细胞生物学第4版知识点归纳总结课后答案

第一章 绪论复习笔记一、细胞生物学研究的内容与现状现代生命科学中的一门重要的基础前沿学科细胞生物学的主要研究内容生物膜与细胞器细胞信号转导细胞骨架体系细胞核、染色体及基因表达细胞增殖及其调控细胞分化及干细胞生物学细胞死亡细胞衰老细胞工程细胞的起源与进化二、细胞学与细胞生物学发展简史3个阶段19世纪以及更早时期。20世纪的前半个世纪。2050年代以来。细胞的发现（Robert1665（40～140倍（栎树皮）的薄片，第一次描述了植物细胞的构造。荷兰学者列文虎克（AntonyvanLeeuwenhoek）用更好的显微镜，观察了许多动植物的活细胞与原生动物，并于1674年在观察鱼的红细胞时描述了细胞核的结构。意大利的M.Malpighi与英国的N.Grew注意到了植物细胞中细胞壁与细胞质的区别。细胞学说的建立及其意义细胞学说的建立①第一阶段1838～1839a．细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；b所助益；c．新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。②第二阶段1858细胞学说的意义细胞学说是进化论、遗传学等的基石，对于生物学、医学及其各个分支的进一步发展不可缺少。4细胞学的经典时期原生质理论的提出细胞分裂的研究细胞器的发现实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞遗传学-基因学说。细胞生理学细胞生理学是指研究细胞对其周围环境的反应，细胞生长与繁殖的机制，细胞从环境中摄取营养的能力，细胞的兴奋性、收缩性、分泌性，生物膜的主动运输和能量传递与生物电等的学科。细胞化学细胞化学是指在不破坏细胞结构的情况下，利用生物化学或者物理学方法对细胞内物质进行检测鉴定，从而获得细胞各组分信息的学科。细胞生物学学科的形成与发展（1）20世纪50年代到60年代（2）20世纪70年代分子生物学技术引入细胞学，为细胞生物学的建立创造了全新的局面。（3）20世纪80年代以来细胞生物学向“分子细胞生物学”方向发展。课后习题详解（1）细胞生物学在生命科学中所处的地位21世纪生物工程发展的重要组成部分。②细胞是生命体结构与功能的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动，所以细胞是生命活动的枢纽层次，细胞生物学成为生命科学的枢纽学科和前沿学科。④许多细胞生命活动过程机制还远未清楚，因此细胞生物学的研究势必影响21世纪生命科学的整体发展。（2）细胞生物学与其他生物学科的关系如何认识细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义？答：细胞学说在细胞学乃至生物学发展简史中的重要意义如下：细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义。细胞学说的建立掀起了对多种细胞进行广泛的观细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础，因而大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。细胞学说提出后的十几年中，迅速推广到许多领域的研究，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。细胞学说的提出对生物科学的发展具有重大的意义。细胞学说、进化论和孟德尔的遗传学被称为现代（1）细胞生物学学科形成的客观条件①早期细胞显微超微结构研究所积累的资料为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础；②细胞学说的概念促使细胞生物学发展为独立系统的学科；2070年代得以形成并确立，并持续走在生命科学研究的最前沿。（2）细胞生物学今后发展的主要趋势①目前细胞生物学研究发展的总特点是从静态的分析到活细胞的动态综合，很大程度上也反映了生命科学的研究趋势。②这门学科经历了从细胞水平到分子水平的深入过程后，逐渐回归到细胞整体水平上去认识生命过程，在宏观和微观两个方向同时推进：a.宏观上反映为以细胞信号调控网络为重点的细胞重大生命活动研究；b.微观上反映为纳米尺度上细胞生命活动本质的揭示。（1）当前细胞生物学研究的热点课题主要有：①染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用。②细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控。③细胞信号转导的研究。④细胞结构体系的组装等。（程序性死亡名校考研真题详解一、名词解释题celltheory[2006研]、细胞学说[2015研]theory1838～1839年由德国植物学家施莱登和德国动物学家施细胞生物学[2004研]、cell2017研]二、简答题细胞学说是谁提出的？主要内容有哪些？有何意义？[山东大学2017研]答：细胞学说是由施旺和施莱登两人共同提出，并由一系列的学者进行修正的学说。细胞学说的主要内容①细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成；②每个细胞是一个相对独立的单位，既有“它自己”的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益；③新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。细胞学说的生物学意义①细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义。细胞学说的建立掀起了对多种细胞进行广泛的观察与描述的高潮，各种细胞器和细胞分裂活动相继被发现，构成了细胞学的经典时期。②细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础，因而大大推进了人类对整个自然界的认识，有力地促进了自然科学和哲学的进步。三、论述题试述细胞生物学的主要研究内容以及当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域；并谈谈你对我国细胞生物学发展前景的认识。[郑州大学2004、2005、2006、2007、2008研]（1）当前细胞生物学研究的总趋势①从体外到体内，从单一到系统，从静态到动态；②不断与计算机、物理、化学、数学等学科相互渗透，且对生物学科内其他学科也日益呈现交融互补的趋势。细胞生物学的重点领域DNA与蛋白质相互作用关系；②细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；③细胞信号传导的研究；④细胞结构体系的组装等。我国细胞生物学发展前景③在能源行业，世界上已经出现了的利用固相化细胞技术的工业化沼气厌氧反应器，同样也是我国细胞生物学发展的一种趋势。第二章 细胞的统一性与多样性复习笔记一、细胞的基本特征细胞是生命活动的基本单位构成有机体的基本单位代谢与功能的基本单位有机体生长与发育的基础繁殖的基本单位，遗传的桥梁生命起源的归宿，生物进化的起点多层次、非线性与多层面的复杂结构体系：①物质（结构、能量与信息过程精巧结合的综合体②高度有序、具有自组装能力的自组织体系细胞的基本共性相似的化学组成均有脂-蛋白体系的生物膜相同的遗传装置均是一分为二的分裂方式均有合成蛋白质的核糖体二、原核细胞与古核细胞生物界分类（1）3域3域包括：①细菌域；②古生菌域；③真核生物域。（2）6界6界包括：①古核生物界；②原核生物界；③原生生物界；④真菌界；⑤植物界；⑥动物界。原核细胞定义原核细胞是指细胞内没有典型的核结构，只存在裸露的DNA拟核结构，并且不存在除核糖体外其他复杂细胞器的细胞，包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝藻等多个庞大的家族。特点①细胞体积小，繁殖快，利用环境物质能力强；②细胞内没有以膜为基础的细胞器，也没有细胞核膜；③基因组很小，主要遗传物质仅为一个环状DNA；④基因表达调控简单，无法进行复杂的细胞分化；⑤进化地位低。最小最简单的细胞——支原体大小支原体是目前发现最小最简单的细胞，具备细胞的基本形态结构与功能。细胞膜支原体没有细胞壁，只有细胞膜，其细胞膜含有胆固醇，更坚韧，具有原核细胞膜所具有的多功能性。DNA分布支原体的环状双螺旋DNA较均匀地散布在细胞内，没有像细菌一样的核区。mRNA与核糖体支原体的mRNA与核糖体结合为多核糖体，指导合成约几百种蛋白质。