1、细胞生物学课后练习参考答案作业一 一切活细胞都从一个共同的祖先细胞进化而来，证据是什么?想像地球上生命进化的很早时期。可否假设那个原始的祖先细胞是所形成的第一个仅有的细胞?1、关于一个共同祖先的假说有许多方面的证据。对活细胞的分析显示出其基本组分有着令人惊异的相似程度，例如，各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的，在一切活细胞中组成核酸与蛋白质的化合物是一样的。同样，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。最重要的过程仅被“发明”了一次，然后在进化中加以精细调整去配合特化细胞的特定需要。 人脑质量约 1kg 并约含 1011 个细胞。试计算一个脑细胞的平均大小(虽然我们知道它们的
2、大小变化很大)，假定每个细胞完全充满着水(1cm 3 的水的质量为 1g)。如果脑细胞是简单的正方体，那么这个平均大小的脑细胞每边长度为多少?2、一个典型脑细胞重 10-8g (1000g/1011)。因为 1g 水体积为 1 cm3，一个细胞的体积为 10-14m3。开立方得每个细胞边长 2.1 10-5m 即 21 m。 假定有一个边长为 100m，近似立方体的细胞(1)计算它的表面积/体积比；(2)假设一个细胞的表面积/体积比至少为 3 才能生存。那么将边长为 100m，总体积为 1 000 000m3 的细胞能在分割成 125 个细胞后生存吗?3、(1) 如图 1 所示，该细胞的表面积
3、(SA)为每一面的面积( 长 宽) 乘以细胞的面数，即 SA=100 m 100 m 6 = 60 000 m2。细胞的体积是长宽高，即(100 m)3=1 000 000 m3 因而 SA/体积的比率=SA/ 体积=60 000m/ 1 000 000m= 0. 06 m-1。(2) 分割后的细胞将不能存活。125 个立方体细胞应有表面积 300 000m2, SA/体积的比率为0.3。如果要使总表面积/体积达到 3，可以假设将立方体边长分割成 n 份，每个小方块的表面积为 SAl，总面积为 SAt 则有：分割后的小方块表面积为 SAl = 6 (100/n) 2 (1)总面积为 SAt =
4、 6 (100/n) 2 n3 (2)根据细胞存活要求 SAt/V = 3 (3)即： 6 (100/n) 2 n3 / 1003 = 3 (4)由(4)可知 n=50，即细胞若要存活必须将其分割成 125000 个小方块。 构成细胞最基本的要素是_、 _和完整的代谢系统。4、基因组，细胞质膜和完整的代谢系统图 1 边长为 100m的立方体与分割成 125 块后的立方体作业二1. 真核细胞的体积是原核细胞的 1000 倍，势必导致重要分子的浓度大大下降，导致细胞的代谢受到严重影响。那么真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？ 与原核细胞相比真核细胞出现了特化的内膜系统，尽管真核细胞体积增大了
5、，表面积也大大增加，但由于真核细胞内部结构发生区室化，因而在这些被膜包围出来的特定空间内一些重要分子的浓度并没有降低。2. 古核细胞与原核细胞的不同点表现在_、 _、 _、 _和_。 细胞膜、细胞壁、DNA 与基因结构、核糖体、 5SrRNA3. _在病毒中的比例较小，是病毒的感染单位。 _在病毒中的比例较大，主要构成病毒的_。病毒的主要抗原性也是由_决定的。 核酸、蛋白质、外壳、蛋白质4. 某些病毒含有 DNA，还含有 RNA。（ ）F5. 细胞结构完整性的些许破坏，不会导致细胞代谢有序性和自控性的失调。（ ）F6. 引起细胞转型的 RNA 肿瘤病毒的复制过程与 DNA 病毒及 RNA 病毒
6、的基本一致，没有根本的区别。（ ）F7. 凡是有包膜的病毒对有机溶剂很敏感，在有机溶剂的作用下容易灭活。 （ ）T8. 任何细胞都具备遗传的全能性，每种细胞都具备发育为个体的潜在能力。 （ ）F9. 基因组越大，个体细胞数量越多，物种在进化上的复杂程度越高。（ ）F10. 细菌的细胞核主要由一个环状的 DNA 分子构成。（ ）F11. 病毒的增殖是以一分为二的方式进行的。（ ）F12. 不含核酸的病毒不具有感染性。 （ ）F13. 各种正常细胞的体积有大小不同，但它们细胞核的大小通常差距不大。（ ）T14. 细菌质量约 10-12g，每 20 min 能分裂一次。若一个细菌以此速率进行分裂，试
