山东大学细胞生物学期末考试题基地班必看

Cell 3 细胞的基本概念一、名词解释细胞（cell）：细胞是有膜包围的，能进行独立繁殖的最小原生质团，同时细胞是生命活动的基本结构和功能单位。原生质（protoplasm ）：原生质是具有生命现象的细胞活物质，指构成细胞的全部活物质。原生质体（protoplast）：由脂双层膜包围着原生质的活细胞。也有这样说的原生质体是除去全部细胞壁的“细胞” ，或是一个为脂膜所包围的裸露“细胞” 。细胞器（organelle）：细胞质中的在光学和电子显微镜下能够分辨出的，具有一定形态特点，执行特定功能的结构，称为细胞器。如质体、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体、液泡。细胞质(cytoplasm)：细胞质是指细胞核与细胞膜之间的原生质。胞质溶胶（cytosol ）：细胞质中除了膜围细胞器以外的部分称为细胞质溶质或胞质溶胶，内含有水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。原核细胞（prokarytic cell）：没有典型细胞核的细胞，包括细菌和蓝藻。最主要特征是没有由膜包围的细胞核，遗传物质通常集中于 细胞的一个或几个区域中，这些区域与细胞质之间没有核膜隔开，所以一般把这种区域称为类核（nucleoid）又称拟核。真核细胞（eukaryotic cell） ：有细胞核和膜围细胞器的细胞，包括单细胞生物、全部多细胞生物的细胞。拟核（nucleoid）：原核细胞中，没有由膜包围的细胞核，遗传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中，这些区域与细胞质之间没有核膜隔开，所以一般把这种区域称 为拟核。二、细胞的基本要素和基本特征？细胞进行生命活动的最基本要素：（1）一套基因组；（2 ）一层质膜；（3 ）一套完整的代谢系统。细胞区别于无机界的最主要的特征：（1）在结构上具有自我装配的能力；（2）在生理活动中具有自我调节的能力；（3）在增殖上具有自我复制的能力。三、比较原核细胞与真核细胞？原核细胞主要形态特征：（1）细胞膜：单位膜，约10nm厚，暗亮暗形式,没有内膜系统。（2）类核：遗传物质集中区域， 为一裸露环状DNA 分子。（3）细胞质：没有内膜系统、细 胞器（核糖体除外）。（4）细胞壁：肽聚糖等成分构成。真核细胞结构：（1）质膜：即细胞膜,为暗明暗三层结构的单位膜。（2）细胞核：a. 核膜：双层核膜b. 遗传物质：DNA组蛋白 核小体 染色 质 染色体c. 核仁：一或多个核仁d. 核质：核基质，内有核骨架。（3）细胞质：存在于质膜与核被膜之间的原生质。有各种细胞器：内质网、高尔 基体、溶 酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、中心粒、微体等。（4）细胞壁：由纤维素组成。真核细胞与原核细胞比有以下特点： 1、细胞膜系统的分化与演变结构与功能区域化(compartmentalization)与专一化：原核细胞没有膜包围的细胞核，而真核细胞的细胞核是有膜包围的;：真核细胞有内膜系统、及内膜系统演变的细胞器，原核生物没有内膜系统；2、 遗传装置及基因表达调控方式差异.基因结构：原核细胞DNA环状，一个，DNA裸露或与少量蛋白质结合；真核细胞DNA线状，多个，DNA与多种蛋白质结合成核小体结构。DNA组蛋白核小体染色质染色体.基因表达调控：原核细胞： DNA没有无用序列，均为编码序列；真核细胞：DNA常有内含子(intron）与外显子（exon）相间排列。内含子：DNA中不编码蛋白质的序列外显子：DNA中编码蛋白质的序列3、细胞骨架系统出现Cell 4 质膜和细胞表面1、解释名词：单位膜(unit membrane) ：电镜下生物膜呈现的暗 -明-暗三层式膜称为单位膜。