细胞生物学第十三章
细胞生物学第十三章 第十四章 习题
细胞生物学第十三章第十四章习题细胞生物学第十三章第十四章习题第十三章细胞衰老与凋亡本章要点：本章着重于阐释细胞生命的基本现象新陈代谢与丧生。
建议掌控细胞衰老的基本特征及基本原理，重点掌控细胞细胞分裂的生物学意义，细胞细胞分裂的研究进展，细胞细胞分裂的形态和生化特征、分子机制及检测方法。
一、名词解释1、细胞衰老2、hayflick界限3、球状体4、端粒5、细胞死亡6、细胞细胞分裂7、细胞分裂小体8、dnaladders9、细胞坏死10、caspase家族11、bcl-212、p53二、填空题1、体外培养的细胞的增殖能力与的年龄有关，也反映了细胞在体内的状况；细胞衰老的决定因素存有于内；同意了细胞衰老的抒发而不是细胞质。
2、衰老细胞的膜的减弱、能力降低；线粒体的数目，嵴呈状；核的体积、核膜、染色质。
3、端粒就是由直观的含有和的dna片段的序列共同组成；随着每次细胞分裂，端粒可以。
4、端粒酶以自身的一段为模板，通过出一段端粒片段连接在染色体的端粒末端，从而保持了细胞的生长；人类正常组织的体细胞端粒酶活性。
5、ros主要有三种类型即：、和。
6、2002年的生理学或医学诺贝尔奖授与了两位英国科学家和一位美国科学家，以表扬他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的所做出的重大贡献。
7、细胞细胞分裂的出现过程，在形态学上可以分成三个阶段，即为、和。
8、hiv步入人体后，引发cd4+t细胞数目的关键机制就是。
9、细胞凋亡最主要的生化特征是由于内源性的活化，被随机地在核小体的部位打断，结果产生含有不同数量的的片段，进行电泳时，产生了特征性的，其大小为的整倍数。
三、选择题1、以下不属于细胞衰老结构变化的就是（）。
a、细胞核随着分裂次数的增加而增大b、内质网呈弥散状c、线粒体的数目随其对立次数的减少而增加d、线粒体体积随其对立次数的减少而增大2、球状体属（）a、初级溶酶体b、次级溶酶体c、残体d、都不对3、端粒存在于（）。
细胞生物学-细胞连接与细胞外基质
◆ 粘着带 (adhesion belts)
粘着带连接位于上皮细胞紧密连接的下方， 靠钙粘 着蛋白同肌动蛋白相互作用， 将两个细胞连接起来, 相邻细胞质膜的间隙为20～25nm, 介于紧密连接和 桥粒之间,又称中间连接(intermediate junctions) 带状桥粒（belt desmosome）。
免疫球蛋白样结 构域系指借二硫 键维系的两组反 向平行β 折叠结 构。
(四)整联蛋白 (integrin)
大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2＋。介导细胞与细胞间的相互
作用及细胞与细胞外基质间的相互作用。几乎所有动植物细胞均表达整联蛋 白.
整联蛋白是由α 和β 两个亚单位形成的异 二聚体.
