细胞生理学复习思考题

复习思考题

一、 名词解释

1. 原核细胞 (prokaryotic cell) 细胞内遗传物质没有膜包围的一大类细胞。不含膜相细胞器。

2. 细胞融合 (cell fusion) 人工的或自然发生的细胞合并形成多核细胞的现象。

3. 主动运输（active transport）是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓

度一侧向高浓度一侧进行跨膜运输的方式，需要能量

能量来源：①协同运输中的离子梯度动力；② ATP 驱动的泵通过水解ATP 获得能量；③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌

4. 光合磷酸化（photophosphorylation ）在光照条件下，叶绿体将腺二磷（ADP ）和无机磷（Pi ）

结合形成腺三磷（A TP ）的生物学过程。是光合细胞吸收光能后转换成化学能的一种贮存形式。

5. 细胞内膜系统（endomembrane system) 指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。

6. 过氧化物酶体（peoxisome ）又称微体(microbody)，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。

7. 溶酶体（lysosome ）真核细胞中一种膜包围的异质的消化性细胞器。是细胞内大分子降解

的主要场所。

8. 信号假说（signal hypothesis ）认为分泌性蛋白N 端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白质转至内质网上合成，然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质网腔，在蛋白质合成结束前信号肽被切出。

9. 细胞通讯（cell communication）指在多细胞生物的细胞社会中, 细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制, 并通过放大引起快速的细胞生理反应，或者引起基因活动, 尔后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动, 使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。

10. G 蛋白 （G protein）即三聚体GTP 结合调节蛋白。

组成：αβγ三个亚基，βγ以异二聚体存在，α和γ属脂锚定蛋白。

G α亚基：GTP 酶，催化结合的ATP 水解，分子开关。

G α结合GDP 失活，结合GTP 活化。

11. 染色质（chromatin ）间期细胞核中由DNA 和组蛋白构成的染色物质。

12. 基因组（genome ）某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息，构成该生物的基因组(genome) 。

13. 细胞骨架（cytoskeleton ）指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系

狭义：微丝、微管和中间纤维。

广义：细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。

14. 核仁（nucleolus ）由核仁组织区DNA 、RNA 和核糖体亚单位等成分组成的球形致密结构。在电镜下可区分成纤维中心、致密纤维组分和颗粒组分三个区域。

15. 奢侈基因（luxury gene）是指不同类型的细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。

16. 细胞周期（cell cycle）细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。

17. 细胞分化（cell differentiation ）在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。

18. 癌基因（oncogenes ）细胞中发生了突变或过度表达并可引起细胞癌变的原癌基因。活化后能引起正常细胞转变为癌细胞的基因。

19. 细胞全能性（totipotency ）细胞全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。

20. 细胞程序性死亡（cell programmed death）正常机体细胞在受到生理和病理刺激后出现的一种主动的死亡过程。机体在产生新细胞的同时，衰老和突变的细胞通过程序性死亡机制被清除，使器官和组织得以正常发育和代谢，是动物个体发育过程不可缺少的步骤。细胞程序性死亡强调细胞功能上的改变。

二、 简答题

2. 举出5种细胞生物学研究中常用的模式生物，扼要说明其基本特征及在科学研究中的贡献。

大肠杆菌：Escherichia coli 酿酒酵母：Sachcharomyces cerevisiae 嗜热四膜虫：Tetrahymena thermophila 秀丽隐杆线虫：Caenorhabditis elegans 果蝇：Drosophila melanegasler斑马鱼： Danio rerio非洲爪蟾：Xenopus leavis小鼠：Mus musculus拟难芥：Arabidopsis thialiana

3. 为什么说线粒体和叶绿体是半自主细胞器？

4. 简述过氧化物酶和溶酶体的主要区别。

1、过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。

2、通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体

5. 举出5个获得诺贝尔奖的细胞生物学研究内容。

2001年12月10日第一百零一届诺贝尔奖颁发。

美国科学家利兰·哈特韦尔、英国科学家蒂莫西·亨特、保罗·纳斯因发现了细胞周期的关键分子调节机制，而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。

2002年12月10日第一百零二届诺贝尔奖颁发。

英国科学家悉尼·布雷内、约翰·苏尔斯顿、美国科学家罗伯特·霍维茨因选择线虫作为新颖的实验生物模型，找到了对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。 2003年12月10日第一百零三届诺贝尔奖颁发。

美国科学家保罗·劳特布尔、英国科学家彼得·曼斯菲尔德因在核磁共振成像技术领域的突破性成就，而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。

2004年12月10日第一百零四届诺贝尔奖颁发。

美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达-巴克两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的贡献，诺贝尔生理学或医学奖。

2005年12月10日第一百零五届诺贝尔奖颁发。

澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦因发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌———幽门螺杆菌，获得诺贝尔生理学或医学奖。

