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位于染色体末端的圆形或圆柱形染色体片段,通过次缢痕与染色体的主要部分相连。
14、端粒:
是位于染色体末端的特化结构。
为染色体端部的异染色质结构,由高度重复的DNA序列构成,高度保守。
主要功能是维持染色体稳定,防止末端粘连和重组,并能锚定染色体于细胞核内,辅助线性DNA复制等,与染色体在核内的空间排布及减数分裂时同源染色体配对有关;
起着细胞计时器的作用.
15、核型:
是指染色体组在有丝分裂中期的表型,包括染色体数目、大小、形态特征的总和。
16、分子伴侣:
分子伴侣是由不相关的蛋白质组成的一个家系,它们介导其它蛋白质的正确装配,但自己不成为最后功能结构中的组分。
17、细胞周期同步化:
是指整个细胞群体处于细胞周期的某一时期。
18、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、结构和功能上产生稳定差异,形成不同细胞类群的过程称为细胞分化。
19、干细胞:
动物体内具有分裂和分化能力的细胞。
20、胚胎诱导:
即近端组织的相互作用,指动物在早期胚胎发育时期,一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导,或称为分化诱导。
21、组织特异性基因:
或称奢侈基因(luxurygenes):
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的形态结构特征与特异的生理功能。
22、管家基因:
或称持家基因:
是指所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。
23、原癌基因:
是细胞的正常基因,编码的蛋白在正常细胞中通常参与细胞的生长与增殖的调控,但突变后成为癌基因,导致细胞癌变。
24、抑癌基因:
是正常细胞增殖过程中的负调控因子,编码的蛋白抑制细胞增殖,并阻止细胞癌变。
25、细胞凋亡:
是一个主动的由基因决定的细胞自动结束生命的过程。
第一章.绪论(了解)
1.细胞生物学的定义。
答:
细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,它是在三个水平(显微、亚显微与分子水平)上,以研究细胞的结构与功能、细胞增殖、细胞分化、细胞衰老和死亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容的一门科学。
2.简述细胞生物学的发展简史。
细胞生物学的发展大致分为五个时期:
2.1细胞的发现
1665年,胡克利用自己制造的显微镜观察栎树软木塞切片,观察到蜂窝状小室(死细胞),并将其称为“cella”。
1674年,列文虎克利用自制的高倍显微镜,第一次观察到了完整的活细胞。
2.2细胞学说的创立
施莱登、施旺提出了细胞学说,即地球上的生物都是由细胞构成的,所有的生活细胞在结构上都是类似的。
后由威尔肖补充,所有的细胞都是来自于已有的细胞的分裂。
细胞学说创立论证了生物界的统一性和生命的共同起源。
2.3细胞学的经典时期
1875-1900年,细胞学说的推动,固定和染色技术、显微镜技术的发展,使细胞生物学有了进一步的发展,集中在细胞结构组成以及分裂方面。
2.4实验细胞学时期
此时期的特点是利用实验的手段从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究,并且同相邻学科互相渗透,互相发展。
2.5细胞生物学概念的提出
derobetis将其编著的《普通细胞学》改为《细胞生物学》,标志细胞生物学的诞生。
3.当前细胞生物学的主要发展方向。
当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域:
⑴细胞信号转导;
⑵细胞增殖调控;
⑶细胞衰老、凋亡及其调控;
⑷基因组与后基因组学研究。
人类亟待通过以上四个方面的研究,阐明当今主要威胁人类的四大疾病:
癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制,并采取有效措施达到治疗的目的。
第二章.细胞基本知识概要
4.名词解释
原核细胞:
没有由膜围成的明确的细胞核、体积小、结构简单、进化地位原始的细胞。
真核细胞:
指含有真核(被核膜包围的核)的细胞
古核细胞(又称古细菌):
是一些生长在极端特殊环境中的细菌。
其形态结构和遗传结构装置与原核细胞相似,但有些分子进化特征更接近真核细胞。
根据基因组相关序列的比对,古核细胞与真核细胞的亲缘关系更近。
细胞体积的守恒定律:
器官的总体积与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关。
5.如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念?
细胞是构成有机体的基本单位;
细胞是代谢与功能的基本单位;
细胞是有机体生长与发育的基础细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁
6.细胞的基本共性是什么?
