《细胞生物学》

《细胞生物学》 细胞生物学总结 ——By 生科2005 狐狸要起早 第一章,绪论 三、简答论述, 为什么说细胞生物是重要的学科, 细胞生物主要研究的内容: 细胞生物学是研究细胞的基本生命活动规律的科学，它从不同层次(显微、亚显微与分子水平)研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、细胞基因表达与调控、细胞起源与进化。 细胞生物学核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。细胞生物学研究的重点领域: (1)染色体DNA与蛋白质相互作用; (2)细胞增殖、分化、调亡、衰老及其调控; (3)细胞信号转导; (4)细胞结构体系的装配; (5)蛋白质与蛋白质相互作用; (6)细胞内的网络调控。 第二章,细胞基本知识概要 二、名词解释, 病毒:由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微“非细胞生物”，营寄生生活。 古细菌:又称原细菌，是一些生长在极端特殊环境中(高温或高盐)的细菌。古核细胞的形态结构、遗传装置 虽与原核细胞相似，但一些基本分子生物学特点又与真核细胞接近。 分辨率:指区分开两个质点间的最小距离。是判断显微镜性能好坏的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 三、简答论述, 怎样理解细胞是生命活动的基本单位, 细胞是有膜包围的能进行独立繁殖的最小原生质团，简单地说细胞是生命活动的基本单位，可以从以下角度去理解: (1)细胞是构成有机体的基本单位; (2)细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位; (3)细胞是有机体生长与发育的基础; (4)细胞具有遗传的全能性，即具有一套基因组(基因组是指一种生物的基本染色体套即单个配子内所含有的 全部基因，在原核生物中即是一个连锁群中所含的全部遗传信息); (5)没有细胞就没有完整的生命。 病毒的类型、特点: 病毒所带的酶 科 双链DNA 疱疹病毒、腺病毒、痘病毒 单链DNA 细小DNA病毒 双链RNA 转录酶 呼肠弧病毒 侵染性 小RNA病毒 单链RNA 非侵染性 转录酶 粘液病毒 逆转录病毒 逆转录酶 逆转病毒 为什么支原体是最小的细胞结构,特点: 1 (1)一个细胞生存与增值必须具备的结构是:细胞膜、遗传信息载体RNA与DNA、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。这些东西支原体基本具备。 (2)有人估计完成细胞功能至少需要100种酶，加上核糖体、细胞膜和核酸等，应必须占有的空间直径不可小 于100nm。而现在发现的最小支原体的直径已接近这个极限。 (3)作为比支原体更小、更简单的细胞，又要维持生命活动的基本要求，似乎是不可能存在的。所以支原体是 最小的细胞结构。 古细胞: 古细菌，又称原细菌，是一些生长在极端特殊环境中(高温或高盐)的细菌。最早发现的是产甲烷细菌类。 古核细胞的形态结构、遗传装置虽与原核细胞相似，但一些基本分子生物学特点又与真核细胞接近。 现已有更多的论据说明真核生物可能起源于古核生物，论据如下: (1)古细菌的细胞膜:亲水头(甘油)与疏水尾间通过醚键连接，而不是酯键连接;疏水尾是由异戊二烯的重 复单位构成，而不是脂肪酸;古生菌的细胞膜存在着独特的单分子层膜或单分子和双分子混合膜。 (2)古细菌的细胞壁:细胞壁成分与真核细胞相似，而非由含壁酸的肽聚糖构成，因此抑制壁酸合成的链霉素， 抑制肽聚糖前体合成的环丝氨酸，抑制肽聚糖合成的青霉素与万古霉素等对古细菌与真核细胞无作用。 (3)古细菌DNA与基因结构:古细菌DNA中有重复序列的存在。多数古核细胞的基因组中存在内含子。 (4)古细菌有类核小体结构:古细菌具有组蛋白，而且能与DNA构建成类似核小体结构。 (5)古细菌有类似真核细胞的核糖体:多数古细菌类的核糖体较真细菌有增大趋势，含有60种以上蛋白，介 于真核细胞(70-84种)与真细菌(55种)之间。抗生素同样不能抑制古核细胞类核糖体的蛋白质合成。 (6)古细菌的5SrRNA:根据对5SrRNA的分子进化分析，认为古细菌与真核生物同属一类，而真细菌却与之 差距甚远。5SrRNA二级结构的研究也说明很多古细菌与真核生物相似。 真核细胞、原核细胞的区别: 基本特征比较表 原核 真核 细胞膜 有(多功能性) 有 核膜 无 有 染色体 一个环状DNA分子，不与蛋白质结合 2个染色体以上，染色体由DNA与蛋白质结合组成 核仁 无 有 复杂细胞器 无 有 核糖体 70s(50s+30s) 80s(60s+40s) 核外DNA 细菌有裸露的质粒DNA 线粒体DNA、叶绿体DNA 细胞壁成分 氨基酸与壁酸 动物无，植物:纤维素、果胶 细胞骨架 无 有 细胞分裂方式 无丝分裂 有丝分裂为主 遗传结构、基因表达比较 原核 真核 信息量 少 多 DNA分子数 1 2个以上 DNA分子结构 环状 线状 与组蛋白结合 不结合 与5种组蛋白结合 是否构成染色体 不 构成 基因组数 1n 2n，多n 基因数 几千 大于几万 复制周期性 不明显 明显 重复序列 无 有 内含子 无 有 基因表达调控 操纵子 复杂、多层次 2 转录与翻译的空间关系 同时同地进行 核内专录、质内翻译 转录翻译后修饰 无 有 真核细胞内的三大系统: ?以脂类及蛋白质成分为基础的生物末结构系统。 ?以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统。 ?以特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 第三章,细胞生物学研究方法 二、名词解释, 分辨率:分辨率是指区分开两个质点间的最小距离。 沉降系数:颗粒在单位离心力场中移动的速度。通常以每单位重力的沉降事件表示，单位为S。 原位杂交:用标记的核酸探针通过分子杂交确定特殊核苷酸序列在染色体上或在细胞中的位置的方法。 原代细胞:是指从机体取出后立即培养的细胞。(原代细胞和传代细胞都特指动物,) 传代细胞:适应在体外培养条件下，持续传代培养的细胞。 细胞株:当原代培养的细胞传至10代左右时，生长出现停滞，仅有极少数细胞能够继续传下去，这种传代细胞 称为细胞株。 细胞系:细胞株传至50代后会出现危机，仅有极少数细胞有可能无限制的传下去。这些细胞发生了遗传突变并 带有癌细胞的特点，并失去接触抑制。 原生质体:是细胞内有生命物质的总称，包括细胞质、细胞核、质体、线粒体、高尔基体、核糖体、溶酶体等， 是细胞的主要部分，细胞的一切代谢活动都在这里进行。 非细胞体系:来源于细胞而不具有完整的细胞结构，但包含了进行生物学反应所需的物质(如供能系统和酶反 应体系等)组成的体系。 细胞工程:是在细胞水平上的生物工程。 细胞融合:两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象。 单克隆抗体:单克隆抗体是由产生抗体的淋巴细胞同肿瘤细胞融合而成的可无限增殖的细胞分泌产生的抗体。 四、实验, 光学显微镜的种类: (1)普通复式光学显微镜技术 普通光学显微镜主要由三部分组成:?光学放大系统，即目镜和物镜;?照明系统;?机械和支架系统。显微镜的性能优劣决定于它的分辨率。分辨率是指显微镜区分开相近两点的能力。 (2)荧光显微镜技术 在紫外光显微镜基础上发展而来，利用样品自发荧光和诱发荧光，可以对生物大分子进行定性和定位研究。不仅可以观察固定切片标本，还可以在活体染色后对活细胞进行研究。 (3)激光共焦点扫描显微镜技术 共焦点是指物镜和聚光镜同时聚焦到同一小点，它在某一瞬间只用一束通过检测器前的小孔的光成像，可显著提高分辨率。可以观察较厚样品的内部结构。 (4)相差显微镜技术和微分干涉显微镜技术 光线在通过密度不同的介质时，其滞留程度不同，即产生了光程差和相位差。相差显微镜的基本原理把光程差变成振幅差(即明暗)，从而提高样品反差，故样品不需染色，适合观察活细胞。它在结构上与普通显微镜最大的不同是在物镜后装有相差板。 (5)暗视野显微镜技术 光源的中心光束不能直接进入物镜，所以视野黑暗，而被检物体表面因斜射照明发生衍射及反射光亮可见。暗视野显微镜可观察到一般明视野显微镜观察不到的0.02-0.04μm之间的粒子的存在和运动。用于观察单细胞有机体、硅藻、细菌、细胞中的线状结构等。 (6)倒置显微镜技术 由于物镜、聚光镜和光源的位置颠倒过来而得名，它的物镜和聚光镜之间的工作距离很长，能直接对培养皿中的培养细胞进行观察，还可与电视录像、相差物镜、电影摄影等装置相连。 3 光学显微镜和电子显微镜的区别及应用: 光学显微镜 项 目 电子显微镜 普通光学显微镜 荧光显微镜 分辨本领 200nm 100nm 0.1nm 光 源 可见光 紫外光 电子束 透 镜 玻璃透镜 玻璃透镜 电磁透镜 真 空 不要求真空 不要求真空 要求真空 利用样品对电子束的折 成像原理 利用样品对光的吸收形成明暗反差或颜色变化 射和投射形成明暗反差 对电镜观察的生物样品制备技术的特殊要求:(1)样品要薄;(2)更好地保持样品的精细结构;(3)样品具有一定的反差。 扫描隧道显微镜(STM) 由1986年的诺贝尔物理学奖获得者宾尼和罗雷1981年发明的。能达到横向0.1nm，纵向高于0.01nm原子级分辨率，能直接观察到物质表面的原子结构，描绘三维原子结构图，并能对表面非常局部的区域产生。 STM的原理是利用量子隧道效应和扫描，它用一个极细的针尖(头部有个单原子)去接近样品表面，当针尖和表面靠近小于1nm时，针尖头部原子和样品表面原子的电子云发生重叠。若在针尖和样品间加上一个偏压，电子会通过针尖和样品间构成势垒而形成隧道电流。通过控制针尖与样品间距的恒定并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可以把表面的信息 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 下来。 细胞分析:离心方法: 利用多种方法使细胞崩解，形成细胞器和细胞组分的混合匀浆，再通过差速离心，即利用不同离心速度所产生的不同离心力，将各种亚细胞组分和各种颗粒分开。差速离心与密度离心相结合可以达到精确的分离。细胞不同组分沉降率不同，主要依赖于它们的形状和大小，通常以沉降系数S来表示。沉降系数是指悬浮在密度较低的溶剂中的一种溶质大分子，在每单位离心场作用下的沉降速率。 细胞化学方法内容: 原位成分分析常利用一些显色剂与所检物质的特殊基团特异性结合的特征，通过染色反应的部位和颜色的深浅来断某种物质在细胞内的分布与含量。 (1)福尔根反应可特异显示DNA的存在部位; (2)PAS反应可确定多糖的存在; (3)四氧化锇可证明脂肪滴的存在; (4)苏丹III和苏丹黑常用于脂肪的鉴定; (5)米伦反应及重氮反应等用来测定蛋白质。 检测和定位酶的技术是基于细胞或组织切片与适宜底物共同孵育，通过一定方法使产物显示出来。 单克隆抗体技术的制备过程。 (1)1975年英国科学家Milstein和Kohler将产生的抗体的淋巴细胞同肿瘤细胞融合，成功地建立了单克隆抗 体技术。 (2)动物受到外界抗原刺激后可诱发免疫反应，产生相应的抗体，这一职能是由B淋巴细胞承担的;肿瘤细 胞在体外培养条件下可以无限传代，是“永久”的细胞。 (3)Milstein和Kohler为了制备纯一的单克隆抗体，把小鼠骨髓瘤细胞与经绵羊免疫过的小鼠细胞(B淋巴 细胞)在聚乙二醇或灭活的病毒的介导下发生融合。 (4)融合后的杂交瘤细胞具有两种亲本细胞的特性，一方面可以分泌抗绵羊红细胞的抗体，另一方面可以在 体外培养条件下或移植到体内无限增值，从而分泌大量单克隆抗体。 细胞工程内容: 细胞工程是应用细胞生物学方法，按照预先的设计，有 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 地改变或创造细胞遗传物质的技术以及发展这种技术的领域为细胞工程。细胞工程所使用的技术主要是细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等。 第四章,细胞膜与细胞表面 一、知识点, 4 1、膜骨架蛋白包括血影蛋白，肌动蛋白，锚蛋白，带4.1蛋白。 2、膜骨架蛋白网络也细胞膜之间的连接主要通过锚蛋白。 3、天疱疮患者: 4、细胞与细胞连接(黏着带、桥粒)，细胞与基质连接(黏着斑、半桥粒) 5、在Ehlers-Danlos综合症中，由于缺乏一种切除前肽的酶，则胶原不能正常装配为高度有序的纤维。 二、名词解释, 细胞膜:细胞膜又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 生物膜:细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。 脂筏模型:在生物膜上胆固醇富集而形成有序脂向，如同“脂筏”一样载着各种蛋白，脂筏最初可能在内质网 上形成，转运到细胞膜上后，有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。 内膜系统:细胞的内膜系统是在结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构。主要包括内质 网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。 脂质体:是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。 去垢剂:去垢剂是一端亲水一端疏水的两性小分子，是用于分离与研究膜蛋白的常用试剂。包括离子型与非离 子型。 成斑现象:在某些细胞中，当荧光抗体标记时间继续延长，以均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新排布，聚 集在细胞表面的某些部位，即所谓成斑现象。 成帽现象:在某些细胞中，当荧光抗体标记时间继续延长，以均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新排布，聚 集在细胞的一端，即所谓成帽现象。 膜骨架:膜骨架指质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，它参与维持质膜的形状并协助质膜完成 多种生理功能。 血影:红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影。 紧密连接:是封闭连接的主要形式，可以阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，具有封闭、隔离和 一定的支持功能。一般存在于上皮细胞之间。 锚定连接: 桥粒:存在于承受强拉力的组织中。相邻细胞中的中间纤维通过细胞质斑和钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络， 形成纽扣状结构。 