4、细胞生物学习题解答.doc 19页

'作业一：1．根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，客观地、恰当地估价细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系。答：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学。它在显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等内容。由于细胞生物学运用了近代物理、化学和分子生物学方法，它主要研究细胞各种组成部分的结构、功能及其相互作用；研究细胞总体的和动态的功能活动，包括细胞生长分裂、发育分化、遗传变异和演化，以及研究这些相互关系和功能活动的分子基础。因此，现代细胞生物学实际上是分子生物学与细胞生物学的结合，即细胞分子生物学。可见，细胞生物学的兴起是与分子生物学的发展不可分割的。从生命结构层次来看，细胞生物学介于分子生物学与个体生物学之间，同它们相互衔接、相互渗透。因此，细胞生物学是一门承上启下的学科，和分子生物学一起同是现代生命科学的基础。在我国基础科学发展规划中，细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。它广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等的研究中，并同农业、医学和生物高技术发展有极其密切的关系。以医学为例。医学作为一门维持人类健康、防治人体疾病的应用性学科同细胞生物学有着密切的关系。细胞生物学的新理论、新发现、新技术在医学方面的应用，极大地促进了医学的进步。如单克隆抗体的应用，使很多疾病的诊断简单而精确，使癌症等复杂疾病的治疗效果大大提高。2．通过学习细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义?答：从细胞的发现到细胞生物学的建立，大约经历了300多年的时间。这段历程一般分为以下五个阶段：①细胞的发现；②细胞学说的建立；③细胞学说的经典时期；④实验细胞学时期；⑤细胞生物学学科的形成与发展。细胞学说是1838—1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出，直到1858年才完善。它是关于生物有机体组成的学说。主要内容是：①细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③生物体是通过其细胞的活动反映其功能；④新细胞是由已存在的细胞分裂而来；⑤生物的疾病是因为其细胞机能失常。恩格斯对细胞学说的评价是：19世纪自然科学的三大发现之一。细胞学说的重要意义在于：它从细胞水平提供了自然界有机统一的证据，证明动植物有着共同的起源，动植物的产生、成长和构造的秘密被揭开了，从而为十九世纪自然哲学领域中辩证唯物主义战胜形而上学和唯心主义，提供了一个有力的证据，为近代生物科学的发展接受有机界进化的观念准备了条件。3．细胞生物学研究的主要内容有哪些?答：细胞生物学的研究内容十分广泛，主要包括：①细胞19 核、染色体以及基因表达的研究；②生物膜与细胞器的研究；③细胞骨架体系的研究；④细胞增殖及其调控；⑤细胞分化及其调控；⑥细胞的衰老与编程性死亡(凋亡)；⑦细胞的起源与进化；⑧细胞工程。作业二：1．根据你所掌握的知识，如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念?答：关于细胞的定义有多种提法，近年比较普遍的提法是：细胞是生命活动的基本单位。这一概念概括性较强，内涵也更有深度，要全面理解这一概念，应从以下五个方面去理解：①一切有机体都由细胞构成，只有病毒是非细胞形态的生命体。细胞是构成有机体的基本单位；②细胞具有独立的、有序的自控化技术体系，细胞是代谢与功能的基本单位；③细胞是有机体生长与发育的基础；④细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性；⑤没有细胞就没有完整的生命。2．病毒是非细胞形态的生命体，又是最简单的生命体。请论证一下它与细胞不可分割的关系?答：细胞虽然是地球上主要的生命形式，但并非是唯一的生命形式。病毒也是生命体，但它不具细胞结构。是比细胞更小的生命体。病毒是19世纪末通过对疾病的研究发现的，无法用光学显微镜观察。病毒没有细胞结构，不能在体外独立生活。只能在活细胞中进行增殖。虽然是非细胞形态的生命体，但它们必须在细胞内才能表现基本的生命特征(繁殖与遗传)。从其生活史可知它与细胞存在不可分割的关系。病毒的生活史可分为5个过程：①吸附：病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白外壳病毒结合蛋白(YAP)同宿主细胞表面特殊的受体结合，分为可逆吸附和不可逆吸附两个阶段，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性；②侵入：病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞人；③复制：病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；二是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系进行复制和表达；④成熟：一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的外壳蛋白，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒；⑤释放：病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。3．为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式?答：支原体是目前发现的最小、最简单的细胞。它的基本结构与机能极其简单。体积很小，直径一般是0.1－0.3um，仅为细菌的十分之一，以一分为二的方式分裂繁殖，很多支原体能寄生在细胞内繁殖。目前没有发现比支原体更小更简单的细胞了。支原体除了具有作为细胞必需的结构外，几乎没有称得上结构复杂的装置了。但它具有细胞的基本结构与功能。一个细胞生存与增殖必须具备的结构装置与机能是：细胞膜、遗传信息载体DNA与RNA、进行蛋白质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所需要的酶。这些在支原体细胞内已基本具备。支原体能在培养基上生长，具有典型的细胞膜，一个环状的双螺旋DNA作为遗传信息量不大的载体，mRNA与核糖19 体结合为多聚核糖体，指导合成约700多种蛋白质。虽然它们是极为简单的生命体，都已具备了细胞的基本形态结构，并具有作为生命活动基本单位存在的主要特征。从保证一个细胞生命活动运转所必需的条件看，人们估计完成细胞功能至少需要100种酶。这些分子进行酶促反应所必须占有的空间直径约为50m，加上核糖体、细胞膜和核酶等，可以推算出，一个细胞体积的最少极限直径不可能小于100nm，而现在发现的最小支原体细胞的直径已接近这个极限，因此作为比支原体更小，更简单的细胞，又要维持细胞生命活动的基本要素，似乎是不可能存在的。所以说支原体可能是最小，最简单的细胞存在形式。作业三：1、细胞膜的基本特征是什么，具有什么功能？