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15-16，2 细胞生物学复习提纲一、 名词解释细胞化学 原位杂交 cell junctions cell coat 细胞通讯 细胞识别细胞内受体 循环式光合磷酸化 非循环式光合磷酸化 染色体显带 核膜周期 细胞骨架 微管组织中心 细胞周期 捕光色素 cdc基因（cell division cycle gene） CDK p34cdc2激酶 cyclin CAK （CDK活化激酶） 管家基因 奢侈基因（luxury genes） regulatory gene Hayflick界限 PCD 光合链 电子传递链 干细胞 胚胎干细胞 细胞化学：应用某种化学试剂对细胞进行化学处理，形成特殊的染色效应。通常可通过显色剂在细胞中的定位和深浅来判断某种物质在细胞中的分布和含量。原位杂交：用标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或在细胞中的位置的方法。在显微与亚显微水平上的基因定位、特异mRNA表达等研究中起重要作用。cell junctions :细胞连接，是指细胞间或细胞与细胞基质之间的联系结构。cell coat ：细胞外被，细胞外被是由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的，实质上是质膜结构的一部分，指动物细胞表面存在着一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被（cell coat）或糖萼（glycocalyx）细胞通讯（cell munication）：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。 细胞识别（cell recognition）：指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。细胞内受体：靶细胞上受体存在于细胞内的一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子。当和配体结合后，能通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内化学或物理信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为细胞内受体和细胞表面受体。循环式光合磷酸化：PSI接受远红光后，产生的电子经过 AO、A1、FeS和Fd又传给 Cytbf和 PC而流回到 PSI。电子循环流动，产生氢离子梯度，从而驱动ATP的形成。非循环式光合磷酸化：光合系统II接受红光后，激发态P680从水光解得到电子，传递给 NADP+，电子传递经过两个光系统，在传递过程中产生的氢离子梯度驱动ATP的形成。染色体显带：指以不同的化学药剂处理染色体，使其呈现不同的带纹的一种鉴定染色体的技术。也可用于染色体基因定位和研究物种的核型进化及可能的进化机制。核仁周期：在有丝分裂前期逐渐消失，末期又重新出现的变化细胞骨架（cytoskeleton）：指真核细胞中的蛋白纤维网架体系。分为细胞质骨架和细胞核骨架。狭义的细胞骨架指细胞质骨架，包括微丝、微管和中间纤维组成的网络系统。广义的细胞骨架既包括细胞质骨架，又包括细胞核骨架以及细胞膜骨架和细胞外基质。微管组织中心（MTOC）：微管在生理状态及实验处理解聚后重新装配的发生处称为微管组织中心。动物的微管组织中心为中心体。细胞周期（cell cycle）：细胞物质积累与细胞分裂的循环过程捕光色素： 又称为天线色素，类囊体中由全部叶绿素b 和大部分叶绿素a、胡萝卜素和叶黄素等所组成。只有吸收聚集光能和传递激发能给反应中心的作用，而无光化学活性。cdc基因（cell division cycle gene）：与细胞分裂周期和细胞周期调控有关的基因。p34cdc2激酶：cdc2的表达产物与有关蛋白结合后的产物，具蛋白激酶活性，即CDK1激酶，促进G2/M的转换。cyclin ：与细胞周期调控有关的一类蛋白，具周期蛋白框，与不同的CDK结合，调节不同的CDK激酶活性。CDK：周期蛋白依赖性蛋白激酶。是一类含特征性丝氨酸/ 苏氨酸，且必需与细胞周期蛋白结合，才具有激酶活性的蛋白激酶，通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白，控制细胞周期的整个进程。CAK （CDK活化激酶）：对已结合周期蛋白的CDK分子进一步磷酸化，提高CDK的活性。管家基因(house-keeping genes) ：是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。奢侈基因（luxury genes）：又称组织特异性基因(tissue-specific genes)，不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。