细胞生物学名词解释和简答题

简述蛋白质糖基化修饰中N-连接与O-连接之间的主要区别。P188 N-连接与O-连接的寡糖比较

特 征

合成部位 合成方式

与之结合的氨基酸残基 最终长度 第一个糖残基

N-连接

糙面内质网

来自同一个寡糖前体 天冬酰胺

至少5个糖残基 N-乙酰葡萄糖胺

O-连接

糙面内质网或高尔基体 一个个单糖加上去

丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸 一般1-4个糖残基,但ABO血型抗原较长 N-乙酰半乳糖胺等

溶酶体膜有何特点与其自身相适应?

1)嵌有质子泵,形成和维持溶酶体中酸性的内环境; 2)具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运;

3)膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白的降解。 简述ATP合成酶的作用机制。

ATP合酶包含两部分:F1头部和F0基部。F1头部含有催化位点,F0基部形成一个通道,质子由此通道从膜间隙转运到基质中。ATP酶利用质子动力势,产生构象的改变,改变与底物的亲和力,催化ADP与Pi形成。F1具有三个催化位点,但在特定的时间,三个催化位点的构象不同、因而与核苷酸的亲和力不同。在L构象,ADP、 Pi与酶疏松结合在一起;在T构象底物(ADP、 Pi)与酶紧密结合在一起,在这种情况下可将两者加合在一起;在O构象ATP与酶的亲和力很低,被释放出去。质子通过F0时,引起c亚基构成的环旋转,从而带动γ亚基旋转,由于γ亚基的端部是高度不对称的,它的旋转引起β亚基3个催化位点构象的周期性变化(L、T、O),不断将ADP和Pi加合在一起,形成ATP。

线粒体与叶绿体基本结构上的异同点。

相同点:都含有遗传物质DNA和RNA,都能产生ATP,都具有封闭的两层单位膜,外膜含有孔蛋白,通透性高;内膜通透性低通常向内折叠——形成线粒体的嵴和叶绿体的类囊体,构成多酶系统行使功能的结构框架。 不同点:(1)线粒体是由外膜、内膜、外室、内室构成的。叶绿体由叶绿体膜,类囊体和基质构成。

(2)线粒体内膜向内室褶叠形成嵴,内膜和嵴的基质面上有许多带柄的球状小体,即基粒。叶绿体内膜并不向内折叠成嵴,不含电子传递链,内外膜之间形成膜间隙。 (3)线粒体内膜以内的空隙为基质腔,充满着基质。叶绿体内膜与类囊体之间是流动性的基质,其中悬浮着片层系统。 (4)叶绿体内膜中除基质外,还有由单位膜封闭形成的扁平类囊体,类囊体膜中镶嵌有大小、数量不同的颗粒,捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体膜上,集中了光合作用能量转换功能的全部组分。 细胞周期中核被膜的崩解和装配过程。

在分裂前期末, 核纤层蛋白被磷酸化,核纤层解体,核被膜解体; 在分裂末期,核纤层蛋白去磷酸化,重新组装成核纤层,核被膜重建。 细胞内以多聚核糖体的形式合成蛋白质,其生物学意义是什么?

细胞内各种多肽的合成,不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何,单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。以多聚核糖体的形式进行多肽合成,对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。 简述CDK1(MPF)激酶的活化过程。

CDK1激酶的激活首先是CDK要和周期蛋白结合形成复合体,wee1、mik1激酶和CDK激酶催化CDK的第14位的苏氨酸(Thr14)、第十五位的酪氨酸(Tyr15)和第161位的苏氨酸(Thr161)磷酸化。但此时的CDK仍不表现激酶活性(成为前体MPF)。然后,CDK在磷酸酶Cdc25c的催化下,其Thr14和Tyr15去磷酸化,才能表现出激酶活性。 简述核小体的结构模型

核小体的结构要点①每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1。

②由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体,构成盘状核心颗粒; H3、H4形成4聚体,位于颗粒中央; H2A、H2B二聚体分别位于两侧。③DNA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,H1 结合20bp DNA.④相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA(linker DNA),典型长度60bp。⑤组蛋白与DNA是非特异性结合,核小体具有自主装性质。

