1、第一章 绪论1.细胞生物学的研究内容有哪几个方面、包含哪几个层次？2.简述细胞学说的主要内容。3.纵观细胞生物学发展史，你认为该学科近百年来快速发展的主要原因是什么？第一章 习题解析：1.简要说明细胞生物学的研究内容及其发展方向。细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的学科，其研究的对象是各种细胞及其相关的各个方面。它不仅研究细胞各个部分的结构和功能，而且研究细胞的增殖、分化、衰老与死亡、细胞信号传递等各个方面的生命活动，以及细胞的起源和进化等各种生命现象。因此，理论上讲其研究内容涵盖了细胞的各种层次和各个方面。目前，细胞生物学的发展方向有两个（1）是在分子水平上不断深入地解析细胞及其各个部分的
2、结构和功能；（2）是在系统综合的向度上将细胞整体水平、亚细胞水平和分子水平三个方面的研究成果有机地结合起来，以动态的观点来考察细胞和细胞器的结构与功能，全面深入地解读细胞的各项生命活动。深刻性与综合性是当代细胞生物学及其进一步发展的特点。2.简述细胞学与细胞生物学的发展历史。细胞学开始孕育于细胞的发现之时。经过 170 多年的资料积累，特别是 19 世纪上半叶，随着显微镜质量的提高和切片机的发明，细胞学说于 18381839 年创立，这是细胞学的第一次飞跃。到 1892 年，Hertwig 的细胞与组织 一书出版，使细胞学作为一个独立的学科正式诞生。随后又经过几十年的发展，到 20 世纪 40
3、 年代，细胞学已发展成为一门内容丰富、学科体系比较完整的学科。然而，细胞学主要是一门描述性学科。20 世纪 50 年代开始，电子显微镜与超薄切片技术相结合，产生了细胞超微结构学，使对细胞结构的认识得到了很大程度的更新和拓展；生物化学与细胞学的相互渗透和结合，使细胞生化得到了快速发展；70 年代以来，科学家们将分子生物学的概念与技术引进了细胞学，为细胞生物学的最后形成与建立奠定了坚实的基础。目前细胞生物学与分子生物学在许多领域仍互相交汇和融合，其研究内容与范畴与生命科学的其它学科往往交错在一起，以致目前很难为细胞生物学划出一个明确范围。3.当前细胞基本生命活动研究又那些重大问题？可大致分为以下几
4、个方面（1）染色体 DNA 与蛋白质相互作用的关系-主要是非组蛋白对基因的作用；（2）细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；（3）细胞信号转导的研究；（4）细胞结构体系的装配；（5）蛋白质的合成、分选与跨膜转运；（6）真核细胞的起源等等。4.纵观细胞生物学发展史，你认为该学科近百年来快速发展的主要原因是什么？从细胞的发展至今已有 300 多年的历史了。纵观细胞生物学的发展历史，其进步的主要原因有两点：一是仪器设备的改进和技术方法的进步，推动了学科的发展。科学的发展总是和工具的改进分不开的，每当有重大的工具和技术发明时，科学也就在孕育着重大的飞跃。细胞生物学也不例外，对细胞的观察、解剖和分析手
5、段的发明和不断的进步，促使细胞生物学不断地向更高的水平发展。例如，电子显微镜的发明和超薄切片技术的发展，产生了细胞超微结构学，在短短的十多年的时间里，它所积累的资料使细胞结构的知识在很大程度上得到了更新。大大深化和拓展了对细胞的认识。二是学科间的相互渗透与促进也有一定的作用。如细胞学与生化结合产生细胞化学，解读了大量的科学事实，对细胞生物学的诞生和发展起了巨大的推动作用。5.简述细胞学说的主要内容。一切生物体，包括单细胞生物、植物和动物，都是由细胞组成的 。所有细胞在结构、组成上基本相似；生物体通过细胞的活动反映其功能；新细胞是由已存在的细胞分裂而来。6.简述细胞学发展的四个主要阶段。细胞学发
6、展的四个主要阶段是：细胞的发现和细胞学说的创立、细胞学的经典时期、 实验细胞学时期和细胞生物学阶段。细胞生物学是从细胞的不同结构层次分子、超微结构和细胞整体结构来研究生命活动规律的学科。他和生物化学、遗传学形成了生命科学三足鼎立，这三门学科既是当代生命科学发展的前沿学科，也是生命科学赖以发展的基础。第二章 细胞基本知识复习题1为什么说“细胞是一切生命活动的基本单位”？2比较真核细胞与原核细胞的异同.3. 简述真核细胞的基本结构体系。第二章习题解析名词解释：亚显微结构：指在普通光学显微镜下观察不到，经电子显微镜方法处理，在电子显微镜下细胞被放大几千倍以至几十万背后所观察到的细胞结构。如高尔基体在
