作业-细胞生物学

1、第一章 绪论1、什么是细胞生物学？细胞生物学的主要研究内容和发展趋势是什么？Ø 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它从不同层次（显微、亚显微与分子水平）研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等。细胞生物学，分子生物学，神经生物学和生态学并列为我国生命科学的四大基础学科，反映了现代生命科学的发展趋势。2、当前细胞生物学研究的三大基本问题是什么？v 基因的时空表达：基因组在时间和空间上是如何有序表达的？v 生物大分子自组装及其调控机理：生物大分子（蛋白质、核酸、多糖）及其复合物，如何逐级装配成能行使生命活动的基本结构

2、体系及各种细胞器？这种自组装的调控程序和调控机制？v 细胞信号转导：主要是大量活性因子与信号分子，是如何调节细胞最重要的生命活动过程的。3、简述细胞学说的基本要点和在细胞生物学发展历史中的重要意义？Ø 认为细胞是有机体，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；Ø 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；Ø 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。Ø 细胞学说的创立大大推进了人类对生命自然界的认识，有力地促进了生命科学的进步 。第二章 细胞的统一性与多样性1、如何理解细胞的统一性？1.细胞

3、是构成有机体的基本单位。一切有机体都由细胞构成。2.细胞是代谢与功能的基本单位。细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。3.细胞是有机体生长与发育的基础。4.细胞是繁殖的基本单位。细胞具有遗传的全能性。5.细胞是生命的归宿，是生物进化的起点。2、目前关于细胞概念有哪些基本的共识？1. 相似的化学组成:C、H、O、N、P、S2. 磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜3. 相同的遗传装置：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。4、一分为二的分裂方式5. 作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。3、举例说明细胞形态结构与功能的关系如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO2的交换;

4、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，这种不同与它们各自的功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后， 要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质， 这样， 卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的mRNA和蛋白质， 所以体积就大; 而圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细又长， 这也是与它的功能相适应的。精细胞对后代的责任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装; 至于精细胞的细尾巴则是为了运动寻靶，尖尖的头部，是为了更容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。4、原核细胞与真核细胞有哪些重要的差别？5、植物细胞与动物细胞有哪些重要的差别？

5、Organelles Animal Cells Plant CellS 细胞壁 无 有 叶绿体 无 有 液泡 无 有 溶酶体 有 无 圆球体 无 有乙醛酸循环体 无 有通讯连接方式 间隙连接 胞间连丝 中心体 有 无胞质分裂方式 收缩环 细胞板6、真核细胞有哪些基本的结构体系？ 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统-内膜系统。 内膜系统将细胞质分隔成不同的区域（区隔化，compartmentalization)。区隔化使细胞内表面积增加了数十倍，代谢能力增强。 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统。（颗粒纤维结构系统） 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。第三章

6、细胞生物学研究的基本方法（一）名词分辨率：（D，resolution）:是指区分开两个质点间的最小距离负染技术：染色剂不被样品吸收，只是沉积在期表面，吸取多余的染色剂，样品凸出的地方染色剂少，样品凹陷的地方则多，最终在荧光屏上形成负象（即黑暗的背景下出现亮的影像）。冰冻蚀刻技术：亦称冰冻断裂。标本置于干冰或液氮中冰冻，然后进行断裂；升温后，冰升华，暴露出了断面结构。向断裂面上喷涂一层蒸汽碳和铂。然后将组织溶掉，把碳和铂的膜剥下来，此膜即为复膜（replica）。密度梯度离心：介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过离心力场的作用使细胞分层、分离。免疫荧

7、光技术：将免疫学方法与荧光标记技术相结合用来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。免疫胶体金技术：以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体检测的一种新型的免疫标记技术。核酸原位杂交：将标记的核酸探针与细胞或组织切片中核酸进行杂交，经放射自显影或非放射检测体系，从而对特定核酸顺序进行精确定量定位的技术。荧光原位杂交：是将荧光标记的DNA探针与待测样本进行原位杂交，在荧光显微镜下对荧光信号进行辨别和计数的一种检测技术。细胞培养：将细胞从机体中取出，模拟机体条件下使其生存、生长、繁殖和传代。细胞原代培养：即培养直接来自动物机体的细胞群，将细胞从一个培养瓶转移到另外一个培养瓶称为传代或传代培养。细胞株：从原

