中山大学细胞生物学考研习题.pdf

1.胡克和列文虎克发现细胞的动机是不同的，你对此有何感想?（答案）胡克当时的目的只是想弄清楚为什么软木塞吸水后能 够膨胀，并且能够堵塞住暖水瓶中的气体溢出而保温。列文虎克是为了保证售出的布匹质量，用显微镜检查布 匹是否发霉。正是由于他们的观察力和对自然现象的好 奇心，以及对事业的责任感才导致细胞的发现。2.为什么恩格斯对细胞学说给予与此高的评价？（答案）因为细胞学说的提出解决了生命的共同起源，即生命 的同一性问题。3.如何理解人才、理论和技术在科技发展中的作用？（答案）从细胞的发展史可看出：人才是关键，是原动力，理 论是指导，指引方向，技术是突破点。4.证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的证据是什么？（答案）核酶的发现。所谓核酶就是具有催化活性的RNA分子。5.举例说明细胞的形态与功能相适应（答案）细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞 的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构，有利于。2和 CO2的交换;高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而 且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的 功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受 精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的 物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还 有很多预先合成的mRNA和蛋白质，所以体积就大；而 圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细 又长，这也是与它的功能相适应的。精细胞对后代的责 任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装；至于精细 胞的细尾巴则是为了运动寻靶，尖尖的头部，是为了更 容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。6.真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决 细胞内重要分子的浓度问题？（答案）出现了特化的内膜系统，这样，体积增大了，表面积 也大大增加，一些重要分子的浓度并没有被稀释。7.相邻水分子间的关系是靠氢键维系的（图1-7）,这种氢键赋予水 分子哪些独特的性质，对于生活细胞有什么重要性？（答案）首先，氢键能够吸收较多的热能，将氢键打断需要较 高的温度，所以氢键可维持细胞温度的相对稳定。第二 是相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的粘性，这样使水具有较高的表面密度。第三，水分子间的氢键 可以提高水的沸点，这样使它不易从细胞中挥发掉。8.蛋白质的糖基化的蛋白质的理化性质有哪些影响？（答案）溶解度。糖基化往往使蛋白质在水中的溶解度增大。但是，若糖链增长到一定程度，由于分子量增大和形成 高级结构，亦会出现憎水性增加的现象。电荷。氨基 糖解离后，应带正电荷。但是，天然存在的氨基糖的氨 基都被N-乙酰基取代，实际上相当于中性糖。许多糖链 上有唾液酸，或糖醛酸，解离后带负电荷。所以，糖基 化可能使蛋白质增加许多负电荷。9.组成蛋白质的基本构件只是20种氨基酸。为什么蛋白质却具有如 此广泛的功能？（答案）根本原因是蛋白质具有几乎无限的形态结构，因此蛋 白质仅仅是一类分子的总称。换句话说，蛋白质之所以 有如此广泛的作用，是因为蛋白质具有各种不同的结构，特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域,而这种 不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其它分子进 行相互作用，这就是蛋白质结构决定功能的特异性。