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光镜的照明源是可见光,电镜的照明源是电子束;
由于电子束的波长远短于光波波长,因而电镜的放大率及分辨率显著高于光镜。
②透镜不同:
光镜为玻璃透镜;
电镜为电磁透镜。
③分辨率及有效放大本领不同:
光镜的分辨率为μm左右,放大倍数为1000倍;
电镜的分辨率可达,放大倍数106倍。
④真空要求不同:
光镜不要求真空;
电镜要求真空。
⑤成像原理不同:
光镜是利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化成像;
而电镜则是利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差成像。
⑥生物样品制备技术不同:
光镜样品制片技术较简单,通常有组织切片、细胞涂片、组强压片和细胞滴片等;
而电镜样品的制备较复杂,技术难度和费用都较高,在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作,还需要制备超薄切片。
2、为什么电子显微镜不能完全替代光学显微镜?
电子显微镜用电子束代替了光束,大大提高了分辨率,电子显微镜相对光学显微镜是个飞跃。
但是电子显微镜:
样品制备更加复杂;
镜筒需要真空,成本更高;
只能观察“死”的样品,不能观察活细胞。
光学显微镜技术性能要求不高,使用容易;
可以观察活细胞,观察视野范围广,可在组织内观察细胞间的联系;
而且一些新发展起来的光学显微镜能够观察特殊的细胞或细胞结构组分。
因此,电子显微镜不能完全代替光学显微镜。
3、为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术之一?
细胞培养的理论依据是细胞全能性,是生命科学的研究基础,是细胞工程乃至基因工程的应用基础。
植物细胞的培养为植物育种开辟了一条崭新的途径;
动物细胞培养为疫苗的生产、药物的研制与肿瘤防治提供全新的手段;
特别是干细胞的培养与定向分化的技术的发展,有可能在体外构建组织甚至器官,由此建立组织工程,同时在细胞治疗及其基因治疗相结合的应用中显示出诱人的前景。
第四章
1、生物膜的基本结构特征是什么?
这些特征与它的生理功能有什么联系?
膜的流动性:
生物膜的基本特征之一,细胞进行生命活动的必要条件。
1)膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的,脂肪酸链越短,不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。
温度对膜脂的运动有明显的影响。
在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。
在动物细胞中,胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。
²
膜蛋白的流动:
荧光抗体免疫标记实验;
成斑现象或成帽现象
2)膜的流动性受多种因素影响:
细胞骨架不但影响膜蛋白的运动,也影响其周围的膜脂的流动。
膜蛋白与膜分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。
3)膜的流动性与生命活动关系:
信息传递;
各种生化反应;
发育不同时期膜的流动性不同
膜的不对称性:
1)膜脂与糖脂的不对称性:
糖脂仅存在于质膜的ES面,是完成其生理功能的结构基础
2)膜蛋白与糖蛋白的不对称性:
膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性;
糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面;
膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。
2、何谓膜内在蛋白?
膜内在蛋白以什么方式与膜脂结合?
内在蛋白又称融合蛋白,跨膜蛋白,部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧,以非极性氨基酸与指双分子层的非极性疏水相互作用而结合在质膜上。
实际上,融合蛋白几乎都是完全穿过脂双层的蛋白,亲水部分暴露在膜的一侧或两侧表面,疏水区同脂双分子层的疏水尾部相互作用,融合蛋白所含疏水氨基酸的成分较高,与膜脂结合的方式主要有:
①膜蛋白质的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用②跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基,与磷脂分子带负电的极性头形成离子键,或通过Ca2+、Mg2+等与这结合相互作用③某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
3、细胞表面有哪些常见的特化结构?
膜骨架的基本结构与功能是什么?
1)特化结构包括膜骨架,鞭毛和纤毛,微绒毛及细胞的变形足等等。
2)膜骨架由膜蛋白和纤维蛋白组成的网架,它参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能,光镜下发现膜骨架为厚。
膜骨架是通过红细胞膜研究出来的。
红细胞的外周蛋白主要位于红细胞膜的内表面,并编织成纤维状的骨架结构,以维持红细胞的形态,限制膜整合蛋白的移动。
第五章
1、物质跨膜运输有哪几种方式?
