细胞生物学习题课

1、试论证“一切活细胞都是从一个共同的祖先细胞进化而来的”。关于一个共同祖先的假说有多方面的证据。（1）对活细胞的分析显示所有的细胞都有相同的结构、组成和代谢特征：在一切活细胞中组成核酸和蛋白质的化合物是一样的；各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的；在原核与真核细胞中发现的一些重要蛋白质有很相似的精细结构；生物膜结构的相似性。一切细胞内都有合成蛋白质的结构——核糖体。（2）细胞高度复杂有序，能自体装配，要求和利用能量。（3）所有细胞都能增殖。甚至在体外组织培养也能生长和繁殖。增殖以一分为二的方式进行分裂。（4）细胞能通过受体对外界刺激作出反应。多种不同类型的细胞是在进化中加以精细调整去配合特定细胞的特定需要。12.“病毒是寄生物，对宿主生物是有害的，因此使宿主生物处于进化上不利的地位。”试评述这一论断。由于具有在细胞之间转移核酸序列的能力，病毒在其所侵染生物的进化中起了重要作用。许多病毒会随机携带宿主染色体的部分片段并转移到不同的细胞或生物体中。因此，病毒通过促进基因库的混合而加快进化过程。在通常对生物个体有害的同时，整体上可能对一个物种是有利的。23.以植物为例说以多细胞的形式生存比较优越。真核细胞以失去细胞快速生长为代价而变得精巧复杂。由于其更加复杂的结构，它们可以通过分化进行功能的特化。一个生物中不同的细胞可以承担专门的功能且互相合作。随着这种复杂性的提高，多细胞生物能利用单细胞生物所不能利用的食物来源。植物能利用它的根从土壤中吸收水分和营养，同时收集光能并从空气中收集CO2。当然，单细胞也有一定的优点，如细菌能快速生长并通过突变能迅速适应环境条件的改变。倘若细菌也变为多细胞结构，繁殖和快速变化的能力将受到限制。34.电子显微镜为何不能观察活标本？因为电镜样品的观察室要求高度的真空条件。45.在进行细胞组分的分离时，实验方案设计的一般原则是什么？根据不同的细胞器或分子具有不同的体积与密度，通过离心力场的作用加以分离。根据这两个主要因素可设计不同的离心分离方法：差速离心、密度梯度离心。56.解决下列问题可分别采用何种技术？（1）证明在犯罪现场找到的头发中的DNA与被告犯罪嫌疑人的DNA是吻合的。进行PCR后用限制性核酸内切酶处理，经过凝胶电泳，进行限制性片段长度多态性检测。（2）鉴定分泌到细胞外的糖蛋白激素，其糖基是在细胞的哪一部分被加上去的。用放射性标记糖类示踪，结合放射自显影技术。（3）寻找新的、便宜的而且丰富的人类生长激素来源，以便于治疗生长激素缺乏症患者；分离生长激素基因，重组并克隆，然后从表达该激素的转基因细胞中纯化该激素。（4）确定酶蛋白中关键氨基酸的方法。定点诱变，然后进行酶促动力学分析。6