正 是由于蛋白质具有如此广泛不同特异性才维持了生命的 高度有序性和复杂性。10.为什么解决生命科学的问题不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物 学？（答案）在生命活动中，随着细胞周期的进行和细胞代谢状态 的不同，各种反应复合物，包括细胞器乃至整个细胞要 不断进行组装和去组装。因此，细胞生命活动的基础是 细胞组装活动，而这些组装活动又不能简单地归结于分 子水平的活动，这就是为什么不能仅靠分子生物学而要 靠细胞生物学解决生命科学问题的缘由。1.图2-3的解释(答案)两个儿童共同振动一根绳子产生的波动类似于光子光 子和电子形成的波，以此说明物体的大小对波的干扰。(a)两个儿童振动绳子产生的特征波长;(b)向绳子波中扔进 一个球或一个物体，如果扔进物体的直径与绳子波长相 近，就会干扰绳子波的移动;(3)如果扔进一个垒球或其他 物体比绳子波长小得多，对绳子波的移动只有很小或没 有干扰;(d)如果将绳子快速振动，波长就会大大缩短;(e)此时扔进垒球就会干扰绳子波的移动。2.为什么电子显微镜需要真空系统(vacuum system)?(答案)由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空 系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电 子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来 获得电子显微镜镜筒中的真空，当电子显微镜启动时，第一级旋转式真空泵(rotary pump)获得低真空，作为二 级泵的预真空；第二级采用油扩散泵(oil diffusion pump)获得高真空。3.什么是相位和相差？(答案)所谓相位是光波在前进时，电振动呈现的交替的波形 变化。由于光是电磁波，其电振动与磁振动垂直，又与 波的传播方向垂直，导致了传播时波形的变化。同一种 光波通过折射率不同的物质时，光的相位就会发生变化，波长和振幅也会发生变化。所谓相差是指两束光波在某 一位置时，由于波峰和波谷不一致，即存在着相位上的 差异，叫相差。同一种光通过细胞时，由于细胞不同部 分的折射率不同，通过细胞的光线比未通过细胞的光线 相位落后，而通过细胞核的光线比通过细胞其他部位的 相位落后，这就是相位差。4.与光镜相比，用于电子显微镜的组织固定有什么特殊的要求?（答 案）比光镜的要求更高。首先是样品要薄，这是因为电子 的穿透能力十分有限，即使是100 2 00kV高压，电子 穿透厚度仅为1pm。通常把样品制成50 lOOnm厚的 薄片（一个细胞切成100 200片），称超薄切片（ultrathin section）o其次是要求很好地保持样品的精细 结构，特别是在组织固定时要求既要终止细胞生命，又 不破坏细胞的结构。第三是要求样品要具有一定的反差。电子显微镜的样品切片最后被放置在载网上而不是玻片 上。5.什么是细胞分选?基本原理（答案）用流式细胞计将特定的细胞分选分选出来的技术，分 选前，细胞要被戴上特殊的标记。所用的标记细胞的探 针是能够同待分选细胞表面特征性蛋白(抗原)结合的抗 体，而这种抗体又能够同某种荧光染料结合。当结合有 荧光染料的探针与细胞群温育时，探针就会同具有特异 表面抗原的细胞紧紧结合，由于抗体的结合，被结合的 细胞带上了荧光标记。细胞被标记之后，除去游离的抗 体，并将细胞进行稀释。当稀释的细胞进入超声波振荡 器时，极稀的细胞悬浮液形成很小的液滴，一个液滴中 只含有一个细胞。液滴一旦形成并通过激光束时，激光 束激发结合在细胞表面抗体分子成为一种标签。当液滴 逐个通过激光束时，受到两种检测器的检测:如果液滴中 含有细胞就会激活干涉检测器(interference detector),只有带有荧光标记细胞的液滴才会激活荧光检测器(fluorescence detector)o当带有荧光标记的液滴通过 激光束时，将两种检测器同时激活，引起液滴充电信号 使鞘液带上负电荷。由于液滴带有负电荷，移动时就会 向正极移动，进入到荧光标记细胞收集器中。