二、是非判断
1.蛋白核定位信号(nuclear localization signal)富含碱性氨基酸。
2.有亮氨酸拉链模式的Jun和Fos蛋白质是以二聚体或四聚体的形式结合DNA的。
3.端粒酶以端粒DNA为模板复制出更多的端粒重复单元,以保证染色体末端的稳定性。 4.核纤层蛋白B受体(1amln B receptor,LBR)是内核膜上特有蛋白之一。 5.现在认为gp210的作用主要是将核孔复合体锚区定在孔膜
6.由RNA聚合酶I转录的rRNA分子是在胞质中与核糖体蛋白结合成RNP颗粒的,rRNA的转运需要能量。
7.核内有丝分裂指核内DNA多次复制而细胞不分裂,产生的子染色体并行排列,且体细胞内的同源染色体配对,紧密结合在一起成为体积很大的多线染色体。
8.已有的研究表明,组蛋白去乙酰化伴随着对染色质转录的抑制,与活性X染色体相比,雌性哺乳动物失活的X染色体及其组蛋白没有乙酰化修饰。
9.gp210是结构性跨膜蛋白,位于核膜的孔膜区,具有介导核孔复合体与核被膜的连接、将核孔复合体锚定在“孔膜区”的功能。从而为核孔复合体装配提供一个起始位点。
10.p62是核膜上的功能性核孔复合体蛋白,在脊椎动物中具有两个功能结构域,其c端区可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换。
11.第一个被确定的NLS来自猴肾病毒(SV40)的T抗原,由7个氨基酸残基构成。
12.常染色质在间期核内折叠压缩程度低,处于伸展状态(典型包装率750倍),包含单一序列DNA和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)。 13.异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。 14.T带是C带的反带,显示染色体的末端区。
15.染色质的区间性是通过基因座位控制区( locus control region,LCR)和隔离子(insulator)等顺式作用元件维持的。 三、填空
1.细胞核外核膜表面常常附着有 颗粒,与 相连通。
2.核孔复合体是特殊的跨膜运输蛋白复合体,在经过核孔复合体的主动运输中,核孔复合体具有严格的 选择性。
3. 是蛋白质本身具有的、将自身蛋白质定位到细胞核中去的特异氨基酸序列。
4.fish—trap模型中的中央栓(central plug)呈颗粒状或棒状,推测在核质 过程中起作用。
5.在DNA特异性结合蛋白中发现的DNA结合结构域的结构模式主要有螺旋一转角一螺旋模式、 模式、 模式、 模式和HMG框模式。
6.染色质DNA上与复制、遗传密切相关的三种功能元件是 序列、 序列和 序列。
7.染色质DNA按序列重复性可分为 、 、 三类序列。 8.真核生物核糖体的大、小亚单位是在细胞中的 部位装配的。 9.染色质根据功能状态的不同可以分为 和 两种。 10.广义的核骨架包括 、 、 三部分。
11.某些特殊的氨基酸序列可以作为分选标记影响蛋白质的定位,C-端具有 序列的蛋白质通常驻留在内质网腔,而带有PKKKRKV序列的蛋白质则会被输送到 。 12.法医学上用[)NA指纹技术(DNA finger—prmtmg)作个体鉴定时,其主要检测指标是 ,碱基序列长度约 bp,重复3000次之多,又称数量可变的串联重复序列。 13.DNA二级结构的三种构型分别是 、 、 。
14.rRNA的转录主要发生核仁的 与 的交界处,并加工初始转录本。核糖体亚单位装
配在 处。
15.间期核内除染色体与核仁结构外的许多形态上不同的亚核结构域统称为 ,如螺旋体和早幼粒细胞白血病蛋白体等。
16. 是rRNA基因转录的信息来源,rRNA基因转录采取控制 的机制。 17. 、 和 三种基本核仁组分与rRNA的转录与加工形成RNP的不同事件有关。
18 .R带又称反带,用 盐溶液进行高温处理,然后用 染色,显示的带型同 带中明暗相间的带型正好相反。
19 .雌性哺乳动物胚胎发育后期X染色体 失活,丧失基因转录活性,这类异染色体称 。
20 .核孔复合体是 的双向性亲水通道,通过核孔复合体的被动扩散方式有 、 两种形式;组蛋白等亲核蛋白、RNA分子、RNP颗粒等则通过核孔复合体的 进入核内。 四、选择
1.从氨基酸序列的同源比较上看,核纤层蛋白属于( )。 A微管 R微丝 C.中间纤维 D.核骨架蛋白 2.细胞核被膜常常与胞质中的( )细胞器相连通。
A光面内质网 B.高尔基体 C.粗面内质网D.溶酶体 3.每个核小体基本单位包括( )个碱基对。 A 100 B 200 C.300 D 400 4.下列不是DNA二级结构类型的是( )。 A .A型 B.B型 C.C型 D.Z型 5.真核细胞间期核中最显著的结构是( )。 A染色体 B.染色质 C.核仁D.核纤层 6.灯刷染色体主要存在于( )。
A鱼类卵母细胞 B.昆虫卵母细胞 C哺乳类卵母细胞 D.两栖类卵母细胞
7 .rRNA基因转录过程中表现出的形态特征是( )。 A呈现“圣诞树”样结构 B呈现串珠结构 C.出现级联放大结构
8.核糖体的生物发生(ribosome biogenesis)是一个向量过程(vetorical process),正确的叙述是( )。
A从核仁纤维组分开始rRNA的转录,再向颗粒组分延续,包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配等过程。
B核糖体大小亚基的成熟只发生在转移到细胞质以后,从而阻止有功能的核糖体与 核内加工不完全的hnRNA分子接近。
C核糖体的发生采取受控的级联放大机制。
9.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,其可能的组装模式是( )。
A自组装(self-assemble) B受控于组蛋白的装配 C 级联组装
10.电镜观察SV40微小染色体时,约5. 0 kb的环状DNA上结合的核小体数是( )个。 A25 B 23 C.21 D.10
11.下面有关核仁的描述错误的是( )。
A.核仁的主要功能之一是参与核糖体的生物合成 B.rDNA定位于核仁区内
C.细胞在M期末和s期重新组织核仁 D. 细胞在G2期,核仁消失
12.下列( )组蛋白在进化上最不保守。 A.Hl B.H2A C.H3 D.H4 13.构成染色体的基本单位是( )。
A.DNA B核小体 C.螺线管 D 超螺线管 14.染色体骨架的主要成分是( )。
A.组蛋白 B.非组蛋白 c.DNA D.RNA 15.异染色质是( )。
A.高度凝集和转录活跃的 B.高度凝集和转录不活跃的 C.松散和转录活跃的 D.松散和转录不活跃的 五、简答
1.核孔运输蛋白是一个需能的过程,你怎样通过实验来证明? 2.简述核膜周期及其调控。
3.核孔复合体的功能和其运输特性。 4.简述核被膜的主要功能。
5.简述DNA构型的生物学意义。 6.组蛋白在进化上的特点及其意义。
7.简述转录的“核小体型”(nucleosome plow)假说的主要内容。 8.简述非组蛋白与DNA相互作用的主要结构模型。 9.为什么凡是蛋白质合成旺盛的细胞中核仁都明显偏大? 10.细胞核由哪几部分构成?有什么功能? 11.异染色质有那些结构特点? 12.多线染色体主要有什么特点?
13.简述染色质和染色体二者之间的关系。
14.如何理解核孔复合体(NPC)在物质通过细胞膜转运中的双功能及双向性作用? 六、论述
1.核孔复合体的fish—trap结构模型。
2.核定位序列或核定位信号及NLS的结构特点。 3.亲核蛋白的入核转运过程。
4.证明染色质的基本结构单位是核小体的主要实验证据有哪些? 5.试述核小体的结构要点。
6.试述从DNA到染色体的包装过程(多级螺旋模型)。 7.试述间期细胞核中染色质的类型。
8分析中期染色体的三种功能元件的结构特点及其作用。 9说明核仁的超微结构与功能。
10核孔复合体的主动运输具有严格的双向选择性,这种选择性表现在哪些方面? 11.试说明骨架一放射环结构模型中的染色体结构。 12试述染色质结构与基因转录的关系。 13.说明插性染色质的结构特点。
14用什么实验方法可以证明NLS的存在? 二、是非判断
1.细胞分裂时内质网要经历解体与重建的过程。
2.在正常细胞有丝分裂中期,每条染色体的动粒均已分别结合来自纺锤体两极的微管。
3.在细胞分裂时,除了纺锤体微管与染色体相互作用外,极微管和星体微管都没有明确作用。
4.细胞周期并不总是完整的,有时会缺乏某一时相。
5.细胞周期中的两个主要控制点:一是在G1期与s期的交界处;另一是在G2期与M期的交界处。
6.不同生物细胞的细胞周期有差异。而细胞周期的长短主要是由于Go期的长短不同所导致。 7.有丝分裂是体细胞的分裂方式,而生殖细胞只进行减数分裂。
8.细胞周期中各个时相都会发生不同的生物学事件,DNA是在s期发生复制,而蛋白质合成仅发生在G1期和G2期。
9.动植物细胞在进行有丝分裂时,它们的纺锤体内都有两个中心粒。
10.对于细胞的生命活动来说,蛋白质的磷酸化和去磷酸化起着重要的调节作用.通常磷酸化作用会使得蛋白质活化,如CDK激酶的活化过程就是如此。 l
11.在细胞分裂时,胞质中的各种细胞器如内质网和高尔基体等膜包细胞器会平均地分配到两个子细胞中去,核膜也是这样。
12.T、B淋巴细胞在正常情况下是一种Go期细胞。 13.减数分裂过程中,染色体数量的减半发生在后期Ⅱ。
14.在细胞分裂的过程中,细胞中的骨架系统也会发生相应的生物学变化,其中变化最明显的是微丝。
15.哺乳动物的红细胞是一种高度特化的细胞,它不仅没有细胞核和细胞器,同时也不能进行分裂。
16.细胞周期中s期是最重要的一环,基因组在此期复制。 17.减数分裂I结束后该细胞是单倍体。
18.结缔组织的成纤维细胞是一种休止细胞,当受到某种伤害时,可进入周期循环进行分裂。 三、填空
1.细胞周期可分为 、 、 和 四个时期。
2.减数分裂时DNA复制 次,细胞分裂 次,染色体数量从 变为n。 3.细胞分裂的方式有 、 和 。
4.在减数分裂前期过程中,zgyDNA的合成发生在 ,等位基因的重组和互换发生在 ,灯刷染色体是处于 。
5.最重要的人工细胞周期同步化方法包括 阻断法和 阻断法。 6.细胞周期调控中的两个主要因子是 和 。
7.肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型,肝细胞在受到损伤的情况下能进行分裂,而肌细胞却不行,因此,肝细胞属于 ,而肌细胞属于 。
8.联会复合物完全形成时,同源染色体配对完成,这时的染色体称 。
9.参与细胞越过GI/s期检验点的周期蛋白类型主要是 ,参与细胞越过G2/M期检验点的周期蛋白类型主要是 。
10.以培养细胞为材料,通过人工选择同步化可以获得M期的细胞,这是因为培养细胞在M期时 。
11.在CDK活化的过程中,有多种酶参与其活性的调节,其中起到抑制作用的酶是 ,它的作用方式是 。
12.在细胞周期各时相中,I)NA的合成是在s期,而蛋白质、糖类和脂类等成分则主要在Gl期完成,但也有少数蛋白质例外,如组蛋白是在细胞周期的 合成的。 13.在细胞周期调控中,调控细胞越过Gl/s期限制点的cDK与周期蛋白的复合物称为 。 14.用DNA合成阻断法获得周期同步化细胞时,常用的阻断剂是 和 。
15.2001年诺贝尔医学和生理学奖授予了三位科学家,他们是在 作出了杰出贡献。 16.根据细胞的增殖状况,可将细胞分成三类: 、 和 。
17.在减数分裂的前期发生同源染色体的 和等位基因的 ,另外在有丝分裂过程后
期中,是 发生分离,而在减数分裂后期I中,则是 发生 分离。 18.根据细胞的形态变化,可以将前期1分为 、 、 、 和 五个时期
19根据细胞形态结构上的变化,人为地将有丝分裂划分
为 、 、 、 、 、和 等六个时期。
20.分裂后的子细胞是否再进入有丝分裂,是在细胞周期的 期决定的。 21.细胞同步化的方法是指 的方法。
22.细胞分裂 期染色体在 区,着色很浅的部分,即着丝粒的位置。 23 细胞周期中在G2期向M期过渡是由 和 组成的MPF调控的。 25.与有丝分裂有关的基因称为 基因。
26细胞有丝分裂中两个重要的细胞器是 和 。 27 目前认为驱动细胞周期运转的“引擎”是 。
28 分裂中期染色体是由两条 ,二者在 相互结合。
29动物的未成熟卵原细胞经多次有丝分裂,细胞增殖后就成为 。减数分裂I结束时形成 和 ,待减数分裂Ⅱ完成后,每个卵细胞仅产生 个卵子和 个极体。
30 MPF含有两个亚单位,即 和 。当两者结合后,表现出蛋白激酶活性, 为其催化亚单位, 为其调节亚单位。 四、选择
1.在有丝分裂过程中,使用( )药物可以抑制纺锤体的形成。 A 秋水仙素 B 紫杉酚 C.羟基脲D.细胞松弛素B 2 裂殖酵母中的cdc2基因在芽殖酵母中的同源物是( )。 A.cdc2 Bcdc25 C.cdc28 D.cdc20
3 用胸腺嘧啶处理增殖中的细胞可使其阻滞在( )。 A Gl期 B.S期 C.G2期 D M期
4 细胞因生长条件变化导致增殖减慢或加快,其时间变化主要发生在( )。 A Gl期 B.S期 C.Gl+s期 D s+G2期 5 基本上不具有GI期和G2期的细胞是( )。
A 癌细胞 B.肝细胞 C.内胚层细胞D.卵裂早期细胞 6 CDK是否具有酶活性依赖于( )。
A 与细胞周期蛋白的结合 B.CDK本身的磷酸化 C A、B都必须 D A、B还不够
7.CDK抑制因子p21与相关蛋白结合形成复合体后导致细胞不能( )。 A 从G1期进入S期 B.从S期进入G2期 C从GI期进入到Go期D.从M期进入到G1期
8.有丝分裂早中期时,核膜破裂是由于核纤层蛋白(1amin)被( )。 A.磷酸化 B.脱磷酸化 C.大量合成 D.大量降解 9.在第一次减数分裂过程中( )。
A.同源染色体不分离 B.着丝粒不分裂 C.染色单体分离 D.不出现交叉(chiasma) 10.核仁的消失发生在细胞周期的( )。 A.G1期 B.S期 C.M期 D.G2期 11.联会复合体(synaptonemal complex)见于( )。
A.姊妹染色体间 B.胞问连接 c.多线染色体间 D.同源染色体间 12.细胞通过G1/S期限制点时( )。 A.DNA开始复制 B.RNA开始转录
C.蛋白质开始合成 D.都不对
13.裂殖酵母中的cdc2基因在芽殖酵母中的同源物是( )。 A.cdc2 B.cdc25 C.cdc28 D.cdc20 14.在卵母细胞中,持续时间最长的是( )。
A.细线期 B.偶线期 c.双线期 D.粗线期 15.MPF(CDKl)调控细胞周期中( )。
A.G1期向S期转换 B.G2期向M期转换 c.中期向后期转换 D.S期向G2期转换
16.减数分裂中同源染色体配对和联会复合体的形成发生在前期I的( )。 A.细线期 B.粗线期 c.偶线期 D.双线期 17.细胞间期是指( )。
A.G1+S期 B.G1+S+G2期 C.S+G2期 D .Go期 18.有丝分裂中期最主要的特征是( )。 A.染色体排列在赤道面上 B.纺锤体形成 C.核膜破裂 D.姐妹染色单体各移向一极
19.在细胞周期的G2期,细胞核的DNA含量为Gl期的( )。 A.1/2倍 B.1倍 C.2倍 D.不变
20.休眠细胞为暂时脱离细胞周期,不进行增殖,但在适当刺激下可重新进入细胞周期的细胞,如( )。
A.肝细胞 B.神经细胞 C.小肠上皮细胞 D.肌细胞 五、简答
1.细胞增殖的生物学意义。
2.什么是细胞周期?细胞周期是如何划分的?特点如何? 3.何为减数分裂?有什么生物学意义?