答：细胞膜的基本特征是：（1）细胞膜由膜脂和膜蛋白组成的双层结构；（2）细胞膜具有流动性；（3）细胞膜具有不对称性。细胞膜的功能：(1)为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；(2)选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排除，其中伴随着能量的传递；(3)提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传递；(4)为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；(5)介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；(6)质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；（7）膜蛋白的异常与某些疾病，恶性肿瘤，甚至神经退化性疾病相关，很多的膜蛋白作为疾病治疗的药物靶标。2、何谓内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？答：根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子结合方式，膜蛋白可分为膜周边蛋白（外在膜蛋白和膜内在蛋白（整合膜蛋白）。膜内在蛋白多数为跨膜蛋白，也有些插入脂双分子层中，它与膜脂结合的主要方式有：（1）膜蛋白的跨膜结构域与脂双分子层的疏水核心的相互作用，（2）跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸如精氨酸、赖氨酸等于磷分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+,Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。（3）某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱胺残基上共价结合脂肪酸分子，插入脂双分子层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。3、红细胞膜骨架的结构与功能是？答：膜骨架是指细胞膜下与膜蛋白相连的蛋白组成的网架结构，位于细胞质膜下0.2um厚的胶层。红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白、带4.1蛋白和肌动蛋白。血影蛋白和肌动蛋白在维持膜形状及固定其他膜蛋白的位置方面起重要作用，膜骨架网络与细胞质膜之间的连接主要通过锚蛋白，红细胞质膜的刚性与韧性主要由质膜蛋白与膜骨架复合体的相互作用来实现的，因此膜骨架它参与与维护细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。作业四：1、比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。比较特征被动运输主动运输简单扩散协助扩散主动运输被运输的物质是否需要结合不需要载体蛋白需要通道蛋白不需要需要能量浓度梯度浓度梯度ATP水解或浓度梯度，19 电压梯度运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度特异性无有是载体无载体蛋白和通道蛋白载体蛋白运输的分子高浓度时的饱和性无有有生物学意义在不需要能量的情况下，借助浓度梯度，保证了物质的运输。保证细胞和细胞器必须物质通过膜的的运输，即使是从低浓度到高浓度，维持一些离子浓度梯度。2、说明Na+－K+泵的工作原理及其生物学意义。答：Na+一K+泵是动物细胞中由ATP驱动的将Na+输出到细胞外同时将K+输入细胞内的运输泵，又称Na+泵或Na+一K+交换泵。实际上是一种Na+一K+ATPase。Na+一K+ATPase是由两个大亚基(α亚基)和两个小亚基(β亚基)组成。α亚基是跨膜蛋白，在膜的内侧有ATP结合位点，膜外侧有乌本苷结合位点；在α亚基上有Na+和K+结合位点。Na+一K+ATPase运输分为六个过程：①在静息状态，Na+一K+泵的构型使得Na+结合位点暴露在膜内侧。当细胞内Na+浓度升高时，3个Na+与该位点结合；②由于Na+的结合，激活了ATP酶的活性，使ATP分解，释放ADP，a亚基被磷酸化；③由于α亚基被磷酸化，引起酶发生构型变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧，并向胞外释放3个Na+；④膜外的两个K+同α亚基结合；⑤K+与磷酸化的Na一K+ATPase结合后，促使酶去磷酸化；⑥去磷酸化后的酶恢复原构型，于是将结合的K+释放到细胞内。每水解一个ATP，运出3个Na+，输入2个K+。Na+一K+泵工作的结果，使细胞内的Na+浓度比细胞外低10—30倍，而细胞内的K+浓度比细胞外高10—30倍。由于细胞外的Na+浓度高，且Na+是带正电的，所以Na+一K+泵使细胞外带上正电荷。生物学意义：Na+一K+泵具有三个重要作用：一是维持了细胞Na+离子的平衡，抵消了Na+离子的渗透作用；二是在建立细胞质膜两侧Na+离子浓度梯度的同时，为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力；三是Na+泵建立的细胞外电位，为神经和肌肉电脉冲传导提供了基础。3、比较胞饮作用和吞噬作用的异同。答：胞饮作用是将溶液状的胞吞物通过细胞膜内部形成较小的囊泡，将外界液体状物质裹进并输入细胞的过程。吞噬作用是将颗粒状的胞吞物通过细胞膜内部形成较大的囊泡，将外界固体状的物质输入细胞的过程。两者不同点：胞吞泡的大小不同：①胞饮泡直径150nm，而吞噬泡直径250nm；②所有的真核细胞都通过胞饮作用连接摄入溶液和分子，而大的颗粒性物质则主要是通过特殊的吞噬细胞摄入的，前者是一个连续发生的过程，后者需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，因此是一个信号触发过程；③胞吞泡形成的机制不同：胞饮泡的形成需要网络蛋白或这一类蛋白的帮助；吞噬泡的形成需要有微丝及其结合蛋白的帮助。相同点：①主动运输，需ATP提供能量；②均要通过膜的内部并形成胞吞泡，胞吞泡的形成均有蛋白质的参与；③物质包裹在双层膜的囊泡中，运输过程中涉及膜融合的断裂的循环过程；④均是细胞完成大分子物质运输的方式。4、比较组成型胞吐途径和调节型胞吐途径的特点及其生物学意义。答：胞吐作用是将细胞内的分泌泡或某些膜泡19 中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。根据其过程是否连续分为组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。组成型胞吐途径指细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程。新合成的囊泡膜的蛋白和膜类脂不断地供应质膜更新，确保细胞分裂前质膜的生化功能，囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外，有的成为质膜外周蛋白，有的形成胞外基质组分，有的作为营养成分或信号分子扩散到胞外液。