1、1细胞生物学习题及解答第一章 绪 论六、论述题1、什么叫细胞生物学？试论述细胞生物学研究的主要内容。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、细胞衰老开发商地亡、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。细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。涵盖九个方面的内容：细胞核、染色体以及基因表达的研究；生物膜与细胞器的研究；细胞骨架体系的研究；细胞增殖及其调控；细胞分化及其调控；细胞的衰老与凋亡；细胞的起源与进化；细胞工程；细胞信号转导
2、。2、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：细胞信号转导；细胞增殖调控；细胞衰老、凋亡及其调控；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 细胞基本知识概要第二章参考答案一、名词解释1、细胞：由膜转围成的、能进行独立繁殖的最小原生质团，是生物体电基本的开矿结构和生理功能单位。其基本结构包括：细胞膜、细胞质、细胞核（拟核） 。2、病毒（virus）：迄今发现的最小的、最简单的专性活细胞内寄生的非胞生物体，是仅由一种核酸（
3、DNA 或 RNA）和蛋白质构成的核酸蛋白质复合体。 3、病毒颗粒：结构完整并具有感染性的病毒。4、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。5、原核（拟核、类核）：原核细胞中没有核膜包被的 DNA 区域，这种 DNA 不与蛋白质结合。 6、细菌染色体（或细菌基因组）：细菌内由双链 DNA 分子所组成的封闭环折叠而成的遗传物质，这样的染色体是裸露的，没有组蛋白和其他蛋白质结合也不形成核小体结构，易于接受带有相同或不同物种的基因的插入。7、质粒：细菌细胞核外可进行自主复制的遗传因子，为裸露的环状 DNA，可从细胞中失去而不影响细胞正常的生活，在基因工程中常作为基
4、因重组和基因转移的载体。8、芽孢：细菌细胞为抵抗外界不良环境而产生的休眠体。 9、细胞器：存在于细胞中，用光镜、电镜或其他工具能够分辨出的，具有一定开矿特点并执行特定机能的结构。10、类病毒：寄生在高等生物（主要是植物）内的一类比任何已知病毒都小的致病因子。没有蛋白质外壳，只有游离的 RNA 分子，但也存在 DNA 型。11、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。五、简答题六、论述题1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位” 。答：细胞是构成有机体的基本单位。一切有机体均由细胞构成，只有病毒是非细胞形态的生命体。细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功
5、能的基本单位细胞是有机体生长与发育的基础细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性细胞是生命起源和进化的基本单位。2没有细胞就没有完整的生命2、试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。答：原核细胞与真核细胞最根本的区别在于：生物膜系统的分化与演变：真核细胞以生物膜分化为基础，分化为结构更精细、功能更专一的基本单位细胞器，使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志；遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多；遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。遗传信息
6、的复制、转录与翻译的装置和程序也相应复杂化，真核细胞内遗传信息的转录与翻译有严格的阶段性与区域性，而在原核细胞内转录与翻译可同时进行。第三章 细胞生物学研究方法第三章参考答案一、名词解释1、分辨率：区分开两个质点间的最小距离。2、细胞培养：把机体内的组织取出后经过分散（机械方法或酶消化）为单个细胞，在人工培养的条件下，使其生存、生长、繁殖、传代，观察其生长、繁殖、接触抑制、衰老等生命现象的过程。3、细胞系：在体外培养的条件下，有的细胞发生了遗传突变，而且带有癌细胞特点，失去接触抑制，有可能无限制地传下去的传代细胞。4、细胞株：在体外一般可以顺利地传 4050 代，并且仍能保持原来二倍体数量及接