regulatory gene：调节基因，产物用于调节组织特异性基因的表达，或者起激活作用，或者起抑制作用。Hayflick界限：细胞，至少是培养的细胞，是有一定寿命的，它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。PCD：细胞编程性死亡，又称细胞调亡，指细胞主动的由基因决定的自动结束生命的过程。受到严格的由遗传机制决定的程序性调控电子传递链或呼吸链：有序排列在线粒体的内膜，能可逆的接受和释放电子或H+的酶体系。光合链：即光合作用中的电子传递链。由光合作用的原初光化学反应所引起的电子在众多的电子传递体中，按氧化还原电位顺序依次传递的途径。干细胞：（Stem cell）是一类尚未完全分化、具有自我更新和分化潜能的细胞。胚胎干细胞(embryonic stem cell，ESCs，简称ES、EK或ESC细胞)：胚胎干细胞是早期胚胎(原肠胚期之前)或原始性腺中分离出来的一类具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性细胞。问答题简述目前细胞生物学研究的基本特点和发展趋势。答：1、细胞结构功能细胞生命活动。2、细胞中单一基因与蛋白基因组与蛋白质组及其在细胞生命活动中的协同作用。3、细胞信号转导途径信号调控网络4、体外研究体内研究5、结构的静态研究活细胞的动态研究6、实验室研究为主计算生物学更多地介入并与之结合7、细胞生物学与生物学其它学科地渗透与数理化及纳米科学等多学科地交叉。 总的特点是从静态的分析到活细胞的动态综合。 总趋势:细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展 趋势。1、 为什么说细胞是生命活动的基本单位？答：1、一切有机体都由细胞构成，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2、 细胞的共性是什么？答：1、所有的细胞都有相似的化学组成。2、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，即细胞膜。3、所有的细胞都有DNA与 RNA，作为遗传信息复制与转录的载体。4、所有的细胞都有作为蛋白质合成的机器核糖体。5、所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。3、 细胞膜的功能有哪些？(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、 细胞连接的方式有哪些，每种连接的典型代表是什么，与中间纤维和微丝（肌动蛋白）有关的结构分别是什么，间隙连接的功能有哪些？一、封闭连接紧密连接二、锚定连接桥粒和半桥粒、粘着带与粘着斑中间纤维有关的：桥粒（desmosome） 半桥粒(hemidesmosome）肌动蛋白有关的：粘着带（adhesion belt） 粘着斑（focal adhesion）三、通讯连接间隙连接、胞间连丝功能：1、间隙连接在代谢偶联中的作用（间隙连接允许小分子代谢物和信号分子通过, 是细胞间代谢偶联的基础，代谢偶联作用在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用） 2、间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用 3、间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用5、 细胞和外界环境是如何进行物质和信息交流的？细胞与外界是以细胞通讯的形式进行物质交流的，伴随着物质运输。细胞通讯（cell munication）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。细胞以三种方式进行通讯：细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯.(包括内分泌,旁分泌,自分泌和通过化学突触传递神经信号)-间接联系型细胞作为信号细胞，例如，神经递质由突触前膜释放，经过突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。细胞间接触性依赖的通讯（contact-dependent signaling）-直接接触型相邻细胞通过这种连接，以化学浓度差扩散形式直接进行交流，完成信息传递。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-直接联系型细胞通过其表面信号分子（受体）和另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生应答的过程。