細(xì)胞基本知識(shí)概要

細(xì)胞基本知識(shí)概要細(xì)胞生物學(xué)專題復(fù)習(xí)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(xì)胞具有下列缺陷，將會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果？并簡(jiǎn)要說明。

1）不能降解M期周期蛋白；

2）持續(xù)高水平表達(dá)p21蛋白。2、在一系列實(shí)驗(yàn)中，將編碼突變型受體酪氨酸激酶的基因?qū)爰?xì)胞。這些突變基因比正?；虻谋磉_(dá)高很多，而細(xì)胞仍表達(dá)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(huì)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(yùn)輸（cotransport）2．分子馬達(dá)（molecularmotor）3．抑癌基因(tumor-suppressorgene)4．非細(xì)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(xì)胞連接（celljunction）8．CDK9．nucleosome10．molecularchaperone二、簡(jiǎn)答題（每題10分，共40分）1．為什么載體蛋白與通道蛋白對(duì)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俣扔泻艽蟮牟顒e？2．細(xì)胞自噬對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)有何意義？3．比較著絲粒與動(dòng)粒的區(qū)別與聯(lián)系。4．簡(jiǎn)述3種不同類型的有被小泡的構(gòu)成和在物質(zhì)運(yùn)輸中的作用。5．如何證明分裂期的細(xì)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(xì)胞衰老的關(guān)系，并列舉兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明其相關(guān)性。2．試述caspase依賴性的細(xì)胞凋亡途徑。3．受體酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號(hào)通路的組成及其特點(diǎn)。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(huì)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(dāng)將兩種不同患者的細(xì)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(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，仍然可以獲得相同的效果——即相互彌補(bǔ)對(duì)方的缺陷。最令人吃驚的是培養(yǎng)赫爾勒綜合癥細(xì)胞的培養(yǎng)液可以彌補(bǔ)亨特綜合癥細(xì)胞的缺陷（反之也是一樣）。培養(yǎng)基中起到彌補(bǔ)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(rèn)為這種因子是什么？它是通過何種途徑來彌補(bǔ)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(bǔ)細(xì)胞質(zhì)中各種酶的突變或缺失？為什么？“細(xì)胞學(xué)說”的基本內(nèi)容細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來,并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它“自己的”生命,又對(duì)與其他細(xì)胞共同組成的整體的生命有所助益1858年,德國(guó)醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖(Virchow)對(duì)細(xì)胞學(xué)說進(jìn)行了重要補(bǔ)充并提出:新的細(xì)胞可以通過已存在的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。細(xì)胞學(xué)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(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期原生質(zhì)(protoplasm)理論的提出◆1840年J.E.Pukinje在動(dòng)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(jī)體的組織單位是一小團(tuán)原生質(zhì),這種物質(zhì)在一般有機(jī)體中是相似的?！?880年Hanstein提出“原生質(zhì)體”（protoplast）概念，把細(xì)胞概念演變成由細(xì)胞質(zhì)膜包圍的一團(tuán)原生質(zhì)，原生質(zhì)分化為細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)；細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展Cytology—1892年德國(guó)人O.Hertwig出版了《細(xì)胞與組織》一書，使細(xì)胞學(xué)成為生物科學(xué)的一個(gè)獨(dú)立分支；MolecularBiology—1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型標(biāo)志分子生物學(xué)的誕生；CellBiology—1965年，D．P．Derobetis將其《普通細(xì)胞學(xué)》改為《細(xì)胞生物學(xué)》，標(biāo)志著細(xì)胞生物學(xué)的誕生；MolecularCellBiology—80年代開始出現(xiàn)了分子細(xì)胞生物學(xué)。深刻性與綜合性是細(xì)胞生物學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的特點(diǎn)。細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的軌跡:形態(tài)→結(jié)構(gòu)→功能→調(diào)控過去20多年細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的兩次大飛躍：

1、在分子水平上研究細(xì)胞學(xué)的問題(Molecularcellbiologyormolecularbiologyofthecell)2、從分子水平研究向細(xì)胞水平的回歸(Genomicsorproteomics)目前細(xì)胞生物學(xué)研究的基本特點(diǎn)和趨勢(shì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能→細(xì)胞生命活動(dòng)；細(xì)胞生命活動(dòng)的研究，將進(jìn)一步加深對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的了解；細(xì)胞中單一基因與蛋白→基因組與蛋白質(zhì)組及其在細(xì)胞生命活動(dòng)中的協(xié)同作用；細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑→信號(hào)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(xì)胞的動(dòng)態(tài)研究；實(shí)驗(yàn)室研究為主→計(jì)算生物學(xué)更多地介入并與之結(jié)合；細(xì)胞生物學(xué)與生物學(xué)其他學(xué)科的滲透。近年來細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)功能基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)干細(xì)胞研究細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞周期調(diào)控細(xì)胞衰老與凋亡真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)與分化細(xì)胞粘附與細(xì)胞通訊細(xì)胞免疫與分子免疫近10年細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的NobelPrize獲獎(jiǎng)情況Physiologyandmedicine2009ElizabethH.Blackburn,CarolW.GreiderandJackW.Szostak

“forthediscoveryofhowchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase”（發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)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(jī)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(dá)）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(xì)胞的程序化死亡）2001LelandH.Hartwell,TimHuntandSirPaulM.Nurse

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

forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell.