(green)
所有的细胞都有相似的化学组成;
所有的细胞表面都有细胞膜;
所有的细胞都含有DNA和RNA两种核酸;
所有的细胞都有核糖体;
所有的细胞都以一分为二的分裂方式进行增殖。
7.为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式?
支原体的的结构和机能极为简单:
细胞膜、遗传信息载体DNA与RNA、进行蛋白质合成的一定数量的核糖体以及催化主要酶促反应所需要的酶。
这些结构及其功能活动所需空间不可能小于100nm。
因此作为比支原体更小、更简单的细胞,又要维持细胞生命活动的基本要求,似乎是不可能存在的,所以说支原体是最小、最简单的细胞。
8.比较原核细胞与真核细胞的异同点。
原核细胞与真核细胞的比较(相同点):
功能上的共同点:
都是生命的基本结构单位;
都能进行分裂;
都能遗传。
结构上的共同点:
都有细胞膜;
都有DNA和RNA;
都有核糖体。
9.真核细胞的三大基本结构体系是什么?
以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜系统;
以核酸(DNA或RNA)与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统;
由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统
10.
植物细胞与动物细胞结构的主要区别。
第三章.细胞生物学的研究方法
11.名词解释:
冰冻蚀刻技术:
将样品断裂面结构的形貌印在复型膜上,再用电镜观察复型膜的方法。
主要用来观察膜断裂面的蛋白质颗粒和膜表面结构,图形富有立体感,且能更好地保持样品的真实结构。
原位杂交技术:
指用标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或细胞中位置的方法。
放射自显影技术:
是用放射性同位素标记生物大分子前体物,并掺入细胞或机体中。
利用放射性同位素所发射出来的带电离子(α或β离子)作用于感光乳胶的卤化银晶体,从而产生潜影。
再经显影、定影后于显微镜下观察。
细胞中银颗粒所在部位即代表放射性同位素的标记部位。
原代培养:
直接从机体取下细胞、组织或器官后立即进行的培养。
(也有把第1代至第10代以内的细胞统称为原代细胞。
)
传代培养:
将原代培养物转移到新的培养基上进行的培养。
(适应在体外培养条件下持续传代培养的细胞称为传代细胞。
细胞拆合:
把细胞核与细胞质分离,然后把不同来源的核体与胞质体相互组合,形成核质杂交细胞。
12.细胞生物学的研究方法包括哪几个方面?
它们所包含的技术能解决什么问题?
1、细胞形态结构的观察方法
光学显微镜技术
普通光学显微镜技术
相差及微分干涉显微镜技术:
观察活细胞以及未染色的组织切片、活的或未染色标本的精细结构,影像具有浮雕感。
暗视野显微镜技术:
主要用于观察活细胞中微粒的运动,观察单细胞、硅藻、细菌、细胞中的线状结构等。
倒置显微镜技术:
直接对培养的细胞进行照明和观察
荧光显微镜技术:
观察和分析样品中产生荧光物质的成分和位置
激光扫描共焦显微镜技术:
排除焦平面以外光的干扰,增强图像反差和提高分辨率(1.4—1.7倍);
可观察较厚样品的内部结构;
可通过改变焦平面而获得一系列细胞不同切面上的图像,经叠加后可重构样品的三维结构
荧光共振能量转移技术
荧光漂白恢复技术
电子显微镜技术
透射电子显微镜(TEM):
观察样品的超微结构
扫描电子显微镜(SEM):
观察样品的表面形态
扫描遂道显微镜
可直接观察DNA、RNA和蛋白质等生物大分子及生物膜,病毒等的结构(表面构造)。
2、细胞组分的分析方法
离心分离技术
细胞成分的细胞化学显示方法
特异蛋白抗原的定位与定性
细胞内特异核酸的定位与定性
放射自显影技术
定量细胞化学分析技术
3、细胞培养、细胞工程与显微操作技术
细胞培养
细胞融合与单克隆抗体技术
细胞拆合与显微操作技术
第四章.细胞质膜
13.名词解释:
生物膜:
把细胞所有膜相结构称为生物膜。
膜骨架:
14.细胞质膜主要由哪些化学成分组成?
脂类:
占50%,蛋白质:
占40%,糖类:
占2-10%【膜脂:
甘油磷脂、鞘脂和胆固醇,膜糖:
D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖(L-fucose)、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、唾液酸,膜蛋白:
整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白】
15.膜脂主要包括哪三种类型?
甘油磷脂、鞘脂和胆固醇
16.膜蛋白可分为哪三大类型?
