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细胞生物学部分题目2008-7-9编第二章 细胞的基本知识概要为什么说细胞是生命活动基本单位？一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。 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。 细胞是有机体生长与发育的基础。 细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。没有细胞就没有完整的生命。羊骚痒病、疯牛病与人类克一雅氏病？朊粒（朊病毒，prion）羊被朊粒感染，患羊瘙痒病，牛吃了患羊瘙痒病的羊，得疯牛病，人吃了患病的牛，得克一雅氏病病毒是活的生物吗?（是生物？Yes：结构复杂而高度有序；能复制、繁殖；“活”的？No：没有独立的代谢和能量转化体系，单独存在时没有生命活动）原核细胞与真核细胞的比较（P36表22、P37表23）同1.有类似的细胞质膜结构；2.以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码；3.以一分为二的方式进行细胞分裂增殖；4.有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构；5.代谢机制相同（如糖酵解和TCA循环）；6.有相同的化学能贮能机制，如ATP合成酶（原核位于细胞质膜上，真核位于线粒体膜L）；7.光合作用机制相同（蓝细菌与植物相比较）；8.膜蛋白的合成和插入机制相同；9.通过蛋白酶体（蛋白质降解结构）降解蛋白质。异 原核细胞 真核细胞细胞大小 110m 10100m染色体形状 环状DNA分子 线性DNA分子基因连锁群数目 1个 2个以上DNA分子 裸露或结合少量Pr. 与组Pr.和非组Pr.结合DNA重复序列 无或很少 有 基因表达 RNA和Pr.在同一 RNA在核中合成和加工 区间合成 Pr.在细胞质中合成细胞增殖（分裂）无丝分裂 有丝分裂、减数分裂内膜 无独立的内膜 有，分化成各种细胞器鞭毛构成 鞭毛蛋白 微管蛋白核糖体 70S（50S+30S） 80S（60S+40S）光合与呼吸酶分布 质膜 线粒体和叶绿体核外DNA 细菌有质粒DNA 线粒体DNA、叶绿体DNA细胞壁 肽聚糖 纤维素、果胶(植物细胞)营养方式 吸收，有的行光合作用 吸收/光合作用/内吞真核细胞与原核细胞最根本区别？1.内膜系统的分化及其功能的区域化与专一化演变；2.遗传装置与基因表达的复杂化与多层次化。第三章 细胞生物学研究方法如何提高光学显微镜的分辨率？D0.61/ n.sin(a/2) 光学显微镜分辨率的提高受到光波波长和显微镜的数值孔径N.A等因素的制约；PSF越窄，光学成像系统的分辨率就越高。为提高分辨率，可通过以下两个途径：（1）选择更短的波长；（2）为提高数值孔径, 用折射率很高的材料。如何制备普通光学显微镜的样品？（取材、制片）普通光镜样品的制备通常是将样品经过固定剂（如甲醛等）固定后，包埋倒包埋剂（如石蜡等）中，然后切成5um的薄切片以便观察。样品在观察前一般要经过染色，不同的染料对某种细胞组分有特异的吸附，这样以便能形成足够的反差或产生不同波长的光谱以区分该种细胞组分。如伊红和美蓝能特异性地与不同蛋白质结合，而品红则能特异性地显示除DNA的所在部位。想一想、试一试1.使用普通光学显微镜观察标本时，为什么一定要从低倍镜到高倍镜再到油镜的顺序进行? 2.在低倍镜下已看到物像，转换高倍镜时却直接转换不过来，试分析可能有哪些原因? 3.在使用高倍镜时，如果把标本片放反了，将会出观什么问题？为什么？4.如何分析判断视野中所见到的污物点是在目镜上？物镜上？还是标本上? 5.如何正确清洁目镜和物镜？1. 比较LM、TEM、SEM的异同点？ （基本原理、结构特点、用途）光学显微镜（LM）成像原理：样品对光吸收形成明暗反差和颜色变化 用途：细胞一般形态结构的观察、分析。透射电子显微镜（TEM）成像原理：电子束穿透样品而成像。用途：用于观察亚显微结构或超微结构 (0.2m )。结构特点以电子束作光源，以电磁场作透镜。扫描电子显微镜（SEM）成像原理：电子束激发样品表面二次电子而成像。用途：用于观察样品表面的形貌特征。结构特点以电子束作光源，以电磁场作透镜。2. 比较以下显微镜的分辩率，一般而言，普通光学显微镜荧光显微镜激光扫描共焦显微镜透射电镜 扫描隧道显微镜，为什么？（从公式D0.61/ n.sin(a/2) 说明）若进行细胞器生理作用的研究，如何将细胞器从细胞中分离出来？超速离心技术细胞培养（cell culture）：在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细胞，并使之生长和生存的技术。细胞株(cell strain)：从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群，能够繁殖50代左右，在培养过程中其特征始终保持。