7.动脉硬化的细胞学基础是什么？由于膜脂的组成成分发生改变，使膜的流动性降低。如胆固醇比值，以及卵磷脂/鞘磷脂比值等。78.为什么用细胞松弛素处理细胞可增加膜的流动性？一些膜内侧蛋白质与细胞骨架成分肌动蛋白丝相连，形成一个整体，细胞松弛素可破坏肌动蛋白丝，即破坏细胞骨架，从而增加了膜的流动性。89.如何理解“被动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”?主要是从创造差异对细胞生命活动的意义方面来理解。主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。这种运输对于维持细胞和细胞器的正常功能来说起三个重要作用:①保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质,即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低;②能够将细胞内的各种物质,如分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外,即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多;③能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适的浓度,特别是K+、Ca2+和H+的浓度。概括地说，主动运输主要是维持细胞内环境的稳定,以及在各种不同生理条件下细胞内环境的快速调整,这对细胞的生命活动来说是非常重要的。910.细胞内Ca2+浓度升高引起肌细胞收缩。心肌细胞快速而有节律交替收缩，除ATP驱动的Ca2+泵外，还有以Ca2+交换胞外Na+的跨质膜的反向运输蛋白。收缩期间，已进入细胞内的大部分Ca2+被反向运输蛋白迅速的泵回到细胞外，使细胞得以松弛。乌本苷和毛地黄是治疗心脏病的重要药物，可使心肌更强烈的收缩。这两种药物的作用是部分抑制心肌细胞质膜中Na+/K+泵。试解释这些药物在患者体内的作用。一旦其中一种药物用量过大，将会发生出现后果？因为乌本苷和毛地黄对Na+/K+泵有部分抑制作用，因此产生的Na+电化学梯度低于未处理细胞，使Ca2+-Na+反向运输蛋白工作效率降低，Ca2+迁出细胞的速度降低。当下一个肌肉收缩周期开始时，在胞质溶胶内仍具有较高的Ca2+浓度。因此新的Ca2+进入细胞将导致胞内Ca2+比未处理细胞内的浓度高，结果引起更强和更长时间的持续收缩。Na+-K+泵在动物细胞中具有重要的生理功能：维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；维持低Na+高K+的细胞内环境；维持细胞的静息电位。如果某药物浓度过高必然有一定的毒害作用。1012.整合在膜上的酶必需依赖周围环境的脂质作为支持物，活性的发挥也需要他们协助。Na+-K+ATPase就是一个例子。设计一实验，验证膜流动性对Na+-K+ATPase催化速度的影响。用去垢剂将Na+-K+ATPase从膜上分离出来，在具有确定成分的脂质体上将这些酶重建，分析酶的活性。合成的脂质体带有不同数量的饱和和不饱和脂肪酸，因而有不同的流动性，在不同流动性的脂质体条件下分析酶的活性。1113.从红豆杉树皮中提取的药物紫杉醇能与微管紧密结合，促进微管的组装；秋水仙碱的作用却与之相反。两者都可用作抗癌药物，但对于分裂细胞都是致命的。为什么？

细胞分裂既依赖于微管的装配，也依赖于它的解聚。形成纺锤体必需先发生细胞内微管的解体，游离的蛋白亚基用于纺锤体的组装。当紫杉醇处理细胞后，紫杉醇促进微管的装配和稳定，纺锤体不能解聚；当秋水仙碱处理后，秋水仙素能与未聚合的微管二聚体结合，阻止成核反应，细胞不能进行微管的组装，细胞分裂同样因为纺锤体不能形成而被阻断。两种药物通过不同的机制干扰了微管的动态平衡，因此对细胞分裂都是致命的。

1214.针对肌球蛋白的抗体能阻断肌球蛋白分子沿肌动蛋白纤维的移动，试解释抗体是如何起作用的？给细胞注射这种抗体对后期染色体的移动和胞质分裂是否有影响?为什么？抗体能紧密结合抗原（肌球蛋白）。当结合抗原后，抗体能通过阻止抗原与其他细胞组分结合来干扰抗原的功能。由于后期染色体的移动依赖于微管而不依赖于肌动蛋白或肌球蛋白，因此有丝分裂过程中给细胞注入肌球蛋白的抗体对染色体的移动无影响；但胞质分裂依赖于肌动蛋白和肌球蛋白组成的环状结构的收缩，使细胞一分为二，因此注入肌球蛋白抗体能阻断胞质分裂。1315.裂殖酵母通常在达到一定大小后开始分裂，下图显示的是一个野生型的分裂过程。现在分离到两个突变株：cdc25-和weel-，但忘了做标记。通过显微镜观察到如下结果，请推测：（1）突变体1和2哪个是cdc25-哪个是weel-？（2）这样的突变会影响细胞周期的哪个时期，这个时期是延长还是缩短？突变体1突变体2野生型14CDK的激活需要Thr161的磷酸化和Thr14和Tyr15的去磷酸化。突变体1是cdc25-，Cdc25可以促进Thr14和Tyr15的去磷酸化（去除Cdc2（CDK）上抑制性的磷酸基团）使CDK被激活，当发生突变时不能产生有功能的磷酸酯酶，细胞长大但不能正常进入分裂，使G2期延长；突变体2是weel-，

