![细胞生物学[第十章细胞核与染色体]课程预习](https://img.doczj.com/img74/03hsw9of4ti6201vvwc8-41.webp)
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第十章细胞核与染色体
细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调控中心。所有真核细胞，除高等植物韧皮部成熟的筛管和哺乳动物成熟的红细胞等极少数例外，都含有细胞核。细胞核主要由核被膜、染色质及核仁组成。
一、核被膜与核孔复合体
(一)核被膜
1．结构组成
核被膜(nuclear envelope)位于间期细胞核的最外层，是细胞核与细胞质之间的界膜。它是核与质之间的天然选择性屏障，并将细胞分成核与质两大结构与功能区域。DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，蛋白质翻译则局限在细胞质中。同时核膜在核与质问也有频繁的物质交换与信息交流，这主要是通过核被膜上的核孔复合体进行的。
核被膜的结构：核被膜在电镜下可分为双层核膜、核孔复合体与核纤层。
双层核膜：面向核质的一层膜被称为内(层)核被膜(inner nuclear membrane)，面向胞质的另一层膜称为外(层)核被膜(outer nuclear membrane)，两层膜厚度均为7．5nm，两层膜之间有20～40nm的透明空隙，称为核周间隙(perinuclear space)或核周池(perinuclear cisternae)。
主要特点：
(1)外核膜表面常附有核糖体颗粒，且常常与糙面内质网相通连，使核周间隙与内质网腔彼此相通。
(2)内核膜表面光滑，无核糖体颗粒附着，但紧贴其内表面有一层致密的纤维网络结构，即核纤层。内核膜上有一些特有的蛋白成分，如核纤层蛋白B受体(1amin B receptor，LBR)。
(3)内外膜之间平行，但并不连续，某些部位相互融合形成环状开口，称为
核孔(nuclear pore)，在核孔上镶嵌着一种复杂的结构，称为核孔复合体(nuclear pore complex，NPC)。核孔周围的核膜特称为孔膜区(pore membrane domain)，它有一些特有的蛋白成分如核孔复合体特有的跨膜糖蛋白gp210、p62等。
核纤层(nuclear lamina)是一层紧贴于内层核膜下，由纤维蛋白构成的网络结构，它与细胞质中间纤维、核内骨架有密切的关系。
2．核被膜在细胞周期中的崩解与装配
在真核细胞的细胞周期中，核被膜有规律地解体与重建。在分裂期，双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配。到分裂末期，核被膜开始围绕染色体重新形成。实验证明在核被膜重建时，旧核膜参与了新核膜的重建。大量证据表明，有一种直径200nm左右的单层小膜泡直接参与了核膜的形成。
(二)核孔复合体
核孔复合体的数量与分布，随细胞类型、细胞核的功能状态而差异很大。一般而言，转录功能活跃的细胞，其核孔复合体数量较多。一个典型的哺乳动物细胞核被膜上的核孔复合体总数约3000～4000个，相当于10～20个／μm2。
1．结构模型
对于这个结构模型目前有两种理解：①从横向上看，核孔复合体有周边像核孔中心依次可分为环、辐、栓三种结构亚单位；②从纵向上看，核孔复合体由核外(胞质面)向核内(核质面)依次可分为胞质环、辐(+栓)、核质环三种结构亚单位，形成“三明治”结构。综合起来，核孔复合体主要有以下4种结构组分：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；
核质环：位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环，内环比外环结构复杂，环上也对称地连有8条细长纤维，向核内伸入50～70nm，在纤维的末端形成一个直径为60nm的小环，小环由8个颗粒构成。这样整个核质环就像一个“捕鱼笼”
样的结构，也有人称为核篮结构；
辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。它的结构也比较复杂，可进一步分为三个结构域：主要的区域位于核孔边缘，连接内外环，起支撑作用，称作“柱状亚单位”。在这个结构域之外，接触核膜部分的区域称为“腔内亚单位”，它穿过核膜伸入双层核膜的膜间腔。在“腔内亚单位”之内，靠近核孔复合体中心的部分称作“环带亚单位”，由8个颗粒状结构环绕形成核孔复合体核质交换的通道。
栓：或称中央栓，位于核孔的中心，呈颗粒状或帮状，所以又称为中央颗粒；由于推测它在核质交换中起一定作用，所以还把它叫做“transporter”。
2．核孔复合体的成分
核孔复合体主要有蛋白质组成，大约含有1000多个蛋白质分子。已鉴定的脊椎动物的核孔复合体蛋白成分已达到十余种。
gp210代表一类结构性跨膜蛋白，位于核膜的“孔膜区”，故认为它在锚定核孔复合体的结构上有重要作用。目前认为它有三个功能：①介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体锚定于“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一个起始点；②在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用；③在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定的作用。
p62代表一类功能性的核孔复合体蛋白，脊椎动物p62主要有两个区域：①疏水性N端区，具有FXFG(F：苯丙氨酸，X：任意氨基酸，G：甘氨酸)形式的重复序列，适合形成β-折叠。该区域在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换；
②C端区，具有疏水性的七肽重复序列，适合形成α-螺旋。它对核孔复合体行使正常功能非常重要。
3．核孔复合体的功能：核质交换的双向选择性亲水通道
从功能上讲，核孔复合体可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，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：
被动扩散与主动扩散；双向性表现在既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖体蛋白颗粒(RNP)的出核转运。
(1)通过核孔复合物的被动扩散。