调节型胞吐途径：分泌细胞产生的分泌物(如激素、糖液或消化酶)储存在分泌泡内，当细胞受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将其内含物释放出去。调节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中，如已知脑垂体细胞分泌促肾上腺皮质激素，胰岛素的β细胞分泌胰岛素，胰腺的腺泡细胞分泌胰蛋白酶原，这三种分泌产物均分别储存在各自细胞的可调节性分泌泡中。只有在相应信号刺激下向细胞外分泌，保证特殊生理功能的可调节性。5、简要说明G蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点？答：G-蛋白偶联受体为膜受体，与酶或离子通道的作用，要通过与GTP结合的调节蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将外界信号跨膜传递到细胞内。G-蛋白偶联受体有cAMP信号通路、磷脂肌醇信号途径。cAMP信号通路中，细胞外信号与相应受体结合，通过调节第二信使cAMP的水平而引起细胞反应的信号通路。磷脂肌醇信号途径通过膜上G—蛋白（Gq）活化磷酸酯酶C-β（PLC），催化膜上的4，5-二磷酸脂酰肌醇（PIP2），分解为两个细胞内的第二信使，甘油二酯（DG）和1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）。IP3动员细胞内钙库释放Ca2+到细胞质中，同钙调蛋白结合，参与一系列的反应，而DG通过激活蛋白激酶C，并可活化Na+/H+交换，引起细胞内pH升高，进而引起对外界信号的应答。作业五：1、比较糙面内质网和光面内质网的形态结构与功能。答：内质网是由一层单位膜所形成的膜状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统。并形成了一个连续的网膜系统。根据内质网上是否附有核糖体，将内质网分为两类：粗面内质网光面内质网。糙面内质网多呈扁囊形，排列较为整齐，有核糖体附着，功能是合成分泌性的蛋白质、多种膜蛋白和酶蛋白，还进行蛋白质的修饰与加工，蛋白质的折叠。光面内质网无核糖体附着，通常为小的膜管和小的囊泡状，广泛存在于各种类型的细胞中，包括包括胆固醇的内分泌细胞、肌细胞、肾细胞等。光面内质网是脂类的重要场所，它往往作为出芽的位点，将内质网上全盛的蛋白质或脂类转运到高尔基体。光面内质网具有很多重要的功能，如类固醇激素的合成、肝细胞的脱毒作用、糖原分解释放葡萄糖、肌肉收缩的调节等。2、高尔基复合体由哪几部分组成?其主要功能是什么?答：高尔基复合体由一层单位膜围成的泡状复合结构，膜表面光滑，无核糖体附着，形态上可分为扁平囊、小囊泡、大囊泡3部分。主要功能：高尔基复合体是细胞生命活动中不可缺少的中介细胞器，其主要功能是将内质网合成的蛋白质进行加工、分类和包装，然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。不仅参与糖蛋白、糖脂、多糖的生物合成，而且还参与分泌蛋白的加工、浓缩、贮存和运输过程，在细胞的蛋白质分选和指导大分子物质运输到细胞各特殊区域的过程中，高尔基复合体起着十分重要的作用。此外，溶酶体也是由高尔基复合体形成的。3、溶酶体结构上有何特点?在细胞中的作用是什么?答：溶酶体是由一层单位膜围成内含多种酸性水解酶类的球19 形或卵圆形结构，其形态大小差异很大，直径可从O.2微米至数微米。电镜下，因其内含物的电子密度较高、着色深，易与线粒体、过氧化物酶体等泡状细胞器相区别。溶酶体含有丰富的水解酶，大约有50种左右，溶酶体的标志酶为酸性磷酸酶。溶酶体膜比质膜薄，约6nm，正常生理状况下，溶酶体的膜相当稳定，但在病理情况下，溶酶体膜通透性大大增加，使水解酶外漏，导致机体组织自溶。溶酶体的基本功能是进行细胞内的消化作用。它既可对吞噬入胞的异源物质如细菌、病毒等进行消化分解，也可对细胞内自噬的衰亡细胞器、营养颗粒等物质进行消化分解，称为细胞内消化，清除无用的生物大分子，衰老、死亡的细胞；同时机体中细胞的生理性自溶(两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化)及精、卵结合也与溶酶体有关。4、溶酶体完成消化作用，其消化底物的来源有哪几种途径?答：溶酶体的主要功能是消化作用。其消化底物的来源有三种途径：①自体吞噬(autophagy)，细胞内原有的物质；②通过吞噬形成的吞噬体(phagosome)提供的有害物质；③通过内吞作用(endocytosis)提供的营养物质。由于吞噬作用和内吞作用提供的被消化的物质都是来自细胞外，又将这两种来源的物质消化作用统称为异体吞噬(heterophagy)。5、何谓蛋白质的分选?已知膜泡运输有哪几种类型？答：高尔基体反面网络的功能是进行蛋白质的分选。分选作用主要是由信号序列和受体之间的相互作用决定的，如同KDEL序列是内质网的滞留信号一样，不同部位的蛋白具有不同的信号，在反面高尔基网络被分选包装到不同的小泡，没有特别信号的则进人非特异的分泌小泡。运输小泡有：网格蛋白有被小泡；COPⅠ有被小泡；COPⅡ有被小泡。6、过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别?怎样理解过氧化物酶体是异质性的细胞器?答：过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody)，是由单层膜围绕的、内含一种或几种氧化酶类的细胞器。1954年Rhodin首次在鼠肾的肾小管上皮细胞中观察到这种细胞器。过氧化物酶体是一种与溶酶体完全不同的细胞器。它普遍地存在于所有动物细胞和很多植物细胞中。早年以大鼠肝组织及种子植物的种子作为研究过氧化物酶体的实验材料。近些年来，人们从几种酵母菌及成纤维细胞中筛选出一系列过氧化物酶体缺陷突变株，进而克隆了18种与过氧化物酶体发生相关的基因(称Pex基因，对应的蛋白称peroxin)，从而对这一细胞器的成分、功能及其发生过程有了进一步了解。过氧化物酶体与溶酶体的区别：过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成品格状结构，因此可作为电镜下识别的主要特征。此外，这两种细胞器在成分、功能及发生方式等方面都有很大的差异，详见表：特征溶酶体微体形态大小多呈球形，直径0.2—0.5um．无酶晶体0.15～0.25um，内常有酶、晶体酶种类酸性水解酶含有氧化酶类pH5左右7左右是否需02不需要需要功能细胞内的消化作用多种功能发生酶在糙囱内质网合成经，高尔基体出芽形成酶在细胞质基质中合成，绎分裂与磐配形成19 识别的标志酶酸性水解酶等过氧化氢酶作业六1、试述细胞以哪种方式进行通讯，各种方式之间有何不同？答：细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生胞内一系列生理生化变化。主要又三种方式：（1）细胞通过分泌化学信号进行细胞间的通讯；（2）细胞间接接触依赖性的通讯；（3）动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联。第一种通讯方式细胞间不接触而通过信号分子进行细胞间的通讯。第二种通讯方式，细胞间直接接触而无须信号分子的释放，代之以通过质膜上的信号分子与靶细胞质膜上的受体分子相互作用来介导细胞间的通讯。2、简要说明G蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点？