第三章 细胞生物学研究方法
1.细胞形态结构的观察方法:光学显微镜技术、电子显微镜技术、扫描隧道显微镜 2.细胞组分的分析方法:
1离心分离技术 ○2细胞内核酸、蛋白质、酶、糖与脂类等的显示方法 ○
3特异蛋白抗原的定位与定性 ○4细胞内特异核酸的定位于定性 ○
5反射自显影技术 ○6定量细胞化学分析技术 ○
第四章 细胞质膜(重点:1、3题,2题可不看)
1、膜脂有哪几种基本类型?它们各自的功能? (1)基本类型:甘油磷脂、糖脂、胆固醇 (2)功能:
甘油磷脂不仅是生物膜的基本成分,其中的某些成分如PI等在细胞信号转导中起重要作用 鞘脂:其分子结构与甘油磷脂非常相似,可以与甘油磷脂共同组成生物膜。
胆固醇:除了作为生物膜的主要结构成分外,还是很多重要的生物活性分子的前体化合物,它还可以与发育调控的重要信号分子Hedgehog共价结合。
3、 细胞表面有哪几种常见的特化结构?细胞红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么? 细胞表面特化结构主要包括:膜骨架、鞭毛、纤毛、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,分别于维持细胞的形态、细胞的运动、细胞与环境的物质交换等功能有关。
第五章 物质的跨膜运输
1、比较载体蛋白与通道蛋白的特点。
载体蛋白相当于结合在细胞质膜上的酶,有特异性结合位点,可同特异性底物结合,一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子;转运过程类似于酶酶与底物作用的饱和动力学特征;既可被底物类似物竞争性地抑制,又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH有依赖性等,因此有人将载体蛋白称为通透酶。与酶不同的是,载体蛋白对转运的溶质不进行任何共价修饰。
通道蛋白所介导的被动运输不需与溶质分子结合,允许大小和带电荷适宜的离子通过。绝大多数的通道蛋白形成有离子选择性的、门控的跨膜通道。因为这些通道蛋白几乎都与离子的转运有关,所以又称离子通道。与载体蛋白相比,三个显著特征:具有极高的转运速率,离子通道没有饱和值,离子通道是门控的。 2、试述胞吞作用的类型和功能。
(1) 吞噬作用:是原生生物摄取食物的一种方式,其作用不仅是摄取营养物,主要是清
除侵染机体的病原体以及衰老或凋亡的细胞,如人的巨噬细胞每天通过吞噬作用清除10的11次方个衰老的血红细胞。
(2) 胞饮作用:是细胞内吞作用从外界获取物质及液体的的一种类型,是细胞外的微粒
通过细胞膜的内陷包裹形成小囊泡(胞饮囊泡),并最终和溶酶体相结合并将囊泡内部的物质水解或者分解的过程。
3、比较胞饮作用和吞噬作用的异同。
1)胞吞泡的大小不同,胞饮泡直径一般小于150nm,而吞噬泡直径往往大于250nm。 2)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。
3)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。
第六章 细胞的能量转换——线粒体和叶绿体
1、为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器?
(1) 线粒体和叶绿体都有环状的DNA ,都拥有合成蛋白质的整套装置;
2)两者的DNA都能进行复制,但复制仍受核基因组的控制。mtDNA是由核DNA 编码、在细胞质中合成的。组成叶绿体的各种蛋白质成分是由核DNA和叶绿体DNA分别编码,只有少部分蛋白质是由叶绿体DNA编码的。
3)线粒体、叶绿体的生长和增殖是受核基因组和其本身的基因组两套遗传系统的共同控制,因而,它们被称为是半自主性的细胞器。
2、线粒体DNA有什么特性?线粒体的结构和功能?
特性:半自主性、母系遗传、异质性与纯质性、阈值效应、突变率极高 结构:双层膜——内膜和外膜组成,腔——基粒和基质
外膜:与周围细胞质基质分开
内膜:向内折叠形成脊,扩大内膜面积,分布与有氧呼吸有关酶 基质:液态,含有氧呼吸有关酶,少量DNA 功能:线粒体是有氧呼吸的主要场所 (1) 分解丙酮酸的细胞器 (2) 消耗氧气的细胞器
(3) 生成水、二氧化碳的细胞器 (4) 产生大量的ATP的细胞器 (5) DNA的次要载体
第七章 细胞基质与内膜系统
1、试述内质网的主要功能及其质量监控作用。 功能:(1)蛋白质的合成(糙面内质网的主要功能)(2)脂质合成(在光面内质网上)(3)蛋白质的修饰与加工(4)新生多肽的折叠与组装(5)肝细胞的解毒作用,肌质网储存与调节
试试高尔基体的结构特征及其生理功能。 结构特征:
> 顺面膜囊/网状结构:中间多孔而连续的分支网状
> 高尔基体中间膜囊:由扁平囊和管道组成形成不间隔,功能连续、完整的体系
> 高尔基体反面膜囊及反面高尔基网络:蛋白分选的枢纽,蛋白包装形成网格蛋白/AP包被膜泡,蛋白“晚期”修饰
功能:参与形成溶酶体;参与细胞分泌活动: 调节型分泌 组成型分泌 蛋白质的糖基化及其修饰:进行膜的转化功能; 将蛋白水解为活性物质
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3、蛋白质糖基化的基本类型、
蛋白质的糖基化在糖基转移酶(glycosyltransferase)作用下发生在ER腔面。 1)基本类型: N-连接糖基化(Asn);O-氧连接糖基化(Ser/Thr)
4、溶酶体是怎样发生的?它有哪些基本功能?
