动物所2000-2005年细胞考博真题及答案.docx

中国科学院动物研究所细胞生物学2000年博士研究生入学试题一、 解释题（每题3分，共30分）1 周期细胞:细胞周期指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。包含G1期、S期、G2期、M期四个阶段。2 PCR技术:聚合酶链式反应（英文全称：Polymerase Chain Reaction）。聚合酶链式反应(PCR)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温退火（复性）及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究,还可用于疾病的诊断或任何有DNA,RNA的地方。3 MPF ：卵细胞促成熟因子（Mature Promoting Factor, MPF）或细胞促分裂因子（mitosis promoting factor）或M期促进因子（M phase promoting factor）,细胞周期的每一环节都由特定的细胞周期依赖性蛋白激酶 （cyclin-dependent kinase, CDK）+ 周期蛋白（cyclin）结合和激活调节。MPF为首先发现的细胞周期蛋白依赖性激酶家族成员(也称cdk1)。在成熟的卵母细胞核中，至少有7种cdk。同时发现有十多种细胞周期蛋白。MPF由催化亚基P34cdc2（小亚基）和调节亚基CyclingB（大亚基）组成.其核心部分是P34cdc2。 MPF是一种蛋白激酶，在细胞从G2期进入到M期时起着重要作用。已证实MPF能使组蛋白H1上有与有丝分裂有关的特殊位点，在细胞分裂的早、中期发生磷酸化，因而被认为可能参与了有丝分裂的启动与染色质的凝集；核纤层蛋白是MPF的另一个催化底物，核纤层蛋白在有丝分裂期处于高度磷酸化状态，到有丝分裂结束则发生去磷酸化，均与MPF的特异性的催化作用有关，而这一过程被认为是引起核纤层结构解体、核膜破裂的直接原因。MPF的作用还涉及到某些DNA结合蛋白，通过对这些蛋白的磷酸化，来降低其在M期与DNA的结合能力，以促进染色质的凝聚。4 通讯连接： (communicating junction)一种特殊的细胞连接方式, 位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。它除了有机械的细胞连接作用之外, 还可以在细胞间形成电偶联或代谢偶联, 以此来传递信息。动物与植物的通讯连接方式是不同的, 动物细胞的通讯连接为间隙连接,而植物细胞的通讯连接则是胞间连丝。 通讯连接分为以下三种： a.间隙连接CM间隙2-3nm，构成间隙连接的基本单位称连接子，每个连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位connexin环绕，中心形成一个直径约为1.5nm的孔道，相邻CM上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位，因此又称一缝隙连接或缝管连接。 b.胞间连丝穿越CM，由相互连接的相邻细胞的CM，共同组成的管状结构，中央是由内质网延伸形成的链管结构。 c.化学突触：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式，它通过释放神经递质来传导神经冲动。细胞连接是细胞间的联系结构，是细胞质膜局部区域特化形成的，在结构上包括膜特化部分、质膜下的胞质部分及质膜外细胞间的部分。细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系, 协同作用的重要基础。动物细胞有三种类型的连接紧密连接(tight junction)、粘着连接(adhesion junction)、间隙连接(gap junction)，每一种连接都具有独特的功能封闭(紧密连接)、粘着(斑形成连接)和通讯(间隙连接)。5 细胞分化：（cell differentiation），个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程。细胞分化是由于基因选择性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，是一种持久性的变化。6 溶酶体：真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，直径约0.0250.8微米，内部pH 45，含丰富的水解酶，具有细胞内的消化功能。新形成的初级溶酶体经过与多种其他结构反复融合，形成具有多种形态的有膜小泡，并对包裹在其中的分子进行消化。7 信号肽：常指新合成多肽链中用于指导蛋白质的跨膜转移（定位）的N-末端的氨基酸序列（有时不一定在N端）。信号肽位于分泌蛋白的N端。一般由1530个氨基酸组成。当信号肽序列合成后，被信号识别颗粒(SRP)所识别，蛋白质合成暂停或减缓，信号识别颗粒将核糖体携带至内质网上，蛋白质合成重新开始。在信号肽的引导下，新合成的蛋白质进入内质网腔而信号肽序列则在信号肽酶的作用下被切除。8 整合素：integrin,是细胞表面受体的主要家族，大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2+，为细胞黏附分子家族的重要成员之一，主要介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质（ECM）之间的相互黏附，并介导细胞与 ECM 之间的双向信号传导。