中南大学细胞生物学试卷答案

细胞生物学试卷答案

一、名词解释

1、流动镶嵌模型：这一模型是Singer和Nicolson在1972年提出的。指细胞膜不是静态的，而膜中的脂质和蛋白质都能自由运动，具体说称为流动脂质-球蛋白镶嵌模型。这是个动态模型，认为细胞膜是由脂质双分子层中，镶嵌着球蛋白分子按二维排列的液状体组成的。由于膜的双分子层大部分为轻油般稠度的液状体，具流动性质，故能相当迅速地在膜平面进行侧向移动而不是上下运动，这样可保持膜的不对称构象的稳定性。脂质双分子层中，内外两层的脂质分子是非对称性的。

2、间隙连接：是两个细胞的质膜之间有20nm—40nm的间隙的一种连接方式。在间隙与两层质腹中含有许多颗粒，这些颗粒的直径大约有80nm左右，他们互相以90nm的距离规则排列。间隙连接的区域比连接大得多，以断面看长得多。间隙连接为细胞间的物质交换、化学信息的传递提供了直接通道。间隙连接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等细胞间。

3、内膜系统：细胞的内膜系统那些在功能上为连续统一体的细胞内膜，由膜围绕的细胞器或细胞结构。其中包括细胞组分中的核被膜、内质网、高尔基体和小泡与液泡，以及其它细胞器，如线粒体、叶绿体和微体、溶酶体等。这个内膜系统为真核细胞所特有。

4、细胞骨架：细胞骨架普遍存在于真核细胞中，由蛋白质纤维构成的网架体系。主要包括胞质骨架和核骨架。胞质骨架的主要组分为微管、微丝和中间纤维。核骨架含有核骨架纤维。细胞骨架对于细胞形态的维持、细胞运动、物质运输、细胞增殖及分化等具有重要作用。

5、基因：DNA分子上具有特定功能的（或具有一定遗传效应的）核苷酸序列。

6、核仁:光学显微镜下观察，真核细胞的间期核中可见到1个或多个球状小体称为核仁。核仁是核糖体RNA（tRNA）合成及核糖体亚单位前体组装的场所，与核糖体的生物放生密切相关。核糖体RNA是在核仁合成的。

7、细胞周期：细胞周期是指细胞从一次分裂结束时起，到下一次分裂结束为止的一段时期。在一个细胞周期中，细胞发生了一系列复杂的变化，其中特别是DNA的容量增加了一倍。细胞经过增长后平均分裂为与母细胞相同的2个子细胞。细胞周期又可根据其中DNA的变化分成四个连续进行的过程，它们分别是G1期，S期，G2期，M期。

8、DNA重组技术：DNA重组就是将不同来源的DNA片段连接起来，构造新的基因型的过程。通常采用目的基因和质粒载体相连接的方法。

9、半自主遗传：线粒体的生长和增殖是受核基因组和其自身的基因组两套遗传系统的控制，即为线粒体的半自主遗传性。

10、信号肽：由信号密码所编码，信号密码子位于成熟mRNA5’端起始密码之后。因此信号肽是蛋白质合成中最先被翻译的氨基酸序列，由8-30个疏水氨基酸组成。信号肽可被细胞质溶胶中存在的信号所识别。