7、触抑制行为的传代细胞。5、原代细胞培养：直接从有机体取出组织，通过组织块长出单层细胞，或者用酶消化或机械方法将组织分散成单个细胞，在体外进行培养，在首次传代前的培养称为原代培养。6、传代细胞培养：原代培养形成的单层培养细胞汇合以后，需要进行分离培养（即将细胞从一个培养器皿中以一定的比率移植至另一些培养器皿中的培养） ，否则细胞会因生存空间不足或由于细胞密度过大引起营养枯竭，将影响细胞的生长，这一分离培养称为传代细胞培养。7、细胞融合：两个或多个细胞融合成一个双核细胞或多核细胞的现象。一般通过灭活的病毒或化学物质介导，也可通过电刺激融合。8、单克隆抗体：通过克隆单个分泌抗体的 B 淋巴细胞，获得
8、的只针对某一抗原决定簇的抗体，具有专一性强、能大规模生产的特点。1、超薄切片的样品制片过程包括哪些步骤？答案要点：固定，包埋，切片，染色。2、荧光显微镜在细胞生物学研究中有什么应用？答案要点：荧光显微镜是以紫外线为光源，照射被检物体发出荧光，在显微镜下观察形状及所在位置，图像清晰，色彩逼真。荧光显微镜可以观察细胞内天然物质经紫外线照射后发荧光的物质（如叶绿体中的叶绿素能发出血红色荧光） ；也可观察诱发荧光物质（如用丫啶橙染色后，细胞中 RNA 发红色荧光，DNA 发绿色荧光），根据发光部位，可以定位研究某些物质在细胞内的变化情况。3、比较差速离心与密度梯度离心的异同。答案要点：二者都是依靠离心
9、力对细胞匀浆悬浮扔中的颗粒进行分离的技术。差速离心是一种较为简便的分离法，常用于细胞核和细胞器的分离。因为在密度均一的介质中，颗粒越大沉降越快，反之则沉降较慢。这种离心方法只能将那些大小有显著差异的组分分开，而且所获得的分离组分往往不很纯；而密度梯度离心则是较为精细的分离手段，这种方法的关键是先在离心管中制备出蔗糖或氯化铯等介质的浓度梯度并将细胞匀浆装在最上层，密度梯度的介质可以稳定沉淀成分，防止对流混合，在此条件下离心，细胞不同组分将以不同速率沉降并形成不同沉降带。4、为什么电子显微镜不能完全替代光学显微镜？答案要点：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
10、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，3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。5、相差显微镜在细胞生物学研究中有什么应用？答案要点：相差显微镜通过安装特殊装置（如相差板等）将光波通过样品的光程差或相差位转换为振幅差，由于相差板上部分区域有吸光物质，使两组光线之间增添了新的光程差，从而对样品不同同造成的相位差起“夸大作用” ，样品表现出肉眼可见的明暗区别。相差显微镜的样
11、品不需染色，可以观察活细胞，甚至研究细胞核、线粒体等到细胞器的形态。6、比较放大率与分辨率的含义。答案要点：二者都是衡量显微镜性能的指标。通常放大率是指显微镜所成像的大小与样本实际大小的比率；而分辨率是指能分辨或区分出的被检物体细微结构的最小间隔，即两个点间的最小距离。放大率对分辨率有影响，但分辨率不仅仅取决于放大率。7、扫描隧道显微镜具有哪些特点？答案要点：高分辨率：具有原子尺度的高分辨率本领，侧分辨率为 0.10.2nm，纵分辨率可达0.001nm；直接探测样品的表面结构：可绘出立体三维结构图像；可以在真空、大气、液体（接近于生理环境的离子强度）等多种条件下工作；非破坏性测量：由于没有高能
12、电子束，对表现没有破坏作用（如辐射、热损伤等） ，能对生理状态下的生物大分子和活细胞膜表面的结构进行研究，样品不会受到损伤而保持完好；扫描速度快，获取数据的时间短，成像快。六、论述题1、试比较光学显微镜与电子显微镜的区别。答案要点：光学显微镜是以可见光为照明源，将微小的物体形成放大影像的光学仪器；而电子显微镜则是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器。它们的不同在于：照明源不同：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。透镜不同：光镜为玻璃透镜；电镜为电磁透镜。分辨率及
13、有效放大本领不同：光镜的分辨率为 0.2m 左右，放大倍数为 1000 倍；电镜的分辨率可达 0.2nm，放大倍数 106倍。真空要求不同：光镜不要求真空；电镜要求真空。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。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。第四章 细胞膜与细胞表面一、名词解释1、生物膜 ：把细胞所有膜相结构称为生物膜。2、脂质体：是根
14、据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的而制备的人工膜。3、双型性分子（兼性分子）：像磷子分子即含亲水性的头部、又含疏水性的尾部，这样的分子叫双性分子。4、内在蛋白：分布于磷脂双分子层之间，以疏水氨基酸与磷脂分子的疏水尾部结合，结合力较强。只有用去垢剂处理，使膜崩解后，才能将它们分离出来。5、外周蛋白：为水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。6、细胞外被：细胞外被(cell coat)：又称糖萼，细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际上是4细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链，是膜正常的结构组分，对膜蛋白起保护作用，在细胞识别中起重要