繁殖方式支原体以一分为二的方式分裂繁殖。维持基本生存的细胞体积维持基本生存的细胞体积最小极限直径为140～200nm，支原体已接近这个极限。细菌细胞①细菌细胞的表面结构细菌表面结构包括细胞质膜、细胞壁及其特化结构，如中膜体、荚膜与鞭毛等。细胞壁第一、细胞壁是位于细胞质膜外的一层较厚、较坚韧并略具弹性的结构；第二、所有细菌的细胞壁都具有的共同成分是肽聚糖；第三、革兰氏阳性菌与阴性菌的细胞壁成分与结构差异很明显。青霉素抑制壁酸的合成，从而抑制细胞壁的形成，阳性菌因细胞壁的壁酸含量极高，故对青霉素很敏感；反之，阴性菌壁酸含量极少，对青霉素不敏感；第四、细胞壁机械强度很高，对细胞有保护作用；第五、细胞壁的成分与抗原性、致病性及对病毒的敏感性均有关系。图2-1-1 革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的细胞壁细胞质膜细胞质膜具有以下基本功能：第二、含有丰富的酶系，执行许多重要的代谢功能；第三、外侧有受体蛋白，参与细菌对周围环境的应答反应。中膜体DNA荚膜荚膜是指位于某些细菌细胞壁表面的一层由葡萄糖与葡萄糖醛酸组成的松散的黏液状聚合物，也有的含多肽与脂质。其功能作用如下：第一、荚膜具有一定程度的保护作用；第二、荚膜可作为细胞的营养物质，在营养缺乏时能被细菌所利用。鞭毛鞭毛是细菌的运动器官。②细菌细胞的核区与基因组DNA聚集的核区，结构简单，形态不规则，没有核膜与核仁；DNA（不同于组蛋白的协助下进行了高效包装；c．复制时，细菌DNA环附在细菌质膜上作为支持点；d．复制不受细胞分裂周期的限制，可以连续进行；e．细菌的复制、转录和翻译可同时进行。aDNA分子；b．质粒有自我复制能力，可以传递给后代；c．质粒DNA有时能整合到核DNA中去；d．质粒基因可以赋予细菌新的性状。④细菌细胞的核糖体mRNA形成多核糖体，翻译蛋白肽链；70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成。⑤细菌细胞内生孢子G＋细菌处于不利的环境或耗尽营养时，形成的对不良环境有强抵抗力的休眠体。内生孢子折光性很强，不易染色，具有渡过恶劣环境的能力。⑥细菌细胞的增殖及其调控第一、DNA复制；第二、在蛋白质的协助下，复制完成的两个DNA分子分开，形成两个核区；第三、胞质分裂将两个子细胞分隔开，最后形成新的细胞壁。细菌细胞增殖的调控第一、细菌必须长到一定的大小后，DNA才开始复制；第二、细菌必须伸长到一定的长度，复制的DNA才能分开，进而细胞分裂；DNA复制完成的信号、DNADNA分子是否分离。蓝藻细胞①细胞结构鞘：细胞壁外的一层胶质物。细胞壁：肽聚糖层薄、有外膜、细胞壁内层含有纤维素层。c．类囊体：光合色素和电子传递链均位于此。d．中心质或中央体：遗传物质DNA所在部位。②细胞分裂蓝藻细胞包括裂殖、出芽、断裂和复分裂等增殖方式。③异形胞5%～10%古核细胞（古细菌）代表类别古核细胞的代表类别包括：①产甲烷菌（最早发现；②嗜盐菌；③热原质体；④硫化细菌。古细菌的细胞壁古细菌细胞壁不含胞壁酸和D-氨基酸。古细菌的质膜古细菌的质膜也是由脂质与蛋白质构成，却与细菌和真核生物都不同：脂质以醚键而不是酯键与甘油结合，膜脂中常含有非极性脂质——鲨烯衍生物。DNA与基因结构古细菌的遗传装置介于原核细胞和真核细胞之间。①与细菌细胞相似的地方：DNA为环状、有操纵子结构、大部分基因无内含子、有多基因mRNA存在；rRNA及部分编码蛋白质的基因等。核糖体多数古细菌类的核糖体介于真核细胞与真细菌之间，而且其中的RNA与蛋白质的性质更接近于真核生物。三、真核细胞1．真核细胞的基本结构体系（1）3大基本结构系统①以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；②以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递与表达系统；③由特异蛋白质装配构成的细胞骨架系统。生物膜系统①组分细胞膜、核膜以及各种细胞器膜。②功能细胞表面的细胞质膜进行选择性的物质跨膜运输与信号转导；双层核膜将细胞分成细胞质与细胞核，使得基因表达得以精密调控；各类细胞器膜将细胞质功能区域进一步划分，使得各类代谢间互不干扰，更加高效；d．生物膜为大量酶提供了附着位点，催化各类反应的发生。遗传信息传递与表达系统①组分DNA、RNA和蛋白质。②染色体功能染色体功能包括：a．储存遗传物质；b．调控基因表达。细胞骨架系统①组分a．胞质骨架：微丝、微管与中间丝等。b．核骨架：核纤层、核基质。②功能胞质骨架协助细胞信号传递与细胞运动，为细胞内物质的运输提供通道，形成有丝分裂的纺锤丝，对细胞起支撑作用；核骨架与基因表达、染色质构建与排布有关系。2．细胞的大小及其影响因素细胞大小①对于高等动植物，不论物种的差异多大，同一器官与组织的细胞，其大小总是在一个恒定的范围之内；的量所决定的，其中蛋白质是更为主要的因素；水本身并不直接决定细胞的大小（成熟的植物细胞是个例外，它们的大小主要由中央液泡决定。细胞大小的影响因素①信号通路中心的蛋白激酶—mTORmTRS（rpS6（S6rpS6PI3KmTOR还会激活固醇调控元件结合蛋白，加强脂质的合成。②细胞所处的时期植物细胞大小的决定因素与其所处的时期有关，分裂旺盛期取决于蛋白质，伸长期取决于中央液泡的大小。③细胞核DNA的含量细胞大小与细胞核DNA的含量也有关，多倍体细胞体积要比二倍体细胞体积大。原核细胞与真核细胞的比较最根本的区别①真核细胞膜系统在原核细胞膜系统基础上有了分化和演变，有了细胞核与细胞器；②真核细胞遗传信息量与遗传装置较原核细胞进行了扩增与复杂化。基本特征的比较表2-1-1 原核细胞与真核细胞基本特征的比较特征原核细胞真核细胞细胞质膜有（多功能性）有核膜无有染色体（DNADNA少与蛋白质结合2个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白质组成核仁无有核糖体70（5S与30S）80S（60S40S）膜质细胞器无有核外DNA细菌具有裸露的质粒DNA线粒体DNA，叶绿体DNA细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸动物细胞无细胞壁，植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素与果胶细胞骨架无有细胞增殖（分裂）方式无丝分裂（直接分裂）以有丝分裂（间接分裂）为主动物细胞与植物细胞的比较表2-1-2 动物细胞与植物细胞特殊成分的比较细胞结构动物细胞植物细胞中心体有无叶绿体无有细胞壁无有液泡无有胞质分裂方式缢缩形成细胞板四、非细胞形态的生命体——病毒病毒的基本知识特点①病毒很小，结构极其简单；②遗传载体的多样性：有DNA病毒、RNA病毒，这两种病毒均有双链和单链之分；③彻底的寄生性；④以复制和装配的方式进行增殖。分类①根据病毒的成分分类真病毒真病毒是由核酸与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体。亚病毒亚病毒是仅含有核酸或者蛋白质的具有侵染性的颗粒，包括类病毒、拟病毒、卫星病毒和卫星RNA以及朊病毒。②根据病毒感染的宿主分类包括：a．动物病毒；b．植物病毒；c．细菌病毒（噬菌体。③根据核酸的类型分类DNA病毒包括双链DNA病毒和单链DNA病毒。病毒病毒；病毒。④根据核壳体的形态分类包括：a．立体对称型病毒；b．螺旋对称型病毒。结构①基本结构包括：a．核酸；b．蛋白质构成的衣壳。②特殊结构包括：a．囊膜；b．刺突。病毒在细胞内增殖病毒识别和侵入细胞①动物病毒的侵入细胞以主动“胞饮”的方式使病毒进入细胞，如腺病毒；某些有囊膜的病毒，通过其囊膜与细胞质膜融合的方式进入细胞。②噬菌体的侵入噬菌体仅将其核酸注入细胞，衣壳则留在细菌的细胞壁外。③植物病毒的侵入植物病毒难以穿越坚韧的细胞壁，常常借助于昆虫进食过程侵染植物细胞。病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成①DNA病毒DNA（如疱疹病毒DNADNADNA的复制。②RNA病毒病毒病毒RNA分子本身就可以作为模板，利用宿主细胞的代谢系统，翻译出病毒的“早期蛋白”。病毒首先必须以病毒RNA为模板，利用病毒本身携带的RNA聚合酶合成病毒的mRNA。③反转录病毒DNADNADNARNAmRNA，后者与核糖体结合，翻译出各种病毒蛋白，最后，装配产生新的子代病毒。病毒的装配、成熟与释放①无囊膜的病毒，当其核酸与蛋白质装配成核壳体后，就成为具有感染性的完整病毒粒子；病毒与细胞在起源与进化中的关系基本观点目前存在3种主要观点：观点的比较①由于病毒彻底的寄生性，第一种观点缺乏支持；②由于尚不能发现病毒的化石，第二种观点缺乏充足的证据；③第三种观点得到了更多的实验结果的支持，例如：DNA分子的附加体可以以质粒的形式在细胞中复制，也可以整合在细菌的染色体中；T有些病毒（如腺病毒）DNA某些片段的碱基序列十分相似。