内共生起源学说

内共生起源学说:认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核cell内共生的细菌和蓝藻。线粒体来源于细菌,即细菌被真核生物吞噬后,在长期共生过程中,通过演变,形成了线粒体。叶绿体来源于蓝藻,被原始真核cell摄入胞内,在共生关系中,形成了叶绿体。

主要论据:①线粒体和叶绿体的基因组在大小、形态和结构方面与细菌的相似。②线粒体核叶绿体有自己完整的蛋白质合成系统,能独立合成蛋白质。③线粒体和叶绿体的两层被膜有不同的进化来源,外膜与内膜的结构和成分差异很大。④线粒体和叶绿体能以分裂的方式进行繁殖,这与细菌的繁殖方式类似。⑤线粒体和叶绿体能在异源细胞内长期生存。⑥线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。⑦发现介于包内共生蓝藻与叶绿体之间的结构---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。

不足之处:a.从进化角度:如此解释在代谢上明显占优势的共生体反而将大量的遗传信息,转移到宿主cell中,不能解释细胞核是如何进化来的,即原核cell如何演化为真核cell。b.线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子,而真细菌原核生物基因组中不含有内含子,不能解释其内含子从何而来。 核孔复合体的功能和其运输特性 功能:①通过核孔复合体的主动运输 ②亲核蛋白与核定位信号 ③亲核蛋白入核转运的步骤 ④转录产物RNA的核输出 运输特性:核孔复合体是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体,并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道,双功能表现在它有两种运输方式:被动扩散与主动运输;双向性表现在既介导蛋白质的入核转运,又介导RNA、核糖核蛋白颗粒(RNP)的出核转运。

被动扩散:孔有效直径10nm左右,扩散速度与分子量成反比。小于5×103的可自由进入,大于60×103的球蛋白不能进入。核孔复合体对主动运输的选择性A.对颗粒大小的限制,一般可达10-20nm,表明核孔复合体的有效直径是可以调节的。B.主动运输是信号识别和载体介导的过程,需要ATP。C.具有双向性。 简述DNA构型的生物学意义

①沟(特别是大沟)的特征在遗传信息表达过程中起关键作用。②沟的宽窄及深浅影响调控蛋白对DNA信息的识别。 ③三种构型的DNA处于动态转变之中。DNA二级结构的变化与高级结构的变化是相互关联的,这种变化在DNA复制与转录中具有重要的生物学意义。 核孔复合体的机构模型

核孔复合体主要有下列结构组分:

①胞质环:位于核孔边缘的胞质面一侧,又称外环,环上有8条短纤维对称分布伸向胞质。 ②核质环:位于核孔边缘的核质面(又称内环),环上8条纤维伸向核内,并且在纤维末端形成一个小环,使核质环形成类似“捕鱼笼”的核篮结构。

③辐:由核孔边缘伸向核孔中央,呈辐射状八重对称,该结构连接内、外环并在发挥支撑及形成核质间物质交换通道等方面起作用。可进一步分为三个结构域:柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位。 ④中央栓:位于核孔的中心,呈颗粒状或棒状,又称为中央颗粒。 简述非组蛋白与DNA相互作用的主要结构模型 ①a螺旋-转角-a螺旋模式

蛋白质形成对称的同型二聚体,每个单位由20个氨基酸的小肽组成,两个a螺旋相互连接成β转角。羧基端的a螺旋负责识别DNA大沟的特异碱基信息,另一个螺旋与磷酸戊糖链骨架接触。

②锌指模式 每个锌指单位是一个DNA结合结构域,由30个左右氨基酸残基组成,其中一对半光氨酸和一对组氨酸与Zn2+形成配位键,锌指的C端形成a螺旋负责与DNA结合。 ③亮氨酸拉链式模式

蛋白的肽链羧基端约35个氨基酸残基有形成a螺旋的特点,每两圈(7个氨基酸残基)有一个亮氨酸残基。A螺旋一侧的亮氨酸排成一列,两个蛋白质分子的a螺旋间靠亮氨酸残基间疏水作用力形成一条拉链状结构。 ④螺旋环螺旋结构模式

