1、 - 1 - 细胞生物学 第一章 绪论 1.细胞生物学的任务是什么？它的范围都包括哪些？ （ 一 ） 任务： 细胞生物学的任务是以细胞为着眼点，与其他学科的重要概念兼容并蓄，来阐明生物各级结构层次生命现象的本质。 （ 二 ） 范围： （ 1） 细胞的细微结构； （ 2） 细胞分子水平上的结构； （ 3） 大分子结构变化与细胞生理活动的关系及分子解剖。 2.细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系 。 （ 1） 地位： 以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。 （ 2） 关系： 应用现代物理学与 化学的技术成就和分子生物学的概念与
2、方法， 研究生命现象及其规律。 3.如何理解 E.B.Wilson 所说的 “ 一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找 ” 。 （ 1） 细胞是一切生物体的最基本的结构和功能单位。 （ 2） 所谓生命实质上即是细胞属性的体现。生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、代谢和激应等都是细胞这个基本单位的活动体现。 （ 3） 生物科学，如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、组织学、发育生物学、分子生物学等，其研究的最终目的都是要从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理。 （ 4） 现 代生物学各个分支学科的交叉汇合是 21 世纪生命科学的发展趋势，也要求各个学科都要到细胞中
3、去探索生命现象的奥秘。 （ 5） 鉴于细胞在生命界中所具有的独特属性，生物科学各分支学科若要研究各种生命现象的机理，都必须以细胞这个生物体的基本结构和功能单位为研究目标，从细胞中研究各自研究领域中生命现象的机理。 4.细胞生物学主要研究内容是什么？ （ 1） 细胞核、染色体以及基因表达 ； （ 2） 生物膜与细胞器 ； （ 3） 细胞骨架体系 ； （ 4） 细胞增殖及其调控 ； （ 5） 细胞分化及其调控 ； （ 6） 细胞的衰老与凋亡 ； （ 7） 细胞起源与进化 ； （ 8） 细胞工程 。 5.当前细胞生物学研究 中的基本问题以及细胞基本生命活动研究的重大课题是什么？ 研究的三个根本性问题
4、： （ 1） 细胞内的基因是如何在时间与空间上有序表达的 问题 。 （ 2） 基因表达的产物结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，如何逐级装配行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的 问题 。 （ 3） 基因表达的产物大量活性因子与信号分子，如何调节细胞最重要的生命活动的 问题 。 生命活动研究的重大课题 ： （ 1） 染色体 DNA 与蛋白质相互作用关系非组蛋白对基因组的作用 。 - 2 - （ 2） 细胞增殖、分化、凋亡（程 序性死亡）的相互关系及其调控 。 （ 3） 细胞信号转导细胞间信号传递；受体与信号跨膜转导；细胞内信号传递 。 （ 4） 细胞结构体系的装配 。 6.你认为是谁首先发
5、现了细胞？ （ 1） 荷兰学者 A.van Leeuwenhoek，而不是 R.Hooke。 （ 2） 1665 年， R.Hooke 利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的， Hooke观察到的并不是真正的细胞，而是死去的植物的细胞壁围成的空腔，不过他的发现显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。 7.细胞学说建立的前提条件是什么？ （ 1） 1665 年， R.Hooke 利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的，显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。 （ 2） Hooke 同时代的发现了许多种活细胞。 （ 3）
6、19 世纪上半叶，随着显微镜质量的提高和切片机的发明，对细胞的认识日趋深入。学者们开始认识到生物体是由细胞构成的，于是在 1838 1839 年， M.Schleidon 和 T.Schwann在总结前人工作的基础上提出了细胞学说。 8.细胞生物学各发展阶段的主要特征是什么？ 它大体上经历了细胞的发现；细胞学说的创立和 细胞学的形成；细胞生物学的出现；分子细胞生物学的兴起等各主要的发展阶段。 （ 一 ） 细胞的发现阶段： （ 1） 1604 年，荷兰眼睛商 Z.Jansen 创制了世界上第一架显微镜。 （ 2） 英国物理学家 Robert hooke（ 1635-1703） 创造了第一架对科学
