细胞生物学思考题.doc

第一章 细胞概述1举例说明细胞的形态与功能相适应。细胞形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO2的交换。高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的。2真核细胞的体积一般都是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？真核细胞为了解决细胞内重要分子的浓度问题，出现了特化的内膜系统，使一些反应局限于特定的膜结合的细胞器，这样，一些重要反应的分子浓度并没有被稀释。3组成蛋白质的基本构件只是20种氨基酸，为什么蛋白质却具有如此广泛的功能？根本原因是蛋白质具有几乎无限的形态结构，因此蛋白质仅仅是一类分子的总称。换句话说，蛋白质之所以有如此广泛的作用，是因为蛋白质具有各种不同的结构，特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域，而这种不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其他分子进行相互作用，这就是蛋白质结构决定功能放入特异性。正是由于蛋白质具有如此广泛特异性才维持了生命的高度有序性和复杂性。4为什么解决生命科学的问题不能不仅靠分子生物学而要靠细胞生物学？第二章 细胞生物学研究方法第三章 细胞质膜和跨膜运输1有人说红细胞是研究膜细胞结构的最好材料，你能说说理由吗？ 首先是红细胞数量大，取材容易（体内的血库），极少有其他类型的细胞污染。 其次，成熟的哺乳动物的红细胞中没有细胞核和线粒体等膜相细胞器，细胞质膜是它唯一的膜结构，所以在分离后不存在其他膜污染问题。2十二烷基磺酸钠（SDS）和TritonX-100都是去垢剂，哪一种可用于分离分离有生物功能的膜蛋白？SDS是离子型的去垢剂，不仅可使细胞膜崩溃，并与膜蛋白的疏水部分结合使其分离，而且还破坏膜蛋白内部的非共价键，使蛋白质变性，故不宜用于分离膜蛋白。TritonX-100是非离子型的去垢剂，它可以使膜脂溶解，又不会使蛋白质变性。故用于分离膜蛋白。3为什么所有带电荷的分子（离子），不管它多少，都不能自由扩散？物质的带电性是限制扩散的一个主要因素。带电物质通常同水结合形成一个水合外壳，不仅增加了分子的体积，同时大大降低了脂溶性。因此，不管它多小，都是不能自由扩散的。4如何理解“被运输是减少细胞与周围环境的差别，而主动运输则是努力创造差别，维持生命的活力”？ 被动运输只能将物质从高浓度向低浓度方向运输，趋向于细胞内外的浓度达到平衡；细胞内外的物质浓度差别很大，即使在细胞中不同物质的浓度差别也很大，浓度的差异是维持细胞生命活动所必需的，而仅有被动运输是不可能建立这些差异的，也不可能维持细胞内外物质浓度的稳定；需要主动的运输方式保证细胞内外物质的稳定，并建立不同的浓度梯度，为持细胞的活力。5简述Na+/K+泵的结构和作用机制？结构：由两个大亚基（亚基）和两个小亚基（亚基）组成。亚基是跨膜蛋白，膜的内侧有结合位点，细胞外有乌本苷结合位点；在亚基上有和的结合位点。作用机制：个与亚基结合，激活酶的活性，使酶构型发生改变，被释放到细胞外，膜外的个与亚基结合，使酶去磷酸化，酶恢复原来的构型，使释放到细胞内。6简述Ca+泵的结构和作用机理。结构：Ca+泵有个跨膜结构域，第一个环位于跨膜结构域和之间，第二个环位于跨膜结构域和之间。在第一个环示上有Ca+的结合位点，第二个环上有激活位点，包括的结合位点。作用机制：类似于Na+/K+泵的工作原理。激活机制有两种：一种是受激活的Ca+钙调蛋白（）复合物额激活，另一种是被蛋白酶激活。