通过将PVP包被的胶体金颗粒，通过显微注射引入变形虫细胞质，然后在电镜下检查金颗粒的分布，结果发现它们是经过核孔复合物的中心进入细胞核的。再根据一些定量分析资料推断，核孔复合物是一个圆形亲水通道。
(2)通过核孔复合体的主动运输。其主动运输具有选择性，表现在：①对运输颗粒大小的限制，像核糖体亚单位那样大的RNP颗粒也可以通过核孔复合物从核内运输到细胞质中，说明核孔复合体的有效直径的大小是可被调节的；②通过核孔复合体的主动运输是一个信号识别与载体介导过程，需要消耗ATP能量，爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验，证实核定位信号的存在；③通过核孔复合体的主动运输具有双向性，即核输入和核输出。
4．亲核蛋白(karyophilic protein)
是指在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。大多数的亲核蛋白往往在一个细胞周期中一次性被转运到核内，并一直停留在核内行使功能活动，典型的如组蛋白、核纤层蛋白等。但也有的一些亲核蛋白需要穿梭于核质之间进行功能活动，如importins。
通过研究核质蛋白(nucleoplasmin)的入核转运，人们逐渐发现了指导亲核蛋白入核的信号。现已知，亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到细胞核内。这段具有“定向”、“定位”作用的序列称为核定位序列或核定位信号(nuclear localization sequence or nuclear localization signal，NLS)。目前认为，NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基。
亲核蛋白通过核孔复合体的转运机制：①亲核蛋白通过NLS识别importin α，与可溶性NLS受体importinα／imponinβ异二聚体结合，形成转运复合物。
这一步不需要能量；②在importinβ的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合；③)转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面；④转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放；
⑤受体的亚基与结合的Ran返回胞质，在胞质内Ran-GTP水解成Ran-GDP并与importinβ解离，Ran-GDP返回核内再换成Ran-GTP。
二、染色质
(一)染色质是细胞生命活动的基础
染色质是指问期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。两者的区别，不在于化学组成的差异，而在于包装程度的不同。反映了它们处于细胞周期的不同的功能阶段。在真核细胞的周期中，大部分时间是以染色质的形态而存在的。
染色质是遗传信息的载体，是一切生命活动的基础。
(二)染色质DNA
凡是具有细胞形态的所有生物遗传物质都是DNA，只有少数病毒遗传物质是RNA。在真核细胞中，每条未复制的染色体包装一条DNA分子。一个生物储存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组(genome)。生物基因组的遗传信息大体上可分为两类：
(1)负责编码蛋白质的信息，以三联体密码(triplet)方式进行编码，巧妙地解决了在有限的小空间储存大量遗传信息的矛盾。
(2)中度重复序列DNA，它们是关于基因选择性表达的信息。即不同的物种、个体发育的不同阶段、不同的组织以及不同的细胞类型中，各种基因是关闭还是表达，表达的强度如何，都是不相同的。
中度重复序列又分为两类：①短散在重复元件(short interspersed elements，SINEs)，典型的SINEs其长度少于500bp，如人和灵长类基因组中大
量分散存在的Alu家族；②长散在重复元件(long interspersed elements，LINEs)，典型的LINEs其长度多于1000bp，如人基因组中L1家族。
此外，真核细胞基因组中，还含有高度重复的DNA序列，约占脊椎动物总DNA的10％。高度重复DNA序列由一些短的DNA序列呈串联重复排列，可进一步分为几种不同类型：(1)卫星DNA(satellite DNA)，主要分布在染色体着丝粒部位。(2)小卫星DNA(minisatellite DNA)，又称数量可变的串联重复序列，每个小卫星区重复序列的拷贝数是高度可变的，因此常用：DNA指纹技术(DNA finger-printing)作个体鉴定。(3)微卫星：DNA(microsatellite DNA)重复单位序列最短，只有1-5bp，串联成簇长度50～100bp的微卫星序列。人类基因组中至少有30000个不同的微卫星位点，具高度微卫星多态性，不同个体间有明显差别，但在遗传上却是高度保守的，因此可作为重要的遗传标志，用于构建遗传图谱(genetic map)
生物的遗传信息储存在DNAA的核苷酸序列中，其生物多样性也储存在DNA 分子4种核苷酸的不同排列之中。DNA分子不仅有一级结构多样性，而且二级结构也具有多形性(polymorphism)。所谓DNA二级结构是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。DNA二级结构构型可分为三种：①B型DNA(右手双螺旋DNA)，是“经典”的Watson-Crick结构。细胞内天然DNA大多为此型；②A型DNA，是一般B型DNA的重要变构形式，同样是右手双螺旋DNA；③Z型DNA，是左手螺旋，也是B型DNA的变构形式。
三者的比较如表10-1所示。
(三)染色质蛋白质
染色质DNA结合蛋白负责DNA分子遗传信息的组织、复制和阅读。DNA结合蛋白包括两类：组蛋白(histone)，与DNA非特异性结合；非组蛋白(nonhistone)，与DNA特异性结合。
1．组蛋白
组蛋白是构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys 等碱性氨基酸，等电点一般在pH10以上，属碱性蛋白质。用聚丙烯凝胶电泳可以将组蛋白分为5种组分：H1、H2A、H2B、H3和H4。
5种组蛋白在功能上分为2组：
(1)核小体组蛋白(nucleosomal histone)，包括H2B、H2A、H3和H4，这4种组蛋白有相互作用形成聚合体的趋势，它们通过C端的疏水氨基酸互相结合，而N端带正电荷的氨基酸则向四面伸出以便与DNA结合，从而帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构。这4种组蛋白没有种属及组织特异性。