7、问人欲使细菌质量等于地球质量(6 x 10 24kg)需要多长时间?而细菌大约起源于 3.5 x 109 年前且一直在分裂，试将此事实与你的结果作一比较。试解释这个表面上似乎矛盾的说法。(一个培养物在时间 t 时的细胞个数 N 以 N = N0 x 2t/G 表示，其中 N0 是当时间为 0 时的细胞个数， G 是增代时间。) 6 1039 ( = 6 l027/10-12g)个细菌会有与地球相同的质量。根据指数生长方程 6 1039= 2t/20，解这个方程求出 t = 2642 min(或 44 h)。这仅代表 132 个增代时间，但是在过去的 35亿年中经历了 l014 个增代时间，显然
8、在本行星上细菌的总质量远不及地球质量，这说明指数生长只能进行很少几代，即与进化相比仅是很短暂的一点时间间隔。在任何实际情况下，食物供应会很快减少。这一简单计算告诉我们，当食物丰富时快速生长与分裂能力仅是物种生存的一个因素。食物通常是不足的，那些最能适应环境变化的细胞，以及那些已经获得了更加精巧技术而可以利用各种不同食物来源的细胞常有较大的竞争优势。作业三1. 灭活的仙台病毒之所以能够诱导细胞融合，是因为_ 。2. 倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其_。3. 若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分辨率为_。4. 显微镜的分辨本领是指能够_能力，用_来表示。5. 电子显微镜使用的是_透镜，而光学显微
9、镜使用的是_透镜。6. 显微镜的分辨率约等于光波长的_，通常把这一数值看成是光学显微镜分辨力_。7. 动物细胞培养所用的合成培养基中除含多种_、 _和_外，一般还需加入_ 。8. 用荧光显微镜观察细胞时，经吖啶橙染色的细胞中的 DNA 发_荧光，而 RNA 发_荧光。9. 适于观察活细胞的光学显微镜有_、 _和_等。10. 乙醇沉淀 DNA 的主要原理是 _。11. 透射或扫描电子显微镜不能用于观察活细胞，而相差或倒置显微镜可以用于观察活细胞。 （ ）T12. 提高显微镜的分辨率，可通过缩短波长，或给标本染色。（ ）F13. 在光学显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构，在电子显微镜下观察到的
10、结构称为超微结构。（ ）F14. 为了使光学显微镜或电子显微镜标本的反差增大，可用化学染料对标本进行染色。 （ ）F15. 生物样品的电镜分辨率通常是超薄切片厚度的 1/10，因而切得越薄，照片中反差也越强。（ ）F16. 用一个镜口角为 70 ( =70)的显微镜研究亚细胞结构：A. 计算显微镜的分辨率，选择空气中的白色光。(空气折射率=1.0, 入射光 =527nm)B. 现在在光源和标本之间放置一块蓝色滤镜。蓝光的波长为 450nm。这样能提高分辨率吗?如果可以的话，能提高多少?C. 用油镜(折射率=1.5)，仍然使用蓝色滤镜。现在分辨率是多少? 能提高此分辨率的水平吗?1、病毒的外壳成
11、分与细胞膜极为相似2、物镜和照明系统的位置颠倒3、0.1m4、分辨出相邻两个点的，最小分辨距离5、电磁，玻璃6、一半，最大值7、氨基酸，维生素，无机盐，小牛血清8、绿色，红色9、相差显微镜，暗视野显微镜，倒置显微镜10、脱去与 DNA 分子结合的水16、(1) D = 0.61 / (n sin) = 0.61 527nm / (1.0 sin70) = 342nm;(2) D = 0.61 / (n sin) = 0.61 450nm / (1.0 sin70) = 292nm, 可以提高分辨率约 15%;n 为折射率(3) D = 0.61 / (n sin) = 0.61 450nm /
12、 (1.5 sin70) = 195nm。作业四1. 新生儿呼吸窘迫症与膜的流动性有关，主要是_比值过低，影响了_交换。 2. 胆固醇是动物细胞质膜脂的重要成分，它对于调节膜的_，增强膜的_ ，以及降低水溶性物质的_都有重要作用。3. 关于细胞质膜的第一个结构模型是 年提出的，主要特点是:脂是_； 蛋白质是_的。4. 1935 年 Danielli 和 Davson 根据膜_，提出质膜的外面有一层蛋白质的存在。5. 1925 年 Gorter 和 Grendel 提出膜的双分子层的结构设想的依据是: _。6. 成熟的红细胞是研究细胞质膜的好材料，它不仅没有细胞核和线粒体，而且也没有_。 7.