特点，细胞识别和黏合。6、 两条信号转导通路。由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP的信号通路（PKA系统）和磷脂酰肌醇信号通路（PKC系统）。 1. cAMP的信号通路（PKA系统）细胞外信号与相应受体结合，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。这一信号通路的首要效应酶是腺苷酸环化酶，通过它调节胞内cAMP的水平。 激素G蛋白偶联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMPcAMP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录。 2.磷脂酰肌醇信号通路（PKC系统） 特点：胞外信号被膜受体结合后，同时产生两个胞内信使，分别激动两个信号传递途径即三磷酸肌醇-Ca2+(IP3-Ca2+)和二酰基甘油-蛋白激酶C(DG-PKC)途径，实现细胞对外界信号的应答，因此把这一信号系统称之为“双信使系统”胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合G蛋白活化磷脂酶C活化水解PIP2 三磷酸肌醇（IP3）胞内Ca2+ 浓度升高激活各类依赖钙离子的蛋白 二酰基甘油（DG）PKC活化 基因调控蛋白基因转录相同：都是由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路不同：cAMP信号通路:细胞外信号与相应受体结合,导致细胞内第二信使cAMP水平变化而引起细胞反应的信号通路。这一信号通路的首要效应酶是腺苷酸环化酶，通过它调节胞内cAMP的水平。具体途径：第一信使G蛋白偶联联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMPcAMP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：胞外信号被膜受体结合后，同时产生两个胞内信使，分别激动两个信号传递途径即三磷酸肌醇-Ca2+(IP3-Ca2+)和二酰基甘油-蛋白激酶C(DG-PKC)途径，实现细胞对外界信号的应答，因此把这一信号系统称之为“双信使系统”7、 溶酶体的膜组成和其功能的相适性。溶酶体（lysosome）是单层膜围绕，内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。其主要功能是进行细胞内的消化作用。溶酶体膜的化学成分主要为脂类和蛋白质，鞘磷脂成分较多，内部含多种消化酶，多数为酸性的，其标记酶为酸性磷酸酶。溶酶体膜在成分上与其他的生物膜的区别： 1）嵌有氢离子-ATP酶；2）具有多种载体蛋白；3）膜蛋白高度糖基化。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2防御功能3、物质代谢作用（消化作用）4、其他重要的生理功能1）形成精子的顶体2）在甲状腺细胞中参与分泌过程的调节3）发育过程中清除不需要的细胞8、 二硝基苯酚能够破坏线粒体内膜两侧的质子动力势，使质子梯度转变为热能，因而是一种氧化磷酸化的解偶联剂，曾经被作为减肥药物使用，试分析其在减肥作用上的利弊。二硝基苯酚作为解偶联剂，使得呼吸作用产生ATP受阻，机体不得不加快代谢，加速脂肪与糖原的降解，因此有减肥功效。长期使用这种药物会使得机体产生的ATP不足以满足正常代谢的需要，对机体有损伤作用，故很快不再使用9、 线粒体和叶绿体的氧化磷酸化和光合磷酸化相关内容。当电子从 NADH或 FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化形成ATP，这一过程称为氧化磷酸化。 由光照所引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程，称为光合磷酸化。按照电子传递的方式可将光合磷酸化分为非循环式和循环式两种类型。10、 核被膜的组成和功能，核仁的组成和功能。核被膜来源：子核膜的来源为母核膜。核被膜功能：1、调节核、质之间的物质与信息交换。 2、屏障作用（保护作用）。 3、细胞核融合时的识别作用。 4、可合成少量蛋白。 5、染色体定位于核膜上，有利于解旋、复制、凝缩、平均分配到子核。 核仁超微结构核仁主要成分：蛋白质，约占核仁干重的80%，此外还有少量RNA与DNA。核仁功能：1、rRNA前体的合成 2、rRNA前体的加工 3、核糖体亚单位的装配12、利用游离的氨基酸、mRNA和小麦胚芽提取物（内含核糖体和翻译所需辅助因子）组成的无细胞体系研究蛋白质合成过程中新生肽的转移，对于下列不同实验条件，请分析蛋白质是否完全合成，成熟蛋白质是否具有信号序列，以及是否能跨膜转移？1） 一种胞质蛋白的mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体。