15、作用。7、细胞连接：细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞膜相互联系、协同作用的重要组织方式，在结构上常包括质膜下、质膜及质膜外细胞间几个部分，对于维持组织的完整性非常重要，有的还具有细胞通讯作用。8、紧密连接：紧密连接是封闭连接的主要形式，普遍存在于脊椎动物体表及体内各种腔道和腺体上皮细胞之间。是指相邻细胞质膜直接紧密地连接在一起，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内，维持细胞一个稳定的内环境。 9、桥粒：又称点状桥粒，位于粘合带下方。是细胞间形成的钮扣式的连接结构，跨膜蛋白（钙粘素）通过附着蛋白（致密斑）与中间纤维相联系，提供细胞内中间纤维的锚定位点。中间纤维横贯细
16、胞，形成网状结构，同时还通过桥粒与相邻细胞连成一体，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。10、膜骨架：细胞质膜下与膜蛋白相连的、由纤维蛋白组成的网架结构，它参与细胞质膜形状的维持，协助质膜完成多种生理功能。11、血影：红细胞经低渗处理后，质膜破裂，释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白后剩下的结构，是研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的理想材料。12、间隙连接：是动物细胞间最普遍的细胞连接，是在相互接触的细胞之间建立的有孔道的连接结构，允许无机离子及水溶性小分子物质从中通过，从而沟通细胞达到代谢与功能的统一。13、细胞粘附分子：细胞粘附分子是细胞表面分子，多为糖蛋白，是一类介导细胞之间、
17、细胞与细胞外基质之间粘附作用的膜表面糖蛋白。14、细胞外基质：分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的结构精细而错综复杂的网络结构，它不仅参与组织结构的维持，而且对细胞的存活、形态、功能、代谢、增殖、分化、迁移等基本生命活动具有全方位的影响。细胞外基质成分可以借助其细胞表面的特异性受体向细胞发出信号，通过细胞骨架或各种信号转导途径将信号传导至细胞质，乃至细胞核，影响基因的表达及细胞的活动。五、简答题1、简述细胞膜的生理作用。答案要点：（1）限定细胞的范围，维持细胞的形状。 （2）具有高度的选择性， （为半透膜）并能进行主动运输使细胞内外形成不同的离子浓度并保持细胞内物质和外界环境之间的
18、必要差别。 （3）是接受外界信号的传感器，使细胞对外界环境的变化产生适当的反应。 （4）与细胞新陈代谢、生长繁殖、分化及癌变等重要生命活动密切相关。2、生物膜的基本结构特征是什么？与它的生理功能有什么联系？答案要点：生物膜的基本结构特征：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；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
19、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。3、试比较单位膜模型与流动镶嵌模型。答案要点：单位膜模型的主要内容：两暗一明，细胞共有，厚约 7.5nm，各种膜都具有相似的分子排列和起源。单位膜模型的不足点：膜是静止的、不变的。但是在生命系统中一般功能的不同常伴随着结构的差异，这样共同的单位膜结构很难与膜的多样性与特殊性一致起来。膜的厚度一致：不同膜的厚度不完全一样，变化范围在 510nm。蛋白质在脂双分子层上为伸展构型：很难理解有活性的球形蛋白怎样保持其活性，通常蛋白质形状的变化会导致其活性发
20、生深刻的变化。5流动镶嵌模型的主要内容：脂双分子层构成膜的基本骨架，蛋白质分子或镶在表面或部分或全部嵌入其中或横跨整个脂类层。优点：强调膜的流动性：认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，细胞膜是由流动的脂类双分子层中镶嵌着球蛋白按二维排列组成的，脂类双分子层像轻油般的流体，具有流动性，能够迅速地在膜平面进行侧向运动；强调膜的不对称性：大部分膜是不对称的，在其内部及其内外表面具有不同功能的蛋白质；脂类双分子层，内外两层脂类分子也是不对称的。4、红细胞质膜蛋白及膜骨架的成分是什么？用 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析血影蛋白成分，红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白（或称红膜肽）、锚蛋白、带 3 蛋白、带