答：G-蛋白偶联受体为膜受体，与酶或离子通道的作用，要通过与GTP结合的调节蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将外界信号跨膜传递到细胞内。G-蛋白偶联受体有cAMP信号通路、磷脂肌醇信号途径。cAMP信号通路中，细胞外信号与相应受体结合，通过调节第二信使cAMP的水平而引起细胞反应的信号通路。磷脂肌醇信号途径通过膜上G—蛋白（Gq）活化磷酸酯酶C-β（PLC），催化膜上的4，5-二磷酸脂酰肌醇（PIP2），分解为两个细胞内的第二信使，甘油二酯（DG）和1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）。IP3动员细胞内钙库释放Ca2+到细胞质中，同钙调蛋白结合，参与一系列的反应，而DG通过激活蛋白激酶C，并可活化Na+/H+交换，引起细胞内pH升高，进而引起对外界信号的应答。3、概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。答：受体酪氨酸激酶（RTKs）是细胞表面的一大类重要酶连受体家族，当配体与受体结合，导致受体二聚化，激活受体的酪氨酸蛋白激酶活性，随即引起一系列磷酸化级联反应，纵致细胞生理和域基因表达的改变。RTK-Ras信号通路是这类受体所介导的重要信号通路，具有广泛的功能，包括调节细胞的增殖和分化，促进细胞的存活，以及细胞代谢过程种的调节与校正作用。RTK-Ras信号通路的基本模式是：配体-RTK-adaptor-GRT-Ras-Raf(MAPKKK)-MAPK-MAPK-进入细胞核-其他激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修饰。作业七1、除支持和运动外，细胞骨架还有什么功能?怎样理解“骨架”的概念?答：细胞骨架除具有支持和运动功能外，还具有物质运输、能量转换、信息传递、细胞分化等方面的作用。作为支架，为维持细胞的形态提供支持结构。例如红细胞质膜的内部主要是靠以肌动蛋白纤维为主要成分的膜骨架结构维持着红细胞的结构。在细胞内形成一个框架结构，将细胞内的各种细胞器分隔在各种不同的位置，使它们具有不同的作用环境。所以细胞骨架是胞质溶胶的组织者，将细胞内的各种细胞器组成各种不同的体系和区域网络。为细胞内的物质和细胞器的运输、运动提供机械支持。例如19 从内质网产生的小泡向高尔基体的运输，由胞吞作用形成的吞噬泡向溶酶体的运输；在有丝分裂和减数分裂过程中染色体向两级的移动，以及含有神经细胞产生的神经递质的小泡向神经细胞末端的运输都要依靠细胞骨架的机械支持。为细胞从一个位置向另一位置移动提供动力。典型的单细胞靠纤毛和鞭毛进行运动。为信使RNA提供锚定位点，促进mRNA翻译成多肽。用非离子去垢剂提取细胞成份可发现细胞骨架相当完整，许多与蛋白质合成有关的成分同细胞骨架结合在一起。除了上述的机构功能之外，细胞骨架还参与细胞的信号传导。有些细胞骨架成分常同细胞质膜的内表面接触，这对于细胞外环境中的信号在细胞内的传导起重要作用。在上述功能中，细胞骨架最基本的两个功能是：第一，使细胞维持一事实上的形态；第二，细胞骨架具有运动的能力，包括肌体的运动和细胞器的移动。2、微光管是如何组装的？答：微管在体外的组装过程可以分为成核和延伸两个阶段。首先微管蛋白，a管蛋白和B微管蛋白形成长度为8nm的aB二聚体先沿纵向聚合形成一个短的原纤维，这种原纤维可能不够稳定，第二个过程是以原纤维为基础，经过侧面增加二聚体而扩展为弯曲的片状结构，这种片状结构的稳定性大大提高，第三个过程是，aB二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维，当螺旋带加宽至13根纤维时，既合拢成微管的壁。游离的、在B微管的交换点结有GTP的aB微管蛋白二聚体再不断加到这一微管的端点使之延长。3、比较微丝、微管和中间纤维的特点。微丝微管中间纤维单体球蛋白αβ球蛋白杆状蛋白结合核苷酸ATP-G-actin2GTP/αβ二聚体无纤维直径~7nm~25nm10nm结构双链螺旋13根源纤丝组成空心管状纤维8个4聚体或4个8聚体组成的空心管状纤维极性有有无组织特异性无无有蛋白库有有无踏车形为有有无动力结合蛋白肌球蛋白动力蛋白，驱动蛋白无特异性药物细胞松驰素鬼笔环肽秋水仙素，长春花碱，紫杉酚4、细胞中同时存在几种骨架体系有什么意义?是否是物质和能量的一种浪费?答：在细胞中，现在提到的有细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架及染色体骨架。每种骨架及骨架的各种组成成分各有不同的功能。多种骨架体系存在有利细胞之间的分工与协作，对细胞完成正常的生理活动具有重要意义，不能看成是物质和能量的一种浪费。5、细胞骨架的研究方法有哪些?答：用于细胞骨架的研究方法主要有三种。①19 荧光显微镜应用：荧光显微境主要用来研究细胞骨架的动力学。例如，细胞骨架的蛋白亚基能够同小分子的荧光染料共价结合，使细胞骨架带上荧光标记，并发现荧光。这样就可以追踪细胞骨架蛋白在细脆活动中的作用，包括装配、去装配、物质运输等。这种方法还有一个好处，就是在活细胞时就可以观察。另外，也可用荧光抗体研究以很低浓度存在的蛋白质在细胞内的定位。荧光抗体既可以直接注射活细胞进行定位，也可以加到固定的细胞或组织切片中进行反应和分析。②电视显微镜，是用照相机将细胞的活动记录在胶片上并可在电视屏上显示。将样品放在载玻片上，然后通过聚焦的激束系统将含有分子马达样品直接放在微管上，在合适的条件下，可在电视屏幕上观察分子马达以ATP为能量来源沿着微管移动。③电子显微技术的应用：细胞骨架的一个很特别的特性是用非离子去垢剂，如TritonX-100处理时保持非溶解状态。当用这凑去垢剂处理细胞时，可溶性的物质、膜成分被抽提出来，留下细胞骨架，并且同活细胞中的结构完全一样。根据这一特性，采用金属复型技术在电子显微镜下观察到细胞骨架的基本排列。6、什么是细胞骨架?有哪些类型和功能?答：细胞骨架是指存在于细胞质内的网络结构。它是由纤维状蛋白组成，主要包括微管、微丝和中等纤维等类型。细胞骨架的功能包括：①构成细胞内支架并给细胞器定位；②与细胞器运动有关参与细胞的有丝分裂和减数分裂；③参与物质运输；④与信息传递、分泌活动有关。7、微管的形态结构怎样?答：微管呈中空圆柱体状，外径25rim．内径15rim，长短不一，在大多数细胞中仅有几微米长，但在某些细胞，如神经系统的运动神经元的微管可长达几厘米。微管的管壁是由13条原纤维包围而成，原纤维呈纵行螺旋排列，每条原纤维都是由直径为5毫微米的球形亚单位微管蛋白组成。8、微管是由哪些化学成分组成的?答：微管的化学成分包括微管蛋白、微管关联蛋白和微管装饰蛋白等。微管蛋白是微管的主要蛋白质，微管蛋白可分为α、β两型，分子量都在55000左右。各含500个左右的氨基酸残基，但氨基酸组成和多肽链序列不同。微管关联蛋白和微管装饰蛋白统称为微管结合蛋白，该蛋白是在微管组装后结合到微管表面上去的，微管结合蛋白主要与微管的聚合和解聚的调节有关。作业八1、试述核孔复合体的结构及其功能。答：核孔复合体是指包括核孔及其相关联的环状结构体系。包括胞质环(cytoplasmicring)，外环、核质环、内环和辐。辐由柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位、中央栓及核孔组成。孔环颗粒共有8对，呈放射状排列在核孔周围。每个孔环颗粒的直径约10-25nm，由微细粒子和纤丝盘绕而成。周边颗粒位于内、外核膜交界处，核孔的周缘以细纤丝与相对应的内、外孔环颗粒相连。