细胞生物学第七次作业.doc

1.下面的叙述有错误吗?请指出并僻释。“生殖细胞和体细胞DNA的稳定对于一种物种的生存都是至关重要的。”(中)答：有错，生殖细胞与体细胞的DNA是相同的，含有相同的遗传信息，且物种在不断进化过程中，DNA也会随进化而发生定向改变，DNA的持续稳定也有可能让物种不能适应环境。2减数分裂及其生物学意义。(易)答：减数分裂的过程很复杂，它包括2次连续的细胞分裂。一般来说，第一次分裂是同源染色体分开，染色体数目减半的过程；第二次分裂是姐妹染色体单体分开，染色体数目不变的过程。在减数分裂过程中，染色体进行了交换和重组。经过减数分裂，由1个精母细胞形成了个精细胞，进而变态形成个精子；由1个卵母细胞形成了1个成熟的卵子和3个不孕的极体。这种不均等分裂使卵子有足够的营养以供将来发育的需要。减数分裂对维持物种染色体数目的恒定，对遗传物质的分配和重组等都有重要意义，这对生物的进化发展都是极为重要的。3为什么认为细胞进化出一个特殊的G0期以退出细胞周期，而不是仅停止在G1期关卡处的G1期状态? (难)答：因为G0期的细胞保持了细胞代谢活性，需要一定的信号刺激便会进入细胞周期，若停留在G1期关卡处的G1期状态，细胞便不能有细胞活性。4核纤层蛋白与核膜的循环有什么关系?(中)答：核纤层普遍存在于高等真核细胞中，是内层核被膜下纤维蛋白片层，其纤维直径为10毫微米左右，纤维纵横排列整齐呈纤维网络状。核纤层在核内与核基质连接，在核外与中等纤维相连，构成贯穿于细胞核和细胞质的统一网架结构体系。它位于内层核膜与染色质之间，与核膜、染色质及核孔复合体在结构上有密切联系，核纤层蛋白向外与内层核膜上的蛋白结合，向内与染色质的特定区段结合。其厚度随不同细胞而异，为30100毫微米。大多数真核细胞的核纤层很薄。高等动物核纤层通常由3种属于中等纤维的多肽组成，即核纤层蛋白A、B、C。分子量6000080000道尔顿。核纤层与核被膜的稳定、维持核孔位置、稳定间期染色质形态与空间结构、染色质构建和细胞核组装密切相关。如在间期细胞中，核纤层为核膜提供了支架的作用，核纤层的可逆性解聚调节了核膜的崩解和重建，当细胞进行有丝分裂时，核纤层蛋白被磷酸化，引起核纤层可逆解聚，核膜崩解，在分裂末期时，核纤层蛋白去磷酸化，它直接介导了核膜围绕染色体之重建。核纤层是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络，核纤层由1至3种核纤层蛋白多肽组成。核纤层与中间纤维、核骨架相互连结，形成贯穿于细胞核与细胞质的骨架结构体系。间期细胞核中，核纤层与核膜在结构上有密切联系，常与核膜组分一起被分离。有人认为广义的核膜包括3种主要结构组分：(1)核外膜和核内膜；(2)核孔复合体；(3)核纤层，而后两者又被认为是核骨架的有机组分。当用高盐、非离子去垢剂和核酸酶处理核膜后，只有核膜孔复合体和核纤层存留，核纤层对盐溶液有较大的稳定性，在细胞抽提中常与中间纤维、核骨架共同被分离。5细胞内的突变使编码参与DNA复制的蛋白质的基因失活。在没有这种蛋白质的情况下，细胞内的DNA复制仍然尽可能地进行。如果下列蛋白质消失，将会产生什么样的DNA产物?(中) (1)DNA聚合酶； (2)DNA连接酶； (3)DNA聚合酶的滑动夹钳； (4)清除RNA引物的切除酶； (5)DNA解旋酶； (6)引物酶。答：如果(1)（2）（3）消失，不会影响DNA的产物；没有（4）则DNA会一直转录下去，无法合成所需蛋白质；没有（5）则DNA不能解旋，无法进行转录，便没有产物；没有（6）则DNA解旋后核糖核苷酸不能结合上去，无法开始转录，没有产物。6对生物来说，用减数分裂的第一次分裂(包括减数分裂I的所有过程)完成体细胞的普通有丝分裂为什么是不可取的?(中)答：因为减数第一次分裂是染色体减半，体细胞的有丝分裂需要分裂出和原细胞具有相同基因的细胞，若与减数第一次分裂一样，则体细胞的基因会一直减少，生物便不能生存。7粗线期的主要特点是什么?(易)答：粗线期是指在减数第一次分裂前期中紧接偶线期的时期。在这一时期，已完成染色体联会的两条同源染色体互相紧靠，进而缠绕在一起，基质开始附着到染色丝上，成为一条短而粗的染色体。