8、代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群，可培养到4050代。细胞系：原代培养物经首次传代成功后即为细胞系(cell line)细胞融合：通过培养和介导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合（cell fusion）或细胞杂交。单克隆抗体技术：一种免疫学技术，将产生抗体的单个B淋巴细胞同肿瘤细胞杂交， 获得既能产生抗体， 又能无限增殖的杂种细胞，并以此生产抗体。细胞拆合：就是把细胞核和细胞质分离开来，然后把不同来源的细胞质和细胞核互相结合，形成核质杂交细胞。（二）问答1、细胞内特异蛋白质的定位和定性分析有哪些主要方法？免疫荧光技术l 蛋白的定位：用免疫细胞化学免疫电

9、镜技术免疫印迹（Western blot）放射免疫沉淀（radioimmuno-precipitation）酶联免疫分析（ELISA）蛋白质芯片质谱分析l 蛋白的定性2、举例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学方法的结合在细胞生物学研究中的应用。提示：从蛋白质的定位（免疫电镜技术）和核酸的定位（电镜原位杂交）方面考虑根据免疫学原理，利用抗体同特定抗原专一结合，对抗原进行定位的技术。如果将抗体结合上标记物，再与组织中的抗原发生反应，即可在光镜或电镜下显示出该抗原存在于组织中的部位。 电镜原位杂交技术（采用生物素或地高辛标记探针，与抗生物素抗体相连的胶体金标记进行检测）。第四章 细胞质膜（一）名词生

10、物膜：生物膜包括质膜由蛋白质-脂质-蛋白质构成的三明治式的结构。脂质体：是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。 质膜的流动镶嵌模型： 镶嵌有蛋白质和糖类的磷脂双分子层膜蛋白的不对称性：是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性和分布的区域性。（二）问答1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？（1）细胞膜由双脂层和蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；（2）膜蛋白和膜脂均可侧向运动，体现了膜的流动性。（3）蛋白质或结合在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。膜的流动性与生命活动的关

11、系：信息传递，各种生化反应，发育不同时期膜的流动性不同膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间和空间上有序的各种生理功能的保证。2、何谓内在膜蛋白？它们以什么方式与膜脂结合？内在膜蛋白：多数为跨膜蛋白（tansmembrane proteins），与膜的结合非常紧密，约占膜蛋白的70-80%。u疏水相互作用：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。u离子键：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形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。 u共价键：膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子，插入脂

12、双层之间；还有少数蛋白与糖脂共价结合。3、何谓脂质体？脂质体有哪些类型？脂质体有何应用？脂质体：是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。类型：球形脂质体、平面脂质体膜应用：²研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；²脂质体中裹入DNA可用于基因转移；²在临床治疗中, 脂质体作为药物或酶等载体4、简述质膜的功能。 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢 产物的排除，其中伴随着能量的传递; 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞

13、与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。第五章 物质的跨膜运输（一）名词被动运输：指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运输。不需要细胞提供代谢能量。主动运输：主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度的跨模转运方式，需要消耗能量。简单扩散：又称自由扩散(free diffusion) ，小分子物质以热运动的方式顺膜两侧浓度梯度扩散。不需膜蛋白的帮助，也不消耗ATP，仅靠膜两侧的浓度差。协助扩散：也称促进扩散、易化扩散，是各种极性分子和无机离子（糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等）顺其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运，不需要细胞提供能量，但需

14、膜转运蛋白的协助。初级主动运输（ATP驱动泵驱动下的主动运输，即ATP酶直接利用水解ATP提供能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输）协同运输（又称次级主动运输，即耦联转运蛋白介导一种离子或分子逆浓度梯度运输的同时，耦联另一种物质顺浓度梯度的运输）膜泡运输（真核细胞通过胞吞与胞吐作用完成大分子与颗粒物质的跨膜运输。转运过程中，物质包裹在脂双层膜包被的囊泡中，因此称膜泡运输。）胞吞作用：受体介导的内吞作用（通过网格蛋白有被小泡（clathrin-coated vesicle）从胞外基质摄取特定大分子的内吞作用。被转运的物质（配体，ligand）首先与细胞表面特异性受体结合，形成两