2） 编码分泌蛋白的mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体。3） 编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；无SRP受体；无微体。4） 编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入游离的SRP受体（不结合在膜上）；无微体。5）编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入SRP受体（结合在膜上）；加入微体。实验条件蛋白质是否完全合成成熟蛋白质是否具有信号序列是否发生跨膜转移12345 11、 细胞骨架的组成和功能。分为细胞质骨架和细胞核骨架。狭义的细胞骨架指细胞质骨架，包括微丝、微管和中间纤维组成的网络系统。广义的细胞骨架既包括细胞质骨架，又包括细胞核骨架以及细胞膜骨架和细胞外基质。狭义的核骨架仅指核内基质广义的核骨架包括核基质，核纤层和核孔复合体功能：微丝：维持细胞形态并与细胞的运动有关： 1、肌肉收缩。 2、微绒毛的运动。 3、胞质环流、细胞的变形运动等。 4、胞质分裂环。 5、顶体反应。在精卵结合时，微丝使顶体突出穿入卵子的胶质里，融合后受精卵细胞表面积增大，形成微绒毛，微丝参与形成微绒毛，有利于吸收营养。 6、维持细胞形态，赋予质膜机械强度微管：A、维持细胞形态。 B、与细胞内的运输有关。例子：微管可作为高尔基体和其他小泡及颗粒运输的轨道。 如神经轴突运输和鱼色素细胞中色素颗粒的运输。 C、鞭毛运动和纤毛运动。 D、纺锤体和染色体运动。 E、组成中心粒。 F、细胞器定位中间纤维：1、在细胞质中起支架作用。 2、与细胞核的定位有关。 3、近年来发现，中间纤维与信使RNA的运输有关。 4、增强细胞抗机械压力的能力 5、参与形成细胞间连接核基质： 1、是DNA复制的空间支架。DNA聚合酶结合于核骨架上，DNA的复制起始点是核骨架结合序列。 2、核骨架与真核细胞中RNA的转录和加工均有密切关系。具有转录活性的基因是结合在核骨架上的，基因只有结合在核骨架上才能进行转录。RNA聚合酶在核骨架上具有结合位点，RNA的合成是在核骨架上进行的。 3、核基质参与染色体DNA的包装及染色体构建 。核纤层：细胞核中起支架作用，为核膜及染色质提供结构支架，介导了核膜的重建。12、 细胞周期的相关知识，有丝分裂和减数分裂的时期划分和特点。细胞周期简单地划分为两个相互延续的时期，即细胞有丝分裂期（mitosis）和位于两次分裂期之间的分裂间期。分裂间期又可人为地分为G1、S和G2期。1、G1期（第一时间间隔期）G1期是一个细胞周期的第一阶段。上一次细胞分裂之后，子代细胞生成，标志着G1期的开始。 G1期为进入S期做准备，其中最主要的是RNA、蛋白质的合成与蛋白质磷酸化。 在G1期的晚期阶段有一个特定时期，称为起始点 或限制点或检验点。2、S期（DNA合成期）进入S期后，立即开始合成DNA。组蛋白及非组蛋白在此期大量的合成，动物细胞中的中心粒复制也在S期完成。DNA复制的起始和复制过程受到多种细胞周期调节因素的严密调控。同时，DNA复制与细胞核结构如核骨架、核纤层、核膜等密切相关。 3、G2期（第二时间间隔期）细胞核内DNA的含量已经增加一倍，由G1期的2n变成了4 n，该时期为细胞进入M期进行物质和能量的准备。如合成与M期结构、功能相关的蛋白质等。与核膜破裂、染色体凝集密切相关的成熟促进因子（MPF）也在此期合成。通过G2期后，细胞即进入M期。4、M期（细胞分裂期）真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂（mitosis）和减数分裂（meiosis）。体细胞一般进行有丝分裂；成熟过程中的生殖细胞进行减数分裂，也称为成熟分裂。减数分裂是有丝分裂的特殊形式。细胞经过分裂，将其遗传物质载体平均分配到两个子细胞中。1、减数分裂前间期减数分裂前间期也可分为G1期、S期和G2期，在G1期和S期把麝香百合的花粉母细胞在体外培养，则发现细胞进行有丝分裂，将G2晚期的细胞在体外培养则向减数分裂进行，说明G2期是有丝分裂向减数分裂转化的关键时期。 S期持续时间较长，同时也发生一系列与减数分裂相关的特殊事件。 减数分裂前间期的S期仅复制其 DNA总量的 997999，而剩下的0103要等到减数分裂前期阶段才进行复制。2、减数分裂过程 1）减数分裂期I （1）前期I 持续时间较长，进行染色体配对和基因重组，合成一定量的RNA和蛋白质。可以将前期I人为地划分为细线期、偶线期、粗线期。双线期、终变期等5个阶段。（2）中期I： 四分体逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面上。 （3）后期I： 同源染色体对相互分离并向两极移动 （4）末期I，胞质分裂I和减数分裂间期2）第二次减数分裂第二次减数分裂过程与有丝分裂过程非常相似。即经过分裂前期II、中期II、后期II、末期II和胞质分裂II等几个过程。每个过程中细胞形态变化也与有丝分裂过程相似。减数分裂和有丝分裂的比较相同:进行减数分裂的细胞在减数分裂之前是进行有丝分裂的产生细胞类型发生部位不同13、 如何证明细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。细胞分化（cell differentiation）：在个体发育过程中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核心，细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成，即细胞分化是基因的选择性表达的结果。细胞分化是由于基因选择性的表达各自特有的专一性蛋白质而导致细胞形态、结构与功能的差异。14、 影响细胞分化的因素有哪些？细胞的全能性、分化潜能的大小、来源不同15、 不能产生Caspase-9的基因敲除小鼠将死于多种损伤，其中最显著的是大脑极度胀大。请分析为什么这些小鼠会有这一表型？与Caspase-9基因敲除小鼠比较，请你预测细胞色素C基因敲除小鼠将会有什么表型？Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号途径激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆的走向死亡。它们的一个重要特点是：总是在天冬氨酸残基之后切断底物。其中caspase9参与细胞凋亡的起始，Caspase-9的基因敲除小鼠由于抑制了细胞凋亡，来延长细胞生存时间，最后形成癌变，表现为肿大caspase-9基因的激活需要细胞色素C的作用，当细胞色素C基因敲除后，则由caspase-9为起始因子之一的细胞凋亡程序被抑制。但cytc的缺失，会导致线粒体呼吸链出现功能异常，结果ATP缺失，使细胞死亡。故不会出现组织的异常堆积，反而因为ATP的缺失，小鼠无法存活。16、 试述细胞各组成结构的辩证关系。17、 细胞衰老的特征及衰老的可能机制。特征：1、 细胞核的变化 核膜内折；染色质固缩化；有的细胞核仁发生裂解。 2、 内质网的变化 内质网趋于解体，总量减少。 3、 线粒体的变化 细胞中线粒体的数量随年龄增大而减少，其体积则随年龄的增大而增大。有的线粒体膜开始解体。 4、致密体的生成 致密体是衰老细胞中常见的一种结构，绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密体的积累。除了致密体外，这种细胞成分还有许多不同的名称，如脂褐质，老年色素等。致密体是由溶酶体或线粒体转化而来。 5、膜系统的变化 由液晶相转变为凝胶相，细胞间间隙连接明显减少，细胞间代谢协作减少。分子机制：1、 氧化性损伤学说的发展 认为：代谢过程中产生的活性氧基团或分子引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老 2、端粒与衰老 3、rDNA与衰老 染色体外rDNA 环(ERC)的积累，导致细胞衰老，并伴随着核仁的裂解。 4、沉默信息调节蛋白复合物与衰老 沉默信息调节蛋白复合物，简称Sir复合物，包括Sirl、Sir2、Sir3、Sir4，通常存在于异染色质中。功能是阻止它们所在位点的DNA的转录。 5、衰老基因与衰老 如SGS1基因、WRN基因的缺陷或丧失明显影响了寿命。 6、线粒体DNA与衰老 虽然线粒体DNA突变的积累对细胞衰老产生一定的影响，然而这可能不是引起衰老的初始原因。 7、DNA 损伤修复学说 生物衰老时，细胞修复损伤DNA 的能力下降, 致使损伤积累, 引起基因及其表达异常，最终引起生物衰老。 18、 比较P型、v型和F型质子泵。P型质子泵：与Na一K泵和Ca泵结构类似，在转运H+的过程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上。 V型质子泵：存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，转运H+过程中不形成磷酸化的中间体，其功能是从细胞质基质中泵出H+进入细胞器，有助于保持细胞质基质中性pH和细胞器内的酸性 pH F型质子泵（ H+一ATP酶）：存在于线粒体内膜、植物类囊体膜和多数细菌质膜上，以相反的方式来发挥其生理作用，即H+顺浓度梯度运动，将所释放的能量与ATP合成偶联起来，如线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合磷酸化作用。考试题型及分值分配：一、 填空题（每空0.5分，共16分）二、 名词解释（每小题2分，共14分）三、 判断题（每小题1分，共15分）四、 单项选择题（每小题1分，共20分）五、 问答题（共35分）