7请比较动物细胞和植物细胞主动运输的差异。动物细胞和植物细胞不仅结构有差别，载体蛋白也有所不同。动物细胞质膜上有Na+/K+泵，并通过对Na+、K+的运输建立细胞的电化学梯度；但在植物细胞（包括细菌细胞）的质膜中没有Na+/K+泵，代之的是泵。在动物细胞溶酶体和植物细胞的液泡膜上都有泵，它们的作用一样，保持这些细胞器的酸性。第四章 细胞环境与互助 1细胞外基质具有哪些功能？ 对细胞的形态和活性具有重要作用；细胞外基质能够帮助某些细胞完成特有的功能； 一些生长因子和激素结合进行信号转导；形态发生也需要某些细胞外基质的成分。2胶原的合成、装配和分泌的过程怎样？何时成为水不溶性的？ 首先在粗面内质网的核糖体上合成仅含有信号肽的原链，又称前胶原原； 前胶原原进入内质网通过分子交联，三股前体肽自我装配形成三股螺旋，即前胶原； 前胶原进入高尔基体经加工修饰在高尔基体反面网络被包进分泌小泡，分泌到细胞外； 在细胞外，前胶原肽被两种专一性不同的蛋白水解酶作用切除N端和C端的前肽，此时形成胶原；胶原进一步交联聚合形成胶原原纤维，最后装配成胶原纤维。前胶原是可溶性的，聚合成胶原纤维就成为水不溶性的。3黏着带与黏着斑连接有什么不同？ 连接方式 跨膜黏着蛋白 细胞质斑蛋白黏着带 细胞细胞 钙黏着蛋白钙黏着蛋白 锚定蛋白黏着斑 细胞细胞外基质 整联蛋白纤粘连蛋白 踝蛋白4间隙连接的作用如何受细胞质中Ca+和H+浓度的调节？ 间接连接在低Ca2+浓度时开放，此时细胞处于静息状态；当Ca2+浓度升高时，间接连接的通道逐步缩小，当Ca2+浓度达到10-5mol/L时，通道完全关闭。 提高H+浓度，也就是细胞质中的pH值从7.0降低到6.8或更低，间接连接的通道也会关闭。第五章 细胞通讯1比较信号传导与信号转导的差别。 信号传导强调信号的产生与细胞间传送。 信号转导强调信号的接受与接收后信号转换的方式和结果。2比较激活型与抑制型G蛋白偶联系统的共同点和差异。包括刺激型受体Rs与抑制型受体Ri，和刺激型G蛋白Gs与抑制型G蛋白Gi。刺激型受体Rs与抑制型受体Ri都属于质膜外蛋白，且为7次穿膜的膜整合蛋白。Rs刺激腺苷酸环化酶的活性，Ri抑制腺苷酸活化酶的活性，降低细胞内cAMP的水平。Gs蛋白和Gi蛋白都属膜蛋白，都是由三个亚基组成，其中两个亚基紧密结合在一起。亚基上有3个功能位点：鸟甘酸（GTP或GDP）结合位点，GTPase活性位点，ADP核糖化位点。两者不同之处是：Gs的s亚基能被霍乱毒素ADP核糖基化，而Gi的i亚基能被百日咳毒素ADP核糖基化。3 EGF是怎样通过Ras进行信号级联放大的?生长因子与相应的受体结合导致受体二聚化，受体细胞质结构域磷酸化，Sos蛋白被激活，促进Ras蛋白激活。Ras蛋白激活后于Raf蛋白结合，Raf蛋白是蛋白激酶MAPKKK。Raf能够磷酸化MEK蛋白酶（MAPKK），MEK则磷酸化MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）。激活后的MAPK进入细胞核内使一些转录因子磷酸化，转录因子磷酸化与DNA的亲和力大大增加，增加了特异基因的转录。4受体络氨酸激酶是如何被激活的？P211图5简述PKA,PKC信号通路的过程。PKA：信号分子受体G蛋白（GDPGTP）AC（蛋白激酶A）cAMPPKA底物磷酸化级联反应PKC：信号分子受体G蛋白PLC（磷脂酶C）DAG+IP3Ca2+ DAG与Ca2+ PKC底物磷酸化级联反应第六章 核糖体与核酶1真核细胞中核糖体的合成和装配过程如何？真核细胞的核糖体在核仁中装配，装配核糖体的蛋白质首先在细胞质的游离核糖体中合成，然后迅速集中到细胞核并在核仁区参与核糖体亚基的装配。