它们的异同点。
跨膜运输:
直接进行跨膜转运的物质运输,又分为简单扩散、协助扩散和主动运输。
1)简单扩散:
顺物质电化学梯度,不需要膜运输蛋白,利用自身的电化学梯度势能,不耗细胞代谢能;
2)协助扩散:
顺物质电化学梯度,需要通道蛋白或载体蛋白,利用自身的电化学梯度势能,不耗细胞代谢能;
与简单扩散相比特点:
①转运速率高;
②存在最大转运速率;
③有膜转运蛋白参与,有特异性
3)主动运输:
逆物质电化学梯度,需要载体蛋白,消耗细胞代谢能。
2、比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。
1)主动运输的特点及其生物学意义:
特点:
由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运。
需要与某种释放能量的过程相偶联。
类型:
由ATP直接提供能量(Na+-K+泵、Ca2+泵、)、间接提供能量(Na+-K+泵或H+泵、载体蛋白的协同运输)、光驱动的三种类型。
生物学意义:
动物细胞借助Na+-K+泵维持细胞渗透平衡,同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量,主动从细胞外摄取营养;
植物细胞、真菌(包括酵母)和细菌细胞借助膜上的H+泵,将H+泵出细胞,建立跨膜的H+电化学梯度,利用H+电化学梯度来驱动主动转运溶质进入细胞;
Ca2+泵主要存在于细胞膜和内质网膜上,将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存,以维持细胞内低浓度的游离Ca2+,Ca2+对调节肌细胞的收缩与舒张至关重要。
2)被动运输的特点及其生物学意义:
物质的跨膜运输的方向是由高浓度向低浓度,运输动力来自物质的浓度梯度,不需要细胞提供代谢能量。
单扩散和载体介导的协助扩散。
协助扩散的载体为:
载体蛋白和通道蛋白,载体蛋白既可介导被动运输和主动运输;
通道蛋白只能介导被动运输。
每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合,通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运;
通道蛋白是多次跨膜亲水、离子通道,充许适宜大小分子和带电荷的离子通过,其显著特点为:
⑴具有离子选择性,转运速率高,净驱动力是溶质跨膜的电化学梯度;
⑵离子通道是门控的,其活性是由通道开或关两种构象所调节,通过通道开关应答于适当地信号。
3、载体蛋白与通道蛋白的特点比较:
载体蛋白——是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。
可以和特定的溶质分子结合,通过构象改变介导溶质的跨膜运输。
特点:
特异性;
多次跨膜;
具通透酶性质;
载体蛋白既参与被动的物质运输,也参与主动的物质运输
通道蛋白——是横跨质膜的亲水性通道,其跨膜部分形成亲水性的通道,当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过,通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。
又称为离子通道。
1、具有极高的转运速率和高度的具有离子选择性,离子通道对被转运离子的大小与电荷都有高度的选择性,而且转运速率高,可达106个离子/s,其速率是已知任何一种载体蛋白的最快速率的1000倍以上。
2、离子通道没有饱和值。
3、离子通道是门控的,即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节,并通过通道开关应答于适当的信号。
多数情况下离子通道呈关闭状态,只有在膜电位变化、化学信号或压力刺激后,才开启形成跨膜的离子通道
4、说明Na+-K+泵的工作原理及其生物学意义。
Na+-K+泵是一种典型的主动运输方式,由ATP直接提供能量。
Na+-K+泵存在于细胞膜上,是由α和β二个亚基组成的跨膜多次的整合膜蛋白,具有ATP酶活性。
工作原理:
在细胞内侧α亚基与Na+相结合促进ATP水解,α亚基上的天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化,将Na+泵出细胞,同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合,使其去磷酸化,α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞,完成整个循环。
Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替进行。
每个循环消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵进2个K+。
动物细胞借助Na+-K+泵维持细胞渗透平衡,同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量,主动从细胞外摄取营养。
5、比较胞饮作用和吞噬作用的异同。
胞饮和吞噬是细胞胞吞作用的两种类型。
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。
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。
6、比较组成型胞吐途径和调节型胞吐途径的特点及其生物学意义。
细胞的胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。
1)真核细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程即组成型的胞吐途径。
通过连续性的组成型胞吐途径:
⑴细胞新合成的囊泡膜的蛋白和脂类不断地供应质膜更新,以确保细胞分裂前质膜的生长;
⑵囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外,成为质膜外围蛋白、胞外基质组分、营养成分或信号分子等。
2)特化的分泌细胞调节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中,分泌细胞产生的分泌物(激素、粘液或消化酶)储存在分泌泡内,当细胞在受到胞外信号刺激时,分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。
细胞的质膜更新,维持细胞的生存与生长。
第六章
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。
第七章
1、请总结细胞信号传递的主要特点并举例说明
细胞的信号传递是多通路多环节,多层次和高度复杂的可控过程,其主要特点概括如下:
①多途径,多层次的细胞信号传递通路具有收敛或发散的特点②细胞的信号转导既具有专一性又有作用机制的相似性③信号转导过程具有信号放大作用,但这种放大作用又必须受到适度控制,这表现为信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存。
④当细胞长期暴露在某种形式的刺激下,细胞对刺激的反应将会降低,这就是细胞进行适应。
2、何谓蛋白质的分选?