1)初级溶酶体由高尔基体分泌形成,含多种酸性水解酶。
次级溶酶体是正在进行消化作用的溶酶体,分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。 残体又称后溶酶体,已失去酶活性,仅留未消化的残渣。 2)基本功能
⑴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,防御功能(病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞而吞噬、消化) ⑵作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养;
⑶分泌腺细胞中,溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节; ⑷参与清除赘生组织或退行性变化的细胞;
⑸受精过程中的精子的顶体(acrosome)反应。
5、过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别?怎样理解过氧化物酶体是异质性的细胞器。 相同点:由一层单位膜膜包围;为一类异质性细胞器。 不同点:
溶 酶 体 微 体(过氧化物酶体) 直径0.2~0.5μm, 无酶晶体 直径0.15~0.25μm, 有酶晶体 酸性水解酶 氧化酶类 ~5 ~7 不需要 需要 细胞内消化 主要与糖异生有关 酶在RER上合成,经高尔基酶在细胞质基质中合成,经分裂复合体出芽形成 和组装形成 识别的标 志 酸性水解酶 过氧化氢酶 酶 第八章 蛋白质分选与膜泡运输
2、已知的膜泡运输有哪几种类型?各自主要功能如何? ⑴网格蛋白有被小泡的运输,负责蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输。从TGN区出芽并由网格蛋白包被形成转运泡。
⑵COPⅡ有被小泡的运输,负责从内质网到高尔基体的物质运输。由5种蛋白亚基组成的蛋白包被COPⅡ小泡,具有对转运物质的选择性并使之浓缩。选择性体现在a. COPⅡ小泡能识别并结合跨膜内质网胞质面一端的信号序列;b. 跨膜内质网蛋白的一端作为受体与ER腔的可溶性蛋白结合。
⑶COPⅠ有被小泡的运输,负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。逃逸的内质网蛋白的回收是通过回收信号介导的特异性受体完成,这类受体能以COPⅠ有被小泡的形式捕获逃逸分子,并将其回收到内质网。
特 征 形态大小 酶的种类 pH 值 需氧与否 功 能 发 生 - 3 -
第九章 细胞信号转导(重点:3、4题)
2、简要比较G蛋白偶联受体介导的信号通路有何异同。 (1)激活离子通道的G蛋白偶联受体
当受体与配体结合被激活后,通过偶联G蛋白的分子开关做用,调控跨膜离子通道的开启与关闭,进而调节靶细胞的活性,如心肌细胞的M乙酰胆碱受体和视杆细胞的光敏感受体,都属于这类调节离子通道的G蛋白偶联受体。(P167) (2)激活或抑制腺苷酸环化酶的G蛋白偶联受体
在绝大多数的哺乳动物细胞中,G蛋白偶联受体介导的信号通路中,Gα亚基的首要效应酶是腺苷酸环化酶,通过腺苷酸环化酶活性的变化调节靶细胞内第二信使cAMP的水平,进而影响信号通路的下游事件。(P169)
(3)激活磷脂酶C,以IP3和DAG作为双信使的G蛋白偶联受体
通过G蛋白偶联受体介导的另一条信号通路是磷脂酰肌醇信号通路,其信号转导是通过效应酶磷脂酶C完成的。IP3刺激细胞内质网释放Ca+进入细胞质基质,使胞内Ca+浓度升高;DAG激活蛋白激酶C(PKC),活化的PKC进一步使底物蛋白磷酸化,并可激活Na+/H+交换,引起细胞内pH升高。以磷脂酰肌醇代谢为基础的信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后,同时产生两个胞内信使,分别激活两种不同的信号通路,即IP3-Ca+和DAG-PKC途径,实现细胞对外界信号的应答,因此把这种信号系统又称之为“双信使系统”。
4、概述受体酪氨酸激酶介质的信号通路的组成、特点及其主要功能。
受体酪氨酸激酶(RTK)又称酪氨酸蛋白激酶受体,是细胞表面一大类重要受体家族,迄今已鉴定有50余种,包括7个亚族。所有RTK的N端位于细胞外,是配体结合域,C端位于胞内,具有酪氨酸激酶结构域,并具有自磷酸化位点。它的胞外配体是可溶性或膜结合的多肽类或蛋白类激素,包括多种生长因子、胰岛素和胰岛素样生长因子等。RTK主要功能是控制细胞生长、分化而不是调控细胞中间代谢。(P176) 特点:
(1)激活机制为受体之间的二聚体化→自磷酸化→活化自身 (2)没有特定的二级信使,要求信号有特定的结构域 (3)有Ras分子开关蛋白的参与
(4)介导下游MAPK的激活(辅:P171)
由RTK介导的信号通路具有广泛的功能,包括: (1)调节细胞的增值和分化 (2)促进细胞存活
(3)细胞代谢的调节与校正作用(P178)
第十章 细胞骨架
踏车行为
又称轮回,是微管组装后处于动态平衡的一种现象。 思考题:
1、除支持作用和运动功能外,细胞骨架还有什么功能?怎样理解“骨架”的概念?(辅导P198)
除支持作用和运动功能外,细胞骨架还具有为物质运输提供轨道、参与肌肉收缩和细胞分化、介导染色体的移动和动物细胞胞质分裂、形成细胞的特化结构等功能。
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总结:细胞骨架的成分、类型、功能。 细胞骨架
是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤维(filamemt)构成,包括微管、肌动蛋白纤维和中间纤维。各种纤丝都是由上千个亚基组装成不分支的线性结构,有时交叉贯穿在整个细胞之中。 成分:微丝、微管、中间纤维。
微丝确定细胞表面特征、使细胞能够运动和收缩。
微管确定膜性细胞器的位置、帮助染色体分离和作为膜泡运输的导轨。 中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。 类型:细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤丝构成:包括微管、微丝(肌动蛋白纤维)和中间纤维。 功能:细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性,以及在细胞运动,物质运输,能量转换,信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。