半桥粒: 粘合带:呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方。间隙中的粘合分子为E-钙粘素。相邻细 胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的网络，把相邻细胞联合在一起。 粘合斑:位于细胞与细胞外基质间，通过整合素把细胞中的肌动蛋白束和基质连接起来;连接处的质膜呈盘状， 称为粘合斑。 连接子:间隙连接的间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子， 胞间连丝:是植物细胞特有的通讯连接，是由穿过细胞壁的质膜围成的细胞质通道组成，内填充有一圈细胞质 溶质。一些小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间传递。 细胞外被: 细胞外基质:是由大分子构成的错综复杂的网络，为细胞的生存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系统 影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖和分化。 糖胺聚糖: 透明质酸: 蛋白聚糖: 三、简答论述, 请简要说明细胞膜结构模型的发展历程 双层脂分子 ——〉“蛋白质-脂质-蛋白质”三明治模型 ——〉单位膜模型 ——〉流动镶嵌模型 ——〉脂筏模型 请简要说明生物膜的结构 (1)具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质，以疏水性非极性尾 5 部相对，极性头部朝向水向的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，尚未发现在生物膜结构中起 组织作用的蛋白。 (2)蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白的类型，蛋白分布的不对称性及其与 脂分子的协同作用赋予生物膜具有各自的特性与功能。 (3)生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。然而，膜蛋白与膜脂之间，膜蛋白与膜蛋白之间及 其与膜两侧其他生物大分子的复杂的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。 简述膜流动性的影响因素 (1)胆固醇:胆固醇的含量增加会降低膜的流动性; (2)脂肪酸链的饱和度:脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加; (3)脂肪酸链的链长:长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低; (4)卵磷脂/鞘磷脂:卵磷脂/鞘磷脂比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂; (5)膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等都可以影响膜脂的流动性。 请问组成生物膜的磷脂分子的主要特征是什么, 膜蛋白的种类(膜蛋白由哪些物质组成): 膜蛋白是膜功能的主要体现者。根据膜蛋白与脂分子的结合方式，可分为膜内在蛋白、膜外在蛋白(和膜锚定蛋白。 1.膜内在蛋白 (1)膜内在蛋白可能全为跨膜蛋白，为两性分子，疏水部分位于脂双层内部，亲水部分位于脂双层外部。 (2)由于存在疏水结构域，整合蛋白与膜的结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来，如离子型去 垢剂SDS、非离子型去垢剂Triton X-100。 (3)膜整合蛋白的跨膜结构域可以是1至多个疏水的α螺旋，形成亲水通道的整合蛋白由多个两性α螺旋组 成或由两性β折叠组成亲水通道。 2.膜外周蛋白 膜外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则结合在膜的外部。 3.膜锚定蛋白 糖磷脂酰肌醇锚定蛋白位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C(能识别含肌醇的磷脂)处理细胞，能释放出结合的蛋白。许多细胞表面的受体、酶、细胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC都是这类蛋白。 膜内在蛋白与膜脂结合的方式, 简要说明膜的流动性(从膜脂流动和膜蛋白流动两个方面) 膜蛋白分子主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式，可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散。旋转扩散指膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动，膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如细胞松弛素B能促进膜蛋白的侧向运动。 膜脂分子的运动: (1)侧向扩散:同一平面上相邻的脂分子交换位置; (2)旋转运动:膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转; (3)摆动运动:膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动; (4)伸缩震荡:脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动; (5)翻转运动:膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层; (6)旋转异构:脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。 怎样说明膜的不对称性? 膜脂的不对称性: 脂分子在脂双层中呈不均匀分布，质膜的内外两侧分布的磷脂的含量比例也不同。磷脂酰胆碱和鞘磷脂主要分布在外小页，而磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸主要分布在质膜内小叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞， 6 80%的磷脂酰胆碱降解，而磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸分别只有20%和10%的被降解。 膜蛋白的不对称性: 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和分布的区域性，各种膜蛋白在膜上都有特定的分布区域。某些膜蛋白只有在特定膜脂存在时才能发挥其功能，如蛋白激酶C结合于膜的内侧，需要磷脂酰丝氨酸的存在下才能发挥作用;线粒体内膜的细胞色素氧化酶，需要心磷脂存在才具活性。 3.复合糖的不对称性 无论在任何情况下，糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，这些成分可能是细胞表面受体，并且与细胞的抗原性有关。 细胞膜的功能有哪些, (1)为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; (2)选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出; (3)提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递; (4)为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行; (5)介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; (6)参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。 细胞外被的作用有: (1)保护作用:细胞外被具有一定的保护作用，去掉细胞外被，并不会直接损伤质膜。 (2)细胞识别:细胞识别与构成细胞外被的寡糖链密切相关。寡糖链由质膜糖蛋白和糖脂伸出，每种细胞寡糖 链的单糖残基具有一定的排列顺序，编成了细胞表面的密码，它是细胞的“指纹”，为细胞的识别形成了分 子基础;同时细胞表面尚有寡糖的专一受体，对具有一定序列的寡糖链具有识别作用。细胞识别实质上是 分子识别。 (3)决定血型:血型实质上是不同的红细胞表面抗原，人有20几种血型，最基本的血型是ABO血型。红细胞 质膜上的糖鞘脂是ABO血型系统的血型抗原，血型免疫活性特异性的分子基础是糖链的糖基组成。A、B、 O三种血型抗原的糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。 什么是紧密连接, 又称封闭小带，存在于脊椎动物的上皮细胞间，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。 紧密连接的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，从而保证了机体内环境的相对稳定;消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接 关于锚定连接 1.粘合带与粘合斑 粘合带呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方。在粘合带处相邻细胞的间隙约15-20nm，间隙中的粘合分子为E-钙粘素。粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白束相结合。相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的网络，把相邻细胞联合在一起。 粘合斑位于细胞与细胞外基质间，通过整合素把细胞中的肌动蛋白束和基质连接起来;连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑。 2.桥粒与半桥粒 桥粒存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约30nm，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白等。斑上有中间纤维相连。 半桥粒在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基膜之间，它桥粒的不同之处在于: (1)只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜; (2)穿膜连接蛋白为整合素而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白; (3)细胞内的附着蛋白为角蛋白。 简要说明间隙连接及其调控机制 间隙连接存在于大多数动物组织。连接子是构成间隙连接的基本单位，由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单 7 位环绕而成，直径8nm，中心形成一个直径约1.5nm的孔道。=细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙。 间隙连接的通透性是可调节的，在实验条件下，降低细胞pH值或升高Ca2+浓度均可降低间隙连接的通透性。当细胞破损时，大量Ca2+进入，导致间隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。 间隙连接的主要作用有: (1)参与细胞分化:胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相互协调发育和分化。小分子物质即可在一定细胞群范围内，以分泌源为中心，建立起递变的扩散浓度梯度，以不同的分子浓度为处于梯度范围内的细胞提供位置信息，从而诱导细胞按其在胚胎中所处的局部位置向着一定方向分化。 (2)协调代谢:在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合成核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培养，则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核酸;如果破坏细胞间的间隙连接，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。 (3)构成电紧张突触:平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触(electrotonic synapses)。电紧张突触无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。 化学突触 化学突触时存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋，由突触前膜、突触后膜和突触间隙三部分组成。 突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体，突触小体贴附在突触后神经元的胞体或突起的表面形成突触。突触小体的膜称突触前膜，与突触前膜相对的胞体膜或突起的膜称突触后膜，两膜之间称为突触间隙。突触小体内有许多囊泡，称突触小泡，内含神经递质。当神经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经递质，为突触后膜的受体接受(配体门通道)，引起突触后膜离子通透性改变，膜去极化或超极化。 简要说明细胞表面的黏着因子 细胞粘附分子(CAM)是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的分子，细胞粘附分子可大致分为钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素五类。 细胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成，即胞外区(肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别)、跨膜区(多为一次跨膜)和胞质区(肽链的C端部分，一般较小，或与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号转导途径)。 多数细胞粘附分子的作用依赖于二价阳离子，如Ca2+，Mg2+。