Question

美国科学家詹姆斯•罗思曼、兰迪•谢克曼以及德国科学家托马斯•祖德霍夫获2013年诺贝尔生理学或医学奖。获奖理由是“发现细胞内的主要运输系统——囊泡运输的调节机制”。兰迪•谢克曼发现了囊泡传输所需的一组基因；詹姆斯•罗思曼阐明了囊泡是如何与目标融合并传递的蛋白质机器；托马斯•祖德霍夫则揭示了信号是如何引导囊泡精确释放被运输物的。三位科学家揭开了细胞精确控制物质运输和投递的神秘面纱。囊泡被分成披网格蛋白小泡、COPI被膜小泡以及COPII被膜小泡三种类型。三种囊泡介导不同途径的运输，分工井井有条，在正确的时间把正确的细胞“货物”运送到正确的目的地。据图回答问题。

（1）囊泡是细胞中的一种结构，由于其结构不固定因而不属于细胞器。图示细胞中，能产生囊泡的结构有_________________；“a”表示的大分子物质通过细胞膜的方式与主动运输的区别是____________（答出2点）。

（2）COPI被膜小泡主要介导蛋白质______________。囊泡在物质精确投送过程中起着重要作用，能实现精确投送说明囊泡膜上可能含有________________。(填化学成分)

（3）动物乳腺细胞含有免疫球蛋白基因，乳汁中含有免疫球蛋白。但科学工作者通过研究发现乳腺细胞不能合成免疫球蛋白，乳腺细胞不能合成免疫球蛋白的根本原因是：_____________________________。如果转运系统受到干扰，则会对有机体产生有害影响，并导致如糖尿病等疾病，糖尿病的产生原因除了可能是胰岛素合成过程（环节）有问题或者胰岛素作用的靶细胞对胰岛素不敏感外，还有可能的原因是___________________。

（4）为了确定参与膜泡运输的基因（sec基因），科学家筛选了两种酵母突变体，这两种突变体与野生型酵母电镜照片差异如下：

酵母突变体	与野生型酵母电镜照片的差异
sec12基因突变体	突变体细胞内内质网特别大
sec17基因突变体	突变体细胞内，尤其是内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡

据此推测，sec12基因编码的蛋白质的功能是与_____________________的形成有关。sec17基因编码的蛋白质的功能是___________________________。

Answer

内质网、高尔基体、细胞膜 不需载体，主要运输对象是大分子 从高尔基体运回内质网 蛋白质（或糖蛋白） 基因选择性表达 胰岛素合成后囊泡运输出现障碍或者不能准确释放到目的位置 内质网小泡 参与膜泡与高尔基体的融合

【解析】

分析图示可知，B为内质网、C为高尔基体，COPI被膜小泡能将物质从高尔基体运回内质网，COPII被膜小泡能将物质从内质网运到高尔基体，披网格蛋白小泡则将细胞外的物质运到细胞内。

（1）由图可知，图示细胞中，能产生囊泡的结构有内质网、高尔基体、细胞膜；“a”表示的大分子物质通过细胞膜的方式为胞吞，不需要载体，消耗能量，主要运输的是大分子物质，而主动运输需要载体、消耗能量，主要运输的是小分子物质，所以胞吞与主动运输的区别有：不需要载体，主要运输对象是大分子。

（2）由图可知COPI被膜小泡主要介导蛋白质从高尔基体运回内质网。糖蛋白具有识别的作用，囊泡能精确投送说明囊泡膜上可能含有有糖蛋白。

（3）在不同的细胞中，由于基因的选择性表达，所以不同细胞合成的蛋白质不同。若该图表示胰岛B细胞，由题图分析可知，胰岛素合成后囊泡运输出现障碍，或胰岛素不能准确释放到目的位置，也可能会患糖尿病。

（4）由题意可知，secl2基因突变体的细胞中内质网特别大，说明secl2基因编码的蛋白质的功能是与内质网小泡的形成有关。secl7基因突变体细胞中内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡，说明secl7基因编码的蛋白质的功能是参与膜泡与高尔基体的融合。