细胞生物学复习题

1. 请举例说明一个因细胞增殖、分化或凋亡领域研究获得诺贝尔生理学或医学奖的科学家，并简要阐述其获奖的工作及其意义。答案：1944年，美国科学家厄兰格(JosephErlanger)、加塞(HerbertS.Gasser)因发现单一神经纤维的高度机能分化而共获诺贝尔生理学或医学奖。1995年，美国科学家刘易斯(EdwardB.Lewis)、维绍斯(EricF.Wieschaus)、德国科学家福尔哈德(ChristianeNussleinVolhard)因发现了控制早期胚胎发育的重要遗传机理，并利用果蝇作为实验系统，发现了同样适用于高等有机体(包括人)的遗传机理，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。2001年，美国科学家利兰.哈特韦尔（LelandH.Hartwell）、英国科学家蒂莫西.亨特(TimothyHunt)、保罗.纳斯(PaulNurse)因发现了细胞周期的关键分子调节机制，而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。2002年，英国科学家悉尼.布雷内(Sydney Brenner)、约翰.苏尔斯顿(John E Sulston)、美国科学家罗伯特.霍维茨(Robert Horvitz)因选择线虫作为新颖的实验生物模型，找到了对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。2. 请列举3种检测细胞增殖的实验方法并简要说明其原理以及流程。答案：方法如下，列举其三即可： Cell counting MTT CCK-8 BrdU(EdU) 3H-TdR CFSE Ki-67 Cell Cycle3. 请列举3种检测细胞凋亡的实验方法并简要说明其原理以及流程。答案：方法如下，列举其三即可： Morphological observation AO （Acridine Orange ） Staining Hochest Staining Cytochrome c /MMP DNA ladder TUNEL PI AnnexinV/PI4. 细胞生物学概念是什么? 细胞生物学研究的意义是什么?答案: 细胞生物学概念: 细胞生物学是现代生物学的基础学科。它是用现代科学技术从细胞整体、超微和分子水平上研究细胞的结构，探讨细胞生命活动规律的科学。它的任务是以细胞为着眼点，与其他学科的概念兼容并蓄，来阐明生物各级结构层次生命现象的本质。细胞生物学研究内容和意义:生命体是一个复杂的结构体系,而细胞又是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动，细胞的研究是揭示生命奥秘的基础。 也是现代生命科学发展的重要支柱。早在1925年生物学大师Wilson就提出：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找，因为所有生物体都是，或曾经是，一个细胞”。生物的发育、遗传、神经（脑）活动等重大生命现象的研究都要以细胞为基础；植物与动物生长发育是依靠细胞的增殖与分化来实现；人大脑的活动是要靠1011个细胞及其相互协调作用而进行的；一切疾病的发病机理也要以细胞病变研究为基础。脱离开细胞，现代生物学的所有分支学科都将失去意义。 因此，细胞生物学与农业、医学、生物高技术发展有密不可分的关系，它将在解决人类面临的重大问题、促进经济和社会发展中发挥重要的基础作用。5 我们院现有的可用于细胞生物学研究的仪器有哪些?论述如何综合使用这些仪器开展细胞生物学的研究揭示人类重大疾病发生的机理?答案：评分要求逻辑实验设计合理思路清晰。 6. 简述细胞骨架的主要组成分类及其主要功能.答案: 细胞骨架主要组成可以分为：细胞微丝，中间丝和微管。细胞微丝有以下主要功能：参与细胞运动和细胞有丝分裂，维持和支撑细胞内部结构和某些特殊的细胞结构（比如微绒毛）。中间丝有以下主要功能：维持和支撑细胞内部结构。微管有以下主要功能：维持和支撑细胞内部结构和某些特殊的细胞结构（比如纤毛或鞭毛），细胞内物质运输，控制纤毛或鞭毛以及纺锤体和染色体的运动。7.细胞周期检验点对生物体有什么重要意义？答：细胞周期检验点对生物体有重要意义：细胞周期检验点是细胞内的一些监控机制，可以鉴别细胞周期进程中的错误，并诱导产生特异的抑制因子，组织细胞周期进一步运行。通过各个细胞周期检验点，保证产生具有正常遗传性能和生理功能的子代细胞。如果这些调控途径异常，会导致遗传性能紊乱，分裂异常和癌变，甚至导致死亡。8.简述什么是淋巴细胞（LC）再循环以及淋巴细胞（LC）再循环的生物学意义？答：淋巴细胞（LC）再循环：淋巴细胞在血液、 淋巴液、淋巴器官或组织间反复循环的过程。淋巴细胞再循环的生物学意义： a. 淋巴组织从循环池中得到新的淋巴细胞补充，有助于增强整个机体的免疫功能；b. 有些部位（如肠黏膜）的淋巴细胞接受抗原刺激后，通过再循环仍返回原部位，发挥效应淋巴细胞的作用；c. 通过LC再循环,使机体的免疫器官和组织相互联系，成为一个有机整体，有利于动员各种免疫细胞和效应细胞迁移至病灶部位，发 挥免疫效应。 9。请简述膜蛋白（membrane protein）的三种结合形式的结构特点膜蛋白的三种结合形式是：Integral membrane proteins，Lipid-anchored membrane proteins，Peripheral membrane proteins其中Integral membrane proteins是跨膜蛋白，它包括胞外结构域（extracellular domain），胞内结构域（cytosolic domain），以及跨膜结构域（transmembrane domain），其中跨膜结构域分为单次跨膜和多次跨膜，大部分跨膜蛋白的跨膜区域由helix组成，少部分跨膜蛋白的跨膜区域由strand组成。Lipid-anchored membrane proteins是蛋白与lipid连接，lipid插入到membrane中形成的，主要有三种方式：(a) Acylation: Cytosolic proteins, through a single fatty acyl chain attached to N-terminal glycine(Gly) (b) Prenylation: prenylation of one or two cysteines (Cys) at or near C-terminus. Anchors are farnesyl (C15) amd geranylgeranyl (C20). (c) GPI anchor: lipid anchor on the exoplasmic surface is glycosylphosphatidylinositol (GPI). The phosphotidylinositol part extend into the bilayer. The phosphoethanolamine unit links to the protein. Peripheral membrane proteins结合在membrane上有两种方式：（1）与前两种膜蛋白相互作用（2）通过蛋白中的lipid binding motif结合在膜上。