9 基因组：genome，单倍体细胞中的全套染色体。10 巨大染色体：giant chromosome,在某些生物如双翅目昆虫的细胞中，特别是在发育的某些阶段观察到的一些特殊的、体积很大的染色体。它们的特点是体积巨大, 细胞核和整个细胞体积也大, 所以称为巨大染色体,包括多线染色体(polytene chromosome)和灯刷染色体(lampbrush chromosome)。二、有丝分裂及其调控（有丝分裂的过程、变异及调控）（18分）答： 有丝分裂：真核细胞染色质凝集成染色体、复制的姐妹染色单体在纺锤丝的牵拉下分向两极，从而产生两个染色体数和遗传性相同的子细胞核的一种细胞分裂类型。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂期又分为前期、前中期、中期、后期和末期五个阶段。分裂间期 有丝分裂间期分为G1、S、G2三个阶段，G1期与G2期进行RNA（即核糖核酸）的复制与有关蛋白质的合成，S期进行DNA的复制。G1期主要是染色体蛋白质和DNA解旋酶的合成，G2期主要是细胞分裂期有关酶与纺锤丝蛋白质的合成。前期 分裂期开始到核膜解体的时期。核体积增大，染色质缩短变粗，形成染色体，核仁消失，核膜破裂，染色体散于细胞质中。 中期 核膜破裂到染色体排列在赤道板上。纺锤体形成和染色体排列到赤道面上。后期 两条姊妹染色单体分开并移向两极的时期,子染色体到达两极时后期结束。染色单体的分开常从着丝点处开始，然后两个染色单体的臂逐渐分开，移向两极。子染色体向两极的移动是靠纺锤体的活动实现的。 末期 从子染色体到达两极开始至形成两个子细胞为止称为末期。子核的形成和细胞体的分裂。到达两极的子染色体先解螺旋，全部子染色体构成一个大染色质块，在其周围集合核膜成分，融合而形成子核的核膜，随着子细胞核的重新组成，核内出现核仁。细胞体的分裂称胞质分裂。动物、某些低等植物细胞的胞质分裂是以缢束完成。缢束的动力一般推测是由于赤道区的细胞质周边的微丝收缩的结果。微丝的紧缩使细胞在此区域产生缢束，缢束逐渐加深使细胞体最后一分为二。 高等植物细胞的胞质分裂是靠细胞板的形成。在末期，纺锤丝首先在靠近两极处解体消失，纺锤丝保留下来，微管增加数量，向周围扩展，形成桶状结构，称为成膜体。形成成膜体的同时，来自内质网和高尔基器的一些小泡和颗粒成分被运输到赤道区，它们经过改组融合而参加细胞板的形成。细胞板逐渐扩展到原来的细胞壁把细胞质一分为二。细胞质中的细胞器（如线粒体，叶绿体）不是均等分配，随机进入两个子细胞中。三、以哺乳动物精子和卵子发生为例，简述减数分裂（17分）答： 减数分裂是生物细胞中染色体数目减半的分裂方式。性细胞分裂时，染色体只复制一次，细胞连续分裂两次，染色体数目减半的一种特殊分裂方式。减数分裂不仅是保证物种染色体数目稳定的机制，也是物种适应环境变化不断进化的机制。减数分裂可以分为两个阶段，间期和分裂期，其中分裂期又分为减数第一次分裂期（减一），减数第二次分裂期（减二）。1.细胞分裂前的间期，进行DNA和染色体的复制，染色体数目不变，DNA数目变为原细胞的两倍。 2减一前期 同源染色体联会.形成四分体（或“二联体”），出现纺锤体，核仁核膜消失。3减一中期 同源染色体着丝点对称排列在赤道板两端。（与动物细胞的有丝分裂大致相同，动物细胞有丝分裂为着丝点排列在赤道板上） 4减一后期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，移向细胞两极。 5减一末期 细胞一分为二，形成次级精母细胞或形成次级卵母细胞和第一极体。 6减二前期 次级精母细胞中染色体再次聚集，再次形成纺锤体。 7减二中期 染色体着丝点排在赤道板上。 8减二后期 染色体着丝点分离，染色体移向两极。 9减二末期，细胞一分为二，精原细胞形成精细胞，卵原细胞形成卵细胞和极体。减数第一次分裂前期根据染色体的形态，可分为5个阶段： 细线期 细胞核内出现细长、线状染色体，细胞核和核仁体积增大。每条染色体含有两条姐妹染色单体。偶线期 又称配对期。细胞内的同源染色体两两侧面紧密相进行配对，这一现象称作联会。由于配对的一对同源染色体中有4条染色单体，称为四分体（或“二联体”） 粗线期 染色体连续缩短变粗，同时，四分体中的非姐妹染色单体之间发生了DNA的片断交换，从而导致了父母基因的互换，产生了基因重组，但每个染色单体上仍都具有完全相同的基因。 双线期减数分裂前期发生交叉的染色单体开始分开。由于交叉常常不止发生在一个位点，因此，染色体呈现V、X、8、O等各种形状。 终变期(又叫浓缩期）染色体变成紧密凝集状态并向核的周围靠近。以后，核膜、核仁消失，最后形成纺锤体。 中期 各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板，着丝点成对排列在赤道板两侧，细胞质中形成纺锤体。 减数分裂中后期后期 由纺锤丝的牵引，使成对的同源染色体各自发生分离，并分别移向两极。末期 到达两极的同源染色体又聚集起来，重现核膜、核仁，然后细胞分裂为两个子细胞。这两个子细胞的染色体数目，只有原来的一半。重新生成的细胞紧接着发生第二次分裂。 减数分裂末期减数第二次分裂减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接，也可能出现短暂停顿。染色体不再复制。每条染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极，有时还伴随细胞的变形。 