20S的颗粒加工成18S的成熟小亚基，运送到细胞质中（快）。55S的大颗粒被加工成32S，5S，2.8S的颗粒成为成熟的大亚基，被运送到细胞质中（慢），遇到小亚基结合，就形成完整的核糖体并进行蛋白质的合成。2二十世纪六十年代初期Robert Perry发现核糖体的合成是在核仁中进行的，请问他是如何发现的？他用紫外微光束破坏活细胞的核仁，发现破坏了核仁的细胞丧失合成rRNA的能力，这一发现提示核仁与核糖体的形成有关。3原核生物蛋白质合成起始复合物形成包括哪些过程？需要哪些因子参与？起始复合物的形成包括三个步骤：30S亚基与mRNA的结合；第一个氨酰-tRNA进入核糖体；完整的起始复合物的装配。参与因子：起始因子IF：IF1 IF3 IF2同GTP结合4多聚核糖体的概念以及形成的意义？多聚核糖体：同一条mRNA分子能够同多个核糖体结合，同时合成若干条蛋白质多肽链，结合在同一条mRNA分子的核糖体就称为多聚核糖体。意义：同一条mRNA被多个核糖体同时翻译成蛋白质，大大提高了蛋白质的合成效率，减轻了细胞核的负荷，减少了基因的拷贝数，也减轻了细胞核进行基因转录和加工的压力。5核酶是如何发现及证实的？这一发现有什么意义？第七章 线粒体与过氧化物酶体1比较线粒体外膜、内膜、膜间隙和基质的化学特性和功能的主要差别。部位 功能外膜 磷脂的合成，脂肪酸链去饱和，脂肪酸链延伸内膜 电子传递，氧化磷酸化，代谢物质运输膜间间隙 核苷的磷酸化基质 丙酮酸氧化，TCA循环，脂肪的氧化，DNA复制，RNA合成，蛋白质合成2线粒体内膜的通透性极低，它是如何进行物质运输的。 糖酵解产生的NADH必须进入电子传递链参与有氧氧化； 线粒体产生的代谢产物如草酰辅酶A与乙酰辅酶A必须运输到细胞质中，他们是葡萄糖和脂肪酸的前体物质； 线粒体产生的ATP必须进入的胞质溶胶，供细胞反应所需的能量；同时，ATP产生的ADP与Pi必须进入到线粒体作为氧化磷酸化的底物； 水，二氧化碳，氧气以及胺能自由通过线粒体内膜，其他的物质必须通过运输蛋白，包括Ca2+。3线粒体内膜是如何进行Ca+运输的？对细胞质中Ca+浓度调节有何意义？ 钙离子通过线粒体膜间间隙输入到线粒体基质是由内膜上的动力势驱动； 钙离子的输出是由钠离子梯度驱动的。线粒体、内质网和肌质网都是作为细胞质中钙离子的缓冲区域。能够使胞质溶胶中的钙离子浓度恢复到一个调节点。4线粒体基质蛋白是如何定位的？ 线粒体基质蛋白的转运：在分子伴侣Hsp70的帮助下解折叠，然后通过N端的转运肽同线粒体膜上的受体蛋白识别，由电化学梯度驱动穿过内膜，进入线粒体。在Hsp60的帮助下正确折叠成为成熟的线粒体基质蛋白。 线粒体膜间间隙蛋白的转运：P272 线粒体内膜和外膜蛋白的转运：P274第八章 叶绿体和光合作用第九章 内膜系统与蛋白质分选和膜运输1请说明内膜系统的形成对于细胞的生命活动具有哪些重要的意义？ 内膜系统中各细胞器膜结构的的合成和装配是统一进行的，提高了效率，还保证了膜结构的一致性； 内膜系统在细胞内形成了一些特定的功能区域和微环境； 内膜系统通过小泡分泌的方式完成膜的流动和特定功能蛋白质的定向运输； 细胞内的许多酶反应是在膜上进行的，内膜系统的形成，使这些酶反应互不干扰； 扩大表面积，提高了表面积与体积的比值； 区室的形成，相对提高了重要分子的浓度，提高了反应效率。2补充修改后的信号假说的要点是什么？ ER转运蛋白质合成的起始； 信号序列与SRP结合； 核糖体附着到内质网上； SRP释放与蛋白质转运通道的打开； 随着SRP的释放，蛋白质的合成重新开始，并向内质网腔转运，此过程不需能量的驱动； 信号肽酶切除信号序列； 蛋白质合成结束。