細胞基本知識概要

細胞基本知識概要細胞生物學專題復(fù)習方法及技巧方法—善于歸納總結(jié)目的明確—方向和題型答題技巧主要參考書目教材及參考書1、如果細胞具有下列缺陷，將會產(chǎn)生什么樣的后果？并簡要說明。

1）不能降解M期周期蛋白；

2）持續(xù)高水平表達p21蛋白。2、在一系列實驗中，將編碼突變型受體酪氨酸激酶的基因?qū)爰毎?。這些突變基因比正?；虻谋磉_高很多，而細胞仍表達來自其正常受體基因的正常受體。導(dǎo)入下列突變受體酪氨酸激酶基因，會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？

1）缺少胞外結(jié)構(gòu)域；

2）缺少胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域。一、名詞解釋（每題4分，共40分）1．協(xié)同運輸（cotransport）2．分子馬達（molecularmotor）3．抑癌基因(tumor-suppressorgene)4．非細胞體系（cell-freesystem）5．受體下行調(diào)節(jié)（receptordown-regulation）6．核仁組織區(qū)（NOR）7．細胞連接（celljunction）8．CDK9．nucleosome10．molecularchaperone二、簡答題（每題10分，共40分）1．為什么載體蛋白與通道蛋白對物質(zhì)運輸?shù)乃俣扔泻艽蟮牟顒e？2．細胞自噬對細胞的生命活動有何意義？3．比較著絲粒與動粒的區(qū)別與聯(lián)系。4．簡述3種不同類型的有被小泡的構(gòu)成和在物質(zhì)運輸中的作用。5．如何證明分裂期的細胞中有MPF的存在？三、論述題（每題15分，共60分）1．試述端粒與細胞衰老的關(guān)系，并列舉兩個實驗證明其相關(guān)性。2．試述caspase依賴性的細胞凋亡途徑。3．受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號通路的組成及其特點。4．亨特綜合癥（Hunter’ssyndrome）和赫爾勒綜合癥（Hunler’ssyndrome）都是隱形黏多糖代謝病，患者一般在20歲之前就會死亡。這些患者由于溶酶體中缺少特異的糖胺聚糖水解酶，導(dǎo)致這些成分不能被分解而積累在溶酶體中。當將兩種不同患者的細胞融合在一起后，糖胺聚糖則能正常水解，說明它們?nèi)笔Я瞬煌愋偷乃饷?。甚至將這兩種患者的細胞共培養(yǎng)時，仍然可以獲得相同的效果——即相互彌補對方的缺陷。最令人吃驚的是培養(yǎng)赫爾勒綜合癥細胞的培養(yǎng)液可以彌補亨特綜合癥細胞的缺陷（反之也是一樣）。培養(yǎng)基中起到彌補作用的因子經(jīng)過不同方法（蛋白酶、或者過碘酸破壞糖基、或者堿性磷酸酶水解磷酸）處理后都可以導(dǎo)致該因子的失活。（1）你認為這種因子是什么？它是通過何種途徑來彌補溶酶體缺陷的？（2）為什么這種因子在蛋白酶、過碘酸和堿性磷酸酶的作用下能夠失活？（3）是否能夠用同樣的方式來彌補細胞質(zhì)中各種酶的突變或缺失？為什么？“細胞學說”的基本內(nèi)容細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)成；每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”生命,又對與其他細胞共同組成的整體的生命有所助益1858年,德國醫(yī)生和病理學家魏爾肖(Virchow)對細胞學說進行了重要補充并提出:新的細胞可以通過已存在的細胞繁殖產(chǎn)生。細胞學說的意義:論證了生物界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性和生命的共同起源。