(2)H1组蛋白，其球形中心在进化上保守，而N端和C端两个“臂”的氨基酸变异较大，故H1在进化上不如核小体组蛋白保守。在构成核小体时H1起连接作用。H1有一定的种属和组织特异性。
2．非组蛋白
与染色体组蛋白不同，非组蛋白主要是染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质，故又称为序列特异性DNA结合蛋白(sequence specific DNA binding proteins)。
(1)非组蛋白的特性。
1)非组蛋白具多样性和异质性：非组蛋白占染色体蛋白的60％～70％，包括多种参与核酸代谢与修饰的酶类如DNA和RNA聚合酶、HMG蛋白(high mobility group proteins)、核质蛋白、染色体骨架蛋白、肌动蛋白和基因表达调控蛋白等。
2)对DNA具有识别特异性：能识别特异的DNA，识别信息来源于DNA核苷酸本身，识别位点存在于DNA双螺旋的大沟部位。识别与结合靠氢键和离子键。这类序列特异性DNA结合蛋白具有一个共同特征，即形成与DNA结合的螺旋区并具有蛋白二聚化的能力。
3)具有多种功能：包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成，如帮助DNA分子折叠，以形成不同的结构域，协助启动：DNA复制，控制基因转录，调节基因表达。
(2)序列特异性DNA结合蛋白的不同结构模式。
1)α螺旋-转角-α螺旋模式(helix-turn-helix motif)：这是一种最简单、最普遍的DNA结合蛋白的结构模式。这种蛋白与DNA结合时，形成对称的同型二聚体(symmetric homodimer)结构模式。
2)锌指模式(Zine finger motif)：每个锌指单位是一个DNA结合结构域(DNA-banding domain)，每个锌指的C端形成α螺旋负责与DNA结合。
3)亮氨酸拉链模式(Leucine zipper motif，ZIP)：亮氨酸拉链是一种富含Leu残基的一段氨基酸序列所组成的二聚化结构。所有这些蛋白的肽链C端约35个氨基酸残基形成α螺旋的特点，每两半圈(7个氨基酸残基)有一个亮氨酸残基。
这样，在α螺旋一侧的Leu排成一排，两个蛋白质分子的α螺旋之间靠Leu残基之间的疏水作用力形成一条拉链状结构。
4)螺旋-环-螺旋结构模式(helix-loop-helix motif，HLH)：HLH由40～50个氨基酸组成两个两性α螺旋，两个α螺旋中间被一个或几个β转角组成的环区所分开。具有疏水面和亲水面的两性α螺旋有助于二聚体的形成。具有HLH的蛋白家族成员之间形成同源或异源二聚体是这类蛋白与DNA结合的必要条件，缺失α螺旋的二聚体不能牢固结合DNA。
5)HMG框结构模式(HMG-box motif)：高速泳动族蛋白(high mobility group proteins)结构有三个α螺旋组成boomerang-shaped结构模式，具有弯曲DNA的能力，因此具有HMG框结构的转录因子又称“构件因子”(architectural factors)，它们通过弯曲DNA、促进与邻近位点相结合的其他转录因子的相互作用而激活转录。
(四)染色质的基本结构单位——核小体
核小体(nucleosome)是染色质包装的基本结构单位。
1．主要实验证据
(1)用温和的方法裂解细胞核，将染色质铺展在电镜铜网上，通过电镜观察，未经处理的染色质自然结构为30nm的纤丝，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现一系列核小体彼此连接的串珠状结构，串珠的直径为10nm。
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质时，发现绝大多数DNA被降解为大约200bp或其整数倍的片段。如果用同样方法处理裸露的DNA，则产生随机大小的片段群体。
(3)应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术，研究染色质结晶颗粒，发现核小体颗粒是直径为11nm、高6．0nm的扁圆柱体，具有二分对称性。
(4)SV40微小染色体分析。用SV40病毒感染细胞，病毒DNA进入细胞后，与宿主的组蛋白结合，形成串珠状微小染色体，电镜观察SV40 DNA为环状，周
长1500nm，约5．0kb。若200bp相当于一个核小体，则可形成25个核小体，实际观察到23个，与推断基本一致。如用0．25mol／L盐酸将SV40溶解，可在电镜下直接看到组蛋白的聚合体，若除去组蛋白，则完全伸展的DNA长度恰好为5．0kb。
2．核小体的结构要点
(1)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的组蛋白H1。
(2)组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒，相对分子质量为100kD，由四个异二聚体构成，包括两个H2A／H2B和两个H3／H4。
(3)146bp的DNA分子超螺旋盘绕在组蛋白八聚体1．75圈。组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20．bpDNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。
(4)两个相邻的核小体之间以连接DNA相连，典型长度60bp，不同物种变化值为O～80bp不等。
(5)组蛋白和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。实验表明核小体具有自组装的特性。
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响。
(五)染色质组装的模型
人的46条染色体共含有DNA约6×109bp，总长达2m，平均每条染色体DNA 分子长约5cm，而细胞核的直径只有约5～8μm，这意味着从染色质DNA包装成染色体要压缩近万倍，相当于一个网球含有2km长的细线。
1．染色质包装盼多级螺旋模型
由DNA与组蛋白包装成核小体，在组蛋白H1的介导下核小体彼此连接形成直径约10nm的核小体串珠状结构，这是染色质包装的一级结构。在电镜下可见直径为30nm的染色质纤维。
在组蛋白H1存在下，由直径10nm的核小体串珠结构螺旋盘绕，每圈6个核小体，形成一个螺线管(solenoid)。螺线管是染色质包装的二级结构。染色体经温和处理后，在电镜下可看到直径0．4μm、长11～60μm的染色线，称为单位线(unit fiber)，单位线经螺旋管进一步螺旋化形成直径0．4μm的圆筒状结构，称为超螺旋管(supersolenoid)，这是染色体包装的三级结构。如果螺旋管进一步螺旋折叠，形成长2～10μm的染色单体(chromatid)，即为染色质包装的四级结构。