细胞系(cell line)：来源于动物或植物细胞，能够在体外培养过程中无限繁殖的细胞群体。 克隆(clone)：亦称无性繁殖系或简称无性系。对细胞来说，克隆是指由同一个祖先细胞通过有丝分裂产生的遗传性状一致的细胞群。细胞工程（Cell engineering）：细胞水平上的生物工程。即，用细胞生物学和分子生物学的理论、方法和技术，按人们的预定设计蓝图有计划地保存、改变和创造细胞遗传物质，以产生新的物种和品系，或大规模培养组织细胞以获得生物产品的技术称为细胞工程。主要技术手段有细胞融合与细胞杂交技术、单克隆抗体技术以及细胞拆合与显微操作技术等。细胞融合（cell fusion）与细胞杂交（cell hybridization）技术通过培养和诱导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合或细胞杂交。1. 何谓“杂交瘤”技术？它有何用途？又称单克隆抗体(Monoclonal antibody)技术B淋巴细胞(如小鼠脾细胞)分泌抗体但不能长期培养与瘤细胞(如骨髓瘤) 能体外长期培养但不分泌抗体细胞融合产生“杂交瘤”既能分泌抗体又可体外长期培养用途：单克隆抗体的制备2. 为什么只有融合细胞才能在含HAT的培养液内生存？HAT培养基含有次黄嘌呤(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶(T)核苷。正常的未融合脾细胞（B淋巴细胞）具有核酸合成主通路和旁路所必需的酶但不能在体外长期生长；突变后的骨髓瘤细胞（HGPRT，次黄嘌呤鸟嘌呤核糖磷酸转移酶缺失型）只具有RNA和DNA合成所必需的主通路的酶，而缺乏利用胸腺嘧啶核苷合成DNA的胸腺嘧啶核苷激酶(TK)或缺乏利用次黄嘌呤合成RNA的磷酸核糖转移酶(HGPRT)。当这些细胞的核酸合成主通路被培养基中氨基蝶呤阻断后，则因核酸合成障碍而死亡。只有肿瘤细胞和具有合成旁路酶的正常细胞形成的融合细胞，才能在氨基蝶呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下利用其中的次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷合成核酸而得以生存。由于融合细胞具有肿瘤细胞和抗体分泌细胞双重特征，所以在去除氨基蝶呤这一核酸阻断剂后即可在正常培养基中长期传代增殖，并分泌抗体。第四章 细胞膜与细胞表面细胞膜的结构特征与生理功能有何联系？提供相对稳定内环境；选择性物质运输及能量传递;提供细胞识别位点并完成跨膜信息传递；为酶提供结合位点，使酶促反应高效有序；介导细胞连接；参与细胞表面特化结构；膜蛋白异常与疾病相关；也可作为药物靶标。就你所了解的知识，写一篇关于“细胞质膜的内容提要。(细胞质膜、表面特化结构、细胞连接)心肌细胞为什么能同时收缩和舒张？（心肌细胞“电耦联”作用）？细胞是怎样构成多细胞有机体的？细胞外被何以被看作细胞“指纹”？糖链有惊人数目的异构体！3个同一己糖的糖链(葡萄糖/半乳糖)176个不同的三糖；3个不同种类单糖的糖链1056个异构体；以血浆糖蛋白中常见的糖链为例：1个岩藻糖2个半乳糖2个神经氨酸3个甘露糖4个N一乙酸氨基葡萄糖12个单糖组成的一条糖链有10万个异构体。1个异构体可携带1个信息一条多糖链携带的信息可是天文数字！第五章 物质的跨膜运输与信号传递为什么水分子很容易通过生物膜？（水通道蛋白）比较各种跨膜运输方式的异同点。（被动与主动比较；胞吞与胞吐比较）主动与被动运输的比较性质 简单扩散 协助扩散 主动运输参与运输的膜成份 脂 蛋白 蛋白载体蛋白 不需要 需要 需要能量来源 浓度梯度 浓度梯度 ATP水解或浓度梯度运输方向 顺浓度梯度 顺浓度梯度 逆浓度梯度特异性 无 有 有运输分子饱和性 无 有 有胞饮作用与吞噬作用主要区别 特征物质胞吞泡的大小转运方式胞吞泡形成机制胞饮作用溶液小于150nm连续的过程网格蛋白和接合素蛋白吞噬作用大颗粒大于250nm受体介导的信号触发过程微丝和结合蛋白多细胞有机体如何协调细胞间相互作用？（细胞通讯、细胞识别）一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应称为细胞通讯。细胞通过表面受体与胞外信号分子（配体）选择性地相互作用，导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体生物学效应的过程称为细胞识别。细胞如何对外来刺激进行应答反应？（信号传递通路）细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。硝酸甘油为何能治疗心绞痛？(体内转化为NO)硝酸甘油在体内转化位NO，可舒张血管，从而减轻心脏负荷和心肌的需氧量。