细胞生物学重点.docx

第一章：1、通过学习细胞学发展简历史，你如何认识细胞学说的重要意义？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，这段历程一般分为五个阶段：细胞的发现 细胞学说的建立 细胞学说的经典时期 实验细胞学时期 细胞生物学学科的形成与发展。细胞学说的重要意义在于：它以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解开了，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。2、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1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。第二章1、真核细胞原核细胞有那些不同和相同点？原核与真核细胞相同点：都有类似的细胞质膜结构 都以DNA作为遗传物质，并使用的遗传密码 都是以一分为二的方式进行细胞分裂 具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构 代谢机制相同 具有相同的化学贮能机制 光全作用机制相同 膜蛋白的合成和插入机制相同 都是通过蛋白酶体降解蛋白质差异：原核细胞无真正的细胞核，而真核细胞具有完整的细胞核 原核细胞的遗传物质DNA分子一般仅一条，而且不与蛋白质结合，真核的DNA分子常有多条，且与蛋白质结合成染色质或染色体 原核细胞无内膜系统，缺乏膜性细胞器，而真核肯有由内质网，高尔基体，溶酶体及核膜等构成的发达的内膜系统 原核细胞中不存在细胞骨架系统，而真核中具有微管，微丝和中等纤维等构成的细胞骨架系统 原核基因表达的两个基本过程转录和翻译相偶联，而真核具有明显的阶段性和区域性 原核增殖无明显周期性，无丝分裂进行，而真核细胞周期性强，以有丝分裂方式进行 原核体积小，真核体积大 原核细胞中有不少的病原微生物，而真核细胞则是构成人体和动植物体的基本单位2、试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。答：原核细胞与真核细胞最根本的区别在于：生物膜系统的分化与演变：真核细胞以生物膜分化为基础，分化为结构更精细、功能更专一的基本单位细胞器，使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志；遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多；遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。遗传信息的复制、转录与翻译的装置和程序也相应复杂化，真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性，而在原核细胞内转录与翻译可同时进行。第三章1、试比较光学显微镜与电子显微镜的区别。答案要点：光学显微镜是以可见光为照明源，将微小的物体形成放大影像的光学仪器；而电子显微镜则是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器。它们的不同在于：照明源不同：光镜的照明源是可见光，电镜的照明源是电子束；由于电子束的波长远短于光波波长，因而电镜的放大率及分辨率显著高于光镜。透镜不同：光镜为玻璃透镜；电镜为电磁透镜。分辨率及有效放大本领不同：光镜的分辨率为0.2m左右，放大倍数为1000倍；电镜的分辨率可达0.2nm，放大倍数106倍。真空要求不同：光镜不要求真空；电镜要求真空。成像原理不同：光镜是利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化成像；而电镜则是利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差成像。生物样品制备技术不同：光镜样品制片技术较简单，通常有组织切片、细胞涂片、组强压片和细胞滴片等；而电镜样品的制备较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，还需要制备超薄切片。2、为什么电子显微镜不能完全替代光学显微镜？答案要点：电子显微镜用电子束代替了光束，大大提高了分辨率，电子显微镜相对光学显微镜是个飞跃。但是电子显微镜：样品制备更加复杂；镜筒需要真空，成本更高；只能观察“死”的样品，不能观察活细胞。光学显微镜技术性能要求不高，使用容易；可以观察活细胞，观察视野范围广，可在组织内观察细胞间的联系；而且一些新发展起来的光学显微镜能够观察特殊的细胞或细胞结构组分。因此，电子显微镜不能完全代替光学显微镜。3、为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术之一？细胞培养的理论依据是细胞全能性，是生命科学的研究基础，是细胞工程乃至基因工程的应用基础。植物细胞的培养为植物育种开辟了一条崭新的途径；动物细胞培养为疫苗的生产、药物的研制与肿瘤防治提供全新的手段；特别是干细胞的培养与定向分化的技术的发展，有可能在体外构建组织甚至器官，由此建立组织工程，同时在细胞治疗及其基因治疗相结合的应用中显示出诱人的前景。第四章1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？膜的流动性：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。1）膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的，脂肪酸链越短，不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。 膜蛋白的流动：荧光抗体免疫标记实验；成斑现象或成帽现象 2）膜的流动性受多种因素影响：细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。