4.减数分裂前间期区别于有丝分裂间期的特点是什么? 5.卵裂细胞有什么特点? 6. 无丝分裂的生物学意义。
7.简述染色单体移向两极的机制。 8.联会复合体有哪些结构组成?
9.减数分裂的生物学意义有哪些?与有丝分裂相比,减数分裂有哪些特点。 六、论述
1.试述细胞周期各个时相的生化特征。 2.细胞同步化都包括那些方法?
3.试述有丝分裂各个时期的主要特征。 4.试比较动、植物细胞的胞质分裂特点。 5.试述减数分裂前期I各时期的特点。 6.影响细胞分裂的因素。
7.试列举人们研究细胞周期调控机制过程中所进行的一系列重要实验。得出的结论如何? 8.试述细胞周期中的主要检验点与细胞周期调控的特点。 9 周期蛋白的研究现状及其结构特点。
10 某实验室从酵母中克隆了一基因并发现他的蛋白产物与细胞周期的调控有关。为了研究其在人细胞中的同源作用请设计一套研究方案。 11 细胞中有哪几种方式能让CDK失活?
15.oncogene癌基因
16.pluripotency 多潜能性 17.promoter 启动子
18.small nuclear RNA(snRNA)核内小分子RNA 19.tumor—suppressor gene抑癌基因 20.RNA splicing RNA剪接 (二)相关名词
l_cis—acting elements顺式作用元件 2.c-oncogene(c-onc)细胞癌基因 3.directional stem cell定向干细胞 4.EC—cell胚胎瘤细胞
5.homeotic selector gene(Hox gene) 同源异型基因 6.Promoter gene启动基因 7.RNA editing RNA“编辑” 8.terminal differentiation终末分化 9.trans—acting factors反式作用因子 10.transdifferentiation转分化 二、是非判断
1.永生细胞和癌细胞的主要共同点就是既没有细胞分裂次数的限制,也没有细胞间的接触抑制。
2.细胞的分化是多细胞生物体发育的基础,也是单细胞生物体生活的周期变化的基础。 3.理论上不是所有的分化细胞都可以发生去分化现象的。 4.调节基因的产物只用于激活组织特异性基因的表达。 5.单一调控蛋白可以启动整个的细胞分化过程。 6.再生过程中,所有细胞均涉及转分化。
7.生物体发育过程中。细胞的细胞核始终保持其分化的全能性。 8.近端组织的相互作用对细胞分化的影响主要通过激素来调节。 9.在分化程度上癌细胞高于良性肿瘤细胞。
10.人的二倍体细胞中肿瘤抑制基因的两个拷贝,只要其中一个失活或者丢失,就可以引起细胞增值的失控。
11.真核细胞基因表达调控在很大程度上取决于环境的诱导和对环境的适应。 12.发育中的组织细胞的DNA依靠维持性甲基化酶来维持其甲基化的核苷酸。 13.在发育过程中,正处于活化状态的基因的调节区的甲基化水平会显著下降。 14.通过mRNA的选择性剪接可以产生结构性质根本不同的蛋白质。 15.控制mRNA在细胞质中定位的信息位于5’非编码区。 三、填空
1.个体发育过程中,通过有序的 来增加细胞类型。 2.细胞分化的实质为 .在时间和空间上的差异表达。
3.通过 的方式启动组织特异性基因的表达是细胞分化的基本机制。 4.决定细胞向某一方向分化的初始信息储存于生物体的 细胞中。
5.在果蝇体节发育中起关键作用的基因群叫做 基因,也叫Hox基因。 6.多数癌细胞具有较高的 酶活性。
7 基因与 基因的突变使细胞增殖失控,形成肿瘤细胞。 8.真核细胞通过 转录选择性地合成蛋白质。
9 框决定转录起始位点, 框和 框决定RNA聚合酶转录基因的效率。 10.细胞内负责甲基化修饰的酶主要有 和 。
11.通过 的RNA加工方式,一个基因可以编码多个蛋白质。 12.按照细胞分化水平,干细胞可以分为 干细胞和 干细胞。
13.细胞分化是基因 的结果,细胞内与分化有关的基因按其功能分为 和 两类。
14.从一种类型的分化细胞转变为其他类型的分化细胞通常经历 和 的过程。 15.调节控制基因的表达可以体现在三个水平上(多级调控系统),即 、 和 。 四、选择
1.下列属于组织特异性基因的是( )。 A.微管蛋白基因 B.糖酵解酶系基因 c.核糖体蛋白基因 D.胰岛素基因
2.下列不用于分化细胞中组织特异性基因分析的技术方法是( )。 A.mRNA差异显示技术 B.DNA减法杂交技术 c.EST技术 D.光脱色恢复技术
3.当有四种调控蛋白存在时,则调控组合在理论上可以启动分化的细胞类型为( )种。 A.4 B.8 C.16 D.32
4.下列关于再生能力的比较,正确的说法是( )。 A.幼体强于成体 R动物强于植物
c.高等动物强于低等动物 D.器官强于组织 5.巨噬细胞属于下列( )细胞。 A.全能细胞 B.终末分化细胞 c.正在分化干细胞 D.定向干细胞 6.影响细胞分化的决定子位于( )。
A.细胞外被 B.细胞膜 c.细胞质 D.细胞核 7.细胞分化过程中,基因表达的调节主要是( )。 A.复制水平的调节 B.转录水平的调节 c.翻译水平的调节 D.加工的调节
8.控制果蝇体节发育的同源异型基因编码的氨基酸结构域为( )。 A.α螺旋-转角-α螺旋结构 B.锌指结构
c.亮氨酸拉链结构 D.碱性a螺旋一环-α螺旋结构 9.在个体发育中,细胞分化的规律是( )。
A.单能细胞一多能细胞一全能细胞 B.全能细胞一多能细胞一单能细胞 c.多能细胞一单能细胞 D.全能细胞一单能细胞一多能细胞
10.癌细胞通常由正常细胞转化而来,与原来细胞相比,癌细胞的分化程度通常表现为( A.分化程度相同 B.分化程度低 c.分化程度高 D.成为多能干细胞
11.下列( )的突变是细胞癌变的主要原因。 A.生长因子 B基因转录调节因子
c.信号转导通路中的因子 D细胞周期调控蛋白
12.机体发育过程中,正处于活化状态的基因的调节区的甲基化水平通常( )。 A.显著上升 B.显著下降 c.基本不变 D.轻微上升
)。
13.关于mRNA的选择性剪接的说法,( )是不正确的。
A.通过mRNA的选择性剪接,一个基因可以编码两个或多个蛋白质。 B.通过mRNA的选择性剪接所产生的蛋白质为异型体。 c.通过mRNA的选择性剪接,所有的内含子均被剪切掉。 D通过mRNA的选择性剪接也可以产生许多转录因子。 14.控制mRNA在果蝇细胞质中定位的信息位于( )。 A.mRNA的3’非翻译区 B.mRNA的5’非翻译区 c.mRNA的3’翻译区 D.mRNA的5’翻译区 15.下列( )不属于真核生物基因表达调控的范畴。 A.复制水平的调控 B.转录水平的调控
c.RNA加工水平的调控 D.翻译水平的调控
16.真核生物中RNA聚合酶有三种类型.其中RNA聚合酶I催化合成的是( )。 A.rRNA B.hnRNA C.5srRNA D.tRNA
17.真核生物中RNA聚合酶有三种类型,其中RNA聚合酶Ⅱ催化合成的是( )。 A.rRNA B.hnRNA C.5S rRNA D.tRNA 五、简答
1.说明细胞核全能性与细胞全能性的异同。 2.简述细胞分化过程中基因表达的调节。 3.简述细胞分化的基本机制。 4.简述影响细胞分化的因素。
5.试述核质互相作用对细胞分化的影响。 6.简述癌细胞的基本特征。
7.为什么说肿瘤发生是基因突变积累的结果? 8.癌基因编码的蛋白质主要有哪些?
9.为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果? 六、论述
1.设计一项利用细胞全能性对植物进行品种改良的试验。 2.真核基因表达调控的环节有哪些,各有何作用? 3.怎样鉴定基础转录所需的顺式作用元件? 4.试述hnRNA的修饰加工过程。 【综合习题】
一、名词解释
1 apoptosts细胞凋亡
2.apoptosts bodies凋亡小体
3.biology of senescence 衰老生物学 4.Caspase family Caspase家族 5.Cell death细胞死亡
6.cellar aging,ceIl senescence 细胞衰老 7.cellar necrosis细胞坏死 8.dense bodies致密体
9.Hayflick limitation Hayflick界限
10.programmed cell death编程性细胞死亡 二、是非判断
1.细胞本身没有衰老和死亡,衰老只是一种多细胞现象,多细胞体内观察到的细胞 的衰老起因不在细胞本身,而是由于体内、体外环境的影响。
2.物种寿命与培养细胞之间存在正相关的关系。即物种寿命越长。其培养细胞的传代次数愈多。反之,其培养细胞的传代次数越少。
3.对于在体外培养的二倍体细胞,决定细胞衰老的因素在于外部环境。 4.细胞衰老是不可避免的,衰老的原因在于细胞本身。 5.衰老个体内环境可能影响细胞的增殖与死亡。
6.体外培养的二倍体细胞随着细胞分裂次数的增加核不断增大。 7.染色质固缩化是衰老细胞核中的一个重要变化。
8.细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少,其体积则随着年龄增大而增大。 9.根据衰老的自由基理论,清除自由基可以延长寿命。
10.细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以也称为编程性细胞死亡。 11.细胞凋亡和坏死过程中都会产生凋亡小体。 12.植物细胞和动物细胞一样都存在着细胞凋亡。 三、填空
1.年轻的功能健全的细胞的膜相是典型的 相。衰老的或者是缺陷的膜通常处于 相或 相。
2.根据衰老的自由基理论,代谢过程中产生活性氧基团或者分子引发氧化性损伤的积累最终导致衰老。它们主要有三种类型: 、 和 。
3.细胞凋亡的发生过程,在形态学上可分为三个阶段: 、 和 。 4.检测细胞凋亡最可靠的方法是 。
5.caspase的活化需在两个亚基的连接区的 位点进行切割,结果产生由两个亚基组成的异二聚体。 四、选择
1.Hayflick界限是指( )。
A.细胞最大分裂次数 B.细胞最大分裂速度 c.细胞最小分裂次数 D.细胞最适分裂次数 2.下面与细胞衰老机制无关的理论是( )。 A.氧化损伤学说 B.端粒钟学说
c.细胞全能性学说 D.有丝分裂钟学说
3.下面不属于细胞衰老过程中结构变化的是( )。 A.细胞核随着分裂次数的增加而增大 B.内质网弥散性分散于核周质中
c.线粒体体积随着分裂次数的增加而减小 D.线粒体数目随着分裂次数的增加而减少
4.细胞中合成的caspase以无活性的酶原形式存在,它们如何切割并活化( )。 A.将N端的肽段切除 B.从两个亚基连接区的天冬氨酸位点切割 c.将c端的肽段切除 D.从两个亚基连接区的赖氨酸位点切割 5.下面有关p53描述错误的是( )。
A.p53是肿瘤抑制基因,产物主要存在于细胞核中 B.p53基因是人肿瘤有关基因中突变频率很高的基因
c.将p53重新导入已转化的细胞中,可能使生长阻遏,也可以使细胞凋亡 D.细胞凋亡肯定依赖于p53基因产物积累 6.细胞凋亡的一个重要特点是( )。
A.DNA随机断裂 B.DNA发生核小体间的断裂
c.70S核糖体中的rRNA断裂 D.80S核糖体中rRNA断裂 五、简答
1.细胞衰老的特征是什么?
2.细胞凋亡的形态特征和生化特征有哪些? 3.细胞凋亡的发生过程。 4.Caspase的特点。
5.细胞凋亡的生物学意义。 六、论述
1.试述细胞衰老的理论。
2.试列举目前发现的调控细胞凋亡的相关基因。 3.试述鉴定细胞凋亡的常用方法。 4.细胞凋亡与细胞坏死的区别是什么?