21、 4.1 蛋白和肌动蛋白，还有一些血型糖蛋白。膜骨架蛋白主要成分包括：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带 4.1 蛋白等。5、简述细胞膜的基本特性。答案要点：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：膜脂双分子层内外层所含脂类分子的种类不同；脂双分子层内外层磷脂分子中脂肪酸的饱和度不同；脂双分子层内外层磷脂所带电荷不同；糖脂均分布在外层脂质中。膜蛋白的不对称性表现在：糖蛋白的糖链主要分布在膜外表面；膜受体分子均分布在膜外层脂质中；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
22、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侧向扩散；旋转运动；摆动运动；翻转运动；膜蛋白的分子运动则包括侧向扩散和旋转运动。六、论述题1、动物细胞连接主要有哪几种类型，各有何功能？答案要点：细胞连接的类型：封闭连接或闭锁连接：紧密连接；锚定连接：1、与中间纤维相关的锚定连接：桥粒和半桥粒；2、与肌动蛋白纤维相关的锚定连接：粘合带和粘合斑；通讯连接：间隙连接。紧密连接是封闭连接的主要形式，普遍存在于脊椎动物体表及体内各种腔道和腺体上皮细胞之间。是指相邻细胞质膜直接紧密地连接在一起，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内，维持细胞一个稳
23、定的内环境。紧密连接具有：1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；2、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；3、支持功能。桥粒：又称点状桥粒，位于粘合带下方。是细胞间形成的钮扣式的连接结构，跨膜蛋白（钙粘素）通过附着蛋白（致密斑）与中间纤维相联系，提供细胞内中间纤维的锚定位点。中间纤维横贯细胞，形成网状结构，同时还通过桥粒与相邻细胞连成一体，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。半桥粒相当于半个桥粒，但其功能和化学组成与桥粒不同。它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将上皮细胞锚定在基底膜上, 在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。存在于上皮组织基底层细
24、胞靠近基底膜处，防止机械力造成细胞与基膜脱离。粘合带：又称带状桥粒，位于紧密连接下方，相邻细胞间形成一个连续的带状连接结构，跨膜蛋白通过微丝束间接将组织连接在一起，提高组织的机械张力。粘合斑：细胞通过肌动蛋白纤维和整联蛋白与细胞外基质之间的连接方式，微丝束通过附着蛋白锚定在连接部位的跨膜蛋白上。存在于某些细胞的基底，呈局限性斑状。其形成对细胞迁移是不可缺少的。体外培养的细胞常通过粘着斑粘附于培养皿上。间隙连接：是动物细胞间最普遍的细胞连接，是在相互接触的细胞之间建立的有孔道的连接结构，允许无机离子及水溶性小分子物质从中通过，从而沟通细胞达到代谢与功能的统一。间隙连接在代谢偶联中的作用：使代谢物
25、（如氨基酸、葡萄糖、核苷酸、维生素等）及第二信使（cAMP、Ca2+等）直接在细胞之间流通。间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用：在由具有电兴奋性的细胞构成的组织中，通过间隙连接建立的电偶联对其功能的协调一致具有重要作用。间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中具有重要；间隙连接对细胞增殖的控制也有一定作用。2、胞外基质的组成、分子结构及生物学功能是什么？6答案要点：组成细胞外基质的大分子可大致分为四大类：胶原、弹性蛋白、非胶原糖蛋白及氨基聚糖和蛋白聚糖。胶原：胶原是胞外基质最基本结构成份之一，是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白。动物体内含量最丰富的蛋白，普遍存在于体内各种器官和组织，是细
26、胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。胶原的分子结构：胶原纤维的基本结构单位是原胶原；原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构；原胶原肽链具有 Gly-x-y 重复序列（G：甘氨酸，x 常为脯氨酸，y 常为羟脯氨酸或羟赖氨酸），对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈 1/4 交替平行排列,一个原胶原分子的头部与下一个原胶原分子的尾部有一个小的间隔分隔，形成周期性横纹。胶原的功能：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