2006年12月10日第一百零六届诺贝尔奖颁发。

诺贝尔生理学或医学奖授予两名美国科学家安德鲁-费里和克拉格-米洛，以表彰他们发现了RNA 干扰现象。 2007年12月10日第一百零七届诺贝尔奖颁发。

将2007年诺贝尔生理学或医学奖分别授予两名美国人马里奥·卡佩基、奥利弗·史密斯和一名英国人马丁·埃文斯。他们的获奖原因是其研究为“基因靶向”技术的发展奠定了基础。

6. NO是由哪些细胞生成的？它使血管舒张的机理是什么？

NO 在血管内皮细胞和神经细胞中生成

机制：

乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合酶→NO →平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶→cGMP →血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。

7. 试比较细胞质骨架三种主要成分微管、微丝和中间纤维之间的主要异同之处（可列表比较）。

8. 简述核小体的结构要点。

1、由H2A 、H2B 、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；

2、DNA 分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp ，共1.75圈，约146bp ，两端被H1锁合；

3、相邻核心颗粒之间为一段15-50bp 的连接线DNA 。

4、每个核小体单位包括200bp 左右的DNA 超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子组蛋白的H1

5、组蛋白与DNA 之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列

6、核小体沿DNA 的定位受不同因素的影响

9. 染色体的三种基本功能元件是什么？它们在稳定传代中各发挥什么作用？

10. 比较胞饮作用和吞噬作用的异同。

异：

1、胞吞泡的大小不同，胞饮泡直径一般小于150nm ，而吞噬泡直径往往大于250nm.

2、所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液及其可溶性分子，而较大的颗粒物质则主要是由特殊的吞噬细胞通过吞噬作用摄入的。胞饮作用是一种连续发生的组成过程。吞噬作用首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，传递信号到细胞内并起始应答反应，因此是一个信号触发过程。

3、吞饮泡形成机制不同。胞饮泡的形成需要网络蛋白或这一类蛋白的帮助。吞噬泡的形成则需要有微丝及其结合蛋白的帮助，如果用降解微丝的药物处理细胞，则可阻断吞噬泡的形成，但泡饮作用仍继续进行。

同：

胞饮作用与吞噬作都属于胞吞作用

11. 何谓蛋白质分选？图解真核细胞内蛋白质分选途径。

12. 何谓信号转导中的分子开关蛋白？举例说明其作用机制。

1）GTPase 开关蛋白：Ras 、 类Ras 蛋白

与GTP 结合，呈活化的“开启”状态

与GDP 结合，呈失活的“关闭”状态

2）蛋白激酶/磷酸酶：激酶使蛋白质磷酸化，磷酸酶使蛋白去磷酸化，从而调节蛋白质的活性。

14. 试述核孔复合体的结构及其功能。

细胞核基本结构：由核被膜、核孔、核纤层、染色质、核仁组成

功能：细胞遗传和代谢的中心、控制基因的复制与转录、RNA 的剪切、大小亚基的组装

核孔复合体的基本结构：由胞质纤维、胞质环、腔内亚单位、柱状亚单位、带状亚单位、中央栓、核质环、核篮组成

功能：一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能、双向性亲水性核质交换通道。 双功能：被动运输&主动运输

双向性：物质入核转运&出核转运

15. 细胞周期同步化有哪些方法？比较它们的优缺点。

有丝分裂选择法 密度梯度离心法

DNA 合成阻断法 ─ G1/S-TdR双阻断法

药物诱导法

分裂中期阻断法

16. 影响细胞分化的因素有哪些？请予以说明。

17. 简要比较G 蛋白偶联受体介导的信号通路有何异同。

第一个和第二个都是G 蛋白偶连信号通路, 第三个是与酶偶连的信号通路

1、cAMP 信号通路

信号分子与受体结合后，通过与GTP 结合的调节蛋白(G蛋白) 的耦联，在细胞内产生第二信使，从而引起细胞的应答反应。

cAMP 信号通路由质膜上的5种成分组成：①激活型激素受体(Rs)；②抑制型激素受体(Ri)；③与GDP 结合的活化型调节蛋白(Gs)；④与GDP 的抑制型调节蛋白(Gi)；⑤腺苷酸环化酶( C )。

(1) Rs 与Ri

Rs 与Ri 位于质膜外表面，识别细胞外信号分子并与之结合，受体有两个区域，一个与激素作用，另一个与G 蛋白作用。

(2) Gs与Gi

G 蛋白也称耦联蛋白或信号转换蛋白，它将受体和腺苷酸环化酶耦联起来，使细胞外信号跨膜转换为细胞内信号，即第二信使cAMP.