weel基因编码一种激酶，将抑制性的磷酸基团添加到Cdc2上，促进Thr14和Tyr15的磷酸化，抑制CDK的活性，当发生突变时，抑制作用解除，细胞在未成熟时即提前分裂，使G2期缩短。1516.血清紧张素时一种小分子胺，可充当神经递质在相邻的神经细胞间传递信号，同时也可作为一种激素进入血液并且在非相邻组织的细胞间传递信号。可能在性格、情绪、睡眠及中枢神经系统的镇痛中期作用。为建立一个血清紧张素作用于靶细胞的模型，通过实验发现（1）血清紧张素能提高靶细胞中的cAMP含量；（2）在匀浆细胞中也可观察到cAMP得增加，但将颗粒片段去掉后无这一现象；（3）在匀浆处理的细胞中血清紧张素与膜片段的解离需GTP的存在；（4）靶细胞膜具有GTP酶活性。当对于血清紧张素和肾上腺素敏感的靶细胞被两种激素同时处理时，不会产生加性效应。请推测血清紧张素的作用机制。16

血清紧张素的受体是与G蛋白偶联的细胞表面受体，其效应物为腺苷酸环化酶（AC)。1717.酗酒者和肝癌患者的肝细胞都会发生增殖，试述其不同的诱发机制。酗酒者体内肝细胞的增生是由于肝脏负担过重，并被大量应被代谢的酒精所损害，这就需要更多的肝细胞激活那个通常调节增生的控制机制。如果肝脏没被严重损坏，在酗酒者停止饮酒后，肝通常会恢复到原来的大小。然而肝癌发生时，突变破坏了正常的细胞增殖控制，而使细胞不受控制的持续分裂。1818.“如果每一个基因的表达依赖于一套基因调节蛋白，这些基因调节蛋白的表达也依赖于其他的基因调节蛋白，依此类推，细胞将需要无穷多的基因，其中的大部分将编码基因调节蛋白。”对该推理做出评判。细胞始终在合成一些组成型基因调节蛋白。蛋白质的活性受细胞内或细胞外的信号所控制，从而调整转录活性以适应细胞的生理需要，而且一个基因调节蛋白通常可调节多个不同基因的表达。基因调节蛋白对基因表达的调控是一种组合调控，并能相互影响活性，这样通过有限几套蛋白质就可以调节各种基因的表达。不过，真核细胞全部基因组的确有10%的基因编码调节蛋白。1919.为什么覆盖在肠内表面的上皮细胞频繁的更新，而大部分神经元的寿命可与个体的寿命相同？肠上皮细胞面临的是一个相当恶劣的环境，其中有消化酶和因机体每天的摄入的食物不同而变化多样的各种物质，同时又是对周围环境中普遍存在的有害物质和致突变剂的第一道防线。受伤及病变的细胞由于快速的细胞更新而被及时清除，从而防止对机体产生有害的后果。若因突变而使上皮细胞发生不适分裂，该细胞及其子代细胞常会让其从绒毛顶端脱离，所以突变虽常发生却极少导致癌变。神经元生活在高度受保护的环境中，与外界隔离。其功能依赖于一个与其他神经元相连接的复杂的在发育中建立起来的系统，而且神经元一旦死亡就很难重建。2020.当加入衔接蛋白、网格蛋白和发动蛋白-GTP时，在真核细胞质膜