7、研究有价值的显微镜。 （ 3） 荷兰科学家 Antonie van Leeuwenhoek1674 年用自制的显微镜发现了原生动物。 （ 二 ） 细胞学说的创立和细胞学的形成阶段： （ 1） 显微镜制作技术有了明显的进步，分辨率提高到 1m 以内 。 （ 2） 细胞学 说创立、原生质理论 提出 。 （ 3） 研究方向转移到细胞内部结构上来。 （ 三 ） 细胞生物学的出现： （ 1） 电子显微镜的发明 。 （ 2） 研究方向转移到细胞的超微结构和分子结构水平 。 （ 3） 细胞生物学诞生 。 （ 四 ） 分子细胞生物学的兴起 ： （ 1） 电镜标本固定技术的改进 。 （ 2） 人们认识到细胞的各
8、种活动与大分子的结构变化和分子间的相互作用的关系。 第 二 章 细胞的基本知识 概要 1.如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？ （ 1） 一切有机体都有细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位 ； （ 2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与 功能的基本单位 ； （ 3）细胞是有机体生长与发育的基础 ； （ 4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 ； （ 5）没有细胞就没有完整的生命 ； （ 6）细胞是多层次非线性的复杂结构体系 ； （ 7）细胞是物质 （结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体 ； （ 8）细胞是高度有序的，具有自装配与自组织能力的体系 。 2.细胞的
9、基本共性是什么？ - 3 - （ 1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜 ； （ 2） 所有的细胞都有 DNA 与 RNA 两种核酸 ； （ 3） 所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器核糖体 ； （ 4）所有细胞的 增殖都是一分为二的分裂方式 。 3.为什么说病毒不是细胞？蛋白质感染子是病毒吗？ （ 1） 病毒是由 一个核酸分子 （ DNA 或 RNA）芯和蛋白质外壳 构成的，是非细胞形态的生命体 ，是最小、最简单的有机体。仅由一个有感染性的 RNA 构成的病毒，称为 类病毒 ；仅由感染性的蛋白质构成的病毒称为 朊病毒 。病毒具备了复制与遗传生命活动的最基本的特征，但不具
10、备细胞的形态结构，是不完全的生命体；病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖；病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增 殖，是彻底的寄生物。 因此病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。 （ 2） 蛋白质感染子是病毒 的类似物 ， 虽 不含核酸， 其 增殖是由于正常分子的构象发生转变造成的，这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子，这不同于传统概念上的病毒的复制方式和传染途径，所以蛋白质感染子是病毒 的类似物 。 4.为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？ （ 1）支原体能在培养基上生长 ； （ 2）具有典型的细胞膜 ；
11、（ 3）一个环状双螺旋 DNA 是遗传信息量的载体 ； （ 4） mRNA 与核糖体结合为 多聚核糖体，指导合成蛋白质 ； （ 5）以一分为二的方 式分裂繁殖 ； （ 6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖 。 5.说明原核细胞与真核细胞的主要差别 。 要 点 原 核 细 胞 真 核 细 胞 细胞核 无膜包围，称为拟核 有双层膜包围 染色体形状 数目 组成 DNA 序列 环状 DNA 分子 一个基因连锁群 DNA 裸露或结合少量蛋白质 无或很少重复序列 核中的为线性 DNA 分子 ； 线粒体和叶绿体中的为环状 DNA 分子 两个或多个基因连锁群 核 DNA 同组蛋白结合，线粒体和叶绿体