其中暗线是由脂类分子极性头部和蛋白质亲水端经锇酸染色后的显示，明带为脂类分子和蛋白质疏水部分所形成。流动镶嵌模型：1.脂类分子构成膜的基质；2.蛋白有两种，插入膜中（整合蛋白） ，或附着于细胞表面（边周蛋白） ，表现出分布的不对称性；3.膜是流动的，膜分子在膜平面内可行各种运动。整合蛋白或内在蛋白(integral protein) ：占膜蛋白的70-80%，整合蛋白以不同程度嵌插在脂双分子层中，一次或多次穿膜，与脂双层分子结合紧密，只有用去垢剂处理，使膜崩解后才能将它们分离出来。大多数整合蛋白在质膜外表面结合有寡糖链，从而成为糖蛋白。周边蛋白(peripheral protein)：占膜蛋白的20-30%，分布在膜的内外表面，与膜结合较弱，用温和的方法如改变溶液的离子强度或浓度，可将它们从膜上分离下来。细胞外被：覆盖在细胞质膜表面的一层黏多糖物质。以共价键和膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白或糖脂，对膜蛋白有保护作用，并在分子识别中起重要作用。细胞连接（cell junction ）：多细胞生物的组织中，细胞与细胞间和细胞与细胞外基质间往往形成一些结构关系，这些结构称为细胞连接。按功能可分为封闭连接、锚定连接、通讯连接。紧密连接(occluding junction)：又称封闭小带，主要存在于脊椎动物上皮细胞间以及表皮细胞间的连接。这种连接环绕细胞表面形成带状区，与其四周相邻细胞构成连接。两膜之间不留空隙，使胞外物质不能通过。黏着带：此连接呈带状，环绕整个细胞，其位置一般位于上表皮顶侧面的紧密连接的下方，在黏合带处，相邻细胞间有间隙。间隙两侧的质膜有伸出的跨膜蛋白，相互黏合，将两个细胞连接在一起。黏合斑(adhesion plaque)：肌动蛋白束参与的细胞与细胞外基质之间的黏合连接，使细胞中肌动蛋白丝束和基质连接起来。连接处的质膜呈盘状，也称点状黏合（focal adhesion） 。桥粒（desmosome ）：相邻两细胞的胞质斑由跨膜糖蛋白（钙黏蛋白）黏合在一起。呈纽扣状，质膜内侧有胞质斑，许多中间丝与其相连，也称斑状黏合。半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮基底层细胞的基底部，桥粒的一半，加强上皮细胞与基质的关系，防止细胞在受力时与基膜分开。间隙连接（gap junction ）：动物组织细胞间广泛分布的连接方式，基本结构单位是连接子，连接子由6个跨膜蛋白围成直径1.5nm 的通道，相邻细胞质膜上的两个连接子对接形成间隙连接，允许分子量在1000道尔顿以下离子或分子通过。每个间隙连接含数百个连接子。2、试述质膜的结构与化学组成。结构单位膜(unit membrane)电镜下生物膜呈现的暗-明 -暗三层式膜称为单位膜。其中暗线是由脂类分子极性头部和蛋白质亲水端经锇酸染色后的显示，明带为脂类分子和蛋白质疏水部分所形成。流动镶嵌模型脂类分子构成膜的基质；蛋白有两种，插入膜中（整合蛋白） ，或附着于细胞表面（边周蛋白） ，表现出分布的不对称性；膜是流动的，膜分子在膜平面内可行各种运动。化学组成蛋白质2070%；脂类3080%；碳水化合物10%（糖脂、糖蛋白）质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。3、解释质膜流动性和不对称性，影响膜流动性的因素有哪些？膜脂的流动性相变（phase transition）：脂双层由流动性较大的液晶态到凝胶化的晶态的相互转变称为相变，引起相变的温度称相变温度。相变温度以上膜脂分子的5种运动：旋转异构运动、侧向移动、旋转运动、左右摆动、翻转运动。