10。请设计实验证明生物膜中脂类的侧向流动性（Lateral mobility）利用FRAP（fluorescence recovery after photobleaching）实验证明1） 将细胞膜上的lipid用荧光标记2） Bleach掉细胞膜上的某一小片区域的lipid上的荧光信号3） Recovery之后观察膜表面的荧光分布和信号强度，若被bleach掉信号的细胞膜区域的荧光信号有一定程度的恢复，并且这片区域以及其周围区域的荧光信号变弱，就说明其周围的lipid有向此区域侧向流动。11请简述Na+/K+ ATPase的结构特点及其跨膜运输的过程Na+/K+ ATPase的结构特点：由两个相同的亚基和两个相同的亚基组成，亚基上有ATP-binding site，负责离子的转运和ATP的水解，离子是通过磷酸化的亚基运输的，亚基则起着调节功能（regulatory functions）。Na+/K+ ATPase跨膜运输的过程：1） 3个胞内的钠离子与Na+/K+ ATPase的亚基结合，ATP与亚基的ATP-binding site结合2） ATP水解称为ADP和Pi，并且Pi和亚基结合将其磷酸化3） ATP水解释放的能量使得亚基进行构象变化（conformational change）4） 亚基中结合的3个钠离子释放至胞外， 2个胞外的钾离子与亚基结合5） 亚基去磷酸化，并再次进行构象变化（conformational change）6） 亚基中结合的2个钾离子释放至胞内12请简述ABC superfamily的结构特点并列举三种其在哺乳动物细胞中负责转运的物质Four core domains: Two transmembrane (T) domains: forming the passageway through which the transported molecules cross the membraneTwo cytosolic ATP-binding (A) domain在哺乳动物中ABC family蛋白转运的物质有：phospholipids，small lipophilic drugs，cholesterol13请简述通过Transmembrane transport转运到ER膜上的蛋白质中的Stop-Transfer Anchor Sequence以及Signal-Anchor Sequence的作用Stop-Transfer Anchor Sequence: this sequence has dual function, one is to stop the passage of polypeptide chain through the translocon, another is to become a hydrophobic transmembrane segment in the membrane bilayer. Signal-Anchor Sequence: functions both as ER signal sequence and membrane-anchor sequence. 14 请简述三种coated vesicles的包被蛋白及其转运方向The three different types of coated vesicles.1） COPII: ER to cis-Golgi2） COPI: cis-Golgi to ER; later to earlier cis-Golgi 3） Clathrin: trans-Golgi to endosome; PM to endosome; Golgi to lysosome 15。You are a graduate student tasked with writing a research proposal on germ cell development.You learned in a stem cell biology class that primordial germ cells(PGCs) can either be specified by inheritance of asymmetrically-localized cytoplasmic factors, or by receiving an external signal from neighboring cells. You remember that mouse PGCs are specified from epiblast cells, supposedly by an external BMP4 signal received from extra-embryonic tissue You read that BMP4 knockout mouse embryos dont form PGCs but you arent sure if that is enough data to differentiate between the two mechanisms described above. A helpful classmate points you to the figure below. The figure legend indicates that the pictured cells were taken from mouse embryo epiblasts of the indicated genotype. They have been in culture for a few days; half were treated with exogenous BMP4. Q：Do these data support the specification of mouse PGCs via an external BMP4 signal rather than a cell-intrinsic mechanism? Explain why or why not, including specific mention of BMP4 necessity and sufficiency？