答案
二、是非判断
1. V 2. V 3^ X 4.X 5^ V 6, X 7. V 8^ V 三、填空
1.显微水平;亚显微水平;分子水平;结构;功能;各种生命活动规律 2. Robert Hooke;Leeuwen Hoek 3. Watson;Crick
4,Schleiden;Schwann;;细胞学说;达尔文;进化论;孟德尔;遗传学
5^细胞分裂
细胞的发现;细胞学说的建立;细胞学的形成;细胞生物学兴起1.细胞学说;能^转化与守恒定律;进化论 四、选择
9
1. C 2 D 3. B 4. B 5. A 五、简答
1.生命科学的发展可大体划分为三大阶段,即:19世纪及其以前,以形态描述为主;②20世纪前半个世纪,实验生物学时期;③20世纪50?60年代以来,精细定性与定址的生物学时期。
1.细胞生物学的发展历史大致划分为:细胞的发现、细胞学说的建立、细胞学经典时期、实验细胞学时期和〖分子)细胞生物学时期。
3^细胞学说的基本内容包括:①地球上的生物都是由细胞构成的,细胞是组成生物体的基本结构单位;②细胞是生物体最基本的代谢功能单位,每个细胞即是一个相对独立的生命实体;③细胞只能通过细胞分裂繁殖后代。 细胞学说的创立对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用,其意义在于:①明确了整个自然界在结构上的统一性,即动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性,按共同规律发育,有共同的生命过程;②推进
了人类对整个自然界的认识;③有力促进了自然科学和哲学的进步。恩格斯给予高度评价,把它与进化论和能量守恒定律并列为19世纪自然科学的三大发现。还有人将其与达尔文的进化论和孟德尔的遗传学称作现代生物学的三大基石。实际上细胞学说又是后两者的基石。 ^国外教科书: 二、是非判断
1. X 2, V 3, X 4^ V 5, X 6, X 7. X 8, V 9^ V 10. V 11. X 12. V 13. X 14. V 15. V 16. V 17. X 18. V 19. V 20, V 21. X 22^ X 23, V 三、填空
1. DNA病毒;RNA病毒 2.壳体蛋白
3^原核细胞;古核细胞;真核细胞
么细胞膜;遗传信息(DNA和只RNA);核糖体 5,蓝藻;固氮蓝藻 6, 30多;12?16
7. 1?10;10?:100;20?30 8^功能
9.支原体;0, 1 UM
10.细胞壁;叶绿体;中央液泡
II. 蛋白质;核酸;多糖;氨基酸;核苷酸;单糖 12. 70 S;80S
13.细胞膜;细胞壁;中膜体;荚膜;微绒毛
14.遗传信息量少;细胞内无膜性细胞器及核膜15.古细菌(或原细菌〉;真细菌
16.细胞的核质比;细胞的相对表面积;细胞内物质的交流17.生物膜结构系统;遗传系统表达系统;细胞骨架系统 四、 选择
1. B 2.C 3^ B 4,A 5,B 6, C 7.B 8,B 9, B 10. C 11. D 12. D
五、 简答题
1.细胞的基本共性包括:①凡是细胞都具有一层膜一一细胞膜,这是生命活动必不可少的,主要功能是使细胞与外界环境隔开,给细胞造成一个稳定的内环境,以利于进行各种生化反应,并通过此与环境进行物质、能量、信息的交流;②所有细胞能独立繁殖,具有一套基因组,是遗传的基本单位,同时具有DNA和RNA两种核酸,作为遗传信息复制与转录的物质基础;③所有细胞都能进行新陈代谢,具有完整的代谢机构,除极个别特化细胞外,几乎所有细胞都具有核糖体,进行蛋白质的合成;④所有细胞都能进行一分为二的分裂方式来繁衍后代。细胞只有具备上述要素,才能独立生活,并参与生物体的建成, 表现出多种生命现象。
1.细胞是能进行独立繁殖的生命形式,病毒是非细胞形态的生命体,是比细胞更小、更简单。病毒虽然具备生命活动的最基本特征(复制与遗传〗,但并不具备细胞的基本形态结构,其自身也没有独立的代谢与能量转换系统,它们的主要生命活动必须在细胞内才能表现。因此病毒不能独立繁殖,必须借助宿主,在宿主细胞内利用宿主细胞结构、原枓、能量和酶系统进行复制增殖,是彻底的寄生物。
了解病毒与细胞的这种密不可分的关系,将有助于我们更进一步的阐明细胞的生命活动机制以及细胞的起源等问题。
3^原核细胞是一类没有明确细胞核、体积小、结构简单、进化地位原始的细胞。种类较少,包括支原体、细菌、立克次氏体、放线菌和蓝绿藻等,全为单细胞或细胞群体。具有两大特点:①遗传信息量少〈仅有一个环状DNA);②无膜围细胞器及核膜。
4,支原体是目前发现的最小、最简单的细胞,是介于病毒和细菌之间的一种微生物。直径在0. 1-0. 3UM,可通过一般的细菌过滤器,生活在污水、土壤及许多动物体内,是动、植物和人的病原菌之一。有人将支原体归为细菌,但它无细胞壁,具质膜、核蛋白体,一个环状DNA双螺旋散布于整个细胞内,不像细菌那样集中成核区。 5^支原体的基本结构和机能已简单到极限:细胞膜(10NM)、遗传信息DNA和RNA、核糖体
(800-1500个)主要酶(至少需100种酶〗。这些结构以及功能活动所需空间约需100 nm,因此,胃作为比支原体更小更简单的细胞,又要维持细胞生命活动的基本要求,似乎是不可能存在的。所以说支原体是最小、最简单的细胞。
6,细菌细胞膜与一般的细胞膜相比含有丰富的酶系,从而执行更多的功能。所以细菌细胞膜的多功能性是区别于其他细胞膜的一个十分显著的特点。如具有执行真核细胞线粒体的功能,具有合成细胞壁成分、合成分泌蛋白质的功能,相当于真核细胞内质网和高尔基体的某些功能。此外细菌细胞的识别功能也与细菌细胞膜有关。 7.蓝藻又称蓝绿藻或蓝细菌,是绿色植物中最原始的自养类型,含有蓝色素、红色素、黄色素、叶绿素等,故不一定都是蓝色。蓝藻的体积是原核细胞中最大的,可达10 um,可以是单细胞,也可以是群体。蓝藻的结构简单,主要包括:①中心质或中央体,是遗传物质所在部位,相当于核区;②光合作用片层(囊类体),仅含叶绿素a和胡萝卜素;③表面结构,最外层的胶质层,为酸性黏多糖和果胶质,又称鞘; ④细胞壁,有纤维素成分(类似高植壁、又有细菌壁成分。
8,综合原核细胞和真核细胞的特点,二者的根本区别可归纳为下面两条:①细胞膜系统的分化与演变:真核细胞以膜分化为基础,分化为结构更精细,功能更专一的单位一各种膜围细胞器,使细胞内部结构与职能分工,而原核细胞无此情况;②遗传信息量大与遗传装置的复杂化:真核细胞的遗传信息可达上万个基因,并具重复序列,染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性,仅为一条环状DNA八分子,细菌只有几千个基因。此外,遗传信息的转录和翻译有严格地阶段性与区域性,原核细胞则不具备这些。
所有的细胞都有恒定的大小。现在认为,一个细胞的体积有其最小极限,这一极限决定于要容
纳下细胞独立生活最基本的成分。有人估算,细胞的直径在理论上不会小于50?70 NM,同样,细胞的
体积也不能过大。
那么哪些因素制约着细胞大小的上限呢?首先,细胞的核质比与细胞大小有关,决定细胞上限。每一种细胞核内的遗传物质是一定的,能控制细胞质的活动也是有一定限度的。因此细胞质的体积不能无限增大。其次,细胞的相对表面积与细胞大小有关。细胞相对表面积与体积成反比关系,若体积过大,则相对表面积小,细胞与周围环境交换物质的能力势必减弱。故细胞体积不会无限增大。最后,细胞内物质的交流与细胞大小有关。细胞内物质交流和信息传递是有时间和空间关系的,假如体积过大, 则影响交流传递速度,细胞内部生命活动就不能灵敏的调控与缓冲。
总之,有很多因素决定着细胞的大小,它们共同作用的结果,是使细胞保持一定的体积,使其最适合同外界进行物质交换。
10.细胞的形态结构与功能的相关性和一致性是多数细胞的共性。
动物细胞:①肌肉细胞是长条或梭形,适于收缩和伸展及附着;②神经细胞有很多分叉的突起(树突),便于传导剌激;③红细胞小并呈圆盘状,便于在血管中运动,体积小,相对表面积大,利于与周围环境交换气体;白细胞形状多变,便于吞噬异物;④大而圆的卵细胞,储存足够的营养物供受精后发育之用;⑤具有鞭毛的精子细胞,适于在一定液体介质中游动,以便接近卵子,完成受精作用;⑥各类分泌细胞,多呈极性,有吸收表面和分泌表面,在吸收表面膜形成大量皱褶,线粒体集中,以增加物质透膜速率和能量供应。在细胞内部,内质网、高尔基体、核糖体较多,核仁较大。
植物细胞:①叶片的表皮细胞呈扁平状且排列紧密,保卫细胞呈半月形,每两个一对在叶子表面形成一种气孔结构;②叶肉组织中的栅栏组织细胞呈棱形或柱形,内含丰富叶绿素,主要功能是进行光合作用;③木质部中的导管绅胞,韧皮部中的筛管细胞呈长条形,起支持和输导作用。 11.动物细胞与植物细胞在很多方面存在差别,如下表。 细胞壁 质体 中心体 溶酶体 圆球体 糊粉粒
动物细胞 无 无 有 有 无 无
植物细胞 有 有 无 无 有
有(种子中)
过氧化物酶体 【续表)
乙醛酸循环体 线粒体 液泡 有丝分裂
有 有
动物细胞 无 多 较小
冇星体形成 靠分裂沟收缩
桩物细胞
有 少
冇中央大液泡 无星体形成
靠纺锤体中心部位形成隔膜
12.原核细胞由于没有核膜的限制,所以它的RNA的转录和蛋白质的翻译没有时间和界限的区别,几乎是在同一时间和地点,甚至在RNA转录的同时,蛋白质的翻译便已开始了,即为原位翻译。而真核细胞则不然,RNA转录在细胞核中,转录后经过加工、修饰,不断成熟后从核孔游离至细胞质,在适当的时间才启动翻译。
13.细胞体积的守恒定律是指器官的总体积与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关,如牛、小鼠的肾细胞和肝细胞的大小基本相同。
14.病毒的增殖过程包括:①病毒侵入细胞,病毒核酸的感染;②病毒核酸的复制、转录与蛋白质合成;③病毒的装配、成熟与释放。
15.原核生物细菌的细胞壁组成成分复杂,其中含有大量的氨基酸和蛋白质,总称为膜素。革兰氏阳性菌细胞壁较厚,以肽聚糖为主,还有胞壁酸等。在革兰氏阴性菌细胞壁较薄,内层为肽聚糖(量少〉, 外层为磷脂蛋白膜,有的在这之外还有多糖构成的英膜。
蓝藻的细胞壁既有类似高等植物一样的纤维素成分,又有与细菌细胞壁相似的成分。
真核植物细胞的细胞壁主要由纤维素组成,质地坚硬,在结构上由外向内可分为三层:①薄而具有弹性且含纤维素的初生壁;②在初生壁上继续添加纤维素就形成有条纹的加厚的次生壁;③在两个细胞之间为含果胶质的中层(胞间层),它使两细胞壁黏合在一起,并有减少(低〉细胞间压力的作用。由于壁的不断加厚就加强了整个植物体的机械支持作用。 六、论述
1.细菌是原核细胞的典型代表,特点是无典型的细胞核,有细胞壁,细胞质中除核糖体外无其他细胞器。现将结构与功能介绍如下:①核区或拟核:裸露环状DNA分子经折叠而成类核区,无核膜和核仁;②核外DNA:亦称质粒,是独立于染色体以外的环状裸露DNA分子;③细胞膜:基本结构同真核细胞的膜,厚约10 NM;④细胞壁:主要成分是肽聚糖(亦称膜素)和胞壁酸,均为蛋白多糖,胞壁质作用在于使细胞保持一定的外形和渗透压,起保护作用;⑤核糖体:每个细菌约有5千?5万个,一部分附在质膜上,多数游离在细胞质中,沉降系数为70 S;⑥中体:又叫中膜体、中间体、间体、质膜体,是质膜内陷形成的,此外,有些细菌还有荚膜、鞭毛等附属结构;⑦分裂方式:一分为二、出芽生殖等简单分裂方式。
2.真核细胞虽然结构复杂,但可在亚显微结构水平上划分为三大基本结构体系:①生物膜系统:以脂质及蛋白质成分为基础构建而成;②遗传信息表达系统:以核酸与蛋白质为主要成分构建而成;③细胞骨架系统:由特异蛋白质分子装配而成。
3,从结构上说,真核细胞形成了以蛋白质和脂质为主要成分的生物膜体系。首先,真核细胞的核被膜将细胞分为核、质两功能区域,遗传物质集中在细胞核中,使基因的转录与翻译在不同区域进行,保证了生命活动不相互干扰、有序进行,同时也可使DNA免受核骨架所造成的机械力的损伤。其次,在细胞质中分化形成复杂的具有膜包围的各种细胞器,如线粒体、叶绿体以及内膜系统。从功能上说,细胞 二、是非判断
1. X 2, X 3^ V 4,V 5, X 6, V 7, V 8 V 9^ X 10. X 11. V 12. V
13. X 14. X 15. V 16. V 17. X 18. X 19. X 20 X 21. V 22^ V 23^ X
24 X 25, X 26, X 21. V 28 X 29^ V 30, X 31. X 32, V 33, X 34, V 35, X 36, X 37, X 38^ V 39^ X 40^ X
三、填空
1.从红细胞中提取的脂类大约是表面积的2倍 2.流动性;不对称性3^磷脂;糖脂;胆固醇;磷脂
4^极性的头和非极性的尾;脂肪酸碳链为偶数(多为16 C和18C;具有饱和、不饱和脂肪酸根 5,脑苷脂类;鞘氨醇 6,细菌质膜
7. 可以限制膜的流动性;可以增加膜的流动性
8^骨架;膜蛋白的有机溶剂;为某些酶提供工作环境 9水溶性的;双亲媒性的10.孔蛋白
11. 人、鼠细胞融合实验;抗体诱导的成斑或成帽反应;光脱色恢复技术12.冷冻断裂和冷冻蚀刻 13.内膜系统14.细胞连接
15.紧密连接;桥粒;黏合带;间隙连接16.致密斑;层黏连蛋白
17.黏合带是细胞之间的连接,而黏合斑是细胞与胞外基质之间的连接 18.连接子;6个亚基;1.5
19.PH;Ca2+浓度;通透性可以调节的动态结构20^胶原;糖胺聚糖和蛋白聚糖;层黏连蛋白和纤连蛋白;弹性蛋白21.原胶原;有多个Gly-x-y重复序列22^透明质酸23^抗压;抗张 24^蛋白聚糖;增殖;迁移;迁移;细胞外基质25^共价;蛋白聚糖
26,糖胺聚糖;丝氨酸;由氨基己糖与糖醛酸组成的二糖重复单位27.基膜;对保持细胞间黏连、细胞的极性和细胞的分化都有重要意义28^IV型胶原;层黏连蛋白;蛋白聚糖29, 2个;C:二硫键 30^血浆和各种体液;细胞外基质31.Arg-Gly-Asp 32^赖氨酸残基 四、选择
1. C 2. B 3. C 4. C 5. A 6. A 7. A 8. C 9. D 10. C 11. B 12. B 13. B
14. B 15. C 16. C 17. D 18. C 19. D 20. D 21. A 22. D 23. A 24. C 25. D 26. D 27. C 28. C 29. A 30. B 31. D 32. B 33. C 34. A 35. C 36. C 37. D 38. D 39. A 40. C 41. A 42. A 43. D 44. A 45. B 46. D 47. A 48. D 49. B 50. B 51. B 52. C 53. B 54. A 55. D 56. D 五、简答
1.由于红细胞数量大,取材容易(体内的血库人极少有其他类型的细胞污染。此外,成熟的哺乳动物的红细胞中没有细胞核和线粒体等膜相细胞器,细胞膜是它的唯一膜结构,分离后不存在其他膜污染的问题。所以红细胞是研究膜的好材枓。
1.哺乳动物成熟的红细胞经低渗处理后,质膜破裂。释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白。此时的红细胞变成了没有内容物的空壳。由于细胞具有很大的变形性、柔韧性和可塑性,当红细胞的内容物渗漏之后,它的膜可以重新封闭起来,此时红细胞仍然保持原来的形状和大小,这种结构称为血影。
红细胞血影的分离过程是:①从全血中除去白细胞和血小板;②低渗破裂红细胞;③离心沉淀血影, 并重复洗涤几次,直至血影膜呈乳白色后,除去上清液即得较纯的红细胞血影。
3,流动镶嵌模型强调:①膜的流动性,膜蛋白和膜脂均可側向运动,如用免疫荧光标记技术,在荧光显微镜下即可看出膜蛋白分子的运动,用光脱色恢复技术不仅可检测膜蛋白或膜脂的流动性,还可测出它们的运动速度;②膜蛋白分布的不对称性,有的镶在膜的表面,有的嵌入或横跨脂双分子层。用冷冻蚀刻技术可观察到膜蛋白分布是不对称的。
4^膜脂的主要功能是构成膜的基本骨架。去除膜脂,则使膜解体。另外,膜脂也是膜蛋白的溶剂, 一些蛋白通过疏水端同膜脂作用,使蛋白镶嵌在膜上得以执行特殊的功能。有研究表明,膜脂为某些膜蛋白(酶)维持构象、表现活性提供环境。一般情况下,膜脂本身不参与反应(细菌的膜脂参与反应)。膜上有很多酶的活性依赖于膜脂的存在。如果去掉脂类,酶蛋白即失去活性,加上脂类,又可使活性恢复。有些膜蛋白只有在特异的磷脂头部基团存在时才有功能。
5^①生物膜中的磷脂构成了生物膜的主要成分;②脂质维持生物膜的流动性,以使其行使复杂的生物功能;③生物膜中的胆固醇对膜的流动性及膜的稳定性有很明显的影响;④生物膜中的某些脂质在信号传递过程中有重要意义,糖脂在免疫应答中、在磷脂酰肌醇信号通路中磷脂跣肌醇产生DG . IP3作为第二信使。