结果在这时期后外观上是染色体数目减半（即假减数）。不久，这些紧靠着的一对染色体各自明显地发生纵裂，各自由两条染色单体构成，成为四重结构。在同源染色单体之间常常发生交叉。在经过固定的分裂图像中，这个时期是所谓染色粒最常出现的时期。在着丝粒处发生的部分异常凝缩也可在这时期见到。这一时期的染色体称为粗线期。从这一时期到下一个双线期，可以看到灯刷染色体，而且可以非常清楚地看到核仁。在这一时期也发生微量的DNA合成。这种DNA与偶线期合成的DNA不同，它没有特异性。在缺乏形成交叉能力的细胞中，不发生这种DNA合成。因此被认为这种DNA与下一个时期形成交叉有关，也许与重组有关。前期I的第三个阶段，又称重组期(recombination stage)。该阶段开始于同源染色体联会之后，染色体明显变粗变短（至少缩短了四分之一），结合紧密，此期染色体形态是一个明显的四分体。在粗线期，细胞中也存在DNA的合成，称为P-DNA，交换过程中DNA链的修复、连接均与此相关。在粗线期核仁融合成一个大核仁，并与核仁形成中心所在的染色体相连。此期要发生染色体的交换重组，并可见到在联会复合体的梯状结构中出现的重组节。8最短的真核细胞分裂周期(甚至短于细菌分裂周期)出现在许多早期动物胚胎中，这些分裂的发生并不伴随胚胎质量的显著增加，为什么?推测细胞周期哪个阶段可最大限度地缩短?(中)答：因为细胞分裂周期主要由G1期决定，G1期的时间长短与G1期细胞中某些特殊的mRNA和蛋白质有关，与胚胎质量无关；细胞周期中G1期可最大限度缩短。9海胆的细胞周期蛋白B是如何鉴定到的?(难)答：Evans利用标记有放射性物质的氨基酸，对海胆的受精卵蛋白质合成情况进行鉴定，发现某些蛋白质含量随细胞周期的进程发生周而复始的合成与降解。10科学家们已获得在细胞周期控制中有缺陷的许多酵母突变株。这些突变株在低温(30)能正常增殖，而在较高温度(37)则不能正常生长和分裂。两个突变株(分别称为Gee和Wee)在同一基因的不同部位有缺陷，对升高温度有明显不同的反应。在37时，Gee株细胞只生长得很大而不分裂，Wee株细胞有很短的细胞周期，并且当体积远小于正常大小时仍进行分裂。提出一个可能的模型，解释这些观察结果，并指出由这个基因编码的正常蛋白会起什么作用?(中)答：由于基因缺陷，在37时，Gee株细胞某些mRNA与蛋白质不能合成，细胞一直停留在G1期，细胞内其他物质不断合成，细胞生长，但不能分裂；Wee株细胞合成这些mRNA与蛋白质的基因加快转录，使G1期变短，细胞周期便缩短，由于周期过短，细胞内其他物质不能很快合成，所以细胞体积变小却仍在分裂。11什么原因导致同一染色体两份拷贝进入同一子细胞这种极为罕见的现象?如果这一事件在有丝分裂和减数分裂中出现，其后果怎样?(中)答：分裂后期着丝点未分离或纺锤体未能牵引染色体进入另一细胞中，导致同一染色体两份拷贝进入同一子细胞；若发生在有丝分裂中，异常子细胞又会分裂，则会影响生物性状，发生在减数第一次分裂，该细胞产生所有精子（卵子）都异常，发生在减数第二次分裂，部分精子（卵子）异常。12试述真核生物G2/M转换的机制。(难)答：G2期细胞中大量合成RNA、ATP以及M期结构功能相关的蛋白质，细胞周期蛋白cyclinB达到高峰，磷酸化多种与分裂有关的蛋白，使细胞由G2期向M期转变。13在减数分裂I中，姐妹染色单体为什么必须保持配对?(难)答：因为减数分裂I结束后染色体减半，两个细胞各含有母细胞一半的遗传物质，姐妹染色单体保持配对可提高分裂遗传物质的准确分配，确保生殖细胞含有一半的染色体。15有何证据证明染色体周期、中心粒周期和细胞质周期是受到协同调控的?如何证明它们之间可独立进行?(中)答：因为细胞中多种蛋白质构成复杂网络，通过一系列有规律的生化反应对细胞周期加以控制，对酵母菌突变体的实验可知，细胞周期需要受特殊蛋白质的调控；因为染色体周期长于中心粒的周期，细胞中周期与这两者无关，故可证明它们之间独立进行。16关卡(checkpoint)位于细胞周期的哪些阶段?每次“检查”什么?(难)答：两个关卡，G1与S期检查是否有足够的S期所需的蛋白，G2与M期检查是否做好下一时期的准备。