细胞粘附分子的作用机制有两相邻细胞表面的同种CAM分子间的相互识别与结合(亲同性粘附)、两相邻细胞表面的不同种CAM分子间的相互识别与结合(亲异性粘附)、两相邻细胞表面的相同CAM分子借细胞外的连接分子相互识别三种方式。 脂质体及其应用 脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层结构制备的人工膜。单层脂分子铺展在水表面，搅动后形成乳浊液，即形成极性端向外而非极性端向内的双层脂分子的球形结构。 脂质体中裹入不同的药物或酶等有特殊功能的大分子，可以诊断与治疗多种疾病。 四、实验, 怎样证明与抗体结合的膜蛋白在质膜的运动, (1)光脱色恢复技术:用荧光标记的抗体与细胞膜上的抗原反应，使细胞膜带有荧光，用紫外线照射，使一侧细胞的荧光淬灭，放置一段时间后会发现荧光物质又均匀分布在细胞表面。 (2)细胞融合技术:1970年Larry Frye等人将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。 第五章,物质的跨膜运输与信号传递 一、知识点, 1、细胞与细胞的识别: (1)同种同类(血小板细胞) (2)同种异类(精卵结合) (3)异种异类(细菌、真菌感染) (4)异种同类(器官移植) 8 二、名词解释, 被动运输:是指通过简单扩散或协助扩散实现物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方式，运输速率依赖于 膜两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等，不需要细胞代谢供应能量。 简单扩散:是指物质顺浓度梯度的扩散，不需要消耗细胞本身的代谢能，也不需专一的载体膜蛋白，只要物 质在膜两侧保持一定的浓度差，物质便扩散穿膜，又称自由扩散。 协助扩散:各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺浓度梯度或电化学梯度减 小方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，但需要特异的膜蛋白“协助”物质转运使其转运速率 增加，转运特异性增强。 载体蛋白:存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质，它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;载体蛋白的作用主要是介导顺浓度或电化学梯度的运输。 通道蛋白(离子通道):是衡跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，故又称离子通道; 钠钾泵: 主动运输:是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高浓度的一侧进行跨膜转运 的方式。 协同运输:是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学 浓度梯度，而维持这种电化学势的是Na+-K+泵或质子泵。 费城染色体: 冠状动脉粥样硬化病: 胞饮作用: 吞噬作用:细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。 胞吐作用:某些大分子物质通过形成小囊泡从细胞内部移至细胞表面，小囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细 胞之外，称为胞吐作用。 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。 细胞识别:是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子(配体)选择性地相互作用，从而导致胞内一系列 生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 信号通路:是指细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因 的表达，引起细胞的应答反应，是细胞信号系统的主线，这种反应系列称为信号通路。 受体:是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子物质，多为糖蛋白。 第二信使:胞外化学物质(即第一信使)不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内第二信使，激 发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使降解使其信号作用终止;第二信使包括cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰基甘油(DG)等 三、简答论述, 列表比较简单扩散和协助扩散的相同点与不同点 第二信使学说: 肾胱氨酸结石形成的机理是什么, 说明NO在导致血管平滑肌舒张中的作用 载体蛋白与酶有哪些区别, 通过细胞内受体介导的信号传递: 什么是通道蛋白,它有什么特征,是如何分类的, 通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递: 关于钠钾泵 cAMP如何激活蛋白激酶A, 胞饮作用和吞噬作用的区别 如何活化受体酪氨酸激酶(RTKs) 受体介导的胞吞作用 如何启动Ras蛋白开关, 关于高尔基体分泌小泡 蛋白激酶的磷酸化级联反应的基本步骤 简述细胞通讯的方式: 细胞信号传递的基本特征 细胞的信号分子的分类: 什么是受体,受体的特点是什么, 比较主动运输与被动运输的特点及生物学意义: 被动运输:是指通过简单扩散或协助扩散实现物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方式，运输速率依赖于膜两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等，不需要细胞代谢供应能量。 9 主动运输:是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高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。 比较胞饮作用和吞噬作用的异同: 1、胞吞泡的大小不同，胞吞泡直径一般小于150nm。 2、所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液和分子，而大的颗粒性物质则主要是通过特殊的吞噬细胞摄入的。前者是一个连续发生的过程，后者首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，因此是一个信号触发过程。 3、胞吞泡的形成机制不同。胞饮泡的形成需要网格蛋白或者一类蛋白的帮助，而吞噬泡的形成需要有微丝及其结合蛋白的帮助。 比较组成形性胞吐途径和调节性胞吐途径的特点及其生物学意义: 121 细胞以哪些方式进行通讯,各种方式之间有何不同, 细胞通讯主要有以下三种方式: 1.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。 细胞间隙连接是细胞间的直接通讯方式。两个相邻的细胞以连接子相联系。连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道，允许小分子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞对外界信号的协同反应，如可兴奋细胞的电耦联现象。 2.细胞间接触性依赖的通讯 细胞间接触性依赖的通讯是指细胞通过其表面信号分子(受体)与另一细胞表面的信号分子(配体)选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程，即细胞识别。细胞间接触性依赖的通讯可分为: (1)同种同类细胞间的识别:如胚胎分化过程中神经细胞对周围细胞的识别，输血和植皮引起的反应可以看作同种同类不同来源细胞间的识别; (2)同种异类细胞间的识别:如精子和卵子之间的识别，T与B淋巴细胞间的识别; (3)异种异类细胞间的识别:如病原体对宿主细胞的识别; (4)异种同类细胞间的识别:仅见于实验条件下。 3.细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯 化学通讯是间接的细胞通讯，指细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。 细胞有哪几种方式通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯, 根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为以下四类: (1)内分泌:内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。其特点是:低浓度;全身性，随血液流经全身，但只能与特定的受体结合而发挥作用;长时效，激素产生后经过漫长的运送过程才起作用，而且血流中微量的激素就足以维持长久的作用。 (2)旁分泌:细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞，包括各类细胞因子(如表皮生长因子)和气体信号分子(如NO)。 (3)突触信号发放:神经递质(如乙酰胆碱)由突触前膜释放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。 (4)自分泌:信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞，如大肠癌细胞可自分泌产生胃泌素，介导调节c-myc、c-fos等癌基因表达，从而促进癌细胞的增殖。 何谓信号传递中的分子开关蛋白,举例说明其作用机制: 简要说明G蛋白偶联受体介导的信号通路有何特点: G蛋白偶联型受体是指配体-受体复合物与靶蛋白的作用需要通过与G蛋白偶联，在细胞内产生第二信使，将细胞外信号跨膜传递到细胞内影响细胞的行为。 G蛋白，即三聚体GTP结合调节蛋白位于质膜胞质侧;由α、β、γ三个亚基组成，α和γ亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上。G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，当α亚基与GDP结合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态;α亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三 10 聚体状态，其GTP酶的活性能被RGS增强。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。G蛋白耦联型受体包括多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属G蛋白耦联型受体。 概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。 (1)受体酪氨酸激酶(RTKs)的胞外区是结合配体结构域，配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括胰岛素和多种生长因子;胞内段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，并具有自磷酸化位点。 (2)配体(如EGF)在胞外与受体结合并引起构象变化，导致受体二聚化形成同源或异源二聚体，在二聚体内彼此相互磷酸化胞内段酪氨酸残基，即实现受体的自磷酸化，激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性，磷酸化的酪氨酸残基可被含有SH2结构域(介导信号分子与含磷酸酪氨酸的蛋白分子结合)的胞内信号蛋白所识别并与之结合，启动信号转导。 (3)受体酪氨酸激酶(RTK)结合信号分子，形成二聚体，并发生自磷酸化而活化，活化的RTK激活RAS，由活化的RAS引起蛋白激酶的磷酸化级联反应。 (4)SH3结构域:约50-100个氨基酸组成，介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子结合。 第六章,细胞质基质与细胞内膜系统 一、知识点, 1、具有氧化酶系的细胞器有:肝细胞内质网、线粒体、过氧化物酶体。 2、什么是“台-萨氏”病, 二、名词解释, 细胞质基质:在真核细胞细胞质中，除去可分辨的细胞器之外的胶状物质，称为细胞质基质。 内质网:是真核细胞重要的细胞器， 是由封闭内膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。 内膜系统:细胞内各种膜在形态结构上有一定的共性，因此总称为生物膜。细胞内部由膜构成的细胞器是互相 关联的，称为内膜系统。 糖基转移酶: 热休克蛋白: 易位子: 溶酶体: 分泌溶酶体: 过氧化物酶体(微体): 分子伴侣: 三、简答论述, 详细叙述细胞质基质的功能: ?许多中间代谢过程都在细胞质基质中进行，如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与分解的过程。 ?细胞质基质的另一方面功能与细胞骨架相关。 ?细胞质基质在蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解等方面也起着重要作用。 A(蛋白质的修饰:?辅酶或辅基与酶的共价结合。 ?磷酸化与去磷酸化，用于调节许多蛋白质的生物活性。 ?糖基化。 ?对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰。 ?酰基化。 B(控制蛋白质寿命。 C(降解变性和错误折叠的蛋白质。 D(帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠。 详细叙述内质网的功能。 11 ?蛋白质的合成。 以这种方式合成的蛋白质主要包括:?向细胞外分泌的蛋白质:如胰腺细胞分泌的酶，浆细胞分泌的抗体，小肠杯状细胞分泌的粘蛋白等。?膜的整合蛋白:细胞膜上的膜蛋白及内质网、高尔基体和溶酶体膜上的膜蛋白。?构成细胞器中的可溶性驻留蛋白:溶酶体与植物液泡中的酸性水解酶类。 ?脂质的合成。 内质网合成构成细胞所需要的包括磷脂和胆固醇在内的膜脂，其中最主要的磷脂是磷脂酰胆碱。 ?蛋白质的修饰与加工。 ?新生多肽的折叠与装配。 ?不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位，不能进入高尔基体。而会被蛋白酶降解。 ?内质网中有蛋白二硫键异构酶，它附着在内质网膜腔面上，可以切断二硫键，形成自由能最低的蛋白构象， 以帮助新生的蛋白质重新形成二硫键并处于正确折叠的状态。 ?内质网含有一种结合蛋白，可识别不正确折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并存它们重新折叠装配。 ?蛋白二硫键异构酶和Bip等蛋白都具有有4肽信号以保证它们滞留在内质网中，并维持很高的浓度。 ?内发质网的其他功能。 ?肝细胞中的光面内质网是合成外输性脂蛋白颗粒的基地，还可以清除脂溶性的废物和代谢产生的有害物质， 因而具有解毒功能。 ?在某些合成固醇类激素的细胞如睾丸间质细胞中，光面内质网能制造胆固醇并进一步产生固醇类激素。 2+2+?肌细胞中含有发达的特化的光面内质网，称肌质网。肌质网中的Ca-ATP酶将细胞质基质中的Ca泵入肌质 2+网腔中贮存起来。当收到神经冲动刺激后释放Ca，肌肉收缩。 参与多肽折叠的相关物质有哪些, ?不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位，不论在内质网膜上还是在内质网腔中，一般都不能进入高尔基体。这类堕胎一旦被识别，便通过See61p复合体从内质网腔转至细胞质基质，进而被蛋白酶所降解。 ?内质网中有一种蛋白二硫键异构酶，它附着在内质网膜腔面上，可以切断二硫键，形成自由能最低的蛋白构象，以帮助新生的蛋白质重新形成二硫键并处于正确折叠的状态，没有这种酶，新生的蛋白质也可以正确折叠，但它的存在大大加快了这一过程。 ?内质网含有一种结合蛋白，可以识别不正确折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，并存它们重新折叠与装配。 ?蛋白二硫键异构酶和Bip等蛋白都具有有4肽信号(KDEL或HDEL)以保证它们滞留在内质网中，并维持很高的浓度。 高尔基体的功能有哪些, ?高尔基体的主要功能是将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类的运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。 ?内质网上合成的脂质一部分也要通过高尔基体向细胞膜和溶酶体膜等部位运输。 ?高尔基体是细胞内大分子运输的一个主要交通枢纽。 ?高尔基体是细胞内糖类合成的工厂，在细胞生命活动中起多种重要的作用。 高尔基体怎样完成对蛋白质的分类和转运, ?20世纪60年代，人们发现溶酶体中所有的酶都有共同的标志。70年代证明这一共同标志就是6-磷酸甘露糖(M6P)，80年代纯化了和这一反应有关的酶及M6P受体，从而把溶酶体酶在高尔基体中的分选过程作为了解高尔基体功能的一个重要例子。 ?溶酶体中含有几十种水解酶类，它们在内质网上合成后进入高尔基体。在内质网上合成时发生了N-连接的糖基化修饰，即把一个寡糖链共价结合到溶酶体酶分子中的天冬酰胺残基上。 ?在高尔基体的顺面膜囊中存在葡萄糖胺磷酸转移酶和N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖基酶，在这两种酶的催化作用下，寡糖链中的甘露糖残基磷酸化产生6-磷酸甘露糖。 ?这种特异的反应，只能发生在溶酶体的美上，而不发生在其他的糖蛋白上。估计溶酶体本身的构象含有某种磷酸化信号。 ?在高尔基体反面的膜囊上结合着6-磷酸甘露糖的受体，由于溶酶体酶的许多位点上都可以形成6-磷酸甘露糖，从而大大增强了与受体的亲和力，从而使溶酶体的酶于其他蛋白质分离并起到局部浓缩作用。 12 细胞内蛋白质合成部位及其去向如何, 糙面内质网上合成哪几类蛋白,它们在内质网上合成的生物学意义是什么, 蛋白质合成始于细胞质基质，但部分很快转至内质网膜上。 在内质网上合成的蛋白质包括: 1、向细胞外分泌的蛋白质，如抗体、激素; 2、膜整合蛋白; 3、构成细胞器中的可溶性驻留蛋白; 4、要与其它细胞组合严格分开的酶，如溶酶体的各种水解酶; 5、需要进行修饰的蛋白质，如糖蛋白。 指导分泌性蛋白在糙面内质网上合成需要哪些主要结构或因子,它们如何协同作用完成肽链的合成, 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、蛋白质的糖基化 N-连接的糖链合成起始于内质网，完成于高尔基体。在内质网形成的糖蛋白具有相似的糖链，由Cis 面进入高尔基体后，在各膜囊之间的转运过程中，发生了一系列有序的加工和修饰，原来糖链中的大部分甘露糖被切除，但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子，形成了结构各异的寡糖链。糖蛋白的空间结构决定了它可以和那一种糖基转移酶结合，发生特定的糖基化修饰。 许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接的糖链。O-连接的糖基化在高尔基体中进行，通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖，连接的部位为Ser 、Thr 和Hyp 的OH 基团，然后逐次将糖基转移到上去形成寡糖链，糖的供体同样为核苷糖，如UDP-半乳糖。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。 在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层，有些锚定在膜上。 2、参与细胞分泌活动 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是SER 上合成蛋白质?进入ER 腔?以出芽形成囊泡?进入CGN?在medial Gdgi 中加工?在TGN 形成囊泡?囊泡与质膜融合、排出。高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。 3、进行膜的转化功能 高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。 4、将蛋白水解为活性物质 如将蛋白质N 端或C 端切除，成为有活性的物质(胰岛素C 端)或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。 5、参与形成溶酶体。 6、参与植物细胞壁的形成。 7、合成植物细胞壁中的纤维素和果胶质。 蛋白质糖基化的基本类型、特征和生物学意义: 177 溶酶体是怎样发生的,它有哪些基本功能, (一)、溶酶体的发生 初级溶酶体是在高尔基体的trans 面以出芽的形式形成的，其形成过程如下。内质网上核糖体合成溶酶体蛋白?进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰? 进入高尔基体Cis 面膜囊?N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑? 将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2 个甘露糖残基上?在中间膜囊切去N-乙酰葡糖胺形成M6P 配体?与trans 膜囊上的受体结合?选择性地包装成初级溶酶体。 (二)、溶酶体的功能 13 溶酶体的主要作用消化作用，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。 细胞内消化:对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就更为重要了。 细胞凋亡:个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。 自体吞噬:清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等。 防御作用:如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。 参与分泌过程的调节，如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。 形成精子的顶体:顶体可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子。 图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在功能与结构上的联系: 内质网与细胞内其它细胞器的关系 1、与细胞膜相连:甚至有管道相通 2、与外层核膜相接:内质网腔与核周隙相通 3、与高尔基体在结构、功能与发生上关系密切 4、rER与线粒体紧密相依: ? 过去:供能 ? 最近:与脂质的相互交换及Ca2+释放的调节关系密切 5、ER的分布与微管走向一致 (核膜,内质网,高尔基体,质膜) 何谓蛋白质的分选,已知膜泡运输有哪几种类型, 191 四、实验, 说明脉冲标记试验: 3?20世纪70年代初，Caro用H-亮氨酸对胰腺细胞进行脉冲标记。 ?发现在脉冲标记三分钟后，放射自显影银粒主要位于内质网。 ?20分钟，银粒出现在高尔基体。 ?20分钟后，银粒则位于分泌泡并开始在顶端释放。 ?试验显示了分泌性蛋白在细胞内的合成与转运途径，其转运的过程是通过高尔基体来完成的。 ?后来的研究进一步表明，除分泌性蛋白外，很多细胞膜上的膜蛋白、溶酶体中的酸性水解酶及胶原纤维等胞外基质成分都是通过高尔基体完成其定向转运过程。 差速离心方法: 第七章,细胞的能量转换——线粒体和叶绿体 一、知识点, 构象偶联假说: (1)ATP酶利用质子动力势，产生构象的改变，改变与底物的亲和力，催化ADP形成ATP; (2)F1具有三个催化位点，但在特定的时间，三个催化位点的构象不同，因而与核苷酸的亲和力不同。在L 构象，ADP、Pi与酶疏松结合在一起;在T构象，ADP、Pi与酶紧密结合在一起，在这种情况下可将两者 加合在一起;在O构象，ATP与酶的亲和力很低，被释放出去。 (3)质子通过F0时，引起c亚基构成的环旋转，从而带动γ亚基旋转，由于γ亚基的端部是高度不对称的， 它的旋转引起β亚基3个催化位点构象的周期性变化(L、T、O)，不断将ADP和Pi加合在一起，形成ATP。 化学渗透假说: 当电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧泵至膜间隙，由于线粒体内膜对离子是高度不通透的，从而使膜间隙的质子浓度高于基质，在内膜的两侧形成pH梯度及电位梯度，两者共同构成电化学梯度，即质子动力势。质子沿电化学梯度穿过内膜上的ATP酶复合物流回基质，使ATP酶的构象发生改变，将ADP 14 和Pi合成ATP。 二、名词解释, 类囊体:是叶绿体内单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列。膜上含有光合色素和电子传递链组分， 又称光合膜。许多类囊体叠在一起构成基粒，组成基粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成基粒片层。贯穿 在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体称为基质类囊体，或基质片层。 三、简答论述, 为什么说线粒体和叶绿体是半自主细胞器, (一)线粒体的半自主性 1963年Nass发现线粒体DNA(mtDNA)，之后发现了RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶、tRNA、核糖体、氨基酸活化酶等进行DNA复制、转录和蛋白质翻译的全套装备。 线粒体能合成蛋白质，但是合成能力有限。线粒体1000多种蛋白质中，自身合成的仅十余种。线粒体的核糖体蛋白、氨酰tRNA合成酶等许多结构蛋白都是核基因编码，在细胞质中合成后，定向转运到线粒体的，因此称线粒体为半自主细胞器。 mtDNA表现为母系遗传，其突变率高于核DNA，并且缺乏修复能力。有些遗传病，如Leber遗传性视神经病、肌阵挛性癫痫等均与线粒体基因突变有关。 (二)叶绿体的半自主性 叶绿体DNA最早发现于衣藻叶绿体。ctDNA呈环状，基因组的大小因植物而异。 叶绿体只能合成自身需要的部分蛋白质，其余的是在细胞质游离的核糖体上合成运送到叶绿体的。 比较线粒体和叶绿体在结构上的异同: 线粒体的精细结构及其标志酶: 线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区域。 1.外膜 线粒体外膜含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白(porin)构成的亲水通道，标志酶为单胺氧化酶。 2.内膜 线粒体内膜含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过，大分子和离子通过内膜时需要特殊的转运系统。内膜向线粒体基质褶入形成嵴，嵴能显著扩大内膜表面积(达5-10倍)，嵴有板层状和管状两种类型。嵴上覆有基粒，基粒由头部(F1偶联因子)和基部(F0偶联因子)构成。线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜，内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶。 3.膜间隙 线粒体膜间隙是内外膜之间的腔隙，延伸至嵴的轴心部，腔隙宽约6-8nm。由于外膜具有大量亲水孔道与细胞质相通，因此膜间隙的pH值与细胞质的相似。标志酶为腺苷酸激酶。 4.基质 线粒体为内膜和嵴包围的空间。除糖酵解在细胞质中进行外，其他的生物氧化过程都在线粒体中进行。催化三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类均位于基质中。标志酶为苹果酸脱氢酶。 什么是亚线粒体颗粒, 详细叙述ATP合成酶的结构: ATP合成酶，分子量500KD，分为球形的F1(头部)和嵌入膜中的F0(基部)，它可以利用质子动力势合成ATP，也可以水解ATP，转运质子。每个肝细胞线粒体通常含15000个ATP合酶、每个酶可产生100个ATP/s。 F1由5种多肽组成α3β3γδε复合体，具有三个ATP合成的催化位点(每个β亚基具有一个)。α和β单位交替排列，状如桔瓣;γ贯穿αβ复合体(相当于发电机的转子)，并与F0接触;ε帮助γ与F0结合;δ与F0的两个b亚基形成固定αβ复合体的结构(相当于发电机的定子)。 F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道，可使质子由膜间隙流回基质。 详细说明内共生起源学说: 15 内共生起源学说认为线粒体和叶绿体分别来源与细菌和蓝藻，其证据主要有: (1)基因组相似; (2)蛋白质合成途径相似; (3)外膜相近于真核细胞的内膜系统，内膜相似于细菌质膜; (4)繁殖方式相似; (5)线粒体和叶绿体能在其它类细胞中长期存在(自主性和共生性); (6)线粒体祖先可能来自反消化副球菌。 详细说明非共生起源学说: 第八章,细胞核与染色体 一、知识点, 巴氏小体:在哺乳动物细胞内如有两个X染色体(通常为雌性)，则其中的一个染色体常表现为异染色质，称巴 氏小体。 