根据多级螺旋模型(multiple coiling model)，从DNA到染色体经过四级螺旋包装形成的染色体结构，共压缩了8400倍。
2．染色体的骨架一放射环结构模型(scaffold radial loop structure model)
HeLa细胞中期染色体经处理，除去组蛋白和大部分非组蛋白后，在电镜下观察到由非组蛋白构成的染色体骨架(chromsomal scaffold)和由骨架伸出的无数的DNA侧环。环状结构域(looped do-mains)可能是染色体高级结构的普遍特征。该模型认为，双螺旋DNA与组蛋白八聚体构建成连续重复的核小体串珠结构，然后按每圈6个核小体为单位盘绕成螺旋管，由螺旋管形成DNA复制管，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(miniband)。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染色体。
上述两种关于染色体高级结构的组织模型，前者强调螺旋化后者强调环化与折叠。各有一定的实验证据。
(六)常染色质和异染色质
间期染色质按其形态特征与染色性能分为两种类型常染色质(euchromatin)和异染色质(heterochromatin)。
常染色质是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时，着色浅的那些染色质。构成常染色质的DNA主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)。常染色质并非所有基因都具有转录活性，处于常染色质状态只是基因转录的必要条件。
异染色质是指间期核中，染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时，着色深的那些染色质。异染色质分为结构异染色质或组成型异染色质(constitutive heterochromatin)和兼性异染色质(facultative heterochromatin)。结构异染色质指的是各种类型的细胞，除复制期外，在整个细胞周期均处于聚缩状态。在间期中，结构异染色质聚集形成多个染色中心(chromocenter)。兼性异染色质是指在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性，变为异染色质。
三、染色质结构与基因活化
按功能状态的不同可将染色质分为活性染色质和非活性染色质。所谓活性染色质，是指具有转录活性的染色质，非活性染色质是指没有转录活性的染色质。
染色质DNA和组蛋白的修饰，可以影响基因的活性。
四、染色体
染色体(chromosome)是细胞在有丝分裂时，遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结果。
(一)中期染色体的形态结构
中期染色体由两条相同的姐妹染色体(sister chromatid)构成，彼此以着丝粒相连。根据着丝粒在染色体上的位置，可分为四种类型：
(1)中着丝粒染色体(metacentric chromosome)，两臂长度相等或大致相等。
(2)亚中着丝粒染色体(submeacentric chromosome)。
(3)近端着丝粒染色体(acrocentric hcromosome)，具有微小短臂。
(4)端着丝粒染色体(telocentric chromosome)。
染色体各部的主要结构：
(1)着丝粒(centromere)与动粒(又称着丝点，kinetochore)。着丝粒连接两个染色单体，并将染色单体分为两臂：短臂(p)和长臂(q)，由于着丝粒区浅染内缢，故称主缢痕(primary constriction)。
(2)次缢痕(secondary constriction)。除主缢痕外，在染色体上其他的浅染缢缩部位称为次缢痕。它的数目、大小、位置是某些染色体所特有的形态特征，因此也可作为鉴定染色体的标记。
(3)核仁组织区(nucleolar organizing region，NOR)。位于染色体的次缢痕部位，但并非所有的次缢痕都是NOR。染色体NOR是rRNA基因所在部位(5S rRNA 基因除外)，与间期细胞核仁形成有关。
(4)随体(satellite)。指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相连。它是识别染色体的重要形态特征之一，有随体的染色体称为sat染色体。
(5)端粒(telomere)。端粒是染色体两个端部特化结构。一个基因组内的所有的端粒都是由相同的重复序列组成，但不同物种的端粒的重复序列是不同的。端粒的生物学作用在于维持染色体的完整和个体性，与染色体在核内的空间排布及减数分裂时同源染色体配对有关。
(二)染色体DNA的三种功能元件
为确保染色体的复制和稳定遗传，染色体应具备三种功能元件(functional elements)：一个DNA复制起点，一个着丝粒，在染色体的两个末端必须有端粒。
(1)自主复制DNA序列(autonomously replicating DNA sequence，ARS)。
根据不同来源的ARS的DNA序列分析，发现ARS都有一段11～14bp的同源性很高的富含AT的共有序列(consensus sequence)，同时证明，这段序列及其
上、下游各200bp左右的区域是维持ARS功能必需的。现用双向电泳定位复制点技术证明，ARS在质粒以及酵母染色体上与复制起点(replication origin)共定位。
(2)着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence，CEN)。
插入ARS的重组质粒，虽能在酵母细胞中复制和表达，但由于缺少着丝粒，所以不能在酵母细胞有丝分裂时平均分配到子细胞中去。此时，若把酵母染色体上的着丝粒DNA序列(CEN)插入到这个含ARS的重组质粒中，结果这种新的插有酵母染色体的ARS和CEN序列的重组质粒，在有丝分裂中便表现与正常染色体相似的复制与分离行为。CEN的特点是：有两个彼此相邻的核心区：一个是80-90bp 的AT区；另一个是11bp的保守区。
(3)端粒：DNA序列(telomere DNA sequence，TEL)。
如果将插入ARS和CEN序列的环状重组质粒DNA在单一位点切开，形成一个具有两个游离端的线性DNA分子，虽然可以在酵母细胞中复制并附着到有丝分裂的纺锤体，但最终要从子细胞中丢失，结果细胞无法生长。这是因为环状DNA变成线性DNA分子以后无法解决“末端复制问题”，即新合成的DNA链5’末端RNA 引物被切除后变短的问题。真核细胞染色体端粒的重复序列还是染色体DNA复制时，连续合成的，而是由端粒酶(telomerase)合成后添加到染色体末端。端粒酶是一种核糖核蛋白复合物，具有逆转录酶的性质，以物种专一的内在的RNA为模板，把合成的端粒重复序列再加到染色体的3’端。