3）膜的流动性与生命活动关系：信息传递；各种生化反应；发育不同时期膜的流动性不同膜的不对称性：1）膜脂与糖脂的不对称性：糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础2）膜蛋白与糖蛋白的不对称性：膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。2、何谓膜内在蛋白？膜内在蛋白以什么方式与膜脂结合？内在蛋白又称融合蛋白，跨膜蛋白，部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧，以非极性氨基酸与指双分子层的非极性疏水相互作用而结合在质膜上。实际上，融合蛋白几乎都是完全穿过脂双层的蛋白，亲水部分暴露在膜的一侧或两侧表面，疏水区同脂双分子层的疏水尾部相互作用，融合蛋白所含疏水氨基酸的成分较高，与膜脂结合的方式主要有：膜蛋白质的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基，与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或通过Ca2+、Mg2+等与这结合相互作用某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子，插入脂双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。3、细胞表面有哪些常见的特化结构？膜骨架的基本结构与功能是什么？1）特化结构包括膜骨架，鞭毛和纤毛，微绒毛及细胞的变形足等等。2）膜骨架由膜蛋白和纤维蛋白组成的网架，它参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能，光镜下发现膜骨架为0.2um厚。膜骨架是通过红细胞膜研究出来的。红细胞的外周蛋白主要位于红细胞膜的内表面，并编织成纤维状的骨架结构，以维持红细胞的形态，限制膜整合蛋白的移动。第五章1、物质跨膜运输有哪几种方式？它们的异同点。 跨膜运输：直接进行跨膜转运的物质运输，又分为简单扩散、协助扩散和主动运输。 1) 简单扩散：顺物质电化学梯度，不需要膜运输蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能； 2) 协助扩散：顺物质电化学梯度，需要通道蛋白或载体蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能； 与简单扩散相比特点：转运速率高；存在最大转运速率； 有膜转运蛋白参与，有特异性3) 主动运输：逆物质电化学梯度，需要载体蛋白，消耗细胞代谢能。 2、比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。1）主动运输的特点及其生物学意义：特点：由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运。需要与某种释放能量的过程相偶联。类型：由ATP直接提供能量（Na+-K+泵、Ca2+泵、）、间接提供能量（Na+-K+泵或H+泵、载体蛋白的协同运输）、光驱动的三种类型。生物学意义：动物细胞借助Na+-K+泵维持细胞渗透平衡，同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量，主动从细胞外摄取营养；植物细胞、真菌（包括酵母）和细菌细胞借助膜上的H+泵，将H+泵出细胞，建立跨膜的H+电化学梯度，利用H+电化学梯度来驱动主动转运溶质进入细胞；Ca2+泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存，以维持细胞内低浓度的游离Ca2+，Ca2+对调节肌细胞的收缩与舒张至关重要。2）被动运输的特点及其生物学意义：特点：物质的跨膜运输的方向是由高浓度向低浓度，运输动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。类型：单扩散和载体介导的协助扩散。协助扩散的载体为：载体蛋白和通道蛋白，载体蛋白既可介导被动运输和主动运输；通道蛋白只能介导被动运输。生物学意义：每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运；通道蛋白是多次跨膜亲水、离子通道，充许适宜大小分子和带电荷的离子通过，其显著特点为：具有离子选择性，转运速率高，净驱动力是溶质跨膜的电化学梯度；离子通道是门控的，其活性是由通道开或关两种构象所调节，通过通道开关应答于适当地信号。3、载体蛋白与通道蛋白的特点比较：载体蛋白是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结合，通过构象改变介导溶质的跨膜运输。特点: 特异性；多次跨膜；具通透酶性质；载体蛋白既参与被动的物质运输，也参与主动的物质运输 通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，其跨膜部分形成亲水性的通道，当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过，通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。又称为离子通道。特点：1、具有极高的转运速率和高度的具有离子选择性，离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性，而且转运速率高，可达106个离子/s，其速率是已知任何一种载体蛋白的最快速率的1 000倍以上。 2、 离子通道没有饱和值。3、 离子通道是门控的，即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，并通过通道开关应答于适当的信号。