13、早期对膜的研究要用到两种试剂，一种是四氯化碳，另一种是多轻基苯酚。前者_ ，后者_ 。 8. 流动镶嵌模型的主要特点是: _，不足之处是_。9. 带 3 蛋白是红细胞质膜上_阴离子载体蛋白，它在质膜中穿越 12-14 次。10. 证明细胞的流动性方法有: _ ； _ ； _ 。11. 组成生物膜的基本成分是_ ，体现膜功能的主要成分是_ 。12. 就溶解性来说，质膜上的外周蛋白是_ ，而整合蛋白是_。 1、卵磷脂/鞘磷脂，氧气与二氧化碳2、流动性，稳定性，通透性3、双分子层，球形的4、表面张力比油水表面张力低5、从红细胞提取的脂大约是表面积的 2 倍6、内膜系统7、只对脂起作用，只对蛋白质起作
14、用8、流动性和不对称性，忽略了蛋白质对流动性的限制和流动的不均匀性9、HCO 3-/Cl-10、人、鼠细胞融合实验，抗体诱导的成帽或成班反应，光漂白恢复技术11、脂，蛋白质12、水溶性的，双亲媒性的作业四1. K+很难通过人工膜，但加入短杆菌肤 A 后，对 K+的通透性大大增加，原因是_ 。2. 构成膜的脂肪酸的链越长，相变温度_ ，流动性_。3. 相对不溶于水的亲脂性小分子能自由穿过细胞质膜。（ ）T4. 人造黄油含有的饱和脂质比它的原料植物油含有的更多。（ ）T5. 载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。（ ）F6. 在相变温度以下，胆固醇可以增加膜的流动性
15、;在相变温度以上，胆固醇可以限制膜的流动性。（ ）T7. 5 位同学总是坐在同一排，这可能是因为:(1)他们真的是彼此喜欢；(2)没有其他人想坐在他们旁边。哪种解释更符合脂双层的装配机理呢?假定脂肪分子采用另一种方式，则脂双层的性质将会如何改变?1、短杆菌肽 A 具有 K+通道蛋白的作用2、越高，越小7、推理(2)正确模拟了脂双层的装配，成因是水分子的排斥而不是脂质分子之间的吸引力。如果采用方式(1)，则脂质分子之间互相形成键，脂双层流动性降低，甚至可能变成刚性结构。作业五1、影响物质通过质膜的主要因素有:_ _ _。2、根据通道蛋白的闸门打开方式的不同，分为_ 和_。3、细胞对 Ca+的运输
16、有四种方式: _ _ _ _。4、Na +/K+泵是真核细胞质膜中普遍存在的一种主动运输方式。（ ）F5、被动运输不需要 ATP 及载体蛋白，而主动运输则需要 ATP 及载体蛋白。（ ）F6、膜的流动性不仅是膜的基本特征之一，同时也是细胞进行生命活动的必要条件。（ ）T7、载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。（ ）F1. 分子大小，脂中的溶解度，带电性2. 配体闸门通道，电位(电压)闸门通道3. Na+-Ca2+交换，Ca 2+-ATPase(钙泵)，Ca 2+通道，渗漏( 扩散)作业五1. 细胞通讯的方式有_、 _、 _ 。2. 根据参与信号转导的作用方式的
17、不同，将受体分为三大类:_、 _、 _ 。3. Gi 是起抑制作用的 G 蛋白，作用方式是_ 。4. 在肌醇磷脂信号途径中，有三种第二信使: _、 _、 _ 。5. IP3 是水溶性的小分子，可与内质网膜上的_，向细胞质中释放 Ca2+。6. 信号分子与受体的结合具有高度的特异性，并且不可逆。（ ）F7. 来源于质膜的不同信号能通过细胞内不同信号途径间的相互作用而被整合。（ ）T8、现有一个表达血小板衍生生长因子（PDGF）受体和表皮生长因子（ EGF）受体的人类细胞株。对该细胞株进行了 6 种不同的处理培养，如方案 A 是在培养基中加入 PDGF 或 EGF 使细胞进入 S 期并进行 DNA
18、 复制。请推测下列实验结果。A 不经任何处理 PDGF/EGF DNA 复制B 显微注射持续活性 Ras 蛋白 不加入 ？C 显微注射盐水 PDGF/EGF ？D 显微注射盐水 不加入 ？E 显微注射 Ras 抗体 PDGF/EGF ？F 显微注射 Ras 抗体 不加入 ？9、 蛋白激酶 K1 和 K2，在胞内信号级联反应中依次起作用。如果两个蛋白激酶中任何一个含有致其永久性失活突变，则细胞对胞外信号无反应。假如一种突变使 K1 永久激活，则在含有该种突变的细胞中即使没有胞外信号也可观察到一种响应。现有一种双突变细胞：含有失活突变的 K2 和带激活突变的 K1，观察到即使没有胞外信号，也会产生