27、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。氨基聚糖和蛋白聚糖：氨基聚糖(GAG)，又称糖胺聚糖，是由重复的二糖单位构成的长链多糖，二糖单位：一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，另一个是糖醛酸。氨基聚糖可分为：透明质酸、4-硫酸软骨素、6-硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等。透明质酸及其生物学功能：透明质酸是一种重要的糖胺聚糖，透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成分，也是蛋白聚糖的主要结构组分；透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用；透明质酸使细胞保持彼此分离，使细胞易于运动迁移和增殖并阻止细胞分化；在胞外基质中，透明
28、质酸倾向于向外膨胀，产生压力，使结缔组织具有抗压的能力。蛋白聚糖：存在于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面，是由氨基聚糖与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的巨分子，若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合形成多聚体。蛋白聚糖的功能：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 TGF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。层粘连蛋白和纤连蛋白：a、层粘连蛋白：是各种动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一，是高分子糖蛋白（相对
29、分子量 820KD） ，由一条重链和两条轻链构成。细胞通常是通过层粘连蛋白锚定于基膜上；层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用；层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。b、纤连蛋白：纤连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD） ，是多聚体，各亚单位在 C 端形成二硫键交联，各亚单位由数个结构域构成，RGD 三肽序列是细胞识别的最小结构单位。纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之一,在其细胞外功能区有与 RGD 高亲和性结合部位。纤连蛋白的主要功能：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；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
30、；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。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。第五章 物质的跨膜运输与信号传递第五章参考答案一、名词解释1、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。2、被动运输：物质通过自由扩散或促进扩散，顺浓度梯度从高浓度向低浓度运输，运输动力来自运输物质的浓度梯度，不需要细胞提供能量。73、载体蛋白：是一类膜内在蛋白，几乎所有类型的生物膜
31、上存在的多次跨膜的蛋白质分子。通过与特定溶质分子的结合，引起一系列构象改变以介导溶质分子的跨膜转运。4、细胞通讯：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。对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。5、细胞识别：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，进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。6、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。 7、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