第十一章 细胞核与染色体(重点:1、3)
1、概述细胞核的基本结构及其主要功能?
1)核被膜(包括核孔复合体):外核膜,附有核糖体颗粒;内核膜,有特有的蛋白成份(如核纤层蛋白B受体);核纤层;核周间隙、核孔(nuclear pore)。
其功能为:构成核、质之间的天然选择性屏障;避免生命活动的彼此干扰;保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤;核质之间的物质交换与信息交流。
2)染色质:指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式;染色体(chromosome),指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩而成的棒状结构。
⑴染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构 ⑵染色质与染色体具有基本相同的化学组成,但包装程度不同,构象不同。
3)核仁:纤维中心(fibrillar centers,FC)、致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)、颗粒组分(granular component,GC)、核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin)、核仁基质((nucleolar matrix)。
其功能为:核糖体的生物发生(ribosome biogenesis),包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配;rRNA基因转录;rRNA前体的加工。 4)核基质或核骨架(nuclear skeleton):{包括核基质、核纤层(或核纤层-核孔复合体结构体系),以及染色体骨架。}; 核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构体系;核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统;核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的, 含有多种蛋白成分及少量RNA;核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。
2、试述核孔复合体的结构及其功能。
结构:胞质环(cytoplasmic ring)、外环、核质环(nuclear ring)、内环、辐(spoke)、柱状亚单位(column subunit)、腔内亚单位(luminal subunit)、环带亚单位(annular subunit)、中央栓(central plug)。
功能为:核质交换的双向性亲水通道;通过核孔复合体的主动运输;亲核蛋白与核定位信号;亲核蛋白入核转运;转录产物RNA的核输出。
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3、染色质按功能分为几类?它们的特点是什么? 常染色质(euchromatin) 1)概念:指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态(典型包装率750倍), 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。 2)特征:DNA包装比约为1 000~2 000分之一;单一序列 DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因);并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件
异染色质(heterochromatin)
1)概念:碱性染料染色时着色较深的染色质组分。
2)类型:结构异染色质(或组成型异染色质)(constitutive heterochromatin)、兼性异染色质(facultative heterochromatin) ;结构异染色质或组成型异染色质,除复制期以外,在整个细胞周期均处于聚缩状态,形成多个染色中心。
3)结构异染色质特征:①在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段;②由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA;③具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质;④在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩;⑤在功能上参与染色质高级结构的形成,导致染色质区间性,作为核DNA的转座元件,引起遗传变异。
4)兼性异染色质特征:在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质,如X染色体随机失活;异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。
4、组蛋白和非组蛋白如何参与表观遗传的调控。
组蛋白修饰主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化等。
其参与调控的方式主要包括:1、改变空间结构,因为基因平时是以染色体形式存在的,在转录时需要通过组蛋白的改变打开,放转录因子进入;2、作用于特定转录元件;3、和DNA甲基化进行相互作用,来调控表达变化。
非组蛋白参与表观调控主要就是修饰组蛋白或者甲基。
5、试述从DNA到染色体的包装过程。DNA为什么要包装成染色质? 从DNA到染色体经过四级包装过程:
一级结构,核小体→二级结构,螺线管(solenoid)→三级结构,超螺线管(supersolenoid)→四级结构,染色单体(chromatid) 即:DNA—压缩7倍—→核小体—压缩6倍—→螺线管—压缩40倍—→超螺线管—压缩5倍—→染色单体
经过四级螺旋包装形成的染色体结构,共压缩了8400倍。 6、分析中期染色体的三种功能原件及其作用。
1)自主复制DNA序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS):具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。