15、者的复合物，并引发细胞质膜局部的内陷，内陷的质膜在网格蛋白的参与下形成有被小窝（coated pit），深陷的小窝脱离质膜形成有被小泡。具有高度专一性和高效性特点。胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其它膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。膜电位：细胞膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和。静息电位：在静息状态下细胞膜两侧的电位差。外正内负。动作电位：可兴奋组织或细胞受到阈上刺激时，在静息电位基础上发生的快速、可逆转、可传播的细胞膜两侧的电位变化，形成动作电位。胞内体：动物细胞内由膜包围的细胞器（囊泡，膜泡），其作用是运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解。V-型质子泵：又称膜泡质子泵，利用ATP

16、水解供能从细胞质基质中逆H电化学梯度泵出H进入细胞器，以维持细胞质基质pH中性和细胞器内pH酸性。F-型质子泵：又称HATP合成酶（F1F0ATPase），存在于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜和细菌质膜上， H顺浓度梯度运动，所释放的能量耦联ATP合成。如线粒体磷酸化和叶绿体光合磷酸化。P-型离子泵：转运中泵蛋白需要磷酸化/去磷酸化（P是phosphorylation的缩写)，利用发生构象的改变来转移离子。包括Na+-K+泵、Ca2+泵。ABC转运器（ABC transporter）最早发现于细菌，属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两个高度保守的ATP结合区（ATP binding casse

17、tte），故名ABC转运器。它们通过结合ATP发生二聚化，ATP水解后解聚，通过构象的改变将与之结合的底物转移至膜的另一侧。 转胞吞作用是一种特殊的内吞作用，受体和配体在内吞中并未作任何处理，只是经细胞内转运到相反的方向, 然后通过胞吐作用，将内吞物释放到细胞外。这种内吞主要发生在极性细胞中，如抗体转运到血液和奶汁就是这种运输。（二）问答1、膜转运蛋白的种类与作用作用：细胞吸收营养物质、排出代谢产物与废物以及细胞维持相对稳定的内环境都有赖于物质的跨膜运输。小分子物质通过被动运输与主动运输途径进行跨膜运输。几乎所有的有机小分子和带电荷的无机离子的跨膜转运都需要特异的膜转运蛋白。2、小分子跨膜运输

18、有哪些方式？3、大分子和颗粒型物质跨膜运输有哪些方式？4、以低密度脂蛋白（LDL）的胞吞为例简要介绍受体介导的内吞作用的过程。答：LDL与细胞表面的受体结合形成复合物在质膜处网格蛋白的参与下形成有被小窝（coated pits）小窝深陷脱离质膜形成有被小泡(coated vesicle)网格蛋白脱离有被小泡去被的小泡与早胞内体（early endosome）融合，胞内体中pH值低，使受体与LDL颗粒分离含有配体的胞内体（late endosome）与溶酶体融合 LDL颗粒中的胆固醇酯被水解成游离的胆固醇而被利用。5、简述动物中可兴奋细胞动作电位形成过程以及与Na-K离子流的关系提示：结合图示描

19、述。动作电位变化的全过程：极化去极化（包括反极化）复极化超极化恢复。（1）极化（polarization） ：在静息状态下，细胞质膜内外维持外正内负、相对稳定的电位差，称为极化。（2）除极化（depolarization）：阈刺激或阈上刺激使膜对Na+的通透性增加，Na+顺浓度梯度瞬间大量流入细胞内，致使静息膜电位减少甚至消失，使膜除极化，形成动作电位的上升支。（3）反极化（antipolarization）：当细胞内Na+进一步增加达到Na+平衡电位时，会形成瞬间的内正外负的动作电位，此过程称作质膜的反极化，动作电位达到最大值。（4）复极化：除极化完毕后，膜内朝着正电荷减少方向发展，逐渐恢复