32、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 8、通道蛋白：由几个蛋白亚基在膜上形成的孔道，能使适宜大小的分子及带电荷的溶质通过简单的自由扩散运动从膜的一侧到另一侧。9、协同运输：通过消耗 ATP 间接提供能量，借助某种物质浓度梯度或电化学梯度为动力进行运输。10、配体门通道：通道蛋白亚基在膜上形成的孔道，如果通过与一些信号分子（配体）结合后构象发生改变而导致孔道的开关，则这样的通道蛋白称为配体门通道。11、电压门通道：通道蛋白亚基在膜上形成的孔道，如果通过细胞内外离子浓度产生膜电位，由膜电位发生变化控制开关，则这样的通道蛋白称为电压门通道。12、有被小泡：大多数真核细胞都
33、含有一种特殊类型的小泡，直径 50250nm，电镜下显示其细胞质面有毛状结构覆盖，因而称为有被小泡。有被小泡的一部分在高尔基复合体形成，负责细胞内细胞器间的物质传送；另一部分则来自细胞膜有被区的内陷，然后与膜分离而持续不断产生的，这些有被区被称为有被小窝。13、分子开关：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制精确调控，也即对每一步反应既要求有激活机制，又必然要求有相应的失活机制，使细胞内一系列信号传递的级联反应能在正、负反馈两个方面得到精确控制的蛋白质分子称为分子开关。14、钠钾泵（Na+K+ pump）：是动物细胞中由 ATP 驱动的将 Na+输出到细胞外同时
34、将 K+输入细胞内的运输泵，实际上是位于细胞膜脂双分子层中的载体蛋白，是一种 Na+/K+ATP 酶，在 ATP 直接提供能量的条件下能逆浓度梯度主动转运钠离子和钾离子。15、质子泵：质子泵是位于细胞膜或细胞内膜上的一种能主动转运质子(H+)的特殊蛋白质.可分为三种：一种是 P 型质子泵，存在于真核细胞的细胞膜上，与 Na+K+泵和 Ca+泵结构类似，在转运H+的过程中涉及磷酸化和去磷酸化；第二种是 V 型质子泵，存在于动物细胞的溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，在转运 H+过程中不形成磷酸化的中间体，其功能是从细胞质基质中泵出 H+进入细胞器；第三种可称为 H+ATP 酶，是存在于线粒体内膜、植物
35、类囊体膜和多数细菌质膜上，以相反的方式来发挥其生理作用，即 H+顺浓度梯度运动，将所释放的能量与 ATP 合成偶联起来，如线粒体的氧化磷酸化和叶绿体的光合磷酸化作用。16、胞吞作用：细胞摄取大分子和颗粒性物质时，细胞膜向内凹陷形成囊泡，将物质裹进并输入细胞的过程。17、胞吐作用：细胞排出大分子和颗粒性物质时，通过形成囊泡从细胞内部移至细胞表面，囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细胞外的过程。18、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
36、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。19、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。过程是：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。820、信号分子：生物体内的某些化学分子，如激素、神经递质、生长因子等，在细胞间和细胞内传递信息，特称为信号分子。21、信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套的特定机制，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，这种反应系列称为细胞信号通路。22、受体：一种能够识别和
37、选择性地结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转导为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。23、第一信使：一般将胞外信号分子称为第一信使。 24、第二信使：细胞表面受体接受胞外信号后最早在胞内产生的信号分子。细胞内重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3 等。第二信使在细胞信号转导中起重要作用，能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节。25、G蛋白：由 GTP 控制活性的蛋白，当与 GTP 结合时具有活性，当与 GDP 结合时没有活性。既有单体形式（ras 蛋白）