12、中的 DNA 裸露 有重复序列 基因表达 RNA 和蛋白质在同一区间合成 RNA 在核中合成和 加工 ； 蛋白质在细胞质中合成 细胞分裂 二分或出芽 有丝分裂或减数分裂 内 膜 无独立的内膜 有 ， 分化成细胞器 细胞骨架 无 普遍存在 呼吸作用和光合作用酶的分部 质膜 线粒体和叶绿体（植物） 核糖体 70S（ 50S 30S） 80S（ 60S 40S） 第三章 细胞生物学研究方法 1.透射电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同？ 透射电镜与光学显微镜的成像原理基本一样，不同的是 ： （ 1） 透射电镜用电子束作光源，用电磁场作透镜 ； - 4 - （ 2） 光学显微镜用可见光或紫外光作光源
13、，以光学玻璃为透镜。 2.放 射自显影技术的原理根据是什么？为何常用 H3、 C14、 P32标记物做放射自显影？ （ 一 ） 原理根据： 放射性同位素发射出的各种射线具有使照相乳胶中的溴化银晶体还原（感光）的性能。利用放射性物质使照相乳胶膜感光，再经显影以显示该物质自身的存在部位 。 （ 二 ） 用 H3、 C14、 P32标记物做放射自显影原因： （ 1） 有机大分子均含有碳、氢原子， DNA 和 RNA 等物质中存在磷元素 ； （ 2） 且 C14和 H3均为弱 放射性同位素，半衰期长。 3.何谓免疫荧光技术？可自发荧光的细胞物质是否可在普通显微镜下看到荧光？ （ 1） 免疫荧光技 术是
14、将免疫学方法 （ 抗体同特定抗原专一结合 ） 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、对抗原进行定位测定的技术。它主要包括荧光抗体的制备、标本的处理、免疫染色和观察记录等过程。 （ 2） 不能。首先，荧光是因一定波长（能量）的光（一般为紫外光）照射到物体后瞬间产生的，作为普通显微镜光源的可见光，其能量不足以使物体产生荧光；其次，所产生荧光的波长要比入射光的要长，即使可以激发出荧光，肉眼也看不到。 4.超 速 离心技术的主要用途有哪些？ （ 1） 制备和纯化亚细胞成分和大分子，即制备样品； （ 2） 分析和测定制剂 中的大分子的种类和性质如浮力密度和分子量。 5.细胞融合有那几种方
15、法？病毒诱导与 PEG的作用机制有何不同？ （ 1） 细胞融合的方法有四种： 病毒法、聚乙二醇（ PEG）法、电激和激光法。 （ 2） 病毒诱导： 是先足够数量的紫外灭活的病毒颗粒黏附在细胞膜上起搭桥作用，使细胞黏着成堆，细胞紧密靠近，同时细胞膜发生了一定的变化，在 37 温浴条件下，粘结部位的细胞膜破坏，形成通道，细胞质 流通并融合，病毒颗粒也随之进入细胞。两个细胞合并，细胞发生融合 。 聚乙二醇（ PEG）法： PEG 使能改变各种细胞的末结构，使两细胞接触点处质膜 的脂类分子发生疏散和重组，利用两细胞接口处双分子层质膜的相互亲何以彼此的表面张力作用，使细胞发生融合。 6.为什么说细胞培养
16、是细胞生物学研究的最基本的技术之一？ 细胞培养的理论依据是细胞全能性，是生命科学的研究基础，是细胞工程 乃至基因工程的应用基础。植物细胞的培养为植物育种开辟了一条崭新的途径；动物细胞培养为疫苗的生产、药物的研制与肿瘤防治提供全新的手段；特别是干细胞的培养与定向分化的技术的发展，有可能在体外构建组织甚至器官，由此建立组织工程，同时在细胞治疗及其基因治疗相结合的应用中显示出诱人的前景。 第 四章 细胞 膜 与 细胞表面 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？ 膜的流动性 ：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。 （ 1） 膜脂的流动性 ： 主要由脂分子本身的
17、性质决定的 ， 脂肪酸链越短 ， 不饱和程度越高 ,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。在细菌和动物细胞中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。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。 膜蛋白的流动 ： 荧光抗体免疫标记实验 ； 成斑现象 （ patching） 或 成帽现象 （ capping） 。 （ 2） 膜的流动性受多种因素影响 ： 细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流 动。膜蛋白与膜 分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素 。 （ 3） 膜的流动性与生命活动关系： 信息传递 ； 各种生化反应 ； 发育不同时期膜