已知膜泡运输有哪几种类型及其特点?
1)蛋白质分选概念:
蛋白质在细胞质基质中开始合成,在细胞质基质中或运至糙面内质网上继续合成,然后通过不同途径转运到细胞的特定部位,这一过程称为蛋白质的分选或定向运转。
2)膜泡运输的类型及其特点:
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。
3、蛋白质分选的基本原理:
细胞内合成的蛋白质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面:
其一是蛋白质中包含特殊的信号序列。
其二是细胞器上具特定的信号识别装置。
4、比较糙面内质网和光面内质网的形态结构和功能
糙面内质网多呈大的扁平膜囊状,在电镜下观察排列极为整齐,它是核糖体和内质网共同构成的复合机能结构,普遍存在于分泌蛋白质的细胞中,其主要功能是合成分泌性的蛋白质,多种膜蛋白和酶蛋白。
光面内质网通常为小的膜管和小的膜囊状,广泛存在于各种类型的细胞中而非扁平膜囊状。
光面内质网是脂类合成的重要场所,它往往作为出芽的位点,将内质网合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。
光面内质网具有很有重要功能,如类固醇激素合成,肝细胞脱毒作用,糖原分解释放葡萄糖,肌肉收缩的调节等。
5、结合高尔基体的结构特征,谈谈它是怎样行使其生理功能的?
1)结构特征:
高尔基复合体由成摞的囊泡叠置而成。
。
囊泡的边缘部分连接有许多大小不等的表面光滑的小管网,其周围还存在有衣被小泡和无被小泡。
一个成摞存在的囊泡又称为分散高尔基体,由5~8层囊泡组成,构成了高尔基复合体的主体结构。
分散高尔基体在结构和生化成分上具有极性,和内质网临近的近核一侧,囊泡弯曲呈凸面,称为形成面或顺面;
在远核的一侧,囊泡呈凹面,称为成熟面或反面。
从顺面到反面,囊泡膜的厚度逐渐增大。
2)功能:
(1)形成和包装分泌物;
(2)蛋白质和脂类的糖基化;
(3)蛋白质的加工改造;
(4)细胞内的膜泡运输;
(5)膜的转化。
高尔基复合体在内膜系统中处于中介地位,它在对细胞内合成物质的修饰和改造中具有重作用。
许多重要大分子的运输和分泌都要通过高尔基复合体。
6、蛋白质的糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?
蛋白质的糖基化在糖基转移酶作用下发生在ER腔面
1)基本类型:
N-连接糖基化;
O-氧连接糖基化
2)特征:
N-连接与O-连接的寡糖比较
类型
特征
N-连接
O-连接
1.合成部位
2.合成方式
3.与之结合的
4.最终长度
5.第一个糖残基
粗面内质网
来自同一个寡糖前体
天冬酰胺
至少5个糖残基
N—乙酰葡萄
粗面内质网或高尔基体
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸
一般1~4个糖残基,但ABO血型抗原较长
N—乙酰半乳糖胺等
3)蛋白质糖基化的特点及其生物学意义
⑴糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板,靠不同的酶在细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。
⑵糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构象和增加蛋白质的稳定性;
多羟基糖侧链影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。
对多数分选的蛋白质来说,糖基化并非作为蛋白质的分选信号。
⑶进化上的意义:
寡糖链具有一定的刚性,从而限制了其它大分子接近细胞表面的膜蛋白,这就可能使真核细胞的祖先具有一个保护性的外被,同时又不象细胞壁那样限制细胞的形状与运动。
7、在高尔基复合体上所进行的糖基化与内质网有何不同?
1)不同:
在糙面内质网上进行的糖基化修饰大多为N-连接的糖基化,寡糖链与天冬酰胺的氨基基团相连,在内质网上添加上的寡糖链可分为两部分,一部分称为核心区,该区在各种寡糖链中均是相同的,且与天冬酰胺残基直接相连的第一个糖总是N-乙酰葡萄糖胺;
另一部分称为末端区,该区在各种寡糖链中是不同的。
在高尔基复合体上进行的糖基化主要是O-连接的糖基化,寡糖链与丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基基团相连,加工修饰只发生在寡糖链的末端区,核心区保持不变。
8、高尔基复合体在蛋白质的加工、分拣、膜泡运输和膜转化中各承担了什么样的角色?
其间的关系又如何?