2)着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence,CEN) :两个相邻的核心区,80-90bp的AT区,11bp的保守区。
3)端粒DNA序列(telomere DNA sequence,TEL) :端粒序列的复制,端粒酶,在生殖细胞和部分干细胞中有端粒酶活性,端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞衰老有关。
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7、概述核仁的结构及功能。
1)结构:纤维中心(fibrillar centers,FC),是rRNA基因的储存位点;致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC),转录主要发生在FC与 DFC的交界处,并加工初始转录本;颗粒组分(granular component,GC),负责装配核糖体亚单位,是核糖体亚单位成熟和储存的位点;核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin) 与核仁基质((nucleolar matrix)。
2)功能:是核糖体的生物发生场所,是一个向量过程(vetorical process),即:从核仁纤维组分开始, 再向颗粒组分延续。这一过程包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配;rRNA基因转录的形态及其组织;rRNA前体的加工;核糖体亚单位的组装。
第十二章 核糖体(重点:2、3)
1、以80S核糖体为例,说明核糖体的结构成分及其功能。
核糖体是一种没有被膜包裹的颗粒状结构,其主要成分:核糖体表面r蛋白质40%,核糖体内部rRNA60%。
80S的核糖体普遍存在于真核细胞内,由60S大亚单位与40S小亚单位组成,60S大亚单位相对分子质量为3200×103,40S小亚单位的相对分子质量为1600×103。小亚单位中含有18S的rRNA分子,相对分子质量为900×103,含有33种r蛋白;大亚单位中含有一个28S的rRNA分子,相对分子质量为1600×103,还含有一个5S的rRNA分子和一个5.8S的rRNA分子,含有49种r蛋白。
核糖体大小亚单位常游离于胞质中,只有当小亚单位与mRNA结合后大亚单位才与小亚单位结合形成完整核糖体。肽链合成终止后,大小亚单位解离,重又游离于胞质中。核糖体是合成蛋白质的细胞器,其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。
2、已知核糖体上有哪些活性部位?它们在多肽合成中各起什么作用? 活性部位及其作用:
⑴与mRNA的结合位点;
⑵与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点,又称A位点; ⑶与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点,又称P位点; ⑷肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site);
⑸与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点; ⑹肽酰转移酶的催化位点; ⑺与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。
3、何谓多聚核糖体?以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么?
1)概念:核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能,而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成,这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。 2)多聚核糖体的生物学意义:
⑴细胞内各种多肽的合成,不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何,单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。
⑵ 以多聚核糖体的形式进行多肽合成,对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济
和有效。
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第十三章 细胞周期与细胞分裂
1、什么叫细胞周期?细胞周期各时期的主要变化是什么?
细胞周期是指分裂细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化; 1) G1期:主要特征是合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质(触发蛋白); 2) S期:DNA复制是S期的主要特征。此外,也合成组蛋白和非组蛋白;
3) G2期: 1个细胞核的DNA含量由2C变为4C;细胞在此期中要合成某些蛋白质; 4) M期:核分裂和胞质分裂。
2、细胞周期同步化的方法有哪些?比较其优缺点。 1) 化学同步化
(1) 将培养液中减少某种细胞必需的营养成分,过一段时间后再把该成分加进去, (2) 使用某种化学物质将细胞暂时阻滞到有丝分裂的一定时期。消除抑制后,即可发生高度同步化的细胞分裂。 2) 物理同步化
(1) 温度 温度是使细胞同步化的有效手段。分裂前细胞的一些酶对温度非常敏感,高温可使分裂停止, 而生物合成继续进行,因此有些细胞发生分裂的时间推迟,其它后进的细胞便趁此赶上来,达到同步化状态。
(2) 辐射 辐射也是引起细胞同步分裂的方法之一。分裂前的细胞对射线很敏感,辐射可使细胞在分裂前积累, 随后去除辐射,细胞便在同一时间开始分裂。 (3) 有丝分裂抖落法 在哺乳动物培养物中还可利用有丝分裂抖落法(mitotic shaking-off) 进行分选。
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第十四章 细胞增殖调控与癌细胞
1、 细胞周期中有哪些主要检出点?各起什么作用?