端粒起到细胞分裂计时器的作用。端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞的衰老有关。肿瘤细胞具有表达端粒酶活性的能力，使癌细胞得以无限制地增殖。
(三)核型与染色体显带
核型(karyotype)是指染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征等。
核型分析是在对染色体进行测量计算的基础上，进行分组、排队、配对并进行形态分析的过程。核型分析对于探讨人类遗传病的机制、物种亲缘关系与进化、远缘杂种的鉴定等都有重要意义。
核型模式图(idiogram)是指将一个染色体的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像。它代表一个物种的核型模式。
染色体显带技术最重要的应用就是明确鉴别一个核型的任何一条染色体，乃至某一个易位片段。也用于染色体基因定位和研究物种的核型进化及可能的进化机制。
(四)巨大染色体
在某些生物细胞中，特别是在发育的某些阶段，可以观察到一些特殊的、体积很大的染色体，包括多线染色体、灯刷染色体，这两种染色体总称为巨大染色体(giant chromosome)。
1．多线染色体
多线染色体的来源于核内有丝分裂(endomitosis)，即核内DNA多次复制而细胞不分裂，产生的子染色体并行排列，且体细胞内同源染色体配对，紧密结合在一起，从而阻止染色质纤维进一步聚缩，形成体积庞大的多线染色体。
多线染色体的带及间带光镜下观察到多线染色体(polytene chromosome)，可见一系列交替分布的带和间带(interbands)。
多线染色体与基因活性：在果蝇个体发育的某个阶段，多线染色体的某些带区变得疏松膨大而形成胀泡(puff)。用放射自显影术检测，发现胀泡是基因活跃转录的形态学标志。
2．灯刷染色体
灯刷染色体(lamp-brush chromosome)是卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体上，它是一个二价体，包含4条染色单体，此时同源染色体
尚未完全解除联会，因此可见几处交叉。这一状态在卵母细胞中可维持数月或数年之久。
灯刷染色体轴由染色体轴丝组成，每条染色体轴长约400μm从染色体向两侧伸出两个类似的侧环，每个环相当于一个环状结构域，大约含100kb DNA。
灯刷染色体的转录功能：灯刷染色体的形态与卵子发生过程中的营养物储备是密切相关的。大部分DNA以染色粒的形式存在，没有转录活性。而侧环是RNA 活跃转录的区域，一个侧环往往是一个大的或几个转录单位组合构成的。灯刷染色体合成的RNA主要为前体mRNA(hnRNA)，有的类型的mRNA可翻译成蛋白质，有些mRNA与蛋白质结合，暂不储存于卵母细胞中。
五、核仁
核仁(nucleolus)是真核细胞间期中最显著的结构。通常为单一或多个匀质的球形小体。核仁的大小、形状、数目随生物的种类、细胞类型、细胞代谢状态而变化。蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞如分泌细胞、卵母细胞，其核仁大，可占总核体积的25％。
在细胞周期中，核仁是一个高度动态的结构，在有丝分裂期间表现出周期性的消失与重建。真核细胞的核仁具有重要功能，它是rRNA合成、加工和核糖体亚单位的装配场所。
(一)核仁的超微结构
1．纤维中心
在电镜下观察，纤维中心(fibrillar enters，FC)是包埋在颗粒组分内部一个或几个浅染的低电子密度的圆形结构小岛，它含有rDNA(rRNA的基因)、RNA 聚合酶I和结合的转录因子，通常认为FC代表染色体NORs在问期核的副本。 2．致密纤维组分
在电镜下观察，致密纤维组分(dense fibriliar component，DFC)是核仁超
微结构中电子密度最高的部分。呈环形或半月形包围FC，由致密的纤维构成，通常见不到颗粒。DFC含有rRNA及fibrillarin，核仁素(nucleolin)、Ag-NOR 蛋白等特异性蛋白。
3．颗粒组分
在代谢活跃的细胞核仁中，颗粒组分(granular component，GC)是核仁的主要结构，由直径15～20nm的核糖核蛋白(RNP)颗粒构成，可被蛋白酶和RNase消化，这些颗粒是正在加工、成熟的核糖体亚单位前体颗粒，间期核中核仁的大小差异主要是由颗粒组分数量的差异造成的。
此外，核仁外还有一层包围的染色质，称为核仁相随染色质(nucleolar chromatin)，有时还深入至核仁内，称为核仁内染色质(intranucleolar chromatin)。而包围核仁的染色质称为周边染色质(perinucleolar chromatin)。用RNase和DNase处理核仁，在电镜下看到核仁的残余结构，称为核仁基质(nucleolar matrix)或核仁骨架。
(二)核仁的功能
核仁的主要功能涉及核糖体的生物发生(ribosome biogenesis)，是一个向量过程(vetorical process)，从核仁纤维组分开始，再向颗粒组分延续。
染色体原位杂交证实，rRNA基因(rDNA)定位于染色体的核仁组织区。位于NORs的rDNA是rRNA的信息来源。真核生物核糖体含有4种rRNA，即5．85 rRNA、18s rRNA、28s rRNA及5s rRNA。其中前三种的基因组成一个转录单位。与为蛋白质编码的mRNA不同，rRNA分子是rDNA基因的最终产物。
六、核基质
继在真核细胞中发现微丝(microfilament)、微管(microtubule)和中间纤维(intermediate filament)细胞质骨架体系之后，近年来又发现在真核细胞的细胞核中存在另一骨架体系，即核骨架一核纤层体系。核骨架或核基质(nuclear matrix，nucleoskeleton，karyoskeleton)、核纤层(nuclear lamina)与中间纤
维在结构上相互连接，形成贯穿于细胞核和细胞质的网架体系。