名词解释外加部分题目细胞株(cell strain)从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群，能够繁殖50代左右，在培养过程中其特征始终保持。细胞系(cell line)来源于动物或植物细胞，能够在体外培养过程中无限繁殖的细胞群体。 克隆(clone)亦称无性繁殖系或简称无性系。对细胞来说，克隆是指由同一个祖先细胞通过有丝分裂产生的遗传性状一致的细胞群。细胞外被（cell coat）也称糖被或糖萼(glycocalyx)，指细胞质膜外表面覆盖的一层含糖类物质的结构，由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成,实质上是质膜结构一部分.功能：1.保护作用润滑、防机械伤、蛋白酶、细菌2.细胞识别单糖残基排列顺序编成细胞表面的密码，是细胞的“指纹”；3.决定血型。细胞外基质（ECM）指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。 功能：1.支持构成细胞的框架，负责组织的构建。2.调控其三维结构及成份的变化可改变细胞微环境，对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用。被动运输（passive transport）通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度的跨膜转运。扩散(diffusion)物质沿浓度梯度从半透膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程。渗透(osmosis)指水分子以及溶剂通过半透膜的扩散。膜泡运输（vesicle transport）在大分子与颗粒性物质跨膜运输的转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，称膜泡运输。细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应称为细胞通讯。细胞识别（cell recognition）细胞通过表面受体与胞外信号分子（配体）选择性地相互作用，导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体生物学效应的过程称为细胞识别。细胞信号通路（signaling pathway）细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。受体（receptor）能识别和选择性结合配体(signal molecule)的大分子称为受体。受体与配体结合后，通过信号传递将细胞外信号转换为细胞内的物理和化学信号，并启动一系列应答反应过程，最终表现为生物学效应。第一信使：大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过与膜受体结合后进行信息转换，通常把这些细胞外的信号称为第一信使。第二信使（Second Messenger）第一信使与受体作用后细胞内最早产生的信号物质称为第二信使。细胞质基质(cytomatrix) 在真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器外的胶状物质,称为细胞质基质.其体积约占细胞质的一半.细胞内膜系统：是指除去质体和线粒体以外的所有单层生物膜包围形成的囊状、管状和泡状的细胞器和结构。包括内质网，高尔基体，溶酶体和微体等细胞器和结构。溶酶体的发生-初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的，其形成过程如下：内质网上核糖体合成溶酶体蛋白，进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰，进入高尔基体Cis面膜囊，N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑，将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在12个甘露糖残基上，在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P配体，与trans膜囊上的受体结合，选择性地包装成初级溶酶体。共转移：肽链边合成边转移至内质网腔。后转移：在细胞质基质中合成蛋白质以后才转移到细胞器中。线粒体和叶绿体是真核细胞内两种专司能量转化功能的细胞器有何异同？（一）共同之处：1、由双层生物膜包围而成； 2、相对独立的遗传和基因表达系统，具有半自主性； （二）不同之处：线粒体为所有真核细胞所共有，其主要功能是进行物质的有氧氧化和 ATP合成，从而把化学能转变为可以直接利用的能量形式（ATP所携带的能量形式） 叶绿体是植物细胞所特有的一种质体，其主要的功能是进行光合作用，即把太阳能转变为可直接利用的能量形式及转变为储备的化学能。