以“細(xì)胞的囊泡運輸調(diào)控機制”為背景的原創(chuàng)試題的命制和分析

廖樂祥

2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國耶魯大學(xué)教授詹姆斯·羅特曼、加州大學(xué)伯克利分校教授蘭迪·謝克曼和德國科學(xué)家托馬斯·蘇道夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞囊泡運輸系統(tǒng)的運行與調(diào)節(jié)機制。每個細(xì)胞都可看作是一個生產(chǎn)和輸送分子的工廠，這些分子被包裝在“囊泡”中，再運輸?shù)街車募?xì)胞。這種運輸系統(tǒng)背后的分子機制指導(dǎo)著如何在細(xì)胞內(nèi)把分子于正確的時間運送到正確的地點。如果缺失了這個過程，細(xì)胞內(nèi)部將變得一片混亂。而當(dāng)細(xì)胞運輸系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，也會對人體產(chǎn)生不良的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)諸如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、糖尿病、免疫失調(diào)等癥狀。筆者以“細(xì)胞的囊泡運輸調(diào)控機制”為背景，進行原創(chuàng)試題的命制，現(xiàn)列舉如下。

（1） 細(xì)胞生命活動依賴于胞內(nèi)運輸系統(tǒng)。細(xì)胞內(nèi)的運輸系統(tǒng)將大量需要運輸?shù)奈镔|(zhì)分揀、包裝到膜狀的囊泡結(jié)構(gòu)中，利用動力蛋白（又稱為分子馬達(dá)）水解ATP產(chǎn)生的能量驅(qū)動囊泡在微管或微絲細(xì)胞骨架充當(dāng)?shù)能壍郎弦苿?，高效精確地將各種貨物定向運輸?shù)较鄳?yīng)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)揮生理功能。下列對此的相關(guān)說法中正確的一項是（）

A. 囊泡運輸分為幾個環(huán)節(jié)：貨物識別、沿著微管（或微絲）軌道運輸以及貨物卸載

B. 動力蛋白水解ATP產(chǎn)生的能量驅(qū)動囊泡在微管或微絲細(xì)胞骨架充當(dāng)?shù)能壍郎弦苿樱藭r儲存在ATP中穩(wěn)定的化學(xué)能就轉(zhuǎn)化為機械能

C. 從動力蛋白能水解ATP可以得出：動力蛋白具有二磷酸腺苷酶的活性

D. 血紅蛋白分泌到細(xì)胞外時離不開囊泡的參與

命題意圖：本題主要考查囊泡的運輸、ATP的水解、分泌蛋白等知識點。

解析：從題干的信息中可以發(fā)現(xiàn)選項A是正確的。ATP水解時，釋放活躍的化學(xué)能。根據(jù)酶的專一性，水解ATP的酶應(yīng)是三磷酸腺苷酶。血紅蛋白位于紅細(xì)胞內(nèi)，不屬于分泌蛋白。

參考答案：A。

（2） γ-氨基丁酸（GA-BA）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中很重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，它是一種天然存在的非蛋白組成的氨基酸，具有極其重要的生理功能，主要表現(xiàn)為健腦安神、改善睡眠、調(diào)節(jié)血壓、抗疲勞、舒緩身心不適等，其作用機理如圖1所示。下列對此的相關(guān)敘述中，正確的是（）

A. 儲存在突觸小泡中的γ-氨基丁酸，以胞吐方式釋放至神經(jīng)細(xì)胞所處的外界環(huán)境

B. 突觸小體中發(fā)生的信號變化是電信號轉(zhuǎn)換為化學(xué)信號

C. 釋放的GA-BA可被體內(nèi)氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶降解而失活，這體現(xiàn)了酶的高效性

D. 當(dāng)GA-BA與突觸前膜上的特異性受體結(jié)合后，很可能是使通道開啟，使陰離子內(nèi)流，從而抑制突觸后神經(jīng)細(xì)胞動作電位的產(chǎn)生

命題意圖：本題主要考查內(nèi)環(huán)境、興奮在突觸處傳遞、酶的特性等知識點。

解析：突觸間隙是組織液，是神經(jīng)細(xì)胞所處的內(nèi)環(huán)境。突觸小體中發(fā)生的信號變化是電信號→化學(xué)信號；神經(jīng)元之間信號轉(zhuǎn)換為電信號→化學(xué)信號→電信號。釋放的GA-BA可被體內(nèi)氨基丁酸轉(zhuǎn)氨酶降解而失活，這體現(xiàn)了酶的專一性。當(dāng)GA-BA與突觸后膜上的特異性受體結(jié)合后，很可能使通道開啟，使陰離子內(nèi)流，從而抑制突觸后神經(jīng)細(xì)胞動作電位的產(chǎn)生。