结论DNA课后习题详解如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一重要概念？答：细胞是构成有机体的基本单位。地球上的生命形式（除病毒外）均由细胞构成，病毒也需要寄生于细胞，才会体现出生命的特征。细胞是代谢与功能的基本单位。有机体一切代谢活动最终要靠各种细胞来完成，细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是细胞的共同特点。细胞是有机体生长与发育的基础。有机体生长与发育是依靠增殖、生长、分化与凋亡来实现的。细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁。单细胞生物的繁殖表现为细胞一分为二，多细胞生物依靠细（结构细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点。为什么说支原体可能是最小、最简单的细胞存在形式？答：支原体可能是最小、最简单的细胞存在形式的原因如下：虽然病毒的体积总体上比支原体小，但是它不具有细胞形态。支原体具备细胞的基本形态结构与功能，目前没有发现比支原体更小、更简单的细胞。支原体基因组是迄今为止发现的能独立生活的生物中最小的，大都是生命活动所必需的基因。mRNA700怎样理解“病毒是非细胞形态的生命体”？请比较病毒与细胞的区别并讨论其相互的关系。（1）病毒是非细胞形态的生命体主要体现在病毒与细胞的区别中。①病毒很小，结构极其简单。绝大部分病毒的大小只有20～200nm，可以通过细菌滤器。DNADNA分子作为遗传物质的载体；而病毒粒子DNADNA③彻底的寄生性。病毒没有独立的代谢与能量转化系统，需寄生于宿主细胞进行繁殖。（2）病毒与细胞的相互关系：①病毒必须要在细胞内才能进行繁殖并表现出它们的基本生命活动。②在进化上，病毒应该是由细胞或细胞组分演化而来的。病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的基因组，游离的基因组只有回到原来的细胞环境方能发挥作用。试从进化的角度比较原核细胞、古核细胞及真核细胞的异同。（1）原核细胞、古核细胞及真核细胞的相同点原核细胞、古核细胞及真核细胞都具有细胞结构，并且都含有核糖体。（2）原核细胞、古核细胞及真核细胞的不同点①细胞壁原核细胞的细胞壁含有肽聚糖，对抗生素敏感；D-氨基酸，对抗生素不敏感；c．真核细胞中植物细胞壁不含有肽聚糖，对抗生素不敏感。②核膜和内膜系统a．原核细胞没有核膜和内膜系统，只有拟核；b．古核细胞没有核膜和内膜系统；c．真核细胞具有核膜和内膜系统。③核小体DNA结合有组蛋白形成类似核小体结构，与真核生物的核小体有差异；DNA结合有组蛋白，有核小体结构。④DNA与基因结构DNA为环状，有操纵子结构，基因上不含重复序列；DNA为环状，有操纵子结构，基因上存在重复序列；DNADNA为环状，并且基因上存在大量重复序列。⑤核糖体70S55种蛋白质，对抗生素敏感；70S60与真菌的类似，与细菌的差别很大；80S70～84种蛋白质，对抗生素不敏感。⑥细胞分裂（增殖）方式a．原核细胞的细胞分裂（增殖）方式为无丝分裂；b．古核细胞的细胞分裂（增殖）方式为无丝分裂；c．真核细胞的细胞分裂（增殖）方式有丝分裂、减数分裂、无丝分裂，且以有丝分裂为主。细胞的结构与功能相关是细胞生物学的一个基本原则，你是否能提出更多的论据来说明之。答：细胞的结构与功能的相关性和一致性是多数细胞的共性，特化的细胞可以说明细胞结构与功能相关。论据如下：动物细胞①肌肉细胞是长条或梭形，适于收缩和伸展及附着。②神经细胞有很多分叉的突起（树突，便于传导刺激。④大而圆的卵细胞，储存足够的营养物供受精后发育之用。⑤具有鞭毛的精子细胞，适于在一定液体介质中游动，以便接近卵子，完成受精作用。植物细胞①叶片的表皮细胞呈扁平状且排列紧密，保卫细胞呈半月形，每两个一对在叶子表面形成一种气孔结构。②叶肉组织中的栅栏组织细胞呈棱形或柱形，内含丰富叶绿素，主要功能是进行光合作用。③木质部中的导管细胞，韧皮部中的筛管细胞呈长条形，起支持和输导作用。名校考研真题详解一、选择题关于病毒的增殖，下列说法错误的是（ 。[南京师范大学2008研必须在细胞内进行B．病毒的核酸和病毒蛋白均在宿主细胞内合成C．病毒是否侵染细胞主要取决于病毒表面的识别结构D．存在以RNA为模板反转录为DNA的过程【答案】C【解析】病毒能不能侵染细胞，首先决定于病毒表面的识别结构与敏感细胞表面的受体能否互补结合，即能否发生特异性的吸附。下列生物中属于原核生物的一组是（ 。[湖南大学2007研蓝藻和酵母菌B．蓝藻和硝化细菌C．绿藻和根瘤菌D．水绵和紫菜【答案】B【解析】A项，蓝藻属于原核生物，酵母菌是真菌的一类，属于真核生物。C项，绿藻是植物，属于真核生物，根瘤菌属于原核生物。D项，水绵和紫菜都属于真核生物。以下哪一种描述不属于细胞的基本特征？（ ）[中科院-中科大2007研细胞具有细胞核和线粒体B．细胞拥有一套遗传机制及应用规则C．细胞能够自行增殖D．细胞能对刺激产生反应【答案】A【解析】-蛋白体系的生物膜；③DNA-RNA的遗传装A有关原核细胞与真核细胞的比较，下列说法错误的是（ 。[南开大学2007研]现有资料表明真核细胞由原核细胞进化而来，自然界真核细胞的个数量比原核细胞多真核细胞内有一个较复杂的骨架体系，原核细胞内并没有明显的骨架系统C．真核细胞基因表达有严格的时空关系，并具有多层次的调控D．真核细胞内膜系统分化，内部结构和功能的区域化和专一化，各自行使不同的功能【答案】A【解析】原核生物的个体数量比真核生物数量多。5（多选）关于细胞大小、形态的说法正确的是（ 。[复旦大学2003、2004研牛的肝细胞比小鼠的肝细胞大得多B．鸟类卵细胞是最大的细胞C．细胞的大小与细胞的功能有关D．细胞大小变异很大E．真核细胞比原核细胞大【答案】BCDE【解析】同一器官或组织的细胞，其大小在不同物种中总维持在同样的恒定范围内，即大小基本相等。二、填空题在多细胞生物发育中，细胞有四种基本的行为，：细胞增殖、细胞分。[中山大学2007研]【答案】细胞衰老；细胞死亡细菌的中膜体是由 而成，可能的功能是 。[南京师范大学2004研]【答案】细胞膜内陷；起DNA复制的支点作用三、判断题由于细菌细胞中没有内膜系统，所以细菌质膜兼有内膜的许多功能，如：具有线粒体的呼吸作用，具有内质网的分泌作用，具有核膜的保护遗传物质的作用（ ）[中山大学2008研]【答案】错【解析】细菌质膜与真核细胞的内膜系统在功能上存在近似之处，这是进化的遗迹，但是它们在本质上是有区别的。细胞的体积有大小不同，但各种细胞核的大小常悬殊不大（ ）[南京师范大学2008研]【答案】对细胞内的生物大分子是指蛋白质、脂类和DNA等（ ）[中科院-中科大2007研]【答案】错【解析】生物大分子指的是蛋白质、糖类和核酸，而脂类分子量相对来说较小，不是生物大分子。器官的大小主要取决于细胞的数量与细胞数量呈正比而与细胞大小无关（ 中科院-中科大2005研]【答案】对【解析】由细胞体积守恒定律可知，同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小。四、名词解释题细胞融合（cellfusion）[2004、20082017研]（如仙台病毒）或化学物质（PEG）介导；植物细胞融合时，要先用酶去掉细胞壁。细胞融合技术是单克隆抗体制备等的基础。prokaryotic2005、2015研]cell五、简答题（prion）？[2010研]（1）蛋白质感染因子的定义蛋白质感染因子是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质，它可引起同类蛋白质发生构象改变，从而使变异蛋白数量增多，在细胞中积累，引起细胞病变，所以又称朊病毒，即蛋白质病毒。蛋白质感染因子的特性蛋白质感染因子的威胁可以导致人类和家畜的中枢神经系统发生退化性病变如羊瘙痒病、疯牛病，最终不治而亡。从原核细胞进化到真核细胞，发生了哪些重大事件？[2007研]答：从原核细胞进化到真核细胞，发生的重大事件如下：出现了由核膜包被的细胞核，第一次将遗传物质与细胞质分离开来，与此同时，遗传物质也由环状裸DNA出现了内膜系统和多种细胞器，如线粒体、叶绿体、内质网和高尔基体等。原核细胞与真核细胞有何差异？[2007研]1）[2013研]（2）真核细胞与原核细胞的特点。[中国科学院大学2017研]答：原核细胞和真核细胞差异十分明显，主要表现如表2-3-1所示。