大学细胞生物学上册《细胞质基质与细胞骨架》练习题

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本单元考点（5 个）

细胞质基质的组成与功能微丝的结构与功能微管的结构与功能中间丝的组成与功能细胞骨架与细胞运动的关系

本单元练习题（27 题）

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1. 中间丝是由纤维状蛋白组装成的直径约10nm的绳索状纤维，不具有极性，也不能结合并水解GTP或ATP来驱动自身组装。与微管、微丝不同，中间丝的组装相对稳定，主要起机械支持和抵抗张力作用。例如，上皮细胞中的____通过桥粒和半桥粒将相邻细胞及细胞与基膜连接起来，形成整体的张力网络；细胞核内侧的核纤层则由____型中间丝构成，维持核膜形态。

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2. 某实验室用三种细胞骨架特异性药物分别处理同一批培养细胞：秋水仙素破坏微管，细胞松弛素B破坏微丝，而某种药物X处理后再用荧光抗体观察，发现细胞中一种直径约10 nm的纤维网络结构完好无损。这种纤维在化学组成上与微丝（肌动蛋白）和微管（微管蛋白）明显不同，其蛋白亚基不具有核苷酸结合位点，且在不同组织细胞中种类各异。据此判断，该结构最可能是____，它对药物X不敏感是因为它缺乏____活性（填写与微丝、微管动态组装相关的水解活性），其最主要的功能是____。

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3. 某成纤维细胞以微丝为基础进行定向迁移，迁移速率恒为 15 μm/min。细胞前缘的伪足通过微丝正端快速延伸推动膜前进，假设微丝正端延伸速率与细胞迁移速率相等，且每个肌动蛋白亚基掺入使微丝长度增加 2.7 nm。该细胞迁移 45 μm 到达目标位置。(1) 计算细胞到达目标位置所需时间；(2) 计算单个微丝正端每分钟需掺入的肌动蛋白亚基数目（保留两位有效数字）。

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4. 某细胞中一根中间丝（由8条原纤维平行排列组成）长12 μm。已知每条原纤维由中间丝四聚体首尾相连聚合而成，每个四聚体由2个中间丝蛋白单体以卷曲螺旋方式装配形成，且每个四聚体沿纤维轴向的有效长度为60 nm。假设聚合过程中四聚体无空隙、无重叠地线性排列，且8条原纤维的四聚体数目相同。（1）每条原纤维含有多少个四聚体？（2）这根中间丝共含多少个中间丝蛋白单体？（3）若每个单体的分子量为55 kDa，这根中间丝所含中间丝蛋白的总质量约为多少？（保留两位有效数字）

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5. 某培养细胞向前迁移时，其前缘的片状伪足以微丝为基础推动膜前进，而胞内细胞器沿微管向迁移方向的运输依赖驱动蛋白。若用药物细胞松弛素B特异性破坏微丝、用诺考达唑特异性解聚微管，现将两药同时加入培养液，则该细胞将出现的直接后果是：前缘伪足形成____，细胞器定向运输____，即细胞运动（迁移）将____。

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6. 某实验室分离培养中的成纤维细胞，用药物X处理后观察到：细胞内微管网络快速解体，游离微管蛋白异二聚体增多；撤药后微管重新组装，且新组装的微管表现出明显的极性——一端优先生长。下列关于微管结构与功能的叙述，正确的是 A. 微管由α/β微管蛋白异二聚体螺旋盘绕而成，具极性，正端（β端）聚合与解聚速率均快于负端 B. 微管蛋白二聚体结合的GTP水解是微管组装的起始条件，水解后二聚体才能掺入微管 C. 药物X的作用机制是稳定微管，抑制其解聚，与紫杉醇作用方式相同 D. 中间丝与微管类似，均由球状蛋白构成中空管，且两端聚合速率不同而具有极性

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7. 某培养的成纤维细胞以微丝（肌动蛋白）装配推动方式定向迁移，迁移速率恒为 60 μm/h。已知细胞迁移速度完全由前缘微丝正端的净延伸推动，即前缘有效延伸速率与迁移速率相等；又测得单根肌动蛋白丝正端的净延伸速率为 0.25 μm/min，假设前缘各微丝彼此独立、均匀参与推动。（1）将迁移速率换算为 μm/min；（2）求推动该细胞迁移所需最少并行工作的微丝数目（取整数）。

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8. 某培养的成纤维细胞沿一条直线以恒定速度迁移，迁移由前缘微丝（肌动蛋白）的装配推动实现，细胞整体相对培养基的迁移速率为 0.6 μm/min。细胞内有一个囊泡依靠微管上的马达蛋白沿细胞体相对细胞本身向前缘定向运输，运输速率为 0.9 μm/min（相对细胞坐标系）。初始时刻该囊泡位于距前缘 45 μm 处。求：(1) 囊泡追上前缘所需的相对时间（在该时间到达前缘）；(2) 在此期间细胞相对培养基向前迁移的距离。