多数情况下离子通道呈关闭状态，只有在膜电位变化、化学信号或压力刺激后，才开启形成跨膜的离子通道 4、说明Na+-K+泵的工作原理及其生物学意义。Na+-K+泵是一种典型的主动运输方式，由ATP直接提供能量。Na+-K+泵存在于细胞膜上，是由和二个亚基组成的跨膜多次的整合膜蛋白，具有ATP酶活性。工作原理：在细胞内侧亚基与Na+相结合促进ATP水解，亚基上的天门冬氨酸残基磷酸化引起亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替进行。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+和泵进2个K+。生物学意义：动物细胞借助Na+-K+泵维持细胞渗透平衡，同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量，主动从细胞外摄取营养。5、比较胞饮作用和吞噬作用的异同。胞饮和吞噬是细胞胞吞作用的两种类型。胞饮作用是一个连续发生的过程，所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶质和分子；吞噬作用首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，是一个信号触发过程。胞饮泡的形成需要网格蛋白、结合素蛋白和结合蛋白等的帮助；吞噬泡的形成则需要微丝及其结合蛋白的帮助，在多细胞动物体内，只有某些特化细胞具有吞噬功能。6、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。细胞的胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。特点：1）真核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即组成型的胞吐途径。通过连续性的组成型胞吐途径：细胞新合成的囊泡膜的蛋白和脂类不断地供应质膜更新，以确保细胞分裂前质膜的生长；囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外，成为质膜外围蛋白、胞外基质组分、营养成分或信号分子等。2）特化的分泌细胞调节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中，分泌细胞产生的分泌物（激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。生物学意义：细胞的质膜更新，维持细胞的生存与生长。第六章1、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？1) 线粒体和叶绿体都有环状的DNA ，都拥有合成蛋白质的整套装置； 2)两者的DNA都能进行复制，但复制仍受核基因组的控制。mtDNA是由核DNA 编码、在细胞质中合成的。组成叶绿体的各种蛋白质成分是由核DNA和叶绿体DNA分别编码，只有少部分蛋白质是由叶绿体DNA编码的。3)线粒体、叶绿体的生长和增殖是受核基因组和其本身的基因组两套遗传系统的共同控制，因而，它们被称为是半自主性的细胞器。第七章1、请总结细胞信号传递的主要特点并举例说明细胞的信号传递是多通路多环节，多层次和高度复杂的可控过程，其主要特点概括如下：多途径，多层次的细胞信号传递通路具有收敛或发散的特点细胞的信号转导既具有专一性又有作用机制的相似性信号转导过程具有信号放大作用，但这种放大作用又必须受到适度控制，这表现为信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存。当细胞长期暴露在某种形式的刺激下，细胞对刺激的反应将会降低，这就是细胞进行适应。2、何谓蛋白质的分选？已知膜泡运输有哪几种类型及其特点？1）蛋白质分选概念：蛋白质在细胞质基质中开始合成，在细胞质基质中或运至糙面内质网上继续合成，然后通过不同途径转运到细胞的特定部位，这一过程称为蛋白质的分选或定向运转。2）膜泡运输的类型及其特点：网格蛋白有被小泡的运输，负责蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输。从TGN区出芽并由网格蛋白包被形成转运泡。COP有被小泡的运输，负责从内质网到高尔基体的物质运输。由5种蛋白亚基组成的蛋白包被COP小泡，具有对转运物质的选择性并使之浓缩。选择性体现在a. COP小泡能识别并结合跨膜内质网胞质面一端的信号序列；b. 跨膜内质网蛋白的一端作为受体与ER腔的可溶性蛋白结合。COP有被小泡的运输，负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。逃逸的内质网蛋白的回收是通过回收信号介导的特异性受体完成，这类受体能以COP有被小泡的形式捕获逃逸分子，并将其回收到内质网。3、蛋白质分选的基本原理 ：细胞内合成的蛋白质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：其一是蛋白质中包含特殊的信号序列。其二是细胞器上具特定的信号识别装置。4、比较糙面内质网和光面内质网的形态结构和功能糙面内质网多呈大的扁平膜囊状，在电镜下观察排列极为整齐，它是核糖体和内质网共同构成的复合机能结构，普遍存在于分泌蛋白质的细胞中，其主要功能是合成分泌性的蛋白质，多种膜蛋白和酶蛋白。光面内质网通常为小的膜管和小的膜囊状，广泛存在于各种类型的细胞中而非扁平膜囊状。光面内质网是脂类合成的重要场所，它往往作为出芽的位点，将内质网合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。光面内质网具有很有重要功能，如类固醇激素合成，肝细胞脱毒作用，糖原分解释放葡萄糖，肌肉收缩的调节等。5、结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的？1) 结构特征: 高尔基复合体由成摞的囊泡叠置而成。