◆胶原酶遗传缺陷
某些人具有胶原酶的遗 传缺陷，这样,他们的 胶原纤维就不能正确地 装配，其结果，皮肤和 各种其它的结绨组织就 会降低它们的强度变得 非常的松弛。
氨基聚糖（glysaminoglycan,GAG）
氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的无分枝长链多糖,其 二糖单位之一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖),故称为 氨基聚糖,另一个是糖醛酸.细胞外基质中发现的大多数糖胺 聚糖都是作为蛋白聚糖的一个成分而存在
粘着带(adherens belt)
●位于上皮细胞紧密连接的下方；
●靠钙粘着蛋白同肌动蛋白相互作用；粘着带处相邻细胞中 的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个穿细
胞网，把相邻细胞联合在一起。
●
（四）粘着斑
细胞与细胞外基质间亦存在粘合连接，连接处的质膜 呈盘状，称为粘着斑(adhesion plaques)。使细胞中的肌 动蛋白丝束和基质连接起来。
锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形 成一个坚挺、有序的细胞群体。
细胞生物学：第13章 细胞周期与细胞分裂
1. 前期(prophase)
特征： 染色质开始浓缩成早期染色体（含两条染色单体） 在中心体周围纺锤体(mitotic spindle)开始装配 Golgi体、ER等细胞器解体，形成小的膜泡 在前期末，染色体主缢痕部位形成动粒(kinetocase)
特征： 核膜破裂成小的膜泡，核纤层解体； 染色体进一步变短变粗，形成X形染色体； 纺锤体组装：动粒微管与染色体的动粒结合；极 微管形成； 染色体开始移向赤道板
细胞周期长短测定
1. 脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法 早期采用的方法
2. 流式细胞仪测定法(Flow Cytometry) 基本原理：G1期DNA含量1C，G2/M期为2C， S期介于两者之间
细胞周期同步化(synchronization)
1. 自然同步化 ：自然界存在的细胞周期同步的群体 2. 人工同步化：通过人工选择或人工诱导
3.植物细胞的细胞周期
植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非 常相似，含有G1期、S期、G2期和M期；
特点：
植物细胞不 含中心体，但 在细胞分裂时 可以正常组装 纺锤体；
植物细胞以形成中间板的形式进行胞质分裂；
4. 细菌的细胞周期
慢生长细菌的细胞周期过程与真核细胞周期过程 有一定相似之处。基本具备四个时期
特殊的细胞周期
1. 早期胚胎细胞的细胞周期
卵细胞已经积累了大量营养物 质，因此受精后迅速卵裂，G1 和G2期很短，以致认为早期胚 胎细胞周期仅含有S和M期
2. 酵母细胞的细胞周期 酵母的细胞周期与标准细胞周期在时相和调控方
面相似 酵母细胞周期的特点:
酵母细胞周期持续时间较短（90min）；细胞分 裂过程属于封闭式，即在细胞分裂时核膜不解聚； 纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有 性繁殖 主要包括：芽殖酵母和裂殖酵母
细胞生物学第十三章 第十四章 习题
第十三章细胞衰老与凋亡本章要点：本章着重阐述细胞生命的基本现象衰老与死亡。
要求掌握细胞衰老的基本特征及基本原理，重点掌握细胞凋亡的生物学意义，细胞凋亡的研究进展，细胞凋亡的形态和生化特征、分子机制及检测方法。
一、名词解释1、细胞衰老2、Hayflick界限3、致密体4、端粒5、细胞死亡6、细胞凋亡7、凋亡小体8、DNA ladders9、细胞坏死 10、caspase 家族 11、bcl-212、P53二、填空题1、体外培养的细胞的增殖能力与的年龄有关，也反映了细胞在体内的状况；细胞衰老的决定因素存在于内；决定了细胞衰老的表达而不是细胞质。
2、衰老细胞的膜的减弱、能力降低；线粒体的数目，嵴呈状；核的体积、核膜、染色质。
3、端粒是由简单的富含和的DNA片段的序列组成；随着每次细胞分裂，端粒会。
4、端粒酶以自身的一段为模板，通过出一段端粒片段连接在染色体的端粒末端，从而保持了细胞的生长；人类正常组织的体细胞端粒酶活性。
5、ROS主要有三种类型即：、和。
6、2002年的生理学或医学诺贝尔奖颁给了两位英国科学家和一位美国科学家，以表彰他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的所作出的重大贡献。
7、细胞凋亡的发生过程，在形态学上可分为三个阶段，即、和。
8、HIV进入人体后，引起CD4+T细胞数目的重要机制就是。
9、细胞凋亡最主要的生化特征是由于内源性的活化，被随机地在核小体的部位打断，结果产生含有不同数量的的片段，进行电泳时，产生了特征性的，其大小为的整倍数。
三、选择题1、下列不属于细胞衰老结构变化的是（）。
A、细胞核随着分裂次数的增加而增大B、内质网呈弥散状C、线粒体的数目随分裂次数的增加而减少D、线粒体体积随分裂次数的增加而减小2、致密体属于（）A、初级溶酶体B、次级溶酶体C、残体D、都不对3、端粒存在于（）。
A、细胞质中B、中心体C、线粒体上D、染色体上4、细胞凋亡是指（）。
A、细胞因年龄增加而导致正常死亡B、细胞因损伤而导致死亡C、细胞程序性死亡D、细胞非程序性死亡5、在caspase家族中，起细胞凋亡执行者作用的是（）。
细胞生物学 第十三、十四章细胞连接、粘附及ECM
支持功能
细胞 膜
细胞间隙
封闭 链