整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白
17.生物膜的基本特征是什么?
细胞膜的最基本的特性是不对称性和流动性。
细胞膜的不对称性是由膜脂分布的不对称性和膜蛋白分布的不对称性所决定的。
膜脂分布的不对称性表现在:
①膜脂双分子层内外层所含脂类分子的种类不同;
②脂双分子层内外层磷脂分子中脂肪酸的饱和度不同;
③脂双分子层内外层磷脂所带电荷不同;
④糖脂均分布在外层脂质中。
膜蛋白的不对称性表现在:
①糖蛋白的糖链主要分布在膜外表面;
②膜受体分子均分布在膜外层脂质中;
③腺苷酸环化本科分布在膜内表面。
膜的流动性是由膜内部脂质分子和蛋白质分子的运动性所决定的。
膜脂的流动性和膜蛋白的运动性使得细胞膜成为一种动态结构;
膜脂分子的运动表现在①侧向扩散;
②旋转运动;
③摆动运动;
④翻转运动;
膜蛋白的分子运动则包括侧向扩散和旋转运动。
18.说明影响膜流动性的因素。
膜的流动性主要是由脂双层的状态变化引起的。
♑谈谈你对生物膜结构和功能的认识。
(red)
生物膜的基本结构特征:
①磷脂双分子层组成生物膜的基本骨架,具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭膜系统的性质,以非极性尾部相对,以极性头部朝向水相。
这一结构特点为细胞和细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境,使细胞与外界、细胞器与细胞器之间有了一个界面;
②蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中或结合于表面,蛋白质的类型、数量的多少、蛋白质分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性与功能;
这些结构特征有利于物质的选择运输,提供细胞识别位点,为多种酶提供了结合位点,同时参与形成不同功能的细胞表面结构特征。
或者:
结构决定功能,功能体现结构。
流动镶嵌模型:
膜的流动性,膜蛋白和膜脂均可侧向运动;
膜蛋白分布的不对称性,有的镶嵌在膜表面,有的嵌入或横跨脂双分子层。
脂阀模型:
在以甘油磷脂为主体的生物膜上,胆固醇、鞘磷脂等形成相对的有序的脂相生物膜主要由膜脂和膜蛋白组成。
膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜的主要功能体现者。
具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相具有自发形成封闭的膜系统,使细胞内环境与外环境空间隔离,营造特定的环境(PH、离子浓度等),使酶等物质在特定的结构中才发挥作用。
膜蛋白作为信号传递的主要物质,对跨膜运输、内物质调控、信号转导等有门控作用。
第五章.细胞社会的联系
19.名词解释:
细胞外被:
又称糖萼,指与质膜的膜脂或膜蛋白共价结合的糖链形成的包被。
起保护细胞和细胞识别的作用。
细胞识别:
指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己分子的认识和鉴别。
细胞黏着:
指在细胞识别的基础上,细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。
20.细胞黏着分子的类型(green)
钙黏蛋白、选择素、免疫球蛋白超家族、整联蛋白
21.细胞连接有哪几种类型?
各有何功能?
◆封闭连接(occludingjunction):
连接作用、形成渗漏屏障,起重要的封闭作用、形成上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障,维持细胞的极性
◆锚定连接(anchoringjunction):
黏着
◆通讯连接(communicationjunction):
通讯
22.区别:
桥粒与半桥粒、粘着带与粘着斑、桥粒与粘着带、半桥粒与粘着斑(green)
与中间纤维相连的锚定连接
*桥粒:
介导细胞与细胞之间的连接
相邻细胞间形成纽扣状结构。
*半桥粒:
介导细胞与细胞外基质之间的连接(半桥粒将上皮细胞黏着在基膜)
与肌动蛋白纤维相连的锚定连接
*黏合带:
呈带状环绕细胞,一般位于上皮细胞紧密连接的下方。
*黏合斑:
介导细胞与细胞外基质之间的连接
桥粒与半桥粒连接有两点差别∶
半桥粒参与连接的跨膜蛋白不是钙黏蛋白而是整联蛋白;
整联蛋白的细胞外结构域不是与相邻细胞的整联蛋白相连而是与胞外基质的层粘连蛋白相连。
黏合斑与黏合带的区别∶
参与连接的跨膜蛋白不是钙黏蛋白而是整联蛋白;
整联蛋白的细胞外结构域不是与相邻细胞的整联蛋白相连而是与胞外基质的胶原或纤连蛋白相连。