细胞周期检验点主要有:R点,G1/S,G2/M,中期/后期,即:G1期中的R点或限制点,S期的DNA损伤检验点、DNA复制检验点,G2/M检验点,M中期至M后期又称纺锤体组装检验点等。(S期内部检验点、DNA复制检验点) 通过细胞周期检验点的调控使细胞周期能正常动转,从而保证了遗传物质能精确地均等分配,产生具有正常遗传性能和生理功能的子代细胞,如果上述检验点调控作用丢失,就会导致基因突变、重排,使细胞遗传性能紊乱,增殖、分化异常,细胞癌变甚至死亡。 2、 举例说明CDK激酶在细胞周期中如何执行调控功能的。
周期蛋白依赖性激酶(CDK)是与细胞周期进程相对应的一套Ser/Thr激酶系统。各种CDK沿细胞周期时相交替活化,磷酸化相应底物,使细胞周期事件有条不紊地进行下去。CDK1激酶通过使某些蛋白质磷酸化,改变其下游的某些蛋白质的结构和启动其功能,实现其调控细胞周期的目的。CDK1激酶催化底物磷酸化有一定的位点特异性。它一般选择底物中某个特定序列中的某个丝氨酸或苏氨酸残基。CDK1激酶可以使许多蛋白质磷酸化,其中包括组蛋白H1,核纤层蛋白A、B、C,核仁蛋白等;组蛋白H1磷酸化,促进染色体凝集;核纤层蛋白磷酸化,促使核纤层解聚;核仁蛋白磷酸化,促使核仁解体等。 3、 为什么说肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果? 根据大量的病例分析,癌症的发生一般并不是单一基因的突变,而至少在一个细胞中发生了5-6个基因突变,才能赋予癌细胞所有的特征,因此细胞基因组中产生与肿瘤发生相关的某一原癌基因的突变,并非马上形成癌,而是继续生长直至细胞群体中新的偶发突变的产生。某些在自然选择中具有竞争优势的细胞,再经过类似的过程,逐渐形成具有癌细胞一切特征的恶性肿瘤。癌症是一种典型的老年性疾病,它涉及一系列的原癌基因与肿瘤抑制基因的致癌突变积累。
第十五章 细胞分化与胚胎发育
1、 何为细胞分化?为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果?(重点)
细胞分化:在个体发育中,为执行特定的生理功能,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,产生各不相同的细胞类群的过程。其本质是基因选择性表达的结果,即基因表达调控的结果。
细胞分化是结构和功能发生差异的过程,而结构和功能是由蛋白质所体现出来的,所以细胞分化的实质是细胞发育过程中特异蛋白质的合成,分化的过程就是产生新的专一的结构蛋白和功能蛋白的过程,如肌细胞和红细胞同是来自中胚层,后来它们在结构和功能上发生分工,红细胞合成血红蛋白,而肌细胞合成肌动蛋白和肌球蛋白;蛋白质又是通过承继DNA遗传信息的mRNA翻译而来,所以细胞分化的实质在于基因选择性的表达。
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2、 组织特异性基因的表达是如何调控的。
如果每种类型的细胞分化都需要一种基因表达调控蛋白,那么至少需要200种以上的调控蛋白,然而实际上是有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化,其机制就是组合调控的方式,即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调控完成的。这样如果调控蛋白的数目是n,则其调控的组合在理论上就可以启动分化的细胞类型为2n。然而在启动细胞分化的各类调控蛋白组合中,其中往往是只有一两种调控蛋白是起决定性的因子。这样单一调控蛋白就有可能启动整个细胞分化过程。
3、 影响细胞分化的因素有哪些?请予以说明。
调控蛋白的组合是影响细胞分化的直接因素: 1)胞外信号分子对细胞分化的影响 2)细胞记忆与决定
3)受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响
4)细胞间的相互作用与位置效应,细胞间的相互作用对细胞分化器官构建有影响,这种作用为胚胎诱导,胚胎诱导作用不断强化可分化成不同层次;细胞所处的位置不同对细胞分化的命运有影响,改变细胞所处的位置可导致分化方向的改变。
5)环境对性别决定的影响环境因素对细胞分化可产生影响,特别是对性别决定的影响,并进而影响到生物的个体发育。
6)染色质变化与基因重排对细胞分化的影响。
4、 什么是干细胞?它分为哪几种类型,各类型的特征是什么?什么是肿瘤干细胞? 干细胞是指分化程度相对较低、具有不断增殖和分化能力的细胞。 干细胞的分类:分全能、多能和单能。
全能干细胞:可以分化成人体所具有的全部细胞。
多能干细胞:已经是发育晚期了,这种干细胞具有分化出多种细胞,组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。
单能(专能)干细胞:只能分化成一种细胞,或者是分化成关系比较密切的两种细胞,这叫单能干细胞。
肿瘤干细胞:是指癌组织中为数不多的具有自我更新能力、分化潜能的细胞。
第十六章 细胞死亡与细胞衰老
1、 试述细胞凋亡的概念与形态特征,并指出其与坏死的区别是什么?