中央颗粒位于核孔中央，呈粒状或棒状，直径为5～30hm，也是由细纤丝连接孔环颗粒和周边颗粒。核孔复合体中央的核孔是含水通道，这一圆柱形腔道直径为9nm，长度为15nm，允许水溶性物质进出核膜内外。因此，核孔复合体的功能在于调节核孔大小，实现细胞核与细胞质之间物质交换的调控。2、核被膜有何功能?答：①构成核、质之间的天然选择性屏障；②避免生命活动的彼此干扰；③保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤；④核质之间的物质交换与信息交流。3、如何理解核被膜在细胞有丝分裂中有规律地解体与重建?答：①新核膜来自旧核膜；②核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性；③以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配体系提供了实验模型；④19 核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。4、试述核基质的结构和功能。答：核基质是核膜内除核纤层、染色质与核仁以外的一个精密的网架体系。该网架由3—30rim的蛋白纤维和一些颗粒结构组成，主要成分是非组蛋白性的纤维蛋白。核基质的功能包括：①参与DNA包装和染色体构建；②与DNA复制有关；③参与基因表达调控；④是hnRNA加工的场所；③与核内DNA病毒复制、装配过程有关。5、试述核仁的细微结构和功能。答：核仁是存在于核内无包膜的、由纤维丝构成的海绵状颗粒结构。核仁结构由原纤维成分、颗粒成分、核仁相随染色质和核仁基质4部分组成：①原纤维丝直径为5～8nm，长20～40nm，排列紧密，构成核仁的海绵状网架，主要成分是RNA和蛋白质；②在电镜下，颗粒成分的电子密度较大，直径15～20nm，密布于原纤维网架之间，颗粒成分主要也是由RNA和蛋白质组成，可能是核糖体的前身；③核仁相随染色质由10nm直径纤维组成，分为2种：一种是在核仁周围，叫核仁周围染色质，主要是异染色质。另一种是深人到核仁内部，称核仁内染色质，主要是常染色质；④核仁基质为无定形的蛋白质性液体物质，电子密度低，与核基质沟通，悬浮着原纤维和颗粒成分。核仁的功能是合成核糖体核糖核酸和装配核糖体亚基。核仁DNA中有许多个rRNA基因。它们在RNA聚合酶I催化下转录出45SRNA，再经裂解加工成5.8S、18S和28SrRNA，这些成熟的rRNA与蛋白质结合。在核仁内装配成核糖体的大、小亚基，通过核膜孔运送到胞质中去。6、分析中期染色体的三种功能元件及其作用。答：在细胞世代传递中要确保染色体的复制和稳定遗传，染色体起码应具备三种功能元件：一个DNA复制起点，确保染色体在细胞周期中能够自我复制，维持染色体在细胞世代传递中的连续性；一个着丝粒，使细胞分裂时已完成复制的染色体能平均分配到子细胞中；最后，在染色体的两个末端必须有端粒，保持染色体的独立性和稳定性。构成染色体DNA的这三种关键序列称为染色体DNA的功能元件。近年来采用分子克隆技术把真核细胞染色体的复制起点、着丝粒和端粒这三种DNA关键序列分别克隆成功，并把它们互相搭配或改造而构成所谓“人造微小染色体”。7、概述核仁的结构及其功能。答：结构为：纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分、核仁相随染色质与核仁基质。核仁的功能主要涉及核糖体的生物发生。这一过程包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配。还涉及mRNA的输出与降解。8、概述活性染色质的主要特点。答：活性染色质具有DNase超敏感位点。当染色质用DNaseI消化时，可将染色质降解成酸溶性的DNA小片段。如用很低浓度的DNaseI处理染色质，切割将首先发生在少数特异性位点上。这些特异性位点叫做DNaseI超敏感位点。超敏感位点的存在是活性染色质的特点。活性染色质在生化上具有特殊性，根据对活性染色质蛋白组分的生化分析发现：①活性染色质很少有组蛋白H1与其结合；②活性染色质的4种核心组蛋白虽然以常量存在，但是与非活性染色质相比较，活性染色质上的组蛋白乙酰化程度高；③19 与非活性染色质相比，活性染色质的核小体组蛋白H2B，很少被磷酸化；④核小体组蛋白H2A在许多物种包括果蝇和人的活性染色质中很少有变异的形式存在；⑤HMG蛋白是染色体非组蛋白中一组较丰富、不均一、富含电荷的蛋白质。其中HMGl4和HMGl7只存在于活性染色质中，与DNA结合。平均每10个核小体中有1个核小体是与HMGl4和HMGl7结合的，其氨基酸序列在进化中高度保守，表明它们有重要功能。10、试述染色质结构与基因转录的关系。答：染色质是指细胞核内易于被碱性染料(如洋红、苏木精、龙胆紫等)染上颜色的物质。这些物质是由DNA、蛋白质(组蛋白和非组蛋白)和少量RNA组成。在光镜下常呈颗粒状、块状、细丝状交织成网状的结构。它存在于间期细胞核内，是细胞间期遗传物质的存在形式。实质上染色质就是间期核内伸展开来的DNA一蛋白质纤维。可分为常染色质和异染色质两种。异染色质是DNA一蛋白质纤维没有充分伸展开的部分。常染色质是高度伸展的部分，由于稀疏呈分散状态，在光镜下着色较浅。常染色质能进行复制和转录，是具有活性的染色质。异染色质很少进行转录，本来含有活动基因，由于折叠紧密凝聚而不表现活性。DNA是染色质中的主要成分，是遗传物质。DNA通过自我复制，将遗传信息传给子代，使遗传信息得以延续。作业九1、已知核糖体上有哪些活性部位?答：核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点：①与mRNA的结合位点；②与新掺人的氨酰tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位点；③与延伸中的肽酰tRNA的结合位点—肽酰基位点，又称P位点；④肽酰转移后与与即将释放的tRNA的结合位点—E位点；⑤与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF—G)的结合位点；⑥肽酰转移酶的催化位点；⑦与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。2、何谓多聚核糖体?以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么?答：核糖体，是细胞内一种核糖核蛋白粒，其唯一功能是按照mRNA的指令合成蛋白质多肽链。所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器。核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。聚核糖体的生物学意义：同一条mRNA被多个核糖体同时蛋白质，大大提高了蛋白质合成的速率，也减轻了细胞核因转录和加工的压力。以多聚核糖体的形式进行多肽合mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。3、你认为最早出现的简单生命体中的大分子是什么?为什么？答：细胞中最主要的三种RNA即mRNA、rRNA和tRNA通过核糖体结合在一起，共同完成遗传信息表达中的最后一步—蛋翻译。证明rRNA具有肽酰转移酶的活性，大大提高了对命起源中最基本也是最富有挑战性的问题—细胞遗传信息装置起源的兴趣。生命是自我复制的体系。推测最早出现的简单生命体中的生物大分子，应是既具有遗传信息载体功能又具有酶的催化功能。