二、名词解释, 染色质:指细胞间期核内能被碱性染料(洋红、苏木精等)染色的纤细网状物质，现在是指真核细胞间期核中DNA、 组蛋白、非组蛋白、以及少量RNA组成的一串念珠状的复合体。当细胞分裂时，核内的染色质便螺旋化 形成一定数目和形状的染色体。 染色体:在细胞分裂时，能被碱性染料染色的线形结构。在原核细胞内，是指裸露的环状DNA分子。 组蛋白:与DNA非特异性结合，形成染色体的蛋白质。带正电荷，含精氨酸，赖氨酸，属碱性蛋白，其含量 恒定，在真核细胞中组蛋白共有5种。 非组蛋白:染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，又称序列特异性DNA结合蛋白。包括多种参与核酸代 谢与修饰的酶类、核质蛋白、骨架蛋白、基因表达和染色体结构调节蛋白等。 有丝分裂:最常见的一种细胞分裂，分裂过程中出现纺锤丝，将一个细胞的整套染色体平均分到两个子细胞 中，所以新形成的两个细胞在遗传物质上和原来的细胞相同。 减数分裂:在配子形成过程中发生的分裂，连续进行两次核分裂，而染色体只复制一次，结果形成四个细胞， 每个细胞中只含有单倍数的染色体，即染色体数减少一半，所以叫做减数分裂。 核孔复合体:核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道。细胞质中合成的核的蛋白，通过核孔输入细胞核， 细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位通过核孔运到细胞质。核孔由至少50种不同的蛋白质构成，称为 核孔复合体。 核定位信号:核内含量丰富的核质蛋白的C端有一个信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号。 联会复合体:是同源染色体联会过程中形成的非永久性的复合结构，主要成分是碱性蛋白及酸性蛋白，由中央 成分向两侧伸出横丝，使同源染色体固定在一起。 常染色质:进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染;易被核酸酶在一些敏感的位点降解。 异染色质:在间期核中处于凝缩状态，无转录活性，也叫非活动染色质，是遗传惰性区;在细胞周期中表现 为晚复制、早凝缩，即异固缩现象。 染色单体:中期染色体由两条染色单体组成，两者在着丝粒的部位相互结合，每一条染色单体是由一条DNA 双 链经过螺旋和折叠而形成的，到后期，着丝粒分裂，两条染色单体分离。 核型:是细胞分裂中期染色体的表型，包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。如果将成对的染色体按形 状、大小依顺序排列起来叫核型图。 染色体组型:通常指核型的模式图，代表一个物种染色体的模式特征。核型分析对于探讨人类遗传病的机制、 物种亲缘关系与进化、远源杂种的鉴定等具有重要意义。 染色体显带技术:是经物理、化学因素处理后，再用染料对染色体进行分化染色，使其呈现特定的深浅不同带 纹的方法。 染色线:前期或间期核内的染色质细线，代表一条染色单体。 染色粒:前期染色体上呈线性排列的念珠状颗粒，是DNA 局部收缩形成的，异染色质的染色粒一般较大，而常 染色粒的染色粒较小，在染色体上位于着丝粒两边的染色粒一般较大，而向染色体端部的染色体较小，呈 16 梯度排列。 主缢痕:中期染色体上一个染色较浅而缢缩的部位，主缢痕处有着丝粒，所以亦称着丝粒区，由于这一区域染 色线的螺旋化程序低，DNA 含量少，所以染色很浅或不着色。 动粒: 着丝粒和着丝点:是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个 染色单体外侧表层部位的特殊结构，它与纺锤体微管相接触。 次缢痕:除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕，次缢痕的位置相对稳定，是鉴定染色体个别 性的一个显著特征。 核仁组织区:染色体上除了着丝粒以外有时还有一缢痕，称为次级缢痕。在细胞分裂快结束时，出现的一个或 几个核仁通常出现在次级缢痕的地方，所以又叫核仁形成区。是核糖体RNA 基因所在的区域，其精细结 构呈灯刷状。能够合成核糖体的28S、18S 和5.8S rRNA。 随体:指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。位于染色体末端的随体称 为端随体，位于两个次缢痕中间的称中间随体。 端粒:是染色体端部的特化部分，其生物学作用在于维持染色体的稳定性。如果用X 射线将染色体打断，不具 端粒的染色体末端有粘性，会与其它片段相连或两端相连而成环状。端粒由高度重复的短序列串联而成， 在进化上高度保守。 端粒酶:一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在RNA为 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 ，把合成DNA的添加 到染色体的3‘端。 灯刷染色体:这种染色体最早发现于卵母细胞减数分裂的双线期。由于染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故 名灯刷染色体。由两条同源染色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体含2 条染色单体。轴上有一些染 色粒，代表染色质紧密螺旋化的部位。同时两条染色单体向两边伸出许多侧环，侧环是RNA 活跃转录的区 域。 多线染色体:存在于双翅目幼虫的唾腺细胞，染色体只复制，不分开，从而形成体积比普通染色体大1000-2000 倍、具有横带纹的巨大染色体。 绳珠模型:DNA、蛋白质纤丝的结构单位是核体，由8个组蛋白分子构成，DNA环绕在它的外面。核体与核体 之间以一定距离相隔，成为一串珠子状。这种说明染色体细微结构的模型称为绳珠模型。 核纤层:位于内核膜的内表面，网络状，支持核膜。由核纤肽和中间纤维构成。 核骨架:是真核细胞内的真实结构体系;核骨架与中间纤维和核纤层构成贯穿核和质的网络状结构体系;核骨 架主要是非组蛋白，含少量RNA;核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的构建和包装密切相关; 三、简答论述, 核纤层的作用: (1)保持核的形态 用高盐溶液、非离子去污剂和核酸酶去除大部分核物质，剩余的核纤层仍能维持核的轮廓;核纤层与核骨架以及穿过核被膜的中间纤维相连，使胞质骨架和核骨架形成一连续网络结构。 (2)参与染色质和核的组装 核纤层在细胞分裂时呈现出周期性的变化，在间期核中，核纤层提供了染色质(异染色质)在核周边锚定的位点。在前期结束时，核纤层被磷酸化，核膜解体。其中B型核纤肽与核膜残余小泡结合，A型溶于胞质中。在分裂末期，核纤肽去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。 核孔复合体的结构及其功能: 在电镜下观察，核孔呈圆形或八角形，主要包括以下几个部分: (1)胞质环:位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质; (2)核质环:位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构; (3)转运器:核孔中央的一个栓状的中央颗粒; (4)辐:核孔边缘伸向核孔中央的突出物。 核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的蛋白都是在细胞质中合成的，通过核孔定向输入细胞核;另一方面细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位需要通过核孔运到细胞质。此外注射实验证明，小 17 分子物质能够以自由扩散的方式通过核孔进入细胞核。核孔是核质交换双向选择性亲水通道。核孔复合体是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，具有双功能、双向性。 染色体的类型及其特征: 根据着丝粒在染色体上的位置: 中部着丝粒染色体:着丝点在染色体中间，两臂长度相等。 亚中部着丝粒染色体:着丝点在染色体中间附近，两臂长度差不多。 近端部着丝粒染色体:着丝点在染色体端部附近，两臂长度相差很远。 端部着丝粒染色体:着丝点在染色体端部。 比较组蛋白与非组蛋白的特点及其作用。 染色质蛋白质主要负责DNA分子中遗传信息的组织、复制和阅读。 组蛋白: 组蛋白带正电荷，含精氨酸、赖氨酸，属碱性蛋白，其含量恒定，在真核细胞中组蛋白共有5种，分为高度保守的核心组蛋白(包括H2A、H2B、H3、H4)和可变的连接组蛋白(H1)两大类。 核心组蛋白的结构非常保守，核心组蛋白高度保守的原因可能有两个:(1)核心组蛋白中绝大多数氨基酸都与DNA或其它组蛋白相互作用，可置换而不引起致命变异的氨基酸残基很少;(2)在所有的生物中与组蛋白相互作用的DNA磷酸二脂骨架都是一样的。 四种核心组蛋白通过C端疏水的氨基酸相互结合，N端带正电荷的氨基酸向外伸出，与DNA分子结合，使DNA分子缠绕在组蛋白核心周围，形成核小体。尾部含有大量赖氨酸和精氨酸残基，为组蛋白翻译后进行修饰的部位，如乙酰化、甲基化、磷酸化等。 H1不仅具有种属特异性，而且还有组织特异性，所以H1是多样性的。例如，在哺乳动物中组蛋白H1约有6种密切相关的亚型，氨基酸顺序稍有不同。 非组蛋白: 非组蛋白是染色体上与特异DNA序列结合的蛋白质，又称序列特异性DNA结合蛋白(凝胶迟滞电泳实验)，包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类、核质蛋白、骨架蛋白、基因表达和染色体结构调节蛋白等。 非组蛋白的特性主要有: (1)含有较多的天门冬氨酸、谷氨酸，带负电荷，属酸性蛋白质; (2)整个细胞周期都进行合成，不象组蛋白只在S期合成，并与DNA复制同步进行; (3)能识别特异的DNA序列，识别信息存在于DNA本身，位点在大沟部分，识别与结合靠氢键和离子键; (4)具有多样性和异质性; (5)具有多种功能，如帮助DNA分子折叠，形成不同的结构域，有利于DNA的复制和基因的转录，协助启 动DNA复制，控制基因转录，调节基因表达。 从DNA到染色体的包装过程: (一)、染色体包装的多级螺旋模型 核小体:DNA螺旋缠绕组蛋白形成核小体，长度压缩了7倍，形成直径为10nm的纤维。 螺线管:电镜下可观察直径30nm的染色质纤维，纤维由核小体螺旋化形成，每6个核小体绕一圈，构成外径 30nm、内径为10nm的中空管，长度压缩6倍。 超螺线管:直径0.4um的圆筒装结构，也称单位线，40倍。 染色体:超螺线管进一步螺旋折叠形成染色体，5倍。 (二)染色体的骨架,放射环结构模型 用高盐或硫酸匍聚糖加肝素处理染色体，电镜下看到一种网络状的染色体骨架结构，由骨架伸出无数DNA侧环。DNA酶消化后的骨架主要是非组蛋白，另外含有少量DNA和RNA。 认为30nm的纤维折叠为一系列的环结合在核骨架上(或称染色体骨架)，结合点是富含AT的区域，这种环状的结构散布于细胞核中。 松解中期染色体可以见到螺旋结构，铺展电镜可以看到直径10nm和30nm的染色质纤维。但对中间层次的染色质结构还不清楚。 分析中期染色体的三种功能元件及其作用: 为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体具有3个基本元素，即:自主复制序列(ARS)、着丝粒序列(CEN) 和端粒序列(TEL)。 18 1、自主复制序列( ARS) 是DNA复制的起点。含有这一序列的质粒能高效转化宿主细胞，并能在细胞中独立于宿主染色体存在。 2、着丝粒序列(CEN) CEN的都有两个彼此相邻的核心区，一个是80-90 bp的AT区，另一个是11 bp的保守区。CEN由大量串联的重复序列组成，其功能是参与形成着丝粒，使细胞分裂中染色体能够准确地分离。 3、端粒序列(TEL) 不同生物的端粒序列都由重复单位串联而成，人的重复序列为GGGTTA。真核细胞染色体端粒的重复序列不是染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶合成后添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在RNA为模板，把合成DNA的添加到染色体的3‘端。 概述核仁的结构及其功能: 核仁没有界膜包围，在电子显微镜下可辨认出有3个特征性的区域，即:纤维中心(FC)，致密纤维组分(DFC)和颗粒组分(GC)。 纤维中心(FC)，是被致密纤维包围的一个或几个低电子密度的圆形结构，主要成分为RNA聚合酶和rDNA，这些rDNA是裸露的分子。 致密纤维组分(DFC)，呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，是新合成的RNP(指结合蛋白质的rRNA)，转录主要发生在FC与DFC的交界处。 颗粒组分(GC)，由直径15-20 nm的颗粒构成，是正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体颗粒。 核仁相随染色质分为两部分，一部分位于核仁周围，称为核仁周染色质，属异染色质，一部分位于核仁内，为常染色质，即核仁组织区，是rDNA所在的位置。 核仁的主要功能是核糖体的生物发生，包括rRNA的合成、加工和核糖体的亚单位的装配。 ?、rRNA基因转录的形态和组织特征 1964年Miller的电境铺展照片及后来的研究证明，rRNA的基因转录呈“圣诞树”样的结构。真核生物中rRNA基因有100-5000个拷贝，串联成重复序列。人单倍体基因组含200个rRNA基因拷贝，成簇分布在5条不同的染色体上。 rRNA基因由RNA聚合酶I负责转录，可以在一个转录单位连续工作。 ?、rRNA前体的加工 RNA聚合酶转录产生的初始转录产物为rRNA前体。哺乳类的rRNA前体为45S，果蝇的为38S，酵母的为37S。 ?、核糖体亚单位的装配 新合成的45SrRNA很快与蛋白质形成RNP复合体(80S的RNP)，45SrRNA甲基化以后经RNA酶裂解为2个分子，18SrRNA和32SrRNA，后者再裂解为28SrRNA的5.8SrRNA。成熟的rRNA仅为45SrRNA的一半，丢失的大部分是非甲基化和GC含量较高的区域。 5S rRNA合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配。 试述染色体结构与基因转录的关系: (一)疏松染色质结构的形成 1、DNA局部结构的改变与核小体位相变化; ATP依赖的SWI/SNF染色质改构复合物的作用; 拓扑异构酶能调节DNA双螺旋的局部构象和高级结构变化; B型DNA变成Z型DNA会导致核心组蛋白八聚体与DNA的亲和力降低; 转录因子对增强子和启动子的影响。 