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2、 动物细胞凋亡的基本途径有哪些?请举例说明。
动物细胞凋亡的途径主要分为Caspase依赖性和不依赖于Caspase的细胞凋亡。 (1)Caspase依赖性细胞凋亡途径 a. 死亡受体起始的外源途径 b. 线粒体起始的内源途径 (2)Caspase非依赖性的细胞凋亡
除了Cyt C,线粒体能够向细胞质内释放多个凋亡相关因子,诱发Caspase非依赖性的细胞凋亡。例如:AIF位于线粒体外膜,被释放至细胞质基质后,进而进入细胞核,引起核内DNA凝集并断裂形成5*104大小的片段。
3、 细胞凋亡受到哪些因素的控制?
细胞凋亡相关因素:细胞凋亡是一个非常复杂的过程,受到机体内、外多种因素的影响,其具体的分子机制尚不完全清楚。细胞凋亡相关因素分诱导性因素和抑制性因素两大类。 (一)诱导性因素
(1).激素和生长因子失衡
(2)理化因素 射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药物等,均可导致细胞凋亡。
(3)免疫性因素 在生长、分化及执行防御、自稳、监视功能中,免疫细胞可释放某些分子导致免疫细胞本身或靶细胞的凋亡。 (4)微生物学因素
(5)其他 如缺血与缺氧,神经递质(如谷氨酸、多巴胺),失去基质附着等因素 (二)抑制性因素
(1)细胞因子 IL—2、神经生长因子等具有抑制凋亡的作用 (2)某些激素 ACTH、睾丸酮、雌激素等 (3)其他 某些2价金属阳离子如Zn2+
第十七章 细胞社会的联系
1、细胞通过哪些方式产生社会联系?
细胞识别、细胞黏着、细胞连接、细胞通讯 2、细胞连接有哪几种类型?各有什么功能?△
分为紧密连接、锚定连接、通讯连接。
紧密连接:在细胞质上,紧密连接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;
功能:形成渗漏屏障,起重要的封闭作用;隔离作用,使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能;支持功能。
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)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;
通讯连接:包括间隙连接与化学突触,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;
3、胞外基质的组成及生物学功能有哪些?
组成:胶原、弹性蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖和纤连蛋白和层粘连蛋白。
胶原:a、构成细胞外基质的骨架结构,细胞外基质中的其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体;b、在不同组织中,胶原组装成不同的纤维形式,以适应特定功能的需要;c、胶原可被胶原酶特异降解,而参入胞外基质信号传递的调控网络中。
弹性蛋白:弹性蛋白是弹性纤维的主要成分;主要存在于脉管壁及肺。弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予组织以弹性及抗张性。
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糖胺聚糖和蛋白聚糖:软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以凝胶样特性和抗变形能力;蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库,可与多种生长因子(如成纤维细胞生长因子[FGF]、转化生长因子β[TGFβ]等)结合,有利于激素分子进一步与细胞表面受体结合,有效完成信号的传导。
纤连蛋白和层粘连蛋白:⑴介导细胞粘着,通过细胞信号转导途径调节细胞的形状和细胞骨架的组织;促进细胞铺展;⑵在胚胎发生过程中,纤粘连蛋白对于许多类型细胞的迁移和分化是必须的;⑶在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它免疫细胞迁移到受损部位;在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于血管受损部位。
名词解释
1、脂筏模型lipid rafts model:该模型认为在甘油磷脂维生物膜的主体上,胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相,如同漂浮在脂双层上的“脂 筏”一样载着某些特定生物学功能的各种膜蛋白。P55 在生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白.脂 筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域。大小约70nm左右,是一种动态结构,位于质膜的外小页。