7、电子显微镜下可见是由成摞的扁囊和小泡组成的细胞器。真核生物：有真核细胞构成的有机体称真核生物，分为单细胞真核生物和多核真核细胞。其细胞基本特点是：具有发达的内膜系统，典型结构的细胞核和细胞骨架系统；遗传信息量大，遗传信息系统结构复杂。真核生物的主要代表是原生动物，某些单细胞藻类和所有动植物。原核生物：由原核细胞构成的有机体称原核生物。几乎所有原核生物都由单个原核细胞构成。其基本特点是：细胞内没有分化的内膜系统和典型的细胞核结构，遗传信息量小，遗传信息载体仅为一环状 DNA 构成，缘何生物的主要代表是细菌和蓝藻。问答题:1.什么是细胞学说？细胞学说是 19 世纪 30 年代由德国的植物学家施莱登
8、和动物学家施旺共同提出来的，其基本内容是：认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；所有细胞在结构、组成上基本相似；生物体通过细胞的活动反映其功能；新细胞可以通过老的的细胞繁殖产生。近年来，对细胞学说有了更深刻的认识，比较普遍的提法是：细胞是生命的基本单位，而且认为应从以下一些角度来认识这一概念： 一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位； 细胞具有独立的、有序的自控答谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位；细胞是有机体生长和发育的基础； 细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；没有细胞就没有完整的生命。2.原核生物、真核生物的基本结构和基本生命活动特点及
9、其相互之间的比较。细胞可分为原核细胞和真核细胞两大类。近年来认为原核细胞并不是统一的一大类，建议将细胞划分为原核细胞、古核细胞与真核细胞三大类。支原体是迄今发现的最小最简单的细胞，它却已具备细胞的基本结构，并且有作为生命活动基本单位存在的主要特征。原核细胞的共同特征为：没有核膜，遗传信息载体仅仅是一个裸露的环状 DNA 分子，除核糖体与细胞膜及其特化结构外，几乎不存在其他复杂的细胞器。将原核细胞与真核细胞进行比较，从进化与动态的观点分析，主要有两个基本差异：一是以生物膜系统的分化与演变为基础，真核细胞形成了复杂的内膜系统，构建成各种具有独立功能的细胞器，双层核膜将细胞分割为核与质两个基本部分；
10、二是遗传结构装置的扩增与基因表达方式的相应变化。由于上述的根本差异，真核细胞的体积也相应增大，内部结构更趋复杂化，生命活动的时间与空间的布局更为严格，细胞内部出现更精密的网架结构-细胞骨架。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。真核细胞结构可以概括为三大体系（1）生物膜体系以及以生物膜为基础构件的各种独立的细胞器；（2）遗传信息表达的结构体系；（3）细胞骨架体系。此外，细胞体积达到守恒规律及其制约因素的分析，细胞的形态结构和功能的相关性与一致性，动植物细胞的差异等均是真核细胞知识的重要组成部分。3.为什么说细胞生物体的结构单位又是进行生命活动的
11、功能单位？从细胞的结构和行使独特生理功能的正反两个方面来分析和论证。（1）世界生生物种类繁多，形态结构千差万别，但一切有机体均是由细胞构成的，只有病毒是非细胞形态的生命体。单细胞生物的有机体仅由一个细胞构成。多细胞生物由多个细胞共同构成，应该指出，构成高等生物体的细胞虽然都是高度“社会化”的细胞，具有分工与协作的相互关系，但他们又保持着形态和结构的独立性，每个细胞具有自己独立一套“完整”的结构体系，成为有机体的基本和结构单位。 （2）细胞具有独立的有序的自控代谢体系，表现为有严格程序的、自动控制的代谢系统，这是由细胞自身结构装置及其协调性所决定的，是长达数十亿年进化的产物，细胞结构完整性的任何
12、破坏，都会导致细胞代谢有序性和自控性的失调。 （3）细胞是有机体生长和发育的基础，一切有机体的生长和发育都是以细胞增殖和分化为基础的，细胞是生物生长和发育基本单位。（4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性。无数实验证明，任何破坏细胞结构的完整性，都不能实现细胞完整的生命活动。从细胞分离出的任何结构，甚至保持完好的细胞核和含有遗传信息的线粒体和叶绿体，都不能在体外培养持续生存，并作为生命活动单位而存在。细胞则不然，它不仅可独立生存，并可在合适条件下再生出完整的个体。另外，病毒都是专性活细胞内寄生的，离开了细胞，病毒是不能生活和繁殖。因此可以说只有细胞才是生命体结构与功能的基本单位。4.