表2-3-1 原核细胞与真核细胞基本特征的比较特征原核细胞真核细胞细胞质膜有（多功能性）有核膜无有染色体（DNADNA少与蛋白质结合2个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白质组成核仁无有核糖体70包括50S与3S）80包括6S与0S）膜质细胞器无有核外DNA细菌具有裸露的质粒DNA线粒体DNA，叶绿体DNA细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸动物细胞无细胞壁，植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素与果胶细胞骨架无有细胞增殖（分裂）方式无丝分裂（直接分裂）以有丝分裂（间接分裂）为主为什么说“细胞是生命活动的基本单位”？[2015研]答：细胞是构成有机体的基本单位。地球上的生命形式（除病毒外）均由细胞构成，病毒也需要寄生于细胞，才会体现出生命的特征。细胞是代谢与功能的基本单位。有机体一切代谢活动最终要靠各种细胞来完成，细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是细胞的共同特点。细胞是有机体生长与发育的基础。有机体生长与发育是依靠增殖、生长、分化与凋亡来实现的。细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁。单细胞生物的繁殖表现为细胞一分为二，多细胞生物依靠细胞分裂形成特殊形式的生殖细胞——孢子或配子，上一代的遗传信息存在于生殖细胞的核中。（结构细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点。第三章 细胞生物学研究方法复习笔记一、细胞形态结构的观察方法1光学显微镜普通复式光学显微镜①组成光学放大系统：目镜与物镜。照明系统，包括光源和聚光镜，有时另加各种滤光片以控制光的波长范围。c．镜架及样品调节系统。②分辨率最大分辨率是0.2μm。③用途可以直接用于观察单细胞生物或体外培养细胞。相差显微镜和微分干涉显微镜①相差显微镜原理第一、当两束光通过光学系统时，如果它们的相位相同，干涉的结果是使光的振幅加大，亮度增强；反之，就会相互抵消而亮度变暗。组成在普通光学显微镜的基础上，增加了环状光阑和在物镜后焦面上的相差板。分辨率比普通光学显微镜高一个数量级。用途观察活细胞显微结构的细节。②微分干涉显微镜原理用途荧光显微镜①原理②用途a．对细胞内特异的蛋白质、核酸、糖类、脂质以及某些离子等组分进行定性定位研究；b．观察细胞内动态变化。③荧光显微镜样品制备技术免疫荧光技术；荧光素直接标记技术。激光扫描共焦显微镜①原理②分辨率比普通荧光显微镜的分辨率提高1.4～1.7倍。③用途研究亚细胞结构与组分的定位及动态变化。电子显微镜电子显微镜的基本知识①与光学显微镜的基本区别表3-1-1 电子显微镜与普通光学显微镜的基本区别分辨本领光源透镜真空成像原理光学显微镜200nm（700nm）玻璃透镜不要求真空利用样本对光的吸收形成明暗反差和颜色变化电子显微镜0.2nm（波长0.9nm）电磁透镜1.3×10-3～1.3×10-5Pa利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差②分辨本领与有效放大倍数分辨率可达0.2nm，其放大倍数为106倍。③基本构造包括：a．电子束照明系统，包括电子枪和聚光镜；b．成像系统，包括物镜、中间镜与投影镜等；c．真空系统；d．记录系统。主要电镜制样技术①超薄切片技术步骤依次为：固定、包埋、切片和染色。图3-1-1 电镜超薄切片样本制备示意图应用第一、观察各种细胞的超微结构；②负染色技术原理分辨率分辨率可达1.5nm左右。应用显示经纯化的细胞组分或精细结构。③冷冻蚀刻技术原理（即膜脂双分子层的疏水端样品制备过程包括冰冻断裂与蚀刻复型两步。应用第一、用来观察膜断裂面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征。第二、进一步发展的快速冷冻深度蚀刻技术还可用于观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白。④电镜三维重构与低温电镜技术第一、技术构成电子显微术、电子衍射与计算机图像。第二、应用用于分析难以形成三维晶体的膜蛋白以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构。第一、优点更真实地展示出生物大分子及其复合物表面与内部的空间结构，具有更高的分辨率；第二、应用研究细胞的结构与功能。⑤扫描电镜技术原理样品处理利用CO2临界点干燥法对样品进行干燥处理，在观察前还要喷镀一层金膜。分辨率一般是3nm，最高可达0.7nm。d．应用可用于观察核孔复合体等更精细的结构，但不能观察活的生物样品。扫描隧道显微镜（scanningtunnelmicroscope，STM）原理在低电压下，二电极之间具有很大的阻抗，阻止电流通过，当二电极之间近到一定距离（50nm以内）时，STM的主要特点①具有原子尺度的高分辨本领：侧分辨率为0.1～0.2nm，纵分辨率可达0.001nm；②可以在真空、大气、液体等多种条件下工作；③属于非破坏性测量。应用①直接观察到DNA、RNA和蛋白质等生物大分子及生物膜、病毒等结构；②用于研究纳米生物学乃至纳米科学各领域。二、细胞及其组分的分析方法用超离心技术分离细胞组分差速离心利用不同的离心速度所产生的不同离心力，将各种质量和密度不同的亚细胞组分和各种颗粒分开，适用于分离沉降速率差别较大的亚显微结构。图3-1-2 用差速离心法分离细胞匀浆中的各种细胞组分密度梯度离心①方法将要分离的细胞组分小心地铺放在含有密度逐渐增加的、高溶解性的介质形成的密度梯度溶液表面，通过重力或离心力的作用使样品中不同组分以不同的沉降率沉降，形成不同的沉降带。②沉降率沉降率与各组分的形状和大小有关，通常以沉降系数（S值）表示。③常用的介质蔗糖和氯化铯等。④分类速度沉降，主要是用于分离密度相近而大小不一的细胞组分；等密度沉降，用于分离不同密度的细胞组分，甚至可以将掺入重同位素的生物大分子和未标记物分开。（DNA的半保留复制是用氯化铯等密度沉降法证明的。）图3-1-3 用密度梯度离心分离细胞组分示意图细胞成分的细胞化学显示方法福尔根反应DNA反应利用过碘酸氧化作用生成醛基，醛基与碱性品红反应产生紫红色化合物，用于确定多糖的存在。四氧化锇反应与不饱和脂肪酸反应呈黑色，用以证明脂滴的存在。苏丹Ⅲ苏丹Ⅲ（深红色）通过扩散进入脂滴中，检验脂肪。米伦反应氮汞试剂与组织中的蛋白质侧链上的酪氨酸残基反应，形成红色沉淀。格莫瑞反应特异蛋白抗原的定位与定性免疫荧光技术①定义免疫荧光技术是将免疫学方法（抗原-抗体特异结合）与荧光标记技术相结合并用于研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。②分类直接免疫荧光技术：将荧光分子与抗体偶联后直接用于免疫标记技术。间接免疫标记技术：先将抗体（第一抗体）。③实验步骤包括：荧光抗体的制备；标本的处理；免疫染色；观察记录。免疫电镜技术①定义免疫电镜技术是指将抗体进行特异性免疫反应标记后再在电子显微镜下观察免疫反应结果的技术。②分类包括：a．免疫铁蛋白技术；b．免疫酶标技术；c．免疫胶体金技术。③实验步骤包括：a．样品的固定；b．样品的包埋；c．超薄切片制备；d．免疫标记；e．染色。细胞内特异核酸的定位与定性采用原位杂交技术研究细胞内特异核酸的定位与定性。原位杂交的定义原位杂交是指用特异性标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或在细胞中的位置的方法。标记探针方法包括：①放射性标记法；②荧光素标记法；③生物素标记法。原位杂交技术的应用运用于显微与亚显微水平上基因定位、特异mRNA表达等问题的研究。定量细胞化学分析与细胞分选技术RNADNA含量不同的中期染色体分离出来，甚至可用于细胞的分选。三、细胞培养与细胞工程1．细胞培养动物细胞培养①原代细胞和传代细胞原代细胞是指从机体取出后立即培养的细胞。传代细胞是指适应在体外培养条件下能持续传代培养的细胞。②原代培养和传代培养10代的细胞培养过程。传代培养是指原代细胞增殖到一定程度后取出放入新的培养基培养的过程。③细胞系和细胞株细胞系10第一、有限细胞系是指传代培养到第50代时难以再继续存活下去的细胞系。第二、永生细胞系是指在传代过程中的部分细胞发生了遗传突变，并使其带有癌细胞的特点，有可能在培养条件下无限制地传代培养下去的细胞系。细胞株第一、细胞克隆细胞克隆是指用单细胞克隆培养或通过药物筛选的方法从某一细胞系中分离出单个细胞，并由此增殖形成的具有基本相同的遗传性状的细胞群体。