38、 ，也有三聚体形式（Gs 蛋白） 。在信号转导过程中起着分子开关的作用。26、组成型胞吐作用：所有真核细胞都有的、从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与质膜融合、将分泌小泡的内含物释放到细胞外的过程。此过程不需要任何信号的触发，除了给细胞外提供酶、生长因子和细胞外基质成分外，还为细胞膜提供膜整合蛋白和膜脂。27、调节型胞吐作用：某些特化的细胞（如分泌细胞）产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞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的过程。28、蛋白激酶 A：称为依赖于 cAMP 的蛋白激酶 A，是由四个亚基组成的复合物，其中两个是调节亚基，两个是催化亚
39、基；PKA 的功能是将 ATP 上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上，使蛋白质被磷酸化，被磷酸化的蛋白质可以调节下游靶蛋白的活性。29、双信使系统：胞外信号分子与细胞表面 G 蛋白偶联的受体结合后，激活质膜上的磷脂酶C（PLC） ，使质膜上的二磷酸磷脂酰肌醇分解成三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激动两个信号传递途径即 IP3Ca+和 DGPKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这一信号系统称为“双信使系统” 。30、Ras 蛋白：是 ras 基因的产物，由 191 个氨基酸残基组成，分布于质膜胞质侧，结合 GTP 时
40、为活化状态，结合 GDP 时失活状态，因此 Ras 蛋白属于 GTP 结合蛋白，具有 GTP 酶活性，具有分子开关的作用。五、简答题1、细胞质基质中 Ca2+浓度低的原因是什么？答案要点：细胞质基质中 Ca2+浓度通常不到 10-7mol/L，原因主要有以下几点：在正常情况下，细胞膜对 Ca2+是高度不通透的；在质膜和内质网膜上有 Ca2+泵，能将 Ca2+从基质中泵出细胞外或泵进内质网腔中；某些细胞的质膜有 Na+Ca2+交换泵，能将 Na+输入到细胞内，而将 Ca2+从基质中泵出；某些细胞的线粒体膜也能将钙离子从基质中转运到线粒体基质。2、简述细胞信号分子的类型及特点？答案要点：细胞信号分
41、子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类的胆固醇衍生物等，其共同特点是：特异性，只能与特定的受体结合；高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。3、比较主动运输与被动运输的异同。答案要点：运输方向不同：主动运输逆浓度梯度或电化学梯度，被动运输：顺浓度梯度或电化学梯度；是否需要载体的参与：主动运输需要载体参与，被动运输方式中，简单扩散不需要载体参与，而协助扩散需要载体的参与；是否需要细胞直接提供能量：主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要消耗能量
42、；被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力。4、NO 的产生及其细胞信使作用？9答案要点：NO 是可溶性的气体，NO 的产生与血管内皮细胞和神经细胞相关，血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起细胞内 Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，该酶以精氨酸为底物，以 NADPH 为电子供体，生成 NO 和胍氨酸。细胞释放 NO，通过扩散快速透过细胞膜进入平滑肌细胞内，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的 Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和 cGMP 合成增多。cGMP 可降低血管平滑肌中的 Ca2+离子浓度，引起血管平滑肌的舒张，血管扩张、血流通畅。NO 没有专门的
43、储存及释放调节机制，靶细胞上 NO 的多少直接与 NO 的合成有关。5、钙离子的主要作用途径有哪几种？答案要点：主要有：通过钙结合蛋白完成作用，如肌钙蛋白 C、钙调素；通过钙调素活化腺苷酸环化酶及 PDE 调节 cAMP 水平；作为双信使系统的传递信号；参与其它离子的调节。6、G 蛋白的类型有哪些？答案要点：G 蛋白有两种类型一种是刺激型调节蛋白（Gs） ，另一种是抑制型调节蛋白（Gi） 。二者结构和功能很相似，均由 、 和 三个亚基组成，分子质量均为 80100000D，它们的 和 亚基大小很相似，其 亚基也都有两个结合位点：一是结合 GTP 或基其类似物的位点，具有 GTP酶活性，能够水解
