细胞生物学第十三至十七章作业答案.doc

第十三章 细胞增殖及其调控
1 什么是细胞周期？简述细胞周期各时相及其主要事件。
答：细胞周期: 是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。
细胞周期各时相的生化事件：
①G1期：DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，但不合成DNA；
②S期: 开始合成DNA和组蛋白；在真核细胞中新和成的DNA立即与组蛋白结合，组成核小体串珠结构；
③G2期:主要大量合成ATP、RNA和蛋白质，包括微管蛋白和成熟促进因子等；
④M期: 为细胞分裂期，一般包括前期，中期，后期，末期4个时期。
2 细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有何生物学意义？
答：细胞将染色体排列到赤道板上的机制可以归纳为牵拉假说和外推假说。
①牵拉假说：染色体向赤道面方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果。动力微管越长，拉力越大，当来自两级的动粒微管拉力相等时，即着丝粒微管形成的张力处于动态平衡时，染色体即被稳定在赤道面上；
②外推假说：染色体向赤道方向移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，推力驱动染色体移到并稳定在赤道板上。
染色体排列到赤道板上具有重要的生物学意义，染色体排列到赤道板后，Mad2和Bub1消失，才能启动细胞分裂后期，并为染色体成功分开并且平均分配向两极移动做准备。
3 细胞周期有哪些主要检验点？各起何作用？
答：细胞周期有以下主要检验点：
①G1/S期检验点 ：检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制，作用是仿制DNA损伤或是突变的细胞进入S期；
②S期检验点：检验DNA复制是否完毕，DNA复制完毕才能进入G2期；
③G2/M期检验点：DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂，作用是使得细胞有充足的时间将损伤的DNA得以修复；
④中-后期检验点：纺锤体组装的检验，作用是抑制着丝点没有正确连接到纺锤体上的染色体，确保纺锤体正确组装。
4、细胞周期时间是如何测定的?
答：测定细胞周期的方法很多，有同位素标记法、细胞计数法等，其中标记有丝分裂百分率法是常用的一种测定方法。
标记有丝分裂百分率法的原理是对测定细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标记细胞，通过统计标记有丝分裂百分数的办法来测定细胞周期。
实验中常用的方法是BrdU渗入测定细胞周期的方法。 BrdU（5-溴脱氧尿嘧啶核苷）加入培养基后，可做为细胞DNA复制的原料，经过两个细胞周期后，细胞中两条单链均含BrdU的DNA将占l/2，反映在染色体上应表现为一条单体浅染。如经历了三个周期，则染色体中约一半为两条单体均浅染，另一半为一深一浅。细胞如果仅经历了一个周期，则两条单体均深染。计算分裂相中各期比例，可算出细胞周期的值。
5、细胞周期同步化有哪些方法? 比较其优缺点?
答：①自然同步化：自然界存在的细胞周期同步化过程。
②人工同步化包括人工选择同步化和人工诱导同步化两种方法，比较如下：
方法分类
方法名称
优点
缺点
人工选择同步化
有丝分裂选择法
操作简单，细胞未经任何药物处理，不受药物伤害，细胞同步化效率高
分离的细胞数量少
密度梯度离心法
方法简单省时，效率高，成本低
对大多数种类的细胞并不适用
人工诱导同步化
DNA合成阻断法
同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系
诱导过程可造成细胞非均衡生长
分裂中期阻断法
操作简便，效率高
所使用药物的毒性相对较大

6、举例说明CDK激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的?
答：CDK激酶在细胞周期调控是正调控因子，细胞周期各时相的有序更迭和整个细胞的运行，都需要CDK激酶的驱动，它是细胞沿周期运行的引擎蛋白。
以MPF为例阐述：MPF是一种使多种底物磷酸化的蛋白激酶，即CDK1激酶，由p34蛋白和cycling B结合而成。CDK1激酶活性首先依赖于cycling B含量的积累。cycling B一般在G1期的晚期开始合成，通过S期，其含量不断增加，达到G2期，其含量达到最大值，CDK1激酶的活性随着周期蛋白B浓度变化而变化。CDK1激酶的活化还受到激酶与磷酸酶的调节。活化的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。随着周期蛋白B含量达到一定程度，CDK1激酶活性开始出现，到G2晚期阶段，CDK1激酶活性达到最大值并一直维持到M期的中期阶段。CDK1通过使某些底物蛋白磷酸化，改变其下游的某些靶蛋白的机构和启动其功能，实现其调控细胞周期的作用。

