浙江大学细胞生物学考研真题文档格式.docx
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3.胞吞作用(分数:
胞吞作用是指细胞通过质膜内陷形成囊泡,将胞外的生物大分子、颗粒性物质或液体等摄取到细胞内,以维持细胞正常的代谢活动的过程。
可分为吞噬作用(吞噬泡直径大于250nm)和胞饮作用(胞饮泡直径小于150nm)。
4.分子伴侣(分数:
分子伴侣是指一类在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装,而且在组装完毕后与之分离,不构成这些蛋白质结构执行功能时的组分的蛋白质,是在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质,它们即能够识别并结合到不完整折叠或装配的蛋白质,帮助这些多肽正确折叠、转运或防止他们聚集,其本身不参与最终产物的形成的细胞质蛋白。
热休克蛋白就是一大类分子伴侣。
5.微管结合蛋白(分数:
微管结合蛋白是指与微管特异地结合在一起,附着于微管多聚体上,参与微管的组装并增加微管的稳定性,对微管的功能起辅助作用的蛋白质,在微管结构中约占10~15%。
可以利用微管结构对温度变化的敏感性并结合差速离心技术纯化微管蛋白,进行多次组装与去组装的循环后,仍然被保留在实验体系中的蛋白即为微管结合蛋白。
6.旁分泌(分数:
旁分泌是指细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中,经过局部扩散作用于邻近靶细胞的一种分泌方式,在多细胞生物中调节发育的许多生长因子往往是通过短距离而起作用的。
旁分泌对创伤或感染组织刺激细胞增殖以恢复功能有重要意义。
7.连接子(分数:
连接子是指间隙连接的基本单位。
每个连接子由6个相同或相似的间隙连接蛋白呈环状排列而成,中央形成一个直径约1.5nm的亲水性通道。
相邻细胞质膜上的两个连接子对接便形成完整的间隙连接结构。
8.水孔蛋白(分数:
水孔蛋白又称水通道蛋白,是一种位于细胞膜上的蛋白质,属于内在膜蛋白,在细胞膜上组成“孔道”,可控制水在细胞的进出,就像是“细胞的水泵”一样。
水通道是由约翰霍普金斯大学医学院的美国科学家彼得·
阿格雷所发现,他通过X射线晶体学技术确认水离子通道结构。
水分子经过水通道时会形成单一纵列,进入弯曲狭窄的通道内,内部的偶极力与极性会帮助水分子旋转,以适当角度穿越狭窄的通道,因此水通道的蛋白构型仅能使水分子通过。
9.锚定连接(分数:
锚定连接是指通过细胞膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞,或细胞与细胞外基质间黏着起来的一种细胞连接方式。
根据直接参与细胞连接的细胞骨架纤维类型的不同,锚定连接可分为与中间丝相关的锚定连接和与肌动蛋白纤维相关的锚定连接。
前者包括桥粒和半桥粒;
后者主要有黏着带和黏着斑。
10.膜流(分数:
膜流是指由于膜泡运输,真核细胞生物膜在各个膜性细胞器及质膜之间的相互联系和常态性转移的现象。
高尔基体是细胞膜流的枢纽,细胞的膜流参与细胞质膜的更新,在细胞不同区隔之间或细胞内外转运物质,参与细胞器的发生与功能过程,因此,细胞的膜流对于维持细胞生存是必要的。
二、简答题(总题数:
4,分数:
80.00)
11.以胞外基质为例试述其分子组成结构特点及生物学功能之间的统一性。
(分数:
20.00)
动物细胞的胞外基质根据其组成成分的功能进行划分,主要有3种类型:
(1)结构蛋白,包括胶原和弹性蛋白,分别赋予胞外基质强度和韧性。
①胶原。
胶原分子呈纤维状,胶原纤维的基本结构单位是原胶原。
原胶原由3条α链多肽盘绕而成3股螺旋结构,长300nm,直径1.5nm。
α链的氨基酸组成及排列独特,甘氨酸含量占1/3,脯氨酸及羟脯氨酸约占1/4。
α链的一级结构具有Gly-X-Y三肽重复序列,其中X常为脯氨酸(Pro),Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸。
这种三肽重复序列有利于形成3股螺旋胶原分子,也有助于胶原纤维高级结构的形成。
正是这种结构,使得胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度最大,构成细胞外基质的骨架结构。