44、 GTP；另一个是含有负价键的修饰位点，可被细胞毒素 ADP 核糖基化。二者的不同之处在于 Gs 的 S 亚基能被霍乱毒素 ADP 核糖基化，而 Gi 的 i 亚基能被百日咳毒素 ADP 核糖基化。Gs 和 Gi 都调节其余相应受体的亲合性以及作用于腺苷酸环化酶，产生 cAMP。7、简要说明由 G 蛋白偶联的受体介导的信号的特点。答案要点：G 蛋白偶联的受体是细胞质膜上最多，也是最重要的倍转导系统，具有两个重要特点：信号转导系统由三部分构成：G 蛋白偶联的受体，是细胞表面由单条多肽链经 7 次跨膜形成的受体；G 蛋白能与 GTP 结合被活化，可进一步激活其效应底物；效应物：通常是腺苷酸环化酶，
45、被激活后可提高细胞内环腺苷酸（cAMP）的浓度，可激活 cAMP 依赖的蛋白激酶，引发一系列生物学效应。产生第二信使。配体受体复合物结合后，通过与 G 蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。根据产生的第二信使的不同，又可分为cAMP 信号通路和磷酯酰肌醇信号通路。cAMP 信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。该信号途径涉及的反应链可表示为：激素G 蛋白偶联受体G 蛋白腺苷酸环化化酶cAMP cAMP 依赖的蛋白激酶 A基因调控蛋白基因转录。磷酯酰肌醇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，分别启
46、动两个信号传递途径即 IP3Ca2+和 DGPKC 途径，实现细胞对外界信号的应答，因此，把这一信号系统又称为“双信使系统” 。8、磷酯酰肌醇信号通路的传导途径。 （综 4）答案要点：外界信号分子识别并与膜上的与 G 蛋白偶联的受体结合活化 G 蛋白激活磷脂酶C催化存在于细胞膜上的 PIP2 水解IP3 和 DG 两个第二信使IP3 可引起胞内 Ca2+浓度升高，进而通过钙结合蛋白的作用引起细胞对胞外信号的应答；DG 通过激活 PKC，使胞内 pH 值升高，引起对胞外信号的应答。六、论述题1、试论述 Na+-K+泵的结构及作用机理。答案要点：1、结构：由两个亚单位构成：一个大的多次跨膜的催化亚
47、单位（ 亚基）和一个小的单次跨膜具组织特异性的糖蛋白（ 亚基） 。前者对 Na+和 ATP 的结合位点在细胞质面，对 K+的结合位点在膜的外表面。2、机制：在细胞内侧， 亚基与 Na+相结合促进 ATP 水解， 亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起 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 亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化， 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+。2、cAMP 信号系统的组成及其信号途径？答案要点：1
48、、组成：主要包括：Rs 和 Gs；Ri 和 Gi；腺苷酸不化酶；PKA；环腺苷酸磷酸二酯酶。102、信号途径主要有两种调节模型：Gs 调节模型，当激素信号与 Rs 结合后，导致 Rs 构象改变，暴露出与 Gs 结合的位点，使激素-受体复合物与 Gs 结合，Gs 的构象发生改变从而结合 GTP 而活化，导致腺苷酸环化酶活化，将 ATP 转化为 cAMP，而 GTP 水解导致 G 蛋白构象恢复，终止了腺苷酸环化酶的作用。该信号途径为：激素识别并与 G 蛋白偶联受体结合激活 G 蛋白活化腺苷酸环化酶胞内的 cAMP 浓度升高激活 PKA基因调控蛋白基因转录。Gi 调节模型，Gi 对腺苷酸环化酶的抑制
49、作用通过两个途径：一是通过 亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性；一是通过 和 亚基复合物与游离的 Gs 的 亚基结合，阻断 Gs 的 亚基对腺苷酸酶的活化作用。3、试论述蛋白磷酸化在信号传递中的作用。答案要点：蛋白磷酸化是指由蛋白激酶催化的把 ATP 或 GTP 的磷酸基团转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程，其逆转过程是由蛋白磷酸酶催化的，称为蛋白质去磷酸化。蛋白磷酸化通常有两种方式：一种是在蛋白激酶催化下直接连接上磷酸基团，另一种是被诱导与 GTP 结合，这两种方式都使得信号蛋白结合上一个或多个磷酸基团，被磷酸化的蛋白有了活性后，通常反过来引起磷酸通路中的下游蛋白磷酸化，当信号消失后，信号蛋白就会去磷酸化。磷酸化通路通常是由两种主要的蛋白激酶介导的：一种是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，另一种是酪氨酸蛋白激酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶通过将一些酶类或蛋白磷酸化与去磷酸化，控制着它们的活性，使细胞对外界信号作出相应的反应。通过蛋白磷酸化，调节蛋白的活性，