18、的流动性不- 5 - 同 。 膜的不对称性 ： （ 1） 膜脂与糖脂的不对称性： 糖脂仅存在于质膜的 ES 面，是完成其生理功能的结构基础 ； （ 2） 膜蛋白与糖蛋白的不对称性 ：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；糖蛋白糖残基均分布在质膜的 ES 面；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。 2.膜的流动镶嵌模型是怎样形成的？它在膜生物学研究中有什么开创意义？ （ 一 ） 形成的原因及前提： （ 1） 单位膜模型无法满意的解释许多膜属性，如膜结构不断地发生动态变化；各种膜没有一成不变的统一性；各种膜均具有各自的特定厚度，提取膜
19、蛋白的难易程度不同；各种膜的蛋白质与脂类的成份比率不同等。 （ 2） 本世纪 60 年代，新技术的发明和应用，对质膜的认识越来越深入。 （ 3） 利用 冷 冻蚀刻法显示出膜上有球形颗粒 。 （ 4） 用示踪法表明膜的结构形态在不断地发生变动。 在此基础上， S.J.Singer和 G.L.Nicolson在 1972年提出了膜的流动镶嵌模型 （ fluid mosaic model） 。 （ 二 ） 意义： 流动镶嵌模型除了强调脂类分子与蛋白质分子的镶嵌关系外，还强调了膜的流动性，主张膜总是处于流动变化之中，脂类分子和蛋白质分子均可做侧向流动。 后来有许多实验结果支持了流动镶嵌模型的观点。 3
20、.质膜在细胞生命活动中都有哪些重要作用？ （ 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 ,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 ；（ 3） 提供细胞识别位点 ,并完成细胞 内外信息跨膜传递 ； （ 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、细胞与基质之间的连接 ； （ 6） 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。 4.质膜的膜蛋白都有哪些类别？各有何功能？膜脂有哪几种？ （ 1） 膜蛋白根据功能的不同，可将分为四类： 运输蛋白，连接蛋白，受体蛋白和酶。 运输蛋白：物质运输，与周围环境进行
21、物质和能量的交换； 连接蛋白：细胞连接； 受体蛋白：细胞识别，信号传递； 酶：具有催化活性。 （ 2） 膜脂： 膜脂主要为磷脂和胆固醇，磷脂主要包括有卵磷脂和脑磷脂 （ cephalin） ，鞘脂（带有一个氨基）和糖脂（结合有寡糖链）。 5.何谓细胞外被？它有哪些功能？ （ 一 ） 细胞外被 是指动物细胞表面的由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的厚约10 20nm 的绒絮状结构。 （ 二 ） 功能： （ 1） 细胞识别； （ 2） 血型抗原； （ 3） 酶活性。 6.细胞表面有哪几种常见的特化结构？膜骨架的基本结构与功能是什么？ （ 1） 细胞表面特化结构主要包括： 膜骨架、鞭毛、纤毛、
22、变形足和微绒毛，都是细胞膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构，分别与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞与环境的物质交换等功能有关。 （ 2） 膜骨架： 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， 其功能是 维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。 7.细胞连接都有哪些类型？各有何结构特点？ - 6 - 细胞连接按其功能分为： 紧密 连接，锚定连接，通讯连接。 （ 1） 紧密连接（封闭 连接 ），细胞质膜上，紧密连接蛋白 （ 门蛋白 ） 形成分支的链索条，与相邻的细胞质膜上的链索条对应结合，将细胞间隙封闭。 （ 2） 锚定连接 ： 通过中间纤维（桥粒、半桥粒）或微丝（粘着带和粘着斑
23、）将相邻细胞或细胞与基质连接在一起，以形成坚挺有序的细胞群体、组织与器官。 （ 3） 通讯连接 ： 包括间隙连接和化学突触，是通过在细胞之间的代谢偶联、信号传导等过程中起重要作用的连接方式。 （ 4） 胞间连丝 连接：是高等植物细胞之间通过胞间连丝来进行物质交换与互相联系的连接方式。 8.细胞外基质与细胞外被有何区别？它们如何相互作用？ （ 1） 细胞外被 是指动物细胞表面的由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的厚约10 20nm 的绒絮状结构，是细胞膜的一部分。 （ 2） 细胞外基质 是存在细胞之间的非细胞性的物质，是由一些蛋白质和多糖大分子构成的精密有序的网络结构，是细胞的分泌物在细胞