前期 染色体首先是散乱地分布于细胞之中。而后再次聚集，核膜、核仁再次消失，再次形成纺锤体。 中期 染色体的着丝点排列到细胞中央赤道板上。注意此时已经不存在同源染色体了。 后期 每条染色体的着丝点分离，两条姊妹染色单体也随之分开，成为两条染色体。在纺锤丝的牵引下，这两条染色体分别移向细胞的两极。 末期 重现核膜、核仁，到达两极的染色体，分别进入两个子细胞。两个子细胞的染色体数目与初级精母细胞相比减少了一半。至此，第二次分裂结束。 注： 1第二次减数分裂的目的是着丝点分裂，实现染色单体分离。分裂结果是染色体数目不变，DNA分子数目减半。 2两个次级精母细胞经过第二次减数分裂成为四个精细胞，精细胞必须再经历一系列复杂的形态变化才成为精子。结果是一个精原细胞经过减数分裂和一系列的形态发育并最终成为四个精子。 3一个次级卵母细胞经过第二次减数分裂成为一个卵细胞和一个第二极体极体；第一次分裂产生的一个极体再分为两个极体。不久，三个极体都会退化消失。结果是一个卵原细胞经过减数分裂最终只成为一个卵细胞。四、线粒体基因组与细胞核基因组两套遗传装置的相互作用关系（18分）答：1.线粒体基因组编码的蛋白质合成体系 线粒体内含有蛋白质合成所必须的各种RNA（rRNA、tRNA、mRNA），线粒体RNA由线粒体DAN编码、在线粒体中合成并用于线粒体蛋白质合成。线粒体DNA被转录后也进行转录本的加工剪切过程。转录所需的RNA聚合酶由细胞核DNA编码并在细胞质中被合成后输入线粒体中，通过线粒体核糖体合成蛋白质。 2.大多数线粒体蛋白质被细胞核DNA编码、在细胞质中合成，运送至线粒体。线粒体的大多数蛋白质靠细胞核基因编码、在细胞质核糖体中合成（如核糖体蛋白、DNA聚合酶、RNA聚合酶、蛋白质合成因子等）。因此，线粒体基因在转录与翻译过程中对核基因有很大的依赖性，受核基因控制，线粒体是半自主性细胞器。1） 细胞质中合成蛋白质运送至线粒体，大多数以前体形式存在，有外膜受体参与作用。线粒体内的蛋白在运送前大多数以前体形式存在，这种前体由“成熟”形式的蛋白质和氨基末端的导肽（leader sequence，targetting sequence）共同组成。导肽约含2080个氨基酸残基，导肽的前体常存于定位在膜间隙、内膜和基质的部分蛋白中（如细胞色素c氧化酶、细胞色素c1和ATP合酶亚基等）。导肽具有下列共性：带正电荷的碱性氨基酸（特别是Arg）含量较丰富；不含或基本上不含带负电荷的酸性氨基酸；有较高含量的羟基氨基酸（特别是Ser）；有能形成既有亲水性又有疏水性的-螺旋结构。这种构型有利于穿越线粒体双层膜。含导肽的线粒体蛋白前体跨膜运送时，蛋白前体与线粒体外膜上受体结合，之后通过线粒体内外膜之间接触点，被质子动力势驱动跨越内膜运送。当线粒体蛋白前体被运送通过内膜后，导肽被基质中的线粒体导肽水解酶和导肽水解激活酶切割。（导肽水解激活酶可大幅度提高导肽水解酶的活性）2） 线粒体蛋白跨膜运送的解折叠和重折叠与分子伴侣的参与；跨膜运送是需能过程。线粒体蛋白前体在跨膜运送前需从折叠状态解折叠为松散结构，以利于跨膜运送；跨膜后，解折叠状态重新卷曲折叠为成熟的蛋白质分子。在解折叠和重新折叠过程都可能有分子伴侣的参与。常见有HSP70和HSP60。在线粒体双层膜两侧均有分子伴侣的参与。当解折叠的蛋白前体进入线粒体时，基质中的HSP70与之结合，在能量依赖条件下被释放。通过这种能量驱动的结合与释放的相继变化促使插入蛋白不断地进入线粒体基质中。分子伴侣还利用ATP水解释放的能量参与分子的重折叠和组装。3） 线粒体蛋白的分选转运导肽还含有指导蛋白进入到线粒体特定部位的信息，导肽中不同片段分别含有不同的导向信息，可使不同的线粒体蛋白运送至线粒体的基质、内膜或膜间隙。五、图解某些细胞调节系统对细胞骨架系统的调节，并加以简述（17分）中国科学院动物研究所细胞生物学2001年博士研究生入学试题一、 哺乳动物（或人）细胞膜化学组分有几种？并简述其内容。（17分）答： 细胞膜主要由脂类和蛋白质（包括酶）组成，在质膜表面还存有少量的糖类，形成糖脂和糖蛋白。脂类约占总量的50%，蛋白质约占40%，糖类约占1%10%。它们的比例随膜种类不同而有很大差别。1. 膜脂构成膜的脂类有磷脂、胆固醇和糖脂。在膜中以磷脂最多。真核细胞质膜内的磷脂主要有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和（神经）鞘磷脂等。磷脂分子的极性很强，由磷脂酰碱基和脂肪酸两部分通过甘油基团（或鞘氨醇）结合而成。磷脂酰碱基部分较短，称为头部，集中磷酸和碱基，极性很强，亲水；脂肪酸部分是两条较长的碳氢链。称为尾部，非极性的、疏水。这种即亲水又疏水的分子称为双型性分子。糖脂也是双型性分子，由一个或多个糖残基代替磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，它仅有一个半乳糖残基作为极性头部。这种糖脂在髓鞘的多层膜中含量丰富。变化最多最复杂的糖脂是神经节苷脂，在其分子头部含1个或几个唾液酸（N-乙酰神经氨酸）及糖的残基。胆固醇在真核细胞质膜中含量相当多，也存于动物细胞的其他膜中。胆固醇分子包括3部分：羟基团代表极性的头部，非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。胆固醇能调节膜的流动性，增强膜的稳定性。原核细胞细菌的质膜中没有胆固醇。磷脂分子能自发形成双层，具有自我组装、自我封合的特性及流动性，对构成生物膜的主要组分具有重要意义。2. 