細胞學的經(jīng)典時期原生質(zhì)(protoplasm)理論的提出◆1840年J.E.Pukinje在動物、1846年vonMohl在植物中分別發(fā)現(xiàn)“肉樣質(zhì)”的物質(zhì),并命名為“原生質(zhì)”;◆1861年Schultze提出原生質(zhì)理論:有機體的組織單位是一小團原生質(zhì),這種物質(zhì)在一般有機體中是相似的?！?880年Hanstein提出“原生質(zhì)體”（protoplast）概念，把細胞概念演變成由細胞質(zhì)膜包圍的一團原生質(zhì)，原生質(zhì)分化為細胞核和細胞質(zhì)；細胞生物學學科的形成與發(fā)展Cytology—1892年德國人O.Hertwig出版了《細胞與組織》一書，使細胞學成為生物科學的一個獨立分支；MolecularBiology—1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型標志分子生物學的誕生；CellBiology—1965年，D．P．Derobetis將其《普通細胞學》改為《細胞生物學》，標志著細胞生物學的誕生；MolecularCellBiology—80年代開始出現(xiàn)了分子細胞生物學。深刻性與綜合性是細胞生物學進一步發(fā)展的特點。細胞生物學發(fā)展的軌跡:形態(tài)→結(jié)構(gòu)→功能→調(diào)控過去20多年細胞生物學發(fā)展的兩次大飛躍：

1、在分子水平上研究細胞學的問題(Molecularcellbiologyormolecularbiologyofthecell)2、從分子水平研究向細胞水平的回歸(Genomicsorproteomics)目前細胞生物學研究的基本特點和趨勢細胞結(jié)構(gòu)功能→細胞生命活動；細胞生命活動的研究，將進一步加深對細胞結(jié)構(gòu)與功能的了解；細胞中單一基因與蛋白→基因組與蛋白質(zhì)組及其在細胞生命活動中的協(xié)同作用；細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑→信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；體外(invitro)研究→體內(nèi)(invivo)研究；靜態(tài)研究→活細胞的動態(tài)研究；實驗室研究為主→計算生物學更多地介入并與之結(jié)合；細胞生物學與生物學其他學科的滲透。近年來細胞生物學領(lǐng)域的研究熱點功能基因組學蛋白質(zhì)組學干細胞研究細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞周期調(diào)控細胞衰老與凋亡真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控細胞生長與分化細胞粘附與細胞通訊細胞免疫與分子免疫近10年細胞生物學相關(guān)領(lǐng)域的NobelPrize獲獎情況Physiologyandmedicine2009ElizabethH.Blackburn,CarolW.GreiderandJackW.Szostak

“forthediscoveryofhowchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”（發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護染色體的）2008HaraldzurHausenforhisdiscoveryof“humanpapillomavirusescausingcervicalcancer”（發(fā)現(xiàn)人乳頭狀瘤病毒引發(fā)宮頸癌的機理）andFrancoiseBarre-SinoussiandLucMontangierfortheirdiscoveryof“humanimmunodeficiencyvirus”（發(fā)現(xiàn)HIV）2007MarioR.Capecchi,MartinJ.EvansandOliverSmithiesfortheirdiscoveriesof“principlesforintroducingspecificgenemodificationsinmicebyuseofembryonicstemcells”2006AndrewZ.FireandCraigC.Mellofortheirdiscoveryof“RNAinterference—genesilencingbydouble-strandedRNA”（RNA干擾—雙鏈RNA能夠沉默基因表達）2005BarryJ.Marshall

and

J.RobinWarren

fortheirdiscoveryof“thebacteriumHelicobacterpylorianditsroleingastritisandpepticulcerdisease”（發(fā)現(xiàn)幽門螺旋菌及其在胃腸道疾病中的作用）2004RichardAxelandLindaB.Buckfortheirdiscoveriesof“odorantreceptorsandtheorganizationoftheolfactorysystem”（氣味受體和嗅覺系統(tǒng)的組成）2002SydneyBrenner,H.RobertHorvitzandJohnE.Sulston

fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath.（器官發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)和細胞的程序化死亡）2001LelandH.Hartwell,TimHuntandSirPaulM.Nurse

fortheirdiscoveriesof“keyregulatorsofthecellcycle.”(細胞周期的關(guān)鍵調(diào)控因子）1999GünterBlobel

forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell.