13、比较真核细胞和原核细胞的异同？原核细胞与真核细胞的相同点1.都具有类似的细胞质膜结构2.都以 DNA 作为遗传物质，并使用相同的遗传密码3.都以一分为二的方式进行细胞分裂4.具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构5.代谢机制相同（如糖酵解和 TCA 循环）6.具有相同的化学能贮能机制，如 ATP 合成酶（原核位于细胞 质膜上，真核位于线粒体膜上）7.光合作用机制相同（蓝细菌与植物相比较）8.膜蛋白的合成和插入机制相同9.都是通过蛋白酶体（蛋白质降解结构）降解蛋白质如古细菌 与真核细胞真核细胞特有的特点1.细胞分裂为核分裂和细胞质分裂，并且分开进行2.DNA 和蛋白质结合压缩成染色
14、体结构，形成有丝分裂的结构3.具有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构4. 具有特异的进行有氧呼吸的细胞器（线粒体）和光合作用的细胞器（叶绿体）5.具有复杂的骨架系统6.有复杂的鞭毛和纤毛7.具有小泡运输系统（胞吞和胞吐）8.含有纤维素的细胞壁9.利用微管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离10.每个细胞中的遗传物质成双存在，二倍体分别来自两个亲本11.通过减数分裂和受精作用进行有性生殖第三章 细胞生物学研究方法基本概念：1.分辨率 resoving power ：指人眼或显微镜在 25cm 明视距离处，能分辨被检物体细微结构最小距离的能力，其单位为长度单位，常用的有毫米、微米、纳米等。2.冰冻蚀刻
15、 freeze etching 电子显微镜技术：是为配合透射电镜观察而设计的一种标本制作技术。其原理及过程是用快速低温冷冻法将样品迅速冷冻，然后在低温下进行断裂。这时，样品往往从其结构相对脆弱的部位（膜脂双分子层的疏水端）断裂，从而显示出镶嵌在膜脂中蛋白质颗粒。由于冰在真空中少量升华，可进一步增强浮雕式的蚀刻效果。用铂、金等金属进行倾斜喷镀，以形成对应于凹凸的电子反差，在经碳垂直于断面进行真空喷镀形成一个连续的碳膜，然后，用消化液把赝品本身消化掉，将剩下的碳膜及其构成图形的金属微粒移到载网上用电镜进行观察。冰冻蚀刻技术主要用于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，样品不需包埋甚
16、至也不需固定，同时能更好地保持样品的真实结构。它是研究生物膜内部结构的一种有用技术。3.细胞化学法：是一类经典的细胞生物学实验方法，其特点是不依赖经验染色技术，而是基于已有的化学反应，在细胞原位上显示出细胞的化学成分以及在不同条件下的形态、成分和功能的综合变化，将结构和机能更紧密地联系在一起。为了能在完好的结构上同时显示其化学物质，细胞化学技术必须满足下列要求：保持细胞在生活状态下的结构；保持细胞内的生前化学成分及酶活性；进行的方法是已知的化学反应；具有高度特异性；反应产物是一种有色物质，能形成稳定的沉淀，定位精确，或者电子密度高以供电子显微镜观察用。4.显微放射自显影 microautora
17、diography ：是将放射性分子引入机体或细胞,使其渗入生物大分子,或结合于一定部位.在利用放射性同位素的电离辐射对乳胶的感光作用显示样品中放射物质的所在.由此指示某种生物大分子质合成及部位,或特定物质的定位.5.电子显微镜三维重构技术:是电子显微术 电子衍射与计算机图像处理相结合而形成的具有重要应用前景的一门新技术.尤其适用于分析难以形成三维晶体的膜蛋白以及病毒和蛋白质核酸复合物等大的复合体的三维结构.其基本步骤是对生物样品在电镜中不同倾角下进行拍照,得到一系列电子显微镜图片后在经傅立叶变换等处理,从而展现出大分子及其复合物三维结构的电子密度图.6.密度梯度离心 density grad
18、ient centrifugation:是细胞组分通过某些梯度密度溶液离心使得各个成分互相分开的技术.操作时应将要分离细胞组分小心地铺在含有密度不断增加的、形成密度梯度的高溶解性的惰性物质（如蔗糖）溶液的表面。在这种条件下进行离心，不同组分以不同的沉降速率沉降，形成不同的沉淀带，而使不同的组分得以分离。7.差速离心 differential centrifugation:是利用不同速度离心所产生的不同离心力将各亚细胞组分或各种颗粒分次沉淀的分离技术。8.荧光原位杂交 fluorescent in situ hybridization,FISH：是在细胞保持基本形态的情况下将荧光探针注入细胞内与