2、组蛋白的修饰 核小体组蛋白八聚体的N端都暴露在核小体外，某些特殊氨基酸的残基可能发生乙酰基化、甲基化、磷酸化或核糖基化等修饰，结果一是改变染色质结构，直接影响基因转录;二是核小体表面发生改变，易于调控蛋白与染色质接触。 (1)核心组蛋白的赖氨酸残基乙酰化 乙酰化后组蛋白赖氨酸侧链不再带有正电荷，失去了与DNA的结合能力，使相邻核小体的结合受阻，同时影响泛素与组蛋白H2A的结合，导致蛋白质选择性降解。组蛋白H3和H4是修饰的主要位点。 组蛋白去乙酰化伴随着对转录的抑制。 (2)组蛋白H1的磷酸化 组蛋白H1丝氨酸残基的磷酸化发生在有丝分裂前期，H1的磷酸化导致DNA 的亲和力下降，染色质松解，影响染色质活性。 19 3、HMG结构域蛋白的影响 HMG1和HMG2有A、B、C三个结构域，A、B结构域与DNA 特异亲和，细胞中有一类蛋白具有这种结构域的特点，称为HMG结构域，相应的DNA序列称为“HMG box”。 4、SMC蛋白对染色质结构的影响 在有丝分裂前期对染色体配对和集缩起重要作用。 (二)染色质的区间性 1、基因座控制区 基因座控制区(LCR)是染色体DNA上一种顺式作用元件，结构域中含有多种反式作用因子的结合序列，可能参与蛋白质因子的协同作用，使启动子处于无组蛋白状态。 2、隔离子 基因表达有位置效应，变换位置会导致活性改变。能防止处于阻抑状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列，称隔离子。 (三)染色质模板的转录 真核细胞基因转录的模板是染色质而不是裸露的DNA，基因转录时仍可相对保留核小体结构。RNA聚合酶差不多有两个核小体那么大，但只和大约50 bp的DNA结合。RNA聚合酶被认为是用核小体犁来克服转录障碍的，SWI/SNF被认为是一种有效的核小体犁。 多线染色体的特点: 存在于双翅目幼虫的唾腺细胞。其特点是:?体积巨大，比其它体细胞染色体长100-200 倍，体积大1000-2000 倍，这是由于核内有丝分裂的结果，即染色体多次复制而不分离。?多线性，每条多线色体由500-4000 条解旋的染色体合并在一起形成。?体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体。?横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹。?膨突和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突，或巴氏环。用H3-TdR 处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的形态学标志。 四、实验, 核小体的结构要点及其实验依据: (一)染色质结构的串珠模型的主要实验证据 ?温和的方法裂解细胞核，铺展电镜观察，30nm纤维，10nm的串珠结构。 ?非特异性的微球菌酶消化染色质，离心和电泳后，发现大多数DNA片断200bp左右，不完全消化则大多200、400、600bp等。 ?X射线衍射、中子散射和电镜三维重组技术，研究染色质结晶颗粒，发现核小体颗粒是直径11nm、高6nm的扁圆柱体，具有二分对称性。 ?SV40微小染色体分析，环状DNA，约5kb，可形成25个核小体，实际观察到23个。去除组蛋白后伸展的DNA长度是5kb. (二)核小体的结构要点 ?每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1。 ?由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成盘状核心颗粒; H3、H4形成4聚体，位于颗粒中央; H2A、H2B二聚体分别位于两侧。?DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合， H1 结合20bp DNA. ?相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA),典型长度60bp。 ?组蛋白与DNA是非特异性结合，核小体具有自主装性质。 第九章,核糖体 一、知识点, 二、名词解释, 多聚核糖体:真核生物的核糖体常几个或几十个串联在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成，形成多聚核糖 体。 三、简答论述, 20 以80S核糖体为例，说明核糖体的结构成分及其功能。 已知核糖体上有哪些活性部位,他们在多肽合成中各起什么作用, 核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点: 1、与mRNA的结合位点; 2、 A位点 (氨酰基位点，与新掺入的氨酰tRNA结合); 3、 P位点(肽酰基位点，与延伸中的酰肽tRNA结合); 4 、E位点(肽酰转移后与即将释放的tRNA结合); 5、与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶的结合位点; 6、肽酰转移酶的催化位点; 核糖体中最主要的活性部位是肽酰转移酶的催化位点过去一直认为在核糖体中一定有某种或某类蛋白质在催化蛋白质合成中起重要作用。但目前认为，在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分，主要功能为: (1)具有肽酰转移酶活性; (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)在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及肽链延伸时与mRNA结合。 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。 如何转录, 核糖体与核仁的联系, 亚单位包括哪些, 蛋白质合成(以原核生物为例) (1)mRNA上AUG上游有6个碱基的核糖体结合序列，可与16S rRNA的3‘端碱基配对，使mRNA与30S 的核糖体小亚基结合，甲酰甲硫氨酸tRNA的反密码子与mRNA的AUG配对，形成起始复合物。 (2)50S大亚基与复合物中的30S亚基结合，形成完整复合物，GTP水解，IF1、IF2和IF3释放，甲酰甲硫氨 酸分子占据P位点，确定读码框架。 (3)肽链延伸:氨酰tRNA与延伸因子EF-Tu和GTP形成的复合物结合;延伸因子将氨酰tRNA放在A位点， mRNA上的密码子决定酰氨tRNA的种类;肽链生成与移位由肽酰转移酶完成，肽酰tRNA从A位转移至 P位。 (4)蛋白质合成终止 A位点是UAA、UGA、UAG时，氨基酰tRNA不能结合到核糖体上。 四、实验, 第十章,细胞骨架 一、知识点, 二、名词解释, 细胞骨架:是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系。狭义的细胞骨架由微丝、微管和中间纤维构成。 微丝(MF):又称肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维。 微管:是存在于所有真核细胞中由微管蛋白装配成的长管状结构，平均外径为24nm。在胞质中形成网络结构， 作为运输路轨并起支撑作用。 中间纤维(IF):直径10nm左右，介于微丝和微管之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分， 21 它主要起支撑作用。 细胞核骨架:是存在于真核细胞核内的以蛋白成分为主的纤维网架体系。 染色体支架:是指染色体中由非组蛋白构成的结构支架。 核纤层:是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络，由1-3种核纤层蛋白多肽组成。 三、简答论述, 广义与狭义的细胞骨架的概念: 狭义的细胞骨架由微丝、微管和中间纤维构成。 广义的细胞骨架还包括核骨架、核纤层和细胞外基质，形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。 生命体的自装配原则: 除了支持和运动外，细胞骨架还有什么功能,怎样理解骨架的概念, (1)维持细胞形态多样性; (2)行使细胞运动; (3)保持细胞内结构的合理空间布局与有序性; (4)细胞内物质的传递与运输; (5)参与细胞内信号传导; (6)作为多种蛋白、酶和细胞器的支持点; (7)参与蛋白质合成; (8)核骨架、染色体骨架参与染色质和染色体的构建; (9)核骨架为基因表达提供空间支架; (10)细胞骨架参与细胞周期的调节，并与细胞分化和细胞衰老关系密切。 细胞中同时出现几种骨架体系有什么意义,是否是物质和能量的一种浪费, 关于微丝 微丝(MF)是由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维，又称肌动蛋白纤维。微丝和它的结合蛋白以及肌球蛋白三者构成化学机械系统，利用化学能产生机械运动。 (一)微丝的分子结构 肌动蛋白纤维是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，状如双线捻成的绳子，肌动蛋白的单体为球形分子，称为球形肌动蛋白(G-actin)，它的多聚体称为纤维形肌动蛋白(F-actin)。肌动蛋白在进化上高度保守。 在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。 细胞中微丝参与形成的结构除肌原纤维、微绒毛等属于稳定结构外，其他大都处于动态的组装和去组装过程中，并通过这种方式实现其功能。细胞松弛素B(可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性的抑制微丝功能。鬼笔环肽与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。 (二)微丝的功能 微丝的功能主要表现在维持细胞形状和参与细胞的各种运动两方面。 1.肌肉收缩 (1)结构与化学组成:肌肉?肌纤维束?肌纤维(肌细胞)?肌原纤维，肌纤维中还有横小管和肌质网等。光、电镜下观察，肌原纤维上排列着整齐的明、暗相间的带(横纹)。与Z线相连的为细肌丝，处于暗带的为粗肌丝。肌节就是由粗、细肌丝平行相间排列而成。 (2)收缩机制:电镜下观察肌肉收缩时肌原纤维的变化，发现A带长度不变，只是?带随收缩程度不同而有变化，由此推论粗肌丝的长度是不变的。从一个肌节的H带未端到下一个肌节的H带起端，这一距离等于细肌丝总长度，当肌肉作最大收缩时，H带消失，而这一距离总长度未变，故认为细肌丝的长度也未发生变化。1959年，赫胥黎和汉森提出了肌肉收缩的滑动学说——“滑动丝模型”，认为在肌肉收缩时肌纤维长度的改变是由于两类肌丝相互滑动之结果， 2.微绒毛 22 微绒毛的轴心结构是典型的高度有序的微丝束，不具收缩功能。 3.应力纤维 应力纤维是真核细胞质的平行排列的微丝束，具有收缩功能。可能在细胞形态发生、细胞分化和组织形成等方面发挥作用。 4.细胞质流动 5.细胞移动 细胞指整个细胞的运动。具鞭毛、纤毛的细胞运动(如眼虫、草履虫、精子等)靠微管滑动;不具鞭毛、纤毛的运动(如变形虫、白血球、巨噬细胞等)靠微丝运动的，胞质溶液中的微丝束。 6.在细胞分裂中的作用 有丝分裂末期，两个即将分离的子细胞内产生收缩环，收缩环由平行排列的微丝和myosin II组成。随着收缩环的收缩，两个子细胞胞质分离，在细胞松驰素存在的情况下，不能形成胞质分裂环，因此形成双核细胞。 7.顶体反应 在精卵结合时，微丝使顶体突出，穿入卵子的胶质里，融合后受精卵细 关于微管 微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。微管是由微管蛋白组成的管状结构，对低温、高压和秋水仙素敏感。 (一)微管的分子结构 微管是由13条原纤维构成的中空管状结构，直径22-25nm。每一条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。微管蛋白二聚体由结构相似的α和β球蛋白构成，两种亚基均可结合GTP，α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换，是α球蛋白的固有组成部分，β球蛋白结合的GTP可发生水解，结合的GDP可交换为GTP，可见β亚基也是一种G蛋白。 微管具有极性，(+)极生长速度快，(-)极生长速度慢，也就是说微管蛋白在(+)极的添加速度高于(-)极。(+)极的最外端是β球蛋白，(-)极的最外端是α球蛋白。 微管形成的有些结构是比较稳定的，是由于微管结合蛋白的作用和酶修饰的原因，如神经细胞轴突、纤毛和鞭毛中的微管纤维。大多数微管纤维处于动态的组装和去组装状态，这是实现其功能所必需的过程(如纺锤体)。秋水仙素结合的微管蛋白可加合到微管上，但阻止其他微管蛋白单体继续添加，从而破坏纺锤体结构;长春花碱具有类似的功能。紫杉酚能促进微管的装配，并使已形成的微管稳定，但这种稳定性会破坏微管的正常功能。 (二)微管的功能 1.支架作用 细胞中的微管就像混凝土中的钢筋一样，起支撑作用，在培养的细胞中，微管呈放射状排列在核外，(+)端指向质膜，形成平贴在培养皿上的形状。在神经细胞的轴突和树突中，微管束沿长轴排列，起支撑作用，在胚胎发育阶段为管帮助轴突生长，突入周围组织。 2.物质运输作用 微管起细胞内物质运输的路轨作用，破坏微管会抑制细胞内的物质运输。 3.形成纺锤体 纺锤体是一种微管构成的动态结构，其作用是在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极。 4.纤毛与鞭毛的运动 纤毛与鞭毛是相似的两种细胞外长物。鞭毛和纤毛均由基体和鞭杆两部分构成，鞭毛中的微管为9+2结构，即由9个二联微管和一对中央微管构成，其中二联微管由AB两个管组成，A管由13条白纤维组成，B管由10条白纤维组成，两者共用三条。A管对着相邻的B管伸出两条动力蛋白臂，并向鞭毛中央发生一条辐。基体的微管组成为9+0，并且二联微管为三联微管所取代，结构类似中心粒。纤毛和鞭毛的运动是依靠动力蛋白水解ATP，使相邻的二联微管相互滑动。 有一种男性不育症是由于精子没有活力造成的，这种病人同时还患有慢性支气管炎，主要是因为是鞭毛和纤毛没有动力蛋白臂，不能排出侵入肺部的粒子。 不运动纤毛综合症的致病机制: 333 23 关于中间纤维 中间纤维(IF)直径10nm左右，介于微丝和微管之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。 (一)中间纤维的类型 中间纤维是一类形态上非常相似，而化学组成上有明显差异的蛋白质，成分比微丝和微管都复杂，可根据组织来源的免疫原性分为角蛋白、结蛋白、胶质原纤维酸性蛋白、波形纤维蛋白、神经纤丝蛋白五类，此外细胞核中的核纤肽也是一种中间纤维。 中间纤维具有组织特异性，不同类型细胞含有不同中间纤维蛋白质。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的中间纤维，因此可用中间纤维抗体来鉴定肿瘤的来源。