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9. 某细胞中一段微管由13根原纤维围成，若每圈以 α/β 微管蛋白异二聚体为基本结构单元，且每个异二聚体沿微管轴长8 nm。现测得该段微管总长为2 μm，则构成该段微管的异二聚体总数为____个；若微管从正端以每秒添加100个异二聚体的速率生长而负端稳定不解聚，则该微管每秒延长____nm。

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10. 某神经元生长锥沿直线定向迁移，迁移速率恒为 30 μm/h，且迁移速度完全由前缘微管正端的净延伸速率决定（净延伸速率 = 正端聚合速率 − 负端解聚速率）。实测该群微管正端聚合速率为 50 μm/h，正端延伸方向与细胞迁移方向一致。求：为维持该迁移速率，微管负端的解聚速率应为多少 μm/min（保留两位小数）？

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11. 在体外重组实验中，研究者将纯化的中间丝蛋白置于低离子强度溶液中装配成纤维，随后分别加入ATP、GTP或高浓度盐溶液，观察纤维结构变化。结果表明：加入ATP或GTP后纤维形态与长度均无改变，而换入高盐缓冲液后纤维逐步解聚为可溶性四聚体，恢复低盐条件后四聚体又重新装配成直径约10 nm的绳索状纤维。下列关于该实验所涉及中间丝特性的推断，正确的是：A. 中间丝蛋白的组装依赖核苷酸水解供能，且纤维具有明显的极性　B. 中间丝的装配与去组装主要受离子强度等理化条件调控，其结构单元为杆状蛋白形成的四聚体　C. 中间丝与微管一样，通过两端差异的加尾与减尾实现快速更新　D. 实验中纤维解聚后释放的单体可直接掺入微丝参与细胞收缩

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12. 培养的成纤维细胞中，微丝的正极通过踏车机制维持动态稳定：正极聚合速率与负极解聚速率相等，微丝总长度保持不变。为研究其功能，实验组用药物X处理细胞，发现微丝正极聚合被特异性抑制，踏车平衡被打破，微丝整体缩短，细胞铺展与迁移能力显著下降。若处理后测得正极聚合速率降为0，负极解聚速率仍为2 μm/min，且微丝初始长度为20 μm，则连续处理5分钟后微丝长度为____μm；由此可推断，微丝通过其聚合与解聚的动态特性主要参与维持细胞的____（填写一种与题干现象对应的功能），而微丝的踏车运动得以维持的基本条件是正极聚合速率____负极解聚速率（填'大于''等于'或'小于'）。

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13. 体外重组实验中，某微丝两端动力学参数如下：正端亚基缔合速率常数 k₊⁺=10 μM⁻¹·s⁻¹，解离速率 k₋⁺=4 s⁻¹；负端亚基缔合速率常数 k₊⁻=1 μM⁻¹·s⁻¹，解离速率 k₋⁻=10 s⁻¹。反应体系中游离肌动蛋白单体浓度为 C=1 μM，微丝亚基纵向重复间距为 2.7 nm。（1）分别计算正端与负端的长度变化速率 v₊ 与 v₋（μm/min，规定伸长为正）；（2）判断该微丝整体是伸长还是缩短，并求其长度净变化速率（μm/min）。

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14. 下列关于细胞质基质的叙述，正确的是（　　） A. 细胞质基质是一种均匀静止的胶体溶液，其中不发生任何代谢反应 B. 细胞质基质的主要成分包括水、无机盐离子、糖类、氨基酸、核苷酸及多种酶等 C. 细胞质基质由微管蛋白和肌动蛋白组成，是细胞骨架的直接组成部分 D. 细胞质基质不含蛋白质，只起运输物质的作用

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15. 下列关于细胞质基质的叙述中，正确的是： A. 细胞质基质是一种均一的胶体溶液，其中不含蛋白质和酶 B. 细胞质基质能通过水化作用为细胞内各类生化反应提供适宜的环境，并与细胞骨架共同构成连续相 C. 细胞质基质中的蛋白质全部以可溶形式自由扩散，不发生任何结合或区域化分布 D. 细胞质基质中不进行蛋白质的合成与糖酵解等代谢反应

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16. 细胞质基质是一种处于不断流动状态的胶体体系，其主要成分包括水、无机盐离子、糖类、氨基酸、核苷酸以及大量可溶性____；这些组分既为糖酵解、蛋白质合成等多种生化反应提供介质，又可通过其____（黏性）和pH等理化性质的相对稳定，为酶促反应维持适宜的内环境。若某细胞内细胞质基质黏滞度异常升高、流动性显著下降，最可能直接影响的是基质中各类____（大分子物质）的扩散运输及相应代谢反应的速率。