23.胞间连丝的超微结构与功能。
结构∶
*穿过细胞壁,由相邻细胞质膜共同构成的直径约20-40nm的管状结构,中央是内质网延伸形成的链样管,在链样管与质膜之间是由胞质构成的环孔。
*允许1000Da以下的分子渗透,也能让离子自由通过。
而且胞间连丝的孔能够扩张,允许大分子通过。
功能:
*使相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起。
*植物细胞间物质运输和信息传递的重要渠道。
24.细胞外基质的组成成分及功能。
结构蛋白:
构成细胞外基质的骨架结构。
包括胶原和弹性蛋白,它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性。
蛋白聚糖:
形成水性的胶状物,构成细胞外基质的基质。
由蛋白和多糖共价形成,赋予细胞细胞外基质抗压的能力。
粘连糖蛋白:
包括纤连蛋白和层粘连蛋白,具有多个结构域,提供了胞外基质中大分子与细胞表面受体特异性结合的位点,促使细胞同细胞外基质结合。
细胞外基质(ECM)的主要功能:
(1)构成支持细胞的框架,负责组织的构建。
(2)胞外基质三维结构及成分的变化,往往改变细胞微环境,从而对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用。
(3)胞外基质的信号功能。
补充:
胶原:
含量最高,是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白,刚性和抗张力强度最大,构成细胞外基质的骨架结构,并与其他组分结合形成结构和功能的复合体。
弹性蛋白:
高度疏水的非糖基化蛋白,是弹性纤维的主要成分,构象呈无规则卷曲状态,通过Lys残基相互交联成网状结构。
能够赋予细胞外基质弹性。
纤连蛋白功能:
介导细胞与细胞外基质的黏着;
细胞外基质的组织者
层粘连蛋白功能:
对基膜的组装起关键作用;
介导细胞同基膜的结合。
25.植物细胞壁的主要成分及功能。
◆组成:
纤维素、半纤维素、果胶、木质素、伸展蛋白等。
◆作用:
*支持与保护作用
*参与植物细胞的生长、物质运输、信号传递及防御反应等生命活动。
第六章.物质的跨膜运输
26.名词解释:
简单扩散:
物质直接通过膜由高浓度向低浓度扩散,不需要细胞提供能量,也没有膜蛋白的协助。
协助扩散(促进扩散):
物质在特异膜蛋白的“协助”下,顺浓度或电化学梯度跨膜转运,不需要细胞提供能量。
特异蛋白的“协助”使物质的转运速率增加,转运特异性增强。
主动运输:
物质逆浓度梯度或电化学梯度,由低浓度向高浓度一侧进行跨膜转运的方式,需要细胞提供能量,需要载体蛋白的参与。
协同运输:
是一类由Na+-K+泵(或H+-泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。
膜泡运输:
包括胞吞作用与胞吐作用,完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,又称批量运输。
属于主动运输。
胞吞作用:
通过细胞质膜内陷形成囊泡(胞吞泡),将外界物质裹进并输入细胞的过程。
胞吐作用:
将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过质膜运出细胞的过程。
胞内体:
动物细胞内由膜包围的细胞器,其作用是运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解。
胞饮作用:
吞噬作用:
细胞类型:
见于所有真核细胞;
细胞类型:
只限于一些特化的吞噬细胞
吞入物:
通常是液体或溶解物;
吞入物:
通常是较大的颗粒性物质;
胞饮泡大小:
直径一般小于150nm;
吞噬泡大小:
直径一般大于250nm;
摄入过程:
连续发生的组成型过程;
摄入过程:
是一种信号触发的过程;
胞饮泡的形成:
需要网格蛋白包被和接合素蛋白连接。
需要微丝及其结合蛋白的帮助。
吞噬作用:
大颗粒物质(如微生物、衰老死亡细胞及细胞碎片等)转运入胞内的作用。
过程是:
被吞噬的物质首先结合于细胞表面,接着细胞膜逐渐内陷并将外来物质包围起来形成吞噬小泡并进入胞内,被吞噬的物质在细胞内消化降解,不能被消化的残渣被排出胞外或以残余小体的形式存留在细胞中。
胞饮作用:
细胞对液体物质或细微颗粒物质的摄入和消化过程。
细胞对这类物质进行转运时,由质膜内陷形成吞饮小泡,将转运的物质包裹起来进入细胞质,被吞物质被细胞降解后利用。
大多数的真核细胞都能通过胞饮作用摄入和消化所需的液体物质和溶质。
27.膜转运蛋白的类型及功能。
载体蛋白:
介导被动运输与主动运输
通道蛋白:
只介导被动运输
♑说明Na+—K+泵的工作原理及其生物学意义。