囊泡的边缘部分连接有许多大小不等的表面光滑的小管网，其周围还存在有衣被小泡和无被小泡。一个成摞存在的囊泡又称为分散高尔基体，由58层囊泡组成, 构成了高尔基复合体的主体结构。 分散高尔基体在结构和生化成分上具有极性，和内质网临近的近核一侧，囊泡弯曲呈凸面, 称为形成面或顺面；在远核的一侧， 囊泡呈凹面，称为成熟面或反面。从顺面到反面，囊泡膜的厚度逐渐增大。 2) 功能： (1) 形成和包装分泌物； (2) 蛋白质和脂类的糖基化； (3) 蛋白质的加工改造； (4) 细胞内的膜泡运输； (5) 膜的转化。 高尔基复合体在内膜系统中处于中介地位, 它在对细胞内合成物质的修饰和改造中具有重作用。许多重要大分子的运输和分泌都要通过高尔基复合体。 6、蛋白质的糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么？蛋白质的糖基化在糖基转移酶作用下发生在ER腔面1）基本类型： N连接糖基化；O氧连接糖基化2）特征： N连接与O连接的寡糖比较 类 型特 征 N-连接O-连接1合成部位2合成方式3与之结合的4最终长度5第一个糖残基粗面内质网来自同一个寡糖前体天冬酰胺至少5个糖残基N乙酰葡萄粗面内质网或高尔基体一个个单糖加上去丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸一般14个糖残基，但ABO血型抗原较长N乙酰半乳糖胺等3)蛋白质糖基化的特点及其生物学意义糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性；多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数分选的蛋白质来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。进化上的意义：寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。7、 在高尔基复合体上所进行的糖基化与内质网有何不同？ 1) 不同：在糙面内质网上进行的糖基化修饰大多为N-连接的糖基化，寡糖链与天冬酰胺的氨基基团相连，在内质网上添加上的寡糖链可分为两部分，一部分称为核心区，该区在各种寡糖链中均是相同的, 且与天冬酰胺残基直接相连的第一个糖总是N-乙酰葡萄糖胺；另一部分称为末端区，该区在各种寡糖链中是不同的。在高尔基复合体上进行的糖基化主要是O-连接的糖基化，寡糖链与丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基基团相连，加工修饰只发生在寡糖链的末端区，核心区保持不变。8、 高尔基复合体在蛋白质的加工、分拣、膜泡运输和膜转化中各承担了什么样的角色？其间的关系又如何？ 1) 高尔基复合体是蛋白质的加工、分拣的细胞器之一，与内膜系统的其它成分共同参与了膜泡运输和膜转化。 2)内质网的特定区域形成的有被小泡，将所合成的正确折叠和正确组装的蛋白质运往高尔基复合体进行加工、修饰，根据蛋白质所带有的分拣信号，反面高尔基网络对蛋白质分拣，将不同命运的蛋白质分拣开来，并经膜泡运输将其运输至其靶部位。在膜泡运输过程中完成了膜的转化。 9、 高尔基复合体各部囊泡在组化反应上的差异，说明了一个什么问题？与其生物学功能之间又有什么关系？ 1) 利用专一性标记酶和组织化学方法的研究结果表明，高尔基池中含有许多加工寡糖链的酶, 包括甘露糖转移酶、N-乙酰半乳糖转移酶、N-乙酰葡萄糖胺转移酶、岩藻糖转移酶、半乳糖转移酶以及唾液酸转移酶；处于不同部位的高尔基池所含有的糖基转移酶的种类不同： (1) 形成面的池含有使甘露糖和N-乙酰半乳糖糖基化酶， (2) 中部区域的池含有向寡糖链上转接N-乙酰葡萄糖胺的酶, (3) 成熟面的池则含有向寡糖链上移接唾液酸、半乳糖和岩藻糖的酶。 2) 这些糖基转移酶的作用是把寡糖转移到蛋白质上，形成糖蛋白,从而可以看出，高尔基复合体的各部囊泡在功能上高度分区化, 处于不同部位的高尔基囊泡所含有的加工寡糖链的糖基转移酶的种类不同，因此，从形成面到成熟面的囊泡是按照一定顺序对寡糖链进行加工的。先参与对寡糖链加工的酶位置偏向于顺面，而后参与加工的酶偏向于反面。这种顺序性加工可能有利于糖蛋白的分拣，从而使高尔基复合体能对不同的糖蛋白进行分别包装，使其具有不同的命运。10、溶酶体是怎样发生的？它有哪些基本功能？1）发生途径：溶酶体的合成及N-连接的糖基化修饰（在rER） 高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化 N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶 磷酸葡萄糖苷酶 M6P 磷酸化识别信号：信号斑 高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到前溶酶体2）基本功能清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞，防御功能（病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞而吞噬、消化）作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养；分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节参与清除赘生组织或退行性变化的细胞；受精过程中的精子的顶体反应。 11、溶酶体一旦发生异常，会引起什么样的疾病？各对机体又有什么影响呢？ 1) 贮积病： 溶酶体酶缺失和异常时，某些物质不能被消化降解, 而遗留在溶酶体内, 便会影响细胞的代谢功能, 引发疾病(贮积病)，甚至导致机体的死亡 2) 类风湿关节炎： 该种病人的溶酶体膜的脆性增加，溶酶体酶被释放到关节处的细胞间质中，使骨组织受到侵蚀，引起炎症。