二、问答题

一．答：1、真核细胞：细胞表面的一层单位膜，特称为质膜。真核细胞除了具有质膜、核膜外，发达的细胞内膜形成了许多功能区隔。由膜围成的各种细胞器，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。在结构上形成了一个连续的体系，称为内膜系统。内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化。区隔化是细胞的高等性状，它不仅使细胞内表面积增加了数十倍，各种生化反应能够有条不紊地进行，而且细胞代谢能力也比原核细胞大为提高。细胞核是细胞内最重要的细胞器，核表面是由双层膜构成的核被膜，核内包含有由DNA和蛋白质构成的染色体。间期染色体结构疏松，称为染色质；有丝分裂过程中染色体凝缩变短，称为染色体。其实染色质与染色体只是同一物质在不同细胞周期的表现。染色体的数目因物种而异。核内1至数个小球形结构，称为核仁。真核细胞的主要细胞器包括：内质网；高尔基体；溶酶体；线粒体；叶绿体；细胞骨架；中心粒；微体。一般说来，真核细胞的体积大于原核细胞。2．原核细胞没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核。DNA 为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白，环的直径约为2.5nm，周长约几十纳米。大多数原核生物没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型，原核细胞构成的生物称为原核生物，均为单细胞生物。原核生物有的具有荚膜、鞭毛、菌毛等结构。

原核细胞与真核细胞的区别

二．答：1、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2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。

细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质颗粒增多，核发生固缩或断裂。随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂，以及嗜碱性核蛋白的降解，细胞质呈现强嗜酸性，故坏死组织或细胞在苏木精/伊红染色切片中，胞质呈均一的深伊红色，原有的微细结构消失。在含水量高的细胞，可因胞质内水泡不断增大，并发生溶解，导致细胞结构完全消失，最后细胞膜和细胞器破裂，DNA降解，细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应。

2、细胞凋亡：细胞凋亡是借用古希腊语，表时细胞象秋天的树叶一样凋落的死亡方式。1972年Kerr最先提出这一概念，他发现结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后，其周围细胞发生缺血性坏死，但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活，只是范围逐渐缩小，其间一些细胞不断转变成细胞质小块，不伴有炎症，后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。

凋亡细胞的主要特征是：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；⑤凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。

表15-2 细胞凋亡和细胞坏死的区别

三．答：

靶细胞依靠受体识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。细胞内信号分子经连锁级联反应进行细胞内信号传递，引起细胞发生反应。

细胞传导信号的基本路线和方式可以表示为：

外源信号受体小分子信使浓度或分布变化

大分子信使化学修饰效应分子构象变化细胞应答反应

蛋白质相互作用

主要途径类型有

1、细胞内受体介导的信号传导过程这些受体均属于转录因子，并具有锌指结构作为其DNA

结合区。在没有激素作用时，受体与热休克蛋白形成复合物，因此阻止了受体向细胞核的移动极其与DNA的结合，当激素与受体结合时，受体构象发生变化，导致热休克蛋白与其解离，暴露出受体核内转移部位及 DNA 结合部位,激素-受体复合物向核内转移,并结合于DNA上的激素反应元件,不同的激素-受体复合物结合于不同的激素反应元件.

2、离子通道型受体及其信号传导离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体,这类受体组

成的离子通道可以是阳离子通道,如乙跣胆碱谷氨酸和五羟色胺的受体,也可以是阴离子通道,如甘氨酸受体.

3、G蛋白偶联型受体及其信号传导G蛋白偶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于G蛋白偶联型受体.

4、单次跨膜受体介导的信号传导生长因子和细胞因子的受体大多为单次跨膜的糖蛋白.与G

蛋白偶联型受体相对应,将其称为单次跨膜受体,即他们的跨膜区域仅为单向一次性的,而不象G蛋白偶联型受体那样有反复的跨膜区段.

四．答：1、分泌蛋白的合成：分泌蛋白多肽链合成过程包括肽链合成起始、肽链的延长、肽链的终止和释放三步。

（1）起始：真核细胞起始复合物的形成过程是，翻译起始由eIF-3结合在40S小亚基上而促进80S核糖体解离出60S大亚基开始，同时eIF-2在辅eIF-2作用下，与Met-tRNAfmet及GTP结合，再通过eIF-3及eIF-4C的作用，先结合到40S小亚基，然后再与mRNA结合。通过eIF-5的作用，可使结合Met-tRNAfmet·GTP及mRNAR40S小亚基与60S大亚基结合，形成80S复合物。eIF-5具有GTP酶活性，催化GTP水解为GDP及Pi，并有利于其它起始因子从40S小亚基表面脱落，从而有利于40S与60S两个亚基结合起来，最后经eIF-4D激活而成为具有活性的