17有丝分裂CAk的功能之一是在M期中期使细胞周期蛋白含量急剧下降，这样会发生什么后果?并阐述其可能的机制。(难)答：细胞周期蛋白可以协调细胞周期，若细胞周期蛋白急剧下降会导致细胞周期紊乱，细胞不能进行正常分裂；CAk与细胞周期蛋白结合后具有活性，磷酸化多种与细胞周期有关的蛋白质使细胞进入细胞周期，若细胞周期蛋白下降过多，CAk便不具有活性，不能磷酸化与细胞周期有关的蛋白质，细胞不能正常进入细胞周期。18简述纺锤体在细胞有丝分裂中的作用。(易)答：在细胞分裂中，其主要作用有两个部分。其一为排列与分裂染色体。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件。纺锤体生成完毕后一般会有5-20分钟的延迟，以供细胞调整着丝点上微管束的极性，以及决定是否所有的着丝点都附着正确。此后细胞进入分裂后期，染色体分裂为两组数目相等的姐妹染色单体。同样，纺锤体的完整性决定这个分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体另一功能为决定胞质分裂的分裂面。染色体分裂的同时，纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两级，而停弛在纺锤体中央，形成纺锤中央体。在纺锤中体的中央为两组极性相反的微管交叠的区域，称为纺锤中央区.此中央区就是接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期。胞质分裂一般结束于分裂末期后1-2小时，此期间两个子细胞由中心颗粒体连接。一般认为纺锤体的分解发生在细胞分裂末期。19简述细胞周期G1期的主要特征。(中)答：G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备。如合成各种与DNA复制有关的酶，线粒体、核糖体等都增多了，内质网在更新扩大，来自内质网的高尔基体、溶酶体等也增加了。动物细胞的2个中心粒也彼此分离并开始复制。也就是说为S期储备物质和能量。20简述细胞周期调控蛋白对细胞周期的调控作用。(难)答：细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂，结束于它的子细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将通过细胞分裂产生的新细胞的生长开始到下一次细胞分裂形成子细胞结束为止所经历的过程称为细胞周期。在这一过程中，细胞的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。细胞周期是指分裂细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化；1) G1期：主要特征是合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质(触发蛋白)；2) S期：DNA复制是S期的主要特征。此外，也合成组蛋白和非组蛋白；3) G2期: 1个细胞核的DNA含量由2C变为4C；细胞在此期中要合成某些蛋白质；4) M期：核分裂和胞质分裂。调控蛋白可以决定细胞周期的发展、演化和停滞。调控蛋白可以决定细胞周期的起始，并决定完成其准备后是否进入下一阶段。21减数分裂的末期I与有丝分裂末期的主要差别是什么?(中)答：有丝分裂只有一次，并且染色体数不变，无同源染色体，只有姐妹染色体，减数分裂有两次，染色体数减半，减1中期同源染色体交叉互换，后期还有同源染色体分离。22RB蛋白在G1期的作用是什么?(难)答：Rb蛋白对于细胞从G1期进入S期有抑制作用。当细胞受到刺激开始分裂时，Rb蛋白被磷酸化失活，使细胞进入S期。当细胞分裂成两个子细胞时，失活的（磷酸化的）Rb蛋白通过脱磷酸化再生使子细胞处于G1期的静止状态。23在减数分裂前期I发生染色体联会的生物学意义是什么?(中)答：1.保证了有性生殖生物个体世代之间染色体数目的稳定性。