细胞外基质中的其他组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体。
胶原纤维具有很强的抗张能力,特别是Ⅰ型胶原。
胶原纤维束构成肌腱,连接肌肉和骨骼。
②弹性蛋白。
弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白,约含750个氨基酸残基。
它的氨基酸组成像胶原一样富含甘氨酸和脯氨酸,但很少含羟脯氨酸,不含羟赖氨酸,没有Gly-X-Y序列。
弹性蛋白在组成上主要由两种不同类型的区域交替排列而成:
疏水区域,赋予分子弹性;
富含丙氨酸和赖氨酸的α螺旋区域,有助于相邻分子形成交联。
所以弹性蛋白具有两个明显的特征:
a.构象呈无规则卷曲状态;
b.通过Lys残基相互交连成网状结构
弹性蛋白是弹性纤维的主要成分,弹性纤维主要存在于脉管壁及肺组织,也少量存在于皮肤、肌腱及疏松结缔组织中。
弹性纤维与胶原纤维的结构使得它们共同存在,分别赋予组织弹性及抗张性。
(2)蛋白聚糖,由蛋白质和多糖共价形成,具有高度亲水性,从而赋予胞外基质抗压的能力。
蛋白聚糖位于结缔组织、细胞外基质及许多细胞表面,其含糖量可达90%~95%。
一个核心蛋白上可连接数百个不同的糖胺聚糖形成蛋白聚糖。
在很多组织中,蛋白聚糖以单分子形式存在。
但在软骨中,大量蛋白聚糖借助连接蛋白以非共价键的形式与透明质酸结合形成很大的复合体,每个复合体相对分子质量高达数百万,长达几个微米。
蛋白聚糖的一个显著特点是多态性,可以含有不同的核心蛋白以及长度和成分不同的多糖链。
这些蛋白聚糖赋予软骨凝胶样特性和抗变形能力。
此外,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。
并非所有蛋白聚糖都形成巨大的聚合物,如基膜中的蛋白聚糖,由一个相对分子质量2×
104~4×
105的核心蛋白和连接的几个硫酸肝素链构成。
这种蛋白聚糖与Ⅳ型胶原结合,构成基膜的结构组分。
还有个别蛋白聚糖并不被分泌到细胞外,而是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。
蛋白聚糖也表现了结构决定功能的特点。
(3)粘连糖蛋白,包括纤连蛋白和层粘连蛋白,有助于细胞粘连到胞外基质上。
①纤连蛋白。
是高相对分子质量糖蛋白,由两个亚基通过C端形成的二硫键交联形成,整个分子呈V形。
纤连蛋白一般由两个相似的亚基组成,每个亚基都是同一基因的表达产物,只是转录后差别剪接而产生不同的mRNA。
纤连蛋白的结构使得它有助于维持细胞形态,有助于促进细胞迁移,有助于血液凝固和创伤修复等作用。
②层粘连蛋白。
也是高相对分子质量糖蛋白,且糖链结构也最为复杂,层粘连蛋白通过二硫键将一条α链、一条β链及γ链连在一起,分子外形似“十”字形状,3条短臂各由3条肽链的N端序列构成。
如纤连蛋白一样,层粘连蛋白也有多个不同的结构域,可与Ⅳ型胶原、肝素等胞外基质组分结合,还可通过自身的RGD三肽序列与细胞质膜上的整联蛋白结合。
因此,层粘连蛋白也是分子“桥”,将细胞锚定在基膜上。
上述的胞外基质的分子类型、不同组分的含量和组装形式具有组织器官特异性,并与组织器官的发育阶段及功能状态相适应。
各种结缔组织的胞外基质变化多样,如骨这种胞外基质表现为刚硬,以确保其支撑等作用;
软骨具有一定的韧性;
而角膜中胞外基质是透明而柔软;
肌腱和韧带中的胞外基质组装成绳索状,具有高度抗张强度;
在上皮层和结缔组织间的胞外基质特化为基膜。
因此细胞组织的分子组成结构特点与其生物学功能是统一性的,结构决定功能,功能反过来影响结构。
12.试述核孔复合体主动运输的分子基础和特点。
(1)孔复合体主动运输的分子基础
亲核蛋白通过核孔复合体的转运分为两步,结合与转移。
首先亲和蛋白先结合到核孔复合体胞质面,这一步不需要能量,但依赖正常的NLS;
随后的转移步骤则需要GTP水解供能。
亲核蛋白除了本身具有NLS外,其入核转运还需要一些胞质蛋白因子的帮助。
亲核蛋白的入核转运可分为如下几个步骤:
①亲核蛋白通过NLS识别importinα,与可溶性NLS受体importinα/improtinβ异二聚体结合,形成转运复合物。
②在importinβ的介导下,转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合。