第二、细胞株细胞株是指细胞系中经过生物学鉴定的具有特殊的遗传标记或性质的细胞克隆。④单层细胞培养单层细胞培养是指分散呈圆球形的细胞一经贴壁就迅速铺展并进行分裂，逐渐形成致密细胞单层的培养方式。⑤体外培养细胞的基本形态包括：a．成纤维样细胞；b．上皮样细胞；c．可移动的游走细胞。植物细胞培养①单倍体细胞培养主要用花药在人工培养基上进行培养。②原生质体培养原生质体诱导发育成完整植株；不同植物的原生质体进行融合与体细胞杂交，可获得体细胞杂交的植株。2．细胞工程细胞融合与单克隆抗体技术①细胞融合定义细胞融合是指两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象。细胞融合方法第一、灭活的病毒（如仙台病毒）作为促融剂；第二、化学物质（如聚乙二醇，PEG）作为促融剂；第三、电融合技术方法。细胞融合分类第一、同核体融合：基因型相同的细胞形成融合细胞的现象。第二、异核体融合：基因型不同的细胞形成融合细胞的现象。②单克隆抗体技术单克隆抗体制备方法将抗原免疫过的B淋巴细胞同小鼠骨髓瘤细胞融合，形成能产生针对该特异抗原的特异性抗体且能够无限增殖的杂交瘤细胞，即能大量分泌单克隆抗体。功能单克隆抗体技术与基因克隆技术相结合为分离和鉴定新的蛋白质和基因开辟了一条广阔途径，可用于临床诊断与肿瘤等疾病的治疗。显微操作技术与动物的克隆①细胞拆合②细胞拆合方法物理法用机械方法或短波光去掉细胞核或使之失活，然后用微吸管吸取其他细胞的核，注入去核的细胞质中，组成新的杂交细胞。化学法用细胞松弛素B处理细胞，细胞出现排核现象，再结合离心技术，将细胞拆分为核体和胞质体两部分。③显微操作技术显微操作技术是指在显微镜下，用显微操作装置对细胞进行解剖和微量注射的技术。四、细胞及生物大分子的动态变化荧光漂白恢复（FPR）技术定义荧光漂白恢复技术是指使用亲脂性或亲水性的荧光分子与蛋白或脂质偶联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率的技术。应用①能给出活细胞内脂质或蛋白质运动的定性的结果；单分子技术定义研究内容①分子马达，如细胞骨架马达蛋白和旋转马达等；②核酸马达，如RNA聚合酶、DNA聚合酶、解旋酶和拓扑异构酶等；③细胞信号通路，如钾离子通道、神经突触等；④细胞器以及细胞骨架、染色质等精细结构以及特异蛋白的分布；⑤细胞的分裂、迁移、胞吞、胞吐等过程，特别是在蛋白质和DNA单分子力学。酵母双杂交技术酵母双杂交系统酵母双杂交系统是一种利用单细胞真核生物酵母在体内分析蛋白质-蛋白质相互作用的系统。原理细胞基因转录起始需要转录激活因子的参与，转录激活因子一般由两个或两个以上相互独立的结构域构成，A结合域（）和转录激活域A上的特异转录调控序列并与之结合；后者可与其A与BAAB在细胞内相互作A可能发生作用的蛋白。优点高灵敏度、快速、直接。应用用于细胞信号转导网络等系统中各种蛋白质的相互关系的研究。荧光共振能量转移（FRET）技术原理供体发射的荧光与受体发色团分子的吸收光谱重叠，距离在10nm以内，就会发生一种非放射性的能量转移现象，即产生FRET现象，作用前后发出的荧光不同。应用FRET技术用于检测体内两种蛋白质之间是否存在直接的相互作用。放射自显影技术定义放射自显影技术是指利用放射性同位素的电离射线对乳胶（含AgBr或AgCl）的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。主要步骤①掺入同位素标记的生物大分子前体；②显示细胞内同位素所在位置。应用对细胞或生物体内生物大分子进行动态研究和追踪。五、模式生物与功能基因组的研究细胞生物学研究常用的模式生物模式生物特点个体较小，容易培养，操作简单，生长繁殖快。常用的模式生物噬菌体、大肠杆菌、酵母、四膜虫、黏菌、爪蟾、海胆、拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼和小鼠等。几种模式生物代表①大肠杆菌1997年测定完毕，培养方便，生长快；②酵母酵母是一个非常简单的单细胞真核生物，生长迅速并且易于遗传操作；酵母基因突变库也为蛋白质相互作用、基因表达调控、膜泡运输、细胞分化和衰老等研究领域提供了非常重要的研究材料；生物学研究的酵母类型包括芽殖酵母和裂殖酵母。③线虫基因组序列测定完成；3天，在显微镜下通体透明，可以追踪体内每一个细胞的形成；胚胎发育过程中细胞分裂、分化以及细胞的死亡具有高度的程序性，便于对其进行遗传学分析。④果蝇果蝇基因组序列测定完成；果蝇具有丰富的表型特征，易于进行遗传学操作；果蝇基因组中许多基因在进化上很保守，与人类基因有很高的同源性。⑤斑马鱼a．斑马鱼基因数目与人类的相近，它的许多基因与人类的基因存在一一对应的关系；b．斑马鱼很容易饲养；c．透明的鱼卵和胚胎使对其胚胎发育过程中细胞行为的观察与研究极为便利。⑥小鼠作为小型哺乳动物，小鼠在进化方面最接近人类；建立人类疾病的小鼠模型，可用于相关疾病分子机制的研究，也为疾病治疗的临床前研究提供了极为重要的动物模型；⑦拟南芥特点包括：a．个体小；b．生长周期快；c．种子多；d．生活力强；e．它是自花授粉植物，容易获得各种突变株。突变体制备技术①定义RNARNA通过注射、转染或转基因的方法导入mRNAmRNA无法翻译成相mRNARNA水平上制备某一基因突变体的一种技术方法。②优缺点实验周期较短，但有时特异性不够强。基因敲除基因敲除是指利用外源DNA与细胞内DNA有类似序列而发生同源重组，导致细胞内目的基因片段被替换而丧失表达能力的技术，是在DNA水平制备突变体的一种方法。DNA水平突变体的制备方法①化学诱变法甲基磺酸乙酯（EMS）和乙基亚硝基脲（ENU）是较为常用的化学诱变剂。②P因子介导的突变DNA序列的特性改变基因的表达或结构。优点：P因子携带有显性标记。缺点：突变的效率较低，并且突变的位点有较强的选择性。③基于同源重组的定点突变DNA水平上产生任何想要的可遗传的定点突变。3．蛋白质组学技术双向凝胶电泳（2-DE）①双向凝胶电泳第一相是等电聚焦电泳IFpH梯度，根据蛋白质等电点的不同进行分离；SS-聚丙烯酰胺凝胶电泳SS-，根据蛋白质相对分子质量的大小进行分离。②2-DE分辨率高。③2-DE缺点强酸性、强碱性的蛋白质，相对分子质量过大、过小的蛋白质，疏水性的蛋白质以及一些低丰度蛋白质难以分离；实验的重复性差。色谱技术色谱技术是指利用各种物质在固定相和流动相之间不同的分配系数，使其在相对运动的两相间经反复多次分配，以不同速度移动，从而获得分离的技术。质谱（MS）①原理通过离子化装置将分子转化为气态离子，根据不同离子间质荷比（m/z）的差异来分离并确定相对分子质量。②优点能灵活地与多种蛋白分离技术联用，且灵敏度、准确度高。③应用鉴定蛋白质并准确测量肽段和蛋白质的相对分子质量、氨基酸序列及翻译后的修饰。蛋白质芯片（proteinchip）①定义蛋白质芯片是指将蛋白质结合到固相基质上，然后与要检测的组织或细胞“杂交”，从而对未知蛋白进行分离和鉴定的技术。②原理利用蛋白质间以及蛋白质与其他小分子间的相互作用。③优点高通量、高特异性、高灵敏度（ng级，适用于蛋白质表达谱分析。生物信息学生物信息学在蛋白质组学方面的应用：①构建与分析蛋白质双向凝胶电泳图谱数据库；②蛋白质氨基酸序列、蛋白质结构域、蛋白质相互作用等数据库的建立和检索；③蛋白质结构的预测；④蛋白质结构和功能预测、蛋白质双向电泳图谱分析、蛋白质鉴定等软件的开发与应用。课后习题详解1～2例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用。答：电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用举例如下：利用电子显微镜，可以观察到细胞中内质网、线粒体、质体、高尔基体、中心体、溶酶体和细胞骨架负染色技术有利于揭示病毒、细菌和支原体等超微结构，在微生物发育史研究中起重要作用。冷冻蚀刻技术制备的样品在电镜下可观察膜断裂面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征，图像富有立体感，样品不需包埋甚至也不需要固定。、光学显微镜技术有哪些新发展？它们各有哪些突出优点？为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜？（1）光学显微镜技术的新发展在普通光学显微镜技术的基础上，后来又发展了荧光显微镜技术、激光扫描共焦显微镜技术、相差和微分干涉显微镜技术、暗视野显微镜、倒置显微镜及录像增差显微镜技术等。光学显微镜技术的优点③相差显微镜，不需要染色就可以观察活细胞以及细胞核、线粒体等细胞器的动态。