24、附近构成的精密结构，它不同于细胞 外被之处是，通过与细胞质膜中的细胞外基质受体结合，同细胞建立了相互关系。 9.细胞外基质 组 成 、分子结构及生物学功能是什么 ？ （ 1） 细胞外基质（ EM）成分可表示如下： 多糖 ： 糖胺聚糖，蛋白聚糖 。 纤维蛋白 ： 胶原，弹性蛋白 ， 纤连蛋白，层粘连蛋白 。 （ 2） 作用 ： 细胞外基质可影响细胞的发育、极性和行为活动。 （ 1） 糖胺聚糖（ GAG）链构成的网络，形成了水化凝胶，各种蛋白质纤维埋藏于凝胶之中。GAG 多糖链带负电荷，同蛋白质共价结合形成蛋白聚糖。 （ 2） 蛋白聚糖 ： a.渗滤作用； b.细胞表面的辅受体； c.调节分泌蛋
25、白的活性； d.细胞间化学信号传递。 （ 3） 胶原，弹性蛋白： 结构作用 。 （ 4） 纤连蛋白，层粘连蛋白： 黏着作用。 10.胶原纤维的装配过程都经过哪些步骤？ 胶原纤维是经多步过程装配而成，包括胶原分子的合成、分泌和修饰等步骤。 （ 1） 内质网膜结合的核糖体上合成胶原分子的多肽链，最初合成的多肽链为前体肽链，称为前 链 （ pro-chain ） 。 （ 2） 合成的前体肽链进入内质网腔，此前体链除在氨基端带有信号肽序列外，在氨基端和羧基端尚带有称为前肽 （ propeptides） 的氨基酸序列。在内质网腔中，前肽链中的脯氨酸和 赖氨酸残基分别被羟化为羟脯氨酸和羟赖氨酸。每一条前
26、链与其它两条前 链通过由羟基形成的氢键相互结合，构成了 3 股螺旋的前胶原 （ procollagen） 分子。此分子的装配起始于内质网，后经高尔基体装配完成，被包装到分泌泡中，分泌到细胞外。 （ 3） 前胶原被分泌到细胞外之后，前肽序列被专一的蛋白质水解酶切除，前胶原转变成了胶原分子。 （ 4） 胶原分子在细胞外又进一步装配成了胶原原纤维，最后后者又装配成了胶原纤维。原纤维一旦形成，胶原分子便通过在赖氨酸间的共价结合，加固了原纤维的结构。这种结合要依赖于原纤维结合胶原 （ fibril-associated collagen） （如 IX 型和 II 型胶原分子）的参与。 11.纤连蛋白分子
27、有哪些结构特点？如何发挥作用？ - 7 - （ 1） 分子是由两个亚基组成的二聚体，在靠近羧基端有一对二硫键将两个亚基连在一起，使两个亚基排成 “ V” 字形。亚基多肽链折叠成 5 6 个棒状和球形功能区，各功能区分别可同特定的分子或细胞发生转移结合，功能区之间的连接部位可折屈，对蛋白酶敏感。 多肽链含有三种重复序列，即 I、 II、 III 型组件，功能区即是由这三种组件重复组合而成。 （ 2） 在 III 型重复中含有 特异 的三肽序列， -Arg-Gly-Asp-（ RGD） ， 此 RGD 序列可被细胞表面基质受体中的整联蛋白 （ integrin） 所识别 ， 从而同细胞结合，促使细
28、胞同基质结合。促进细胞迁移，对细胞的迁移有导向作用 。 第五章 物质的跨膜运输与信号传递 1.物质 跨 膜运输有哪几种方式？它们的异同点。 跨 膜运输： 直接进行 跨 膜转运的物质运输，又分为简单扩散、协助扩散和主动运输。 （ 1） 简单扩散： 顺物质电化学梯度，不需要膜运输蛋 白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能 。 （ 2） 协助扩散： 顺物质电化学梯度，需 要通道蛋白或载体蛋白，利用自身的电化学 梯度势能，不耗细胞代谢能 。 （ 3） 主动运输： 逆物质电化学梯度，需要载体蛋白，消耗细胞代谢能。 2.比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。 （ 1） 主动运输的特点及其生物学
29、意义： 特点 ：由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运。需要与某种释放能量的过程相偶联。 类型： 由 ATP 直接提供能量 （ Na+-K+泵 、 Ca2+泵、）、 间接提供能量 （ Na+-K+泵或 H+泵 、 载体蛋白的协同运输）、 光驱动的三种类型。 生物学意义 ： 动物细胞借助 Na+-K+泵维持细胞渗透平衡，同时利用 胞外高浓度的 Na+所储存的能量，主动从细胞外摄取营养；植物细胞、真菌（包括酵母）和细菌细胞借助膜上的 H+泵，将 H+泵出细胞，建立跨膜的 H+电化学梯度，利用 H+电化学梯度来驱动主动转运溶质进入细胞； Ca2+泵 主要