12、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？1）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晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。2）异质性：在不同生物细胞中以及单细胞生物的不同个体中的溶酶体，所含酶的种类及其行使的功能都有所不同，因此说过氧化物酶体是异质性的细胞器。13、怎样理解细胞结构装配的生物学意义？细胞结构装配的方式：自我装配、协助装配、直接装配、复合物与细胞结构体系的组装。生物学意义：1）减少和校正蛋白质合成中出现错误；2）可大大减少所需要的遗传物质信息量；3）通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程。第八章：1、cAMP信号的终止：1. cAMP磷酸二酯酶(PDE)催化cAMP生成5-AMP2. 霍乱毒素催化Gs ADP -核糖基化，使cAMP保持高水平，Na+和水严重外流产生严重腹泻。 百日咳毒素催化Gi ADP -核糖基化，抑制与其结合的GDP和释放，使气管上皮细胞内 cAMP持续的高水平，使分泌减少。2、试述细胞以哪些方式进行通讯？各种方式之间有何不同？细胞通讯是指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。1）细胞的通讯方式细胞以三种方式进行通讯：细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯，这是多细胞生物包括动植物最普遍采用的通讯方式；细胞间接触性依赖的通讯，细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞；细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联。2）细胞通讯方式之间不同点通过细胞分泌化学信号的通讯方式：细胞间的通讯需要细胞分泌化学信号；细胞接触性依赖的通讯方式：细胞间直接接触，不需要分泌的化学信号分子的释放，是通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的受体分子相结合，影响其他细胞。细胞间隙连接的通讯方式：细胞间通过孔隙交换小分子实现代谢偶联或电偶联。3、何谓信号传递中的分子开关蛋白？举例说明其作用机制。分子开关蛋白的概念：具有可逆磷酸化控制的蛋白激酶称为分子开关蛋白。分子开关的蛋白有两类：1）通过磷酸化传递信号的开关蛋白：其活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭；2）通过结合蛋白传递信号的分子开关蛋白：由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。作用机制：如NO（包内第二信使分子）在导致血管平滑肌舒张中的作用机制，即NO导致靶细胞内的可溶性鸟苷酸活化，血管内皮细胞释放NO，应答神经终末的刺激，NO扩散进入靶细胞与靶蛋白结合，快速导致血管平滑肌的舒张，从而引起血管扩张、血流畅通。4、简要说明G蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点。G蛋白偶联受体所介导信号通路主要包括cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。cAMP信号通路：细胞外信号（激素，第一信使）与相应G蛋白偶联的受体结合，导致细胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。腺苷环化酶调节胞内cAMP的水平，cAMP被磷酸二酯酶限制型降解清除。其反应链为：激素G-蛋白偶联受体G-蛋白腺苷酸环化酶cAMPcAMP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录。磷脂酰肌醇信号通路：通过G蛋白偶联受体介导的磷脂酰肌醇信号通路的信号转导是通过效应酶磷酸酯酶C（PLC）完成的，是双信使系统”反应链。“双信使系统”反应链：胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白 IP3（三磷酸肌醇）胞内Ca2+浓度升高Ca2+结合蛋白(CaM)细胞反应磷脂酶C(PLC) DG（二酰基甘油）激活PKC（DC激活蛋白激酶C）蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH升高5、说明胞内信号传递级联反应链传递信号的原理。基因表达如何通过信号传递受到调控？ 1) 原理： (1) 靶细胞的受体与配体的专一结合，受体同信号分子结合后被激活，把细胞外信号转变为胞内信号。 (2) 经过一系列信号传递蛋白: 可被蛋白质激酶磷酸化的蛋白质：一类是丝氨酸/苏氨酸激酶，可催化蛋白质中的丝氨酸和苏氨酸磷酸化；另一类是酪氨酸激酶，催化蛋白质中的酪氨酸磷酸化。这两类蛋白质受到激活时，获得了1至多个磷酸基，失活时又去磷酸基。这些蛋白质被激活，则可致使磷酸化级联反应链中的下游蛋白质磷酸化。 在信号诱导下同GTP结合的蛋白质。 (3) 信号被传递到核，影响专一基因的表达。 2) 调控 细胞一般是受多种信号的刺激影响，细胞必须把一些分散的信号加以整合，才能产生特有的反应。细胞外信号可激活细胞中的多种蛋白质磷酸化级联反应链，这些级联反应链之间发生相互作用，最终影响基因的表达，引起了一定的生物效应。6、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。RTK- Ras信号通路：配体RTK adaptor GRFRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸。信号通路的组成：配体生长因子；RTK酪氨酸；接头蛋白（生长因子受体接头蛋白-2，GRB-2）；GRF鸟苷酸释放因子；RasGTP结合蛋白；Raf是丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶（称MAPKKK）。主要功能：调节细胞的增殖与分化，促进细胞存活，以及细胞代谢过程中的调节与校正。试论述蛋白磷酸化在信号传递中的作用。蛋白磷酸化是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的磷酸基团转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白磷酸酶催化的，称为蛋白质去磷酸化。蛋白磷酸化通常有两种方式：一种是在蛋白激酶催化下直接连接上磷酸基团，另一种是被诱导与GTP结合，这两种方式都使得信号蛋白结合上一个或多个磷酸基团，被磷酸化的蛋白有了活性后，通常反过来引起磷酸通路中的下游蛋白磷酸化，当信号消失后，信号蛋白就会去磷酸化。磷酸化通路通常是由两种主要的蛋白激酶介导的：一种是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，另一种是酪氨酸蛋白激酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶通过将一些酶类或蛋白磷酸化与去磷酸化，控制着它们的活性，使细胞对外界信号作出相应的反应。通过蛋白磷酸化，调节蛋白的活性，通过蛋白磷酸化，逐级放大信号，引起细胞反应。第九章1、细胞骨架在细胞中仅仅起支持和形状维持功能吗？谈谈你对细胞骨架功能的认识。 1) 不是 2) 细胞骨架广义上包括细胞外基质、细胞核骨架、细胞膜骨架和细胞外基质四个部分，狭义上上细胞骨架即为细胞质骨架，包括微管、纤丝和微梁网架三大类纤维状成分，纤丝又可分为微丝、中间丝和粗丝三类。 3) 从狭义上讲细胞质骨架的功能也不仅仅起支持和形状维持功能，还有： (1) 维持保持内膜性细胞器的空间定位分布； (2) 胞内运输； (3) 与细胞运动有关； (4) 形成纺锤体，协助染色体运动； (5) 胞质环流； (6) 参与桥粒与半桥粒的形成，细胞连接； (7) 保持细胞的整体性。 2. 细胞内同时存在微管、微丝和中间丝等几种骨架体系，它们在细胞的生命活动中各承担了什么样的角色？其间又有何关系？ 1) 微管的化学组成：主要化学成分为微管蛋白，为酸性蛋白。其他化学成分为微管结合蛋白包括为微管相关蛋白、微管修饰蛋白、达因蛋白。微管的类型：单微管、二联管、三联管。微管功能： (1) 支持和维持细胞的形态：微管不能收缩，有一定的强度，是支撑和维持细胞形状的主要物质。 (2) 细胞内运输：作为胞内物质运输的路轨；涉及两大类马达蛋白：驱动蛋白kinesin，动力蛋白dyenin，均需ATP供能。通过结合和水解ATP，导致颈部发生构象改变，使两个头部交替与微管结合，从而沿微管向着微管（+）极 “行走” 。(3) 纺锤体与染色体运动：染色体运动形成纺锤体在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。(4)组成纤毛和鞭毛的轴丝(axoneme) ：纤毛与鞭毛：都细胞表面的运动器官，二者结构基本相同，在电镜下都可见9+2的结构。(5) 维持保持内膜性细胞器的空间定位分布； (6) 植物细胞壁形成； 2)微丝的化学组成：主要成分为肌动蛋白和肌球蛋白，肌球蛋白起控制微丝的形成、连接、盖帽、切断的作用，也可影响微丝的功能。其他成分为调节蛋白、连接蛋白、交联蛋白。微丝功能 ：(1) 维持细胞形态，赋予质膜机械强度 (2) 形成应力纤维（stress fiber）：应力纤维是由微丝与肌球蛋白-II组装的一种不稳定性收缩束，结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。 (3) 参与细胞的运动 ：细胞整体的移动和位置改变主要是在微丝的作用下完成的，如变形虫、巨噬细胞和白细胞以及器官发生时的胚胎细胞等。(4) 支持微绒毛：微绒毛是一些动物细胞表面的指状突起，由几十个成束平行排列的肌动蛋白纤维支持并定向。微绒毛中肌动蛋白纤维的排列方向相同，(+)端指向微绒毛的尖端。(5) 参与细胞分裂： 在有丝分裂的末期，细胞膜沿赤道面向内收缩，这一过程主要是在由大量反向平行排列的微丝组成收缩环的作用下完成的。其收缩机制是肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。(6) 参与肌肉收缩：分子马达:肌球蛋白主要功能之一是使肌肉收缩。在非肌肉组织中维持细胞的弹性，以及参与细胞质分裂。 驱动蛋白以微管为轨道的动力蛋白，运动的极性由三磷酸腺苷水解酶（ATP水解酶）活性域在蛋白一级结构中的位置决定。 动力蛋白一般是以超分子集成体的形式存在，往微管的负极运动。 3) 中间丝功能： (1) 在从细胞核到细胞膜和细胞外基质的贯穿整个细胞的结构系统中起着广泛的骨架功能，该骨架具有一定的可塑性，对维持细胞质的结构和赋予细胞机械强度方面具有突出的贡献； (2) 参与桥粒和半桥粒的形成，在相邻细胞之间、细胞与基膜之间的连接的形成和功能上均具有重要功能； (3) 很可能还参与细胞内机械或分子信息的传递； (4) 与细胞分化可能具有密切的关系。 微管、微丝和中间丝共同构成了细胞内精密的骨架体系, 三者在细胞的各种生命活动中既相互配合又各有分工，E. Fuchs(1998)根据自己的实验结果认为网蛋白(plectin)在介导微管、微丝和中间丝之间的连接中具有结构性功能。 3、比较微管、微丝和中间纤维的异同。微管、微丝和中间纤维的相同点：（1）在化学组成上均由蛋白质构成。（2）在结构上都是纤维状，共同组成细胞骨架。（30在功能都可支持细胞的形状；都参与细胞内物质运输和信息的传递；都能在细胞运动和细胞分裂上发挥重要作用。微管、微丝和中间纤维的不同点：（1）在化学组成上均由蛋白质构成，但三者的蛋白质的种类不同，而且中等纤维在不同种类细胞中的基本成分也不同。（2）在结构上，微管和中间纤维是中空的纤维状，微丝是实心的纤维状。微管的结构是均一的，而中等纤维结构是为中央为杆状部，两侧为头部或尾部。