19、反应。那么在正常信号传递途径中，是 K1 激活 K2 还是 K2 激活 K1？ 1、分泌化学信号进行通讯，间隙连接，细胞接触2、离子通道偶联受体、G 蛋白偶联受体、酶偶联受体3、Gi 的 亚基与腺苷环化酶结合起抑制作用4、二酰甘油(DAG)，IP 3，Ca 2+5、Ca 2+通道蛋白8、复制，复制，无，无，无9、K2 激活 K1。如果 K1 持续活化，就可以观察到不依赖于 K2 的反应。如果次序颠倒一下，需要由 K1 来激活 K2，那么，由于所给例子中 K2 包含一个失活突变，那么含有此突变的细胞将不会活化，推断结果与题干描述不符，故不成立。作业六 1、内质网中的滞留蛋白之所以不能外运，是因为
20、它们不能正确折叠。（ ）F 2、分子伴侣协助多肽链的转运、折叠和装配，但不参与最终产物的形成。（ ）T 3、TGN 系统是高尔基体顺面的分拣机构。（ ）F 4、前导肽引导蛋白质运送时，先要将被运送的蛋白质变性，运送到位后，再进行复性。（ ）T 5、过氧化物酶体中的酶是合成后转运的。（ ）T 6、溶酶体内的酶来自于_，溶酶体的膜来自于_ 。 7、根据包被蛋白的不同，将分泌小泡分为三种类型，即_， _和_。 8、滑面内质网上合成的磷脂有两种方式转运到其他膜上，一种是通过_运输，到线粒体、过氧化物酶体等细胞器上；另一种是通过_的方式，转运到高尔基体、溶酶体和质膜上。 9、SRP 是信号序列识别颗粒，
21、有三个功能位点: _ _ _ 。 10、内质网中，新生肽的糖基化供体是_ 。 11、在 N-连接糖基化的糖蛋白中，与多肤链结合的第 1 个糖残基是_ ，在 O-连接糖基化中与之结合的第 1 个残基是_ 。 12、外侧(反面)高尔基网络的主要功能是参与_ 。 13、如果彻底移除细胞中所有的过氧化物酶体，细胞（能，不能）重建新的过氧化物酶体，因为过氧化物酶体中具有（选择性，非选择性）接受细胞质合成的蛋白质的转位因子（translocator）。14、胰岛素在胰腺的胰岛细胞合成时，首先得到前体胰岛素原，然后由一种酶催化水解切除一段短肽形成成熟胰岛素。现有胰岛素原抗体（anti-P）和胰岛素抗体（an
22、ti-I），两种抗体都进行了金标记，可在电镜下观察到黑点。用 anti-P 处理一个胰组织的超薄切片，另一个样品用anti-I 处理，然后在电镜下观察。胰岛素合成追踪实验anti-P anti-I anti-网格蛋白成熟分泌小泡 - + 外侧高尔基网络 + - 内侧和中间高尔基体 + - 1、胰岛素原的水解反应是在哪里进行的？2、如果用抗网格蛋白的抗体处理三个样品，表中的哪种小泡会对网格蛋白出现阳性结果？15、利用游离的氨基酸、mRNA 和小麦胚芽提取物组成的无细胞系研究蛋白质合成，小麦胚芽提取物内有核糖体和翻译所需的辅助因子。如果利用该体系研究新生肽的转移，请指出下列条件下，蛋白质是否完成合
23、成，成熟蛋白质是否具有信号序列，能否跨膜转移？利用无细胞体系研究蛋白质合成的实验方案实验条件 完全合成？ 信号序列？ 跨膜转运？一种细胞质蛋白质 mRNA；无 SRP；无 SRP 受体；无微体编码分泌蛋白的 mRNA；无 SRP；无 SRP 受体；无微体编码分泌蛋白的 mRNA；加入外源 SRP；无 SRP 受体；无微体编码分泌蛋白的 mRNA；加入外源 SRP；加入游离的SRP 受体（不在膜上）；无微体编码分泌蛋白的 mRNA；加入外源 SRP；加入外源SRP 受体；加入微体6、粗面内质网，滑面内质网7、网格蛋白包被的小泡，COPI，COPII8、磷脂交换蛋白，出芽小泡9、翻译暂停结构域，信号肽识别、结合结构域，受体蛋白结合结构域10、多萜醇11、N-乙酰葡糖胺，N-乙酰半乳糖胺12、蛋白质的分选13、不能，选择性14、(1) 胰岛素原水解生成胰岛素的反应发生在分泌囊泡离开外侧高尔基网络后逐渐成熟的过