是核糖体与内质网附着过程，是分泌蛋白向ER腔转运过程。3为什么偶尔会出现高尔基体蛋白向内质网运输？有什么意义？原因有两种可能：是ER在进行蛋白质运输时发生包装错误，将ER的结构蛋白运输到高尔基体，被高尔基体监控蛋白识别并遣返；是在不良环境下细胞作出的应激反应。意义：保证了生命活动的有序进行，内质网结构蛋白的稳定维持。4溶酶体的酶是如何经M6P分选途径进行分选的? M6P标记的溶酶体酶与受体结合； 网格蛋白帮助下形成具网格蛋白包被的溶酶体酶分泌小泡； 分泌小泡与具分选作用的次级内体融合； 融合后的次级内体分泌两种类型的小泡，一种是只含M6P受体的小泡进行再循环，另一种是含溶酶体酶蛋白但不含M6P受体的小泡经脱磷酸作用形成成熟的溶酶体。5简述LDL经受体介导的内吞作用被吞入细胞和被利用过程。LDL是一种球形颗粒的脂蛋白，能溶于血液中，能够与特定细胞的表面受体结合。 LDL在质膜的被膜小窝中与受体结合； 小窝向内出芽； 形成被膜小泡； 网格蛋白去聚合形成无被小泡（初级内体）； 内体调整pH值至酸性，使LDL与受体脱离（次级内体）； 受体被分拣出来，被载体小泡运回到质膜； 通过膜融合，受体回到质膜再利用； LDL被分选进入没有受体的小泡； 与初级溶酶体融合形成次级溶酶体； 在次级溶酶体中，蛋白质被降解成氨基酸，胆固醇脂被水解产生胆固醇和脂肪酸。是被内吞过程，是被利用过程。6简要叙述披网蛋白小泡形成和运输的基本过程及参与因子。形成过程：先形成网格蛋白被膜小窝，第二个过程是披网格蛋白小泡的形成，第三步是披网格蛋白小泡形成之后，很快脱去网格蛋白的外被，成为无被小泡。运输过程：SNARE假说参与因子：衔接蛋白，发动蛋白第十章 细胞骨架和细胞运动1什么是细胞骨架？在细胞内的主要功能是什么？是指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架结构体系。狭义上包括微丝，微管和中间纤维；广义上包括细胞核骨架，细胞质骨架，细胞膜骨架和细胞外基质。功能：作为支架；在细胞内形成一个构架；为细胞内的物质和细胞器的运输及运动提供机械支撑；为细胞从一个位置向另一个位置移动提供动力；为信使RNA提供锚定位点，促进RNA的翻译；参与细胞的信号传导；是细胞分裂的机器。2微管组装的基本过程怎样？ 微管蛋白与微管蛋白形成8nm的二聚体，二聚体沿纵向聚合形成一个短的原纤维； 以原纤维为基础，经过侧面加宽扩展为弯曲的形状； 二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维，加宽至13根合拢形成管壁。3简述微丝装配的三个基本过程。 第一个过程是成核，G-肌动蛋白慢慢地聚合形成短的、不稳定的寡聚体，该过程较慢； 快速延长阶段； 稳定期，在这个时期，G-肌动蛋白同F-肌动蛋白丝末端上的亚基进行交换，但不改变F-肌动蛋白丝的量。4什么是滑动丝模型？肌节的缩短并不是因纤丝的缩短而引起的，而是由纤丝互相滑动所致。细肌丝向肌节中央滑动，肌丝滑进了A带之中导致重叠部分增加，使得I带和H带的宽度缩小，其结果是缩短了肌节，减少了肌纤维的长度，这就是肌收缩的滑动丝模型。5肌球蛋白的运动机理怎样？ 肌球蛋白的头是同肌动蛋白结合在一起的，其ATP结合位点闲置，留下一个空隙，此时一个ATP分子同头部闲置的ATP结合位点结合。由于ATP的结合，使肌球蛋白的头部构型发生变化，导致肌球蛋白的头部同肌动蛋白脱离。 肌球蛋白的头部肌球蛋白脱离之后，ATP被水解产生ADP和Pi，引起肌球蛋白的头部弯曲，在新构型下，肌球蛋白的头部同肌动蛋白纤维的另一个亚基结合。 当肌球蛋白头部与肌动蛋白新亚基结合后，释放出Pi,由于Pi得释放使肌球蛋白的头部构型发生变化，并产生滑动的力。 