40-50个氨基酸组成两个两性a螺旋,中间被一个或几个β转角组成的环分开,每个a螺旋由15-16个氨基酸残基组成,有几个保守的氨基酸。

⑤HMG框架结构模式

是由a螺旋组成的结构模式,有弯曲DNA 的能力,通过弯曲DNA,促进与邻近位点相结合的其它转录因子的相互作用而激活转录。

简述核糖体r蛋白的进化上的特性

同一生物中不同种类的r蛋白的一级结构均不相同,在免疫学上几乎没有同源性。不同生物同一种类r蛋白之间具有很高的同源性,并在进化上非常保守。 蛋白质结合到rRNA上具有先后层次性。核糖体的重组装是自我装配过程。16SrRNA的一级结构是非常保守的。16SrRNA的二级结构具有更高的保守性:臂环结构。rRNA臂环结构的三级结构模型。蛋白质合成过程中很多重要步骤与50S核糖体大亚单位相关。 r蛋白质的主要功能

对rRNA 折叠成有功能的三维结构是十分重要的;在蛋白质合成中, 某些r蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用;在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中, 核糖体蛋白与rRNA共同行使功能。 核骨架结合序列的基本特征和功能:

核骨架结合序列的基本特征:①富含AT;②富含DNA 解旋元件;③富含反向重复序列 ④含有转录因子结合位点。

功能:为DNA的复制提供支架。是基因转录加工的场所有RNA聚合酶的结合位点,RNA的合成在核骨架上进行。与染色体构建有关。

细胞凋亡与坏死的主要区别? 细胞凋亡 单细胞丢失 细胞膜完整性保持到晚期 细胞膜内陷将细胞分割成凋亡小体 不发生炎症反应 被邻近正常细胞或吞噬细胞所吞噬 溶酶体完整 染色质凝聚呈半月状 细胞坏死 细胞成群丢失 细胞膜完整性早期即丧失 细胞肿胀,溶解 发生炎症反应 被巨噬细胞所吞噬 溶酶体裂解 稀疏呈网状 细胞凋亡过程中,整个细胞固缩,细胞膜反折,包裹断裂的染色质片段或者细胞器,然后逐渐分裂,形成众多的凋亡小体,凋亡小体则为邻近的细胞所吞噬,整个过程中,细胞膜的整合性保持良好,死亡细胞的内容物不会逸散到细胞外环境中,不引发炎症。在细胞坏死时,细胞体积膨胀,细胞膜产生渗漏,细胞的内容物释到胞外,导致炎症。细胞坏死时病理性变化,丹凋亡通常是生理性变化。 32.为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器?

线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等。这两种细胞器均有自我繁殖所必需的基本组分,具有独立进行转录和转译的功能。线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码,在细胞质核糖体上合成的。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。也就是说,线粒体和叶绿体的自主程度是有限的,而对核遗传系统有很大的依赖性。因此,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的控制,所以称为半自主性细胞器。 33.非共生起源学说

根据1974年Uzzell等人的观点,在进化的最初阶段,原核细胞的基因组附近的质膜内陷形成双层膜,分别将基因组包围在这些双层膜的结构中,从而形成了原始的线粒体、叶绿体和细胞核等细胞器。在进化过程中进一步发生了分化,如线粒体和叶绿体的基因组丢失一些基因;细胞核的基因组则有了高度发展;质体发展了光合作用功能;线粒体则演变为专具呼吸功能的细胞器,于是逐渐形成了现在的真核细胞。 成功之处:解释了真核细胞核被膜的形成与演化的渐进过程。

不足之处:实验证验不多;无法解释为何线粒体,叶绿体与细菌在DNA分子结构和蛋白质合成性能上有那么多相似之处;对线粒体和叶绿体的DNA酶,RND酶和核糖体的来源也很难解释。真核细胞的细胞核能否起源于细菌的核区。