（3）功能不同：微管可构成中心粒、鞭毛或纤毛等重要的细胞器和附属结构，在细胞运动时或细胞分裂时发挥作用：微丝在细胞的肌性收缩或非肌性收缩中发挥作用，使细胞更好的执行生理功能；中等纤维具有固定细胞核作用，行使子细胞中的细胞器分配与定位的功能，还可能与DNA的复制与转录有关。总之，微管、微丝和中间纤维是真核细胞内重要的非膜相结构，共同担负维持细胞形态，细胞器位置的固定及物质和信息传递重要功能。4、 微管是如何进行胞内细胞器的定位、迁移及胞内物质运输的？ 马达蛋白与微管相互作用，进行细胞器的定位、迁移及胞内物质运输，马达蛋白有两种：即胞质动力蛋白和驱动蛋白，具有ATP活性。 1) 驱动蛋白与内质网膜的细胞质面结合，延微管向细胞四周施以拉力，从而使内质网在细胞质溶质中展开分布。反之，细胞质溶质动力蛋白与高尔基体膜结合，延微管向近核方向牵拉，从而使高尔基体位于细胞中央； 2) 微管是为运输物质提供轨道并对运输方向具有指导作用；运输的动力来自马达蛋白(motor protein)，胞质动力蛋白可沿微管由+端向-端移动，为膜泡和细胞器的胞内运输和纤毛运动提供动力。，胞质动力蛋白同被运输膜泡或细胞器膜上的受体蛋白间接相连, 从而识别和结合被运输物, 达到选择性运输的目的；驱动蛋白可沿微管由-端向+端移动, 在胞内物质运输中具有重要作用。5、粗细肌丝组成结构：粗肌丝: 组成肌节的肌球蛋白丝。其构成肌球蛋白。Myosin II是构成肌纤维的主要成分之一,由两个重链和4个轻链组成，重链形成一个双股螺旋，一半呈杆状，另一半与轻链一起折叠成两个球形区域，位于分子一端，球形的头部具有ATP酶活性.细肌丝: 组成肌节的肌动蛋白丝。:主要成分是肌动蛋白，并辅以原肌球蛋白和肌钙蛋白，组成肌动蛋白丝。原肌球蛋白是由两条平行的多肽链扭成螺旋，每个Tm的长度相当于7个肌动蛋白，呈长杆状。肌钙蛋白由3个多肽，即肌钙蛋白T(Tn-T) 、肌钙蛋白I(Tn-I) 、肌钙蛋白C(Tn-C)组成的复合物。Tn-T是一种长形的纤维状分子, Tn-I和Tn-C都是球形分子。 6、何谓踏车现象1、在微丝装配时,若G-肌动蛋白分子添加到F-肌动蛋白丝上的速率正好等于G-肌动蛋白分子从F-肌动蛋白上失去的速率时, 微丝净长度没有改变, 这种过程称为肌动蛋白的踏车现象.2、即微管的总长度不变，但结合上的二聚体从(+)端不断向(-)端推移, 最后到达负端。踏车现象实际上是微管组装后处于动态平衡现象。7、影响微丝装配的因素： 微丝的装配同样受肌动蛋白临界浓度的影响，还受一些离子浓度的影响：在含有ATP和Ca2+, 以及很低的Na+、K+ 等阳离子的溶液中,微丝趋向于解聚成G-肌动蛋白。而当溶液中含有ATP、Mg2+以及较高浓度的Na+、K+时，溶液中的G-actin则趋向于组装成F-actin, 即新的G-actin加到微丝的末端，使微丝延伸，但通常是微丝正极的组装速度较负极快。第十章1、概述细胞核的基本结构及其主要功能。1）核被膜（包括核孔复合体）：外核膜，附有核糖体颗粒；内核膜，有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体）；核纤层；核周间隙、核孔。 其功能为：构成核、质之间的天然选择性屏障；避免生命活动的彼此干扰；保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤；核质之间的物质交换与信息交流。核孔复合体主要有以下4种结构组分：胞质环：位于核孔边缘的胞质面一，又称外环核质环位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环。比外环结构复杂辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐身状八重对称栓：或称中央栓，位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状，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，它可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。双功能表现在它有被动扩散和主动运输两种运输方式，双向性表现在既介导蛋白质入核转运，又介导RNA/核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运。2）染色质：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，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。染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段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。3）核仁：纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分、核仁相随染色质、核仁基质。其功能为：核糖体的生物发生，包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配；rRNA基因转录；rRNA前体的加工。 4）核基质或核骨架：包括核基质、核纤层(或核纤层-核孔复合体结构体系),以及染色体骨架。； 核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构体系；核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统；核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的, 含有多种蛋白成分及少量RNA；核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。 