20、静息电位的过程，称为复极化（repolarization）。（5）超极化：Na+大量进入细胞时，K+通透性逐渐增加，随着动作电位出现， Na+通道从失活到关闭，K+通道完全打开，K+流出细胞从而使质膜再度极化，以致超过原来的静息电位，称作膜的超极化（hyperpolarization）。6、比较载体蛋白和离子通道的特点l 载体蛋白特点Ø 高度选择性(特异性)：通常只运输一种分子Ø 饱和动力学特征：类似于酶与底物的作用Ø 底物竞争性或抑制剂的非竞争抑制：类似于酶，可被底物的结构类似物竞争，也可被抑制剂非竞争性抑制。离子通道的特点：Ø 转运效率极高;没有饱和

21、值;并非持续开放，而受控于细胞信号； 有些通道蛋白平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又称为门（控）通道（gated channel）7、比较主动运输与被运输的特点被动运输：指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运输。不需要细胞提供代谢能量。主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度的跨模转运方式，需要消耗能量。8、ATP驱动泵包含哪些类型？ P型离子泵、 V型质子泵、 F型质子泵和ABC超家族9、比较P-型离子泵、V-型质子泵、F-型质子泵P-type：转运中泵蛋白需要磷酸化/去磷酸化（P是phosphorylation的缩写)，利用发生构象的改变来转移离

22、子。包括Na+-K+泵、Ca2+泵。V-型质子泵：又称膜泡质子泵，利用ATP水解供能从细胞质基质中逆H电化学梯度泵出H进入细胞器，以维持细胞质基质pH中性和细胞器内pH酸性。存在于动物细胞胞内体、溶酶体膜、破骨细胞和某些肾小管的质膜以及植物、酵母和其他真菌细胞液泡膜上。F-型质子泵：又称HATP合成酶（F1F0ATPase），存在于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜和细菌质膜上， H顺浓度梯度运动，所释放的能量耦联ATP合成。如线粒体磷酸化和叶绿体光合磷酸化。10、比较胞饮作用与吞噬作用的异同。特征内吞泡大小转运方式内吞泡形成机制胞饮作用小于150nm连续发生的过程需要网格蛋白形成包被及接合素蛋白连

23、接吞噬作用大于250nm需要受体介质的信号触发过程需要微丝及其结合蛋白的参与二者都属于胞吞作用：通过细胞质膜内陷形成囊泡（胞吞泡），将外界物质裹进并输入细胞的过程。第七章 细胞质基质与细胞内膜系统（一）名词细胞质基质： 真核细胞细胞质中，除去能分辨的细胞器以外的细胞质中胶状物质。细胞内膜系统：指在结构、功能及发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。微粒体（在细胞匀浆和超速离心过程中，破碎的内质网膜和核糖体形成的囊泡结构。）异质性(heterogeneous)细胞器：是指在不同生物及不同发育阶段，该细胞器的形态、大小, 甚至所含有酶的种类都

24、有很大的不同，如溶酶体、过氧化物酶体。次级溶酶体：是初级溶酶体与细胞内的自噬泡、胞饮泡或吞噬泡融合形成的复合体，即正在进行或完成了消化作用的溶酶体。内含水解酶和相应的底物，可分为自噬溶酶体（autophagolysosome）和异噬溶酶体(phagolysosome) 。前者消化的物质来自细胞本身的各种成分，后者消化的物质来自外源。残余体：次级溶酶体到达其功能末期时，由于水解酶活性下降或消失，残存物质不能被消化而保留其中的溶酶体。微体： 即过氧化物酶体，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。（二）问答1、简述真核细胞的细胞质是如何被生物膜区室化（compartmentation

25、）的？P169 真核细胞内具有发达的细胞内膜相结构，将细胞质区分成不同的隔室。细胞内区室化是真核细胞结构和功能的基本特征之一。细胞内被膜区分为3类结构：细胞质基质（cytoplasmic matrix）、细膜内膜系统（endomembrane system）和其他由膜包被的各种细胞器（诸如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞核）。2、什么是细胞质基质？简述其组成、特点及功能。细胞质基质： 真核细胞细胞质中，除去能分辨的细胞器以外的细胞质中胶状物质。主要成分l 水和无机离子等一些小分子。l 脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等中等分子。l 蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等大分子，蛋白质占20-30