影响膜脂流动性的因素：1、不饱和顺式双键多，分子弯曲，排列有序性降低，另外相变温度也降低，膜的流动性增高（如花生油和猪油） ；2、脂肪酸链越短，相变温度低，膜的流动性高；3、胆固醇在相变温度以上增加膜脂的有序性，抑制磷脂分子的脂肪酸链的旋转异构运动，降低膜的流动性；4、卵磷脂/鞘磷脂的比值高，卵磷脂脂肪酸不饱和程度高，流动性高；5、膜脂结合膜蛋白后，也影响膜脂的流动性。膜的不对称性（1）内外两层膜脂种类、数量分布明显不同PC（磷脂酰胆碱）和SM （鞘磷脂）主要分布在外小叶;PE（磷脂酰乙醇氨 ）和PS（磷脂酰丝氨酸）分布在内小叶。磷脂的合成发生在内质网膜的细胞质溶质面，转位酶、翻转酶、脂层爬行酶维持膜的不对称性（2）糖脂只分布于非细胞质侧。四、举例说明紧密连接、锚定连接、通讯连接的结构特点和主要功能。一、紧密连接（封闭连接的主要形式）：上皮细胞与四周相邻细胞通过膜上整合蛋白对合形成密封条索封闭细胞间隙的连接方式。相临细胞跨膜蛋白对应相接“焊接” 成条状嵴线，嵴线纵横交错，汇合成网状，达到封闭、连接目的。紧密连接的功能：1、细胞连接；2、封闭细胞间隙，阻止物质从细胞间隙通过，保证了机体内环境的相对稳定，封闭作用的强弱与封闭“焊接线” 的疏密有关；3、隔离膜上蛋白，限制膜蛋白的自由扩散，使其定位于膜上的某一区域。消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮细胞的紧密连接对Na+的渗漏程度比膀胱上皮大1万倍。 二、锚定连接：通过骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。锚定连接具有两种不同形式:与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括黏合带与黏合斑与中间丝相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒 （1）黏合带(adhesion belt)：相邻细胞间有间隙，间隙中相邻细胞跨膜糖蛋白相互黏合，在细胞内跨膜糖蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白微丝相连，微丝平行质膜环绕呈带状。黏合带的结构：a.跨膜糖蛋白- 钙粘蛋白(cadherin)十几种：E-钙黏蛋白，N- 钙黏蛋白，P-钙黏蛋白b.附着蛋白：-、-、- 锁连蛋白，- 辅肌动蛋白等 c.成束肌动蛋白丝（微丝）沿质膜内侧呈连续带，使相邻细胞粘合在一起构成“肌动蛋白丝-附着蛋白- 钙粘蛋白-相邻细胞”的跨细胞网络。常位于上皮细胞顶端，紧密连接下方。质膜间隙15-20nm也称黏合连接(adherens junction)，中间连接(intermediate junction)黏合带的功能：连接细胞，增强组织的机械牢固性（2）黏合斑(adhesion plaque)肌动蛋白束参与的细胞与细胞外基质之间的黏合连接。 也称点状黏合（focal adhesion）主要结构和功能特点：通过整联蛋白同细胞外基质相连，而不是与另一个细胞的表面相连。附着蛋白：为黏着斑蛋白和-辅肌动蛋白肌动蛋白束（3）桥粒（desmosome）：相邻两细胞的胞质斑由跨膜糖蛋白（钙黏蛋白）黏合在一起。呈纽扣状，质膜内侧有胞质斑，许多中间丝与其相连，也称斑状黏合。桥粒的完整性依赖于Ca2+的存在。中间丝成分依细胞类型不同而不同。桥粒功能：坚韧的细胞连接。桥粒连接的细胞耐受机械压力，使上皮细胞不因外界张力而分离。在皮肤、口腔、食道表皮等易受斯拉和摩擦处桥粒多。（4）半桥粒位于上皮基底层细胞的基底部，桥粒的一半，加强上皮细胞与基质的关系，防止细胞在受力时与基膜分开3、通讯连接1、间隙连接（gap junction ）动物组织细胞间广泛分布的连接方式，基本结构单位是连接子，连接子由6个跨膜蛋白围成直径1.5nm的通道，相邻细胞质膜上的两个连接子对接形成间隙连接，允许分子量在1000道尔顿以下离子或分子通过。