2、蛋白protein,:蛋白能调节细胞周期和避免细胞癌变发生。p53
3、界限Hayflick limitation Hayflick:细胞停止分裂是由细胞自身因素决定的,与环境条件无关,正常细胞具有有限分裂次数,而癌细胞能够在体外无限增殖。 P356细胞,至少是培养的二倍体细胞,不是不死的,而是有一定的寿命;它们的增殖能力不是无 限的,而是有一定的界限,这就是 Hayflick 界线。
4、细胞系cell line:原代培养的细胞一般传至10代左右就不易传下去,细胞生长出现停滞, 大部分细胞衰老死亡,但有极少数细胞可能渡过 “危机” 而传下去。 这些存活的细胞一般又可顺利地传 40-50 代次, 并且仍保持原来染色体的二倍数 量及接触抑制的行为。P43
5、核定位信号Nuclear localization signal (NLS):亲核蛋白一般都含有特殊的氨 基酸序列, 这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到 细胞核内,这段具有“定向” “定位”作用的序列被命名为核定位信号。P232
6、细胞程序性死亡programmed cell death (PCD):无论是单细胞生物还是多细胞 生物,细胞死亡往往受细胞内由遗传机制决定的“死亡程序”控制,要求特定基 因表达,是“主动”而非“被动”的过程。P341
7、生物膜biomembrane:真核生物内部存在由膜围绕构建的各种细胞器。细胞 内的膜系统和细胞质膜统称为生物膜。P54
8、第二信使Second messenger;:是指在胞内产生的非蛋白类小分子,通过其浓 度变化(增加或减少)应答胞外信号与细胞表面受体的结合,调节细胞内酶和非 酶蛋白的活性,从而在细胞信号转到途径中行使携带和放大信号的功能。P160
9、蛋白Ras protein Ras:在许多真核细胞中,Ras 蛋白在 RTK 介导的信号通路 中也是一种关键组分。Ras 蛋白是 ras 基因表达产物,是由190个氨基酸残基组 成的小的单体 GTP 结合蛋白,具有 GTPase 活性,分布于质膜胞质一侧,结合 GTP 时为活性态,而结合 GDP 时为失活状态,是 GTPase 的开关蛋白。P177
10、氧化磷酸化oxidative phosphorylation:在活细胞中伴随着呼吸链的氧化过程 所发生的能量转换和ATP的形成。P90
11、内膜系统endomembrane system:是指在结构、功能乃至发生上相互关联、 由单层膜包被的细胞器或细胞结构。主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。P112
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12、Na+-K+泵K+, Na+-ATPase: 位于动物细胞的质膜上,由 2 个α 和 2 个β 亚 基组成四聚体,β 亚基是糖基化的多肽,并不直接参与离子跨膜转运,但帮助 在内质网新合成的α 亚基进行折叠。P74
13、端粒学说telomere theory:由Olovnikov提出,认为细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而不能完全复制它们的染色体,因此最后复制DNA序列可能会丢失,最终造成细胞衰老死亡。
14、蛋白质分选Protein Sorting:真核细胞中除线粒体和植物细胞叶绿体中能合 成少量蛋白质外,绝大数蛋白质都是核基因编码,或在游离核糖体上合成,或在 粗面内质网膜集合核糖体上合成。然而,蛋白质发挥机构或功能作用的部位几乎 遍布细胞的各种区间或组分。 因此必然存在不同的机制以确保蛋白质的分选,转 运至细胞的特定部位, 也只有蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体,才 能参与实现细胞的各种活动。P138
15、黏着斑focal adhesion:是细胞与胞外基质之间的连接方式,参与的细胞骨架 组分是微丝, 跨膜黏附性蛋白质是整联蛋白质, 胞外基质主要是胶原和纤连蛋白, 胞内锚定蛋白有 蛋白、α - 肌动蛋白、细丝蛋白和纽蛋白等。P363
16、干细胞Stem cells: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。P322
17、微管组织中心Microtubule organizing centers (MTOC):微管的体外组装可以 分为成核和延伸两个阶段。在活细胞内,能够起始微管的成核作用,并使之延伸 的细胞结构称为微管组织中心。P209
18、端粒Telomere;:是染色体两个端部特化结构。端粒通常由富含鸟嘌呤核苷酸 (G) 的短的串联重复序列 DNA 组成 (TEL DNA) 伸展到染色体的 3’ 端。 P254.