如果是含 有非荧光标记细胞的液滴进入激光束，只会被干涉检测 器检测到，结果使充电信号将液滴的鞘液带上正电荷，从而在移动时偏向负极，被非荧光标记细胞收集器所收 集。如果是不含有细胞的液滴进入激光束，则不会被任 何检测器所检测，因而不会产生充电信号，液滴的鞘液 不会带上任何电荷，所以在移动时不受任何影响直接进 入非检测的收集器。6.什么是细胞培养，应注意哪些问题？（答案）在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细 胞，并使之生存和生长的技术为细胞培养技术。细胞培 养技术是细胞生物学研究方法中最有价值的技术，通过 细胞培养可以获得大量的细胞，也可通过细胞培养研究 细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。细 胞培养的突出特点是在离体条件下观察和研究细胞生命 活动的规律。培养中的细胞不受体内复杂环境的影响，人为改变培养条件（如物理、化学、生物等外界因素的变 化）即可进一步观察细胞在单因素或多因素的影响下的生 理功能变化。然而，细胞在体外环境的局限性，又使细 胞的形态与功能不能与体内的同类细胞完全等同。体外培养细胞必需注意三个环节：物质营养、生存环境和 废物的排除。体外培养细胞所需的营养是由培养基提供的。培养 基通常含有细胞生长所需的氨基酸、维生素和微量元素。一般培养细胞所用的培养基是合成培养基，它含有细胞 生长必需的营养成分，但是在使用合成培养基时需要添 加一些天然成分，其中最重要的是血清，以牛血清为主。这是因为血清中含有多种促细胞生长因子和一些生物活 性物质。由于血清中含有一些不明成分，对于特殊目的细胞 培养是不利的。为此，研究人员正在探索无血清培养细 胞的条件，并已经取得一些进展。由于机体内的细胞生 长通常需要不同的细胞因子进行调节，所以在无血清培 养时仍然需要添加必要的因子，包括：促细胞生长因子（如 EGF）、促贴附物（如层粘连蛋白）和其它活性物质（如转铁 蛋白）。无血清培养排除了有血清培养时血清中不明因素 的干扰，使实验结果更加可靠。体外细胞培养必需模拟体内细胞生长的环境。环境 因素主要是指：无菌环境、合适的温度、一定的渗透压和 气体环境。气体主要有两种：。2和CO?。后者对于维持 细胞培养液的酸碱度十分重要。活体内生长的细胞所产生的代谢物和废物通过一定的系 统进行利用和排除。体外培养细胞产生的代谢物和废物 积累在培养液中，所以定期更换培养液，对于体外细胞 培养也是至关重要的。7.什么是细胞系和细胞株？（答案）原代培养物经首次传代成功后即为细胞系（cell line）,由原先存在于原代培养物中的细胞世系所组成。如果不 能继续传代，或传代次数有限，可称为有限细胞系(finite cell line),如可以连续培养，则称为连续细胞 系(continuous cell line),培养50代以上并无限培养 下去。从一个经过生物学鉴定的细胞系由单细胞分离培养 或通过筛选的方法由单细胞增殖形成的细胞群称细胞株(cell strain)0所以细胞株是通过选择法或克隆形成法从 原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质或标志的培 养细胞。从培养代数来讲，可培养到4 0-50代。8.动物体细胞克隆有什么意义？(答案)动物体细胞克隆技术的成功对生命科学的发展具有重 要的推动作用，不仅证明了动物的体细胞具有全能性，而且有巨大的应用前景。例如结合转基因技术生产药物。现在很多药物如胰岛素、生长激素、表皮生长因子等都 是动物细胞体内正常的代谢物，某些病人由于产生这些 物质的功能发生缺陷，导致了相应疾病的发生，目前的 治疗方法就是给这些病人注射这类药物。由于这类药物 本身是来自动物的某些脏器，制备这种药物就需要大量 的动物提供脏器，因此成本就很高，如果通过转基因技 术把相应的基因转入到哺乳动物，让动物的乳汁生产具 有疗效的蛋白质就会降低成本，再结合动物体细胞克隆 技术，将这种转基因动物大量无性繁殖克隆，就可以大 大提高产量，大幅度降低成本，同时也保证了所转基因 的稳定。该项技术也可以生产供动物本身和人类器官移 植的动物，解决器官捐赠长期缺乏的问题。