每个间隙连接含数百个连接子。间隙连接的主要功能：代谢偶联：允许小分子代谢物和信号分子通过，实现物质的快速平均分配。协调细胞群体的生物学功能。在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用。电偶联：电偶联在神经冲动传递过程中起重要作用；a电突触：神经元之间或神经元与效应细胞之间的间隙连接完成神经冲动的传导。b在具有电兴奋性的细胞构成的组织中形成电偶联。2.胞间连丝：植物细胞间通过胞间连丝相互连接,完成细胞间的通讯联络。由穿过细胞壁的质膜围成的细胞质通道，直径约2040nm。因此植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体（syncytium） 。通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连丝小管。连丝小管由光面内质网特化而成，管的两端与内质网相连。连丝小管与胞间连丝的质膜内衬之间，填充有一圈细胞质溶质（cytosol ） 。一些小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间传递。 胞间连丝的功能 a实现细胞间由信号介导的物质有选择性的转运；b实现细胞间的电传导；c在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节植物细胞间的物质运输。 3.化学突触：神经细胞间和神经肌肉间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。化学突触是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。由突触前膜(presynaptic membrane)、突触后膜(postsynaptic membrane)和突触间隙(synaptic cleft)三部分组成。Cell 5 细胞膜与物质运输1、解释名词：内吞作用、吞噬作用、受体介导内吞、穿胞运输、载体蛋白、通道蛋白、被动运输、主动运输、Na+-K+泵、协同运输内吞作用(endocytosis) ：通过质膜的变形运动将细胞外颗粒或大分子物质包裹在囊泡内运输入细胞内的过程。包括吞噬作用和胞饮作用。吞噬作用（phagocytosis ）：细胞内吞入较大的固体颗粒的过程，如细菌、细胞碎片等。受体介导内吞(receptor-mediated endocytosis)：细胞膜受体专一性识别并结合相应配体，在细胞内微丝的作用下，此处内吞质膜胞质面有成笼蛋白，结合部位质膜向内凹陷，形成衣被小窝，衣被小窝与质膜脱离形成衣被小泡将细胞外物质摄入细胞内，与溶酶体融合。细胞特异性摄取细胞外大分子物质的过程。穿胞运输（transcytosis ）：物质被细胞膜上受体结合后内吞，从一个细胞外区间穿过细胞质转运到细胞外另一个区间。载体蛋白(carrier proteins) ：能与特异性分子结合，通过构象改变将物质运输到膜的另一侧。介导被动运输和主动运输。通道蛋白(channel proteins )：通道蛋白能形成贯穿膜脂双分子层的充水的通道，使某些物质通过而运输到膜的另一侧。通道蛋白只介导被动运输。被动运输（passive transport ）：顺浓度梯度、不耗能。即溶质分子顺其浓度梯度穿过脂双层的运输，不需要消耗细胞的代谢能，包括简单扩散（物质分子直接穿过脂双层）和协助扩散（在运输蛋白的协助下）两种方式。主动运输（active transport ）：逆浓度梯度、耗能、需载体蛋白帮助。