⑤暗视野显微镜，在黑暗背景下利用散射光观察细胞，细胞及细胞器边缘轮廓更清晰。⑥倒置显微镜，照射系统和物镜颠倒位置，增加了集光器和载物台的距离，可放置培养皿观察。电子显微镜不能完全代替光学显微镜的原因虽然光学显微镜无法比拟电子显微镜分辨率高的优越性，但光学显微镜在科研中的地位是不可取代的。原因如下：②普通光学显微镜样品易制备，而电子显微镜对样品要求很高，通常需要特别的制样技术，如超薄切片技术。③普通光学显微镜可以观察活细胞及其动态变化，而电子显微镜则不能。④普通光学显微镜操作简单，而电子显微镜镜筒采用高真空，对环境和设备要求较高。为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的实验技术之一？答：细胞培养是指在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细胞，并使之生存和生长的技术。细广义上，细胞培养包括原核生物细胞、真核单细胞、植物细胞与动物细胞的培养以及与此密切相关的因此说细胞培养是许多后期实验的基础，是细胞生物学研究的前提，也是最基本的实验技术之一。研究细胞内生物大分子之间的相互作用与动态变化涉及哪些实验技术？它们各有哪些优点和不足之处？（1）研究细胞内生物大分子之间的相互作用与动态变化的实验技术①荧光漂白恢复技术荧光漂白恢复技术是指利用亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素、绿色荧光蛋白等与蛋白质或脂质偶联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或其细胞内的运动及其迁移速率的技术。②单分子技术单分子技术是指在细胞内实时观测单一生物分子运动规律的技术。③酵母双杂交技术酵母双杂交技术是一种利用单细胞真核生物酵母在体内分析蛋白质-蛋白质相互作用的系统。④荧光共振能量转移技术荧光共振能量转移技术是指用于检测活细胞内两种蛋白质分子是否直接相互作用的重要技术。⑤放射自显影技术放射自显影技术是指利用放射性同位素的电离射线对乳胶的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。（2）各自的优点和不足①荧光漂白恢复技术优点不足第二、受到荧光探针的限制。第三、定量计算方面难以统一。②单分子技术优点不足③酵母双杂交技术优点不足由于“猎物”蛋白与“诱饵”蛋白可能存在非特异性结合等原因，因此该实验系统可能出现假阳性的问题。④荧光共振能量转移技术优点不足选择一对合适的能量供受体并把它们标记到研究对象上比较困难，必须通过继续寻找能量供受体对和采用更精密的仪器来解决。⑤放射自显影技术优点第一、能对细胞或生物体内生物大分子进行动态研究和追踪。第二、具有很高的灵敏性。第三、图像形象直观，易于保存。不足自显影的制备时间过长，且不能直接定量，只能相对定量。什么是模式生物？举例说明模式生物的使用在细胞生物学研究中的作用。（1）模式生物的含义模式生物是指作为实验模型以研究特定生物学现象的动植物和微生物。从研究模式生物得到的结论，通常可适用于其他生物。模式生物通常具有个体较小，容易培养，操作简单，生长繁殖快等特点。（2）模式生物的使用在细胞生物学研究中的作用模式生物的使用在细胞生物学研究中的作用举例如表3-2-1所示。表3-2-1 模式生物在细胞生物学研究中的作用模式生物特点作用病毒基因组小，结构简单遗传分析和自组装机制研究，外源基因的载体大肠杆菌便易行基因表达调控的研究，分子生物学的研究酵母单细胞真核生物的代表，生长周期简单，生长迅速，并且易于遗传操作构建酵母人工染色体，细胞周期调控的研究，蛋白质相互作用、基因表达调控等的研究线虫（秀丽隐杆线虫）生命周期短，繁殖快，细胞数少且恒定，在显微镜下通体透明，体内每一个细胞的形成都可以被追踪果蝇（黑腹果蝇）具有丰富的生物行为，易于进行遗传操作斑马鱼小型脊椎动物。容易饲养，胚胎发育过程在体外完成，身体几乎透明有利于胚胎发育的研究小鼠小型哺乳动物，在进化方面与人类最接近常常作为哺乳动物遗传学、组织学、胚胎学和细胞生物学等的研究材料拟南芥遗传学研究特别是植物功能基因组研究的理想材料功能基因组学的基本研究思路与基本方法是什么？为什么说它与细胞生物学的发展密切相关？（1）功能基因组学的基本研究思路与基本方法①功能基因组学的基本研究思路功能基因组学是指利用结构基因组学提供的信息，以高通量、大规模实验方法及统计与计算机分析为特征，全面系统地分析全部基因的功能的学科。功能基因组学研究主要包括：cDNA克隆与测序；DNA芯片等基因转录图谱；突变体库的构建；高通量的遗传转化鉴定系统；生物信息技术平台与相应数据库的构建；研究基因组表达的全部蛋白质及其相互作用为主要内容的蛋白质组学。②功能基因组学研究的基本方法DNA突变技术，包括化学诱变、P因子介导的突变、基于同源重组的定点突变；cDNADNA芯片；基因表达系列分析Sd技术；e．基因敲除和基因陷阱；f．蛋白质组的分析；g．生物信息学的应用，如通过同源性比较和基因组学比较研究基因功能。（2）功能基因组学与细胞生物学的发展密切相关的原因名校考研真题详解一、选择题正常细胞培养的培养基中常需加入血清，主要是因为血清中含有（ 。[浙江师范大学研氨基酸D．维生素C【解析】血清中含有促细胞分裂因子，以及有利于贴壁生长的黏附分子。冰冻蚀刻技术主要用于（ 。[南开大学研电子显微镜B．光学显微镜C．原子力显微镜D．激光共聚焦显微镜【答案】A【解析】主要电镜制样技术包括：①超薄切片技术；②负染色技术；③冷冻蚀刻技术；④电镜三维重构技术；⑤扫描电镜技术等。建立分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞是通过下列哪种技术构建的？（ ）[湖南大学2007研；南开大学2011研]细胞融合【答案】A【解析】杂交瘤细胞是利用瘤细胞与特异性抗原免疫的B淋巴细胞进行细胞融合制得的。关于光镜的使用，下列哪项有误？（ ）[南京师范大学2008研观察标本时，应双眼同时睁开、双手并用按照从低倍镜到高倍镜到油镜的顺序进行操作使用油镜时，需在标本上滴香柏油，将聚光器降至最低，光圈关至最小D．使用油镜时，不可一边在目镜中观察，一边下降镜筒或上升载物台【答案】C【解析】在使用油镜的时候，光线应该调到最强程度，即聚光器提高，光圈全部开放。5（多选）以下哪些技术一般不用于分离活细胞？（ ）[厦门大学201研流式细胞术CD6（多选）[2008研]凝集素 流式细胞仪 D．柱层析【答案】BD【解析】BD两项，使用对胞质结构域具有特异性的凝集素富集外翻的细胞膜泡，然后通过柱层析的方法获得无污染的外翻膜泡。A项，SDS会打破细胞膜的正常结构并且不易除去。C项，流式细胞仪只能在细胞水平进行分离。7（多选绿色荧光蛋白（rnFuorscntProtn基因与目的基因融合后转入细胞后可（ [中科院-中科大2004研]检测融合蛋白质在细胞中的准确定位检测目的基因所编码的蛋白在细胞中的含量E．以上答案都不对【答案】ABD【解析】与绿色荧光蛋白形成融合蛋白后，目的基因编码蛋白随着绿色荧光蛋白的显色而被跟踪，荧光的强弱能反映目的蛋白的表达情况及其在细胞中的含量。二、填空题流式细胞仪可以定量测定细胞中或某种特异蛋白的含量，以及细胞群体中上述成分含量不同的细胞数量。[南京师范大学2008研]【答案】DNA；RNA从创新的观点看年胡克发现细胞的两个主要创新点创新创新[中山大学2007研]【答案】切片技术；光学显微技术体外培养的细胞，不论原代细胞还是传代细胞一般不保持体内原有细胞形态。但大体可以分为两种基本形态： 与 。[郑州大学2005、2006研]【答案】成纤维样细胞；上皮样细胞列举出小鼠、大鼠之外的两种模式研究动物，、 。[安徽师范大学2017研]【答案】果蝇；斑马鱼三、判断题正常细胞培养中除了培养基外常加入血清，主要是因为血清中含有大量氨基酸（ ）[厦门大学研]【答案】错【解析】正常细胞培养中除了培养基外常加入血清，主要是因为血清中含有大量生长因子。175（ ）[2010研]【答案】对10代左右就不易传下去了，40～50代次，仍保持原来染色体的二倍50代以后细胞就不能再传下去了。体外培养的细胞，一般保持体内原有的细胞形态（ ）[南京师范大学2008研]【答案】错【解析】细胞在体外培养所处的环境与体内的环境存在着很大的差别，即使细胞能在体外大量培养，但其形态结构还存在着差异。经冷冻蚀刻技术处理后的样品，在电子显微镜下所观察到的图像是样品本身所形成的（ ）[南开学2007研]【答案】错【解析】经冷冻蚀刻技术处理后的样品，在电子显微镜下所观察到的图像是金属膜和碳膜成像。经流式细胞仪分离出的细胞可继续培养（ ）[上海交通大学2007研]【答案】对【解析】只要染色过程不影响细胞活性，则分离出来的细胞还可以继续培养。