19、原癌基因Proto-Oncogenes:是在正常细胞基因组中对细胞生命活动起主要 调控基因作用的基因, 这些基因一旦发生突变或被异常激活,可使细胞发生恶性 转化。P312
20、整联蛋白integrin:普遍存在于脊椎动物细胞表面,属于异亲型结合、Ca+ 或 Mg+依赖性的细胞黏着性分子,主要介导细胞与胞外基质的黏着。P371
21、细胞外基质Extracellular matrix:多细胞生物的组成除了细胞之外,还包括 由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的细胞外基质, 细胞外基质在结缔组织中含量 最为丰富, 主要由成纤维细胞所分泌形成的复杂的网络结构,占据结缔组织的大 部分外空间。P372
22、G 蛋白偶联受体G protein-coupled receptor;:是细胞表面受体中最大家族,普 遍存在于各类真核细胞表面, 根据其偶联效应蛋白的不同, 介导不同的信号通路。 P159
23、泛素化途径ubiquitination pathway:在真核细胞的细胞质机制中,有一种识别 并降解错误折叠或不稳定蛋白质的机制, 即泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降 解途径。P115
24、管家基因House-keeping genes: 管家基因是指所有细胞中均表达的一类基因, 其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如糖酵解酶系基因 P319
25、细胞分化Cell differentiation:在个体发育中,由一种相同的细胞类型经细胞 分离后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定差异,产生不同的细胞类群的过程。 P319
26、RGD序列RGD domain:由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸组成,存在于多种细胞外基质中,可与11种整合素特异性结合,能有效地促进细胞对生物材料的粘附。
27、核孔复合体Nuclear pore complex (NPC) P229 是内外核膜融合产生的圆环状 结构,由多个蛋白质颗粒以特定方式排列而成的蛋白分子复合体。
28、电子传递链Electron-transport chain:在电子传递的过程中,接受和释放电子 的分子和原子被称为电子载体,而由电子载体组成的电子传递序列被称为电子传 递链。P92
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29、微粒体microsome :是细胞被匀浆破坏时,内膜系统的膜结构破裂后自己 重新封闭起来的小囊泡,只要是内质网和高尔基体,这些小囊泡的直径大约 100nm 作用,是异质性的集合体。PP 第五章
30、N连接或者O连接的糖基化N or O-linked glycosylation:大多数寡糖链在糖 基转移酶的催化下从内质网膜上磷酸多萜醇载体转移到靶蛋白三氨基残基
(Asn-X-Ser/Thr,X 为除 Pro 以外任意的氨基酸)序列的天冬酰胺残基上,称之 为 N-连接的糖基化,与天冬酰胺直接结合的糖都是 N-乙酰葡糖胺。少数糖基化 是发生在靶蛋白丝氨酸或苏氨酸残基上,或发生在靶蛋白羟脯氨酸残基上(如胶 原蛋白) ,称之为 O-连接的糖基化。P120
31、桥粒desmosomes:是连接相邻细胞间的锚定连接方式,最明显的形态特征 是细胞内锚定蛋白形成独特的盘状致密斑,一侧与细胞内的中间丝相连,另一侧 与跨膜黏附性蛋白质相连, 在两个细胞之间形成纽扣样结构,将相邻细胞铆接在 一起。P363
32、γ -微管蛋白 γ-tubulin:是一种普遍存在于微管组织中心的蛋白质,在成核的 微管中起到关键的作用。Ppt 第七章
33、癌基因oncogenes;:是控制细胞生长与分裂的一类正常基因,其突变能引起 正常细胞发生癌变。P312
34、细胞外被cell coat: 又称为糖萼, 指细胞质膜外表面覆盖的一层黏多糖物质, 糖蛋白与糖脂分子突出于细胞表面的糖链分子就形成了糖萼。 具有保护和识别作 用。PPT 第十三章
35、细胞全能性cell totipotency;:是指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性 P321
36、奢侈基因luxury genes :在各种组织中有不同的选择性表达基因,用来维持 组织的特异性功能的这些基因称为组织特异性基因。Ppt 十二章
37、双信使系统Double Messenger system (IP3/DAG);:以磷脂酰肌醇代谢为基础的信号通路最大的特点就胞外信号被膜受体接受后,同时产生两个胞内信使,分别激活两种不同的信号通路,即IP3-Ca2+和DAG-PKC 途径,实现细胞对外界信号的应答。P173
38、半胱天冬酶Caspases:天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶:Caspases 是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶。它们的活性位点均包含半光氨酸残基,能够特异地切割靶蛋白天冬氨酸残基后的肽链。P345
39、核酶ribozyme:核酶是具有催化功能的RNA分子,是生物催化剂,可降解特异的mRNA 序列。
40、非细胞体系cell-free-system:指来源于细胞,而不具有完整的细胞结构与成分,但包含了进行正常生物学反应所需的物质(如功能体系和酶反应体系等)组成的体系即为非细胞体系。PPT 第二章
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