《细胞生物学实验》实验课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称：细胞生物学实验 英文名称：Cell Biology Experiment 课程性质：学科及专业基础课 课程属性：独立设课 适用专业：生物科学本科 学时学分：课程共18学时；课程共1学分 开设学期：第五学期 先修课程：生物化学、细胞生物学 二、课程简介 细胞生物学实验课程是生命科学本科各专业的一门必修基础课程，在生命科学的本科教学中有着十分重要的地位。课程内容包括基础验证性，基本技能性实验，以及综合性、研究设计性实验四大类。基础验证性和基本技能性实验主要是配合理论课的教学，使学生加深理解和掌握有关理论知识，同时能够规范地掌握细胞生物学研究的基本操作与基本的实验技能。综合性、研究设计性实验，目的旨在培养和提高学生实验设计和应用各种实验技术的能力，培养和训练学生的创新意识和创新能力，培养严谨的科学态度和实事求是的作风，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后独立从事科学研究打下坚实的基础。 三、实验课程目的与要求 1、学习本门课程的目的：配合理论课教学，巩固所学知识；掌握细胞生物学研究的相关技术，学习先进的研究方法；通过综合性、研究设计性实验，培养学生的实验设计能力，实验动手能力以及文献查阅、论文写作能力；培养学生的科学思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。 2、学习本门课程的要求：要求学生掌握基本的实验操作技能，掌握基本的实验设计思路；要求学生以个人或小组的形式根据自己所学知识、兴趣设计研
究课题进行实验，期末要提交完整的实验报告；要求学生通过研讨会、交流会的形式，将实验过程中遇到的各种问题进行探讨，让每个同学都有发表个人见解的机会，从而达到集思广益，提高自主学习的能力。 四、考核方式： 1、实验报告：实验报告应包括实验目的，实验原理，实验用品，实验步骤 (如果指导书上有实验步骤，可以简单梳理步骤或省略此步)，实验结果，结果讨论，有时还要求做思考题。 2、实验课的考核方式和成绩评定办法：实验课的考核方式以实验操作考查 为主。实验课成绩评定可分为三个部分：出勤率、实验态度占总成绩10%；操作能力及实验报告撰写情况占总成绩60%；实验设计（包括实验的思路、论文撰写、课堂讨论）占总成绩30%。 五、实验项目、学时分配情况 序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求实验一细胞形态结构与细胞器的显微观察4学时验证性实验必做实验二细胞培养以及冷冻复苏技术5学时综合性实验必做实验三细胞膜的渗透性观察3学时验证性实验选做实验四细胞融合技术（PEG法）4学时综合性实验选做实验五细胞骨架的显示与观察4学时验证性实验选做实验六细胞生理活动的观察5学时综合性实验选做 5学时综合性实验选做实验七细胞组分分离技术及细胞组分 的化学反应 实验八精子细胞生物学特性分析5学时设计性实验选做实验九叶绿体分离及离体叶绿体 4学时验证性实验选做 的还原活性 合计实验个数：9 合计学时数：39学时
第十章细胞核与染色体 一、填空题 1、非组蛋白是指与染色体上特异_____结合的蛋白质，它实质上是基因表达的_____。 2、人工染色体应有的关键序列是_____、_____、_____。 3、核膜在细胞进化上有很大的意义，它具有两大功能：_____、_____。 4、在胞质内合成并输入至核内的亲核蛋白，都含有特殊的_____序列，起_____作用。 5、染色体制备的_____技术是由美籍华人_____于1952年发明的。 6、核小体中几种组蛋白是依赖_____、_____力相互作用的。 7、着丝粒与着丝点是两个不同的概念，化学本质也不相同，前者是_____，后者则是_____。 8、核纤层蛋白含有与核纤层蛋白分子行为有关的序列，其中_____与核纤层蛋白在细胞核 内的定位有关，_____与核膜的结合相关。 9、染色体工程是按照一定的设计，有计划_____、_____和_____同种或异种染色体或其一 部分的方法和技术。 10、核小体是染色质包装的基本结构单位，每个核小体单位包括200bp左右的DNA、1个 _____和一分子的_____。 11、细胞核外核膜表面常附有颗粒，且常常与相连通。 12、核孔复合物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。 13、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。 14、核孔复合体主要由蛋白质构成，迄今已鉴定的脊椎动物的核孔复合物蛋白成分已达到十 多种，其中与是最具代表性的两个成分，它们分别代表着核孔复合体蛋白质的两种类型。 15、细胞核中的区域含有编码rRNA的DNA序列拷贝。 16、染色体DNA的三种功能元件是、、。 17、染色质DNA按序列重复性可分为、、等三类 序列。 18、染色质从功能状态的不同上可以分为和。 19按照中期染色体着丝粒的位置，染色体的形态可分为、、、四种类型。 20、着丝粒-动粒复合体可分为、、三个结构域。 21、哺乳类动粒超微结构可分为、、三个区域， 在无动粒微管结合时，覆盖在外板上的第4个区称为。 22、核仁超微结构可分为、、三部分。 23、广义的核骨架包括、、。 24、核孔复合体括的结构组分为、、、。 25、间期染色质按其形态特征和染色性能区分为两种类型：和，异染色质又 可分为和。 26、DNA的二级结构构型分为三种，即、、。 27、常见的巨大染色体有、。 28、染色质包装的多级螺旋结构模型中，一、二、三、四级结构所对应的染色体结构分别 为、、、。 29、核孔复合物是的双向性亲水通道，通过核孔复合物的被动扩散方式 有、两种形式；组蛋白等亲核蛋白、RNA分子、RNP颗粒等
一、细胞内膜泡运输的概况、类型及其主要功能 膜泡运输是蛋白质分选的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白质本身的修饰、加工和组装，还涉及多种不同的膜泡靶向运输及其复杂的调控过程。主要分为一下三种类型： COPⅠ包被小泡：负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。 COPⅡ衣被小泡：介导内质网到高尔基体的物质运输。 网格蛋白衣被小泡：介导质膜→胞内体、高尔基体→胞内体、高尔基体→溶酶体、植物液泡的物质运输 二、试述物质跨膜的种类及其特点 主要有三种途径： （一）被动运输： 指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 1、简单扩散：也叫自由扩散（free diffusion）。特点：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； ②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。 2、促进扩散：特点：①比自由扩散转运速率高；②运输速率同物质浓度成非线性关系； ③特异性；④饱和性。 （二）主动运输: 是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高的一侧进行跨膜转运的方式。 主动运输的特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量；③都有载体蛋白。（三）吞排作用 真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。 三、试述Na+—K+泵的工作原理 Na+—K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。在膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出3个Na+，转进2个K+。 四、试述胞间通信的主要类型 1）、细胞间隙连接 细胞间隙连接：是一种细胞间的直接通讯方式。两个相邻的细胞以连接子相联系。连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。 2）、膜表面分子接触通讯 是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程，即细胞识别。 3）、化学通讯 细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能，这种通讯方式称为化学通讯。根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为以下3类：内分泌、旁分泌、自分泌
供基础医学院临床17、20 班参考使用医学细胞生物 学简答题集锦 第一章绪论 1.简述细胞生物 学形成与发展 经历的阶段 （1）细胞的发现与细胞学说的建立：R.Hook最早发现细胞并命名为cell，施莱登和施旺建立 细胞学说。 (2)细胞学的经典 时期：细胞学说的 建立掀起了对多种 细胞广泛的观察和 描述的热潮，主要 的细胞器和细胞分 裂活动相继被发现。 (3)实验细胞学时期：人们广泛的应 用实验的手段研究 细胞的特性、形态 结构和功能。 (4)分子生物学的 兴起和细胞生物学 的诞生：各个学科 相互渗透，人们对 细胞结构与功能的 研究达到了新的高度。 第二章细胞的统 一性与多样性 1.比较原核细胞和 细胞表面 1.细胞膜的流动性 有什么特点，膜脂 有哪些运动方式， 影响膜脂流动性的 因素有哪些？ （1）膜脂既具有分 子排列的有序性， 又有液体的流动性； 温度对膜的流动性 有明显的影响，温 度过低，膜脂转变 为晶态，膜脂分子 运动受到影响，温 度升高，膜恢复到 液晶态，此过程称 为相变。（2）膜脂 的运动方式有：侧 向扩散、旋转运动、 摆动运动、翻转运 动，其中翻转运动 很少发生，侧向扩 散是主要运动方式。 （3）影响流动性的 因素：脂肪酸链的 长短和饱和程度， 胆固醇的双重调节 作用，卵磷脂/鞘磷 脂比值越大膜脂流 动性越大，膜蛋白 与周围脂质分子作 用也会降低膜流动 性。此为环境因素 （如温度）也会影 响膜的流动性，温 度在一定范围内升 高，流动性增强。 2.简述膜蛋白的种 类及其各自特点， 并叙述膜的不对称 性有哪些体现 (1)膜蛋白分为膜 外在蛋白、膜内在 蛋白、脂锚定蛋白。 膜外在蛋白属于 水溶性蛋白，分布 在膜的两侧，与膜 的结合松散，一般 占20%-30%； 膜内在蛋白属于 双亲性分子，嵌入、 穿膜，是膜功能的 主要承担者，与膜 结合紧密，占 70%-80%。 脂锚定蛋白通过 共价键与脂分子结 合，分布在膜两侧， 含量较低。 (2)膜的内外两侧 结构和功能有很大 差异，称为膜的不 对称性，这种不对 称决定了膜功能的 方向性。 膜脂：磷脂和胆 固醇数目分布不均 匀，糖脂仅分布于 脂双层的非胞质面。 膜蛋白：各种膜蛋 白在质膜中都有一 定的位置。膜糖类： 糖链只分布于质膜 外表面。 3.比较说明单位膜 模型与液态镶嵌模 型有哪些不同点 单位膜是细胞膜 和胞内膜等生物膜 在电镜下呈现的三 夹板式结构，内外 两层为电子密度较 高的暗层，中间是 电子密度低的明层， “两暗夹一明”的
线粒体与细胞的能量转换 名词解释: 1.基粒:线粒体内膜的内表面上突起的圆球形颗粒. 2.细胞呼吸:在细胞内特定的细胞器内,在氧气的参与下,分解各种大分子物质,产生二氧化碳; 与此同时,分解代谢所释放出的能量储存于ATP中. 3.转位接触点:在线粒体的内外膜上存在一些内外膜相互接触的地方,此处膜间隙变狭窄. 4.ATP合酶复合体:这种物质就是基粒,是线粒体内膜内表面上突起的圆球形颗粒. 5.热休克蛋白70:与大多数前体蛋白结合,使前体蛋白打开折叠,防止已松弛的前体蛋白聚集. 6.基质导入序列(MTS):一种N端具有一段富含有精氨酸,赖氨酸,丝氨酸,苏氨酸的氨基酸序列,介导在细胞质中合成的前体蛋白输入到线粒体基质的信号. 问答: 1.线粒体的标志酶? 内膜标志酶为细胞色素氧化酶,外膜标志酶为单胺氧化酶,基质的标志酶为苹果酸脱氢酶, 膜间腔的标志酶为腺苷酸激酶. 2.线粒体基质蛋白的转运条件及过程? (1)需要条件:基质导入序列和分子伴侣NAC和Hsp70 (2)转运过程： a.前体蛋白与受体结合 b.mthsp70可与进入线粒体腔的前导肽链交联，防止了前导肽链退回细胞质. c.定位于线粒体内膜上,切除大多数蛋白的基质导入序列. d.多肽链需在线粒体基质内在分子伴侣的帮助下,重新折叠并成熟形成其天然构象,以行 使其功能,形成有活性的蛋白质. e.跨膜运输是单向的,需水解ATP提供能量. 3.细胞内葡萄糖彻底氧化转变为能量的反应部位和主要过程? a.葡萄糖在细胞质中进行糖酵解产生丙酮酸和NADH,丙酮酸在线粒体基质中氧化脱羧生 成乙酰CoA. b. 乙酰CoA在线粒体基质中进行三羧酸循环产生NADH和FADH2. c.在线粒体内膜进行的氧化磷酸化偶联是能量转换的关键. 4.基粒的结构和功能? 结构有头部,柄部和基片;功能有催化ADP磷酸化生成ATP，控制质子流和基粒是氧化磷酸化作用的关键装置. 5.试述线粒体的超微结构基础? 外膜:外膜是一层包围在线粒体表面的单位膜,厚约6nm，仅含少量酶蛋白. 内膜:约4.5nm,折叠形成嵴,富含各种酶蛋白,内膜上有电子传递链和基粒,有转运蛋白和各种转运系统. 膜间腔:内外膜之间空隙组成的空间,宽约6~8nm,富含可溶性酶,底物和辅助因子. 基质:含有线粒体DNA,RNA,各种酶蛋白和核糖体. 基粒:每个线粒体大约有10000~100000个,在基粒的头部具有酶活性. 6.简述线粒体的化学组成特点? a.蛋白质:线粒体的主要成分,多分布于内膜和基质,又分为可溶性和不溶性,又有很多酶系. b.脂类:占线粒体干重较多,大部分为磷脂. c. DNA和完整的遗传系统. d.多种辅酶. e.含有维生素和各类无机离子.