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17. 秋水仙素与紫杉醇均可影响微管系统，但作用方式不同。下列关于微管结构与功能的叙述，正确的是　A. 秋水仙素促进微管蛋白聚合，使微管大量组装；紫杉醇促使微管解聚，二者最终都破坏微管动态　B. 微管由α/β微管蛋白异二聚体螺旋盘绕而成，横截面通常为13根原纤维，其正端聚合速度大于负端，是细胞内物质定向运输的轨道　C. 微管是中空管状结构，但 assembly 完全不需要GTP参与，动力运输仅靠动力蛋白单向驱动　D. 中间丝与微管一样具有极性，也可为驱动蛋白提供运输轨道

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18. 某培养的成纤维细胞以微丝（肌动蛋白）装配推动方式向前迁移。已知其前缘肌动蛋白丝正端延伸速率为 3.6 μm/min，且细胞迁移速度与前缘微丝延伸速率相同。求该细胞在 5 min 内向前迁移的距离。

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19. 细胞中微管是由微管蛋白α/β异二聚体聚合而成的中空管状结构，其正端通过添加异二聚体而延长，负端则可解聚而缩短，这种两端聚合速度不同的现象称为微管的____。在细胞分裂时，由中心体发出的纺锤体微管通过牵引____使染色体移向两极。

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20. 下列关于中间丝的叙述，正确的是：A. 中间丝由微管蛋白聚合而成，具有明显的极性　B. 中间丝可结合并水解ATP以驱动自身快速组装与去组装　C. 中间丝由中间丝蛋白家族的纤维状蛋白装配而成，直径约10nm，结构相对稳定，主要为细胞提供机械支持　D. 中间丝在细胞中行使功能的动态性与微丝完全相同，均可与马达蛋白结合完成物质运输

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21. 某实验测得某细胞胞质基质样品中，水占湿重的75%，蛋白质占18%，其余为无机盐离子、糖类、氨基酸与核苷酸等小分子。另测得蛋白质中有60%为可溶性酶蛋白。请计算：(1) 该样品中可溶性酶蛋白占湿重的百分比；(2) 该样品中所有小分子组分的质量分数（用百分数表示）。

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22. 下列关于细胞质基质组成与功能的叙述，正确的是（　　） A. 细胞质基质呈均质静止状态，其内的糖酵解反应需要膜性细胞器的参与 B. 细胞质基质中约80%为水，多以水化层形式与蛋白质等亲水分子结合，从而构成连续的液相环境 C. 细胞质基质中的无机盐离子仅起维持渗透压的作用，不参与酶活性调节 D. 细胞质基质中游离的核苷酸只作为DNA合成的原料，不参与信号传递

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23. 细胞质基质并非均质的“溶液”，而是一种具有黏弹性的胶体体系，其黏滞性主要来源于其中含量最多的可溶性有机成分——____；这些成分中许多作为____直接催化糖酵解等反应的进行。当细胞内Ca²⁺浓度升高时，该体系胶体性质改变，流动性____（填“增强”“减弱”或“不变”），从而影响物质运输与代谢效率。

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24. 微管是由微管蛋白α/β异二聚体组成的直径约25 nm的中空管状结构，其形态学上明显的特征是具有____，即两端的组装与解聚速度不同，正端生长较快而负端较慢。在细胞内，微管由位于细胞核附近的____（细胞器）向外放射状延伸，构成细胞内物质运输的轨道，为驱动蛋白和____等马达蛋白沿微管运输囊泡和细胞器提供路径。

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25. 某培养的成纤维细胞以微丝（肌动蛋白）装配推动方式沿直线定向迁移。已知细胞前缘肌动蛋白丝正端的净延伸速率为 2.5 μm/min，且细胞迁移速率与前缘微丝正端延伸速率相等。若该细胞需迁移 300 μm 到达靶区，求：该细胞完成这段迁移所需的时间，以及迁移过程中前缘微丝正端延伸的总长度。

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26. 下列关于细胞中微丝的叙述，正确的是（　　） A. 微丝由微管蛋白聚合而成，直径约25nm B. 微丝是由肌动蛋白组成的双股螺旋纤维，具有极性，其正端聚合速度快于负端 C. 中间丝是微丝的另一种名称，二者结构完全相同 D. 微丝在细胞中是永久稳定的结构，不能进行组装与去组装

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27. 细胞经低温处理抑制细胞质流动后，研究者向其中注射经标记的大分子探针，发现探针扩散速度远慢于在纯水中的自由扩散，且部分区域几乎不能透过。下列解释正确的是：细胞质基质的这种性质主要源于其具有怎样的结构特点，以及该特点对胞内代谢有何意义？A. 基质是均匀的真溶液，黏滞源于无机盐，不利于酶促反应定位 B. 基质是黏弹性胶体体系，可溶性蛋白质等大分子构成网络骨架，有利于酶的区隔化定位与代谢反应有序进行 C. 基质是刚性固体，黏滞源于脂类，完全阻断了所有物质的扩散 D. 基质的黏滞性主要来源于游离水分子间的氢键，对代谢反应分布无任何影响

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