第一章细胞基本知识概要

Shandong Normal UniversityCollege of life science细胞生物学专题任课教师 :邢维贤E-mail:复习方法及技巧u方法 善于归纳总结u目的明确 方向和 题型u答题技巧 u主要参考书目教材及参考书1、如果细胞具有下列缺陷，将会产生什么样的后果？并简要说明。1）不能降解 M期周期蛋白；2）持续高水平表达 p21蛋白。2、在一系列实验中，将编码突变型受体酪氨酸激酶的基因导入细胞。这些突变基因比正常基因的表达高很多，而细胞仍表达来自其正常受体基因的正常受体。导入下列突变受体酪氨酸激酶基因，会产生什么样的结果？1）缺少胞外结构域；2）缺少胞内结构域。一、名词解释（每题 4分，共 40分）1协同运输（ cotransport）2分子马达（ molecular motor）3抑癌基因 (tumor-suppressor gene)4非细胞体系（ cell-free system）5受体下行调节（ receptor down-regulation）6核仁组织区（ NOR）7细胞连接（ cell junction）8 CDK9 nucleosome10 molecular chaperone二、简答题（每题 10分，共 40分）1为什么载体蛋白与通道蛋白对物质运输的速度有很大的差别？2细胞自噬对细胞的生命活动有何意义？3比较着丝粒与动粒的区别与联系。4简述 3种不同类型的有被小泡的构成和在物质运输中的作用。5如何证明分裂期的细胞中有 MPF的存在？三、论述题（每题 15分，共 60分） 1试述端粒与细胞衰老的关系，并列举两个实验证明其相关性。2试述 caspase依赖性的细胞凋亡途径。3受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成及其特点。4亨特综合症（ Hunters syndrome）和赫尔勒综合症（Hunlers syndrome）都是隐形黏多糖代谢病，患者一般在 20岁之前就会死亡。这些患者由于溶酶体中缺少特异的糖胺聚糖水解酶，导致这些成分不能被分解而积累在溶酶体中。当将两种不同患者的细胞融合在一起后，糖胺聚糖则能正常水解，说明它们缺失了不同类型的水解酶。甚至将这两种患者的细胞共培养时，仍然可以获得相同的效果 即相互弥补对方的缺陷。最令人吃惊的是培养赫尔勒综合症细胞的培养液可以弥补亨特综合症细胞的缺陷（反之也是一样）。培养基中起到弥补作用的因子经过不同方法（蛋白酶、或者过碘酸破坏糖基、或者碱性磷酸酶水解磷酸）处理后都可以导致该因子的失活。（ 1）你认为这种因子是什么？它是通过何种途径来弥补溶酶体缺陷的？（ 2）为什么这种因子在蛋白酶、过碘酸和碱性磷酸酶的作用下能够失活？（ 3）是否能够用同样的方式来弥补细胞质中各种酶的突变或缺失？为什么？“ 细胞学说 ” 的 基本内容u细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来 ,并由细胞和细胞产物所构成；u每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它 “ 自己的” 生命 ,又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益1858年 ,德国医生和病理学家魏尔肖 (Virchow)对细胞学说进行了重要补充并提出 :u新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。u细胞学说的意义 :论证了生物界在结构上的统一性和生命的共同起源。细胞学的经典时期u 原生质 (protoplasm)理论的提出 1840年 J.E.Pukinje在动物、 1846年 von Mohl在 植物中分别发现 “ 肉样质 ” 的物质 ,并命名为 “ 原生质 ”; 1861年 Schultze提出原生质理论 :有机体的组织单位是一小团原生质 , 这种物质在一般有机体中是相似的。 1880年 Hanstein提出 “原生质体 ”（ protoplast） 概念， 把细胞概念演变成由细胞质膜包围的一团原生质，原生质分化为细胞核和细胞质；细胞生物学学科的形成与发展u Cytology1892 年德国人 O. Hertwig出版了细胞与组织一书，使细胞学成为生物科学的一个独立分支；u Molecular Biology 1953年 Watson和 Crick提出 DNA双螺旋结构模型标志分子生物学的诞生；u Cell Biology 1965年， D P Derobetis将其普通细胞学改为细胞生物学，标志着细胞生物学的诞生；u Molecular Cell Biology 80年代开始出现了分子细胞生物学。u 深刻性与综合性是细胞生物学进一步发展的特点。细胞生物学发展的轨迹 :形态 结构 功能 调控过去 20多年细胞生物学发展的两次大飞跃：1、在分子水平上研究细胞学的问题(Molecular cell biology or molecular biology of the cell)2、从分子水平研究向细胞水平的回归(Genomics or proteomics)目前细胞生物学研究的基本特点和趋势u细胞结构功能 细胞生命活动； 细胞生命活动的研究，将进一步加深对细胞结构与功能的了解；u细胞中单一基因与蛋白 基因组与蛋白质组及其在细胞生命活动中的协同作用；u细胞信号转导途径 信号调控网络；u体外 (in vitro)研究 体内 (in vivo)研究；u静态研究 活细胞的动态研究；u实验室研究为主 计算生物学更多地介入并与之结合；u细胞生物学与生物学其他学科的渗透。