19、 DNA 或 RNA 杂交，通过观察荧光标记物的杂交位置来定位染色体或其他结构的标记技术。根据所用探针种类和要检测核酸的不同可分为 DNA-DNA、 RNA DNA、RNA-RNA 杂交。无论哪一种杂交，其基本程序都是适当处理是细胞通透性增加，探针进入细胞内与 DNA 或 RNA 杂交、洗脱等步骤。9.细胞株 cell strain 和细胞系 cell line:原代培养的细胞一般传至 10 代左右就不易传下去了，细胞生长出现停滞，大部分细胞衰老死亡，但有极少数细胞可渡过危机而存活下去。这些存活的细胞一般可顺利地传 4050 代次，并且仍然保持原来染色体的二倍体数量及接触抑制的行为。很多学者把
20、这种传代细胞称为细胞株。一般情况下，当细胞株传至 50 代后又要出现危机，不能再传下去。但如有部分细胞发生了遗传突变，产生癌细胞的特点，有可能在培养条件下无限制地传下去，这种传代细胞称为细胞系。细胞系细胞的根本特点是染色体明显改变，一般呈现亚二倍体或非整倍体，失去接触抑制的细胞容易传代培养。10.原代细胞培养：是指直接从有机体中取得细胞或组织后立即进行的培养，严格的说是指成功继代之前的培养，此时细胞保持原有的基本性质，通常把第一代到第十代以内的培养细胞统称为原代细胞培养。11.核酸的杂交：通过互补的 DNA 或 RNA 探针与研究的 DNA 或 RNA 之间进行碱基配对，分离或鉴定特异的核酸片
21、断。也可用于比较两个核酸之间的相似性。1. 超微结构是如何定义的?也称为亚显微结构，指在电镜下所观察到的细胞结构，如细胞核、线粒体、高尔基体等细胞器的微细结构。显微结构是指在光镜下所观察到样品的各种结构，如细胞大小、外部形态以及细胞核、线粒体等内部构成都属于显微结构。2. 相差与微分干涉显微镜在用途上有何区别?微分干涉差显微镜是在相差显微镜原理的基础上发明的。相差显微镜其优点是能显示结构三维立体投影影像。微分干涉差显微镜与相差显微镜相比，其标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。微分干涉显微镜使细胞的结构，特别是一些较大的细胞器，如核、线粒体等，立体感特别强，适合于显微操作。目前像
22、基因注入、核移植、转基因等的显微操作常在这种显微镜下进行。相差显微镜最大的特点是可以观察未经染色的标本和活细胞。微分干涉显微镜的物理原理完全不同于相差显微镜，技术设计要复杂得多。微分干涉显微镜利用的是偏振光，有四个特殊的光学组件：偏振器（polarizer）、微分干涉显微镜棱镜、微分干涉显微镜滑行器和检偏器（analyzer）。偏振器直接装在聚光系统的前面，使光线发生线性偏振。在聚光器中则安装了石英 Wollaston 棱镜，即微分干涉显微镜棱镜，此棱镜可将一束光分解成偏振方向不同的两束光（x 和 y），二者成一小夹角。聚光器将两束光调整成与显微镜光轴平行的方向。最初两束光相位一致，在穿过标本
23、相邻的区域后，由于标本的厚度和折射率不同，引起了两束光发生了光程差。在物镜的后焦面处安装了第二个Wollaston 棱镜，即微分干涉显微镜滑行器，它把两束光波合并成一束。这时两束光的偏振面（x 和 y）仍然存在。最后光束穿过第二个偏振装置，即检偏器。在光束形成目镜微分干涉显微镜影像之前，检偏器与偏光器的方向成直角。检偏器将两束垂直的光波组合成具有相同偏振面的两束光，从而使二者发生干涉。x 和 y 波的光程差决定着透光的多少。光程差值为 0 时，没有光穿过检偏器；光程差值等于波长一半时，穿过的光达到最大值。于是在灰色的背景上，标本结构呈现出亮暗差。为了使影像的反差达到最佳状态，可通过调节微分干涉
24、显微镜滑行器的纵行微调来改变光程差，光程差可改变影像的亮度。调节微分干涉显微镜滑行器可使标本的细微结构呈现出正或负的投影形象，通常是一侧亮，而另一侧暗，这便造成了标本的人的三维立体感，类似大理石上的浮雕。细胞融合与细胞杂交有何区别?细胞融合（cell fusion）又称细胞杂交（cell hybridization），是指两个或两个以上的细胞融合成一个细胞的现象。没有什么区别只是叫法不一样。4.所做习题中的第五项为何选 C? 扫描电镜观察的不是已经死亡的细胞吗?有动态变化?第七项与第七项有何区别?观察的不是已经死亡的细胞吗? 因为观察的是细胞表面形态结构的变化，题目中并没有给出观察活体细胞，观
25、察表面的结构最好用扫描电镜。第七项看的是线粒体的结构变化，必须用透射电镜。用扫描电镜没法观察它的结构。3. STM 与(电子显微镜三维成像与 X 射线衍射技术及核磁共振技术)的用途是否等同?若不同,区别是什么?不等同。各有各的用途。STM 适合观察细胞内质网膜系统和细胞骨架系统等细胞内的复杂网络。 也可以用于细胞内生化成分的定量分析、光密度统计以及细胞形态的测量。三维重构技术适合分析不能形成三维晶体的膜蛋白以及病毒、蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构。X 衍射线衍射技术是能够根据 X-射线通过结晶样品形成的衍射样式成像。这一技术可用于在原子分辨的水平上推测分子的结构。实际上 X-射线衍射