如乳腺癌和胃肠道癌，含有角蛋白，因此可断定它来源于上皮组织。大多数细胞中含有一种中间纤维，但也有少数细胞含有两种以上，如骨骼肌细胞含有结蛋白和波形蛋白。 (二)中间纤维的结构 中间纤维蛋白分子由一个310个氨基酸残基形成的α螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的球形头(N端)尾(C端)部构成。杆状区是高度保守的，由螺旋1和螺旋2构成，每个螺旋区还分为A、B两个亚区，它们之间由非螺旋式的连结区连结在一起。头部和尾部的氨基序列在不同类型的中间纤维中变化较大。 中间纤维的装配过程与微管、微丝相比较为复杂。根据X衍射，电镜观察和体外装配的实验结果推测，中间纤维的装配过程如下: (1)两个单体，形成两股超螺旋二聚体(角蛋白为异二聚体); (2)两个二聚体反向平行组装成四聚体，三个四聚体长向连成原丝; (3)两个原丝组成原纤维; (4)四根原纤维组成中间纤维。 由于中间纤维是由反向平行的α螺旋组成的，所以和微丝微管不同的是，它没有极性。细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不象微丝和微管哪样存在蛋白库，仅约50%左右的处于装配状态。再者中间纤维的装配与温度和蛋白浓度无关，不需要ATP或GTP。 关于微管结合蛋白 微管结合蛋白(MAPs)分子至少包含一个结合微管的结构域和一个向外突出的结构域。突出部位伸到微管外与其它细胞组分(如微管束、中间纤维、质膜)结合。 微管结合蛋白的主要功能是: (1)促进微管聚集成束; (2)增加微管稳定性或强度; (3)促进微管组装。 关于核纤层蛋白 关于核骨架的功能 1(为DNA 的复制提供支架，DNA 是以复制环的形式锚定在核骨架上的，核骨架上有DNA 复制所需要的酶，如:DNA 聚合酶α、DNA 引物酶、DNA 拓朴异构酶II 等。DNA 的自主复制序列(ARS)也是结合在核骨架上。 2(是基因转录加工的场所，RNA 的转录同样需要DNA 锚定在核骨架上才能进行，核骨架上有RNA 聚合酶的结合位点，使之固定于核骨架上，RNA 的合成是在核骨架上进行的。新合成的RNA 也结合在核骨架上，并在这里进行加工和修饰。 3(与染色体构建有关，现在一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质，30nm 的染色质纤维就是结合在核骨架上，形成放射环状的结构，在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体微管组织中心 四、实验, 第十一章,细胞增殖与其调控 一、知识点, 24 二、名词解释, 细胞周期:指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程(也称细胞生活周期，或细胞繁殖周期)。 静止期细胞: G0期细胞，指一种暂不增殖而又保持着分裂潜力的细胞。处于G0期的细胞暂时离开细胞周期， 停止分裂，去执行一定的功能，称静止期细胞。 细胞同步化:是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细胞周期同步化，前者称自然同步化，后者称为人工 同步化。 有丝分裂:又称为间接分裂。有丝分裂的特点是有纺锤体和染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种 分裂方式普遍见于高等动植物。 无丝分裂:又称为直接分裂，表现为细胞核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，其间不涉及纺锤体形成及染 色体变化，故称为无丝分裂。无丝分裂发现于原核生物和很多高等动植物，如植物的胚乳细胞等。 减数分裂: DNA复制一次，而细胞连续分裂两次，形成单倍体的精子和卵子。减数分裂过程中同源染色体间 发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。 联会复合体:是减数分裂合线期两条同源染色体之间形成的一种结构，与染色体的配对，交换和分离密切相关。 现在一般认为它与同源染色体间交换的完成有关。 端化:减数分裂减一双线期开始，交叉的数目和位置在每个二价体上随着时间推移，向端部移动，这种移动现 象称为端化，端化过程一直进行到中期。 三、简答论述, 比较有丝分裂与减数分裂的异同点: 中心体、纺椎体是如何装配的, 中心体装配涉及中心体周围微管的装配和中心体分离， 与微管装配和细胞分裂密切相关，有一对位于细胞中央的中心粒和周围的无定型物质构成。两个中心粒相互成直角，每一个成圆筒状，直径0.2μm ，圆筒壁由9组三联管构成，分α和β微管蛋白，圆筒的周围有γ蛋白等。中心体连同四射的微管构成“星体”。 中心体分离需要移动素类蛋白和细胞质动力蛋白的作用。前者负责微管向正极移动，后者负责微管向负极移动。负向运动的蛋白先负责搭桥，将被结合的微管牵拉在一起，正向运动蛋白将纺锤体拉长。 纺锤体与染色体的分离直接相关，主要由微管和微管蛋白组成，两端为星体。动粒微管连接动粒和中心体，极性微管的一端游离，从两级发出的极性微管常在赤道处搭桥。 细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上,有什么意义, 说明细胞分裂后期染色单体分离和向两极移动的运动机制: 举例说明CDK激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的, 举例说明细胞周期调控过程(激酶、周期蛋白、不同时间) (一)G2/M期转化与CDK1激酶的调控作用 CDK1激酶(p34cdc2激酶)，由p34cdc2蛋白(或p34cdc28蛋白)与周期蛋白B组成。 CDK1激酶催化不同的底物(主要是磷酸化丝氨酸和苏氨酸)，参与细胞的多种功能。 细胞中CDK激酶的活性受到多种因素的调控 (二)M期周期蛋白与分裂中期向后期转化 分裂期周期蛋白N端有一段序列与其降解有关，称降解盒。当MPF活性达到最高时，通过泛素连接酶催化泛素与cyclin结合，cyclin随之被26S蛋白酶体水解。G1周期蛋白也通过类似的途径降解，但其N端没有降解盒，C端有一段PEST序列与其降解有关。 泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名泛素。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。在蛋白质的泛素化过程中，E1(泛素激活酶)水解ATP获取能量，通过其活性位置的半胱氨酸残基与泛素的羧基末端形成高能硫酯键而激活泛素，然后E1将泛素交给E2(泛素结合酶)，最后在E3(泛素连接酶)的作用下将 25 泛素转移到靶蛋白上。参与细胞周期调控的泛素连接酶至少有两类，其中，三个蛋白构成的复合体)负责将泛素连接到G1/S期周期蛋白和某些CKI上，APC负责将泛素连接到M期周期蛋白上。(二)M期周期蛋白与分裂中期向后期转化 (三)G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK激酶 G1/S期转化主要受G1期周期蛋白依赖性CDK激酶控制。周期蛋白包括:D(D1, D2, D3表达有组织、细胞特异性)、E、及A，激酶包括CDK, CDK4, CDK6等。 其中D与CDK4,CDK6结合;E，A与CDK2结合。 DNA复制还受到其它因素的调控 Orc复制起始位点识别复合体，含6个亚基，Cdc6和Cdc45是复制必须的调控因子 DNA复制的执照因子学说 因子M期与染色质结合，S期随DNA复制，信号减弱 Mcm蛋白(共六种)是主要成分。 四、实验, 细胞周期同步化有哪些方法,比较其优缺点。 (1)选择同步化有丝分裂选择法:使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时分裂活跃。有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，则可获得一定数量的中期细胞。其优点是操作简单、同步化程度高、细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。 细胞沉降分离法:不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。 (2)诱导同步化 DNA合成阻断法:选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。高浓度TDR对S期细胞的毒性较小，因此常用TDR双阻断法诱导细胞同步化。 具体的方法为:在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR，S期细胞被抑制，其它细胞继续运转，最后停在G/S交界处;将TDR洗脱、洗涤细胞并加入新鲜培养液，阻断于S期的细胞又开始分裂;当释放时1 间大于TS时，所有细胞均脱离S期，再次加入过量TDR，细胞继续运转至G/S交界处，被过量TDR抑制而停1 止。优点是同步化程度高，适用于任何培养体系，可将几乎所有的细胞同步化;缺点是产生非均衡生长，个别细胞体积增大。 中期阻断法:利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性较少。优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性较差。 细胞受其中有哪些主要检验点,各起何作用, MPF的发现和实验证据。 MPF(卵细胞促成熟因子;细胞促分裂因子，;M期促进因子，)。 Johnson和 Rao(1970)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体。 不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(MPF)。 早在1960s，Yoshio Masui发现成熟蛙卵的提取物能促进未成熟卵的胚胞破裂(Germinal Vesicle Breakdown，GVBD)，后来Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子(MF)。后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。这类物质被统称为MPF。 第十二章,细胞分化与基因表达调控 一、知识点, 26 二、名词解释, 细胞分化:是细胞经分裂形成在形态、结构和功能上不同的稳定的细胞类群的过程，是个体发育的基础和核心。 管家基因:即所有细胞都表达的基因，其产物是维持细胞基本功能所必需的;例如，肌动蛋白、微管蛋白、组 蛋白、核糖体蛋白、TAC循环的关键酶等等。 组织特异性基因:在不同的细胞类型中特异性地表达，使细胞形成特定的形态结构，行使特定的功能;例如， 卵清蛋白、胰岛素、血红蛋白等等。 全能性:受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。 干细胞: 胚胎干细胞(ESC):是指从胚胎内细胞团或原始生殖细胞筛选分离出的具有多能性或全能性的细胞，此外也可 以通过体细胞核移植技术获得。 接触抑制现象:正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象。 原癌基因:是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌 基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。 抑癌基因:也称为抗癌基因。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖、促进细胞分化、抑制细胞迁移，能抑制肿瘤发 生，它们的丢失、突变或失去功能，会使激活的癌基因发挥作用而致癌。 三、简答论述, 组织特异性基因的表达是如何调控的, 416 影响细胞分化的因素有哪些,请予说明。 细胞中组织特异性基因的选择性表达主要是由调控蛋白所启动。调控蛋白的组合是影响细胞分化的直接因素。一般说来，这种影响主要受胞外信号系统的调控，而胞外信号甚至细胞微环境的调控又是通过细胞自身的因素如胞内因素、细胞位置等作用的。 1.胞外信号分子对细胞分化的影响 (1)近端组织的相互作用 在研究早期胚胎发育过程中发现，一部分细胞会影响周围细胞使其向一定方向分化，这种作用称为近端组织的相互作用，也称为胚胎诱导。近端组织的相互作用是通过细胞旁分泌产生的信号分子旁泌素(又称细胞生长分化因子)来实现的。 (2)远距离细胞间的相互作用 激素对细胞分化的影响可看作是远距离细胞间的相互作用。 2.细胞记忆与细胞决定对细胞分化的影响 信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这种短暂的作用储存起来并形成长时间的记忆，逐渐向特定方向分化。 所谓决定是指一个细胞在接受了某种指令，在发育中这一细胞及其子代细胞将区别于其他细胞而分化成某种特定的细胞类型，或者说在形态、结构与功能等分化特征尚未显现之前就已确定了细胞的分化命运。 细胞记忆可能通过两种方式实现: (1)正反馈途径:细胞接受信号刺激后，活化转录调节因子，该因子不仅诱导自身基因的表达，还诱导其他组织特异性基因的表达; (2)染色体结构变化途径:DNA与蛋白质相互作用的信息传到子代细胞，如同两条X染色体中的一条始终保持凝集失活状态并可在细胞世代间稳定遗传。 这些细胞可能的记忆机制也可以用来解释某些能够继续增殖的终端分化细胞，如平滑肌细胞和肝细胞分裂后只能产生与亲代相同的细胞类型。 3.受精卵细胞质的不对称分裂对细胞分化的影响 动物受精卵并不是均一结构，而是具有高度的异质性。 (1)卵母细胞的核并不位于中央，而是在细胞外周靠近表面的地方。 (2)卵细胞中的蛋白质、mRNA并非均匀分布的，而是定位于特定的空间。 4.胚胎诱导机制对细胞分化的影响 27 诱导就是一部分细胞诱导其它细胞向特定方向分化的现象，也叫胚胎诱导，如脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板，神经沟和神经管。这种诱导是通过信号来实现的，其中有些诱导信号是短距离的，仅限于相互接触的细胞间;有些是长距离的，通过扩散作用于靶细胞。通常把响应诱导信号的同类细胞叫做形态发生场。 并不是所有的分化事件都是诱导或细胞的环境信号引起的，有些和细胞自身的特性有关，也就是自发机制。譬如，卵的不对称分裂，就是典型的事例;还有一种情况是细胞的随机状态不同，也会造就分化命运的不同， 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，并进而影响到生物的个体发育。这些影响因素又是通过细胞自身的遗传机构发挥作用的。个体发育中的细胞分化的基础是建立在细胞的内部，而环境因素只是条件。 癌细胞的主要特征: 1.