近年来细胞生物学领域的 研究热点功能基因组学 蛋白质组学 干细胞研究 细胞的信号转导 细胞周期调控 细胞衰老与凋亡真核基因转录调控 细胞生长与分化 细胞粘附与细胞通讯 细胞免疫与分子免疫近 10年细胞生物学相关领域的 Nobel Prize获奖情况Physiology and medicine2009Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider and Jack W. Szostak “for the discovery of how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”（ 发现 端粒和端粒 酶 是如何保 护 染色体的）2008Harald zur Hausen for his discovery of “human papilloma viruses causing cervical cancer”（ 发现 人乳 头 状瘤病毒引 发宫颈 癌的机理） and Francoise Barre-Sinoussi and Luc Montangier for their discovery of “human immunodeficiency virus”（ 发现 HIV）2007 Mario R. Capecchi, Martin J. Evans and Oliver Smithies for their discoveries of “principles for introducing specific gene modifications in mice by use of embryonic stem cells”2006 Andrew Z. Fire and Craig C. Mello for their discovery of “RNA interferencegene silencing by double-stranded RNA” （ RNA干 扰 双 链 RNA能 够 沉默基因表达）2005Barry J. Marshall and J. Robin Warren for their discovery of “the bacterium Helicobacter pylori and its role in gastritis and peptic ulcer disease” （ 发现 幽 门 螺旋菌及其在胃 肠 道疾病中的作用）2004Richard Axel and Linda B. Buck for their discoveries of “odorant receptors and the organization of the olfactory system”（ 气味受体和嗅 觉 系 统 的 组 成）2002Sydney Brenner, H. Robert Horvitz and John E. Sulston for their discoveries concerning genetic regulation of organ development and programmed cell death.（器官 发 育的 遗传 基 础 和 细 胞的程序化死亡）2001Leland H. Hartwell, Tim Hunt and Sir Paul M. Nurse for their discoveries of “key regulators of the cell cycle.” (细 胞周期的关 键调控因子）1999Gnter Blobel for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell. （蛋白 质 固有的信号控制及其在 细 胞内的 转 移与定位）Chemistry2009Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz and Ada E.Yonath “for studies of the structure and function of the ribosome”（核糖体的 结 构与功能）2008Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y.Tsien “for the discovery and development of green fluorescent protein, GFP”（发现 并研究 绿 色 荧 光蛋白）2006 Roger Kornberg for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription（真核生物 转录 的分子基 础 ）2004Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose for The discovery of ubiquitin-mediated protein degradation（泛素介 导 的蛋白 质 降解途径）2003Peter Agre, for the discovery of water channels and the other half of the prize to Roderick Mackinnon for structural and mechanistic studies of ion channels.（ 发现 水通道、离子通道的 结 构和功能）1、细胞学说的基本要点是什么？用现代研究成果论述细胞学说的正确性和科学价值。2、细胞的发现与细胞学说的提出都是细胞生物学中的重大事件，但为什么后者比前者对细胞学的发展具有更大的推动作用？3、生命科学发展史中有哪几项是具有里程碑性质的重大成就？论述后（功能）基因组时代的任务和前景。4、 2002年诺贝尔生理医学奖得主以什么成绩获此殊荣？内容如何？在细胞生物学领域有什么价值？5、 19932002 这 10年的诺贝尔医学 /生理学奖中，有 8届是颁给了在细胞生物学研究方面作出重大贡献的科学家，请列举其中 3届获奖者的主要贡献。 6、 2004年诺贝尔生理学或医学奖授予了两位美国科学家理查德 阿克塞尔和琳达 巴克。请说明他们的主要贡献（包括主要研究内容及发现、应用价值）。7、德国科学家哈拉尔德 楚尔 豪森因发现导致宫颈癌的 、法国科学家弗朗索瓦丝 巴尔 西诺西和吕克 蒙塔尼因发现 而分享了 2008年度诺贝尔生理学或医学奖。8、举例说明近年来细胞生物学领域的 研究热点 。9、细胞生物学和分子生物学研究对象的异同及其相互关系。10、试论从细胞学发展到细胞生物学的理论基础和物质基础。第二章 细胞的统一性与多样性细胞是生命活动的基本单位u 一切有机体都由细胞构成 ，细胞是构成有机体的 基本单位 ；u 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位；u 细胞是有机体生长与发育的基础；u 细胞是 遗传的基本单位 ，细胞具有遗传的 全能性 ；u 没有细胞就没有完整的生命。细胞的基本共性u所有的细胞都有相似的化学组成 ，类似的遗传语言、生命活动及其调控机制。u脂蛋白体系的生物膜 (一是在细胞内外起屏障作用 ;二是要在细胞内形成各个功能特区）uDNA RNA的遗传装置u蛋白质合成的机器核糖体u一分为二的分裂方式最小最简单的细胞支原体u最小 最简单的细胞；u没有细胞壁，细胞具有