通过减数分裂导致了性细胞（配子）的染色体数目减半，即由体细胞的2n条染色体变为n条染色体的雌雄配子，再经过两性配子结合，合子的染色体数目又重新恢复到亲本的2n水平，使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目，保证了遗传物质的相对稳定。2.为有性生殖过程中创造变异提供了遗传的物质基础：（1）通过非同源染色体的随机组合;各对非同源染色体之间以自由组合进入配子，形成的配子可产生多种多样的遗传组合，雌雄配子结合后就可出现多种多样的变异个体，使物种得以繁衍和进化，为人工选择提供丰富的材料。（2）通过非姐妹染色单体片段的交换：在减数分裂的粗线期，由于非姐妹染色单体上对应片段可能发生交换，使同源染色体上的遗传物质发生重组，形成不同于亲代的遗传变异。24比较有丝分裂的中期与早中期。(中)答：中期染色体整齐的排列在赤道板两侧，染色体两端的动粒面朝纺锤体量级，动粒上结合有微管；早中期纺锤体形成后，向两级移动，染色体向赤道板移动。25SPF和MPF的主要差别是什么?(易)答：SPF是促成DNA合成的启动因子，仅出现在S期细胞质中，由细胞融合实验证明MPF的分化本质和功能CDK激酶现在已知从酵母到人类的所有真核细胞的M期启动是受同一机制调控，即MPF，其生化本质是蛋白激酶，可催化若干种蛋白发生磷酸化，而因子这些蛋白的结构和功能状态的改变，从而导致细胞内代谢活动的变化，有活性的MPF实质是由p34CDK2和Cyclin两部分组成，p34CDK2是cdc2基因的产物p34CDK2蛋白，其单独存在时无激酶活性，当进入M期与细胞周期蛋白cyclin结合形成复合体，然后由week/mik1激酶和CDK激酶催化CDK上的Tyr14（第14位苏氨酸）、Tyr15、Tyr161磷酸化，随后在磷酸化酶Cdc25c的催化下，使前两者发生去磷酸化，使前两者发生去磷酸化，从而表现出活性，但到分裂分裂中期后，由于Cyclin的迅速脱离，经后期促进因子APC作用，泛素化途径降解，导致其激酶活性丧失，所以p34CDK2是MPF的催化单位，而cyclin则是MPF的调节亚单位。26简述P53蛋白的作用。(中)答：p53基因是一种抑癌基因，定位于人类染色体17p13.1，编码393个氨基酸组成的53kD的核内磷酸化蛋白，被称为p53蛋白。p53基因是细胞生长周期中的负调节因子，与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关。p53基因分为野生型和突变型两种，其产物也有野生型和突变型。野生型p53蛋白极不稳定，半衰期仅数分钟，并具有反式激活功能和广谱的肿瘤抑制作用。突变型p53蛋白稳定性增加，半衰期延长，可被免疫组化方法检测出来。p53基因的突变(缺失)是人类肿瘤的常见事件，与肿瘤的发生、发展有关。一般认为p53过表达与肿瘤的转移、复发及不良预后相关。概括起来说:阻滞细胞周期促进细胞凋亡维持基因组稳定抑制肿瘤血管生成27为什么说近亲结婚有可能是一种悲剧性的婚姻?(中)答：因为有些遗传病是隐性的,没有表现出来,若近亲结婚,双方基因都可能带同一种遗传病,若后代两条染色体上都带这种遗传病基因那么遗传病就会表现出来,所以近亲结婚对后代得遗传病的几率非常大.容易生出遗传性病残儿。近亲结婚不仅危害家庭，还给整个民族和国家的人口素质带来影响。28染色体交叉的意义是什么?(易)答：使物种可以得到进化。既使后代与亲代之间有相似的特征（遗传），又有不同（变异），只有这样，物种才能不断进化。29组蛋白磷酸化的意义是什么?(中)答：组蛋白磷酸化是控制细胞周期的关键。它们都被用来控制调控途径自身活性和执行调控途径决定的底物活性。细胞周期调控途径由一系列激酶和磷酸酶组成，它们通过将途径的下一个底物磷酸化和去磷酸化而对外来信号和检验点做出反应。是通过控制M期激酶(或S期激酶)的磷酸化状态决定其活性。30内质网解体的意义是什么?(难)答：意义是：使核膜解体，核内容物释放出来，使细胞更好地完成分裂；在细胞分裂中不产生耦联。31.两极微管的作用是什么?(易)答：动粒微管是连接在动粒(着丝粒最外部)上的,其作用为把染色体拉到细胞中央(赤道板)和将染色体一分为二.