6,质膜的大多数生物学功能都是由膜蛋白来执行:①作为运输蛋白,转运特定的物质进出细胞; ②作为酶,催化相关的代谢反应;③作为连接蛋白,起连接作用;④作为受体,起信号接收与传递作用; ⑤作为质膜的结构蛋白等。
1.膜适宜的流动性是生物膜正常功能的必要条件:①流动性与酶活性有极大的关系,流动性大,活性高;②流动性与物质转运有关,如果没有膜的流动性,细胞外的营养物质无法进入,细胞内合成的物质及细胞废物也不能运到细胞外,这样细胞就要停止新陈代谢而死亡;③膜流动性与信息传递、能量转换有着极大的关系;④膜的流动性与发育和衰老过程都有相当大的关系。
8^膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜内外两側功能的不对称性和方.向性,保证了生命活动的髙度有序性。细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性,这些方向性的维持就是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。
9,细胞膜的主要功能有:①为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;②选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其中伴随着能量的传递;③提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递;④为多种酶提供结合位点,使酶促反应髙效而有序地进行;⑤介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接;⑥质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
10.界膜的含义包括两个方面:细胞的界膜和内膜结构的界膜。作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义,这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式,也保证了细胞生命活动的正常进行。它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中,有利于细胞的物质和能世代谢。细胞内空间的区室化,不仅扩大了表面积,还使细胞的生命活动更加高效和有序。
11.紧密连接与间隙连接在结构、分布和功能上都不同,紧密连接由围绕细胞四周的焊接线(即成串排列的跨膜蛋白)网络而成,桕邻细胞的焊接线桕互交联封闭细胞之间的空隙,紧密连接在上皮组织中最为普遍,它限制组织中细胞之间溶质的渗漏,上皮组织需要界定生物体的分隔空间,维持分隔空间
之间的成分差异。间隙连接处相邻细胞问有2?3 nm的间隙,其基本单位为连接子,每个连接子是由6个相同或相似的连接子蛋白环绕而成,中央有直径为1.5 nm的孔道,桕邻细胞膜上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位。间隙连接分布非常广泛,在必须同步、协作的组织中敁为普遍,如心肌细胞和平滑肌细胞。由于允许小分子物质的通过,间隙连接在细胞之间的通讯联络中具有重要作用。
12.黏着带位于上皮细胞紧密连接的下方,依靠钙黏素与肌动蛋白相互作用,将两个细胞连接起
来。黏若带处相邻细胞质膜的间隙为15-20nm,介于紧密连接和桥粒之间,所以又叫中间连接或带状桥粒。 13.黏着斑与半桥粒这两种细胞连接结构在不同部位上形成。黏着斑在体外将细胞结合在瓶壁上,而半桥粒在体内将细胞结合在基膜上。它们有着结构上的差异,主要是黏着斑与细胞内肌动蛋白纤维相关联,而半桥粒与细胞内的角蛋白纤维相关联。
14.黏若带与黏若斑都是属于与肌动蛋白纤维桕连的锚定连接,二者之间的区别在于:①黏若带是
细胞与细胞间的黏若连接,而黏着斑是细胞与细胞外基质进行连接;②参与黏着带连接的膜整合蛋白是钙黏素,而参与黏着斑连接的是整联蛋白;③黏若带连接实际上是两个相邻细胞膜上的钙黏素之间的连接,而黏若斑连接是整联蛋白与细胞外基质中的纤连蛋白的连接,因整联蛋白是纤连蛋白的受体,所以黏着斑连接是受体与配体的结合所介导的;④在黏着斑连接中,整联蛋白的胞质部分同样通过细胞质斑的介导与细胞骨架的肌动蛋白纤维桕连。不过细胞质斑中的蛋白成分与黏若带连接有所不同,它含有踝蛋白,这种蛋白质在其他的细胞质斑中是不存在的。
15.植物花粉母细胞间或表皮细胞间存在的比胞间连丝粗得多的胞问原生质运转通道称为细胞融合通道。小泡、细胞器、核物质或细胞核等可经细胞融合通逬进行胞间转移。细胞融合通道的出现可能和有机物质的胞间转运有关。花粉母细胞间通过细胞融合通道,可以进行染色质的穿壁转移,进而导致细胞内染色体数目的变异。
16.在细胞外基质中,透明质酸既能单独存在,又能参与蛋白聚糖的形成。在后者,透明质酸作为一个长轴,将由糖胺聚糖和核心蛋白形成的蛋白聚糖单体连接在一起,形成大而复杂的蛋白聚糖多聚体。透明质酸在结缔组织中
起强化、弹性和润滑作用;透明质酸位于增瓧细胞和迁移细胞的表面,使其保持彼此分离,使细胞易于运动迁移和增殖并阻止细胞分化。
17.纤连蛋白与整联蛋白均参与细胞黏着,但一种是细胞外基质蛋白,另一种是整合膜蛋白(整联蛋白〉。纤连蛋白与胞外基质中的其他成分、整联蛋白以及细胞表面蛋白都有结合位点。整联蛋白是跨膜异二聚体,与纤连蛋白、其他含RGD序列的蛋白和胞外基质蛋白有结合位点。在一些细胞中,纤连蛋白可作为整联蛋白特异的配体,整联蛋白也可作为纤连蛋白的受体。
18.纤连蛋白能够介导细胞黏连和细胞与基质黏连的机制如下:在细胞之间、细胞外基质及某些细胞表面存在细胞纤连蛋白,细胞纤连蛋白为多聚体,每个亚单位由数个结构域构成,具有与细胞表面受体、胶原等髙亲和性的结合位点,其中细胞结合位点与细胞上的表面受体结合,导致相邻细胞黏连;其中细胞结合位点和胶原结合位点分别与细胞表面受体和基质上的胶原结合,从而导致细胞与基质黏连。
19. RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的字母缩写)序列是许多整联蛋白的配体。此序列在许多重要的细胞外基质蛋白中都存在,包括纤连蛋白、层黏连蛋白以及其他细胞外蛋白。
20^动物细胞的细胞外基质的主要成分是胶原,而桩物细胞壁的主要成分是纤维素。共同的特征
是:它们都含有长长的坚硬的纤维,并且这些纤维都是包埋在充满了糖蛋白或多糖的基质中。动物细胞的细胞外基质与植物细胞壁的相似之处见下表。 生物种类 细胞外结构 动物细胞 细胞外基质
植物细胞 细胞壁
结构纤维 胶原纤维, 弹性纤维
纤维素
水合^质;4分
黏若分子
糖胺聚糖,蛋白纤连蛋白, 层聚糖 黏连蛋
半纤维素,果胶质和伸展蛋白
21.单位膜模型是在双分子片层结构模型的基础上发展起来的一个重要模型。它与片层结构模型
有许多相同之处,最重要的区别是膜脂双分子层内外两側蛋白质存在的方式不同。单位膜模型强调的是蛋白质为单层伸展的-折叠片状,而不是球形蛋白。另外,单位膜模型还认为膜的外側表面的膜蛋白是糖蛋白,而且膜蛋白在两側的分布是不对称的。这一模型能够解释细胞质膜的一些基本特性,例如质膜有很高的电阻,这是由于膜脂的非极性端的碳^[化合物是不良导体的缘故。再如由于膜脂的存在,使它对脂溶性强的非极性分子有较高的通透性,而脂溶性弱的小分子则不易透过膜。
后来发现单位膜模型也存在一些不足:首先该模型把膜看成是静止的,无法说明膜如何适应细胞生
命活动的变化;其二,不同的膜其厚度不都是7.5 nm,—般在5?10nm之间;其三,如果蛋白质是伸展的,则不能解释酶的活性同构型的关系。还有,该模型也不能解释为什么有的膜蛋白很容易被分离,有些则很难等问题。 11.通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分析显示,红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白(红膜肽)、锚蛋白、带3蛋白、带4.1蛋白和肌动蛋白,也有一些血型糖蛋白。其中,血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带I 1 蛋白是红细胞膜骨架的主要成分。
23, 采用荧光抗体免疫标记技术和细胞融合扣结合的方法。竹先用荧光染料标记抗体:将抗小鼠膜蛋白的抗体与发绿色荧光的荧光素结合,抗人膜蛋白的抗体与发红色荧光的罗丹明结合。其次,将标记的抗体加入到小鼠和人细胞中,让这些标记抗体分别同细胞膜上相应的抗原结合。再次是将小鼠细胞和人细胞在灭活的仙台病毒的诱导下进行融合。开始,一半是红色,一半是绿色。在37 °C下40MIN后,两种颜色的荧光在融合的杂种细胞表面呈均匀分布,这说明抗原蛋白在膜平面内经扩散运动而^新分布。如果将对照实验的融合细胞置于低温(0?4 °C)下培育,则抗原蛋白基本停止运动。
采用光脱色恢复技术:①荧光素标记膜蛋白;②激光束照射细胞表而特定区域,使其荧光物质破坏(即荧光淬灭、③检査荧光淬灭区亮度增加的过程及亮度恢复所用的时间;④推算膜蛋白扩散速度。淋巴细胞吞噬异物的成帽反应过程也是一个很好的证明。 六、论述
1.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,是随着实验技术和方法的改进而不断完善的。
1925年,E. Gorter和F. Grendel;用有机溶剂抽提人的红细胞膜的膜脂成分并测定膜脂单层分子在 水面的铺展面积,发现它为红细胞表面积的2倍,提示了质膜是由双层脂分子构成的。随后,人们发现 质膜的表面张力比油-界面的表面张力低得多,巳知脂滴表面如吸附有蛋白成分则表面张力降低,因此, 1935年Davson和Danielli推测,质膜中含有蛋白质的成分并提出\蛋白质-脂质-蛋白质\的三明治式的质膜结构模型。这一模型影响达20年之久。
1959年, J. D. Robertson发展了三明治模型,提出了单位膜模型,并大胆地推断所有的生物膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质的单位膜构成,这一模型得到X线衍射分析与电子显微镜观察结果(超薄切片显 示暗-亮-暗三条带)的支持。
随后的一些实验,如免疫荧光标记技术等证明,质膜中的蛋白质是可流动的,冷冻蚀刻技术显示了
双层膜脂中存在膜蛋白颗粒。在此基础上,S.J.Singer和G.nicolson于1972年提出了生物膜的流动镶嵌模型,强调:①膜的流动性,膜蛋白和膜脂均可側向运动;②膜蛋白分布的不对称性,有的镶嵌在膜表面,有的嵌入或橫跨脂双层分子。
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生物膜的膜脂处于无序(流动性)和有序《晶态)之间动态转变的\液晶态模型\以及强调生物膜是由流动性程度不同的\板块\镶嵌而成的\板块镶嵌模型\和white 1977〉等。事实上,这些模型都可以看作是对流动镶嵌模型的补充和完善。
最近有人提出了脂筏模型,即在生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相,如同\脂筏\一样载着各种蛋白质,脂筏最初可能在内质网上形成,转运到细胞膜上后,有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。
从生物膜结构模型的演化过程可知,人们对事物的认识,是在实践中不断深入,逐渐完善的过程。构成细胞膜的主要成分是脂类和蛋白质。其中脂类包括磷脂、糖脂和胆固醇等,几乎都是两性分子,在水相中磷脂分子亲水的头部朝向水相,疏水的尾部相对,自发排列成双分子层,而且双分子脂膜一旦破损也能自我闭合。磷脂双分子层这种自我装配、自我闭合的特点賦予细胞膜对细胞的保护作用, 使每个细胞成为一个相对独立的整体。脂双层分子具有流动性有利于镶嵌在膜内的功能蛋白的旋转和移动,便于其发挥相应的作用。
细胞膜中的蛋白质多种多样:从组成看有单纯蛋白质、糖蛋白和脂蛋白等;从结合状态看有不同的镶嵌方式;从功能来分,有载体蛋白、受体蛋白和各种晦等。由此保证细胞膜有控制细胞内外的物质交换的作用和细胞间相互识别以及传递各种信息的作用,并参与多种代谢过程(酶的催化作用)。总之,细胞膜的化学组成及结构特征賦予其具有保护作用、控制细胞内外物质交换的作用、感受和传递各种刺激的作用等多种功能,还使细胞膜具有多样性,保证了不同组织细胞和不同发育时期细胞膜功能的差异性。
3^ (1)膜外在蛋白靠离子键或其他较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合。(2)膜内在蛋白与膜结合的主要方式有3种。①通过跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用,一方面跨膜结构域大多为。螵旋构象,一个内在膜蛋白中有一个或多个跨膜。螺旋。每个。螺旋含有20个左右的氨基酸,其外部疏水性氨基酸残基,借疏水力与脂双层的疏水核心相结合;其些跨膜α螵旋既具有极性側链又具有非极性側链,在螺旋的外側是非极性链,内側是极性链,形成特异极性分子的跨膜通道。另一方面有些多次跨膜的蛋白质,它们的每个跨膜结构域仅有10~12氨基酸残基,形成#折叠片结构,反向平行的#折叠片相互作巧形成非特异的跨膜通道。②跨膜结构域的两端携带正电荷的氨基酸残基(如精氨酸、赖氨酸等)与磷脂分子带负电荷的极性头部形成离子键,或带负电荷的氨基酸残基通过Ca2+.mg2+等与带负电荷的磷脂极性头部相互作用,使内在膜蛋白更好地固定在膜中。③某些膜蛋白在细胞质基质一側的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力。还有些膜蛋白在膜的内表面完全位于胞液中,仅以共价结合的一个或多个脂肪酸链或其他类型的脂链(如异戊烯基团)插入并固着于膜上。(3)膜蛋白(包括膜内在蛋白与膜内在蛋白,或膜内在蛋白与膜外在蛋白)常相互结合,形成大的复合物来发挥作用,如质膜的Na+ Ka+泵、线粒体内膜上的电子传递体和ATP合酶等。膜蛋白间的结合有共价连接,但多为非共价特异性连接。从而保证了膜蛋白的灵活多变的结构与功能的顺利完成。 4.生物膜中外在膜蛋白和内在膜蛋白的比较见下表。 比较项目 分布位置
外在膜蛋广1 分布在膜的内外表面
内在膜蛋0
不同程度嵌入膜的脂双分子
层
所处环境 主要处于水介质中,呈水溶性 主要处于脂介质中,呈水不溶
性
占膜蛋白的含20^%?30%^ 量
所含氨基酸的亲水和琉水的氨基酸比例大主要由琉水氨基酸组成 组分 体相等
与膜结合方式 靠离子键或其他较弱的键结主要借琉水力和离子键等结
合 合
从膜分离所需温和的处理条件:髙离子强要求能破坏疏水键的试剂,如要的 度,金属螯合剂 去垢剂、有机 条件 溶剂
对膜结构的重除去外在膜蛋白并不引起膜除去内在膜蛋白则伴有膜结要性 结构的破坏与溶解 构的解体 与糖链的关系 可与糖链结合形成糖蛋白 可与糖链结合形成糖蛋白 举例 细胞色素0 细胞色素氧化嗨、视紫红质蛋
白
5^可采取以下的试验方案:①如果该蛋白质具有疏水区则可以直接与膜融合(如脂质体〗;②通过静电作用与膜脂中带电的头部基团或其他膜蛋白相互作用;③为了使蛋白质能准确定位在膜上,可以在翻译肽链的氨基末端加上一段信号肽,将表达的蛋白质进行修饰(如磷酸化、羟基化〗,使目的蛋白质通过诸如酷化等作用与天然的膜蛋白共价结合。
6^生物膜结构具有以下特征:①具有极性的头部和非极性尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质,以非极性尾部相对,极性头部朝向水扣的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未发现在生物膜结构中起组织作用的蛋白,这一结构特点为细胞和细胞器的生理活动提供了一个桕对稳定的环境,使细胞与外界,细胞器与细胞器之间有了一个界面;②蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,蛋白的类型、蛋白分布的不对称及其与脂分子的协同作用賦予生物膜兵有各自的特性与功能。这些结构特征有利于选择的物质运输,提供细胞识别位点,为多种酶提供了结合位点,同时参与形成具有不同功能的细胞表面特征结构。
生物膜结构的不对称保证了膜功能的方向,使膜两側具有不同功能,有的功能只发生膜外側,有的则在膜内側,这是生物膜发挥作用所必不可少的。如调节细胞内外Na+ Ka+ ATP酶,其运转时所需的ATP是细胞内产生的,该酶的ATP结合点正是处于膜的内側面;许多激素受体等接受细胞外信号的结构,则处于细胞外側。
膜的流动性与物质转运、能量转化、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。可以说,一切膜的基本活动均在细胞膜的流动状态下进行。