26、技术是目前在原子水平上分析蛋白质、核酸和其他生物分子的惟一方法。核磁共振技术可以直接研究溶液或细胞中分子量较小的蛋白质、核酸以及其他的分子的结构。电子显微镜三维成像（重构）理论运用的数学原理：将一个密度函数进行三维傅立叶变换，密度函数就变为频率函数。这样一个三维信息就压缩到一个二维平面上,这就是电镜照片的情况。取一个中心截面,那么一个投影的富氏变换就相当于一个三维富氏变换的中心截面。根据这样的原理，就可以根据投影得到的信息通过三维变换来算出分子在的结构。比如,分子在溶液中不同的去向,分子直立或躺倒的状态，在电镜观察时，投影是不一样的，然后将投影进行傅立叶变换，理论上说,如果得到足够多的投影,就
27、是得到分子在所有方向上的投影,然后进行傅氏变换,就可得到三维结构.这就是三维重构的具体原理。根据样品台的特点，在实际操作中有不同的方法。对于二维结构,怎么得到不同的截面呢？可以从水平开始,倾斜不同角度,以得到投影。这样的技术存在一个问题：由于样品台倾斜角度的限制,只能在0-70 度之间转动,不可能从 0 度倾斜到 90 度，所以 70-90 度之间没有信息,这就是一个视锥问题,分辨率只有 3-5 埃米.第二种情况就是对于在溶液中的分子,分子取向是随机分布的,所以只要分子数量足够多,所观察的现象就可得到在不同方向上的投影,也不必旋转载物台,不必倾斜角度.以上二维结构和溶液中分子的观察,都是叠加后
28、取平均分布结果.还有一种情况就是对于大的物体,如细胞器,细胞,由于存在个体差异,不可能用平均分布,这时就要摄取一个细胞进行照相,进行不同角度倾斜,同样由于视锥问题,70-90 度之间没有数据。三维重构技术适合分析不能形成三维晶体的膜蛋白以及病毒、蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构。X 衍射线衍射技术是能够根据 X-射线通过结晶样品形成的衍射样式成像。这一技术可用于在原子分辨的水平上推测分子的结构。实际上 X-射线衍射技术是目前在原子水平上分析蛋白质、核酸和其他生物分子的惟一方法。核磁共振技术可以直接研究溶液或细胞中分子量较小的蛋白质、核酸以及其他的分子的结构。它的原理是，原子核有自旋运动
29、，在恒定的磁场中，自旋的原子核将围绕外加磁场作回旋运动，也称进动，进动的频率与所加磁场的强度成正比。如果在此基础上再加一个固定频率的电磁波，并调节外加磁场的强度，使进动频率与电磁波频率相同。这时原子核的进动与电磁波产生共振，就称作核磁共振。核磁共振时，原子核吸收电磁波的能量，记录下的吸收曲线就是核磁共振谱。由于不同分子中原子核的化学环境不同，将会有不同的共振频率，产生不同的共振谱，记录这种波谱就可以判断该原子在分子中所处的位置及相对数目。用以进行定量分析及分子质量的测定，并对有机化合物进行结构分析。5.X 衍射线衍射技术及核磁共振技术的用途是否一样？X-衍射技术并不涉及显微镜， 但是能够根据
30、X-射线通过结晶样品形成的衍射样式成像。这一技术可用于在原子分辨的水平上推测分子的结构。实际上 X-射线衍射技术是目前在原子水平上分析蛋白质、核酸和其他生物分子的惟一方法。Watson 和 Crick 提出 DNA 双螺旋结构模型的主要依据之一就是根据 Franklin 对 DNA 晶体衍射的结果.X-射线晶体学技术，这是唯一能给出高分辨率的技术,他可以分辨到一个原子水平，这是 X-射线晶体学的优点，现在测定一个大分子，最基础的根据就是 X射线晶体学；它的缺点是首先要拿到晶体,但是不是所有的生物大分子都能够获得晶体，有些大分子的复合物晶体获得比较困难,所以有些大分子达不到测定的要求；其次分子在
31、晶体中往往是被锁定于某一状态,晶体培养的时间较长,所得到的晶体往往是分子处于基态,而分子功能的行使多发生在激发态,过渡态，X射线晶体技术很难捕捉的分子的功能状态。核磁共振衍射技术同样具有高分辨率的特点,仅次于 X-射线晶体学技术,另外可以在溶液中操作,接近生理状态,缺点是所作样品的分子量要比较小,一般 在 50KD 以下,而且分子量越大所测到的谱线就越多，有时各谱线很难分辨，所以有时波谱不容易分辨.当然随着超导磁铁的发展,有可能分子量向大分子挺进，但还是有一定限制。另外核磁共振衍射技术的反应体系是溶液,这对不溶的蛋白比较困难,如膜蛋白,很难溶解，需要用去垢剂才可溶解,这就使研究复杂化。在核磁共