癌细胞的形态特征 (1)癌细胞大小形态不一，通常比它的源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞。 (2)核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍态，某些染色体缺失，而有些染色体数目增加。 (3)线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生，如嗜酸性细胞腺瘤中肥大的线粒体紧挤在细胞内，肝癌细胞中出现巨线粒体。 (4)细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常。细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗体、。 2.癌细胞的生理特征 (1)细胞周期失控:不受正常生长调控系统的控制，能持续的分裂与增殖。 (2)具有迁移性:细胞粘着和连接相关的成分(如ECM、CAM)发生变异或缺失，相关信号通路受阻，细胞失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔，使它向其它组织迁移。 (3)接触抑制丧失:正常细胞在体外培养时有接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长。定着依赖性丧失，正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性。肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼脂等支撑物上生长。 (4)具去分化现象:已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达20余种。胎儿甲种球蛋白是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。 (5)对生长因子需要量降低:体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞，是因为自分泌或其细胞增殖的信号途径不依赖于生长因素。 (6)代谢旺盛:肿瘤组织的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低，DNA和RNA的含量均明显增高。蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严重消耗的恶病质状态。 (7)线粒体功能障碍:即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。与三个糖酵解关键酶(己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶)活性增加和同工酶谱的改变，以及糖原异生关键酶活性降低有关。 (8)具有可移植性:正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤。 说明癌症的发生与癌基因和抑癌基因的关系: 恶性肿瘤的发生归根到底是因为原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失，往往涉及多个基因的改变。 原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。 抑癌基因:也称为抗癌基因。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖、促进细胞分化、抑制细胞迁移，能抑制肿瘤发生，它们的丢失、突变或失去功能，会使激活的癌基因发挥作用而致癌。 为什么说肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果, 因为癌的发生是由多个相关基因突变的共同作用引起的;并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂;当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂，就有可能转变为癌细胞;而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累;环境中的各种诱变因素(如辐射、化学诱变剂、病毒等)增加突变几率，诱发癌症，这种作用也是可积累的。 如何理解真核细胞基因表达调控的复杂性, 28 真核细胞基因表达调控有哪些不同环节,各有何作用, DNA水平:基因丢失;基因扩增;基因重排;DNA的甲基化。 染色体结构水平:核小体结构、DNase1敏感性;组蛋白的修饰。 转录水平:顺式作用元件(DNA序列)——效应元件、启动子、增强子;反式作用元件(蛋白质)，与顺式作 用元件蛋白质，有通用性和特异性，其结构域包括与DNA结合结构域和转录激活结构域。 转录后水平:RNA的修饰和加工。 翻译水平:mRNA的半衰期以及翻译的起始调控。 翻译后水平:蛋白质的修饰和运转。 表观遗传学调控及其意义: 四、实验, 什么是细胞分化,为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果, 415 干细胞研究 第十三章,细胞衰老与凋亡 一、知识点, PCD和细胞凋亡: 近年来PCD和细胞凋亡常被做为同义词使用，但两者实质上是有差异的: (1)PCD是一个功能性概念，描述在一个多细胞生物体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受到严格控制的正常组成部分，而凋亡是一个形态学概念，指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式; (2)PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都是程序化的。 二、名词解释, Hayflick界限:体外培养的细胞，不是不死的，而是有一定寿命的，它们的增殖能力不是无限的，而是有一定 的界限，即Hayflick界限。 细胞坏死:细胞坏死是细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)和生物因素(如 病原体)等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。 细胞自溶、异溶:细胞坏死是细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)和生物 因素(如病原体)等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。坏死细胞的形态改变主要是由下列两种病理 过程引起的，即酶性消化和蛋白变性。参与此过程的酶，如来源于死亡细胞本身的溶酶体，则称为细胞自 溶;若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体，则为异溶。 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的死亡。细胞凋亡是主动过程，它涉及一系 列基因的激活、表达以及调控等的作用，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。 细胞程序性死亡(PCD):到动物发育过程中，无用组织细胞在自身遗传基因的控制下有序的死亡的现象，它是 胚胎正常发育所必需的。例如，在蝌蚪发育成蛙的变态过程中蝌蚪尾部细胞的死亡。 脂褐质:又称老年斑，由于未被消化的物质残余在溶酶体内，形成残余小体，积累在细胞中形成细胞内的固定 结构，从表征上看就是脂褐质。 三、简答论述, 衰老的特征是什么, 1.衰老过程中细胞核的形状不规则，核膜内陷和断裂;细胞核固缩，出现核内容物，核质染色加深，核的细致结构逐渐消失，核仁也发生明显的变化。 2.衰老细胞中，内质网排列变得无序，膜面上核糖体数量减少。 3.衰老细胞的线粒体数目减少，但体积增大。线粒体的结构也发生变化，肿胀空泡化，内部嵴大大减少。线粒体崩解是细胞衰老变化的重要标志。 29 4.致密体(脂褐质)的堆积。 5.细胞的间隙连接明显减少，膜脂相发生改变，不饱和脂肪酸含量增加，膜流动性下降。 细胞衰老的分子机制 1(自由基学说自由基理论: 自由基指那些带有未配对的自由电子的化学物质，这些自由电子导致了这些物质的高反应活性。 细胞中的自由基若不能及时除去，过多的自由基对许多细胞造成损伤。例如，它们能使质膜中的不饱和脂肪酸氧化，能氧化膜的磷脂并对DNA造成损伤。自由基对体内有机化合物可发生强氧化或过氧化作用，诱导氧化反而引起生物膜受损和细胞组织衰老。自由基还可氧化体内存在的不饱和脂肪酸，使脂肪变性成脂褐素，因脂褐素在细胞内大量沉积，破坏细胞亚显微结构而使细胞萎缩和衰亡。 2(染色体端粒和衰老 人类端粒结构为染色体末端重复上千次的TTAGGG序列所组成。DNA聚合酶不能完成线性染色体末端DNA的复制，由于RNA引物的原因，DNA聚合酶一定会留下染色体末端的一段DNA(一段端粒)使其不被复制。那么真核细胞染色体末端的端粒就会随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂走向衰老。人类种系细胞一生中维持分裂。不断增殖的原因是该细胞表达端粒酶。端粒酶以自身一段RNA为模板，通过逆转录酶，转录出一段端粒片段并使之连接于染色体的端粒末端，使端粒不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化生长。 人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性。值得注意的是，在绝大多数恶性肿瘤细胞中显示明显的端粒酶活性，这可能是肿瘤细胞具有永生性生长的原因之一。 3(线粒体DNA突变(线粒体自由基假说) 在线粒体生成ATP的过程中，大约有1-4%氧转化为氧自由基，因此线粒体是自由基浓度最高的细胞器。mtDNA裸露于基质，缺乏结合蛋白的保护，最易受自由基伤害，而催化mtDNA复制的DNA聚合酶γ不具有校正功能，复制错误频率高，同时缺乏有效的修复酶，故mtDNA最容易发生突变。mtDNA突变使呼吸链功能受损，进一步引起自由基堆积，如此反复循环。衰老个体细胞中mtDNA缺失表现明显，并随着年龄的增加而增加，许多研究认为mtDNA缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系。 4(体细胞突变与DNA修复 外源的理化因子，内源的自由基本均可损伤DNA，导致体细胞突变。正常机体内存在DNA的修复机制，可使损伤的DNA得到修复，但是随着年龄的增加，这种修复能力下降，导致DNA的错误累积，最终细胞衰老死亡。彻底的修复仅发生在细胞分裂的DNA复制时期，这就是干细胞能永保青春的原因。 6(重复基因失活 真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量，而且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。主要基因的选择性重复是基因组的保护性机制，也可能是决定细胞衰老速度的一个因素，重复基因的一个拷贝受损或选择关闭后，其它拷贝被激活，直到最后一份拷贝用完，细胞因缺少某种重要产物而衰亡。实验证明小鼠肝细胞重复基因的转录灵敏度随年龄而逐渐降低，哺乳动物rRNA基因数随年龄而减少。 7(长寿基因 子女的寿命与双亲的寿命有关，各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命，成人早衰症病人平均39岁时出现衰老，47岁左右生命结束;患婴幼儿早衰症的小孩在1岁时出现明显的衰老，12-18岁即过早夭折。由此来看物种的寿命主要取决于遗传物质，DNA链上可能存在一些“长寿基因”或“衰老基因”来决定个体的寿限。 研究表明当细胞衰老时，一些衰老相关基因(SAG)表达特别活跃，其表达水平大大高于年轻细胞，已在人1号染色体、4号染色体及X染色体上发现SAG。用线虫的研究表明，基因确可影响衰老及寿限，线虫的平均寿命仅3.5天，该虫age-1单基因突变，可提高平均寿命65%，提高最大寿命110%，age-1突变型有较强的抗氧化酶活性，对HO、农药、紫外线和高温的耐受性均高于野生型。 22 细胞凋亡的形态特征: (1)染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体; (2)凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内 溶物释放，故不会引起炎症; (3)凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质，但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止; (4)核酸内切酶活化，导致染色质DNA在核小体连接部位断裂，形成约200bp整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状。 30 凋亡再由机体生长发育过程中的重要意义: 凋亡的基本途径: 细胞坏死和细胞凋亡的区别: 细胞坏死是细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)和生物因素(如病原体)等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。 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的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，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。 细胞在凋亡时会通过出芽的方式形成许多凋亡小体，内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症;而细胞坏死时细胞膜和细胞器破裂、细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应。 四、实验, Hayflick的设计实验，证明细胞的衰老是细胞本身决定的: 取老年男性个体的细胞(间期无巴氏小体)和年轻女性个体的细胞(间期有巴氏小体)进行单独或混合培养，并统计其倍增次数，结果发现:混合培养中的两类细胞的倍增次数与各自单独培养时相同，即在同一培养液，当年轻细胞旺盛增殖的同时，年老细胞就停止生长了;年轻细胞的胞质体与年老的完整细胞融合时，得到的杂种细胞不能分裂;年老细胞的胞质体与年轻的完整细胞融合时，杂种细胞的分裂能力几乎与年轻细胞相同。充分说明决定细胞的衰老是细胞核，而不是细胞质。 鉴定细胞凋亡通常用什么方法, 31