1.不对称性和流动性是细胞膜最基本的特性。细胞膜的不对称性是由膜脂分布的不对称性和膜蛋白分布的不对称性所决定的。膜脂分布的不对称性表现在:①膜内层和外层所含脂质分子的种类不同;②膜内外磷脂层所带电荷不同;③膜内外层磷脂分子中脂肪酸的饱和度不同;④糖脂均分布在外层脂质中。膜蛋白的不对称性主要表现在:①糖蛋白的糖链主要分布在膜的外表面;②膜受体分子均分布在膜外层脂质分子中;③腺苷酸环化酶分布在膜的内表面。
膜的流动性是由膜内部脂质分子和蛋白质分子的运动性所决定的。膜脂的流动性和膜蛋白的运动性使得细胞膜成为一种动态结构。膜脂分子的运动表现在:①側向扩散运动;②旋转运动;③摆动运动; ④翻转运动。膜蛋白的分子运动则包括側向扩散运动和旋转运动。
影响质膜流动性的因素很多:①脂肪酸链的长度和饱和程度,一般来说,脂肪酸链越短,不饱和程度越髙,膜脂的流动性越大,原核细胞膜的流动性是由膜中脂肪酸链的长度和双键数量的变化来调节的;②胆固醇,在动物细胞膜中胆固醇的数量是膜流动性的一个关键调节因素,胆固醇分子既有与磷脂分子相结合限制其运动的作用,也有将磷脂分子隔开使其容易流动的作用,即防止膜脂由液相变为固相以保证膜脂处于流动状态;③卵磷脂乂鞘磷脂的比值,卵磷脂的脂肪酸不饱和程度高,相变温度低;鞘磷脂的脂肪酸饱和程度高,相变温度高,故比值高时
膜流动性大;④膜蛋白与膜脂的相互作用,即当膜脂发生相变时,蛋白质会影响脂分子的协调效应,使相变温度变宽;⑤细胞骨架对膜的流动性具有动态调控作用。此外,膜脂的极性基团、环境温度、离子强度、金属离子等均可对膜的流动性产生一定影响。
9,生物膜的基本功能包括以下几个方面:①界膜和区室化,生物膜最重要的作用就是勾画了细胞的边界,并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室;②调节运输,膜为两侧的分子交换提供了 一个屏障,一方面可以让某些物质\自由通透\,另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍;③功能区室化,生物膜的另一个重要的功能就是通过形成膜性细胞器,使细胞内的功能区室化;④信号的检测与传递,细胞通常用质膜中的受体蛋白从环境中接收化学和电信号,细胞质膜中具有各种不同的受体,能够识别并结合特异的配体,产生一种新的信号,激活或抑制细胞内的某些反应,膜受体接收的某些信号则与细胞分裂有关;⑤参与细胞间的相互作用,在多细胞的生物体中,细胞通过质膜进行多种细胞间的相互作用,包括细胞识别、细胞黏着、细胞连接等;⑥能量转换,生物膜的另一个重要功能是参与细胞的能量转换,同样,膜也能够将化学能转换成可直接利用的高能化合物ATP,这是线粒体的主要功能。
生物膜的这些基本功能也是生命活动的基本特征,没有膜的这些功能,细胞不能形成,细胞的生命活动就会停止。 10.胰腺腺泡细胞能同时向外分泌消化嗨是由于腺泡细胞之间广泛存在着间隙连接。构成间隙连接的基本单位称为连接子。每个连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕,形成一个直径约
1.5 NM的孔道。桕邻细胞膜上两个连接子对接便形成一个间隙连接单位。间隙连接的通道可允许分子 质量小于1KDA的分子(如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸等)自由通过。当少数胰腺腺泡细胞受到促 胰液激素的刺激后,其基底面质膜上的受体与激素分子结合,激发细胞内作为第二信使的CAMP和 Ca2+浓度增高,促使储存在分泌泡中的消化嗨向外释放。cAMP和Ca2+都可通过间隙连接从一个细胞
进入相邻的细胞中,因此只有部分细胞接受信号分子的作用后,便可通过间隙连接形成代谢偶联,从而使整个胰腺腺泡同时向外分泌消化酶。
11.在多细胞有机体内,功能相同的细胞群体构成机体的组织,由几种功能密切相关的组织结合在一起,构成能执行一定生理功能的器官,由器官进一步构成系统乃至个体。多细胞有机体实质上是一个髙度\社会化\的细胞群体。在这个群体中的不同细胞之间都存在着直接或间接、或强或弱的相互作用。
至于细胞是怎样构成多细胞有机体的,人们普遍认为细胞表面在此起着关键性的作用。包括通过细胞黏着因子和细胞连接介导的细胞间结合,以及细胞与细胞外基质的结合。细胞表面存在有各种细胞黏着因子,如钙黏素、选择素等,介导细胞之间的相互识别、结合及相互作用。细胞与细胞之间的相互识别与黏合有的短暂,有的持久。在永久性的细胞黏合中有一些可进一步发展,建立起一定的形态结构,即形成\细胞连接\,如紧密连接、桥粒、间隙连接等。细胞与细胞外基质之间的黏附也是有的短暂, 有的持久。短暂者常为黏附与解黏附交替,如此循环往复从而使细胞得以进行迁移(位置的移动〉。持久的黏附也形成一定的形态结构,如半桥粒、黏着斑,从而使细胞固定于一定的基质。所有这些作用都受为数不多的细胞黏连分子(CAM)、细胞与基质黏连分子(SAM)和细胞连接黏连分子。JAM的调控。由这三种超分子系统介导着细胞之间和细胞与基质之间的直接相互作用,使细胞按照严格的顺序和方式有机地组织成了多细胞生物体。
12.目前已发现20个左右的基因分别在不同组织编码不同类型的胶原。胶原蛋白是在膜结合核糖体上起始合成的,然后进入内质网,通过内质网和高尔基体的加工修饰和装配,最后分泌到细胞外基质中。首先在糙面内质网上合成早前胶原,早前胶原进入内质网,在内质网腔中通过分子内交联,三股前体肽自我装配形成三股螺旋,即前胶原。然后进入髙尔基体,经加工修饰,并在反面网络被包进分泌小泡,通过质膜融合分泌到胞外。在胞外,前胶原被两种专一性不同的蛋白酶水解,切除!^端和13端的前肽,两端各保留部分非螺旋区,称为端肽区,此时形成的是原胶原。原胶原通过分子间交联进而聚合为胶原纤维。
13.糖胺聚糖由重复的二糖单位(一个为氨基己糖,另一个常为糖眩酸)聚合而成不分支的多糖链, 多数糖基硫酸化。各种糖胺聚糖链结合在核心蛋白上形成各种形式的蛋白聚糖。一个核心蛋白上可连接数百个不同的糖胺聚糖形成蛋白聚糖单体,若干个单体借连接蛋白的非共价键与透明质酸结合成多聚体。作用表现在:①糖胺聚糖和蛋白聚糖构成细胞外高度水合的凝胶状基质,使组织具有渗透压和膨压,具有抗张、反弹、抗机械压力和缓冲作用,维持组织的形态,防止机械损伤;②由于糖基髙度亲水并带负电荷,糖链挺直交错形成大小和电子密度不同的网孔,吸引阳离子,具有分子筛作用,对物质转运有选择渗透性;③细胞表面的蛋白聚糖具有传递信息的作用(如乙酰肝素蛋白聚糖可跨细胞膜,外结合基质中信号分子,内结合细胞骨架,从而传递信息〗;④角膜中的蛋
白聚糖兵有透光性。硫酸软骨素和硫酸角质素由于髙度硫酸化,使得基质脱水变的致密,阻止血^形成使角膜柔软透光,具有保护作用;⑤肝素蛋白聚糖在受刺激时释放肝素入血,与抗凝血酶结合,抑制凝血因子作用,具有抗凝血功能。
14. LN是一种多功能蛋白质,目前对其生物学作用还了解不足,大致包括以下几方面:①是基膜的主要结构成分之一,LN主要与天然的IV型胶原结合,此外,还与硫酸乙酰肝素及其他非胶原糖蛋白结合,将基膜中的大分子连成一个整体,并控制基膜的形成;②LN在细胞黏着及铺展中的作用,作为黏若因子可介导上皮细胞、内皮细胞、某些成纤维细胞、神经鞘细胞及肿瘤细胞黏着于胶原并铺展;③促进上皮细胞及胚胎神经鞘细胞增殖,在体外还促进一些肿瘤细胞的增殖,抑制成纤维细胞增殖;④在胚胎发育及组织分化中具有重要作用,在个体发生中出现最早的细胞外基质蛋白质是LN,对于保持胚胎细胞黏合成团和排布成极性以及控制细胞的分化都有意义;⑤可以促进神经鞘细胞及多种肿瘤细胞的趋触性迁移。
15.植物细胞壁主要成分包括纤维素、半纤维素、果胶质、木质素和糖蛋白。
纤维素是由葡萄糖构成的,在细胞壁中,由50?60个纤维素分子形成一束,并且相互平行排列,形成长的、坚硬的微原纤维。纤维素则桕当于动物细胞外基质中的胶原。
半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体,这些糖是五碳糖和六碳糖,包括木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%,它结合在纤维素微原纤维的表面,并且相互连接,这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。
果胶质是由半乳糖醛酸及其衍生物组成的多聚体,类似动物细胞的黏多糖,容易形成水合胶。果胶质在细胞壁中的作用主要是连接相邻细胞壁,并且形成细胞外基质,将纤维素包埋在水合胶中。
木质素是由聚合的芳香鸱构成的一类物质,主要存在于木质组织中,主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁。木质素主要存在于纤维素纤维之间,作用是抵抗压力。
糖蛋白在植物细胞壁中占总量的10%。最茧要的一种糖蛋白叫伸展蛋白,这种蛋白质与相关蛋白质一起,与纤维素等形成交叉网络,产生一种加固蛋白质-多糖复合物的力。
16.细胞外基质对于细胞的活性及形态起关键作用,其功能除了决定器官、组织的形态及保护作用外,还可参与信号转导、细胞分化及形态建成等。细胞外基质的作用可概括为以下几个方面:①细胞外基质对细胞的形态建成具有重要影响,对组织建成及细胞群体的稳定性的维护界定、支持及保护有重要作用;②对细胞迁移有促进作用,如透明质酸是胚胎细胞迁移所必需的,纤连蛋白可促进角膜上皮细胞的迁移等;③细胞外基质对细胞增殖、分化有调节作用。 二、 是非判断
1. X 2, V 3, V 4X 5, X 6, X 7 X 8, V 9, V 10. X 11. V 12. V 13V 14. V 15. V 16. X 17. V 18. V 19. V 20, V 21. V 22, X 23, V 24, V 三、 填空
1.分配系数;分子大小;膜的厚度 2,组成型;调节型
3,受体介导;非特异性实验证明,脱离了细胞外基质的正常细胞很快 4同向;反向
5^植物;溶酶体;液泡膜;酸6, P;2;钠钙交换器
7. 直接接触;信号分子;间隙;小分子;化学信号;最主要8^内分泌激素;神经递质;介导因子;气体分子 9^三;激素;CYS;HSP90 ;转录激活
10.离子通道型受体;G蛋白偶联型受体;酶偶联的受体 11. 去磷酸化;磷酸化;DG-激酶磷酸化;DG酯酶
12.催化性受体;受体酪氨酸激酶;受体丝氨酸7苏^酸激晦;受体略氨酸磷酸酯嗨;受体鸟苷酸环化酶;酪氨酸蛋白激酶联系的受体
13.脂溶性;靶细胞;基因表达;靶细胞膜;膜表面
14.ADP核糖基;GS;GTP酶;GTP;持续活化;永久性活化
15.G蛋白偶联型;激活;4, 5-二磷酸磷脂酰肌醇;双信使系统 16.选择性;瞬时;构象;配体;电压;压力激活
17.CAMP;CGMP;三磷酸肌醇;二酰基甘油;Ca2+ ;第三信使 四、 选择
1. A 2. C 3. B 4. A 5. A 6. C 7. B 8. D 9. B 10. C 11. A 12. B 13. B 14. C 15. D 16. D 17. D 18. A 19. A 20. C 21. A 22. C 23. D 24. B 五、 简答
1.鉴定细胞膜上的膜运输蛋白有两种方法:一种是亲和标记法,另一种是膜重建。在亲和标记法中,主要是用放射性标记的分子抑制某种物质的运输,然后分离膜蛋白,鉴定同抑制剂结合的膜蛋白。在膜重建法中,首先要分离纯化某膜蛋白,然后将分离纯化的该蛋白质同磷脂混合,构建人工脂质体,然后检测脂质体的物质运输能力。 2.细胞质基质中Ca2+浓度通常不到10(-7)mol/l原因是多方面的,包括:①在正常情况下,膜对。Ca2+是高度不通透的;②质膜和ER的膜中含有Ca2+泵,能够将Ca2+从基质中泵出细胞外或泵进ER 腔的运输系统;③某些细胞的质膜中还有Na+——Ca2+\交换泵,将输入到细胞质,而将Ca2+从基质中输出;④线粒体膜也能将钙离子从基质中运输到线粒体基质。细胞通过上述的钙离子运输体系将细胞 质中的Ca2+维持在极低的水平。
3,细胞信号分子包括:短肽、蛋白质、气体分子(NO)、(CO)以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生 物等,其共同特点是:①特异性,只能与特定的受体结合;②高效性,几个分子即可发生明显的生物学效应,这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统;③可被灭活,完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性,保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。
4,信号传导强调信号的释放与传递过程,包括:①信号分子的合成;②信号分子的释放;③信号分
子向耙细胞的定向运输。信号转导则强调信号的接受、放大及解除,特别是信号的效应,包括:①靶细胞对信号分子通过位于细胞质膜或细胞内受体蛋白的选择性的识别和结合;②细胞对细胞外信号进行跨膜转导,产生细胞内的信号(第二信使);③细胞内信号作用于效应分子,进行逐步放大的级联反应,并引起细胞代谢、生长、基因表达等方面的一系列变化;④细胞完成信号应答之后,进行信号解除,终止细胞位
答。因此,信号传导注重信号传递的过程,而信号转导强调信号传递引发的效果:
5.采用放射性标记的配体同非放射性标记的其他物质共同竞争受体的结合位点的方法进行设计实验。原理是:如果结合是特异性的,只有放射性标记的配体能够同受体结合,而与放射性标记的配体无关的分子则不能同受体结合,通过检测比较膜上受体的放射性(实验组、对照组)即可证明受体与配体的结合是否有特异性。
6^从结构上看离子通道偶联的受体是由多亚基组成的受体一离子通道复合体,本身既有信号结合点,又是离子通道,其跨膜信号转导无需中间步骤,主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞,其信号分子为神经递质。从功能上看离子通道型受体与信号分子结合后改变了通道蛋白的构象,导致离子通道的开启或关闭,改变质膜的离子通透性,在瞬间将胞外化学信号转换为电信号,继而产生细胞应答;当通道型受体与信号分子分离后,受体则恢复到初始状态,做好重新接受配体的准备。
7. 受体酪氨酸激酶的胞外区是结合配体结构域,配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素,包括胰岛素和多种生长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位,并具有自磷酸化位点。配体(如20。在胞外与受体结合并引起构象变化,导致受体二聚化形成同源或异源二聚体,在二聚体内彼此相互磷酸化胞内段酪氨酸残基,激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性引起细胞增生。受体酪氨酸激酶81^-833信号通路可概括如下:配体— RTK— adaptor— GEF— Ras — Raf (MAPKKK) -? MAPKK ——MAPK—进入细胞核—转录因子—基因表达。
8^受体鸟苷酸环化酶是单次跨膜蛋白受体,受体本身是鸟苷酸环化酶,其作用是催化GMP形成CGMP。胞内CGMP的水平受鸟苷酸环化酶和CGMP磷酸二酯酶的共同控制。信号传递途径:信号分子—激活鸟苷酸环化酶受体的胞内鸟苷酸环化酶活性一形成CGMP—激活CGMP依赖蛋白质激酶G (cGMP dependent protein kinase G, PKG)―靶蛋白中的丝氨酸或苏氨酸磷酸化—细胞应答。
9, 一氧化氮是可溶性的气体,NO的产生与血管内皮细胞和神经细胞相关,血管内皮细胞接受乙酰胆碱,引起胞内浓度升高,激活一氧化氮合酶,该酶以I精氨酸为底物,以还原型辅酶II 〔DANPH) 作为电子供体,生成NO和L瓜氨酸。细胞释放NO,通过扩散快速透过细胞膜进入平滑肌细胞内,与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的Fe2+结合,改变酶的构象,导致酶活性的增强和CGMP合成增多。CGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+离子浓度,引起血管平滑肌的舒张,血管扩张、血流通畅。NO没有专门的
储存及释放调节机制,耙细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。Furchgott等三位美国科学家因发
现NO作为信号分子而获得1998年诺贝尔医学与生理学奖。
10.钙离子的主要作用途径有:①通过钙结合蛋白完成作用,如肌
钙蛋白C:、钙调素(CaM);②通过CaM活化腺苷酸环化酶及PDE调节CAMP水平;③作为双 信使系统的传递信号;④参与其他离子的调节。