32、振衍射的观察中,去垢剂会造成很大的噪音和假相. 与前两种技术不同，以上两种方法都是间接观察,都是利用衍射谱.而先进的冷冻电子显微镜是直接观察生物大分子,是直接看到分子，因此这样的性质就决定分子越大反而越好，越利于观察,因此原则上来讲用冷冻电子显微镜观察分子，分子的大小没有上限,可用于复杂大分子,超分子体系。另外由于这种技术的特点，它可以捕捉到活化的过渡状态，可以研究分子的功能状态.另外适于薄体系,二维平面。冷冻电子显微镜最大的缺点是低分辨率,最高只达到 3 埃米,这是很难达到的,而 X-射线晶体学技术分辨率是 1 埃米,核磁共振衍射技术分辨率是 2 埃米. X-射线晶体学技术,核磁共振衍射技术
33、能看到分子，但只能在体外观察,体内的状态无法观察。冷冻电子显微镜可以直接观察。问答题：1.简述细胞生物学的主要研究方法？代表细胞生物学传统和发展方向的研究方法，可以分为四大方面。 （1）显微技术，这是进行细胞形态结构观察的方法，包括光学显微术、电子显微术和扫描隧道显微术等，目前的分辨本领已达到 0.1nm 的水平，可以直接观察到 DNA、 RNA 和蛋白质等生物大分子及生物膜、病毒等结构。 （2）细胞组分的分析与原为检测技术，这类方法可对亚细胞结构和生物大分子进行分离和纯化，并可在细胞的原位上检测亚细胞结构和某些大分子的存在状况；（3）细胞培养和细胞工程技术，这是当前细胞生物学乃至整个生命科学
34、研究和生物工程中重要的实验技术，具有广泛的、重要的理论意义和实践价值；（4）分子生物学技术，如核酸和蛋白成分的分析和序列测定；核酸的杂交、PCR 、基因的克隆与表达以及基因的剔除、RNA 干扰技术等，这些都是当今细胞生物学研究中常常使用的实验方法。而且一些物理、化学和信息处理技术也正在被用于细胞生物学的研究。现代细胞生物学的方法及其多样和处于不断的发展当中。2.简述动物转基因技术的过程。转基因动物技术是一项复杂而且涉及内容广泛的技术，其制作过程如下：（1）克隆目的基因；（2）给目的基因接上适当的启动子元件；（3）外源基因的导入，即利用显微操作或其他方法将外源基因注射到动物早期胚胎中，再把胚胎植
35、入动物子宫内；（4）外源基因整合与表达的检测。转入基因一般是随机整合到宿主动物基因组，但并非所有的外源基因都能整合到动物基因组，而整合的基因也并非都能表达。因此需要对转基因动物进行严格的检测和筛选。在转基因动物制作中，基因转移是影响外源基因整合效率的关键步骤，也是技术难度最大的步骤。3.在进行细胞组分的分离时，实验方案设计的一般原则是什么？根据不同的细胞器或分子具有不同的体积与密度，通过离心力场的作用加以分离。根据这两个主要因素可设计不同的离心方法：速度离心、等密度离心等。匹配题：从下列 20 种方法中挑选一种最佳方法来探测下面的 0 个问题。a.电子显微镜三维成像与 X 射线衍射及核磁共振技
36、术； b. southern 杂交； c.扫描电镜技术；d.细胞显微分光光度法；e.免疫荧光技术；f.电子显微镜超薄技术； g.Northern 杂交；h.放射自显影技术； I.超离心技术； j.DNA 序列分析；k.原位杂交技术；l.Western 杂交技术；m.单克隆抗体技术；n.电子显微镜复染技术； o.细胞融合技术；p.流式细胞术；q.免疫电子显微镜技术；r.冷冻蚀刻复型技术； s.细胞培养技术；t.显微操作技术。问题：1.高等动物克隆的制作（T ） 。2.某种抗癌药物的作用机制是阻止肿瘤细胞的 DNA复制还是阻止蛋白质合成( H )。3.已克隆了鸡卵清蛋白的基因，如何证明在雏鸡的输卵
37、管中该基因不转录而在产卵母鸡输卵管中活跃的转录（G ） 。4.已克隆了人的 rDNA，问rDNA 分布在人的那几条染色体上（K） 。5.研究线粒体中 F0-F1-ATP 酶、泛素依赖性蛋白水解酶复合体的结构机作用机制（A ） 。6.体外细胞培养，从 G1 期到 S 期，细胞表面形态结构的变化（C ） 。7.研究表皮生长因子受体分布的部位及其合成、转运和降解的动态过程（Q） 。8.原代培养细胞长成致密蛋层，由于接触抑制作用 DNA 合成停止，如何证明（P ） 。9.观察县病毒衣壳表面的亚单位-衣粒形态与排列方式（ N） 。10.研究酵母菌在无氧和有氧条件下生长时，其线粒体形态结构的变化（F ）
38、。第四章 细胞膜与细胞表面复习题：名词解释：液态镶嵌模型 脂质体 细胞连接 锚定连接 细胞黏附分子 细胞外被 细胞外基质 光脱色恢复技术 成斑成帽实验 透明质酸 纤粘连蛋白 层粘连蛋白1. 细胞连接都有哪些类型？各有何特点？. 影响膜蛋白、膜脂流动的因素 . 实验证明膜脂流动的实验.细胞黏附分子的作用机制和特点5.细胞外被与细胞外基质有何区别？细胞外被与细胞外基质有何区别？他们如何相互作用？纤连蛋白分子有哪些结构特点？如何发挥作用？动物结缔组织中细胞外基质都包括哪些成分？各起何作用？胶原纤维的装配都要经过哪些步骤？为什么说整联蛋白其信号转换器的作用？何谓细胞外被，它有哪些功能？膜的流动镶嵌模型