膜蛋白细胞膜的大部分功能由组成膜的蛋白质完成，因此膜中蛋白质的种类和数量反映了膜的功能。根据膜蛋白与膜脂的相互作用方式及在膜中的位置不同，分为外在蛋白（或外周蛋白，extrinsic/peripheral protein）和内在蛋白（或整合蛋白，intrinsic/integral protein）。前者分布在膜的外表面，为水溶性的；后者以不同程度嵌入脂双层内部，多为横跨全膜，其疏水区与脂双层中脂类分子的疏水尾部相互作用，亲水区暴露在膜的一侧或两侧表面。这些蛋白也具有双型性，其疏水性氨基酸比例较高。3. 膜糖类膜结构的糖类主要与膜脂、膜蛋白以共价键形成糖脂和糖蛋白，分布在膜的表面。与膜脂、膜蛋白结合的糖类主要有中性糖，如D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖；还有氨基糖，如D-半乳糖胺、D-葡糖胺以及氨基糖酸（唾液酸）等。二、 某些细胞调节系统对细胞骨架系统的调节，请以图解说明。（17分）三、 哺乳动物生殖细胞（配子）发生为例，简述减数分裂的异同点。（18分）四、 详述造血干细胞增殖分化的调节。（18分）答：造血干细胞（ Stem cell ，SC）是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。 造血干细胞有两个重要特征：其一，高度的自我更新或自我复制能力；其二，可分化成所有类型的血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式：由一个细胞分裂为两个细胞。其中一个细胞仍然保持干细胞的一切生物特性，从而保持身体内干细胞数量相对稳定，这就是干细胞自我更新。而另一个则进一步增殖分化为各类血细胞、前体细胞和成熟血细胞，释放到外周血中，执行各自任务，直至衰老死亡。造血干细胞（hemopoietic stem cell）又称专能干细胞。是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。它是一切血细胞（其中大多数是免疫细胞）的原始细胞。由造血干细胞定向分化、增殖为不同的血细胞系，并进一步生成血细胞。人类造血干细胞首先出现于胚龄第23周的卵黄囊，在胚胎早期（第23月）迁至肝、脾，第5个月又从肝、脾迁至骨髓。在胚胎末期一直到出生后，骨髓成为造血干细胞的主要来源。具有多潜能性，即具有自身复制和分化两种功能。在胚胎和迅速再生的骨髓中，造血干细胞多处于增殖周期之中；而在正常骨髓中，则多数处于静止期（G0期），当机体需要时，其中一部分分化成熟，另一部分进行分化增殖，以维持造血干细胞的数量相对稳定。造血干细胞进一步分化发育成不同血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多数处于增殖周期之中，并进一步分化为各系统的血细胞系，如红细胞系、粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系。由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两个发育途径，一个受胸腺的作用，在胸腺素的催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞，即T细胞；另一个不受胸腺，而受腔上囊（鸟类）或类囊器官（哺乳动物）的影响，分化成熟为囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞，即B细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫及体液免疫。五、解释题（请选择10个小题，每题3分，共30分）1 整合素：integrin，是细胞表面受体的主要家族，大多为异亲性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2+，介导细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的相互作用。几乎所有动植物细胞均表达整合素。 2 信号肽： 3 奢侈基因 ：luxury genes,又称为组织特异性基因，指不同细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。管家基因（house keeping genes）:指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物对维持细胞基本生命活动所必需。4 PCR技术：聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction），是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火（复性）及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA得以迅速扩增，具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。可用于基因分离、克隆和核酸序列分析、疾病诊断。 5 MAPK信号通路：MAPK,有丝分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinases，MAPKs）是细胞内的一类丝氨酸苏氨酸蛋白激酶。