II. 酶偶联型受体在质膜外表面有配体结合区,在细胞质区有酶活性〖受体自身的酪氨酸蛋白激酶的活性或同其他的蛋白组成复合物行使酶的作用〉。该通路对信号的反应比较慢(通常要几小时),并且需要许多细胞内的转换步骤。
12. G-蛋白有两种类型:一种是剌激型调节蛋白(Gs),另一种是抑制型调节蛋白(Gi〉。现在已经纯化出GS和GI,二者结构和功能很相似,均由a、B 和r三个亚基组成,分子质量都为80?100 000 DA。它们的B、r亚基大小很桕似。其a亚基也都有两个结合位点:一是结合GTP或其类似物的位点,具有GTP酶活性,能够水解GTP;另一个是含有负价键的修饰位点,可被细胞毒素ADP核糖基化。二者的不同之处在于GS和as的亚基能被霍乱毒素ADP核糖基化,而GS和as的亚基能被百日咳毒素ADP核糖基化。GS和as都能调节其余相应受体的亲合性以及作用于腺苷酸环化酶,使产生CAMP。 六、论述
1.质膜的通透性的特点有:①脂溶性高易通过膜,但水分子例外,它虽具极性却穿膜速度快;②小分子比大分子易穿膜,但分子的脂溶性要比体积大小更为重要,脂溶性髙的分子通常比脂溶性低的小分子穿膜更快;③不带电荷颗粒的易穿过膜,电解质比非电解质慢,强电解质比弱电解质慢,原因是离子难溶于脂肪,并带有水膜,增大了有效体积;④亲水性的分子和离子的穿膜要依赖于专一性的跨膜蛋白,膜对物质的通透性还受生理状态和环境条件的影响,如兴奋、麻醉、热等。
++2+++
2. 1957年51年Skou首先发有一种酶在有Na、K、Mg存在时能把ATP水解成ADP和磷酸,与此同时把Na、K以逆浓
++
度梯度方向进行穿膜运输,这种酶称之为Na-K-ATP酶(或泵〉。它存在于动物的细胞膜上,是镶嵌在脂质双层的
++2+
一种四聚体蛋白质,由α,β两个亚基组成,在有Na、K、Mg存在时才表现为活性,进行一系列的构象变化。α
+
亚基是催化亚基为跨膜蛋白,分子质量100 kDa,靠近细胞质的一側有Na和ATP结合部位,靠近细胞外一侧有和乌本苷的结合部位。ATP上的一个磷酸基团能转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上,导致构象的变化,靠磷酸化和
++++
去磯酸化的构象变化改变对Na、K的亲和力。β为糖蛋白亚基作用不详,但当把α、 β分开时酶活性消失。Na-K
+++++
-ATP酶在细胞膜内、外分别为Na、K所激活,催化ATP水解为Na运出膜外和K运进膜内提供能量。细胞内Na的存在使酶发生磷酸化,导致构象变化,将^!广排出膜外。细胞外的存在使晦脱磷酸化导致构象恢复而把带到细胞
++
内,构象每秒变化可达1 000次。利用血影测得每水解一个ATP,泵出3 个Na泵进2个K (3 : 2〉,而其他细胞
++++
膜运输比例为1 : 1或3 : 1不等。运输的结果形成了Na浓度在胞外高,而K在胞内髙。现在已能将膜的Na-K-ATP
++
晦纯化并重建具有Na-K-ATP泵功能的人工膜,应用鸟本苷及抑制生物氧化的药物都能抑制泵的工作,这因为乌
++ ++
本苷〖或毛地黄等)可与Na-K泵外側结合使活性抑制,生物氧化抑制剂是使Na-K泵失去能源。
3^相同点:都属于小分子物质的穿膜运输,动力来自浓度梯度,不需耗能。不同点:①促进扩散需要膜蛋白的帮助,并且比简单扩散的速度要快几个数14级;②简单扩散的速率与溶质的浓度成正比,而当溶质的跨膜浓度差达到一定程度时,膜蛋白帮助的促进扩散可以达到最大值,促进扩散的速度不再提髙;③在简单扩散中,结构上桕似的分子以基本桕同的速度通过膜,而在促进扩散中,运输蛋白具有髙度的选择性;④与简单扩散不同,运输蛋白的促进扩散作用也会受到各种抑制。膜运输蛋白的运输作用也会受到类似于酶的竞争性抑制,以及蛋白质变性剂的抑制作用。
4.受体介导的胞呑作用是大多数动物细胞通过网格蛋白有被小泡从胞外液摄取特定大分子的有效途径。被转运的大分子物质〖配体)首先与细胞表面互补性的受体桕结合,形成受体一配体复合物。其过程:特定的大分子结合到特定的细胞表面受体,这部分质膜所处的部位称为有被小窝,小窝凹陷从膜上脱落下来称为有被小泡,这一过程速度较快并且在摄入特定的大分子时,内吞的杂质较少,故这个过程是一种选择性的浓缩内吞,进入细胞内的有被小泡很快就脱去衣被。脱去衣被的小泡与胞内体融合。胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器,其作用是传输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解。
胞内体膜上有ATP驱动的质子泵,其腔内的PH低(Ph 5?6),从而引起配体与受体的分离。胞内体以
出芽的方式形成运载受体的小囊泡,返回细胞质膜,受体重复使用。然后含配体的胞内体与溶酶体融合,消化分解后被细胞利用。
衣被是蛋白质构成的,主要的蛋白质是笼形蛋白或包涵素,是一种纤维状的分子质量为180 kDa 的蛋白质,还有一种小分子质量的多肽〈35 kDa),它们共同构成了笼形蛋白三聚体。笼形蛋白三聚体是由3分子的笼形蛋白和3个小肽组成的类似3条臂弯曲的风车,称为三联体骨架,是形成衣被的基本装配单位。每一装配单位呈五角或六角形。一般认为装配单位的每角上都含有一个三联体骨架分子,它的每条臂都参3多边形相邻两边的形成每条边由两条反向平行的近轴和远轴端组成。若干三联体骨架形成一个五角或六角形的竹篓状结构,包在毎个有被小窝或小泡之外。笼形蛋白组装成笼形结构的条件:①辅助蛋白,将笼形蛋白分子集中和使质膜中的表面受体集中;
2+
②低PH≤5、Mg 存在;③解聚ATP酶破坏笼形结构。'
5, 1969年Sutherland等提出激素作用的第二信使学说模型:胞外化学物质(第一信使)不能进入胞内它作用于细胞表面,专一受体而导致细胞内产生第二信使,从而激发一系列的生化反应,最后产生一
定生理效应,第二信使的降解使其信号作用停止。Sutherland等对cAMP进行了研究,阐明了其功能并提出第二信使荣获1971年诺贝尔奖。
cAMP信号系统的组成:①激活型受体(RS)与活化型调节蛋白(GS)由激活型的信号作用于激活型的受体(如肾上腺素β型受体、胰高血糖素受体等〉,经激活型的G蛋白去激活腺苷酸
环化酶,从而提高cAMP的浓度引起细胞的反应;②抑制型受体(RI)与抑制型调节蛋白(GI),通过抑制型的信号分子作用于抑制型的受体(肾上腺素α2型受体、乙酰胆碱M型受体〉,经抑制
型的G蛋白去抑制腺苷酸环化酶的活性,从而抑制cAMP的产生引起细胞的反应;③腺苷酸环化酶,是相对分子质
2+2+
量为150 kDa的糖蛋白,跨膜12次,在Mg或Mn的存在下,腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP;④蛋白激酶A(PKA),由两个催化亚基和两个调节亚基组成,在没有cAMP时,以钝化复合体形式存在,cAMP与调节亚基结合,改变调节亚基构象,使调节亚基和催化亚基解离, 释放出催化亚基。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化,改变这些蛋白的活性,进一步影响到相关基因的表达;⑤环腺苷酸磷酸二酯酶cAMP, 可降解cAMP生成5'-AMP,起终止信号的作用,该酶活性受Ca和钙调素的调节。cAMP信号途径有两种调节模型。 Gs调节模型当细胞没有受到激素刺激,Gs处于非活化态,α亚基与GDP结合,此时腺苷酸环化酶没有活性;当激素配体与Rs结合后,导致Rs构象改变,暴露出与Gs结合的位点,使激素-受体复合物与Gs结合,Gs的α亚基构象改变,从而排斥GDP,结合GTP而活化,使三聚体Gs蛋白解离出α亚基和β、γ亚基复合物,并暴露出α亚基与腺苷酸环化酶的结合位点;结合GTP的α亚基与腺苷酸环化酶结合,使之活化,并将ATP转化为cAMP。随着GTP的水解α亚基恢复原来的构象并导致与腺苷酸环化酶解离,终止腺苷酸环化酶的活化作用。α亚基与β、γ亚基重新结合,使细胞回复到静止状态。活化的β、γ亚基复合物也可直接激活胞内靶分子,具有传递信号的功能,如心肌细胞中G蛋
+
白偶联受体在结合乙酰胆碱刺激下,活化的β、γ亚基复合物能开启质膜上的K通道,改变心肌细胞的膜电位。此外, β、γ亚基复合物也能与膜上的效应酶结合,对结合GTP的α亚基起协同或拮抗作用。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—依赖cAMP的蛋白激酶A— 基因调控蛋白—基因转录。
GI调节模型GI对腺苷酸环化酶的抑制作用可通过两个途径:①通过α亚基与腺苷酸环化酶结合,直接抑制酶的活性;②通过β、γ亚基复合物与游离Gs的α亚基结合,阻断Gs的α亚基对腺苷酸环化酶的活化。百日咳毒素催化Gi的α亚基ADP-核糖基化,结果降低了GTP与Gi的α亚基结合的水平,使Gi的α亚基不能活化,从而阻断了Ri;受体对腺苷酸环化酶的抑制作用,但尚不能解释百日咳症状与这种作用机理有关。
6^细胞信号传递的基本特征有:①胞外信号分子多种多样;②不同信号分子可激活不同的受体; ③不同受体可激活不同的靶蛋白;④不同的靶蛋白参与不同的信号传递途径,引起不同的级联反应; ⑤不同的信号传递途径之间又有交叉作用关系;⑥细胞对长期信号刺激的耐受性。
细胞无时无刻不处在复杂环境的\信号轰炸\之下,这些信号分别或协同启动细胞各种信号转导途 二.是非判断题
1. V 2. X 3. V 4. V 5. V 6. X 7. V 8. V 9. X 10. V 11. V 12. X 二、是非判断
1. V 2. X 3, X 4^ X 5^ V 6^ V 7. X 8^ V 9^ V 10. V 11. X 12. X
13. X 14. V 15. V 16. X 17. V 18. V 19. X 20, V 21. X 22, V 23, V 24, X 25, X 26, X 27, V 28, V 29^ V 30, V 31. X 32, V 三、填空
1.细胞膜;线粒体内膜
2.NADH-辅酶Q还原酶;辅酶Q细胞色素还原酶;细胞色素氧化酶
3.双层膜;电子;膜;电子;ATP;氧化磷酸化;化学能;光合磷酸化;光能;内膜;类囊体膜;向内;膜间隙流向基质;向外;类囊体腔流向叶绿体基质;2; 3 4^半自主;G2期;G1期;S期
5,正相关;偶联磷酸化;ATP;ATP酶复合体 6^细菌;N-甲酰Met
7. 间壁分离;收缩后分离;出芽 原质体;分生组织;叶绿体;造粉体;造蛋白体;造油体 9. 8; 8;核DNA;叶绿体DNA
10.原初反应;电子传递;光合磷酸化;碳同化 II. 蓝藻;紫细菌;绿细菌
12.单胺諷化酶;细胞色素諷化酶;腺苷酸激酶;苹果酸脱氢酶 13.偶联因子F1;α;β;γ; δ; ε 14.外膜;内膜;类囊体膜
15.PSⅠ; PSⅡ ;DADPH ;NADH
16. chDNA编码,叶绿体上合成;核DNA编码,细胞质中合成;核DNA编码,叶绿体上合成 四、 选择
1. D 2. A 3. A 4. B 5. D 6. C 7. B 8. B 9. B 10. C 11. A 12. C 五、 简答
1. F0-F1,酶复合体各部分结构及其功能是:①头部,偶联因子F1 (可溶性腺苷三磷酸酶)由α3、β3、γ、δ、ε组成,α、β是结合ATP或其他核苷酸的位点,γ为质子移动的通道,δ是F1附着于膜上 所必需,ε可能参与调节F1的活性;②基部〈膜部或F0连接蛋白),至少有4种亚基组成,多为疏水性, 其中有一种小的脂蛋白、对寡霉素、DCCD(NN双环己基二亚胺)敏感,结合后能抑制ATP的形成,F0
的功能是质子传递的通道;③柄部,原来认为有一种称为寡霉素敏感性转受蛋白(OSCP)组成,这种蛋白质能使F1因子对寡霉素敏感从而阻止形成ATP。现认为柄 是由F1、F0。各一部分共同构成的,由F1的γ亚基和ε亚基及F0的γ亚基构成,γ亚基穿过头部作头部旋转的轴。
2.线粒体的遗传密码与通用遗传密码的基本区别有:①UGA不是终止信号,而是色氨酸的密码, 因此,线粒体tRNAtrp可以识别UGG和UGA两个密码子;②多肽内部的甲硫氨酸由AUG和AUA两个密码子编码,而起始甲硫氨酸由AUG,AUA,AUU和AUC四个密码子编码;③AGA,AGG不是精氨酸的密码子,而是终止密码子,因而,在线粒体密码系统中的4个终止密码子即UAA,UAG,AGA,AGG。
3.用完整的线粒体很难达到这一研究目的,一般用超声波处理使外膜破碎,使内膜产生许多亚线 粒体小泡,这样就可用专一性的抗体对呼吸链组分进行定位、定量的研究。如用cytC化抗体处理时,可抑 制完整线粒体的氧化磷酸化,但不能抑制亚线粒体的氧化磷酸化,说明靠近内膜的外側(膜间隙), 可以用不能通透内膜的标记
35
物如s-DABS〈重氮苯磺酸)与线粒体和亚线粒体的作用测定掺入量并与 离状态的呼吸链组分进行比较进行间接
35
定位。如s-DABS掺入完整线粒体的cytC数值接近分离状 ,而掺入亚线粒体的cytC的数值则很低,说明cytC位于内膜的外側。
4.氯霉素可抑制线粒体中的蛋白质的合成,但对细胞质中的蛋白质的合成无影响,而放射菌素酮
则相反。1973年Kuntzel等以链孢霉为材枓研究线粒体RNA聚合酶时发现,在有^霉素的培养液中线粒体的所含RNA聚合酶活力高于对照组两倍,说明此酶在细胞质的核糖体上合成。显然线粒体的蛋白质合成系统能合成一种阻遏物,它对核DNA的有关线粒体的蛋白质合成的酶的遗传转录起一定的阻抑作用。含有\霉素的培养液使阻遏物不再形成,使核DNA转录RNA聚合酶的过程得到促进;对照组中,线粒体内产生的阻遏物影响了核遗传系统的表达,抑制了RNA聚合酶的产生,所以含有氯霉素的培养液中线粒体内的RNA聚合酶活力比对照组髙。 5^氧化磷酸化与光合磷酸化的异同见下表。
细胞器 定位
电子传递系统 电子供体 电子终受体 传递电子对
造成的9^质子浓度差 电子跨膜次数 偶联因子 机制
偶联因子定位取向 +
H质子流向
+
产生ATP所需的H
氧化磷酸化 光合磷酸化
线粒体 叶绿体 线粒体内膜 类襄体膜 呼吸链 PSⅠ、PSⅡ NADH或FADH H2O的光解
+
1/2 O2 DADP1对 1对 膜间隙(髙V基质(低) 类囊体腔(高V基质(低) 3次 2次 F1-F0-ATP酶 CF1-CF0-ATP酶 化学渗透 化学渗透 向内朝向基质 向外朝向基质 向外流向膜间隙 向内流向类囊体腔
++
2个H 3个H
6^无论是在游离核糖体合成的蛋白质还是在膜结合核糖体合成的蛋白质,它们的转运都是由信号引导的,这种信
号一般存在于蛋白质的N-端,这就是蛋白质的定位信号。由于游离核糖体合成的蛋白质与膜结合核糖体合成的蛋白质的运输信号不同导致运输机制的不同,为了便于区别它们,将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号统称为导向信号,或导向序列0由于这一段序列是氨基酸组成的肽,所以又称为转运肽或导肽.将内质网结合的核糖体上合成的蛋白质的端的序列称为信号序列,组成该序列的肽称为信号肽。在不需要特别区分时,可将它们统称为信号序列或信号肽。虽然转运到细胞核中的蛋白质也是在游离核糖体上合成的,由于此类蛋白的运输机制特别,所以将这些蛋白中的定位引导序列称为核定位信号(NLS)。
1.早期发育的质体为双层膜包围的小泡500NM内部无片层结构特称为起动者,位于根芽的分生组织中,随后内膜内褶逐渐变大为原质体。在光照条件下,内褶继续发育为片层,然后再堆积形成基粒继而成为叶绿体。在黑暗条件下,内褶分离形成一个个小泡,这些小泡转化为规则的管子,相邻的小管彼此联系在一起就成为前片层体(此时可称为白色质体或黄色体〗。在黑暗生长植物若在光照条件下可使白色质体(原片层体)发育成标准的叶绿体结构。
8,进化假说是解释线粒体、叶绿体、细胞核、内质网等细胞器起源的一种学说,该学说认为线粒体、叶绿体、细胞核、内质网等细胞器均可由质膜内褶将细胞分成若干区域而后逐渐演化形成。Uzzel和Spolsky对此假说作了进一步阐述:它们认为线粒体、叶绿体和核的产生是在袓先原核细胞进行的,这种细胞基因组进行复制,但不进行分裂,结果细胞含有几套DNA,这几套DNA附着于质膜内側,该处质膜发生内褶分别包围各套DNA形成双层膜的小体,这些小体敁初结构功能桕似,含有相同的DNA,随后发生变化,线粒体基因组丢失,一些基因演变为专具呼吸功能的细胞器,或光合作用的叶绿体;而细胞核的基因组高度发展。线粒体与叶绿体之所以有某些特性与原核细胞桕同,是因为它们保留了祖先的原始特征。
9^光系统II是类囊体膜中的一种光合作用单位,它含有两个捕光复合物和一个光反应中心。构成PSII的捕光复合物称为LHCII ,而将PSII的光反应中心色素称为P680,捕光复合物又称II(LHCII)捕光叶绿素-蛋白质复合物或天线复合物,含有类囊体膜的叶绿素总量的40%?