另外，动物 体细胞克隆技术在基因结构和功能、基因治疗、遗传病 及人类衰老等的研究方面都具有巨大的潜力。9.蔗糖、甘油和氯化钳都是密度离心分离中的介质，它们在性质上 和使用上有什么不同？（答案）CsCI可自行形成密度梯度，所以不必特别制备密度梯 度，只要将待分离的样品与之混匀即可。在离心的过程 中，具有不同密度的颗粒随CsCI密度梯度的形成重新分 配；而蔗糖和甘油要人工置备密度梯度。蔗糖和甘油的最大密度为1.3g/cm3,所以只能用 于分离密度在1.3g/cm3以下的细胞器或细胞结构；而 氯化钳的最大密度可达1.9g/cm3以上，可用于分离密 度大于1.3g/cm3的DNA分子。在原理上，由于具有不同密度的颗粒随CsCI密度 梯度的形成重新分配，所以又称为浮力密度离心（buoyant density centrifugation）;而蔗糖和甘油则是 在被离心的物质在下降的过程中由于密度的不同而被阻 止在不同的部位，故是重力密度离心。10.离子交换层析的原理是什么？（答案）离子交换层析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离 纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带 电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于 介质中的pH,所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的 pH。当pH较低时，负电基团被中和，而正电基团就很 多；在pH较高时，蛋白质的电性与低pH时相反。当蛋 白质所处的pH,使蛋白质的正负电荷相等，此时的pH 称为等电点。离子交换层析所用的交换剂是经酯化、氧化等化学 反应引入阳性或阴性离子基团制成的，可与带相反电荷 的蛋白质进行交换吸附。带有阳离子基团的交换剂可置 换吸附带负电荷的物质，称为阴离子交换剂，如DEAE-纤维素树脂;反之称为阳离子交换剂，如CM-纤维素树脂。不同的蛋白质有不同的等电点，在一定的条件下解离后 所带的电荷种类和电荷量都不同，因而可与不同的离子 交换剂以不同的亲和力相互交换吸附。当缓冲液中的离 子基团与结合在离子交换剂上的蛋白质相竞争时，亲和 力小的蛋白质分子首先被解吸附而洗脱，而亲和力大的 蛋白质则后被解吸附和洗脱。因此，可通过增加缓冲液 的离子强度和/或改变酸碱度，便可改变蛋白质的吸附状 况，使不同亲和力的蛋白质得以分离。11.何谓乳腺生物反应器，它的出现有什么意义？（答案）乳腺生物反应器是根据细胞生物学中蛋白质合成与分 选的机理，结合基因工程技术、动物转基因技术等，利 用动物的乳腺分泌某些具有重要价值的基因产物。乳腺生物反应器是一项综合技术，发展乳腺生物反 应器不仅需要基因工程技术，也需要动物胚胎技术，转 基因技术，蛋白质提纯技术和常规畜牧技术。乳腺生物反应器有特殊优点。乳腺生物反应器生产 药品，基本上是一个畜牧业过程。Jh it，珏 f!1.1 1，I，i-：i-:|i|:-I-，7 F：；-.:二一.ir._，,I 1，一.!-.一二1 二 I i L 1:一1除7 i二6I=EI T-|7?一 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合。磷脂酰胆碱出现在衰老的淋巴细胞外表 面，作为让吞噬细胞吞噬的信号。磷脂酰胆 碱也出现在血小板的外表面，此时作为血凝固的信号。磷脂酰肌醇主要集中在内叶，它 们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关 键作用。膜不仅内外两侧的功能不同，分布的区 域对功能也有影响。造成这种功能上的差异，主要是膜蛋白、膜脂和膜糖分布不对称引起 的。细胞间的识别、运动、物质运输、信号 传递等都具有方向性。这些方向性的维持就 是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提 供。11.孔蛋白只存在于双层膜的外膜中，为什么?（答案）由于孔蛋白的孔径大，所以只能存在于 外膜，而不能存在于内膜。内膜有界膜膜的 作用，如果有孔蛋白，则失去界膜的功能。12.