（蛋白質(zhì)固有的信號控制及其在細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)移與定位）Chemistry2009VenkatramanRamakrishnan,ThomasA.SteitzandAdaE.Yonath“forstudiesofthestructureandfunctionoftheribosome”（核糖體的結(jié)構(gòu)與功能）2008OsamuShimomura,MartinChalfieandRogerY.Tsien“forthediscoveryanddevelopmentofgreenfluorescentprotein,GFP”（發(fā)現(xiàn)并研究綠色熒光蛋白）2006RogerKornbergforhisstudiesofthemolecularbasisofeukaryotictranscription（真核生物轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)）2004AaronCiechanover,AvramHershko

andIrwinRoseforThediscoveryofubiquitin-mediatedproteindegradation（泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解途徑）2003PeterAgre,forthediscoveryofwaterchannelsandtheotherhalfoftheprizetoRoderickMackinnonforstructuralandmechanisticstudiesofionchannels.（發(fā)現(xiàn)水通道、離子通道的結(jié)構(gòu)和功能）1、細胞學說的基本要點是什么？用現(xiàn)代研究成果論述細胞學說的正確性和科學價值。2、細胞的發(fā)現(xiàn)與細胞學說的提出都是細胞生物學中的重大事件，但為什么后者比前者對細胞學的發(fā)展具有更大的推動作用？3、生命科學發(fā)展史中有哪幾項是具有里程碑性質(zhì)的重大成就？論述后（功能）基因組時代的任務(wù)和前景。4、2002年諾貝爾生理醫(yī)學獎得主以什么成績獲此殊榮？內(nèi)容如何？在細胞生物學領(lǐng)域有什么價值？5、1993—2002這10年的諾貝爾醫(yī)學/生理學獎中，有8屆是頒給了在細胞生物學研究方面作出重大貢獻的科學家，請列舉其中3屆獲獎?wù)叩闹饕暙I。6、2004年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予了兩位美國科學家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克。請說明他們的主要貢獻（包括主要研究內(nèi)容及發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用價值）。7、德國科學家哈拉爾德·楚爾·豪森因發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致宮頸癌的

、法國科學家弗朗索瓦絲·巴爾—西諾西和呂克·蒙塔尼因發(fā)現(xiàn)

而分享了2008年度諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。8、舉例說明近年來細胞生物學領(lǐng)域的研究熱點。9、細胞生物學和分子生物學研究對象的異同及其相互關(guān)系。10、試論從細胞學發(fā)展到細胞生物學的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)。第二章

細胞的統(tǒng)一性與多樣性細胞是生命活動的基本單位一切有機體都由細胞構(gòu)成，細胞是構(gòu)成有機體的基本單位；細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位；細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性；沒有細胞就沒有完整的生命。細胞的基本共性所有的細胞都有相似的化學組成，類似的遺傳語言、生命活動及其調(diào)控機制。脂－蛋白體系的生物膜(一是在細胞內(nèi)外起屏障作用;二是要在細胞內(nèi)形成各個功能特區(qū)）DNA－RNA的遺傳裝置蛋白質(zhì)合成的機器－核糖體一分為二的分裂方式最小最簡單的細胞－支原體最小最簡單的細胞；沒有細胞壁，細胞具有多形態(tài)性；遺傳物質(zhì)均勻分布在細胞質(zhì)中。細胞體積的最小極限一個細胞生存與增殖所必需具備的裝置：細胞質(zhì)膜、遺傳信息載體DNA與RNA、進行蛋白質(zhì)合成的一定數(shù)量的核糖體以及催化主要酶促反應(yīng)所需要的酶。細胞體積的最小化受制于維持細胞生命活動所需的酶和蛋白質(zhì)種類的最低量，根據(jù)這些條件，一個細胞最小的直徑不能小于100nm，而支原體的直徑已經(jīng)接近這個極限。古核細胞（古細菌）