MAPKs信号转导通路存在于大多数细胞内，在将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，活化的MAPK进入细胞核，是许多底物蛋白的丝氨酸苏氨酸残基磷酸化，引起细胞生物学反应（如细胞增殖、分化、转化及凋亡等）。6 巨大染色体：giant chromosome，某些生物的细胞中, 特别是在发育的某些阶段, 可以观察到一些特殊的染色体, 它们的特点是体积巨大, 细胞核和整个细胞体积也大,称为巨大染色体, 包括多线染色体和灯刷染色体。 7 钙泵：Ca2+泵，分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜（SER-like organelle）、动物肌肉细胞肌质网膜上，是由1000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白，它是Ca2+激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外，形成钙离子梯度。 8 通讯连接： 9 细胞分化：cellular differentiation，在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性差异的过程称为细胞分化。 10 细胞周期：指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。包含G1期、S期、G2期、M期四个阶段。11 溶酶体：lysosome，是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化作用。12 MPF：maturation promoting factor, 卵细胞促成熟因子，或细胞促分裂因子（mitosis promoting factor）或M期促进因子（M phase promoting factor），成熟的卵细胞质中含有卵细胞成熟的因子，称为MPF，其实质是一种蛋白激酶，可以调控细胞周期。13 基因组： 14 核仁组织区：位于染色体次缢痕处，含有多拷贝核糖体RNA（rRNA）基因，具有组织形成核仁能力的染色质区。 15 G0 期细胞： 有些细胞会暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，这些细胞称为静止期细胞（quiescent cell）或G0期细胞。周期中细胞转化为G0期细胞多发生在G1期。中国科学院动物研究所细胞生物学2002年博士研究生入学试题一、名词解释 （每题3分，共36分）1 细胞周期（cell cycle）2 细胞分化（cell differentiation）：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，产生不同细胞类群的过程。3 干细胞（stem cell）：在动物胚胎和成体组织中一直能进行自我更新、保持未分化状态、具有分裂能力的未分化细胞。包括胚胎干细胞和成体干细胞两大类。4 细胞外基质（extracellular matrix）：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。5 上皮（epithelium)： 6 信号转导（signal transduction)7 转染（transfection): 起初指外源基因通过病毒或噬菌体感染细胞或个体的过程。现在常泛指外源DNA(包括裸DNA)进入细胞或个体导致遗传改变的过程。转染采用与质粒DNA转化受体细胞相似的方法，即宿主菌先经过CaCl2，电穿孔等处理成感受态细菌，再将重组噬菌体DNA直接导入受体细胞，进入感受态细菌的噬菌体DNA可以同样复制和繁殖，转染是转化的一种特殊形式。常规转染技术可分为两大类，瞬时转染和稳定转染（永久转染）。前者外源DNA/RNA不整合到宿主染色体中，因此一个宿主细胞中可存在多个拷贝数，产生高水平的表达，但通常只持续几天，多用于启动子和其它调控元件的分析。后者外源DNA既可以整合到宿主染色体中，也可能作为一种游离体（episome）存在。尽管线性DNA比超螺旋DNA转入量低但整合率高。外源DNA整合到染色体中概率很小，大约1/104转染细胞能整合，需要通过一些选择性标记反复筛选，得到稳定转染的同源细胞系。 8 端粒（telomere)9 免疫球蛋白（immunoglobulin): 具有抗体活性或化学结构上与抗体相似的球蛋白。是一类重要的免疫效应分子，主要存在于血浆中，也见于其他体液、组织和一些分泌液中。人血浆内的免疫球蛋白大多数存在于丙种球蛋白（-球蛋白）中。免疫球蛋白可以分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类。由两条相同的轻链和两条相同的重链组成，在体内以两种形式存在：可溶性免疫球蛋白存在于体液中，具抗体活性，参与体液免疫；膜型免疫球蛋白是B细胞抗原受体。10 细胞骨架(cytoskeleton)11 内质网（endoplasmic reticulum）：是真核细胞细胞质内广泛分布的由膜构成的扁囊、小管或小泡连接形成的连续的三维网状膜系统，是一种重要的细胞器。内质网通常占细胞膜系统的一半左右，体积约占细胞总体积的10%以上，分为糙面内质网和光面内质网两种。12 反义RNA（antisense RNA）：与靶核酸(如mRNA或有义DNA)链互补的RNA分子，可抑制靶核酸的功能。指与mRNA互补的RNA分子，也包括与其它RNA互补的RNA分子。