參考答案：B。

（3） 一個國際研究小組在新一期《自然》雜志報告發(fā)現(xiàn)了人體內(nèi)胰島素發(fā)揮作用的分子機制。這意味著，醫(yī)藥行業(yè)將有望研制出更有效和更方便的糖尿病藥物。糖尿病的形成有多種原因。圖2所示a、b、c是由三種自身免疫病引起的糖尿病，下列相關(guān)說法中正確的一項是（）

A. 漿細(xì)胞中與抗體的合成和運輸直接有關(guān)的具膜細(xì)胞器是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體

B. 抗體的運輸與分泌過程中需要囊泡的參與，囊泡的基本支架是蛋白質(zhì)分子層

C. 胰島素隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞內(nèi)的特異性受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞

D. Ⅱ型糖尿病患者血液中胰島素含量正常，但患者仍表現(xiàn)出尿糖癥狀，該病的病因最有可能類似于圖示中的a

命題意圖：本題主要考查分泌蛋白的合成和運輸、生物膜的基本支架、激素調(diào)節(jié)的特點等知識點。

解析：選項A要注重“直接”與“具膜”這兩個要點：線粒體的作用是提供能量，沒有直接參與合成和運輸；核糖體是沒有膜的細(xì)胞器。生物膜的基本支架是磷脂雙分子層。胰島素隨血液到達(dá)全身各處，與靶細(xì)胞膜上的特異性受體結(jié)合，將信息傳遞給靶細(xì)胞。Ⅱ型糖尿病患者血液中胰島素含量正常，但患者仍表現(xiàn)出尿糖癥狀，可能是因為靶細(xì)胞表面的特異性受體受到破壞，故D選項正確。

參考答案：D。

（4） 胰島素能激發(fā)一系列的級聯(lián)反應(yīng)，促使富含葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT4的囊泡向著質(zhì)膜移動。GLUT4是一種位于胰島素敏感組織的胞漿、質(zhì)膜上的糖蛋白，其主要功能是幫助葡萄糖向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運。沒有發(fā)生胰島素刺激時，GLUT4主要位于細(xì)胞內(nèi)的儲存囊泡內(nèi)，而當(dāng)囊泡轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜并且彼此融合時，GLUT4活性增加，與葡萄糖結(jié)合并發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，葡萄糖被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)之后，結(jié)構(gòu)又恢復(fù)原狀。下列對此的敘述中錯誤的一項是（）

A. 在細(xì)胞內(nèi),許多由膜構(gòu)成的囊泡就像深海中的潛艇，在細(xì)胞中穿梭往來,繁忙地運著“貨物”

B. 由于囊泡能與細(xì)胞膜融合，可推測出囊泡的主要成分很可能是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)

C. 胰島素一經(jīng)靶細(xì)胞接受并起作用后就被滅活了

D. 囊泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、細(xì)胞膜、核膜、口腔黏膜等都屬于生物膜系統(tǒng)

命題意圖：本題主要考查囊泡、生物膜的主要成分、激素的作用特點、生物膜系統(tǒng)等知識點。

解析：細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，由于囊泡能與細(xì)胞膜融合，可推測出囊泡的主要成分很可能是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。激素一經(jīng)靶細(xì)胞接受并起作用后就被滅活了。細(xì)胞器膜和細(xì)胞膜、核膜等結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)成細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)；口腔黏膜不屬于生物膜系統(tǒng)。

參考答案：D。

有關(guān)“細(xì)胞的囊泡運輸調(diào)控機制”研究的報道層出不窮。在平時的教學(xué)中，教師只要多留心報刊、互聯(lián)網(wǎng)等，以其上的相關(guān)報道為背景，對原始素材進行加工，仔細(xì)考慮設(shè)問，反復(fù)打磨試題，就能進行大量、優(yōu)質(zhì)的原創(chuàng)試題的命制，從而促進中學(xué)生物學(xué)科的教學(xué)和命題工作。