ADP从肌球蛋白的结合位点释放，肌球蛋白的头部构型恢复到原始状态。在滑动模型中，肌球蛋白沿着肌动蛋白丝行走。第十一章 细胞核与染色体1核被膜的形成对细胞的生命活动具有什么意义？ 为基因的表达提供了时空隔离的屏幕； 核膜作为保护性屏障，使核处于一微环境中；提高了各项活动的效率，保持细胞中这个指挥中心的稳定性。 为染色体的定位和酶分子的支架，使核内生化反应区域化，从而发挥高度的催化活性。2什么是非组蛋白？它有哪些特性和功能？定义：是指细胞核中组蛋白意外的蛋白质。不仅包括以DNA作为底物的酶，也包括作用于组蛋白的一些酶。特性：能识别特异额DNA序列，识别的信息来源于DNA核苷酸序列的本身，识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部分；识别与结合靠氢键和离子键，而非共价键； 在不同的基因组文库之间发现这些序列特异性结合蛋白所识别的DNA序列在进化上是保守的。（具多样性和异质性）功能：参与染色体的构建；启动DNA的复制；调控基因的表达。3简述染色体包装的四级压缩模型。从DNA到核小体，一个核小体的直径是10nm，由200个碱基对组成，大约压缩了7倍；从核小体到螺线管，又称30nm染色质纤维，压缩了6倍；从螺线管到超螺线管，30nm染色质纤维进一步螺旋形成螺旋环，这些环附着在支架蛋白上。然后，螺旋环进一步形成超螺旋环。估计压缩了40倍。从超螺线管到染色体，超螺线管进一步螺旋化，形成直径为12um的，长度为210um的中期染色体，大约压缩了5倍。由此推算，DNA经核小体到染色体总共压缩了8400倍。4 DNA结构稳定遗传的功能序列？自主复制序列ARS：又叫复制起始序列，是顺式作用元件的一种。是染色体正常起始复制所必需的。着丝粒序列 CEN：是真核生物在有丝分裂和减数分裂时，两个姐妹染色单体附着的区域。功能是形成着丝粒，均等分配两个子代染色单体。端粒序列 TEL：是线性染色体两段的特殊序列，功能是保持线性染色体的稳定，即不环化、不黏合、不被降解。端粒是端粒酶合成的，该酶是反转录酶。第十二章 细胞周期与细胞分裂1根据细胞分裂行为可将细胞分为几种类型？各有什么特点？根据细胞分裂期间有无涉及到纺锤体的形成及染色体的变化可分为两类：无丝分裂：又称为直接分裂，主要表现为细胞核伸长，细胞从中部溢缩成为两个子细胞。有丝分裂：包括有丝分裂和减数分裂，细胞通过有丝分裂产生两个含有相同全套染色体的子细胞，而减数分裂产生在遗传上有变异的单倍体细胞，用于有性生殖。2细胞周期中三个关卡分别起什么作用？G1关卡：在酵母中称START，而在哺乳动物中称限制点。 作用主要是监测细胞的大小和环境状态，如果条件适应，就会激发DNA复制，使细胞周期进程向前移动。G2关卡：G2关卡时裂殖酵母的主要关卡 作用是控制系统监测细胞的大小、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：控制系统监测所有的染色体是否都与纺锤体相连，并排列赤道板上，否则不能进行有丝分裂和胞质分裂。3什么是后期A和后期B？在这两个时期中，染色体分离的机理有和不同？根据染色体被拉向两极所用的力，有丝分裂的后期可分为两个阶段：后期A和后期B。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。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。4从形态上看，减数分裂前期I分为几个阶段？各有什么特点?减数分裂的前期I，呈现许多减数分裂的特征性变化，如持续时间长、细胞核显著增大、同源染色体进行配对、交换等。