由于核糖体不能翻译双链的RNA，所以反义RNA与mRNA特异性的互补结合, 抑制了该mRNA的翻译。通过反义RNA控制mRNA的翻译是原核生物基因表达调控的一种方式，最早是在E.coli 的产肠杆菌素的Col E1质粒中发现的，许多实验证明在真核生物中也存在反义RNA。近几年来通过人工合成反义RNA的基因, 并将其导入细胞内转录成反义RNA，即能抑制某特定基因的表达，阻断该基因的功能，有助于了解该基因对细胞生长和分化的作用。二、问答题（以下5题任选4题，每题16分，共64分）1 试述细胞膜的化学组成2 试述线粒体的遗传学半自主性3 以图解叙述细胞的有丝分裂及其调控4 试述哺乳动物的受精作用和哺乳动物克隆的不同点答：受精作用：指依靠父方产生的雄性细胞(精子)与母方产生的雌性细胞(卵子)融合(受精)成受精卵(合子)，再由受精卵经过一系列细胞分裂长成胚胎，最终形成新的个体。这种依靠父母双方提供性细胞、并经两性细胞融合产生后代的繁殖方法称为有性生殖。 克隆：指将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。 克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的“复制品”。5 试述造血干细胞的分化答：造血干细胞（hemopoietic stem cell, HSC）：是存在于造血组织中的一群原始造血细胞，它不是组织固定细胞，可存在于造血组织及血液中，具有自我再生和发育为各种血细胞的特性。造血干细胞在人胚胎2周时刻出现于卵黄囊，第4周开始转移至胚肝，妊娠5个月后，骨髓开始造血，出生后称为干细胞的主要来源。干细胞在造血组织中所占比例很少。造血干细胞包括三级分化水平，即 多能干细胞（pluoripotent stem cell），定向干细胞(committed stem cell)或称造血祖细胞(hemopoietic progenitor)及其成熟的子代细胞。多能干细胞可进一步分化为多能定向髓系干细胞及淋巴系干细胞，淋巴系干细胞是T和B淋巴细胞的共同祖先细胞。单能定向干细胞具有特定细胞系分化能力，也称为祖细胞。可分化为红细胞的红系干细胞，粒细胞和单核细胞的粒、单核细胞干细胞系及血小板的巨核干细胞系。造血干细胞的分化有赖于造血干细胞所处的造血微环境（hemopietic inductive microenvironment, HIM）。HIM由局部的造血基质细胞及其分泌的细胞因子和细胞外基质组成。中国科学院动物研究所细胞生物学2003年博士研究生入学试题一、名词解释 （每题3分，共30分）1 原癌基因（Oncogene)：调控细胞生长和增殖的正常细胞基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。2 信号肽（Signaling peptide)3 细胞周期（Cell cycle) 4 高尔基体（Golgi apparatus)：也称高尔基复合体、高尔基器，是真核细胞中内膜系统的组成之一，由许多扁平的囊泡构成的以分泌为主要功能的细胞器，它由扁平膜囊（saccules）、大囊泡（vacuoles）、小囊泡（vesicles）三个基本成分组成。为意大利细胞学家高尔基Golgi于1898年首次用银染方法在神经细胞中发现。5 干扰RNA（Interference RNA)：与靶基因同源的双链RNA诱导的特异转录后基因沉默现象。其作用机制是双链RNA被特异的核酸酶降解，产生干扰小RNA(siRNA)，这些siRNA与同源的靶RNA互补结合，特异性酶降解靶RNA，从而抑制、下调基因表达。已经发展成为基因治疗、基因结构功能研究的快速而有效的方法。6 免疫印迹（Western Blotting）：又称蛋白质印迹，是根据抗原抗体的特异性结合检测复杂样品中的某种蛋白的方法。该法是在凝胶电泳和固相免疫测定技术基础上发展起来的一种免疫生化技术。由于免疫印迹具有 SDS-PAGE 的高分辨力和固相免疫测定的高特异性和敏感性，现已成为蛋白分析的一种常规技术。免疫印迹常用于鉴定某种蛋白，并能对蛋白进行定性和半定量分析。结合化学发光检测，可以同时比较多个样品同种蛋白的表达量差异。7 干细胞（Stem cell)：是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞（pluripotent stem cell）和单能干细胞（unipotent stem cell）。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。 8 突触（Synapse)：指神经元之间或神经元与效应器之间相互接触、并借以传递信息的部位。通过突触可使神经冲动信息作定向传导，对信息进行传递和收集是突触的主要作用。神经元的轴突末梢经过多次分支，每一小支的末端膨大呈杯状或球状，叫做突触小体。这些突触小体可以与多个神经元的细胞体或树突相接触，形成突触。突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分构成。9 细胞骨架（Cytoskeleton)：真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的蛋白纤维网络。包括微管、微丝和中间丝。广义的细胞骨架还包括细胞核中存在的核骨架-核纤层体系。核骨架、核纤层与中间纤维在结构上相互连接,贯穿于细胞核和细胞质的网架体系。 10 端粒（Telomere）：真核细胞内线性染色体末端的一种特殊结构，为一特定的DNA-蛋白质复合体结构。