名词：
MPF: 是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子。
周期蛋白: 是一类呈细胞周期特异性或时相性表达、积累与分解的蛋白质，它与周期素依赖性激酶共同影响细胞周期的运行。
检验点：在细胞周期中，决定细胞周期能否继续向前运转的某一特定时期。
动粒：是真核细胞染色体中位于着丝粒两侧的3层盘状特化的蛋白质结构，为非染色体性质物质附加物。

第十五章 细胞分化与与胚胎发育
1.影响细胞分化的因素有哪些？请予说明。
答：影响细胞分化的因素：
①受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响，如决定子对卵裂细胞分化方向的影响；
②胞外信号分子对细胞分化的影响,，如眼的发生；
③细胞记忆与决定，如果蝇成虫盘的发育；
④细胞间的相互作用与位置效应，对细胞状态的维持以及分化的方向起决定性作用；
⑤环境对性别决定的影响，环境因素通过对细胞分化产生影响，进而影响个体性别的发育；
⑥染色质变化与基因重排对细胞分化的影响。
2.组织特异性基因的表达是如何调控的？
答：组织特异性基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异性的形态结构特征与特异的功能。特异性基因的表达的调控机制是组合调控的方式，即每种类型的细胞分化由多种调控蛋白共同参与完成。在启动分化的各类调节蛋白中， 细胞分化的调控机制是通过一种关键性调节蛋白对其他调节蛋白的级联启动。借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其他调控蛋白形成适当的组合，不仅可以将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成。

名词：
细胞分化：在个体发育中，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。
转分化：一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。
再分化：是指已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株的过程。
去分化：是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程。
原癌基因：是在正常细胞基因组中对细胞正常活动起主要调控作用的基因，这些基因一旦发生突变或被异常激活，可使细胞发恶性转化。
抑癌基因：也称为抗癌基因。正常细胞中存在基因，在被激活情况下它们具有抑制细胞增殖作用，但在一定情况下被抑制或丢失后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。正常情况下它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。
癌基因：是指人类或其他动物细胞（以及致癌病毒）固有的一类基因，它们一旦活化便能促使人或动物的正常细胞发生癌变。
干细胞：是机体中能进行自我更新（产生与自身相同的子代细胞）和多向分化潜能（分化成不同细胞类型）并具有形成克隆能力的一类细胞。

第十六章 细胞死亡与细胞衰老
1 细胞凋亡的概念、形态特征及其与细胞坏死的区别。
答：细胞凋亡：又称程序性细胞死亡，是指细胞在一定的生理或病理条件下，是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程。
细胞凋亡与细胞坏死的区别:
区别项目
细胞凋亡
细胞坏死
能量
ATP
不依赖ATP
细胞形态
皱缩
肿胀
细胞膜
完整
破裂
细胞器
形态完整
肿胀破裂
细胞核
染色质凝集断裂
固缩，核膜破裂
细胞质
由质膜包围成凋亡小体
溢出，细胞破裂成碎片
细胞质的生化改变
溶酶体内酶增多
溶酶体解体
凋亡小体
有
无
DNA
规律断裂，梯状条带
随机弥漫性降解
分子机制
多基因参与，有序调控
无基因调控
蛋白质合成
有
无
代谢反应
蛋白质逐次参与
无秩序反应
自吞噬
常有
缺少
周围组织炎性反应
无
有
对机体的影响
生长代谢需要
有损伤破坏作用

2细胞衰老过程有哪些变化？
答：在生物学中，细胞衰老具有两个特征：一是生长不可逆地停滞，细胞分裂停止；二是衰老相关的β-半乳糖苷酶的活化。
而衰老细胞的变化特征有以下几点：
①细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢；
②大多数酶的活性降低，影响色素生成色素颗粒沉积；
③细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，颜色加深。线粒体数量减少，体积增大；
④细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低；
⑤色素颗粒沉积等。
3、Caspases赖性的细胞凋亡的内源途径和外源途径分别是如何实现的？
答：在哺乳动物细胞中，Caspases依赖性的细胞凋亡主要通过两条途径：由死亡受体起始的外源途径和由线粒体起始的内源途径。
①外源途径：死亡受体介导的细胞凋亡起始于死亡配体与受体的结合，死亡配体主要是肿瘤坏死因子家族成员，而Fas是死亡受体家族中的代表成员。配体与Fas结合后，引起Fas的聚合，聚合的Fas通过胞质区的死亡结构域招募接头蛋白FADD和Caspase-8酶原，形成死亡诱导信号复合物。活化的Caspase-8酶原切割效应Caspases- Caspase-3酶原，产生有活性的Caspase-3，导致细胞凋亡。
②内源途径：在细胞凋亡的内源途径中，线粒体处于中心地位。当细胞接受凋亡信号刺激时，线粒体释放细胞色素c到细胞质中，与另一个凋亡因子Apaf-1结合诱导细胞发生凋亡。