39、是怎样形成的？他在膜生物学研究中有什么开创性的意义？质膜的膜蛋白都有哪些类别？各有何功能？膜脂有哪几种？简单说明膜蛋白与膜脂结合的方式有哪几种？简要说明利用什么技术测定膜脂的流动性，并从膜脂组成成分分析影响膜脂流动性的因素。试从细胞被与分子识别以及与血型抗原关系说明细胞外被功能的重要性。有哪些原因使膜蛋白运动受到限制？简述胆固醇多膜脂流动性的作用。名词解释：血影蛋白、带三蛋白、区室化、内在蛋白、蛋白聚糖、曾层粘连蛋白、纤连蛋白作业：细胞连接的方式和特点连接类型 功能 特征 膜间间隙 相关结构紧密连接 封闭细胞空间 沿着嵴进行膜连接 无 跨膜连接蛋白第四章复习题细胞膜 细胞膜是由膜脂和膜蛋白构成
40、的。膜蛋白可分为内在膜蛋白与外在膜蛋白。脂双分子层构成了膜的基本结构。各种不同的膜蛋白与膜脂分子的协同作用不仅为细胞生命的活动提供了稳定的内环境，而且还行使着物质转运、信号传递和细胞信号识别等多种复杂的功能。流动性和不对称行使生物膜的基本特征，也是完成其生理功能的必要保证。细胞膜的流动性可用光脱色恢复技术来研究。细胞表面特化结构主要包括膜骨架、鞭毛纤毛、变形足和微绒毛，他们都是细胞膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构，分别与维持细胞的形态、细胞的运动以及细胞与环境的物质交换等功能有关。细胞连接 在多细胞有机体中，细胞之间的连接只要有三种类型：（1）以紧密连接为代表的的封闭连接可阻止溶液分子沿细
41、胞间隙进入体内，同时还起到膜蛋白的隔离作用；（2）锚定连接是通过中间纤维（桥粒、板桥粒）或微丝（粘着带、粘着斑）将相邻的细胞或细胞与基质连接在一起，以形成坚挺有序的细胞群体、组织与器官；（3）通讯连接（包括间隙连接和化学突触）则在细胞之间的代谢耦联、信号转导等过程中起重要作用。高等植物细胞之间通过胞间连丝来进行物质交换与相互联系。细胞表面的粘附分子是近年来的一个研究热点，细胞间的粘连是由特定的细胞粘着因子钙粘素等介导的，细胞之间的锚定连接也需要钙粘素和征联蛋白等参入，细胞粘着因子都是由细胞膜上内在膜蛋白。细胞外被与胞外基质 细胞外被是指与细胞表面质膜的膜脂或膜蛋白共价结合的糖链形成的胞被，起保
42、护细胞和细胞识别的作用。胞外机制的基本成分是由胶原蛋白与弹性蛋白组成的蛋白纤维和由糖胺聚糖形成的水合胶体构成的复杂结构体系，层粘连蛋白和纤粘连蛋白具有多个结合位点，在细胞与胞外基质成分相互粘着中起重要作用。胞外基质不仅提供细胞外的网架赋予组织以抗压和抗张力的机械性能，而且还与细胞的增殖分化和凋亡等重要生命活动有关。细胞壁可看作是高等植物细胞的胞外基质，主要成分是纤维素、半纤维素、果胶质、伸展蛋白和蛋白聚糖等。细胞壁不仅起支持与保护作用，而且其中的某些寡糖具有信号分子的作用。由细胞粘附分子等介导的细胞粘着、细胞连接和细胞与基质间的连接，使多个细胞有序地结合而成为多细胞有机体。因此，多细胞有机体也
43、是一个高度有序的细胞社会。基本概念：外在蛋白：也称做膜整合蛋白、膜周边蛋白，该蛋白为水溶性蛋白，他们以静电或离子键等较弱的化学键与膜质或膜蛋白相连，分布在膜的表面，结合不牢固，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，而膜的结构并不被破坏。这类蛋白约占膜蛋白的 20%30%。内在蛋白：又称膜整合蛋白质，他们与膜结合非常紧密，只有用去污剂使膜崩解后才可分离出来。内在蛋白与膜脂的结合形式多种多样，有的横跨整个膜，称作跨膜蛋白；有的与外在蛋白结合成多酶复合体形式，或与膜脂结合；有的则以疏水部分和亲水部分分别与磷脂的疏水与亲水两部分结合。内在蛋白约占膜蛋白的 7080%。膜蛋白都是具
44、有生理功能的活性蛋白，有的与物质运输有关，有的与细胞信号传递有关。有的具有催化活性（酶） 。脂质体：是根据磷脂分子在水相中的形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜，脂质体可用不同的膜脂来制备，同时还可以嵌入不同的膜蛋白，因此脂质体是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的极好实验材料。膜骨架：指细胞膜下与膜蛋白相连的，由纤维蛋白组成的网架结构，他参与维持细胞膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。成斑现象：专一性抗体或外源凝集素可与细胞表面的膜蛋白抗原或膜表面糖蛋白和糖脂上特异糖残基结合，从而诱导膜蛋白分子或膜蛋白分子或膜表面的糖蛋白和糖脂分子相互交联，使之在细胞表面的分布由均匀逐渐向某一区域集中，变为成