60%,该复合物的作用是吸收光能及传递光能到作用中心。PSII反应中心复合物组成较为复杂,至少含有6个膜整合肽和几个紧密连接的脂,包括反应中心色素P680、几十个叶绿素a和b、类胡萝卜素等,其
2+
中有一对特别的不含Mg的叶绿素,称为脱镁叶绿素,简称Pheo。这些色素与两个相关多肽D1和D2组成反应中心。此外,反应中心复合物还含有四个锰原子和细胞色素b559的蛋白质片段。PSII的功能是利用从光中吸收的能量将水
2-+
裂解,并将其释放的电子传递给质体醌,同时通过对水的氡化和PQB的还原在类囊体膜两側建立H质子梯度。 六、论述
1.现为多数人接受的ATP合酶合成ATP的模型是结合变化模型。该模型认为F1中的β亚基作为C亚基旋转中心固定的转动杆,旋转时会引起F1复合物β亚基构型的改变。
亚基与核苷酸的结合能力有3种不同的构象状态,对ATP和ADP具有不同的结合能力:①空闲状态〈0型),几乎不与ATP、ADP和Pi结合;②松散结合状态(L型),同ADP和Pi的结合较强;③紧密结合状态(T型〉,与ADP和Pi的结合很紧,能生成ATP并能与ATP牢牢结合。当γ亚基旋转并将F1复合物β亚基转变成0型则会释放ATP。ATP合成酶是
+
如何催化合成ATP的,目前认为是按照\旋转催化的模式进行的:H流跨膜转运时,带动ATP合成酶基部的类车轮结构和与之连接的轴进行转动,就像水流带动水轮机一样。这--转动继而引起与轴相连的三个叶片(即3个β亚基)发生一定的构象变化:第一步,随着构象改变的出现,疏松结合的ADP和Pi被转换成ATP;第二步, ATP的结合变得更加疏松;第二步以后就可能出现ATP的释放。由于构象改变是紧密相联的,这样在任何时候,3个β亚基都处在不同的构象状态,在某一时间只有一个位点处于紧密构象状态,在紧密状态下出现共价键的互变,每一次系统构象改变释放一个ATP,而每一个β亚基需要经过三次构象改变才形成一个ATP。
2.线粒体和叶绿体均有自我繁殖所必需的基本成分,有自身的DNA,能自我复制,并编码有一定量遗传信息。兵有独立进行转录和翻译的功能。迄今为止,已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白并在线粒体核糖体上合成;叶绿体仅有60多种特有的蛋白质是在叶绿体内合成的。由此可见,线粒体和叶绿体两种细胞器都具有一定的自主性。但参与组成线粒体和叶绿体的蛋白质各有上千种之多,显而易见,线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码的,在细胞质核糖体上合成,然后转移至线粒体或叶绿体内。这些蛋白质与线粒体或叶绿体DNA编码的蛋白质协同作用。可以说,细胞核与发育成熟的线粒体和叶绿体之间存在着密切的、精确的、严格调控的生物学机制。在二者协同作用的关系中,细胞核的功能更重要,一方面它提供了绝大部分遗传信息,另一方面它具有关键的控制功能, 线粒体和叶绿体DNA复制所需的DNA聚合酶由核DNA编码。也就是说,线粒体和叶绿体的自主性程度是有限的,它们对核遗传系统有很大的依赖性。线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统控制的,所以称为半自主性细胞器。
3,构成线粒体的蛋白质主要是核基因编码,在细胞质中的核糖体上合成的,它们要进行转运定位, 以便到达各自的预定地点:①线粒体基质蛋白的转运,是通过导肽转运进来,其运输过程是前体蛋白在游离的核糖体合成释放后,在细胞质分子伴侣Hsp70的帮助下解折叠,然后通过N端的导肽同线粒体外膜的受体蛋白进行识别,在受体(或附近)的内外膜的接触点处利用ATP水解产生的能量经转运蛋白的运输通道进入线粒体基质,在基质中,由mHsp70维持前体蛋白的解折叠状态,在Hsp60的帮助下, 前体蛋白重新折叠,切除导肽变成成熟的线粒体基质蛋白;②线粒体外膜和内膜蛋白的转运,该转运过程与导肽后面的停止转运序列有关,如果停止转运序列与外膜转运酶(TOM)结合,则成为外膜蛋白,反之同内膜转运酶(TIM)结合则为内膜蛋白;③线粒体膜间隙蛋白的转运,该过程较为复杂需要两个信号序列即基质导向序列和膜间隙导向序列的参与,有两种转运定位方式,一是保护性寻靶,另一是非保护性寻靶。基因融合实验证明,导肽的不同片段含有不同的导向信息,不同的导肽所含的信总不同,可使不同的线粒体蛋白质运送至线粒体的基质中,或定位于内膜或膜间隙。但是,并非所有线粒体蛋白质合成时都含有导肽。例如,外膜蛋白Porin ,内膜蛋白ADP/ATP载体等,这些蛋白的靶向信息很可能蕴蔵于这些分子内的氨基酸序列中。
转运过程的特点是:①需要受体参与,由于被转运的蛋白需要穿过(或插入)线粒体膜,导肽首先需要与线粒体膜上的受体识别,然后才能进行转运;②从接触点进入,线粒体的内外膜要局部融合形成被运输蛋白进入的接触点;③需要分子伴侣的帮助进行蛋白质解折叠,蛋白质在合成时为防止降解,需要立即折叠成形成空间结构,但是在转运时,必须解折叠以便进入线粒体之后再重新折叠;④需要能量,导
肽引导的蛋白质转动是一个耗能过程,既要消耗ATP,又要膜电位的驱动;⑤需要酶切割,由于导肽只是起蛋白质转运的引导作用,而非蛋白质的永久结构。所以,当蛋白质到达目的地后,导肽即被基质中
的线粒体导肽水解酶(MPP)与导肽水解激活酶(PEP)水解,导肽被切除;⑤需要分子伴侣的帮助进行蛋白质的重新折昝成为有活性的蛋白。
4.内共生假说是解释关于线粒体、叶绿体起源的一种学说。目前支持此假说的证据:①基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似,DNA环状裸露;②有自己完整的蛋白质合成系统,能独立合成蛋白质,蛋白质合成机制有很多类似细菌而不同于真核生物;③蛋白质合成的抑制剂的敏感性同细菌;④形态上较小与细菌等相似,分裂也相似;⑤两层被膜有不同的进化来源,外膜与细胞膜相似,内膜与细菌质膜相似;⑥现仍有内共生现象。发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构一一蓝小体,其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证,并且现在发现线粒体、叶绿体都能在异源细胞内长期生存。但该假说不足之处在于:①从进化观点上看,不能解释在代谢上具有明显优势的共生体反而将大^的遗传信息转移到宿主细胞,特别是不能解释真核的出现;②具有吞噬作
用的前真核或原核生物均未找到;③真核细胞的核、叶绿体、线粒体均含有内含子而原核生物的基因无插入顺序,如果同意内共生起源学说的观点,那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子从何发生;④线粒体中有密码的不通用性。现在看叶绿体的内共生起源基本上得到肯定,而关于线粒体的起源可能不仅仅是一种革兰氏阴性细菌或者内共生体有不同的进化途径。
5,叶绿体与线粒体都是真核细胞中与能量代谢有关的细胞器,有着相同的起源和增殖方式,并且都是半自主的细胞器,但二者在结构、功能上有很大差别:结构上,线粒体为双膜结构,分2个区室;叶绿体是三膜结构、3个区室。功能上,线粒体是有机物氧化的场所,通过氧化磷酸化合成ATP;叶绿体是有机物制造的场所,通过光合作用合成有机物和ATP(光合磷酸化:)。叶绿体与线粒体膜或区室的结构功能比较见下表。 膜或区室 线粒体 叶绿体 外 膜 标志嗨:单胺氧化酶
膜厚6 NM,通透性强, 膜厚7NM,通透性强
内 膜
标志晦:细胞色素氧化酶 蛋白质:脂质=0.7:0.3 通透性差 内折成嵴
内表面有F1 -F0 ATP酶复合体 有各种类型的运输蛋0
是电子传递和氧化磷酸化部位
蛋白质:脂质=0,9 : 1 通透性差
内折成管状或小泡状 内表面光滑
仅含运输交换蛋白 是脂合成的部位
外表面有CF0- F1 ATP酶复合体光合磷酸化部位
含有一些酶、chDNA、核糖体、tRNA等与蛋白
质合成相关的成分 卡尔文循环的场所 建立H梯度 水的光解
+
类襄体膜 无 膜间隙 基 质
标志酶:腺苷酸激酶
+
建立H梯度
含有各种酶系、MtDNA、核糖体、tRNA等与蛋
白质合成相关的成分 TCA八循环的场所
类囊体腔 无
6^化学渗透学说的主要内容可综合如下:NADH提供一对电子,经电子传递链,最后为02所接受;②电子传递链中的递氢体和电子传递体相问排列,每当电子由递氢体传向电子传递体时,递氢体的氣即以的形式释放到内膜外;
++
③完整的内膜对H具有不可透性,所以随着电子传递过程的进行,H在膜间隙中积累,造成了内膜两側的质子浓
++
度差,从而产生了一定的势能差;④膜间隙中的H有顺-浓度差流回基质的倾向,当H通过F1- F0复合物进入基质时,ATP酶利用了这种势能合成了ATP; ⑤F1- F0复合物需要两个质子合成一个ATP分子。
最近一二十年来,有许多实验支持了化学渗透学说。具有代表性的实验有:①根据精确测定,随着线粒体呼吸作
+
用的进行,外部介质的酸度也不断提高,证实H由线粒体基质向外流出,从而造成质子梯度和相应的膜电位;②缬
++
氨霉素为K的离子载体,有改变线粒体膜透性的作用,导致K穿过内膜脂双层进入基质,结果降低或消除了内膜内外的电荷差。因此,在有缬^霉素存在时,内膜的电子传递功能虽然保持正常,但ATP的合成却受到抑制;③紫斑在受到光照后,可起质子泵的作用,可在膜内外造成PH和电梯度,按照化学渗透假说,这种梯度可用来驱动ADP磷酸化;为了验证这一梯度是否是细胞的能源,Stoek-enius等把含脂类的紫斑和由牛心线粒体提取的ATP酶组装成人工小泡,当这种小泡受到照射时,ADP同Pi反应,合成了ATP。该实验有力地证明了线粒体ATP酶利用了电化学梯度使ADP磷酸化。 二、是非判断
1. V 2. X 34 V 4. V 5. V 6.X 7.V 8^ V 9,X 10. V 11. V 12.X 13.X 14.X 15.V 16.V 17.V 18.V 19.V 20.V 21.X 22.V 23.V 24, X 25, V 26^ V 21. V 28, X 29, V 30, V
三、 填空
1.小分子类;中分子类;大分子类
2.薄;不太明显;蛋白质;腔面;胞质面;原生质面 3, RER; SER
4.葡萄糖-6-磷酸酶;糖基转移酶;酸性磷酸酶;过氧化氢酶 5. RER;LER;HER
6.N端;细胞质基质;膜蛋白;ER;溶酶体蛋白
7. 内质网膜;天冬酰胺;糖基转移酶;磷酸多萜醇;天冬酰胺;N-连接;核心区;天冬酰胺;N-乙酰葡萄糖胺;末端区
8, 0-连接;Ser;Thr; Hylys;末端区;核心区
9,内质网膜;内质网腔;sec 61p复合体';细胞质基质;半寿期 10. ER的腔管网;ER芽生小泡
II. 电镜细胞化学方法;嗜锇;烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶;胞嘧啶单核苷酸酶;焦磷酸硫胺素酶 12.内质网;RER;ER;磷脂交换蛋白;游离的核糖体;Ser-Lys-Leu;分裂 13.乙醛酸循环;圆球体;线粒体;乙酰八;琥珀酸
14.信号识别颗粒;11S;6;7;翻译暂停结构域;信号肽识别结合结构域;受体蛋白结合结构域;RER膜;;细胞质基质;信号肽
15.磷脂交换蛋白;出芽
16.自生性溶酶体;异生性溶酶体;混生性溶酶体17.网格蛋白有被小泡;COP II衣被小泡;COP I衣被小泡 18.蛋白质的跨膜转运;膜泡运输;选择性的门控转运;细胞质基质 四、 选择
1. B 2. A 3. B 4. B 5. A 6. C 7. D 8. D 9. B 10. C 11. C 12. A 13. A 14. B 15.D 16. C 17. A 五、简答
1.有些多肽,如某些生长因子和某些病毒囊膜蛋白,在粗糙内质网中切除信号肽后便成为有活性的成熟多肽。还有很多肽或蛋白质在转运至高尔基体的TGN或TGN所形成的分泌小泡中进行酶解加工: 〉比较简单的形式是没有生物活性的蛋白原进入髙尔基体后,将蛋白原N端或两端的序列切除形成成熟】多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白(如白蛋白等〗;②有些蛋白质分子在粗糙内质网中合成时是「有多个相同氨基酸序列的前体,然后在高尔基体中水解成同种有活性的多肽,如神经肽等;③某些蛋白分子的前体中含有不同的信号序列,最后加工成不同的产物;有些情况下,同一种蛋白质前体在不同的细胞中可能以不同的方式加工而产生不同种的多肽,这样大大增加了细胞信号分子的多样性。 2. 1898年意大利的Golgi用AgNO3显示猫头鹰的小脑神经细胞发现有嗜银的网状结构,命名为内网器,后来为纪念Golgi;而改用高尔基体(Golgi body)。用光镜观察活细胞或普通染色的细胞中很难看到其存在,故很长一段时间许多学者认为高尔基体是人为的假象,实际上并不存在。20世纪50年代通过冰冻蚀刻及电镜技术,才澄清了这个问题并了解了高尔基器的细微结构。高尔基体形状犹如一个圆盘,盘底向着核膜或内质网一側,向外凸出称为形成面或顺面。另一面朝向细胞膜一側称为凹面、成熟面、反面。它由三部分组成:①扁平囊(高尔基膜囊或潴泡〉,内面含有无定形的或颗粒状的物质,一般3?8个重叠在一起,每个扁平囊中的腔高10?15 nm,囊与囊之间距离20?30 nm,囊上有孔可与桕邻的囊或小泡、小管等相通;②高尔基小泡与小管,小泡化20?80 nm,散布在扁平囊的周围,多见于形成面,小管^30?50 nm,为扁平囊间通道或向外突出的部分;③浓缩泡(大泡或高尔基液泡)、100?500nm,多见于扁平囊扩大之末端或成熟面。
3^分泌蛋白的合成是在RER上的核糖体合成的,其运输分泌途径是:Pr—ER腔—ER膜芽生成高尔基小泡—形成面浓缩加工—成熟面—分泌小泡一向细胞表面移动—排出细胞外。取一小块胰腺组织放在加有放射性同位素标记氨基酸的培养液中进行短暂培养,然后将组织洗净再置于无同位素的培养基中培养不同时间再进行组织固定和放射自显影术检测。检测的结果表明:追踪培养的时间越长,同位素标记的蛋白离开合成部位越远。
^蛋白质糖基化的生理作用可概括为:①保护蛋白质不被水解晦降解,增强蛋白质的稳定性;②起运输信号作用,引导蛋白质被包装到运输泡中,抵达目的细胞器;③在细胞表面形成细胞外被,具细胞识别和保护质膜的作用;④影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质;⑤影响蛋白质的构象。