30、存在于细胞膜和内质网膜上，将 Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存，以维持细胞内低浓度的游离 Ca2+， Ca2+对调节肌细胞的收缩与舒张至关重要。 （ 2） 被 动运输的特点及其生物学意义 ： 特点 ：物质的跨膜运输的方向是由高浓度向低浓度，运输动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 类型 ：单扩散和载体介 导的协助扩散。协助扩散的 载体为：载体蛋白和通道蛋白，载体蛋白既可介导被动运输和主动运输；通道蛋白只能介导被动运输。 生物学意义 ： 每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运；通道蛋白 是多次 跨膜亲水 、离子 通道，充许适宜大小分子和带电荷
31、的离子 通过，其显著特点为： 具有离子选择性，转运速率高，净驱动力是溶质跨膜的电化学梯度； 离子通道是门控的，其活性是由通道开或关两种构象所调节，通过通道开关应答于适当地信号。 3.说明 Na+-K+泵的工作原理及其生物学意义。 Na+-K+泵是一种典型的主动运输方式，由 ATP 直接提供能量。 Na+-K+泵 存在于细胞膜上，是由和二个亚基组成的跨膜多次的整合膜蛋白，具有 ATP 酶活性。 工作原理： 在细胞内侧亚基与 Na+相结合促进 ATP 水解，亚基上的天门冬氨酸残基磷酸化引起亚基构象发生变化，将 Na+泵出细胞，同时细胞外的 K+与 亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，亚基构象再度发生
32、变化将 K+泵进细胞，完成整个循环。 Na+依赖的磷酸化和 K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替进行。每个循环消耗一个 ATP 分子，泵出 3 个Na+和泵进 2 个 K+。 生物学意义： 动物细胞借助 Na+-K+泵维持细胞渗透平衡，同时利用胞外高浓度的 Na+所储存- 8 - 的能量，主动从细胞外摄取营养。 4.动物细胞、植物细胞和原生动物细胞应付低渗膨胀的机制有何不同？ 动物细胞借助 Na+-K+泵维持细胞内低浓度溶质；植物细胞依靠坚韧的细胞壁避免膨胀和破裂；原生动物通过收缩胞定时排出进入细胞过量的水而避免膨胀。 5.比较胞饮作用和吞噬作用的异同。 胞饮和 吞噬 是细胞 胞 吞 作用
33、的两种类型。 胞饮作用 是一个连续发生的过程， 所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶 质和分子； 吞噬作用 首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，是一个信号触发过程。 胞饮泡 的形成需要网格蛋白、结合素蛋白 和 结合蛋白 等的帮助； 吞噬泡 的形成则需要微丝及其结合蛋白的帮助， 在多细胞动物体内，只有某些特化细胞具有吞噬功能。 6.比较组成型胞吐途径和调节型胞吐途径的特点及其生物学意义。 细胞的胞 吐 作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程 。 特点： （ 一 ） 真核细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程即组成型的胞 吐
34、 途径。通过 连续性的 组成型 胞吐途径： （ 1） 细胞新合成的囊泡膜的蛋白和脂类不断地供应质膜更新，以确保细胞分裂前质膜的生长 ； （ 2） 囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外，成为质膜外围蛋白、胞外基质组分、营养成分或信号分子等。 （ 二 ） 特化的分泌细胞调节型胞吐途径存在于特殊机能的 细胞中，分泌细胞产生的分泌物（激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。 生物学意义： 细胞的质膜更新，维持细胞的生存与生长。 7.质膜在细胞吞 吐 作用 （ cytosis） 中起什么作用？ （ 1） 识别被内吞物质； （ 2） 形成陷穴小泡； （
35、3） 包围细胞外物质，形成小泡；脱离质膜，进入细胞内部； （ 4） 同细胞质中的小泡融合，把其所含的物质 吐 到细胞外。 8.试述细胞以哪些方式进行通讯？各种方式之间有何不同？ 细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。 （ 一 ）细胞的通讯方式 ： （ 1） 细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯，这是多细胞生物包括动植物最普遍采用的通讯方式； （ 2） 细胞间接触性依赖的通讯，细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞； （ 3） 细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来实现代谢 偶联或电偶联。 （ 二 ）细胞通讯方式之间不同点 ： （ 1