（蛋白質(zhì)固有的信號(hào)控制及其在細(xì)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(xì)胞學(xué)說的基本要點(diǎn)是什么？用現(xiàn)代研究成果論述細(xì)胞學(xué)說的正確性和科學(xué)價(jià)值。2、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)說的提出都是細(xì)胞生物學(xué)中的重大事件，但為什么后者比前者對(duì)細(xì)胞學(xué)的發(fā)展具有更大的推動(dòng)作用？3、生命科學(xué)發(fā)展史中有哪幾項(xiàng)是具有里程碑性質(zhì)的重大成就？論述后（功能）基因組時(shí)代的任務(wù)和前景。4、2002年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主以什么成績(jī)獲此殊榮？?jī)?nèi)容如何？在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域有什么價(jià)值？5、1993—2002這10年的諾貝爾醫(yī)學(xué)/生理學(xué)獎(jiǎng)中，有8屆是頒給了在細(xì)胞生物學(xué)研究方面作出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家，請(qǐng)列舉其中3屆獲獎(jiǎng)?wù)叩闹饕暙I(xiàn)。6、2004年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了兩位美國(guó)科學(xué)家理查德·阿克塞爾和琳達(dá)·巴克。請(qǐng)說明他們的主要貢獻(xiàn)（包括主要研究?jī)?nèi)容及發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用價(jià)值）。7、德國(guó)科學(xué)家哈拉爾德·楚爾·豪森因發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致宮頸癌的

、法國(guó)科學(xué)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(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。8、舉例說明近年來細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。9、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)研究對(duì)象的異同及其相互關(guān)系。10、試論從細(xì)胞學(xué)發(fā)展到細(xì)胞生物學(xué)的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)。第二章

細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位；細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位；細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)；細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性；沒有細(xì)胞就沒有完整的生命。細(xì)胞的基本共性所有的細(xì)胞都有相似的化學(xué)組成，類似的遺傳語(yǔ)言、生命活動(dòng)及其調(diào)控機(jī)制。脂－蛋白體系的生物膜(一是在細(xì)胞內(nèi)外起屏障作用;二是要在細(xì)胞內(nèi)形成各個(gè)功能特區(qū)）DNA－RNA的遺傳裝置蛋白質(zhì)合成的機(jī)器－核糖體一分為二的分裂方式最小最簡(jiǎn)單的細(xì)胞－支原體最小最簡(jiǎn)單的細(xì)胞；沒有細(xì)胞壁，細(xì)胞具有多形態(tài)性；遺傳物質(zhì)均勻分布在細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞體積的最小極限一個(gè)細(xì)胞生存與增殖所必需具備的裝置：細(xì)胞質(zhì)膜、遺傳信息載體DNA與RNA、進(jìn)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(xì)胞體積的最小化受制于維持細(xì)胞生命活動(dòng)所需的酶和蛋白質(zhì)種類的最低量，根據(jù)這些條件，一個(gè)細(xì)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(gè)極限。古核細(xì)胞（古細(xì)菌）

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

細(xì)胞的體積與相對(duì)表面積成反比的關(guān)系核質(zhì)之間的比例細(xì)胞內(nèi)重要分子的濃度一些重要的分子在細(xì)胞內(nèi)的拷貝數(shù)很少，當(dāng)細(xì)胞體積增大時(shí)，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(jìn)行，所以細(xì)胞內(nèi)分子濃度就成了細(xì)胞體積無限增大的一個(gè)限制因素。細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流運(yùn)輸與細(xì)胞體積的有關(guān)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系細(xì)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(xì)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(xì)胞中更為明顯，這是生物漫長(zhǎng)進(jìn)化過程的產(chǎn)物，從進(jìn)化觀點(diǎn)看有一定的合理性。如哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞、動(dòng)物的各類分泌細(xì)胞和高等生物的生殖細(xì)胞等。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的相同點(diǎn)都具有類似的細(xì)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(jìn)行細(xì)胞分裂具有相同的遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制，有類似的核糖體結(jié)構(gòu)。代謝機(jī)制相同（如糖酵解和TCA循環(huán)）具有相同的化學(xué)能儲(chǔ)能機(jī)制，如ATP合成酶。光合作用機(jī)制相同（藍(lán)細(xì)菌和植物相比較）膜蛋白的合成和插入機(jī)制相同原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞膜有（多功能性）有核膜無有染色體由一個(gè)環(huán)狀DNA分子構(gòu)成的單個(gè)染色體，DNA很少或不與蛋白質(zhì)結(jié)合2個(gè)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(lán)藻含葉綠素a的膜層結(jié)構(gòu)，細(xì)菌有菌色素植物葉綠體具有葉綠素a與b核外DNA細(xì)菌具裸露的質(zhì)粒DNA線粒體DNA、葉綠體DNA細(xì)胞壁主要成分是氨基糖與壁酸植物細(xì)胞壁為纖維素和果膠細(xì)胞骨架無有細(xì)胞增殖方式無絲分裂（直接分裂）有絲分裂（間接分裂）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置、基因表達(dá)及其調(diào)控的比較

特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA量（信息量）少多DNA分子數(shù)12個(gè)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(dá)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(shí)空關(guān)系轉(zhuǎn)錄翻譯同時(shí)進(jìn)行核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)翻譯，嚴(yán)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(shí)病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，是迄今發(fā)現(xiàn)的最小最簡(jiǎn)單的有機(jī)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(xué)獎(jiǎng)。蛋白質(zhì)感染子蛋白(prionp