80SMet-tRNAfmet·mRNA起始复合物。

（2）延长：EF-Tu首先与GTP结合，然后再与氨基酰tRNA结合成三元复合物，这样的三元复合物才能进入A位。此时GTP水解成GDP，EF-Tu和GDP与结合在A位上的氨基酰tRNA分离。在70S起始复合物形成过程中，核糖核蛋白体的P位上已结合了起始型甲酰蛋氨酸tRNA，当进位后，P位和A位上各结合了一个氨基酰tRNA，两个氨基酸之间在核糖体转肽酶作用下，P位上的氨基酸提供α-COOH基，与A位上的氨基酸的α-NH2形成肽键，从而使P位上的氨基酸连接到A 位氨基酸的氨基上，这就是转肽。转肽后，在A位上形成了一个二肽酰tRNA。转肽作用发生后，氨基酸都位于A位，P位上无负荷氨基酸的tRNA就此脱落，核蛋白体沿着mRNA向3’端方向移动一组密码子，使得原来结合二肽酰tRNA的A位转变成了P位，而A位空出，可以接受下一个新的氨基酰tRNA进入，移位过程需要EF-2，GTP和Mg2+的参加。以后，肽链上每增加一个氨基酸残基，即重复上述进位，转肽，移位的步骤，直至所需的长度。

（3）终止释放：不管原核生物还是真核生物，释放因子都作用于A位点，使转肽酶活性变为水介酶活性，将肽链从结合在核糖体上的tRNA的CCA末凋上水解下来，然后mRNA与核糖体分离，最后一个tRNA脱落，核糖体在IF-3作用下，解离出大、小亚基。解离后的大小亚基又重新参加新的肽链的合成，循环往复，所以多肽链在核糖体上的合成过程又称核糖体循环。

上述只是单个核糖体的翻译过程，事实上在细胞内一条mRNA链上结合着多个核糖体，甚至可多到几百个。蛋白质开始合成时，第一个核糖体在mRNA的起始部位结合，引入第一个蛋氨酸，然后核糖体向mRNA的3’端移动一定距离后，第二个核糖体又在mRNA的起始部位结合，现向前移动一定的距离后，在起始部位又结合第三个核糖体，依次下去，直至终止。两个核糖体之间有一定的长度间隔，每个核糖体都独立完成一条多肽链的合成，所以这种多核糖体可以在一条mRNA 链上同时合成多条相同的多肽链，这就大大提高了翻译的效率。

2、加工分泌：多肽链合成后经过细胞内膜系统的加工修饰成为成熟蛋白质，外排作用于靶细胞。蛋白质转入内质网合成的过程为：

信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔→信号肽切除→肽链延伸至终止→翻译体系解散。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为co-translation

蛋白质的修饰与加工：包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种：O-连接的糖基化：与Ser、Thr和Hyp的OH连接，连接的糖为半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行O-连接的糖基化。

N-连接的糖基化：与天冬酰胺残基的NH2连接，糖为N-乙酰葡糖胺（图6-23）。

内质网上进行的为N-连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺等。糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸长醇分子上，装配成寡糖链。再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser或Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。

N-连接的糖链合成起始于内质网，完成与高尔基体。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。

新生肽链的折叠、组装和运输：COP II介导由内质网输出的膜泡运输，这种膜泡由内质网的排出位点以出芽的方式排出，内质网的排出位点没有结合核糖体，随机分布在内质网上。不同的蛋白质在内质网腔中停留的时间不同，主要取决于蛋白质完成正确折叠和组装的时间，这一过程是在属于hsp70家族的ATP酶的作用下完成的，需要消耗能量。有些无法完成正确折叠的蛋白质被输出内