36、） 通过细胞分泌化学信号的 通讯方式：细胞间的通讯需要细胞分泌化学信号； （ 2） 细胞接触性依赖的通讯方式：细胞间直接 接触，不需要分泌的化学信号分子的释放，是通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的受体分子相结合，影响其他细胞 ； （ 3） 细胞间隙连接的通讯方式：细胞 间 通过孔隙 交换 小分子 实现代谢偶联或电偶联。 9.细胞有哪几种方式通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯？ 内分泌： 由内分泌细胞分泌信号分子（激素）到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶 细胞 。 旁分泌： 细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近靶细胞，对- 9 - 创伤或感
37、染组织刺激细胞增殖以恢复功能具有重要意义 。 自分泌： 细胞对自身分泌的物质产生反应，常见于病理 如肿瘤细胞的合成和释放生长因子刺激自身，导致肿瘤细胞的增殖失控。 通过化学突触传递神经信号： 当神经元细胞在接受环境或其他神经细胞的刺激后， 神经信号通过动作电位的形式沿轴突以高 达 100m/s 的速度传至末梢，刺激突触 前突起 终末分泌化学信号（神经递质或神经肽），快速扩散，实现电信号化学信号电信号转换和传导。 10.何谓信号传递 中的分子开关蛋白？举例说明其作用 机制 。 分子 开关蛋白的 概念： 具有可逆磷酸化控制的蛋白激酶称为分子开关蛋白。 分子开关的蛋白 有两类： （ 1） 通过磷酸化
38、传递信号的开关蛋白：其活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶 使之去磷酸化而关闭 ； （ 2） 通过结合蛋白传递信号的分子开关蛋白： 由 GTP 结合蛋白组成，结合 GTP 而活化，结合 GDP 而失活。 作用机制： 如 NO（包内第二信使分子）在导致血管平滑肌舒张中的作用机制，即 NO 导致靶细胞内的可溶性鸟苷酸活化 ，血管内皮细胞释放 NO，应答神经终末的刺激， NO 扩散进入靶细胞与靶蛋白 结合，快速导致血管平滑肌的舒张，从而引起血管扩张、血流畅通。 11.简要说明 G 蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点。 G 蛋白偶联受体所介导信号通路主要包括 cAMP 信号通路和磷脂酰肌醇信
39、号通路。 cAMP 信号通路 ：细胞外信号（激素，第一信使）与相应 G 蛋白偶联的受体结合，导致细胞内第二信使 cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。腺苷环化酶调节胞内 cAMP的水平，cAMP 被磷酸二酯酶限制型降解清除。 其 反应链 为 ： 激素 G-蛋白偶联受体 G-蛋白腺苷酸环化酶 cAMP cAMP 依赖的蛋白激酶 A基因调控蛋白 基因转录。 磷脂酰肌醇信号通路 ： 通过 G 蛋白偶联受体介导的磷脂酰肌醇信号通路的信号转导是通过效应酶磷酸酯酶 C（ PLC）完成的，是 “ 双信使系统 ” 反应链。 “ 双信使系统 ” 反应链 ： 胞外信号分子 G-蛋白偶联受体 G-蛋白 磷脂酶
40、 C（ PLC） IP3（三磷酸肌醇） 胞内 Ca2+浓度升高 Ca2+结合蛋白 （ CaM） 细胞反应 DAG（二酰基甘油） 激活 PKC（ DC 激活蛋白激酶 C） 蛋白磷酸化或促 使 Na+/H+交换使胞内 pH 升高 12.说明胞内信号传递级联反应链传递信号的原理。基因表达如何通过信号传递受到调 控？ （ 一 ） 原理 ： （ 1） 靶细胞的受体与配体的专一结合，受体同信号分子结合后被激活，把细胞外信号转变为胞内信号。 （ 2） 经过一系列信号传递蛋白 ： 可被蛋白质激酶磷酸化的蛋白质：一类是丝氨酸 /苏氨酸激酶，可催化蛋白质中的丝氨酸和苏氨酸磷酸化；另一类是酪氨酸激酶，催化蛋白质中的
41、酪氨酸磷酸化。这两类蛋白质受到激活时，获得了 1 至多个磷酸基，失活时又去磷酸基。这些蛋白质被激活，则可致使磷酸化级联反应链 （ phosphorylation cascade） 中的下游蛋白质磷酸化。 在信号诱导下同 GTP 结合的蛋白质。 （ 3） 信 号被传递到核，影响专一基因的表达。 （ 二 ） 调控 ： 细胞一般是受多种信号的刺激影响，细胞必须把一些分散的信号加以整合，才能产生特有的反应。细胞外信号可激活细胞中的多种蛋白质磷酸化级联反应链，这些级联反应链之间发生相互作用，最终影响基因的表达，引起了一定的生物效应。 13.概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。 -