5^列表比较^连接寡糖与0-连接寡糖的区别。
连接的基团 连接的氨基酸残基
第一个糖残基 糖链长度 合成部位 糖基化方式
N-连接寡糖 —NH2
天冬酰胺 N-乙銑葡萄糖胺 5?25个糖残基
0-连接寡
―OH
丝氨酸,苏氨酸,赖氨酸等 羟
N-乙酰半乳糖胺^ 乳糖 1?4个寡糖基,多5?6个
最:
糙面内质网 高尔基体 合成好的寡糖链一次性连接 糖残基单个添加
6,溶酶体膜并非仅仅是简单地为其消化作用提供一个密闭空间,它还可利用其渗透性来控制该空间中的成分和内环境,而且还具有能与其他膜泡融合和内陷的能力。膜在结构组成上与其他生物膜也有所不同:①膜蛋白高度糖基化,可抵御其内部水解酶的降解;②含有多种载体蛋白,可及时将水解产物转运出去;③膜中嵌有质子泵
++
(H-ATPase,利用ATP的能量可将H从细胞质基质泵入溶酶体内,形成和维持酸性内环境;④含有较多的胆固醇,使膜较为稳定。
7.溶酶体酶蛋白的M6P就是溶酶体酶蛋白合成之后经糖基化和磷酸化,带上了磷酸化的甘露糖。它的形成涉及内质网和顺面高尔基体。溶酶体的酶在内质网上的核糖体合成的,通过信号肽的引导进入粗面内质网,在粗面内质网首先进行\连接糖基化,溶酶体酶蛋白先带上3个葡萄糖、9个甘露糖和2 个N-乙跣葡萄糖胺,切除3分子葡萄糖和1分子甘露糖后转运到髙尔基体。将磷酸基团添加到溶酶体酶的甘露糖的反应是由两种癍催化的:一种酶是N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶,另一种晦是N-乙銑葡萄糖苷酶。每个溶酶体酶蛋白上有8个甘露糖残基,至少有一个甘露糖残基被磷酸化。溶酶体酶蛋白的甘露糖一旦被磷酸化,就带上了甘露糖6-磷酸标记,以后运送至溶酶体。 ①清除细胞内一些损伤或衰亡的部件,细胞中的生物大分子和细胞器都有一定的寿命,为了保证细胞正常的代谢活动,必须不断地清除衰老的细胞器和生物大分子;②参与细胞发育顶体的受精作用、无尾两栖类的发育、红细胞的成熟;③应激反应当动物饥饿时,经常出现自生性溶酶体显然是以细胞自身物4质作营养,更新必要的成分以避免自身永久性的伤亡;④酶系统的更新对于细胞质中某些暂时不需要系统或代谢产物,需要通过自噬作用进行酶系统的更新;⑤引发疾病,如类风湿关节炎、矽肺等。 9^①分解过氧化物,过氧化物酶体中常含有两种酶:一是依赖于黄素(FAD)的氧化酶,其作用是将底物氧化形成H202 ;二是过氧化氢酶,其含量常占过氧化物酶体总蛋白量的40%,它的作用是将H202 分解,形成水和氧气;②脂肪酸的氧化,动物组织约25%?50%的脂肪酸在过氧化物酶体中氧化;③糖异生脂肪转化成糖为幼苗生长发育提供养分。
10.从形态上看二者相似,目前还不能将其分离开,超微结构也难以鉴别,但功能上差异较大,它们究竟是两个各自独立的细胞器,还是同一个细胞器,只是在不同发育阶段改变了其中含有的酶成分尚无一致意见。如黄瓜种子在萌芽期间,萌发初期乙醛酸循环体的活力很高,光照下子叶变绿,活力下降,而过氧化物酶体活力上升。此种现象有两种解释:①双群体假说:认为它们是两种独立的不同的细胞器, 在发育过程中乙酸循环体消失而取代的是过氧化物酶体,二者是存在于同一个细胞内的两个独立的微粒群,在同一时期,只有一种微粒体有功能(转化期两者都有功能);②单群体假说:认为微体本身不变只是含有的酶发生了变化,这样从功能上看是乙醛酸循环体的功能转变到过氧化物酶体的功能。用免疫电镜技术发现两类酶在转换期的确出现在同一微体中,现倾向于过氧化物酶体来自乙醛酸循环体的观点
11.信号假说的内容包括:①编码分泌蛋白的mRNA,在起始密码子AUG之后,紧跟着一组特定的信号密码子(约有45?90、48?78个核苷酸),由此编码一段多肽;②多肽链的开始合成在游离核糖体上,信号密码子转译信号肽(疏水性氨基酸占优势),约有15~30个氨基酸(16?26);
③在RER膜上有信号识别蛋白(SRP),可以释放到细胞质中去,识别正在合成信号肽的核糖体,并与之结合,合成暂停,引导核糖体与ER膜上的易位子结合,而SRP则与SRP受体结合,合成继续,SRP脱离释放返回基质重复利用;④信号肽与易位子作用并使828形成隧道,合成的多链通过隧道进入内质网池;⑤信号肽已无用,被位于RER膜内
表面的信号肽酶切掉; ⑥多肽链继续生长,直至合成完毕;⑦最后在一种分离因子作用下,核糖体脱离开膜,隧道封闭。
12.实验中首先要分离SRP、SRP受体和微粒体,并要有克隆的分泌蛋白的基因,然后在无细胞蛋白质合成系统中进行蛋白质合成实验。正确的实验步骤与结果见下表。 实验组别分 泌蛋白的mRNA 1 2 3 4
十 十 + 十
SRP DP 微粒体 ― 一 - + _ - 十 + - 十 + +
结 果
产生含信号肽的完整多肽
合成70?100氨基酸残基后肽链停止延伸 产生含信号肽的完整多肽
信号肽切除,肽链延伸入微粒体中
注:\和\一\分别代表反应混合.物中存在(十)或不存在(一)该物质
13.细胞质基质的功能在于:①完成各种中间代谢过程:如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖眩酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质的合成等;②蛋白质的分选与运输;③与细胞质骨架相关的功能: 维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等;④蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解:蛋白质的修饰、控制蛋白质的寿命、降解变性和错误折叠的蛋白质、帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠,形成正确的分子构象;⑤提供离子环境、提供底物、物质运输通路、细胞分化等。
14. 一条途径是在细胞质基质中完成多肽链的合成,然后转运至膜围绕的细胞器,如线粒体(或叶绿体)、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位,最近发现有些还可转运至内质网中。另一条途径是蛋白质合成起始后转移至粗糙面内质网,新生肽边合成边转入粗糙内质网腔中,随后经髙尔基体运溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外.
15. RER的功能在于:①蛋白质的合成,与ER结合的核糖体所合成的蛋白质主要为分泌蛋白、可溶性蛋白、溶嗨体蛋白及内膜蛋白;②改造多肽链,指在RER上合成的蛋白质的氨基酸羟基化、糖基化、酰基化等;③新生多肽的折叠与装配,不能正确折叠的畸形肽链或未装配成寡聚体的蛋白质亚单位,不论在内质网膜上还是在内质网腔中,一般都不能进入高尔基体。这类多肽一旦被识别,便通过sec61P 复合体从内质网腔转至细胞质基质,进而被蛋白酶体所降解;④物质交换和运输,ER膜同细胞膜一样可以同细胞质基质发生扩散作用和主动运输作用;⑤膜的生成,在RER上翻译的膜蛋白特别是跨膜蛋白一般具有停止转运的信号,从而使合成终止肽链不能进入ER腔,导致蛋白停留在脂双层中。
16. SER的功能在于:①脂类的合成;②肝的解毒作用;③肝细胞葡萄糖的释放(G-6PfG);④作为分
2+2+
泌蛋白的运输通路;⑤肌质网膜上的Ca-ATP酶将细胞质基质中Ca泵入肌质网腔中储存。 六、论述
1.近年来的研究结果表明,细胞质基质中的绝大多数蛋白质,甚至包括水溶性的蛋白质,并不是以溶解状态存在的。细胞质基质中的大多数蛋白质均直接或间接地与胞质骨架或生物膜相连,以完成其特定的生物学功能。用免疫荧光技术观察的结果表明,与糖酵解有关的一些酶类是结合在微丝上的。此外,在细胞质基质中,蛋白质之间或蛋白质与其他大分子之间还可发生相互作用形成多酶复合体等, 其间的结合很可能是通过极弱的键进行的。如与糖酵解有关的一些酶类很可能相互之间结合形成了多酶复合体,而定位在细胞质基质中的特定部位,有条不紊地催化从葡萄糖到丙酮酸的一系列生化反应。其他代谢途径之间很可能也是以此类似的方式进行的,以使复杂的代谢反应能相互协调,并能有序而高效地进行和完成。目前,有些学者对细胞质基质的概念提出了一些新的理解:认为细胞质基质主要是由微管、微丝和中间纤维等形成的相互联系的结构体系。其中蛋白质和其他分子以凝集状态或暂时的凝集状态存在,与周围溶液的分子处于动态平衡。对一种蛋白质分子来说是否属于细胞质基质中的结构成分,主要取决于它是否结合在细胞质骨架上。由此可见,细胞质基质是一个复杂但高度有序的结构体系,
而在该体系的维持中,细胞骨架又起着必不可少的重要作用。胞质骨架的存在,使细胞质基质中的各种大分子均有其精密定位,使各种代谢途径之间相互协调、髙效而有序地进行,以完成各种复杂的生命活动。
2.①首先是内膜系统中各细胞器的膜结构是基本一致的,其合成和装配都与内质网相关,这不仅提高了膜形成的效率,更重要的是保证了膜结构的一致性,特别是保证了膜蛋白在这些膜结构中方向的一致性;②内膜系统在细胞内形成了一些特定的功能区域和微环境,使这些酶反应互不干扰,提高了反应效率,以便在蛋白质、脂类、糖类的合成代谢、加工修饰、浓缩过程中完成其特定的功能;③内膜系统可通过小泡分泌的方式完成膜的流动和特定功能蛋白的定向运输,这不仅保证了内膜系统中各细胞器的膜结构的更新,更重要的是保证了一些具有杀伤性的酶类在运输过程中的安全,并能准确迅速地到达作用部位;④区室的形成,扩大了膜表面积,提高了表面积与体积的比值,增大了在膜上进行的许多酶反应的场所;⑤从结构上看内膜系统是相互连通的,外接细胞膜,内接细胞核,有些物质可以在腔管网中完成物质的运输;⑥从功能上看,内膜系统的各细胞器是协调统一的,就像细胞王国的每一个公民各自完成其使命,使细胞进行正常的生命活动。
3^在ER腔中,N连接的14个寡糖很快切掉3个葡萄糖和1个甘露糖,然后由ER经过小囊泡转运到高尔基体顺面,在甘露糖苷酶I的作用下除去三个甘露糖,由N-乙酰葡萄糖胺转移酶I转运一个N-乙酰葡萄糖胺结合到保留的甘露糖上。在中间膜囊,N-乙酰葡萄糖胺转移酶II在甘露糖苷酶II去除另外两个甘露糖后再转接一个N-乙酰葡萄糖胺,在反面再经过半乳糖基转移酶、唾液酸转移酶等的作用再连接半乳糖、唾液酸完成了糖蛋白的合成(有时再加上岩藻糖〉。因此,高尔基体虽然是由膜囊构成的复合体,但是不同的膜囊有不同的功能,执行功能时又是\流水式\操作,上一道工序完成了,才能进行下道工序,这就是高尔基体的极性。另外,通过密度梯度离心和电镜酶标技术证实高尔基体膜及所含的酶是在不同的区域也是不桕同的,大致可分为4个区隔:①密度最大的,含有磷酸转移酶,位于顺面; ②密度中等的,含甘露糖苷酶I、 II、 N-乙酰葡萄糖胺转移酶等,位于顺面和反面中间;③密度较低的,含半乳糖、唾液酸转移酶等位于反面;④反面高尔基网络(TGN)含笼形蛋白和酸性磷酸酶,位于高尔基体的反面最外部,它是由反面一侧的小泡、小管组成的网络。故从结构上看,高尔基体也是有极性的,所以高尔基体是一种极性的细胞器。
4^完成细胞内的膜泡运输至少需要10种以上的运输小泡,每种小泡表面都有特殊的标志以保证将转运的物质运至特定的细胞部位。目前发现三种不同类型的有被小泡具有不同的物质运输作用:
① 网格蛋白有被小泡,负责蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡的运输,另外,在受体介导的细胞内吞途径中也负责将物质从质膜运往细胞质中,以及从胞内体到溶酶体的运输;
②COP II衣被小泡,主要介导从内质网到高尔基体的物质运输;③COP I衣被小泡,负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。内质网向高尔基体输送运输小泡时,一部分自身的蛋白质也不可避免地被运送到了高尔基体,如不进行回收则内质网因为磷脂和某些蛋白质的匮乏而停止工作。现已发现,内质网的正常驻留蛋白,不管在腔中还是在膜上,它们在C端含有一段(KDEL)回收信号序列。如果它们被意外地逃逸进入转运泡从内质网运至高尔基体cis面,则cis面的膜结合受体蛋白将识别并结合逃逸蛋白的回收信号,形成cop I衣被小泡将它们返回内质网。 5,生物分子组装成细胞的过程大致分为4级:①第一级是构成细胞的小分子有机物的形成,包括单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸等;②第二级是生物大分子的形成,如DNA、RNA、蛋白质、多糖;③细胞的高级结构元件及简单细胞器的形成,如膜、核糖体、染色体、微丝、微管等;④复杂结构的细胞器形成,如细胞核、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体溶酶体等。最终由细胞器形成细胞。
6,细胞内合成的蛋白质物质之所以能够定向地转运到特定的细胞器取决于两个方面:其一是蛋白质中包含特殊的信号序列;其二是细胞器上兵特定的信号识别装置。细胞内至少存在两类蛋白质分选的信号:一是信号序列存在于蛋白质一级结构上的线性序列,通常15?60个氨基酸残基;另一是信号斑存在于完成折叠的蛋白质中,构成信号斑的信号序列之间可以不相邻,折鲁在一起构成蛋白质分选的信号。蛋白质分选信号的作用是引导蛋白质从细胞质基质进入内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体,也可以引导蛋白质从细胞核进入细胞质或从Golgi;体进入内质网。下表所示一些典型的分选信号。 功能 输入细胞核 输入线粒体
信号序列
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-
输入质体 输入过氧化物酶体 输入内质网 驻留在内质网中 控运输
+H3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser- -Ser-Lys-Leu-COO-
+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln- -Lys-Asp-Glu-Leu-COO-
根据信号标签,不同的蛋白质被运往各自的目的地。其分选运输途径主要有四类:①门