Question

【題目】科普閱讀

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。細(xì)胞時(shí)刻都在進(jìn)行著大量蛋白質(zhì)的合成。蛋白質(zhì)合成后，被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的特定部位發(fā)揮其功能。發(fā)揮功能后的蛋白質(zhì)需要被降解，才能使細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境保持動(dòng)態(tài)平衡。細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)從合成到分解，往往有一定的“壽命”。一般來說，參與構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)壽命都比較長(zhǎng)，而執(zhí)行特定功能的調(diào)節(jié)蛋白和錯(cuò)誤折疊、突變損傷的蛋白質(zhì)壽命較短。蛋白質(zhì)的合成與降解是細(xì)胞生命活動(dòng)的重要條件和基礎(chǔ)之一。

關(guān)于蛋白質(zhì)降解的研究，較早開始的是對(duì)于細(xì)胞內(nèi)的“消化車間”----溶酶體的研究。溶酶體由單層膜圍繞，膜上的蛋白質(zhì)高度糖基化，內(nèi)含多種水解酶。溶酶體的內(nèi)部為酸性環(huán)境（pH≈5.0），與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（pH≈7.2）顯著不同。壽命較長(zhǎng)的蛋白質(zhì)和衰老或損傷的細(xì)胞器通過自噬途徑由溶酶體降解（見下圖）。

20世紀(jì)50年代，在對(duì)網(wǎng)織紅血細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，在缺少溶酶體的情況下，依賴ATP的蛋白質(zhì)降解依然能夠發(fā)生。1978年，研究人員揭示出蛋白質(zhì)經(jīng)由泛素-蛋白酶體降解的過程。泛素是一條由76個(gè)氨基酸殘基組成的肽鏈。蛋白酶體也被稱為多催化活性蛋白酶復(fù)合物，廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。靶蛋白在幾種泛素酶的依次作用下與泛素分子結(jié)合，最后被蛋白酶體特異性地識(shí)別，并降解成小肽。這些小肽再被降解為氨基酸回收利用。

研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默病(AD)、帕金森綜合征(PD)等屬于神經(jīng)退行性疾病，溶酶體或蛋白酶體的缺陷能夠引起這類疾病的發(fā)生。

（1）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的H+以_______方式運(yùn)入溶酶體。少量溶酶體內(nèi)的水解酶泄露到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，不會(huì)引起細(xì)胞損傷，原因是__________。

（2）自噬溶酶體內(nèi)的物質(zhì)被水解后，對(duì)細(xì)胞有用的物質(zhì)被再利用。由此推測(cè)，當(dāng)細(xì)胞養(yǎng)分不足時(shí)，這種作用會(huì)_________。

（3）據(jù)文中內(nèi)容分析，細(xì)胞內(nèi)存在的兩條途徑中，對(duì)于被降解蛋白質(zhì)，_______途徑的選擇性更強(qiáng)。

（4）文中提到“阿爾茨海默病(AD)、帕金森綜合征 (PD)等是神經(jīng)退行性疾病，溶酶體或蛋白酶體的缺陷能夠引起這類疾病的發(fā)生�！保�請(qǐng)利用文中內(nèi)容推測(cè)阿爾茨海默病(AD)疾病發(fā)生的病因：_________。

Answer 1

【答案】主動(dòng)運(yùn)輸 水解酶的最適pH為5.0，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH≈7.2使酶活性大大降低 增強(qiáng) 泛素-蛋白酶體 溶酶體或蛋白酶體的缺陷導(dǎo)致某些蛋白質(zhì)不能正常降解，這些蛋白質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)積累引起疾病發(fā)生

【解析】

溶酶體是細(xì)胞內(nèi)具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，它含有多種水解酶，能分解多種物質(zhì)。溶酶體的功能有二：一是與食物泡融合，將細(xì)胞吞噬進(jìn)的食物或致病菌等大顆粒物質(zhì)消化成生物大分子，殘?jiān)�通過外排作用排出細(xì)胞；二是在細(xì)胞分化過程中，某些衰老細(xì)胞器和生物大分子等陷入溶酶體內(nèi)并被消化掉，這是機(jī)體自身重新組織的需要。

（1）通過課文文字描述可知，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的H+逆濃度梯度進(jìn)入溶酶體，故細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的H+以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)入溶酶體。由于水解酶的最適pH為5.0，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH≈7.2使酶活性大大降低，故少量溶酶體內(nèi)的水解酶泄露到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，不會(huì)引起細(xì)胞損傷。

（2）自噬溶酶體內(nèi)的物質(zhì)被水解后，其產(chǎn)物的去向是排出細(xì)胞或在細(xì)胞內(nèi)被利用，由此推測(cè)，當(dāng)細(xì)胞養(yǎng)分不足時(shí)，細(xì)胞的自噬作用會(huì)增強(qiáng)。

（3）據(jù)文中內(nèi)容分析，細(xì)胞內(nèi)存在的兩條途徑降解蛋白質(zhì)，一是“消化車間”----溶酶體中水解酶降解蛋白質(zhì)，二是泛素-蛋白酶體降解蛋白質(zhì)；對(duì)于被降解蛋白質(zhì)，這兩條途徑中泛素-蛋白酶體途徑的選擇性更強(qiáng)。

（4）通過文字提供的信息可推測(cè)阿爾茨海默病(AD)疾病發(fā)生的病因：溶酶體或蛋白酶體的缺陷導(dǎo)致某些蛋白質(zhì)不能正常降解，這些蛋白質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)積累引起疾病發(fā)生。