当今细胞遗传信息传递装置中有DNA、RNA和蛋白质三种生物大分子。DNA仅具有信息载体功能，而无酶涪陛；蛋白质具19 有多种酶活性而尚未发现有遗传信息载体功能；只有RNA既具有信息载体的功能，又具有酶催化功能。因此推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。RNA的信息功能人们早已明了，mRNA即为信使RNA。许多病毒如艾滋病病毒和流感病毒等基因载体就是RNA，故称RNA病毒。但RNA催化功能是近二十年才被发现。随后人们发现系列具有催化作用的RNA统称核酶。核酶不仅可催RNA和DNA水解、连接、mRNA的剪接，在体外已证明某些RNA还可催化RNA聚合反应以及RNA的磷酸化、氨酰化和烷基化等多种反应。rRNA可能具有肽酰转移酶的活性，在蛋白质合成中起着关键作用。从化学性质上推测，核糖核酸的基本成分一核糖，很容易由当时地球表面含量丰富的甲烷来合成。而脱氧核糖则需要经核糖还原而成，这一反应在细胞中是由专一的酶完成的。因此，生命的最早形式可能是由膜围绕的一套具有自我复制能力的分子体系和简单的物质与能量供应体系，其遗传物质的载体是RNA而不是DNA。RNA的催化效率远远低于蛋白质，因此整个体系复制效率很低。在漫长的进化过程中，由RNA催化产生了蛋白质，进而DNA代替了RNA的遗传信息功能，蛋白质则取代了绝大部分RNA酶的功能，逐渐演化成今天的细胞。作业十1、什么是细胞周期，细胞周期中各时期有什么变化？答：细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。G1期是从有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期，又称合成前期。此期主要合成RNA及核糖体。S期即DNA合成期。在此期，除了DNA合成外，同时还要合成组蛋白。DNA复制所需的酶都在这一时期合成。G2期为DNA合成的后期，是有丝分裂的准备期。在这一时期，大量合成RNA及蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等。分裂期又称M期或D期，是从细胞分裂开始到结束所经历的过程，也就是染色体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止。2、细胞周期时间是如何测定的?答：细胞周期长短测定可以采用：①脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法；②流式细胞仪测定法；③缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。3、细胞周期同步化有哪些方法?答：细胞同步化指自然的或经人工诱导形成的细胞周期一致性，前者称自然同步化，后者是人工同步化。自然同步化是自然界存在的现象，在动、植物细胞中都有发现。它们不需人为创造条件，因而有可能在接近自然的条件下进行观察。由于自然同步化的细胞群体受到诸多条件的限制，因而促进了细胞培养的各种人工同步化方法的发展。所以，人工同步化比较普遍使用的是体外培养细胞，大致可分为选择同步化、诱导同步化或者两者的结合。4、试比较有丝分裂和减数分裂的异同点。答：19 相同点：是细胞的两种重要分裂方式，通过纺缍体与染色体的相互作用，将细胞一分为二；细胞周期都包含G1、S、G2、M四个时期；每个细胞周期DNA都复制一次。不同点如下表。增殖分裂重组有丝分裂体细胞增殖DNA复制一次，分裂一次，子细胞与母细胞相同无配对，无重组，各个个体相同。减数分裂生殖细胞增殖DNA复制一次，分裂两次，子细胞染色体数目减半。有配对，有重组，所以个体间不同。5、说明细胞分裂后期染色单体分离和向两极移动的运动机制。答：解释后期染色单体分离和向两极移动的运动机制，有多种假说。目前获得比较广泛支持的假说是后期A和后期B两个阶段假说。在后期A，动粒微管变短，将染色体逐渐拉向两极。一般认为，动粒微管变短是由于其动粒端解聚所造成的；而这种解聚又是由于动力蛋白沿动粒微管向极部运动的结果。微管动力蛋白首先结合到动粒上，在ATP分解提供能量的情况下，沿动粒微管向极部运动，并带动动粒和染色单体向极部运动。动粒微管的末端随之降解成微管蛋白二聚体，动粒微管变短，动粒和染色单体与两极之间的距离逐渐拉近。当染色单体接近两极，后期A结束，转向后期B。在后期B，极性微管游离端(正极)在ATP提供能量的情况下微管蛋白聚合，使极性微管加长，形成较宽的极性微管重叠压。移动素类蛋白(KRPs)与极性微管重叠区的微管结合，并在来自两极的极性微管之间搭桥。KRPs向微管正极行走，促使来自两极的极性微管在重叠区相互滑动，使重叠区逐渐变得狭窄，两极之间的距离逐渐变长。同时，胞质动力蛋白在星体微管之间搭桥，并向星体微管负极运动，进一步将两极之间的距离拉长。作业十一1、凋亡的概念，形态特征和与细胞坏死的区别?答：细胞的凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，凋亡过程中的形态特征：①凋亡的起始：细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞间接触的消失，但细胞膜依然完整；线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜融合；染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿着核膜分布；②凋亡小体的形成：核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞质膜所包围。细胞表面产生了许多泡状或芽状突起，逐渐形成单个的凋亡小体；③凋亡小体逐渐被邻近的细胞吞噬并消化。在整个凋亡过程中，细胞膜的整合性保存完好，死亡细胞的内容物不溢出，不发生炎症反应。而坏死细胞膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破裂的细胞器以及染色质片段，释放到细胞外，导致炎症反应。2、什么是“hayflick界限”？答：细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的19 寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。具体理解如下：（1）癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞；（2）细胞的增殖能力与供体年龄有关；（3）物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系；二倍体细胞的衰老是由细胞本身决，决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部的环境；是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老3、细胞衰老有哪些特征?答：细胞的衰老一般指细胞的形态、结构、化学成分和生理功能逐渐衰退的总现象。细胞衰老的主要特征有如下几个方面：①细胞核的变化。细胞核的大小是倍增次数的函数，即随着细胞分裂次数的增加，核不断增大。细胞核结构的衰老变化中最明显的是核膜的内折。染色质固缩化是衰老细胞核中的另一变化。此外，在酵母Sgsl突变体衰老细胞中还观察到核仁裂解为小体的现象。②内质网的变化。衰老细胞中糙面内质网呈解体的趋势。③线粒体的变化。