42、10 - RTK- Ras 信号通路 ：配体 RTK adaptor GRF Ras Raf（ MAPKKK） MAPKK MAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸。 信号通路的组成 ：配体 生长因子； RTK 酪氨酸； 接头蛋白（生长因子受体接头蛋白 -2，GRB-2）； GRF 鸟苷酸释放因子； Ras GTP 结合蛋白 ； Raf 是丝氨酸 /苏氨酸（ Ser/Thr）蛋白激酶（称 MAPKKK）。 主要功能 ：调节细胞的增殖与分化，促进细胞存活，以及细胞代谢过程中的调节与校正。 第六章 细胞质基质与细胞内膜系统 1.细胞质基质的 结构组分及其 在 细胞生命活动中
43、作用的理解。 基质的基本概念： 用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞 结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为 胞质溶胶 。 主要成分 ：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。 主要特点 ：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系， 细胞骨架纤维贯穿其中。 多数中间代谢反应及蛋白质合成与转运、某些蛋白质的修饰和选择性地降解等过程均在细胞质基质中进行。 其作用为： （ 一 ） 完成各种中间代谢过程， 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等 。 （ 二 ） 蛋白质的分选与运输
44、 。 （ 三 ） 与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运 输及能量传递等 。 （ 四 ） 蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解 。 （ 1） 蛋白质的修饰； （ 2） 控制蛋白质的寿命 ；（ 3） 降解变性和错误折叠的蛋白质 ； （ 4） 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象 。 2.内膜系统包括哪几部分？系统的依据是什么？ 细胞内膜系统 是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。 （ 1） 它主要包括 核膜、内质网和高尔基复合体三大部分，质膜、溶酶体和分泌泡均可看作是它的衍生物。线粒体和叶绿体不属于内膜系统。 （ 2） 依据： 核膜
45、、内质网和高尔基复合体结构和功能上是连续的 ，在形成上具有一定的序列相关性；内膜之间通过出芽和融合的方式进行交流。 3.比较粗面内质网和光面内质网的形态结构与功能。 ER 是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。 形态结构： rER 多呈扁囊状，排列较为整齐，在其膜表面分布大量核糖体。 功能 ： 蛋白质合成 ； 蛋白质的修饰与加工 ； 新生肽的折叠与组装 ； 脂类的合成 。 sER 常为分支管状，形成较为复杂的立体结构， 在其膜的表面没有核糖体。 功能 ： 类固醇激素的合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质） ； 肝的解毒作用 ； 肝细胞葡萄糖的释放（ G-6
46、PG） ； 储存钙离子：肌质网膜上的 Ca2+-ATP 酶将细胞质基质中 Ca2+ 泵入肌质网腔中 。 4.细胞内蛋白质合成部位及其去向如何？ （ 1） 部位： 细胞内蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中 “ 游离 ” 核糖体。 （ 2） 去向： 向细胞外 分泌蛋白； 膜的 整合膜蛋白；内膜系统各种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离或修饰）。其它的多肽是在细胞质基质中 “ 游离 ”核糖体上合成的， 包括细胞质基质中的驻留蛋白、质膜外周蛋白、核输入蛋白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白。 5.糙面内质网 上合成哪几类蛋白质？它们在内质网 上合成的生物学意义又是什么？ （ 1） 糙面内质网 上合成的蛋白质 主要是分泌性蛋白 、 膜蛋白及内质网、高尔基体和溶酶体