电镜下的紧密连接
封闭连接限制膜脂和膜蛋白的侧向扩散
★ 二、锚定连接 （ anchoring junction）
是由一个细胞骨架系统成分与相邻细胞的骨架成分或细 胞外基质相连接而成。分布广泛，尤其在上皮，心肌和 子宫颈等组织中含量丰富。
一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，介导细胞之间 或细胞与细胞外基质之间相互结合，并起黏附作用的一类细 胞表面分子。
粘附分子的基本结构：
• 胞外区：较长，N端有糖链，与配体识别 • 穿膜区：一次穿膜的α螺旋 • 胞质区：较短，可与骨架成分或胞内信号转导蛋白结合
根据分子结构特点及作用方式，粘附分子可分为四大类：
3.非胚胎发育中最早
的细胞外基质成分
上皮细胞
基底膜
胶原纤维
巨噬细胞
成纤维细胞 蛋白多糖
弹性纤维 肥大细胞
第二节 基膜与整联蛋白（自学）
基膜，又称基板，是细胞外基质特化而成的一种网膜结 构，厚度约40-120nm。在肌肉、脂肪等组织，基膜包绕 在细胞的周围，在肺泡、肾小球等部位，基膜介于两层细 胞之间，在各种上皮及内皮组织，基膜是细胞的支撑垫。
第十三章 细胞连接与细胞粘附
第一节 细胞间连接
定义：
是细胞间或细胞与细胞外基质间的连接结构，其 作用在于加强细胞间的机械联系，对于维持组织 结构的完整性，协调细胞功能有重要意义。
类型：
功 封闭连接（occluding junction） 能 锚定连接(anchoring junction) 分 类 通讯连接(communicating junction)
细胞生物学第四版(13至17章)
一、MPF的发现及其作用
一、MPF的发现及其作用
• M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子：
M期细胞可以诱导PCC，暗示在M期细胞中可 能存在一种诱导染色体凝缩的因子，称为细 胞有丝分裂促进因子（MPF）。
M期细胞与G1（A）、S（B）和G2（C）期细胞融合诱 导早熟染色体凝缩（PCC）（图14-1）
CycA/B- CDK1 CycA/B- CDKA
CDC: 细胞分裂周期蛋白
Cyclin的周期性变化
植物细胞周期控制的图示
p21抑制作用的机理
五、细胞周期运转调控
细胞周期调控系统（cell cycle control system） 是指调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。 CDK因对 细胞周期运行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。 不同种类的周期蛋白与不同种类的CDK结合，构成不 同的MPF。不同的MPF在细胞周期的不同时期表现活 性，因而对细胞周期的不同时期进行调节。MPF又被称 作细胞周期引擎。 （一）G2/M期转化与CDK1的关键性调控作用 （二）M期周期蛋白与细胞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
四、CDK和CDK抑制因子
• CDK的活性受磷酸化修饰调节：细胞内存在多 种因子，对CDK分子结构进行磷酸化修饰，从 而调节CDK的活性。 • CDK抑制蛋白（CDK inhibitor, CKI）：指对 CDK起负调控作用的蛋白质，包括Cip/Kip家族 和INK家族。① Cip/Kip家族：包括p21、p27和 p57等，其中p21主要对G1期CDK（CDK2~4和 CDK6）起抑制作用 p21还与DNA聚合酶δ 的辅 助因子增殖细胞核抗原（PCNA）结合，抑制DNA 的复制；② INK家族：包括p16、p15、p18和 p19等，其中p16主要抑制CDK4和CDK6活性。
医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性；
细胞分裂是个体发生的基础； 是多细胞生物个体生长的基础； 参与器官组织的维持和更新。 机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡
细胞分裂与细胞周期概述
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性；
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
终变期
终变期交叉开始端化，同源染色体仅在 其端部靠交叉结合在一起，使染色体 （四分体）呈现O、8等特殊形态；此时， 前期I接近尾声，核仁消失，核膜崩解， 纺锤体形成，中期I即将来临。
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
细胞分裂
细胞周期开始
分裂结束所经历的规律性变化称为
细胞周期（cell cycle）,包括分裂 期（<5%）和分裂间期(>95%);
细胞生长
DNA复制
细胞周期 调节点
细胞周期及相关概念
细胞周期
分裂间期是新生细胞的生长过程， 根据细胞的生理生化的变化特点，
细胞分裂
细胞周期开始
可分为G1期、S期、G2期
间期
前期I
中期I
后期I
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
前期I
中期I
后期I：同源染色体分离移 向细胞两极；非同源染色体以 自由组合的方式进入两极； 末期I：胞质分裂后形成两 个子细胞，每个子细胞所含染 色体数为原来的一半；每条染 色体含两条染色单体；多数生 物染色体不会解聚，保持其染 非同源染色体自由组合 色体状态。
有丝分裂（mitosis）
(完整版)细胞生物学第十三至十七章作业答案