在膜运输蛋白的帮助下，使被运送物质逆浓度梯度或电化学梯度消耗能量跨越膜的运输方式，介导此运输方式的蛋白全为载体蛋白。Na+-K+泵（Na+-K+ pump） ：动物细胞膜上穿膜运输的载体蛋白，又称 Na+-K+ ATP酶，能水解ATP，通过自身构象变化将Na+泵出细胞，将K+泵入细胞。由大、小两个亚基组成，大亚基为一多次穿膜跨膜蛋白，小亚基为一糖蛋白。协同运输（co-transport）：一种物质的逆浓度梯度穿膜运输依赖于另一种物质的顺浓度梯度的穿膜运输，二者协同进行，是一种间接消耗ATP的主动运输方式。物质运输方向与离子转移方向相同为同向共运输，物质运输方向与离子转移方向相反为反向共运输。二、举例说明受体介导内吞的过程。 配体与膜受体结合,形成衣被小窝（coated pit）; 衣被小窝向内凹陷后同质膜脱离形成衣被小泡（coated vesicle ） 衣被小泡的衣被脱去，形成无被小泡（早期内体）;P84动物细胞对胆固醇的吸收是研究的比较清楚的一种受体介导内吞。胆固醇主要在肝细胞中合成，随后与磷脂和蛋白质形成低密脂蛋白（low-density lipoproteins，LDL） ，释放到血液中。 LDL颗粒的质量为3X106Da ，直径2030nm，芯部含有大约1500个胆固醇分子，这些胆固醇分子被酯化成长链脂肪酸。芯部周围由一脂单层包围，脂单层包含磷脂分子和未酯化的胆固醇以及一个非常大的单链糖蛋白质 (apolipoprotein B-100)，这个蛋白质分子可以和靶膜上的受体结合当细胞进行膜合成需要胆固醇时，细胞即合成LDL跨膜受体蛋白，并将其嵌插到质膜中。受体与LDL颗粒结合后，形成衣被小泡；进入细胞质的衣被小泡随即脱掉笼形蛋白衣被，成为平滑小泡，同早期内体融合，内体中PH值低，使受体与LDL颗粒分离；再经晚期内体将LDL送人溶酶体。在溶酶体中，LDL颗粒中的胆固醇酯被水解成游离的胆固醇而被利用。细胞对胆固醇的利用具有调节能力，当细胞中的胆固醇积累过多时，细胞即停止合成自身的胆固醇，同时也关闭了LDL受体蛋白的合成途径，暂停吸收外来的胆固醇。3、参与物质穿膜运输的运输蛋白包括哪几类？各有何特点？1、通道蛋白(channel proteins )：通道蛋白能形成贯穿膜脂双分子层的充水的通道，使某些物质通过而运输到膜的另一侧。通道蛋白只介导被动运输。特点：1、快：是载体蛋白运输速率的1000倍。2、高度离子选择性3、闸门控制2、载体蛋白(carrier proteins)：能与特异性分子结合，通过构象改变将物质运输到膜的另一侧。介导被动运输和主动运输。Cell 7 内质网和核糖体 1、名词：内膜系统, 细胞质溶质, 微粒体,信号肽,多聚核糖体内膜系统(Endomembrane system)：真核细胞胞质中除线粒体和叶绿体外由其它细胞器相互关联而组成的庞大、精密而复杂的膜系统称为内膜系统，主要包括核膜、内质网、高尔基复合体三部分，质膜、溶酶体和分泌泡均可看作是它的衍生物。胞质溶质：细胞质内除细胞器和内含物以外的、较为均质和半透明的无定形胶状物质，在为各种生化反应提供适宜环境和维持细胞内环境稳定性等方面具有非常重要的作用。微粒体（microsome）： 应用蔗糖密度梯度离心法从组织匀浆中分离出的由内质网膜等膜性碎片断裂形成的封闭小泡，有粗面微粒体和滑面微粒体。信号肽（signal peptide）：信号肽是由mRNA 链上5 端的信号密码编码的 16-26个疏水氨基酸序列，其作用是与SRP结合，将游离核糖体引导到内质网膜上继续合成蛋白质。多聚核糖体（polyribosome） ：多个核糖体结合到一个mRNA 分子上成串排列，形成蛋白质合成的功能单位。一条mRNA链上可同时有多个核糖体进行蛋白质合成，大大提高了合成效率。2、内质网有哪些功能。