在酶法标记测定膜蛋白的定向实验中若是要标记 膜内侧的蛋白，该如何处理？（答案）将人工脂质体放入低渗溶液中，这样，乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白 质标记(Q3-1)。Hypotonic mediumLac!operoxdasebilayerALactopet-.二 券oxidase J、T k图Q3-1乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白质标记13.脂酶处理法研究红细胞膜蛋白定位原理(答案)由于红细胞具有血影现象，只要将红细 胞置于低离子浓度的溶液中，红细胞就会发 生渗漏释放出内含物，得到只有红细胞膜的 空壳。然后调整溶液中的Mg2+离子浓度，改 变红细胞小泡的状态。若是从溶液中除去 Mg2+,则形成外翻的小泡，若是加入Mg2+则是正常方向的小泡，然后用脂酶分别处理 这两种红细胞膜。常用的脂酶是磷脂酶(phospholipase)，这种酶也是因为分子量大 而不通过细胞膜，所以磷脂酶只能附着在膜 泡的外表面，能够被磷脂酶水解的就是位于 外表面的磷脂，然后再根据它原来的状态，确定在红细胞膜脂中的定向。14.膜的流动性的生理意义何在？(答案)细胞质膜适宜的流动性是生物膜正常 功能的必要条件。酶活性与流动性有极大的关系，流动 性大活性高。如果没有膜的流动性，细胞外的营养一 下-:除-.l r,I，1 千巾|if t _-1 一 ,：-一 k-7 丁II-；II 阳】.一 J-，二：-1 n 卜:工一被动运输 主动运输二 一:工心J:仁 1 P-G-；J 乐L，；【下门一。门E-1-J/U-k f A ：，.M-生:T 1店高 营口能藤.1:r，一，丁7二一工 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I-ATPaseo在细胞质膜的一侧有同Ca?+结合 的位点，一次可以结合两个Ca2+z Ca2+结 合后使酶激活，并结合上一分子ATP,伴随 ATP的水解和酶被磷酸化，Ca2+泵构型发生 改变，结合Ca2+的一面转到细胞外侧，由于 结合亲和力低Ca2+离子被释放，此时酶发生 去磷酸化，构型恢复到原始的静息状态。Ca2+-ATPase每水解一个ATP将两个 Ca2+离子从胞质溶胶输出到细胞外。2 2.请描述细菌细胞中葡萄糖的磷酸化运输机理(答 案)细菌细胞中葡萄糖的磷酸化运输过程是:首先将供体磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基团转 移到细胞质的酶KE-I)，然后将磷酸基团转移 给HPr蛋白，起始步骤对于各种糖的运输都 是相同的。第二步要根据被转运的糖而定，如运输的是葡萄糖，HPr蛋白要将磷酸基转 给酶ni(E-ni),再转给位于质膜中的酶n(E-4.细胞环境与互作：问题与思考1.植物细胞被的主要成分有哪些？各起什么作用？（答案）答：主要成分包括:纤维素、半纤维素、果胶、木质 素和糖蛋白。纤维素是由葡萄糖构成的，在细胞壁中，由50-60个 纤维素分子形成一束，并且相互平行排列，形成长的、坚硬的微纤维。纤维素则相当于动物细胞外基质中的胶 原。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚 体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘 露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量 的50%,它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。果胶(pectin)果胶是由半乳糖醛酸和它的衍生物组成 的多聚体。类似动物细胞的粘多糖，很容易形成水合胶。果胶在细胞壁中的作用主要是连接相邻细胞壁，并且形 成细胞外基质，将纤维素包埋在水合胶中。木质素(lignin)是由聚合的芳香醇构成的一类物质，主 要存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬 化细胞壁。