2、试述核小体的结构要点及其试验证据结构要点：每个核小体单位包括200bp左右DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构14bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈两个相邻核小体之间以连接DNA相连组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的核小体沿DNA的定位受不同因素的影响。主要实验证据：电镜观察经盐溶液处理解聚后染色质呈现10nm串珠状结构，而自然结构为30nm用非特异性微球菌核酸酶消化染色质，部分酶解片段分析结果应用X射线稍微，中子散射，电镜三维重建技术研究，发现核小体直径11nm，高6.0nm的扁圆柱体，具二分对称性SV40微小染色体分析与电镜观察3、概述核仁的结构及其功能核仁超微结构包括：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。功能主要核糖体的生物发生，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 输出与降解。4、概述染色质的类型及其特征。染色质的基本概念：1）染色质（chromatin）的概念: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。2）染色体(chromosome)的概念: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。3）染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段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。基本类型：常染色质(euchromatin)1）概念：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。2）特征：DNA包装比约为1 0002 000分之一；单一序列 DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)；并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件 异染色质(heterochromatin)1）概念：碱性染料染色时着色较深的染色质组分。2）类型：结构异染色质（或组成型异染色质）(constitutive heterochromatin)、兼性异染色质(facultative heterochromatin) ；结构异染色质或组成型异染色质，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心。 3）结构异染色质特征：在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段；由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA；具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质；在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；在功能上参与染色质高级结构的形成，导致染色质区间性，作为核DNA的转座元件，引起遗传变异。 4）兼性异染色质特征：在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质，如X染色体随机失活；异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。 5、比较组蛋白与非组蛋白的特点及其作用。组蛋白1）核小体组蛋白：H2B、H2A、H3和H4,帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构2）H1组蛋白：在构成核小体时H1起连接作用, 它赋予染色质以极性。3）特点：真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，属碱性蛋白质，可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）；没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。 非组蛋白1）非组蛋白具多样性和异质性2）对DNA具有识别特异性，又称序列特异性DNA结合蛋白3）具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。 4）非组蛋白的不同结构模式：螺旋-转角-螺旋模式；锌指模式； 亮氨酸拉链模式；螺旋-环-螺旋结构模式；HMG-盒结构模式。 6、试述核小体的结构要点及其实验证据。结构要点：1）每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1；2）组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构；3）146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈, 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。 包括组蛋白H1和166bp DNA的核小体结构又称染色质小体；4）两个相邻核小体之间以连接DNA 相连，典型长度60bp，不同物种变化值为080bp；5）组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列，实验表明，核小体具有自组装的性质；6）核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，