③转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面。
④转运复合物在核质面与Ran-GTP结合,并导致复合物解离,亲核蛋白释放。
⑤受体的亚基与结合的Ran返回胞质,在胞质内Ran-GTP水解形成Ran-GDP并与importinβ解离,Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP状态。
(2)核孔复合体主动运输的特点
①具有高度的选择性。
a.对运输颗粒大小的限制,有效功能直径可达26nm;
b.主动运输是一个信号识别与载体介导的过程,需要消耗能量,并表现出饱和动力学特征。
②双向性。
主动运输具有双向性,既可以进行核输入也可以进行核输出。
13.概述细胞表面受体介导的细胞信号转导系统的基本组成和主要特征。
(1)细胞表面受体介导的细胞信号转导系统的基本组成:
①细胞表面受体特异性识别并结合胞外信号分子(配体),形成受体-配体复合物,导致受体激活;
②由于激活受体构象改变,导致信号初级跨膜转导,靶细胞内产生第二信使或活化的信号蛋白;
③通过胞内第二信使或细胞内信号蛋白复合物的装配,起始胞内信号放大的级联反应;
④细胞应答反应,如果这种级联反应主要是通过酶的逐级激活,结果将改变细胞代谢活性,或者通过基因表达调控蛋白影响细胞基因表达和影响发育,或者通过细胞骨架蛋白的修饰改变细胞形状或运动;
⑤由于受体脱敏或受体下调,终止或降低细胞反应。
(2)细胞表面受体介导的细胞信号转导系统的主要特征:
①特异性。
细胞受体与胞外配体通过结构互补机制以非共价键结合,形成受体——配体复合物,具有“结合”特异性,受体因结合配体而改变构象被激活,介导特定的细胞反应,从而又表现出“效应器”特异性。
此外,受体与配体的结合具有饱和性和可逆性的特征。
②放大效应。
信号传递至胞内效应器蛋白(通常由酶或离子通道蛋白组成),引发细胞内信号放大的级联反应,如果级联反应主要是通过酶的逐级激活,结果将改变细胞代谢活性。
最常见的级联放大作用是通过蛋白质磷酸化实现的。
③网络化与反馈。
调节机制细胞信号系统网络化的相互作用是细胞生命活动的重要特征,在细胞内由一系列蛋白质组成的信号转导系统中,细胞对刺激作出适时适度的反应是细胞完成各种生命活动的基础,信号网络化效应有利于克服分子间相互作用的随机性对细胞生命活动的负面干扰。
这样的网络特性是由一系列正反馈和负反馈环路组成的,对于及时校正反应的速率和强度是最基本的调控机制。
④整合作用。
多细胞生物的每个细胞都处于细胞“社会”环境之中,大量的信息以不同组合的方式调节细胞的行为。
因此,细胞必须整合不同的信息,对细胞外信号分子的特异性组合作出程序性反应,甚至作出生死抉择,这样才能维持生命活动的有序性。
14.分析细胞自噬和细胞凋亡的特点和相互联系。
细胞自噬是指细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合,从而降解细胞自身物质的过程。
自噬体是指细胞中出现的大的双层膜包裹的泡状结构,其双层膜来自内质网或细胞质中的膜泡,常包裹着整个的细胞器,如线粒体、过氧化物酶体等。
(1)细胞自噬的特点:
①可以形成膜泡和自噬体,自噬体与溶酶体融合后又可形成自噬溶酶体,且内含物被溶酶体中的水解酶消化。
②自噬过程很快,被诱导后8min即可观察到自噬体形成,2h后自噬溶酶体基本降解消失。
这有利于细胞快速适应恶劣环境。
③自噬的可诱导特性表现在2个方面:
第一是自噬相关蛋白的快速合成,这是准备阶段;
第二是自噬体的快速大量形成,这是执行阶段。
④批量降解:
这是与蛋白酶体降解途径的显著区别。
⑤“捕获”胞浆成分的非特异性:
由于自噬的速度要快、量要大,因此特异性不是首先考虑的,这与自噬的应急特性是相适应的。
⑥自噬的保守性:
由于自噬有利于细胞的存活,因此无论是物种间、还是各细胞类型之间(包括肿瘤细胞),自噬都普遍被保留下来。
⑦细胞自噬具有自我“清理”功能,不仅能够降解错误折叠的蛋白质多聚物,还能够降解功能失常的整个线粒体、过氧化物酶体、高尔基体等细胞器,甚至可以清除细胞内的病原体。
⑧细胞自噬不需要吞噬细胞的协助就能进行自我消减,大大减少了死亡细胞的体积,因此能够在需要大量细胞死亡的变态过程中发挥作用。