木质素主要位于纤维素纤维之间，它的作用 是抵抗压力。糖蛋白(glycoprotein)在植物细胞壁中总量10%。最 重要的一种糖蛋白叫伸展蛋白(extensin)，这种蛋白同其 它的相关蛋白一起，与纤维素等形成交叉网络，产生一 种加固蛋白质-多糖复合物的力。2.初生壁和次生壁是如何形成的？(答案)答：细胞壁的分泌合成是逐步、分层次进行的，合成 越早，最后离开质膜越远。首先形成的是中间层(middle lamella)，其构成成份主要是果胶。果胶是相邻两细胞壁 所共有的，并且起到将两个细胞连接在一起的作用。分泌合成的第二个区带称为初生壁，是在细胞生长时 期形成的。初生壁的厚度约为100-2 00nm,与动物细胞 的基膜相当。初生壁由纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋 白等松散组成。在初生壁中，果胶对于初生壁的弹性是 十分重要的，使细胞在生长过程中进一步扩展。次生壁是在细胞停止生长后分泌形成的，主要是增加 细胞壁的厚度和强度。次生壁位于初生壁的内层，纤维 素和木质素是次生壁的主要成份，但基本不含果胶，这样使得次生壁非常的坚硬。次生壁是由几层纤维素微纤 维组成，各自形成密集结实的层。3.如何证明革兰氏阳性菌细胞壁中胞壁质还具有骨架作用决定细胞 的形态？（答案）答：用溶菌酶水解细胞壁的胞壁质的实验可证明这 一点，因为用溶菌酶水解了细菌细胞壁中的胞壁质之后，细菌就全部变成了球形。4.为什么青霉素对革兰氏阳性菌具有抑制作用？（答案）答：青霉素是由真菌产生的一种抗生素，它能够抑制 参与细菌细胞壁肽聚糖装配后形成肽侧链的酶的活性，没有了侧链，细菌细胞就不能够抵抗正常的渗透压，其 结果被处理的细菌细胞就会破裂。青霉素主要是对革兰 氏阳性菌起作用，因为革兰氏阴性菌的细胞壁中肽聚糖 含量较少，所以对青霉素不太敏感。5.动物细胞的细胞外基质和植物细胞的细胞壁的共同特征是什么?（答案）答：动物细胞的细胞外基质的主要成份是胶原，而植 物细胞壁的主要成份是纤维素。共同的特征是:它们都含 有长长的坚硬的纤维，并且这些纤维都是包埋在两性的 基质中，在基质中充满了糖蛋白或多糖。6.细胞外基质具有哪些功能？(答案)答：细胞外基质具有下列功能：对细胞的形态和细胞活性的维持其重要作用。例如，若用酶将培养的软骨细胞或哺乳动物的胰腺表 皮细胞的ECM水解掉，细胞的合成和分泌活动就会显著 下降；此时将细胞外基质材料再添加到处理的培养瓶，可使细胞恢复活力并分泌产物。帮助某些细胞完成特有的功能。如肝细胞(hepatocytes)作为肝组织的主要细胞必须 同基膜或其他的细胞外基质接触才能合成细胞型(cell-type)的蛋白质。将肝细胞分离并放在塑料培养皿中 培养，即使加有某种胶原纤维，它们也会停止翻译肝组 织特异蛋白(如白蛋白)的mRNA,并停止合成这些mRNA。如果在培养细胞的培养液中添加了合适的细胞外 基质的成份，mRNA的合成和翻译就会恢复。同一些生长因子和激素结合进行信号传导；此外，某些特殊的细胞外基质也是细胞分化所必需的。胚胎发育的最后阶段�；形态建成（morphogenes 也需要某些细胞外基质的成份。7.透明质酸在细胞外基质中的存在方式和作用是什么？（答案）答：在细胞外基质中，透明质酸既能参与蛋白聚糖 的形成，又能游离存在。在软骨组织的细胞外基质中，透明质酸同糖胺聚糖和核心蛋白组成软骨组织的蛋白聚 糖复合物，称为透明质酸-蛋白聚糖复合物。在这种复合 物中，透明质酸作为一个长轴，将蛋白聚糖连接在一起，形成更大的更复杂的蛋白聚糖，使细胞外基质具有更大 的抗压性。透明质酸是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细 胞和迁移细胞的细胞外基质的主要成分，一旦迁移细胞 停止移动，透明质酸就会从细胞外基质中消失，此时细 胞间开始接触。8.蛋白聚糖在细胞外基质中的功能是什么？（答案）答：蛋白聚糖或透明质酸-蛋白聚糖复合物构成了细胞外基质的基质，由于它们是高度酸性的，且带负电荷,因此能够结合大量的阳离子，这些阳离子又可结合大量 的水分子，这样，蛋白聚糖形成了多孔的、吸水的胶状 物，如同包装材料，填充在细胞外基质中。蛋白聚糖的 这种性质，使细胞表面具有较大的可塑性，从而具有抗 挤压能力，对细胞起保护作用。