粗面内质网由扁囊和附着在其外表面的核糖体构成，表面粗糙，细胞核周围的粗面内质网可与核膜外层通连。主要功能是合成分泌蛋白质。滑面内质网表面光滑无核糖体附着，主要参与类固醇、脂类的合成与运输，糖代谢及激素的灭活等。1RER （糙面）的功能：（一）蛋白质合成蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成，这些蛋白质主要有：向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素；跨膜蛋白，并且决定膜蛋白在膜中的排列方式；需要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶；需要进行修饰的蛋白，如糖蛋白。（二）蛋白质的修饰与加工包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。内质网上进行的为N-连接的糖基化。（3）膜的生成粗面内质网合成膜蛋白滑面内质网合成膜脂依次添加专一性的酶、糖、脂质等，逐步转变为不同功能的各种膜-膜分化（四）物质的运输内质网合成的蛋白质有不同的去向驻留蛋白C末端有KDEL序列（赖-天- 谷-亮） 、溶酶体酶蛋白、分泌蛋白、膜蛋白、折叠错误的被运出内质网腔，被降解内质网合成的细胞内蛋白运送的第一步就是通过内质网膜和腔进行，且运送途径定位定向。2SER（光面内质网）的功能：不结合核糖体，不参与蛋白质的合成（一）脂类合成包括磷脂、胆固醇、脂肪、皮质激素、糖脂等。以卵磷脂（磷脂酰胆碱）为例描述脂类的合成：三步，三种酶，酶的活性部位位于内质网膜的细胞质面 P137合成磷脂、胆固醇等膜脂，合成后以出芽的方式转运至高尔基体、溶酶体和质膜上，或借磷脂转换蛋白形成水溶性复合物，转至其它膜上。（二）解毒作用肝细胞中滑面内质网上细胞色素b5，细胞色素P450，NADPH-细胞色素C 还原酶， NADH -细胞色素b5还原酶通过氧化、羟化有毒物质，使毒性破坏、极性增强易溶于水排出体外（三）参与糖原的代谢参与糖原分解：肝细胞滑面内质网胞质面糖原磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖 6- 磷酸葡萄糖， SER膜上的葡萄糖-6- 磷酸酶脱掉6-磷酸葡萄糖的磷酸根，葡萄糖转移到内质网腔中，最后被释放到血液 。（四）Ca2+贮存及调节膜上有钙泵，如肌质网。 内质蛋白和钙网蛋白可以结合储存钙离子肌质网: 高Ca2+ 细胞质: 低Ca2+3、粗面内质网合成哪几类蛋白质？如何合成？分泌蛋白、整合膜蛋白、溶酶体酶蛋白等内质网驻留蛋白: 网质蛋白， C末端序列KDEL序列（赖天谷亮） 1 蛋白质的合成（内质网合成蛋白质的转移机制）1) 信号肽合成，SRP与之结合多肽链起始合成于游离核糖体，先合成信号肽。SRP识别并结合信号肽，形成SRP-核糖体复合体，此时，蛋白质合成暂停直至结合到内质网膜上。2) 核糖体结合到内质网膜上SRP-核糖体复合体附着于内质网膜SRP受体上，SRP完成使命后，与 SRP受体分离，可继续被循环使用。此时，多肽链继续合成。3) 新生肽链经膜穿入内质网腔信号肽及合成的新肽链通过中央管和转移通道进入内质网腔4) 信号肽被切除信号肽完成使命后即被内质网膜上的信号肽酶切去并降解。与之相连的合成中的肽链继续进入内质网腔直到合成完整的多肽。5) 肽链合成完成合成的肽链在内质网腔中加工，核糖体也脱离内质网，大小亚基分离，重新进行“核糖体循环”2 新生肽的折叠组装: 非还原性的内腔，易于二硫键形成； 蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI）: 切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态结合蛋白（Bindi