第十三章细胞增殖及其调控1 什么是细胞周期？简述细胞周期各时相及其主要事件。
答：细胞周期: 是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。
细胞周期各时相的生化事件：①G1期：DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，但不合成DNA；②S期: 开始合成DNA和组蛋白；在真核细胞中新和成的DNA立即与组蛋白结合，组成核小体串珠结构；③G2期:主要大量合成ATP、RNA和蛋白质，包括微管蛋白和成熟促进因子等；④M期: 为细胞分裂期，一般包括前期，中期，后期，末期4个时期。
2 细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有何生物学意义？答：细胞将染色体排列到赤道板上的机制可以归纳为牵拉假说和外推假说。
①牵拉假说：染色体向赤道面方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果。
动力微管越长，拉力越大，当来自两级的动粒微管拉力相等时，即着丝粒微管形成的张力处于动态平衡时，染色体即被稳定在赤道面上；②外推假说：染色体向赤道方向移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。
染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，推力驱动染色体移到并稳定在赤道板上。
染色体排列到赤道板上具有重要的生物学意义，染色体排列到赤道板后，Mad2和Bub1消失，才能启动细胞分裂后期，并为染色体成功分开并且平均分配向两极移动做准备。
3 细胞周期有哪些主要检验点？各起何作用？答：细胞周期有以下主要检验点：①G1/S期检验点：检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制，作用是仿制DNA损伤或是突变的细胞进入S期；②S期检验点：检验DNA复制是否完毕，DNA复制完毕才能进入G2期；③G2/M期检验点：DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂，作用是使得细胞有充足的时间将损伤的DNA得以修复；④中-后期检验点：纺锤体组装的检验，作用是抑制着丝点没有正确连接到纺锤体上的染色体，确保纺锤体正确组装。
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自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生 物系统。主要包括：氧自由基（如羟自由基·OH）、氢自由基（·H）、碳自 由基、脂自由基等，其中·OH的化学性质最活泼。
人体内自由基的产生有两方面：一是环境中的高温、辐射、光解、化学物质
dismutase）基因导入果蝇，使转基因株具有3个拷贝的SOD基因，其寿命
比野生型延长1/3。
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3. 线粒体DNA突变（mitochondrial DNA mutation）
在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中，大约有1-4%氧转化为氧自由基， 也叫活性氧（reactive oxygen species，ROS)，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。
等引起的外源性自由基；二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。内源
性自由基是人体自由基的主要来源，其产生的主要途径有：①由线粒体呼吸
链电子泄漏产生；②由经过氧化物酶体的多功能氧化酶（MFO）等催化底物
羟化产生。此外，机体血红蛋白、肌红蛋白中还可通过非酶促反应产生自由
基。
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自由基含有未配对电子，具有高度反应活性，可引发链式自由基反应，引 起DNA、蛋白质和脂类，尤其是多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty Acids，PUFA）等大分子物质变性和交联，损伤DNA、生物膜、重要的结 构蛋白和功能蛋白，从而引起衰老各种现象的发生。实验表明DNA中 OH8dG随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性，不仅 OH8dG被错读，与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。
（一）差错学派
细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复， 使“差错”积累，导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因 子的认识不同，可分为不同的学说
1．代谢废物积累（waste product accumulation）
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7