26、%。l 细胞骨架l 内含物（糖原、脂滴、色素等）主要特点：高度有序、且不断变化动态结构体系。 （蛋白质之间、蛋白质与其他大分子之间通过弱健相互作用）。功能：1）、完成各种中间代谢过程 糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质和脂肪酸的合成等。2）、与细胞质骨架相关的功能骨架不仅与维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等相关，而且为其它成分和细胞器提供锚定位点。3）、蛋白质的分选和运输场所4）、细胞的信号转导 3、简述内质网的类型及各自的功能。l 粗面内质网（ rough endoplasmic reticulum，rER） 膜外有核糖体附着，呈扁平囊状，排列整齐，

27、膜围成的空间称为ER腔（lumen）。主要功能是合成分泌蛋白和多种膜蛋白。分泌细胞（浆细胞、胰腺腺泡细胞）中rER十分发达。l 光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER） 膜外无核糖体附着（表面光滑），呈分支管状或小泡状。主要功能是合成脂质。肌肉细胞中的肌质网是一种特化的SER，可贮存Ca2+，引起肌肉收缩。 4、内质网与其他细胞器的关系Ø （P177-178）向内折叠的质膜有时与ER相连，甚至管道相通。原核细胞的质膜内侧常附着核糖体，ER是否由质膜演化而来？Ø 内质网膜常与外层核膜连接，内质网腔与核周间隙相通，外层核膜有时也附着核糖体，

28、提示ER与核膜的发生同源。Ø rER与sER是一个连续的整体结构，sER与高尔基体在结构、功能与发生上更为密切。5、粗面型内质网上合成哪几类蛋白？分泌蛋白：如抗体、多肽类激素、酶、细胞外基质成分 膜的整合蛋白：质膜、ER膜、高尔基体膜和溶酶体膜上的整合膜蛋白。 构成内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白：需要与其它细胞组分严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶； 需要进行修饰和加工的蛋白，如糖蛋白6、简述高尔基体的功能。参与细胞的分泌活动；脂类物质的转运；高尔基体是细胞内糖类合成和蛋白糖基化修饰的场所。蛋白酶的水解和其他加工过程。7、蛋白糖基化的基本类型、特征及其生物学意义（作用）。Ø

29、; N-连接的糖基化（N-linked glycosylation）：与Asn的NH2连接，连接的糖为N-乙酰葡糖胺。Ø O-连接的糖基化（O-linked glycosylation）：与Ser、Thr、羟赖氨酸和羟脯氨酸的OH连接，连接的糖为半乳糖或N-乙酰半乳糖胺。特征N-l连接O-连接合成部位粗面内质网和高尔基体高尔基体合成方式来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去与糖结合的氨基酸残基天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸最终长度至少5个糖残基1-4个糖残基，但ABO血型抗原较长第一个糖残基 N乙酰葡萄糖胺N乙酰半乳糖胺等作用：8、简述溶酶体类型、功能。类型：1.

30、初级溶酶体（primary lysosome） 2. 次级溶酶体（secondary lysosome） l 自噬溶酶体（autophagolysosome）l 异噬溶酶体（phagolysosome）3. 残余体（residual body），又称后溶酶体功能：1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞（自噬）2.防御功能：病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞，吞噬、消化病原体（异噬） 9、简述溶酶体是如何发生的。l 一些溶酶体酶上有一个特殊的标记6-磷酸甘露糖(M6P)。这一标记是溶酶体酶合成后在粗面内质网和高尔基体通过糖基化和磷酸化添加上去的。l 初级溶酶体是在高尔基体的反面（TGN）以出芽的形式形成。10、简述过氧化物酶体的功能。（一）在动物中 参与脂肪酸的-氧化。 具有解毒作用。（二）在植物细胞中1、光呼吸，可消除多余的NADPH和ATP，减少细胞受损的可能，有其正面意义。2、乙醛酸循环：在油料作物的种子萌发过程中，脂肪酸-氧化产生乙酰辅酶A，通过乙醛酸循环，把两个乙酰辅酶A合成琥珀酸， 琥珀酸通过糖异生途径合成葡萄糖，开辟了一条从脂肪