备课素材：亲核蛋白如何通过核孔-2024——2025学年度第一学期高中生物学必修一

亲核蛋白如何通过核孔 先看一道试题： 核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。下图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是（ 　） A． 亲核蛋白进入细胞核需要经过两层膜 B． 亲核蛋白进入细胞核由尾部决定 C． 亲核蛋白进入细胞核不需要载体 D．亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同 解析：根据题意和图示分析可知：尾部以及含有尾部的亲核蛋白整体都可以进入细胞核，而单独的头部不能进入细胞核，因此可知亲核蛋白能否进入细胞核由尾部决定。 亲核蛋白进入细胞核的方式是通过核孔，没有跨膜运输，A错误；放射头部没有进入细胞核，放射性尾部全部进入细胞核，可见亲核蛋白进入细胞核由尾部决定，B错误；放射头部没有进入细胞核，放射性尾部全部进入细胞核，说明亲核蛋白的尾部可能与信息交流有关，C正确；题干信息得出细胞质中的物质能进入细胞核，但无法判断细胞核中物质不能进入细胞质，因此无法判断细胞核和细胞质之间只能进行单向的物质运输，D错误。故答案为C。 此题以亲核蛋白入核为情境考查实验分析能力。 那么，在细胞质内合成的亲核蛋白如何进入核孔？ 核孔复合体功能是核质交换的双向选择性亲水通道，具有双功能：被动扩散和主动运输；双向性：入核和出核。 1.核孔复合体的两种运输方式 （1）被动运输 一般10nm的分子可以被动运输的方式自由出入核孔复合体，有的则由于含有信号序列或者和其它的分子结合成大分子而不能自由出入核孔复合体。 （2）主动运输 通过核孔复合体的主动运输主要是指亲核蛋白的入核，RNA分子及核糖核蛋白颗粒（SNP）出核运输，具有高度的选择性，并且是双向的选择性。 2.亲核蛋白通过核孔进入细胞核的过程 亲核蛋白是指在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。  亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体转运到细胞核内，这段具有“定向”、“定位”作用的序列被称为核定位序列（核定位信号，NLS）。  另外，核输出信号（NES）作为核内物质输出细胞核的信号，帮助核内某些分子迅速通过核孔进入细胞质，位于核内合成然后被运输到细胞质工作的分子中。 亲和蛋白通过核孔复合体的转运是分步进行的，根据整个过程对能量的需求。可粗略分为两步，结合与转移。亲和蛋白首先结合到核孔复合体的胞质面，这一步不需要能量，但依赖正常的NLS，随后的转移步骤则需要GTP水解供能。亲和蛋白除了本身具有NLS外，其进入和转运还需要一些胞质蛋白因子的帮助。目前比较确定的因子有imporinα/β，Ran和。在他们的参与下，亲和蛋白的静入核转运可以分为如下几个步骤： ①蛋白与NLS受体，即imporin α/β二聚体结合； ②货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合； ③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过； ④货物受体复合体与Ran-GTP结合，复合体解散，释放出货物； ⑤与Ran-GTP结合的imporin β，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP状态（如图）。 亲核蛋白进入细胞核的方式主要是通过主动运输实现的。亲核蛋白从细胞质输入细胞核是通过核孔（核孔复合体）的，具体的过程如下图所示，其中，Ran－GTP是一种小分子GTP酶，GTP是为细胞生命活动供能的另一种高能磷酸化合物，结构式和ATP类似。 此外，‌亲核蛋白的NLS序列可以位于蛋白质的不同部位，‌并且在指导亲核蛋白完成核输入后不会被切除，‌这与信号肽的行为不同。‌亲核蛋白的这一特性对于细胞的正常生理功能至关重要，‌涉及到细胞内各种生物过程的调控。 例、亲核蛋白是指在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核发挥功能的一类蛋白质。亲核蛋白一般都含有一段特殊的具有“定向”、“定位”作用的核定位序列（NLS），该序列可保证整个蛋白质能够通过核孔复合体转运至细胞核内。如图表示亲核蛋白通过核孔复合体的核输入过程，下列有关叙述错误的是（　　） A.  图示过程说明核孔复合体只选择性地运输大分子 B.  亲核蛋白的核输入过程是一个信号识别与载体介导的过程 C.  若将NIS连接到非亲核蛋白上，则非亲核蛋白也会被转运至细胞核内 D.  组成染色体的蛋白质、DNA聚合酶等可以通过核孔复合体进入细胞核 解析：亲核蛋白的核输入过程是一个信号识别与载体介导的过程，一段特殊的具有“定向”、“定位”作用的核定位序列（NLS），可保证整个蛋白质能够通过核孔复合体转运至细胞核内。 核孔复合体选择性地运输大分子，但某些小分子也能通过，A错误；据题图分析，亲核蛋白的核输入过程是一个信号识别与载体介导的过程，B正确；一段特殊的具有“定向”、“定位”作用的核定位序列（NLS），可保证整个蛋白质能够通过核孔复合体转运至细胞核内，所以若将NIS连接到非亲核蛋白上，则非亲核蛋白也会被转运至细胞核内，C正确；组成染色体的蛋白质、DNA聚合酶等在细胞质的核糖体合成后，可以通过核孔复合体进入细胞核，DNA聚合酶参与DNA的复制，蛋白质与DNA形成染色体，D正确。故答案为A。 学科网（北京）股份有限公司 $$