1)高尔基复合体是蛋白质的加工、分拣的细胞器之一,与内膜系统的其它成分共同参与了膜泡运输和膜转化。
2)内质网的特定区域形成的有被小泡,将所合成的正确折叠和正确组装的蛋白质运往高尔基复合体进行加工、修饰,根据蛋白质所带有的分拣信号,反面高尔基网络对蛋白质分拣,将不同命运的蛋白质分拣开来,并经膜泡运输将其运输至其靶部位。
在膜泡运输过程中完成了膜的转化。
9、高尔基复合体各部囊泡在组化反应上的差异,说明了一个什么问题?
与其生物学功能之间又有什么关系?
1)利用专一性标记酶和组织化学方法的研究结果表明,高尔基池中含有许多加工寡糖链的酶,包括甘露糖转移酶、N-乙酰半乳糖转移酶、N-乙酰葡萄糖胺转移酶、岩藻糖转移酶、半乳糖转移酶以及唾液酸转移酶;
处于不同部位的高尔基池所含有的糖基转移酶的种类不同:
(1)形成面的池含有使甘露糖和N-乙酰半乳糖糖基化酶,
(2)中部区域的池含有向寡糖链上转接N-乙酰葡萄糖胺的酶,
(3)成熟面的池则含有向寡糖链上移接唾液酸、半乳糖和岩藻糖的酶。
2)这些糖基转移酶的作用是把寡糖转移到蛋白质上,形成糖蛋白,从而可以看出,高尔基复合体的各部囊泡在功能上高度分区化,处于不同部位的高尔基囊泡所含有的加工寡糖链的糖基转移酶的种类不同,因此,从形成面到成熟面的囊泡是按照一定顺序对寡糖链进行加工的。
先参与对寡糖链加工的酶位置偏向于顺面,而后参与加工的酶偏向于反面。
这种顺序性加工可能有利于糖蛋白的分拣,从而使高尔基复合体能对不同的糖蛋白进行分别包装,使其具有不同的命运。
10、溶酶体是怎样发生的?
它有哪些基本功能?
1)发生途径:
溶酶体的合成及N-连接的糖基化修饰(在rER)
高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化
N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶磷酸葡萄糖苷酶
M6P磷酸化识别信号:
信号斑
高尔基体trans-膜囊和TGN膜(M6P受体)
溶酶体酶分选与局部浓缩
以出芽的方式转运到前溶酶体
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反应。
11、溶酶体一旦发生异常,会引起什么样的疾病?
各对机体又有什么影响呢?
1)贮积病:
溶酶体酶缺失和异常时,某些物质不能被消化降解,而遗留在溶酶体内,便会影响细胞的代谢功能,引发疾病(贮积病),甚至导致机体的死亡
2)类风湿关节炎:
该种病人的溶酶体膜的脆性增加,溶酶体酶被释放到关节处的细胞间质中,使骨组织受到侵蚀,引起炎症。
12、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?
1)区别:
过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似,但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构,可作为电镜下识别的主要特征。
2)异质性:
在不同生物细胞中以及单细胞生物的不同个体中的溶酶体,所含酶的种类及其行使的功能都有所不同,因此说过氧化物酶体是异质性的细胞器。
13、怎样理解细胞结构装配的生物学意义?
细胞结构装配的方式:
自我装配、协助装配、直接装配、复合物与细胞结构体系的组装。
1)减少和校正蛋白质合成中出现错误;
2)可大大减少所需要的遗传物质信息量;
3)通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程。
第八章:
1、cAMP信号的终止:
1.cAMP磷酸二酯酶(PDE)催化cAMP生成5'
-AMP
2.霍乱毒素催化GsαADP-核糖基化,使cAMP保持高水平,Na+和水严重外流产生严重腹泻。
百日咳毒素催化GiαADP-核糖基化,抑制与其结合的GDP和释放,使气管上皮细胞内cAMP持续的高水平,使分泌减少。
2、试述细胞以哪些方式进行通讯?
各种方式之间有何不同?
细胞通讯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。
1)细胞的通讯方式
细胞以三种方式进行通讯:
⑴细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯,这是多细胞生物包括动植物最普遍采用的通讯方式;
⑵细胞间接触性依赖的通讯,细胞间直接接触,通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞;
⑶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。
2)细胞通讯方式之间不同点
⑴通过细胞分泌化学信号的通讯方式:
细胞间的通讯需要细胞分泌化学信号;
⑵细胞接触性依赖的通讯方式:
细胞间直接接触,不需要分泌的化学信号分子的释放,是通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的受体分子相结合,影响其他细胞。
⑶细胞间隙连接的通讯方式:
细胞间通过孔隙交换小分子实现代谢偶联或电偶联。
3、何谓信号传递中的分子开关蛋白?
举例说明其作用机制。
分子开关蛋白的概念:
具有可逆磷酸化控制的蛋白激酶称为分子开关蛋白。
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