由于透明质酸以可溶的形式游离存在，所以在细胞外 体液和滑液(synovial fluid)中透明质酸的浓度很高,其 结果提高了体液和滑液的粘度和润滑性。单个的蛋白聚糖和透明质酸-蛋白聚糖复合物直接与 胶原纤维连接形成动物细胞外的纤维-网络(fiber-network)结构，不同类型的胶原和不同类型的蛋 白聚糖连接形成不同的纤维-网络，对于提高细胞外基质 的连贯性起关键作用。此外，蛋白聚糖还可作为细胞粘着的暂时性或永久性 的位点。暂时性的粘着发生在胚胎发育中，对于单个细 胞及细胞层的移动具有重要作用。另外，蛋白聚糖对于 细胞分化也十分重要，同时也与细胞癌变也有关。9.胶原的合成、装配和分泌的过程怎样?何时成为水不溶性的？(答案)答：首先在粗面内质网的核糖体上合成仅含有信号 肽的原a链(pro-a-chain),又称前原胶原(preprocollagen)，原ot链进入内质网。然后在内质网 腔中通过分子内交联，三股前体肽自我装配形成三股螺 旋，即前胶原(procollagen)。原胶原进入高尔基体，经 过加工修饰，并在高尔基体反面网络被包进分泌小泡，然后通过与质膜的融合，分泌到细胞外。在细胞外，原 胶原被两种专一性不同的蛋白水解酶作用，切除N端和 C端的前肽，两端各保留部分非螺旋区，称为端肽区(telopeptide region),此时形成的是胶原(collagen)。胶原通过分子间交联进而聚合成胶原原纤维(collagen fibril,最后装配成胶原纤维(collagen fibers)o原 胶原是可溶性的，但是，聚合成胶原纤维就成为水不 溶的了。10.举例说明某一特定组织的性能通常与胶原分子的三维结构有关(答案)答：例如腱，它起着连接肌肉和骨的作用，因此在肌 肉收缩时必须能够承受巨大的拉力。腱具有细胞外基质，并且在ECM中胶原纤维沿着腱的长轴平行排列，因此与 拉力的方向平行。又如角膜是一个特别的组织，它既要 坚硬以便对眼球提供保护，但又必须是透明的以便光通 过到达视网膜。角膜的厚厚中间层就是细胞外基质，其 中含有相当短的胶原纤维，并组成不同的层。角膜基质 的层次结构与胶合板相似，同一层中纤维是相互平行的，但与另一层的纤维却是垂直的，这种组织方式既赋予了 这种娇嫩组织的强度，又提高了组织的透明度。11.FN的主要功能是什么？（答案）答：有两个主要的功能：介导细胞的粘着。FN可以同其在细胞膜上的受体 结合，根据对受体的分析，发现受体的细胞外结构域有 与Arg-Gly-Asp-Ser高亲和结合部位。由于FN具有同 时与细胞外基质各类成分相结合的特点，并可促进细胞 外基质的其它成分的沉积，有人认为FN是细胞外基质的 组织者。在FN的分子上既有与胶原结合的结构域，又有与细胞 结合的结构域。这样，FN可以介导细胞外基质与细胞进 行结合。影响细胞的迁移。一个突出的例子是胚胎发生早期 神经脊细胞的迁移。在神经管形成时，神经脊细胞从神 经管的背侧迁移到胚胎各个区域，分化成神经节、色素 细胞等不同类型的细胞。一般认为FN纤维为细胞的运动 提供了轨道，这种推测也得到了实验的证明。将FN特异 的抗体直接注射到正在发育的胚中，以此阻止细胞同FN 的结合，这种处理影响了正常细胞的迁移，导致异常胚 的发育。1.证明细胞具有识别能力的经典实验是什么？（答案）答：海绵实验1907年H.V.Wilson通过实验研究两种不同颜色的海绵细胞的行为，发现了细胞的识别。分别从黄色海绵和红 色海绵中分离单细胞，然后将两种不同颜色的细胞类群混 合在一起。但是，这两种类型的海绵细胞很快就各自分开 聚集，红色海绵细胞聚集到一起，黄色海绵细胞也是如此，二者互不混淆。这是人类最早通过实验认识到细胞具有 识别和选择性结合的能力。此后，在许多生物中都发现了 细胞的识别和粘着，不仅是简单的多细胞生物，也包括复 杂的有各种组织分化的多细胞生物中不同组织的细胞都 具有这种能力和特性。两栖类胚性细胞实验:分别用蛋白酶将外胚层和中 胚层水解成单细胞，并分别标记上不同的颜色，然后将 这两种细胞混合。在混合之初，它们混合得很好，但是 随着时间的推移，外胚层的细胞移向外侧，并聚集在一 起，这也是它们在胚胎中的正确位置；来自中胚层的细 胞移向内侧，这也是它们在胚胎中的正确位置。