名词：
Hayflick界限：是指细胞（至少是培养的细胞）具有一定的寿命，它们的增殖能力不是无限的，而有一定的界限。
细胞衰老：指体外培养的正常细胞经过有限次分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象，是生命现象中不可逆的衰退和终止过程。
细胞凋亡：细胞在一定的生理或病理条件下，一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程。

第十七章 细胞的社会联系
1、细胞连接有哪些类型，各有何功能？
答：
细胞连接类型
功能
典型代表
封闭连接
将相邻上皮细胞的质膜紧密地连接在一起，阻止溶液中的小分子沿细胞缝隙从细胞一侧渗透到另一侧
紧密连接
锚定连接
通过细胞膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞，或细胞与胞外基质间黏着起来
桥粒和半桥粒
黏着带和黏着斑
通讯连接
介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递
间隙连接
化学突出
胞间连丝

2、写出细胞黏着分子的种类。
答：根据结构与功能特性，将细胞黏着分子分为4大类：钙黏蛋白、选择素、整联蛋白以及免疫球蛋白超家族。具体如下：
A、钙粘蛋白介导高度选择性的细胞识别与黏着；
B、选择素是一类异亲型结合、Ca2+依赖性的细胞黏着分子，能与特异糖基识别并结合；
C、免疫球蛋白超家族介导不依赖Ca2+的同亲型或异亲型的细胞黏着；
D、整联蛋白为异亲型结合、Ca2+或Mg2+依赖性的细胞黏着分子，主要介导细胞与胞外基质之间的黏着。
3、细胞外基质的组成成分有哪些？各有什么功能？
答：
组成成分
功能
胶原
A、胶原在细胞质基质中的含量最高，刚性以及抗张力强度最大，构成细胞外基质的骨架结构；
B、细胞外基质的其他成分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体；
C、胶原纤维束构成肌腱，连接肌肉和骨骼。
弹性蛋白
弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋予组织弹性及抗张性。
糖胺聚糖
A、糖胺聚糖赋予胞外基质抗压的能力；
B、糖胺聚糖填充了胞外基质的大部分空间，为组织提供了机械支撑作用。
蛋白聚糖
A、蛋白聚糖赋予软骨凝胶样特性和抗变形能力；
B、蛋白聚糖可与成纤维细胞生长因子、转化生长因子β等多种生长因子结合，有利于激素分子与细胞表面受体结合，有效完成信号转导；
C、部分蛋白聚糖与IV型胶原结合，构成基膜的结构组分；
D、个别蛋白聚糖通过自身核心蛋白插入到脂双层中或者通过核心蛋白与糖基化磷脂酰肌醇相连而成为质膜的整合成分，充当其他受体的辅助受体，在信号转导以及信号分子活性与分布的调节等方面发挥重要作用。
纤连蛋白
A、纤连蛋白具有介导细胞黏着的功能。纯化的纤连蛋白可增强细胞间黏着及细胞与胞外基质的黏着；
B、纤连蛋白有助于维持细胞形态；
C、纤连蛋白能促进细胞迁移；
D、纤连蛋白还有助于血液凝固和创伤修复。
层粘连蛋白
层粘连蛋白也是分子“桥”，将细胞锚定在基膜上，有助于维持细胞形态。

名词：
细胞外基质：由细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子， 主要是由
多糖和蛋白或蛋白聚糖构成的复杂的网架结构，支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动。
细胞连接：是指细胞质膜的特化膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间的连接结构。
桥粒：是一种相邻细胞之间连接的结构，为连接相邻细胞间的锚定方式。
半桥粒：在桥粒连接中若跨膜糖蛋白的细胞外结构域同与细胞外基质相连，形态上类似半个桥粒, 这种连接称为半桥粒。
黏着带：位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成的一个连续的带状结构。
黏着斑：细胞外基质与一个细胞的肌动蛋白细胞骨架之间的物理联系，是细胞与胞外基质之间的连接方式。
细胞外被：是指细胞质膜外表面盖的一层富含糖类物质的结构。