极微管是主要连接细胞两极,其作用为将细胞拉长直至细胞一分为二。32英国克隆绵羊的科学家为什么要将培养的绵羊乳腺细胞周期调整到G0期而不调整到M期?(中)答：因为G0期的细胞不分裂，但细胞保持了细胞活性，正常代谢，收到外界介导后，可以重回细胞周期进行分裂；M期为分裂期，细胞会分裂下去，分裂到一定程度会变成癌细胞。33分裂后期中染色体为何要低速运动?(中)答：分裂后期，染色体臂移动落后于动粒，微管是牵引动粒运动，低速运动可以保证微管与动粒不分离。34细胞周期关卡(checkpoint)的作用。(中)答：G1关卡(START或限制点):在G1关卡(在酵母中称START,而在哺乳动物中称限制点或commitment point)。主要是监测细胞的大小和环境状态,如果条件合适,就会激发DNA复制.使控制系统向前移动。在一些真核生物(包括哺乳动物和芽殖酵母),G1关卡是细胞周期的主要控制点,它决定着细胞能否分裂。至少涉及6个基因,其中一个基因(在裂殖酵母中称cdc2,在芽殖酵母中称Cdc28)是所有真核细胞中都具有的,是控制细胞周期的关键；它也参与对M期的控制。如果细胞被阻止在G1期,可能会产生两种结果:一种是暂时停止生长,使G1期延长,直到条件合适时再通过。另一种可能是,使细胞进入G0期,处于暂时休眠状态。某些调控蛋白要暂时降解,使细胞不分裂。休眠的G0细胞要进入G1期,必须受到某些分裂原的刺激(分裂原或是外部的或内部合成的)。然后合成某些必要的调控蛋白。某些休眠的细胞不能进入G1期。 G2关卡:当细胞周期进行到G2关卡时(G2关卡是裂殖酵母的主要关卡),控制系统检测中细胞的大小,细胞所处的状态,以及细胞内DNA是否复制完毕,如果这些条件合适,就会进入有丝分裂。中期关卡:在中期关卡,控制系统监测所有的染色体是否都与纺锤体相连？是否都排列赤道板上？MPF是否失活了？否则不能进行有丝分裂和胞质分裂。35比较后期A与后期B。(中)答：在后期A，染色体运动的力主要是由动粒微管的去装配产生的,此时的染色体运动称为向极运动。微管去聚合作用假说是为解释后期A向极运动而提出的一种模型。这一模型的要点是动粒微管不断解聚缩短,将染色体拉向两极；解离下来的微管蛋白然后在极微管末端聚合,使极微管加长;合理利用细胞质中微管蛋白库的动态平衡，促使染色体分开。这种模型可能的机理是微管的正端插入动粒的外层,微管蛋白分子和动粒蛋白分子有亲和性,微管蛋白在此端可以组装和去组装。在动粒中, ATP分子水解可以提供能量,驱动微管上的动力蛋白马达分子向两极移动,结果是将染色体拉向两极。在后期B，染色体运动的力主要是由极微管的聚合产生的，此时的运动称为染色体极分离运动。可用微管滑动假说解释后期B染色体极-极分离的机理：极-极分离是由极微管的两种不同类型的变化引起的。首先，极微管在+端添加微管二聚体进行聚合延长，使两极的极微管产生重叠的带。第二，极微管间产生滑动，形成将两极分开的力。由于ATP能够诱导微管的滑动，说明纺锤体含有能够利用ATP产生力并驱动重叠极微管滑动。电子显微镜观察到微管表面有突出的短丝伸到相邻的微管上,形成横桥,横桥上有较高的ATP酶活性,推测横桥是发电机蛋白，可在两极微管间产生滑动。由于两极微管的端不断聚合，微管延长，重叠区保持不变，这样就不断将染色体推向两极。36减数分裂的前期I可分为5个小期，偶线期和双线期的“偶”与“双”的含义是不同的，请说明。(易)答：偶线期时染色质进一步凝集，同源染色体发生配对，称为联会，所以此期又称配对期。配对从同源染色体上的若干接触点开始，进而像拉链一样迅速扩展到整个染色体所有的同源片段。双线期;染色体长度进一步变短，联会复合体因发生去组装而逐渐消失，紧密配对的同源染色体相互分开，而在非姊妹染色单体之间的某些部位上，可见其相互间有接触点，称为交叉，交叉被认为是粗线期交换发生的细胞形态学证据，其数目决定于物种类型及染色体长度。如人类，平均每对染色体的交叉数为23个；若染色体较长，则其交叉也较多。37比较成膜体与收缩环。(难)答：成膜体，指植物细胞有丝分裂末期，纺锤体中部由微管、肌动蛋白丝和囊泡等组成的结构，