原核生物在極早的時候就演化成兩大進化主干：古細菌和真細菌，古細菌可能是細胞生存的更為原始的類型，是一些生長在極端特殊環(huán)境中的細菌。它在形態(tài)結(jié)構(gòu)和遺傳結(jié)構(gòu)裝置與原核細胞相似，但有些分子進化特征更接近于真核細胞。古細菌與真核細胞曾在進化上有過共同歷程。維持細胞體積相對恒定的因素

細胞的體積與相對表面積成反比的關(guān)系核質(zhì)之間的比例細胞內(nèi)重要分子的濃度一些重要的分子在細胞內(nèi)的拷貝數(shù)很少，當細胞體積增大時，這些分子的濃度就越來越稀釋，一些重要的生化反應(yīng)需要一定的濃度才能進行，所以細胞內(nèi)分子濃度就成了細胞體積無限增大的一個限制因素。細胞內(nèi)物質(zhì)的交流運輸與細胞體積的有關(guān)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的相關(guān)性與一致性是各類細胞所共同遵循的基本原則；這種統(tǒng)一性在分化程度較高的細胞中更為明顯，這是生物漫長進化過程的產(chǎn)物，從進化觀點看有一定的合理性。如哺乳動物紅細胞、動物的各類分泌細胞和高等生物的生殖細胞等。原核細胞與真核細胞的相同點都具有類似的細胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)都以DNA作為遺傳物質(zhì)，并使用相同的遺傳密碼都以一分為二的方式進行細胞分裂具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯機制，有類似的核糖體結(jié)構(gòu)。代謝機制相同（如糖酵解和TCA循環(huán)）具有相同的化學能儲能機制，如ATP合成酶。光合作用機制相同（藍細菌和植物相比較）膜蛋白的合成和插入機制相同原核細胞與真核細胞基本特征的比較特征原核細胞真核細胞細胞膜有（多功能性）有核膜無有染色體由一個環(huán)狀DNA分子構(gòu)成的單個染色體，DNA很少或不與蛋白質(zhì)結(jié)合2個染色體以上，染色體由線狀DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成核仁無有線粒體無有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無有高爾基體無有溶酶體無有核糖體70S（50S與30S的大小亞單位）80S（60S與40S的大小亞單位）光合作用結(jié)構(gòu)藍藻含葉綠素a的膜層結(jié)構(gòu)，細菌有菌色素植物葉綠體具有葉綠素a與b核外DNA細菌具裸露的質(zhì)粒DNA線粒體DNA、葉綠體DNA細胞壁主要成分是氨基糖與壁酸植物細胞壁為纖維素和果膠細胞骨架無有細胞增殖方式無絲分裂（直接分裂）有絲分裂（間接分裂）原核細胞與真核細胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置、基因表達及其調(diào)控的比較

特征原核細胞真核細胞DNA量（信息量）少多DNA分子數(shù)12個以上DNA分子結(jié)構(gòu)環(huán)狀線狀基因組數(shù)1n2n，多n基因數(shù)幾千大于幾萬大量多余的重復(fù)的DNA序列無有基因中的內(nèi)含子無有DNA與組蛋白結(jié)合不與可與少量蛋白結(jié)合與5種蛋白結(jié)合核小體－染色質(zhì)－染色體無有DNA復(fù)制的明顯的周期性無有基因表達的調(diào)控主要以操縱子方式復(fù)雜、多層次性轉(zhuǎn)錄與翻譯的時空關(guān)系轉(zhuǎn)錄翻譯同時進行核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，細胞質(zhì)內(nèi)翻譯，嚴格的階段性與區(qū)域性轉(zhuǎn)錄后與翻譯后大分子的加工與修飾無有病毒的基本知識病毒是非細胞形態(tài)的生命體，是迄今發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的有機體。病毒（virus）——核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體；根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：

DNA病毒與RNA病毒 病毒的多樣性類病毒（viroid）——僅由有感染性的RNA構(gòu)成；朊病毒（prion）——僅由有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成。S.B.Prusiner1982年發(fā)現(xiàn)于患羊瘙癢病的羊體內(nèi)，命名為prion，Prusiner因此獲得1997年諾貝爾生理和醫(yī)學獎。蛋白質(zhì)感染子蛋白(prionp