其DNA序列由对生物特异的简单的串联重复单位组成，能抵消每一轮DNA复制中因染色体降解而造成的关键功能码序列的丢失。功能是：稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5末端在消除RNA引物后造成的空缺。二、综述题1 简述生物膜的分子和结构基础，核膜在细胞周期中的变化规律。分析核孔复合体在物质转运的结构基础（15分）答：生物膜主要由脂类和蛋白质组成。细胞膜表面还存在少量的糖类，形成糖脂和糖蛋白。（大体上脂类约占总量的50%，蛋白质约占40%，糖类约占1%10%） 核孔复合体主要由3部分组成：柱状成分形成核孔壁；环状成分向孔中央伸出8个圆锥状的辐，呈辐射状分布；腔成分，由大的跨膜糖蛋白组成，认为可有助于把核孔复合体锚定在核膜，核孔复合体的核侧和胞质侧向外伸出细纤维。核孔中央有一中央栓。 核孔是核质和胞质之间分子及颗粒双向交换的通道，具有选择性，只允许某些小分量的分子通过。核孔复合体的通道是一条充满液体、直径9 nm、长约15 nm的柱状通道，使水溶性分子穿梭运动于核质与胞质之间。核被膜起一种屏蔽作用，使核质不受到很多胞质中颗粒、纤维大分子的作用。例如成熟的胞质中的核糖体太大不能通过9 nm的核孔通道，因而确保蛋白质的合成在胞质中进行。核内是RNA合成及核糖体亚基合成和组装的部位，因而必须通过核孔运到胞质中，而核不均一性核糖核酸（hnRNA）不能通过核孔，它们必须剪接加工后成为mRNA才能通过。2 简述线粒体内氧自由基产生的分子机制及线粒体在细胞凋亡调节中的作用（15分）3 简述免疫细胞发育过程和T细胞检测标准，分析爱滋病毒感染细胞的途径（10分）答：免疫细胞广义概念包括：造血干细胞系、淋巴细胞系、单核吞噬细胞系、粒细胞系、肥大细胞系、红细胞系、以及血小板等。它们都共同来源于造血干细胞。4、简述神经细胞突触细胞传递的结构基础和信号传导分子机制（15分） 答：突触指神经元之间或神经元和效应器在形态上发生接触和有传递功能的部位。通过突触可使神经冲动信息定向传导，对信息进行传递和收集是突触的主要功能。按信息传递方式不同，突触可分为电突触和化学突触电突触：可以直接传递电信号。主要指两个神经元之间的缝隙连接。两个神经元之间距离2 nm，并在膜上有连接蛋白亚单位组成的微小通道，可容小分子物质通过。这种连接电阻低，离子通过连接时不会渗漏，因此电突触可以从突触前向突触后传导。传导方向决定于两个神经元之间的关系。电突触可有双向传递和传导作用。化学突触：是释放神经递质而传导神经冲动的突触。化学突触包括突触前突起终末、突触间隙和突触后膜三部分。突触前突起终末：包括突触前膨大和突触前膜。突触前膨大通常是一个释放递质的神经元轴突的末梢，胞质内有微管、神经细丝、线粒体和许多突触小泡。突触前膜(presynaptic membrane):突起末梢端的胞膜，突触前膜与小泡接触处形成小的隆起，是突触小泡的开口处。突触前膜的内面有致密物附着处，连同聚集的小泡被认为是突触前活化区。突触间隙（synaptic cleft）：前一个神经元突触前膜与后一个神经元的胞体或树突之间的间隙，间隙中含有蛋白质和多糖类。突触后膜（postsynaptic membrane）：是一个有受体的神经元的胞体、树突或轴突的胞膜。胞质面有致密物附着。这些受体以某种方式控制突触后膜对离子的通透性。信号传导机制：当神经脉冲到达末梢时，膜电位降低（去极化），暂时打开突触前膜的电位门控Ca2+通道。Ca2+大量流入神经末梢，刺激突触泡与前膜融合，神经递质被释放到突触裂缝内。游离Ca2+浓度的升高是短暂的，因为Ca2+结合蛋白、隔离Ca2+小泡和线粒体能迅速摄取进入轴突末梢的Ca2+。神经递质经扩散到达突触后细胞，并与其膜受体结合。神经递质的受体有两类：一类是配体门控离子通道，将化学信号又重新转变为电信号；另一类受体通过胞内信使调节细胞代谢，最后引起各种生理效应。存于突触裂缝的神经递质迅速被酶分解，或被分泌它的前突触重吸收。 5 利用真核基因表达调控的原理，阐述利用体细胞进行动物克隆的分子基础和生物学意义。谈谈您对克隆人的看法（15分）答：动物克隆：指通过核移植（无性繁殖）生产遗产结构与细胞核供体相同动物个体的技术。发育早期的动物胚胎细胞或成年动物体细胞的细胞核，经显微手术移植到去细胞核的卵母细胞中后，在适当条件下，可以重新发育成正常胚胎。这种胚胎被移植到生殖周期相近的母体中，可以发育成正常动物个体。经过核移植产生的动物，其遗传结构与细胞核供体完全相同。分子基础：细胞全能性，即已分化的体细胞的细胞核中含有发育成完整个体所需的全部基因，在适当条件下可以发育成完整个体。（细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能和特性）。全能性的物质基础是细胞内含有本物种全套遗传物质。生物学意义：应用克隆技术，繁殖优良物种。常规育种周期长还无法保证100的纯度；用克隆这种无性繁殖，就能从同一个体中复制出大量完全相同的纯正品种，且花时少、选育的品种性状稳定，不再分离。建造动物药厂，制造药物蛋白。利用转基因技术将药物蛋白基因转移到动物中并使之在乳腺中表达，产生含有药物蛋白的乳汁，并利用克隆技术繁殖这种转基因动物，大量制造药物蛋白。建立实验动物模型，探索人类发病规律。克隆异种纯系动物，提供移植器官。采用克隆技术，可先把人体相关基因转移到纯系猪中，再用克隆技术把带有人类基因的特种猪大量繁殖产生大量适用器官，且能同时改变器官的细胞表面携带人体蛋白和糖分特性，当猪的器官植入病人体内时，免疫排异反应减弱，成功率提高，用起来也更加安全。