A：This data supports specification of mouse PGCs via an external BMP4 signal. Using blimp1staining as a readout for initial germline specification, the experiment shows (1) that cell-intrinsic BMP4 is not necessary for germline formation and(2) exogenous BMP4 is both necessary ands ufficient, in this context, for germline specification.(b)The experiment in figure, along with your interest in future clinical relevance, have convinced you to write your proposal on in vitro production of male germline stem cells from mouse ESCs. You will direct their differentiation with exogenous BMP4. Since directed ESC differentiation rarely produces a pure population of cells, how will you monitor your cultures for the appearance of germline cells while keeping the cells alive? (hint:what is a less invasive method of tracking the germline markers in the figure)A: Since blimp1 is expressed early in germline development, I would put the expression of a genetic label(GFPetc) under the regulatory control of blimp1. I would monitor my cultures by microscopy and/or FACS. (Alternate methods: antibiotic resistance rather than visible label-apply drug selection to differentiating cells; homologous recombination to create blimp-driven Cre-ER and permanent label expression from ubiquitous locus upon Cre expression).15、说明细胞骨架在细胞分裂中的作用。微丝：胞质分裂环。有丝分裂末期，两个即将分裂的子细胞之间产生一个收缩环。研究表明，收缩环是由大量平行排列的微丝组成，由分裂末期胞质中的肌动蛋白装配而成。随着收缩环的收缩，两子细胞被分开。胞质分裂后，收缩环即消失。收缩环是非肌肉细胞中具有收缩功能的微丝束的典型代表，在很短的时间内，微丝能迅速装配以完成细胞功能，其收缩机制也是肌动蛋白和肌球蛋白的相对滑动。微管：纺锤体和染色体运动。当细胞进入分裂期时，间期细胞质微管网架崩解，微管解聚成微管蛋白，经重新装配形成纺锤体，介导染色体的运动；分裂末期，纺锤体微管解聚为微管蛋白，经重装配形成胞质微管网。微管纺锤体可分类如下：动粒微管：连接动粒与两极的微管；极微管：从两极发出，在纺锤体中部互相交错重叠的微管；星体微管：组成星体的微管。有关染色体运动的分子机制曾有两种学说：动力平衡学说：认为染色体的运动与微管的装配-去装配有关；滑行学说：认为染色体的运动与微管间的相互滑动有关。16、说明微管的分子组成、装配特点及其主要功能。分子组成：-微管蛋白和-微管蛋白二者形成微管蛋白异二聚体，是微管装配的基本单位。微管二聚体上有GTP结合部位。装配特点：微管装配是一个动态不稳定过程装配过程：首先-微管蛋白和微管蛋白形成长度为8nm的二聚体；二聚体头尾相连再形成环形或螺旋形的多聚物；环形或螺旋形的多聚物展开成原纤维(protofilament) ，原纤维并列成片，最终形成13根原纤维；片状物合拢成一个圆柱体，形成微管的一段；二聚体不断附着到已形成的微管上，使微管进一步延长。装配一般从微观组织中心开始，并且确定极性，此过程需要水解GTP。主要功能：维持细胞形态 细胞内物质的运输 细胞器的定位 鞭毛(flagella)运动和纤毛(cilia)运动 纺锤体与染色体运动形成基粒和中心体17、什么是细胞周期，细胞周期各时期的主要变化是什么。细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。G1：与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂类等，同时染色质去凝集。G1晚期有一特定时期，完成G1/S转换。酵母称为起始点（start）。真核细胞称为限制点（R点）或检验点（checkpoint）。通过该点，细胞进入S期合成DNAS 期：DNA合成期DNA进行半保留复制，合成新的组蛋白。新合成的DNA立即与组蛋白共同组成核小体串珠结构。DNA复制与组蛋白合成同步。G2：DNA复制完成，DNA含量增加1倍，由G1 期的2n变成了4n。在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子细胞能否进入M期要受到G2/M期检验点的检查。如细胞是否已生长到合适大小，环境因素是否有利于细胞分裂等。M：M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂和减数分裂。遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。18、细胞周期中有哪些检验点，各起什么作用。G1：检验点， 酵母菌称起始点，动物细胞叫限制点。作用：检查细胞体积、营养物质、生长因子、DNA损伤。S期检验点：DNAG2：细胞大小，DNA复制情况。纺锤体装配检验点：染色体附着情况(所有染色体是否都与纺锤丝相连并排列在赤道版上)。装配完全才才能激活AP