研究结果表明，细胞中线粒体的数量随关年龄的增大而减少，而体积则随着年龄的增大而增大。有人认为线粒是细胞衰老的生物钟；④致密斑的生成。致密斑是衰老细胞中常见的一种结构，绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密斑的积累。⑤膜系统的变化。年轻的功能健全的细胞的膜呈液晶相，脂双层比较柔韧，脂肪酸链能自由移动，每个脂质分子与其相邻分子之间的位置交换极其频繁。衰老的或有缺陷的膜通常处于凝胶相和固定相，这时磷脂的脂肪酸尾被“冻结”了，完全不能自由移动，而膜应变为刚性了，因此，埋藏于其中的蛋白质也就不能再运动了，在机械刺激或压迫等条件下，膜就会出现裂隙，其选择性及其它功能均受到损害。⑥细胞衰老时，间隙连接减少，组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变小，使细胞间代谢协作减少了。4、鉴定细胞有哪些常用方法？答：细胞凋亡的检测常用以下方法：①形态学观测法：染色法、透射和扫描电镜观察；②DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带；③TUNEL测定法，即DNA断裂的原位末端标记法；④彗星电泳法；⑤流式细胞分析法：根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细胞，同时又能观察细胞的周期状态。5、细胞凋亡在有机体生长发育过程中有何重要意义?答：细胞凋亡的生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用：如蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡；脊椎动物的神经系统的发育；发育过程中手和足的成形过程等。6、凋亡的基本途径是什么?答：①凋亡的起始：细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细19 胞间接触的消失，但细胞膜依然完整；线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜融合；染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿着核膜分布；②凋亡小体的形成：核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞质膜所包围。细胞表面产生了许多泡状或芽状突起，逐渐形成单个的凋亡小体；③凋亡小体逐渐被邻近的细胞吞噬并消化。7、诱导细胞凋亡的因子有哪些?答：①物理性因子。包括射线(紫外线，Υ射线等)，较温和的温度刺激(如热激，冷激)等。②化学及生物因子：包括活性氧基团和分子，DNA和蛋白质合成的抑制剂，激素，细胞生长因子，肿瘤坏死因子(TNF)等。6、细胞凋亡与肿瘤发生有什么联系?答：细胞凋亡与肿瘤发生有密切的关系，如抑癌基因P53介导的细胞凋亡一旦受到抑制，可使细胞恶性变异。还有相对良性的肿瘤转化为高度恶性的肿瘤，这是肿瘤细胞自然凋亡速度减慢所造成的。作业十二1、为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果?答：细胞分化是在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。其本质是基因选择性表达性的结果，即基因表达调控的结果。早期人们推测细胞分化是由于细胞在发育过程中遗传物质的选择性丢失所致。现代分子生物学的证据表明，细胞分化是由于基因选择性的表达各自特有的专一性蛋白质而导致细胞形态、结构与功能的差异。如鸡的输卵管细胞合成卵清蛋白，成红细胞合成β珠蛋白，胰岛细胞合成胰岛素，这些细胞都是在个体发育过程中逐渐产生的。用编码上述三种蛋白的基因分别作探针，对三种细胞中提取的总DNA的限制性酶切片段进行Southern杂交实验。结果显示，上述三种细胞的基因组DNA中均存在卵清蛋白基因、β珠蛋白基因和胰岛素基因；然而用同样的三种基因片段作探针，对上述三种细胞中提取的总RNA进行Northern杂交实验，结果表明，仅在输卵管细胞中表达卵清蛋白mRNA，而在红细胞中表达β珠蛋白mRNA，胰岛细胞中表达胰岛素mRNA。上述结果说明，细胞分化问题实质上就是发育过程中特异蛋白质的合成问题。而蛋白质的合成需要基因提供遗传密码。任何一种新的特异蛋白质合成都需要与它的氨基酸序列相符合的遗传密码，即需要特定的基因。不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因。因此细胞分化归根结底在于特定基因的表达。2、组织特异性基因的表达是如何调控的？答：组织特异性基因是不同类型细胞种特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态特征与功能。组合调控引发组织特异性基因的表达，即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调控完成，如当有了19 3种调控蛋白存在时，则不同的组合就可能启动8种不同细胞类型的分化，在启动细胞分化的各类调节蛋白种，往往存在一两种起决定作用的调控蛋白，有时单一调控蛋白表达就有可能启动整个细胞分化过程，借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其他调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成。3、什么是干细胞？它分为哪几种类型，各型的主要特征是什么？答：动物细胞特别是高等动物细胞，随着胚胎发育，细胞逐渐丧失了发育成个体的能力，仅分化成多种细胞类型及其构建组织的潜能，具有分化潜能的细胞称为多能干细胞。根据来源与分化潜能的差别，干细胞又分为胚胎干细胞和成体干细胞，胚胎干细胞具有分化成各种细胞类型的潜力。成体中具有分化成多种血细胞能力的细胞称为造血干细胞，它在造血器官骨髓中仅占细胞总数的万分之一。仅具有分化形成某一种类型细胞能力的干细胞，称为单能干细胞。4、影响细胞分化的因素有哪些，请予以说明。答：影响细胞分化的因素有：①胞外信号分子对细胞分化的影响，如眼的发生；②细胞记忆与决定，如果蝇成虫盘；③受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响；④细胞间的相互作用与位置效应；⑤环境对性别决定的影响；⑥染色质变化与基因重排对细胞分化的影响。5、试述细胞分化的分子机制。答：细胞分化使同一来源的细胞产生形态结构、生化特性、生理功能上的差异。从分子水平来看，这是由于特定基因活化的结果。特定基因表达后合成某些特异性蛋白质，执行特殊的功能。因此，细胞分化的问题本质上就是基因表达调控的问题，是管家基因和奢侈基因在胚胎发育过程中差次表达的结果。这些基因的差次表达存在着调控，这些调控是在转录水平或翻译水平上进行的，而以转录水平的调控为主。取兔的胸腺和骨髓细胞染色质，分别取出DNA、组蛋白和非组蛋白进行染色体重组实验，用重组的染色质做模板，加入RNA聚合酶和各种前体核苷酸便合成mRNA。结果表明，胸腺非组蛋白不但能与胸腺DNA重组染色质转录胸腺mRNA，也能与骨髓DNA重组染色质转录胸腺mRNA；同样骨髓非组蛋白也能与骨髓DNA重组染色体转录骨髓mRNA，这表明调节细胞中基因转录的是非组蛋白。6、癌细胞的基本生物学特征是什么?