45、簇分布，然后便聚集成斑，这种现象称为成斑现象。荧光漂白恢复技术：是研究膜蛋白或膜脂流动性的基本技术之一，用荧光素标记膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区的荧光淬灭变暗，由于膜的流动性，淬灭区的亮度逐步增加，最后恢复到与周围的荧光强度相等，根据荧光恢复的速度，可推算出膜蛋白或膜脂的扩散速率。细胞外基质：指分布在细胞外空间，又细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络结构，包括胶原、氨基聚糖、蛋白聚糖、层粘连蛋白、纤粘连蛋白等。细胞外被：是由构成质膜的糖蛋白和糖脂向细胞表面伸出的寡糖链所组成，又称为糖萼。桥粒：相邻动物间的一种连接方式，这种结构在相邻细胞间形成一种纽扣样斑点，质膜间约
46、有 30 nm 的间隙，在质膜的胞质面有一块厚度约 1520nm 的盘状致密斑，中间纤维直接与其相连，相邻两细胞的致密斑由跨膜连接糖蛋白相互咬合连接起来。糖胺聚糖：是由重复的二糖单位构成的长链多糖，其二糖单位之一是氨基已糖因此成为糖胺聚糖；另一个是糖醛酸。透明质酸：是一种重要的糖胺聚糖是增殖细胞和迁移细胞外基质的主要成份，一个透明质酸分子通常由多达 5000 个二糖单位重复排列构成。蛋白聚糖：是由糖胺聚糖与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的巨大分子，其含糖量可达 9095%，一个核心蛋白上可连接数百个不同的糖胺聚糖形成的蛋白聚糖单体，若干个单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合成多聚体，蛋白聚
47、糖见于結締组织和细胞外基质及许多细胞表面。层粘连蛋白：是高分子糖蛋白，分子量为 820x103Da,由一条重链和两条轻链构成。分子呈不对称的十字形，由一条长臂和三条短臂构成。层粘连蛋白是基膜的主要成份，他在胚胎发育及组织分化中也具有重要作用。脂筏: 脂筏（lipid raft）是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（microdomain） 。大小约 70nm 左右，是一种动态结构，位于质膜的外小页。由于鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子间的作用力较强，所以这些区域结构致密，介于无序液体与液晶之间，称为有序液体（Liquid-ordered） 。在低温下（ 4）这些区域能抵抗非离子去垢剂的抽提，
48、所以又称为抗去垢剂膜（detergent-resistant membranes，DRMs） 。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。 从脂筏的角度来看，膜蛋白可以分为三类：存在于脂筏中的蛋白质；包括糖磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI anchored protein），某些跨膜蛋白，Hedgehog 蛋白，双乙酰化蛋白（doubly acylated protein）如：非受体酪氨酸激酶 Src、G 蛋白的 G 亚基、血管内皮细胞的一氧化氮合酶（NOS）；存在于脂筏之外无序液相的蛋白质；介于两者之间的蛋白质，如某些蛋白在没有接受到配体时，对脂筏的亲和力低，当结合配
49、体，发生寡聚化时就会转移到脂筏中。脂筏中的胆固醇就像胶水一样，它对具有饱和脂肪酸链的鞘磷脂亲和力很高，而对不饱和脂肪酸链的亲和力低，用甲基-环糊精（methyl-cyclodextrin）去除胆固醇，抗去垢剂的蛋白就变得易于提取。膜中的鞘磷脂主要位于外小页，而且大部分都参与形成脂筏。据估计脂筏的面积可能占膜表面积的一半以上。脂筏的大小是可以调节的，小的独立脂筏可能在保持信号蛋白呈关闭状态方面具有重要作用，当必要时，这些小的脂筏聚集成大一个大的平台，在那里信号分子（如受体）将和它们的配件相遇，启动信号传递途径。如致敏原（allergen）能够将过敏患者体内肥大细胞或嗜碱性细胞表面的 IgE 抗体及其受体桥联起来，形成较大的脂筏，受体被脂筏中的 Lyn（一种非受体酪氨酸激酶）磷酸化，启动下游的信号转导，最终引发过敏反应。问答题：从生物膜结构模型的演化论述人们对生物膜的认识过程生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程。1925 年，Gorter (2)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层分子.随着实验技术的改进及认识的不断深入,还有学者提出了强调了生物膜的膜脂处于无序(流动) 和有序(晶态