光反应：是通过叶绿素等光合色素分子吸收传递光能，并将光能转化为化学能,形成ATP和NADPH的过程。在此过程中水分子被光解，释放出氧。光系统(photosystem)：由捕光色素及反应中心构成，它是进行光合作用的最小结构单位。叶绿体的半自主性（线粒体与叶绿体的相似性）：（熟悉）均由两层膜包被，内外膜的性质、结构有显著的差异。均为半自主性细胞器，具有自身的DNA及转译体系。因此绿色植物细胞内存在3个遗传系统。叶绿体的ctDNA不足以编码叶绿体所需的全部蛋白质，因此必须依靠于核基因来编码其余的蛋白质。通过定向转运进入叶绿体的各部分。线粒体的半自主性：a.具有自身的有功能的基因组环状的DNA分子 b.有自己有功能的蛋白质合成系统mRNA、核糖体和tRNA等。 c.但是它们的Genome很小，只含有不多的基因，大多数蛋白质和酶,甚至同一蛋白质的多数亚基都必须依赖于细胞核基因和细胞质内的蛋白质合成。亲核蛋白（karyophilic protein）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核定位信号 (nuclear localization signal，NLS)NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列（4-8个氨基酸）片段带正电荷，指导蛋白质转运到核内。染色质（chromatin）:指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体(chromosome):指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩 而成的棒状结构。（染色质与染色体是可以相互转变的的形态结构；染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同。）基因组（genome）在真核细胞中，每条未复制的染色体包装一条DNA分子，一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组。常染色质(euchromatin) 指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态（典型包装率750倍）, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。异染色质(heterochromatin)指间期细胞核中,折叠压缩程度高, 处于聚缩状态的染色质组分。 着丝粒(centromere) 指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位。着丝粒区也叫主缢痕。着丝点(动粒，kinetochore) 指主缢痕处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。次缢痕(secondary constriction)除主缢痕外，在染色体上其他浅染缢缩部位。核仁组织区(nucleolar organizing region,NOR) 构成核仁，位于染色体的次缢痕区，但并非所有的次缢痕都是NORs。端粒(telomere) 染色体两个端部的特化结构。端粒由高度重复的短序列串联而成，在进化上高度保守. 核仁（nucleolus）核仁见于间期的细胞核内，核仁是细胞制造核糖体的装置。多聚核糖体(polyribosome或polysome) 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。细胞骨架是指存在于真核细胞中的三维蛋白纤维网架体系，高度动态的结构、基本功能维持细胞形态、细胞运动。【组成：细胞质骨架、细胞核骨架】狭义:细胞质骨架,包括微丝、微管和中间纤维。广义:细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架和细胞外基质，形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。微管组织中心(MTOC)微管在生理状态或实验处理解聚 后重新装配的发生处(结构)称为微管组织中心。细胞周期（cell cycle）：指从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂 结束所经历的整个过程。在这一过程中,细胞的遗传物质进行复制并均等地分配给两个子细胞。细胞分化（cell differentiation）：经分裂形成在形态、结构和功能上不同的稳定的细胞类群的过程；是个体发育的基础和核心。管家基因（housekeeping genes)：维持细胞基本功能所必需的基因，在所有细胞类型中均表达。（e.g., 肌动蛋白、微管蛋白、组蛋白、核糖体蛋白、TAC 循环的关键酶，etc.）组织特异性基因（tissue-speci