拯救濒危动物，保护生态平衡。克隆技术的应用可望人为地调节自然动物群体的兴衰，使之达到平衡发展 克隆人的弊端： 文化层面，克隆人是对自然生殖的替代和否定，打破了生物演进的自律性，带有反自然性质，与崇尚天人合一、回归自然的基本文化相悖。 哲学层面：通过克隆技术实现人的自我复制和自我再现后，可能导致人身心关系紊乱，人的不可重复性和不可替代性的个性规定因大量复制而丧失了唯一性，丧失了自我及个性特征的自然基础和生物学前提。 学员生育构成了社会结构和社会关系，克隆人的出现，打破了这一关系。 身份和社会权利难以分辨。 在伦理学上，克隆人行为涉及到严重的伦理问题，它侵犯了伦理学的基本原则，如不伤害、自主、平等原则等。并且让生命不再宝贵。因此，坚决反对克隆人。中国科学院动物研究所细胞生物学2004年博士研究生入学试题一、名词解释及英文名称（2.5分/题，共25分）1. 信号肽：signal peptide，2. 细胞外基质：extra cellular matrix;ECM，由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子, 主要是一些多糖、蛋白, 或蛋白聚糖，包括纤维性成分(胶原蛋白、弹性蛋白和网织蛋白)、连接蛋白(纤维粘连蛋白、层粘连蛋白)和空间充填分子(主要为糖胺聚糖)等。这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动，对细胞增殖和分化发挥重要调控作用。3. DNA损伤检测点：DNA damage checkpoint，细胞周期中，当外界条件引起DNA损伤时，细胞对DNA损伤做出迅速反应的检查点。通过该点激活发生一系列生化事件，将细胞阻断在G1期和G2期，同时诱导修复基因的转录与表达，保证了细胞周期高度准确地进行运转。4.胚状体：embryoid，在离体植物细胞、组织或器官培养过程中，由一个或一些体细胞，经过胚胎发生和发育过程，形成与合子胚相类似的结构。5.高尔基体：6.光合磷酸化：(photophosphorylation)，是植物叶绿体的类囊体膜或光合细菌的载色体在光下催化腺苷二磷酸（ADP）与磷酸（Pi）形成腺苷三磷酸（ATP）的反应。分为：循环式光合磷酸化和非循环式光合磷酸化。前者是在光反应的循环式电子传递过程中同时发生磷酸化，产生ATP。后者是在光反应的非循环式电子传递过程中同时发生磷酸化，产生ATP。在非循环式电子传递途径中，电子最终来自于水，最后传到氧化型辅酶（NADP+）。因此，在形成ATP的同时，释放氧并形成还原型辅酶（NADPH）。7.细胞骨架：cytoskeleton，狭义的细胞骨架指真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络，包括微管、微丝和中间纤维。广义的细胞骨架包括细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。8.基因阻遏蛋白：（repressor protein）是原核生物中由调节基因表达的一种调控蛋白，具有抑制特定基因（群）产生特征蛋白质的作用。由于它能识别特定的操纵基因（即操纵子是阻遏蛋白的结合位点），当操纵序列结合阻遏蛋白时会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移动，阻遏转录，介导负性调节，因而可抑制与这个操纵基因相联系的基因群，也就是操纵子的mRNA合成。9.基因敲除：gene knock-out，将细胞基因组中某基因去除或使基因失去活性的技术。广义的基因敲除包括某个或某些基因的完全敲除、部分敲除、基因调控序列的敲除以及成段基因组序列的敲除。常用同源重组的方法，用以观察生物或细胞的表型变化，是研究基因功能的重要手段。基因敲除是基因打靶技术的一种，类似于基因的同源重组。指外源DNA与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，从而代替受体细胞基因组中的相同/相似的基因序列，整合入受体细胞的基因组中。此法可产生精确的基因突变，也可正确纠正机体的基因突变。10. 减数分裂：meiosis，指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式，仅发生在生命周期某一阶段。减数分裂过程中染色体仅复制一次，细胞连续分裂两次，两次分裂中将同源染色体与姊妹染色体均分给子细胞，使最终形成的配子中染色体仅为性母细胞的一半。受精时雌雄配子结合，恢复亲代染色体数，从而保持物种染色体数的恒定。二、请写出英文全称及简述此概念（1.5分/题，共15分）1. RNAi: RNA干扰，与靶基因同源的双链RNA诱导的特异转录后基因沉默现象。作用机制是双链RNA被特异的核酸酶降解，产生干扰小RNA(siRNA)，这些siRNA与同源的靶RNA互补结合，特异性酶降解靶RNA，从而抑制、下调基因表达。已经发展成为基因治疗、基因结构功能研究的快速而有效的方法。2. CSF：colony stimulating factor,集落刺激因子，是由活化的T细胞、单核吞噬细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞等产生的，可刺激造血干细胞和不同发育阶段的造血细胞的增殖分化。不同CSF可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖、分化，在半固体培养基中形成相应细胞集落，还可促进成