⑨细胞自噬主要有三种形式:
微自噬、巨自噬和分子伴侣介导的自噬。
(2)细胞凋亡的特点:
①细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序死亡的现象,死亡细胞从周围的组织中脱落并被吞噬,机体不发生炎症反应,但涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用,它并不是病理条件下自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程,最终被吞噬细胞吞噬。
细胞凋亡时在细胞、亚细胞和分子水平上发生了特征性改变。
这些改变包括细胞核的改变、细胞器的改变、细胞膜成分的改变和细胞形态的改变等,其中细胞核的改变最具特征性。
②特点:
a.形态学变化
第一,凋亡的起始:
细胞表面特化结构消失,细胞体积缩小,细胞间接触消失,与周围的细胞脱离;
细胞质密度增加,核质浓缩,核膜、核仁破碎,胞膜有小泡形成,细胞膜结构仍然完整。
第二,凋亡小体的形成:
细胞表面产生许多泡状或芽状突起,随后逐渐分隔,形成单个的凋亡小体,细胞内含物不泄漏到细胞外。
第三,吞噬:
凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬,在溶酶体内被消化分解。
b.细胞凋亡的生物化学变化
DNA发生有控降解,片段化的DNA片段为180~200bp的整倍数;
在细胞凋亡的过程中,常有新基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。
(3)细胞自噬与细胞凋亡的相互联系:
细胞自噬又称Ⅱ型程序性细胞死亡,参与了多种疾病的发生和发展。
虽然自噬与凋亡在代谢途径和形态学方面有着显著的区别,但它们的信号通路却有着千丝万缕的联系,二者能被多种应激刺激共同激活、共享多个调节分子,甚至互相协调转化等。
根据二者调控方式的不同,可大致将其交互作用归纳为3种,即合作关系、对抗关系和推动关系。
①合作关系
自噬与凋亡的调控目标都是促进细胞死亡,通过共同作用、互补合作,或替补机制共同引发细胞死亡。
合作方式分为3种:
a.各自同步引发细胞死亡;
b.一种为主,另一种为辅;
c.一方功能缺陷情况下,另一方替补诱导细胞死亡。
②对抗关系
自噬与凋亡的目标及过程背道而驰。
自噬并不引发细胞死亡,相反促进细胞存活。
③推动关系
自噬并不直接参与诱导细胞死亡,而是作为能量供应者保障凋亡顺利进行。
凋亡小体形成的膜出泡过程依赖于ATP驱动肌动球蛋白收缩,如若抑制自噬会阻碍这类ATP依赖性凋亡特征发生,但对其他凋亡反应并无影响。
三、论述题(总题数:
1,分数:
15.据报道,为防止严重线粒体遗传疾病,2015年2月英国议院批准“一父两母”线粒体捐赠辅助生殖技术。
2016年4月首位“一父两母”婴儿在墨西哥诞生。
试分析上述“一父两母”技术的生物学理论基础和科学意义。
(1)“一父两母”技术的生物学理论基础:
线粒体是一种半自主性细胞器。
线粒体病是指由线粒体功能障碍引起的疾病。
如果编码这些蛋白质的基因发生了某种突变,蛋白质的功能就有可能受到影响甚至丧失,线粒体的生命活动就可能出现障碍,从而导致动植物机体发生疾病。
其原发性机制都是mtDNA异常(突变、缺失、重排)引起的遗传性疾病,表现为呼吸链的电子传递酶系和氧化磷酸化酶系的异常。
此外,线粒体中许多功能蛋白复合物(如ATP合酶、电子传递复合物I等)是由线粒体基因组和核基因组编码的蛋白质亚基共同组成的,因此,线粒体病既有可能来源于线粒体DNA的突变,也有可能来源于核DNA的突变。
区别线粒体病致病基因核——质性质的简单方法是分析病症的遗传规律,因为线粒体DNA(基因)突变导致的线粒体病呈单纯的母系遗传。
“一父两母”技术正是利用了这一典型的遗传特征,如果婴儿只有一个母亲,而母亲又患有线粒体疾病,那么婴儿,尤其是女婴儿的患病率将大大增加,如果其中插入了另一位健康母亲的基因,婴儿的患病率则会大大降低,久而久之,线粒体疾病的遗传则会消失。
(2)“一父两母”技术的科学意义:
“一父两母”技术可以大大减少甚至是消除线粒体疾病的遗传可能性。
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- 浙江大学 细胞生物学 考研