B选择性培养基中保留下来的细胞（）[中科院-2005研]【答案】对【解析】骨髓瘤细胞中缺乏TK或HGPRT，在含有氨基嘌呤的培养液中不能存活，只有融合细胞才能在含HAT的培养液内通过旁路合成核酸而得以生存。四、名词解释题接触抑制[研]interference）[研]答：RNAiRNA干扰。RNARNA诱导的特异转录后基因沉默AN（sNsiNA结合其他元件形A诱导沉默复合物IS，ISCAN原位杂交[2007研]DNARNA片段作为核酸探针，与组织切片或细胞内待测核酸（RNADNA）片段进行杂交，然后可用放射自显mRNADNA细胞株[2017研]超微结构（ultra-structure）[中科院-2007研]monoclonalantibody[2006研]、单克隆抗体[2017研]antibodyB淋巴细胞与基因打靶[2005、2017研]基因敲除[2005研]答：基因敲除是指通过基因工程的方法使目的基因功能丧失的人工定向突变技术。多用于各种遗传疾病的研究，如研究特定基因的细胞生物学活性、研究发育调控的基因作用和确定信号通路分子的上下游关系等。GFP[2005研]GFP转变为非荧光形式。GFP作为一种基因标志，可以进行蛋白质定位，研究蛋白质的分布、合成和降解以及运动等性质。细胞工程[2003研]五、简答题1．细胞生物学研究成功的关键在于运用模式生物。试举出三种生物学上常用的模式生物，并逐一说明该模式生物在生物学研究中的用途和优势。[中科院-中科大2009研]相关试题：细胞生物学是实验科学，在细胞生物学的研究中实验材料（含模式生物）的选用具有重要作用。举两例说明之。[中山大学2015研]答：常用的模式生物及其在生物学研究中的用途和优势举例如下：大肠杆菌①用途：常用工程改良的大肠杆菌来大量扩增质粒和表达蛋白等。②优势：大肠杆菌是原核生物的代表，它的基因组信息量少而全，是研究原核生物的良好模式生物。此外，大肠杆菌还是良好的生物学研究工具。果蝇果蝇是昆虫的代表。小鼠①用途：常作为哺乳动物遗传学、组织学、胚胎学和细胞生物学等的研究材料。2（1）请问从事生命科学的研究，在实验室应如何着装？意义何在？（2）举例（2例）[2008研]（1）从事生命科学研究的正确着装及其意义①着装要求在实验室应该严格按照要求穿实验服，戴乳胶手套。因为在生物实验室中，很多药品、试剂都对人体有毒，②正确着装意义保护自身健康，同时，也能起到防止污染试剂和药品的作用。（2）数学思维在细胞生物学研究中的重要性细胞生物学研究不仅需要定性，还需要逐步引入定量的思维。例如：①在细胞周期调控中，研究者做出了周期蛋白含量相对于细胞周期（时间）的曲线图，可以帮助研究分析在细胞周期的各个时相分别是哪些周期蛋白在发挥作用。②遗传密码也是利用数学中的排列组合和概率学的知识巧妙设计实验才发现的。常用的载体有哪些？其特点如何？[2008研]（1）常用载体的种类载体是指在基因工程重组DNA技术中将DNA片段（目的基因）转移至受体细胞的一种能自我复制的DNA分子，常用的载体有细菌质粒、噬菌体和动植物病毒。（2）常用载体的特点①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；pBR322有多种限制酶的单一识别位点，DNA插入；质粒携带的氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，可以作为筛选的标记基因。[中科院-2008研]胶电泳①提取蛋白，并且蛋白提取后不可煮沸变性；胶电泳；2倍单体位置。因此，通过非变性电泳的位置，可以判断蛋白质是否为二聚体。密度梯度离心法①提取蛋白，并且蛋白提取后不可煮沸变性；②将提取的蛋白进行蔗糖或者CsCl密度梯度离心；③将得到的不同密度组分的蛋白利用一抗和二抗使蛋白显色，因为蛋白形成二聚体后会聚合在一起，其经过密度梯度离心后的位置是大概2倍单体位置。因此，通过密度梯度离心的位置，可以判断蛋白质是否为二聚体。细胞生物学研究的常用技术有哪些？[2008研]3（简要介绍方法的原理及应用）[武汉科技大学2013研]答：细胞生物学研究的常用技术有：显微成像技术细胞化学技术细胞工程技术分离技术细胞工程中，哪些方法可以诱导细胞融合，各有什么特点？[2006研]答：细胞融合是两个细胞通过质膜的接触并相互融合，形成一个细胞的过程，融合后的细胞只有一个连续的细胞质膜。诱导细胞融合的方法及其特点主要有：生物方法某些病毒如仙台病毒等的被膜中有融合蛋白，可介导病毒同宿主细胞融合，也可介导细胞与细胞的融合，因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。化学方法某些化学方法（如聚乙二醇PEG）可造成膜脂分子排列的改变，去掉作用因素之后，质膜恢复原有的有序结构，在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。其优点为：用法简单，容易获得融合体，融合效果好，但是也存在对细胞损伤及残存毒性的缺点。物理方法其优点为操作简单，对细胞无毒，可在显微镜下观察融合过程等，但是该过程对细胞损伤较大。X绿色荧光蛋白X的cDNAGFP的信号弱，有什么可以补救的方法？[2006研]（1）X行为的操作方法①将cDNA克隆入GFP真核表达载体中，构成重组质粒；②将①中重组质粒转入适当的细胞系当中，使其表达该融合蛋白；③在荧光显微镜下观察荧光的分布和运动，从而间接研究蛋白X的行为。（2）GFP信号弱时的补救方法①可以考虑换一个强启动子，重新构建一个含GFP的表达载体。②可以更换表达细胞系。③可以用带有荧光素的GFP抗体来对细胞染色，采用免疫荧光的方法来研究。[山东2005研]相关试题：请描述动物原代细胞培养的主要方法和基本原理，并说明细胞传代过程中活细胞率的鉴定方法。[山东大学2015研]（1）细胞培养的基本原理和方法①原理细胞培养是指将从机体中取出的细胞，置于一定的生长基质之中，并给予恒定的培养环境，使这些细胞在体外继续生长和分裂的技术。②方法a．群体培养：将含有一定数量细胞的悬液置于培养瓶中，让细胞贴壁生长，汇合后形成均匀的单细胞层。b．克隆培养：将高度稀释的游离细胞悬液加入培养瓶中，各个细胞贴壁后，彼此距离较远，经过生长增殖每一个细胞形成一个细胞集落，一个集落称为一个克隆。小白鼠脾细胞的原代培养等将细胞连接处消化（p死活细胞比率的判断方法①染色法染色法分为化学染色法和荧光染色法，根据死活细胞细胞膜通透性和代谢性差异，染料或使死细胞着色，或使活细胞着色。可通过染色鉴别细胞的死活，从而确定细胞培养的死亡率或存活率。②仪器分析法可采用微电极技术（利用死活细胞膜两侧电位的差异、全自动细胞计数分析仪和流式细胞仪等，对细胞的死活进行精确的批量检测。六、论述题[研]（1）细胞壁的鉴定方法细胞核的鉴定方法-派洛宁染色液对细胞核染色后可以发现其被染成蓝绿色，核仁和细胞碎片被染成淡红色。细胞内淀粉粒、油脂和蛋白质的鉴定方法1,2-反应，所以可用不同方式改进其反应特异性。②四氧化锇与不饱和脂肪酸反应呈黑色，用以证明油脂的存在。③蛋白质成分有多种鉴定方法。在米伦（Millon）反应中，氮汞试剂与组织中蛋白质侧链上的酪氨酸残基反应，形成红色沉淀；在重氮反应中，氢氧化重氮与酪氨酸、色氨酸和组氨酸反应形成有色的复合物；蛋白质中的-SH基可用形成硫醇盐共价键的试剂进行检测等。第四章 细胞质膜复习笔记一、细胞质膜的结构模型与基本成分细胞质膜的结构模型生物膜的结构模型①“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治式模型②单位膜模型③流动镶嵌模型膜的流动性，即膜蛋白和膜脂均可侧向运动。膜蛋白分布的不对称性，有的结合在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。④脂筏模型（lipidraftmodel）生物膜结构的认识①具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中自发形成封闭的膜系统；②蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面；③生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液；④整个生命活动中，生物膜处于不断的动态变化中。膜脂成分①甘油磷脂含量：50%以上。（PPS（P（PI）等。合成场所：内质网。②鞘脂．分类：鞘磷脂Sb．合成场所：高尔基体。c．在动物细胞中，最简单的糖脂是脑苷类。③固醇固醇是一种两性化合物。分子的特殊结构和疏水性太强，自身不能形成脂双层。c．一般散布在磷脂分子之间。d．合成场所：动物细胞的胞质和内质网。