(3)腺苷酸环化酶

cAMP 信号通路的催化单位是结合在质膜上的腺苷酸环化酶，它催化ATP 生成cAMP 。

cAMP 信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，是通过蛋白激酶A 完成的。 ①激活靶酶：通过对蛋白激酶A 的活化进而使下游靶蛋白磷酸化，从而影响细胞代谢和细胞行为是细胞快速答应胞外信号的过程。

②开启基因表达：是一类细胞缓慢应答胞外信号的过程，这就是cAMP 信号通路对细胞基因表达的影响。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 腺苷酸环化酶 cAMP cAMP依赖的蛋白激酶A 基因调控蛋白 基因转录。

2. 外界信号分子与受体结合，使质膜上的 4,5—二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解成 1，4,5—三磷酸肌醇(IP3)和二酰苷油(DG )两个第二信使。

磷脂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，分别启动两个信号传递途径即IP3—Ca 2 +和DG —PKC 途径，实现细胞对外界的应答，因此把这一信号系统称之为“双信使系统”。

IP3是一种水溶性分子，在细胞内动员内源Ca 2 +，使胞质中内源Ca 2 + 浓度提高。Ca 2+通过钙调蛋白引起细胞反应；DG 激活蛋白激酶C(PKC)。

在许多细胞中，PKC 的活化可增强特殊基因转录。有两条途径：①PKC 激活一条蛋白激酶的级联反应，导致基因调控蛋白的磷酸化和激活；②PKC 的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，使基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核，刺激特殊基因的转录。

3、受体酪氨酸激酶

受体酪氨酸激酶又称酪氨酸蛋白激酶受体，是细胞表面一大类重要受体家族. CTKs 的多肽链只跨膜一次，胞外区是结合配体的结构域，胞内区肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，并具有自磷酸化位点。

自磷酸化的结果是激活了受体的酪氨酸蛋白激酶活性，磷酸化的酪氨酸残基可被含有SH2结构域的胞内信号所识别并与之结合，由此启动信号转导

18. 简述cyclin B的降解过程。

19. 细胞凋亡和细胞坏死有何不同。

细胞凋亡：是一个受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。

细胞坏死：是因病理而产生的被动死亡

区别

●细胞凋亡过程中，细胞质膜反折，包裹断裂的染色质片段或细胞器，然后逐渐分离，形成众多的凋亡小体（apoptotic bodies ），凋亡小体则为邻近的细胞所吞噬。整个过程中，细胞质膜的整合性保持良好，死亡细胞的内容物不会逸散到胞外环境中去，因而不引发炎症反应。 ●细胞坏死时，细胞质膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破碎的细胞器以及染色质片段，释放到胞外，导致炎症反应。

20. 何谓细胞程序性死亡？它在有机体生长发育过程中有何重要意义？

21. 试比较癌细胞和正常细胞的异同。

22. 细胞衰老有哪些特征？

23. 说明癌症的发生与癌基因和抑癌基因的关系。

24. 简述p53在细胞周期调控中的作用。

p53由于细胞的DNA 损伤而被激活，激活后，其蛋白产物一方面作为转录因子，启动p21的合成，p21与多种Cyclin-CDK 复合物结合，抑制他们的活性，使其底物Rb 蛋白不会

被磷酸化，非磷酸化的Rb 蛋白与转录因子E2F 紧密结合，使E2F 不能发挥作用，而E2F 负责转录细胞进入S 期的一系列关键基因，于是细胞停留在G1期检验点。另一方面，p53也启动了与DNA 修复有关的基因的表达，来修复受损伤的DNA 。如果损伤十分严重而难以修复，p53会启动促细胞凋亡的基因的表达，细胞进入凋亡程序，最终死亡。

25. 细胞连接有哪几种类型？各有什么功能？

三、 论述题

1. 如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？

（1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位(病毒除外) 。

有机体可由单个细胞构成单细胞生物，也可由数个到无数个细胞构成的多细胞生物。在多细胞生物体内，功能相同的细胞群体构成机体的组织。

（2）细胞是代谢与功能的基本单位。

细胞结构完整性的任何破坏，都会导致细胞代谢的有序性与自控型的失调。

（3）细胞是有机体生长与发育的基础。

有机体的生长与发育以细胞的增殖与分化为基础。有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂，细胞体积的增长，细胞的分化与凋亡来实现的。

（4）细胞是遗传的基本单位，具有遗传全能性。

细胞的全能性：每一个细胞都包含着全套的遗传信息，既全套的基因。它们具有遗传的全能性，多利羊克隆成功有力地证明了这一点，并同时说明每一个细胞都有发育为个体的潜在能力。