细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引起衰老，哺乳动物脂褐质的沉 积是一个典型的例子，脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合 形成的巨交联物，次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密， 不能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，阻碍细胞的物 质交流和信号传递，最后导致细胞衰老，如老年性痴呆（AD）就是由β-淀 粉样蛋白沉积引起的，因此β-AP可做为AD的鉴定指标。
1. DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常激活，端粒DNA丢 失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度 降低。 2. RNA：mRNA和tRNA含量降低。
3. 蛋白质：含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修 饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性，可消化性下降，自由基使蛋白质肽 断裂，交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋。
2
人的寿命应该有多长？
• 哺乳类动物的寿命应该是其生长期的7倍。 • 人的生长期是最后一颗牙齿长出来的时间
(20-25岁)。 • 因此人的寿命应该为100-175岁，正常应该
是120岁。
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“衰”与“老”
• “衰”是指功能或体力的减退。
• “老”是指年龄超过某一界限。
• 衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的 综合表现，是不可逆的生命过程。衰老是客观 存在的，是细胞生命活动的客观规律。机体的 衰老与细胞的衰老是相关联的。
正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，前者如：
超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶
（GSH-PX），非酶系统有维生素E、醌类物质等电子受体。Orr WC和
Sohal RS（1994），将铜锌超氧化物岐化酶（copper-zinc superoxide
4. 酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢 失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，总的效应是酶失活。
5. 脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的
流动性降低。
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三、细胞衰老的分子机理
关于衰老的机理具有许多不同的学说，概括起来主要有差错学派（Error theories）和遗传学派（Genetic /Programmed theories）两大类，前 者强调衰老是由于细胞中的各种错误积累引起的，后者强调衰老是遗传决 定的自然演进过程。其实，现在看来两者是相互统一的
内环境稳定性下降，结构中心组分退行性变化，趋向死亡的
不可逆的现象。衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发
生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以
及分子水平等不同的层次。生命要不断的更新，种族要不断
的繁衍。而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。至少从
细胞水平来看，死亡是不可避教学免pp的t 。
• 衰老有三种表现形式：
生理性衰老、病理性衰老、心理性衰老
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二、细胞衰老的特征
（一）形态变化
衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩，膜通透性、脆性增加，核膜内折， 细胞器数量特别是线粒体数量减少，胞内出现脂褐素等异常物质沉积，最终出 现细胞凋亡或坏死。总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化 .
衰老症状与原因分析
衰老症状
原因分析
皮肤干燥、发皱 细胞水分减少，体积减小
头发变白
细胞内的酶活性降低
老人斑Biblioteka 细胞内色素的累积饮食减少
细胞膜通透性功能改变
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1
第一节 细胞衰老
一、细胞衰老的概念
衰老（aging，senescence，senility）又称老化，通常指
生物发育成熟后，在正常情况下随着年龄的增加，机能减退，
核
增大、染色深、核内有包含物
染色质
凝聚、固缩、碎裂、溶解
质膜
粘度增加、流动性降低
细胞质
色素积聚、空泡形成
线粒体
数目减少、体积增大、mtDNA突变或丢失
高尔基体
碎裂
尼氏体
消失
包含物
糖原减少、脂肪积聚
核膜
内陷
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（二）分子水平的变化
衰老细胞会出现脂类、蛋白质和DNA等细胞成分损伤，细胞代谢能力降低， 主要表现在以下方面：