工作原理:
在细胞内侧,α亚基与Na+相结合促进ATP水解,α亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基的构象发生变化,将Na+泵出细胞外,同时将细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合,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发生。
每个循环消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵进2个K+。
Na+-K+泵的生物学功能:
维持低Na+高K+的细胞内环境,维持细胞渗透平衡,维持细胞膜电位,吸收营养
28.比较物质跨膜运输各种方式的特点。
被动运输的特点:
物质顺浓度梯度跨膜转运、不需要代谢能,转运动力来自物质的浓度梯度。
主动运输的特点:
逆浓度梯度或电化学梯度运输、依赖载体蛋白、需要消耗代谢能。
第七章.线粒体和叶绿体(自学)
29.线粒体的超微结构及功能。
外膜:
光滑平整具有小孔。
内膜和内部空间:
内膜上有线粒体的标志性结构-嵴,还有基粒催化ADP磷酸化生成ATP。
基质:
催化三羧酸循环。
30.叶绿体的超微结构及功能。
叶绿体膜:
双层膜类囊体:
类囊体囊内空间称为类囊体腔,基粒,基质片层或基质类囊体;
加大类囊体片层的总面积,有益于更多地捕获光能,提高光反应效率叶绿体基质:
主要成分是可溶性蛋白质和其他代谢活跃物质。
31.
比较线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化的异同。
32.线粒体和叶绿体是否有完全独立的自主性?
为什么?
线粒体和叶绿体的功能以来数以千计的核基因编码的蛋白质。
同时,这两种细胞器还拥有自身的遗传物质DNA,编码一小部分必须的RNA和蛋白质。
线粒体和叶绿体的DNA具有与核DNA一样的编码功能。
线粒体和叶绿体基因组编码的蛋白质在线粒体和叶绿体的生命活动中是重要和不可缺少的,但这些蛋白质还远远不足以支撑线粒体和叶绿体的基本功能,更多的蛋白质来自于核基因组的编码。
33.线粒体和叶绿体是如何增殖的?
线粒体和叶绿体均以缢裂的方式分裂增殖。
34.关于线粒体和叶绿体的起源问题,主要有哪两种观点?
內共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞內共生的行有氧呼吸的细菌和光能自养的蓝细菌。
非內共生起源学说认为真核细胞的前身可能是一种体积较大的好氧细菌。
其细胞膜通过内陷、扩张和分化逐渐发展成了线粒体、叶绿体和其他细胞器,继而细胞演化为真核细胞。
第八章.核糖体(自学)
35.核糖体的基本类型、成分及功能。
核糖体有两种基本类型:
一种是原核细胞核糖体,另一种是真核细胞核糖体。
成分:
(1)具有肽酰转移酶的活性
(2)为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点)。
(3)为多种蛋白质合成因子提供结合位点。
(4)在蛋白质合成其实是参与同mRNA选择性地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合。
36.核糖体的的功能位点。
(1)与mRNA结合的位点蛋白质的起始合成首先需要mRNA与小亚基结合。
(2)A位点与新掺入的氨酰-tRNA结合的位点——氨酰基位点。
(3)P位点与延伸中的肽酰-tRNA结合的位点——肽酰基位点。
(4)E位点脱氨酰tRNA的离开A位点到完全释放的一个位点。
(5)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。
(6)肽酰转移酶的催化位点。
第九章.真核细胞内膜系统与蛋白质分选和膜泡运输
37.名词解释:
细胞内膜系统:
是指细胞内在结构、功能乃至发生上相关的,由膜围绕的细胞器或细胞结构的总称。
包括核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等,不包括线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。
初级溶酶体:
由高尔基体芽生而成,内含酸性水解酶,但没有作用底物,是尚未进行消化作用的溶酶体。
呈球形,直径约0.2-0.5μm。
次级溶酶体:
由初级溶酶体与各种含有作用底物的泡状结构融合而成,是进行消化作用的溶酶体,内含酸性水解酶和相应的作用底物。
形态不规则,直径达几个μm。
后溶酶体(残余小体
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