（5）没有细胞就没有完整的生命。

已有许多实验证明，细胞结构的完整性破坏，就不能实现细胞完整的生命活动。

（6）关于细胞概念的一些新思考

1. 细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体；

2. 细胞是多层次、非线性与多层面的复杂结构体系；

3. 细胞是高度有序的，具有自组装与子组织能力的体系。

2. 以钠钾泵为例说明什么是主动运输。

钠钾泵由2个α亚基、2个β亚基组成的4聚体，也叫Na+-K+ATP酶，分布于动物细胞的质膜。β亚基是糖基化的多肽，并不直接参与离子跨膜运动，但帮助在内质网新合成的α亚基进行折叠。

钠钾泵的运行机制：在细胞内侧α亚基与Na+结合促进A TP 水解，α亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合，使其失去磷酸化，α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的构象变化有序交替发生，每秒可发生1000次左右构象变化，每个循环消耗1个ATP 分子，泵出3个Na+和2个K+。整个过程由低浓度一侧向高浓度一侧转运，有载体蛋白参与与能量的消耗，属于主动运输。

钠钾泵的作用：

①维持细胞的渗透性，保持细胞体积；

②维持低Na+高K+的细胞内环境；

③维持细胞的静息电位。

3. 地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。

4. 试述溶酶体蛋白的合成、加工与分选的途径。

4. 以低密度脂蛋白（LDL ）的吸收为例，说明受体介导的内吞作用。

5. 图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。

6. 请总结细胞信号的整合方式与控制机制。

7. 试述MPF 的发现过程、实质及其主要生理功能。

8. 红细胞膜骨架的基本结构组成及其生理功能是什么？

红细胞膜骨架的基本结构是网架结构。

它的主要成分有血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白、带4.1蛋白和肌动蛋白，此外还有一些血型糖蛋白。

血影蛋白和肌动蛋白为外周蛋白，它们对维持膜的形态与固定其他膜蛋白的位置方面起重要作用。

带3蛋白与血型糖蛋白为内在蛋白，在膜骨架与质膜蛋白相连时也起一定的作用。2个带3蛋白连接形成的二聚体为膜支架蛋白提供结合位点。

血影蛋白由α、β链组成二聚体，两个二聚体头与头相接连形成四聚体。每个血影蛋白四聚体平均有一个锚蛋白。锚蛋白与血影蛋白和带3蛋白的胞质部相连，将血影蛋白网络连接到质膜上。

血影蛋白四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约13~15单体）相连，形成血影蛋白网络。通过两个锚定点固定在质膜下方：

通过带4.1蛋白与血型糖蛋白连结；

通过锚蛋白与带3蛋白相连。

功能：

这一骨架系统赋与了红细胞质膜的刚性与韧性，得以几百万次地通过比它直径还小的微血管、动脉、静脉。

9. 举例说明CDK 激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的。

10. 试述肌节的基本结构与分子组成以及各种分子的亚基的基本功能？进而说明肌肉收缩的基本原理。

肌节由1/2 I带+A带+1/2 I带组成的，是骨骼肌纤维结构和功能的基本单位。其主要成分是粗肌丝和细肌丝。粗肌丝的成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白，辅以肌原蛋白和钙肌蛋白。原肌球蛋白（Tm ）由两条平行的多肽链形成a 螺旋构型，位于肌动蛋白组成的细丝的螺旋沟内，一个Tm 的长度相当于7个肌动蛋白单体，对肌动蛋白与肌球蛋白头部的结合行使调节功能。肌钙蛋白（Tn ）含3个亚基，其中肌钙蛋白-C 能与Ca2+结合，肌钙蛋白-T 与原肌球蛋白有高度亲和力，肌钙蛋白-I 能抑制肌球蛋白马达结构域的ATPase 的活性。

肌肉收缩的基本原理：首先是动作电位的产生，运动终板使肌细胞质膜去极化，并经T 小管传至肌质网，肌质网去极化后释放Ca2+，浓度升高，Ca2+与Tn-C 结合，引起肌钙蛋白构象变化，Tn-C 与Tn-I 、Tn-T 结合力增强，Tn-I 与肌动蛋白结合力削弱，使肌动蛋白与Tn-CI 分离，Tn-T 使肌原球蛋白移位到肌动蛋白双螺旋沟处，消除肌动蛋白与肌原蛋白结合的障碍。接着在依赖于钙离子的条件下，肌球蛋白与肌动蛋白结合，肌球蛋白头部发生构象变化，与肌动蛋白丝成45°角，拉动肌动蛋白丝导致肌动蛋白丝相对于肌球蛋白丝的滑动，在此过程中Pi 与ADP 相继释放。弯曲后的肌球蛋白头部能结合ATP ，从而与肌动蛋白分开，肌球蛋白一旦释放即恢复原来的构型，结果致使细肌丝与粗肌丝之间产生滑动，表现为ATP 水解和肌肉收缩。