这两种 游离的细胞迅速重新聚集成团后，同种细胞形成独立的 聚合体，每种聚合体只含一种颜色的细胞（图4-35）,这 种现象称为拣出（sorting out）o这一实验说明了细胞的 识别具有选择性，非同类的细胞不会混合聚集。12.抗体检测细胞识别和粘着的原理是什么？如何判断实验结果?（答案）答：原理是:当发现某种抗体能够阻止细胞间的识别 和粘着，那么细胞表面能够同抗体结合的蛋白分子很可 能就是介导细胞识别和粘着的蛋白质分子。实验中需要 分离特异的抗体，然后分两组进行实验，如果加入抗 后，培养的细胞不能聚集粘着，说明在细胞表面有识别 与粘着的分子，由于抗体的加入，识别和粘着的分子与 抗体结合，从而阻止了细胞间的识别和粘着。若不加抗 体，能够粘着则证实此种推测。13.比较三种类型的细胞粘着分子在结构上的差异。（答案）钙粘着蛋白是同嗜性的粘着分子，细胞外部分的四 个结构域都结合着Ca2+,最外一个C/+结合结构域介导 细胞粘着。免疫球蛋白超家族受体是非Ca2+依赖性的;参 与异嗜和同嗜性粘着，它们含有多个与免疫球蛋白结构 相似的结构域，并常有m型纤粘连蛋白的重复单位。选 择蛋白只是在结合有Cf+离子时才同相邻细胞的糖基结 合，凝集素位于选择蛋白的顶端，是Ca2+在选择蛋白上 的结合部位。14.细胞有几种类型的粘着?它们之间有何不同？（答案）答：有两种类型，四种不同的粘着方式。两种类型就 是同嗜性细胞粘着和异嗜性细胞粘着，每一种类型中又 有两种不同的粘着方式。同嗜性细胞粘着是指参与粘着 的两细胞都是用相同的细胞粘着分子，其中两种不同的 方式是分别由钙粘着蛋白和免疫球蛋白介导的细胞粘 着。异嗜性细胞粘着是指参与粘着的两细胞是用不同的 细胞粘着分子介导，两种不同的方式是免疫球蛋白超家 族-整联蛋白介导的粘着、粘蛋白-选择素介导的细胞粘 着。15.紧密连接除了连接细胞外还有什么作用?意义何在？（答案）答：紧密连接除了连接细胞之外，还有两个作用：防止 物质双向渗漏，并限制了膜蛋白在脂分子层的流动，维 持细胞的极性。紧密连接能够阻止细胞外液中的物质从细胞层的一侧 流向另一侧，紧密连接的这种限制对于膀胱一类器官特 别重要。在膀胱中必须严格防止尿液回流到组织，另外 肠道中的物质进入体液也必须仔细调节控制。这些分子 从细胞层的一侧移向另一侧的唯一途径就是通过运输蛋 白来精确控制。紧密连接除了具有渗透障碍作用之外，还影响表皮细 胞质膜的极性。例如，肠道表皮细胞含有不同运输蛋白 位于肠道表面的细胞质膜，而位于基底面的细胞质膜含 较少运输蛋白。由于脂层是流动的，只有靠紧密连接阻 止膜蛋白从一侧向另一侧的扩散，从而维持着细胞的极 性。16.粘着带与粘着斑连接有什么不同？（答案）答：主要差别是粘着带是细胞与细胞间的粘着连 接，而粘着斑是细胞与细胞外基质相连。除了这一根本 区别之外，还有其他一些不同：参与粘着带连接的膜整 合蛋白是钙粘着蛋白，而参与粘着斑连接的是整联蛋白，即细胞外基质受体蛋白;粘着带连接实际上是两个相邻 细胞膜上的钙粘着蛋白与钙粘着蛋白的连接，而粘着斑 连接是整联蛋白与细胞外基质中的粘连蛋白的连接，因 整联蛋白是纤粘连蛋白的受体，所以粘着斑连接是通过 受体与配体的结合;粘着斑连接中，细胞质斑含有躁蛋 白（talin）,这种蛋白在其它的细胞质斑中是不存在的。17.间隙连接的作用如何受细胞质中Ca2+和H+浓度的调节？（答案）答：间隙连接在低Ca2+离子浓度时开放，此时的细 胞质处于静息状态；当Ca2+离子浓度升高时，间隙连接 的通道逐步缩小，当Ca2+离子浓度达到10 5M时间，通 道完全关闭。提高H+离子浓度，也就是将细胞质中pH 值从7.0降低到6.8或更低，间隙连接的通道也会关闭。间隙连接除了受Ca2+ffl H+离子调节外，还受其他的因素 调节。1.证明细胞具有识别能力的经典实验是什么？（答案）答：海绵实验1907年H.V.Wilson通过实验研究两种不同颜色的海 绵细胞的行为，发现了细胞的识别。分别从黄色海绵和红 色海绵中分离单细胞，然后将两种不同颜色的细胞类群混 合在一起。但是，这两种类型的海绵细胞很快就各自分开 聚集，红色海绵细胞聚集到一起，黄色海绵细胞也是如此，二者互不混淆。这是人类最早通过实验认识到细胞具有 识别和选择性结合的能力。此后，在许多生物中都发现了细胞的识