34.染色体的骨架---放射换结构模型:非组蛋白构成的染色体骨架和由骨架伸出的无数的DNA侧环。30nm的染色线折叠成环,沿染色体纵轴,由中央向四周伸出,构成放射环。由螺线管形成DNA复制环,每18个复制环呈放射状平面排列,结合在核基质上形成微带。微带是染色体高级结构的单位,大约106个微带沿纵轴构建成子染色体。 35.简述核糖体亚单位的组装过程

新合成的45SrRNA很快与蛋白质形成RNP复合体(80S的RNP),45SrRNA甲基化以后经RNA酶裂解为2个分子,18SrRNA和32SrRNA,后者再裂解为28SrRNA的5.8SrRNA。成熟的rRNA仅为45SrRNA的一半,丢失的大部分是非甲基化和GC含量较高的区域。5S rRNA合成后被转运至核仁区参与大亚基的装配。

36.IF装配与MF、MT装配相比的特点

①IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)。②反向平行的四聚体导致IF不具有极性。③IF在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助,在体内装配后,细胞中几乎不存在IF单体(但IF的存在形式也可以受到细胞调节,如核纤层的装配与解聚)。 37.简述细胞凋亡的形态学特征?

(1)凋亡起始:该时期特征主要为:①骨架杂乱,细胞间接触消失,细胞间粘附力下降;②细胞质和核浓缩,显微镜下观察可发现细胞膜发泡,染色质凝集,沿着核膜形成新月形帽状结构;③内质网腔膨胀,核糖体从内质网上脱落,伴随着这些变化凋亡小体逐渐形成。(2)凋亡小体形成:随着细胞膜内折,染色质断裂成片断,染色质片断及线粒体等细胞器反折的细胞膜包围并逐渐分开,形成单个的凋亡小体。3)凋亡小体消失:凋亡小体被邻近的细胞或巨噬细胞识别吞食及消化。该过程一般较快,从凋亡开始到凋亡小体形成不过几分钟的时间,整个凋亡过程大约持续几个小时。 38.简述核被膜的主要功能

①构成核、质之间的天然选择性屏障。②避免生命活动的彼此干扰。③保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤。④核质之间的物质交换,与信息交流。

39.简述钠钾泵的工作原理及其生物学意义

机制:在细胞内侧,α亚基与Na+相结合促进ATP水解,α亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基的构象发生变化,将Na+泵出细胞外,同时将细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合,使其去磷酸化,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构象变化有序交替发生。每个循环消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵进2个K+。 意义:1、维持低Na+高K十细胞内环境;2、维持渗透平衡,维持细胞的体态特征。3、维持细胞膜的跨膜静息电位。 试述原核细胞与真核细胞之间的主要区别。

真核细胞相比原核细胞有两个基本区别:(1)真核细胞遗传信息量更大、遗传装置得以扩增、基因表达与调控方式更为复杂;基因组出现DNA重复序列、染色体呈多倍性。(2)以生物膜系统的分化与演变为基础,首先形成核膜将胞核与胞质分开,其次内膜系统房室化形成各种细胞器,真核细胞内部结构独立并在职能上分工。 原核细胞与真核细胞的区别 区别 大小 细胞核 染色体 形状 数目 组成 DNA序列 基因表达 细胞分裂 内膜 鞭毛构成 光合与呼吸酶分布 核糖体 营养方式 细胞壁 原核细胞 1~10μm 无核膜 环状DNA分子 一个基因连锁群 DNA裸露或结合少量蛋白质 无或很少有重复序列 RNA和蛋白质在同一区间合成 二分或出芽 无独立的内膜 鞭毛蛋白 质膜 70S(50S+30S) 吸收,有的行光合作用 真核细胞 10~100μm 有双层的核膜 线性DNA分子 2个以上基因连锁群 DNA同组蛋白和非组蛋白结合 有重复序列 RNA在核中合成和加工;蛋白质在细胞质中合成 有丝分裂和减数分裂,少数出芽生殖。 有,分化成各种细胞器 微管蛋白 线粒体和叶绿体 80S(60S+40S) 吸收,光合作用,内吞 肽聚糖、蛋白质、脂多糖、脂蛋白 纤维素(植物细胞)

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