细线期：又称凝聚期，染色质在凝聚前已复制，但仍呈单条细线状，看不到成双的染色体。偶线期：染色质进一步凝聚，同源染色体发生配对，称为联会，所以偶线期又称配对期。完全配对的同源染色体被称为二价体。粗线期：又称重组期，染色体经联会以后，染色体明显变粗变短（至少缩短1/4），结合紧密， 此期染色体形态是一个明显的四分体。双线期：染色体长度进一步缩短，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，而非姐妹染色单体发生交叉互换。终变期：又称再凝聚期，染色质又被包装压缩成染色体，大多数核仁消失，四分体均匀地分布在核中。染色体交叉逐步向染色体端部移动，称为端化。5减数分裂的生物学意义何在？ 减数分裂保证了有性生殖生物在世代交替中染色体数目的恒定，生成配子时先减半成单倍体（n），合子形成时，又恢复位二倍体（2n）。 减数分裂也是遗传变异产生的主要原因。是遗传重组的原动力。增加了生物的多样性。6减数分裂与有丝分裂的比较。 有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂是生殖细胞产生配子的过程； 有丝分裂是一次细胞周期，DNA复制一次，分裂一次，染色体由2n-2n；减数分裂是两次细胞周期，DNA复制一次，细胞分裂两次，染色体由2n-n； 有丝分裂中，每条染色体独立活动；减数分裂中染色体要配对、联会、交换和交叉。 有丝分裂之前，经DNA合成，进入G2期才进行有丝分裂；减数分裂之前，DNA合成时间很长，一旦合成，即进入减数分裂期，G2期很短或没有。 有丝分裂时间短，12h；减数分裂时间长，几十小时至几年。第十三章 胚胎发育与细胞分化1海胆的顶体反应的基本过程和特点是什么？过程：首先钙离子引起顶体膜与精细胞质膜融合，使顶体中的水解酶释放到细胞外将卵细胞的外被进行水解。特点：顶体突表面的结合蛋白具高度异质性。2 胞如何防止多精受精？有两种机制： 一种机制是卵细胞质膜的快速去极化，这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其他精子与卵细胞的融合，这一反应被称为多精受精的一级阻断。 另一种机制，即多精受精的二级阻断，是卵细胞的皮层反应。当精细胞与卵细胞的细胞质膜融合时，激活了卵细胞的磷脂酰肌醇信号转导途径，引起卵细胞局部胞质溶胶中的钙离子浓度升高，激活了卵细胞；定位于卵细胞质外周的皮质颗粒与卵细胞质膜融合释放内含物（酶类）；释放的酶类快速分布到整个卵细胞的表面，改变透明带的结构，使之变得“坚硬”，精细胞就不能与卵细胞结合了。3什么是细胞决定？与细胞分化的关系如何？定义：是指细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向特定方向分化，这时细胞内部以发生变化，确定了未来的发育命运。细胞决定可看做分化潜能逐渐限制的过程，决定先于分化。4什么是干细胞？有什么特点？干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种机能细胞。特点：干细胞本身不是终末分化细胞，即干细胞不是处于分化途径的终端。干细胞能无限地分裂。干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一，或保持亲代特征，仍作为干细胞，或不可逆地向终末分化。5什么是胚胎干细胞和成体干细胞？二者在个体发育中的作用是什么？胚胎干细胞：ES，是一种经人工操作能够发育成一个新个体的全能性二倍体细胞。作用：作为生产克隆动物的高效材料；生产转基因动物的高效载体；发育生物学研究的理