答：癌细胞的基本生物学特征是：①细胞生长与分裂失去控制，具有无限增殖能力，成为“永生”细胞；②具有扩散性：癌细胞的细胞问粘着性下降，具有侵润性和扩散性，这是癌细胞的基本特征。分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失去了许多原组织细胞的结构和功能；③细胞间相互作用改变(识别改变；表达水解酶类；产生新的表面抗原)；④蛋白表达谱系或蛋白活性改变(胚胎细胞蛋白、端粒酶活性升高)；⑤mRNA转录谱系的改变(少数基因表达不同；突变位点不同，表型多变)；⑥染色体非整倍性。7、说明癌症的发生与癌基因和抑癌基因的关系。答：癌症是由携带遗传信息的DNA的病理变化而引起的疾19 病。与遗传病不同，癌症主要是体细胞DNA突变，而不是生殖细胞DNA突变。癌基因是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。癌基因最早发现于诱发肿瘤的劳氏肉瘤病毒。它携带S他基因，该基因对病毒繁殖不是必要的，但当病毒感染鸡体后可引起细胞癌变。后来人们发现在鸡的正常细胞基因组中也有一个与病毒src基因同源性很高的基因片段。鸡体内的src基因编码一种与细胞分裂调控相关的蛋白激酶。它不具有致癌能力，但由于它的发现源于病毒癌基因及其与病毒癌基因的高同源性，因而不恰当地称为细胞癌基因或原癌基因，但也以此表明该基因突变可能有致癌的危险。目前已发现近百种癌基因。癌基因编码的蛋白主要包括生长因子、生长因子受体、信号转导通路中的分子、基因转录调节因子和细胞周期调控蛋白等几大类型。细胞信号转导是细胞增殖与分化过程的基本调节方式，而信号转导通路中蛋白因子的突变是细胞癌变的主要原因。如人类各种癌症中约30％的癌症是信号转导通路中的ras基因突变引起的。癌基因的产物常常是正常细胞不表达、或表达量很少、或表达产物活性不能调控的一类蛋白。然而人们注意到，在视网膜母细胞瘤的细胞中，是由于一种称为Rb的基因突变失活，而导致肿瘤发生。随后又发现p53等基因均有类似的现象。这类基因称为抑癌基因。抑癌基因实际上是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。如果抑癌基因突变，丧失其细胞增殖的负调控作用，则导致细胞周期失控而过度增殖。综上所述，癌的发生涉及两类基因：增殖基因，此类基因编码产物的正常功能是促进细胞分裂；第二类是抗增殖基因，此类基因编码产物的正常功能是将细胞阻止在细胞周期的某一个检验点。有一种增殖基因的突变型，这种突变型基因编码的蛋白能够超表达或者具有超活性，其结果是使细胞大量复制。通常将这种突变基因称为癌基因，又称为促癌基因。而没有突变的基因称为原癌基因。实际上原癌基因是人或动物细胞中一类固有的正常基因，它的限量表达对于细胞的生命活动是必需的。通常将抗增殖基因称为抑癌基因或肿瘤抑制基因。在正常的二倍体细胞中，每一种肿瘤抑制基因有两个拷贝，只有当两个拷贝都丢失了或两个拷贝都失活了才会使细胞失去增殖的控制，只要有一个拷贝是正常的，就能够正常调节细胞的周期。相反，只要有一个拷贝的原癌基因突变成癌基因，就会致癌。由上可知，癌症的发生是细胞增殖失控而导致，癌基因与抑癌基因协同作用，保证细胞增殖正常进行。正常基因突变成癌基因，或抑癌基因突变都能引起正常细胞癌变。8、为什么说肿瘤(癌)的发生是基因突变逐渐积累的结果?答：①癌症主要是体细胞突变产生的遗传病，涉及到两大类与细胞增殖相关的基因的突变；②促进细胞增殖相关基因突变：原癌基因突变形成癌基因。原癌基因存在于细胞基因组中，是控制细胞生长和分裂的基因。编码多种类型的蛋白质——细胞生长和分裂的调控因子。它是控制细胞生长和分裂的原癌基因的一种突变形式。这类基因功能获得性突变(显性突变)，其产物量增加或活性升高，促进细胞癌变；③抑制细胞增殖相关基因突变：肿瘤抑制基因。抑癌基因是正常细胞增殖过程中的负调控因子。抑癌基因编码的蛋白抑制细胞增殖，使细胞停留于检验点上，阻止周期进程。它发生功能丧失性突变(隐性突变)，则导致细胞周期失控而过度增殖；④细胞癌变是基因突变累积和自然选择的结果，所以患者多为年长者。19 作业十三1、细胞连接有哪些类型，各有何功能？答：胞连接可分为三大类：①封闭连接中紧密连接是典型代表，它将相邻细胞的质膜密切地连接在一起阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内；②锚定连接通过细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。根据直接参与细胞连接的骨架纤维的性质不同，锚定连接又分为与中间纤维相关的锚定连接和与肌动蛋白纤维相关的锚定连接。前者包括桥粒和半桥粒；后者主要有粘着带和粘着斑；③通讯连接主要包括间隙连接、神经细胞间的化学突触和植物细胞中的胞间连丝。封闭连接的功能：紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间，在光镜下小肠上皮细胞之间的闭锁堤区域便是紧密连接存在的部位。紧密连接可阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，因此起重要的封闭作用。不过，紧密连接对细胞间隙的封闭作用不是绝对的。一些实验表明，紧密连接对小分子物质有一定的通透性。同时还将上皮细胞的游离端与基底面细胞膜上的膜蛋白相互分离，以行使其各自不同的膜功能，因此紧密连接还具有隔离和支持作用。现在还发现紧密连接还能影响表皮细胞质膜的极性。锚定连接的功能是粘着。通讯连接的功能是通讯。2、细胞通过哪些方式产生社会联系？细胞的社会联系有何生物学意义？答：细胞通过细胞通讯、细胞连接以及细胞与细胞外基质的相互作用与细胞间产生社会联系。细胞社会联系在胚胎发育、组织构建等过程中尤为明显，在胚胎发育过程中，胚胎细胞通过细胞社会的联系彼此交流信息，以决定每个细胞的行为每个细胞的行为和命运，包括结构与功能分化，位置以及生死抉择，组织的构建即是细胞分化的结果，细胞与细胞之间，细胞与胞外基质间的相互作用是组织形式，维持及修复的最主要保证。19 细胞学说、原生质、原生质体、病毒、阮病毒、类病毒、原核细胞、真核细胞、古核细胞、细胞体积的守恒定律、细胞膜、流动镶嵌模型、脂质体、成斑现象、成帽现象、血影、细胞外基质、细胞外被、被动运输、主动运输、协同运输、共运输、对向运输、跨膜细胞的转运、细胞通讯、细胞识别、信号通路、细胞质基质、细胞内膜系统、初级溶酶体、次级溶酶体、残余小体、共转移、后转移、信号肽、导肽、分子伴侣、半自主细胞器、核被膜、常染色质、异染色质、随体、核型、全能性、Hayflick界限、基因组、亲核蛋白、核型、信号假说、转分化、细胞分化、细胞学说、管家基因、全能性、核孔复合体、核纤层、膜骨架、动粒、端粒、多聚核糖体、中膜体、原位杂交、G蛋白、信号识别颗粒、凋亡、酵母人工染色体、核小体、桥粒、核纤层、信号肽、导肽、管家基因、奢侈基因、异染色体、间隙连接、转分化、胶原半自主细胞器、细胞凋亡、细胞坏死、顺式作用元件、反式作用因子、致癌基因、抑癌基因、同源异型基因、同源框、同源异型结构域、决定子、胚胎诱导、干细胞、去分化、脱分化、愈伤组织、管家基因、奢侈基因、调节基因、细胞分化、周期蛋白、生发泡、灯刷染色体、中心体、主缢痕、次缢痕、随体、细胞周期同步化、星体、线粒体、叶绿体、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、核定位信号、细胞衰老、外显子、决定、胚胎诱导、再分化、MPF、有丝分裂、减数分裂、中心体、微管、微丝、中间纤维、核糖体核小体、细胞分化、核孔复合体、巨大染色体、胞泡运输、通讯连接19'