阅读以下材料,回答问题。
破解叶绿体“守门人”之谜,叶绿体是绿色植物和藻类等真核生物的“养料制造车间”和“能量转换站”。其自身编码100多种蛋白,而多达2000到3000种叶绿体蛋白由核基因编码,在细胞质中翻译成为前体蛋白,再运输到叶绿体中。叶绿体到底是怎样精确识别这些蛋白的呢?叶绿体的外膜和内膜上分别存在转运因子TOC和TIC,它们联合形成一个超级复合体TOC-TIC,是核基因编码的前体蛋白穿过叶绿体膜的重要“守门人”。

大部分转运入叶绿体的前体蛋白N端都含有一段可以剪切的信号序列称为转运肽,在分子伴侣蛋白的帮助下,通过转运肽与叶绿体外膜受体蛋白识别。第一阶段,前体蛋白与叶绿体外膜上TOC复合体的受体相互作用。第二阶段,前体蛋白进一步插入TOC复合体,甚至与TIC复合体接触,此阶段的特点是前体蛋白穿过TOC复合体,与TIC复合体相结合形成转运中间体,即TOC-TIC超级复合体。最后阶段,前体蛋白完全跨过叶绿体内膜插入到基质中,转运肽被转运肽基质加工酶SPP移除。
2022年,我国科学家首次纯化并解析了TOC-TIC超级复合体的完整清晰结构,看到了“守门人”的样子,揭开了叶绿体前体蛋白转运之谜。实验采取两种不同策略纯化出来的蛋白质组分完全一致,解析出来的电镜结构也高度一致。解析结果显示,克莱因衣藻叶绿体上的TOC-TIC超级复合体一共包含14个组分,其中8个为之前已报道的组分,6个为功能未知的新组分。
此研究用纯化并解析结构这个“终极手段”解决了光合生物叶绿体生物学的一个核心问题,为增进理解和认识藻类、植物叶绿体如何发展进化迈出了一大步。
(1)绿色植物和藻类中的叶绿素,主要吸收 蓝紫光和红光蓝紫光和红光光,海带(褐藻)在海水中的垂直分布为 中中(浅、中、深)水区。
(2)根据材料可知,叶绿体前体蛋白转运入叶绿体的过程 需要需要(“需要”、“不需要”)消耗能量。
(3)从文中可知,转运肽在叶绿体前体蛋白转运入叶绿体中发挥的作用是 转运肽将前体蛋白定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体膜。(叶绿体前体蛋白质通过转运肽与叶绿体膜上受体蛋白特异性识别,引导叶绿体蛋白穿过叶绿体双层膜进入叶绿体)转运肽将前体蛋白定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体膜。(叶绿体前体蛋白质通过转运肽与叶绿体膜上受体蛋白特异性识别,引导叶绿体蛋白穿过叶绿体双层膜进入叶绿体)。
(4)对文中TOC-TIC超级复合体及对其结构解析的理解,正确的有 ABCEABCE。
A.叶绿体膜上的“守门人”由TOC和TIC两个部分组成超级复合体
B.纯化TOC-TIC超级复合体的实验过程不能破坏其结构
C.TOC-TIC超级复合体对叶绿体的生成以及稳态至关重要
D.叶绿体合成的淀粉可通过TOC-TIC超级复合体进入细胞质基质
E.核基因编码的叶绿体蛋白在叶绿体内成熟
(5)在解析出TOC-TIC超级复合体清晰结构的基础上,提出可进一步研究的问题 叶绿体中前体蛋白转运机制研究、改造 TOC-TIC复合物提高转运效率、能否让 TOC-TI复合体为其他蛋白放行、能否以 TOC-TIC 复合体为模板人造出不同功能的“守门人”等叶绿体中前体蛋白转运机制研究、改造 TOC-TIC复合物提高转运效率、能否让 TOC-TI复合体为其他蛋白放行、能否以 TOC-TIC 复合体为模板人造出不同功能的“守门人”等。
【考点】各类细胞器的结构和功能.
【答案】蓝紫光和红光;中;需要;转运肽将前体蛋白定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体膜。(叶绿体前体蛋白质通过转运肽与叶绿体膜上受体蛋白特异性识别,引导叶绿体蛋白穿过叶绿体双层膜进入叶绿体);ABCE;叶绿体中前体蛋白转运机制研究、改造 TOC-TIC复合物提高转运效率、能否让 TOC-TI复合体为其他蛋白放行、能否以 TOC-TIC 复合体为模板人造出不同功能的“守门人”等
【解答】
【点评】
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发布:2025/1/3 8:0:1组卷:3引用:1难度:0.5