铁(Fe)对所有细胞来说都是一种必不可少的痕量金属,例如血红素基团合成中需要铁。血红素基团是参与电子传递反应的许多酶活性部位的一部分。在红细胞中的主要蛋白质一血红蛋白也需要铁。铁是由受体介导的胞吞作用被细胞摄取的。摄入铁的系统有两个组分:一个组分是在血液中循环的可溶性蛋白称作转铁蛋白;另一个组分为转铁蛋白受体,如同LDL受体,是一种跨膜蛋白,处于不断被吞入并再回到质膜的循环中。铁离子在中性pH时结合在转铁蛋白上,而在pH酸性时被释放。转铁蛋白在pH中性时,只在有Fe离子结合时才与转铁蛋白受体结合。但在pH酸性时,即使没有结合Fe离子也能与其受体结合。根据以上信息,请说明铁是怎样摄入的,并讨论这一精细过程的优点。(11分)
【正确答案】(1)铁摄入的过程如下: ①未与铁离子结合的转铁蛋白不能与其受体相互作用,只能在血液中循环直到捕获一个铁离子为止。一旦与铁离子结合后,铁/转铁蛋白复合物就能与细胞表面的转铁蛋白受体结合并通过内吞进入细胞。 ②在内体的酸性条件下,转铁蛋白释放出铁离子,但转铁蛋白仍与回到细胞表面的转铁蛋白受体结合,在那里遇到血液的中性pH环境,中性pH中受体将转铁蛋白释放入血液循环。转铁蛋白再捕获另一个铁离子开始另一个循环。内体中的铁,先进入溶酶体,再被运到胞质溶胶中。 (2)该精细过程的优点如下: 此系统使细胞高效地摄取铁,即使血液中的铁浓度极低的情况下也是如此。通过与转铁蛋白受体结合,与转铁蛋白结合的铁被浓缩在细胞表面。在披网格蛋白的小窝中,通过转铁蛋白受体,铁进一步被浓缩。这种机制,使转铁蛋白循环在血液和内体之间,提供细胞生长所需的铁。
【答案解析】