膜脂的运动方式①运动方式②膜脂分子的运动影响因素包括：a．脂分子的类型；b．生物大分子之间的相互作用；c．温度等环境因素。脂质体①定义脂质体是指根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜而制备的人工膜。②应用嵌入不同的膜蛋白，用于研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质。DNA可有效地将其导入细胞中，因此常用于转基因实验。脂质体中裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子，可望用于治疗多种疾病。3．膜蛋白图4-1-1 膜蛋白的基本类型膜蛋白的类型①外在膜蛋白（外周膜蛋白）②内在膜蛋白（整合膜蛋白）内在膜蛋白与膜结合比较紧密，只有用去垢剂处理使膜崩解后才可分离出来。③脂锚定膜蛋白脂锚定膜蛋白分为3种类型：N端的甘氨酸残基上，位于胞质侧；15个碳链长的烃链结合到膜蛋白CCCys上，位于胞质侧；通过糖脂锚定在细胞质膜上，位于质膜外侧。内在膜蛋白与膜脂结合的方式①膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用（最基本、最主要；②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部形成离子键，或带负电的氨基酸残基与带负电的磷脂极性头部相互作用；③某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上。①跨膜结构域的疏水氨基酸残基形成α螺旋，其外部疏水侧链与脂双层分子脂肪酸链相互作用；②跨膜结构域由β折叠片组成，反向平行的β折叠片相互作用形成跨膜通道；α去垢剂（detergent）①定义去垢剂是指一端亲水、一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。②分类离子型去垢剂SDSSDS还可以破坏蛋白质中的离SDS凝胶电泳中。非离子型去垢剂当需要获得有生物活性的膜蛋白时，常采用非离子型去垢剂，如TritonX-100可使细胞膜崩解，但对蛋白质的作用比较温和，可用于细胞膜系统及细胞骨架蛋白等的研究。二、细胞质膜的基本特征与功能膜的流动性膜脂的流动性膜脂的流动性主要指脂分子的侧向运动。其主要影响因素为：①脂肪酸链的长度：脂肪酸链越短，流动性就越大。②脂肪酸链的不饱和度：不饱和程度越高，膜脂的流动性越大。，在细菌和动物细胞中常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。④胆固醇含量：胆固醇对膜的流动性起着双重调节作用。膜蛋白的流动性①膜蛋白流动性的影响因素包括：a．温度；b．膜蛋白与膜脂分子的相互作用；c．细胞骨架等。②成斑现象（patching）和成帽现象（capping）定义意义成斑现象和成帽现象证实了膜蛋白的流动性。膜脂和膜蛋白运动速率的检测荧光漂白恢复（FPR）技术是研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一。膜的不对称性基本特点①同一种膜脂在脂双层中的分布不同；②同一种膜蛋白在脂双层中的分布都有特定的方向或拓扑学特征；③糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于细胞质膜的外侧。细胞质膜各膜面的名称①表面SPS②断裂面．质膜的细胞外小叶断裂面Fb．原生质小叶断裂面PF图4-1-2 生物膜各膜面的名称膜脂的不对称性①定义膜脂的不对称性是指同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布的性质。②分布规律在人的红细胞质膜上：鞘磷脂和卵磷脂多分布在质膜外小叶；c．胆固醇在生物膜内外小叶的分布均匀；d．糖脂仅存在于质膜的细胞外小叶中以及内膜的ES面。膜蛋白的不对称性①定义膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在质膜上都具有明确的方向性。②意义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。细胞质膜相关的膜骨架膜骨架①定义膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。②意义从力学上参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。红细胞的生物学特性①哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和内膜系统，是最简单最易研究的生物膜。②红细胞质膜既有很好的弹性又具有较高的强度，比较容易纯化、分析。红细胞质膜蛋白及膜骨架①红细胞膜蛋白的组成红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白（或称红膜肽34.14.2蛋白和肌动蛋白，此外还有一些血型糖蛋白。②红细胞膜骨架红细胞膜骨架是指红细胞质膜的内侧存在的一种特殊的结构，是由膜蛋白和纤维蛋白组成的网架，参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。③各蛋白成分的功能3蛋白是整合膜蛋白，具有阴离子转运功能。αβ链组成的一个二聚体，在维持膜的形态及固定其他膜蛋白等方面发挥重要作用。肌动蛋白纤维上有多个与血影蛋白结合位点，可以形成一个网络状的膜骨架结构。d3蛋白。e．带4.1蛋白促使血影蛋白和肌动蛋白结合。f．血型糖蛋白不参与红细胞形态的维持，与带4.1蛋白结合，促使膜骨架与膜蛋白相连。细胞质膜的基本功能细胞质膜的基本功能体现在：①为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；②选择性的物质运输；③提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传导；④为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；⑤介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间的连接；⑥参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；课后习题详解从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。答：1925年至今，关于生物膜结构的模型主要有三明治式模型、单位膜模型、流动镶嵌模型、液晶态模型、板块镶嵌模型和脂筏模型。三明治式模型：1925用有机溶剂抽提人的红细胞质膜的膜脂成分，测定膜Davson推测质膜中含有蛋白质成分，并提出“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。单位膜模型：1959年，J.D．Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型，大胆地推断所有的生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质的单位膜构成。这一模型得到X射线衍射分析与电镜观察结果的支持。G.L.Nicolson提出了生物膜的流动镶嵌模型，这一模型随即得到各种实验结果的支持，奠定了生物膜的结构与特征的基础。流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，即膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的结合在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。晶格镶嵌模型：1975提出了晶格镶嵌模型，认为生物膜中流动的脂类在可逆地进行无序（液态）和有序（晶态）的相变。板块镶嵌模型：1977WhiteWallach的液晶态模型，提出了板块镶嵌模型，1988答：膜脂是膜的基本骨架，是两亲性分子，主要包括甘油磷脂、胆固醇和鞘脂三种类型。甘油磷脂甘油磷脂是膜脂的基本成分，占膜脂的50%以上。①结构特征：具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链4个非极性尾部；16、1820个碳原子组成；（如油酸②功能：甘油磷脂不仅是生物膜的基本成分，而且其中的某些成分如PI等在细胞信号转导中起重要作用。胆固醇胆固醇含量一般不超过膜脂的1/3。①结构特征：4个闭环的碳氢化