《细胞生物学》教学大纲 课程编号：08300063 学时： 32 学分： 2 一、课程的性质和任务 细胞生物学是为生物技术、生命科学和生态学专业学生开设的专业必修课。该课程是是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号传导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等生命活动的专业基础学科。通过本课程的学习，使学生正确认识细胞结构、功能及各种生命活动和生命现象；掌握细胞的形态结构及细胞生命活动规律，了解细胞生物学研究领域的重点和热点，提高学生对细胞生物学知识的应用能力。 二、相关课程的衔接 先修课程：生物化学。 后续课程：遗传学、细胞工程。 三、教学的基本要求 1.重点掌握细胞结构与功能，理解并掌握各个亚细胞结构功能及各结构的装配。 2.理解并掌握细胞重要生命活动（增殖、分化、衰老及调亡等）过程的规律及调控，各细胞 组分的互动与网络架构及细胞调控的基本规律。 3.掌握细胞生物学的学科历史，了解该领域研究重点及热点。 四、教学方法与重点、难点 教学方法：本课程采用课堂讲授、讨论及多媒体教学相结合开展教学。 重点：重点讲授各个亚细胞结构、各结构的装配及功能，细胞生命活动（增殖、分化、衰老及调亡等）过程的规律及调控，个细胞组分的互动与网络架构及细胞调控的基本规律。 难点：细胞结构的功能中涉及的作用机制（包括假说、模型等）以及细胞生命活动的调控机制（如蛋白质的分选、膜泡运输等）。 本课程力求做到突出重点内容，讲清难点内容，并着重做好以下两点： 1.重视基础性和系统性：细胞结构、功能是课程的重点讲解内容，也是了解生命活动和生命 现象的基础，更是学好本课程的基石。图文结合从细胞的显微、亚显微和分子三个水平来 系统的认识细胞的结构及功能，使学生更全面系统的掌握细胞的形态结构及细胞生命活动 规律。 2.了解相关的学科历史及当前研究热点：在传授传统的基础理论的同时，适当加入相关内容 的学科历史，以及研究进展。熟知历史可以更好的理解该领域的研究发展方向。
河南大学第一学期医学细胞生物学期末试题A卷 (03级临床医学\基础医学\法医\预防医学\留学生) 姓名_________ 专业_______ 学号__________ 成绩_________ *所有试题请答在答卷上，答在试卷上无效 一、A型选择题(以下每题只有一个正确答案,请将答案填写在答卷纸上) 每题1分,共30分 1、一分子碱基和一分子戊糖组成一分子 A．nucleotide B．nucleoside C．nucleus D．nucleoid E．nucleolus 2、组成mRNA分子的碱基是 A．TACG B．ACUG C．CAG及稀有碱基 D．IACG E．TAG及稀有碱基 3、关于光镜的使用，下列哪项有误 A．按照从低倍镜到高倍镜再到油镜的顺序进行标本的观察 B．用高倍镜或油镜观察标本时，只能使用细准焦螺旋 C．使用油镜时，需在标本上滴上松节油 D．使用油镜时，需将聚光器升至最高；光圈开至最大 E．使用显微镜时，不可直接用手触摸镜头 4、使用油镜后应 A．立即用清水拭擦镜头 B．立即用二甲苯拭擦镜头 C．立即用酒精拭擦镜头 D．立即用棉签拭擦镜头 E．立即将物镜拆下并浸入酒精中 5、适用于观察培养细胞的是 A．复视显微镜 B．暗视野显微镜 C．荧光显微镜 D．电子显微镜 E．倒置显微镜 6、细胞器进行分级分离时最先离心分离到的细胞器是 A．微粒体 B．溶酶体
C．高尔基体 D．细胞核 E．线粒体 7、在本学期实验中可使用的诱导细胞融合的因子是A．考马斯亮兰 B．PEG C．紫外线 D．秋水仙素 E．电 8、高尔基复合体的小泡来自于 A．高尔基体反侧 B．粗面内质网 C．滑面内质网 D．高尔基复合体顺侧 E．细胞膜 9、溶酶体内水解酶的最适pH为 A．1.0 B．3.0 C．5.0 D．7.0 E．9.0 10、溶酶体膜不受水解酶作用是由于 A．溶酶体膜上糖蛋白的保护 B．溶酶体膜上脂蛋白的保护 C．溶酶体膜含有特殊的辅基 D．溶酶体膜含有较多的卵磷脂 E．溶酶体膜比其它生物膜厚 11、溶酶体不可能具有的结构是 A．髓样结构 B．微粒体 C．多泡体 D．含铁小体 E．脂褐质 12、以单管形式存在的微管由多少根原纤维组成A．13 B．12 C．11 D．9 E．22 13、线粒体中三羧酸循环反应进行的场所是 A．基质 B．内膜 C．基粒 D．外膜
苏州大学《细胞生物学（双语）》课程教学大纲 课程类别：专业基础课程 授课对象：生物科学、生物技术、生物信息等专业本科生 开课学期：第3-5学期 学分：3学分 指定教材：Gerald Karp, 《Cell and Molecular Biology: concepts and experiments》, 2008, 5th edition. 教学目的 细胞生物学是生物科学领域发展迅速、引人注目的重要学科，有关细胞生物学研究是现代生命科学的重要支柱之一，因而它已成为当今生物科学类专业本科生必修的一门主干课程。通过细胞生物学（双语）课程的学习，要求学生达到如下目标： 1 掌握细胞生物学中的基础知识和基本理论。 2 熟悉细胞生物学的基本研究手段和实验方法。 3 主动了解细胞生物学的最新研究进展和动态。 4 能将细胞生物学的基本理论融会到后续课程的学习中，从而领悟细胞生物学在整个生命科学中的重要地位。 Chapter 01 Introduction to Cells and Cell Biology 2学时 教学内容 1. The discovery of cells 2. Cell theory 3. Why the cells the basic units of life? 4. Basic properties of cells 5. The size of cells 6. Prokaryotes and eukaryotes 7. Model organisims
8. Cell replacement therapy 9. How to learn cell biology? 思考题 1. 细胞学说的内容 2. 如何理解细胞是生命体的基本单位 3. 如何理解细胞的全能性 4. 细胞的基本特性 5. 真核细胞与原核细胞的比较 6. 模式生物的意义和主要种类 7. 细胞替代疗法的意义和策略 Chapter 02 Chemical Basis of Life 2学时教学内容 1. Atoms 2. Chemical bonds 3. Polar and nonpolar molecules 4. The carbon atom
细胞生物学学习体会 通过网络课程学习,有幸聆听到王金发教授对《细胞生物学》课程的讲授，使我不仅学到了细胞生物学专业新的知识与研究技术、方法,而且在教学方面也受益非浅。下面就我的学习谈一些体会。 一、全面学习了细胞生物学的专业知识 《细胞生物学》是一门包容量大、发展迅速的学科。内容涉及生物膜的结构与功能；内膜系统区室化形成及各种细胞器的结构与功能；细胞信号转导；细胞核、染色体以及基因表达；细胞骨架体系；细胞增殖及其调控；细胞分化、癌变及其调控；细胞的衰老与程序性死亡；细胞的起源与进化；细胞工程技术等多个方面。 (一)对细胞生物学的专业知识有了更深的认识。 1、细胞通讯方面 记得第一次听王老师的课就是讲授细胞的通讯，在多细胞生物中，细胞不是孤立存在的，而是生活在细胞社会中，它们必须协调一致，才能维持机体的正常生理机能，它们的协调是通过细胞通讯来完成的。细胞通讯是通过信号分子与受体的识别，从而在靶细胞内产生一系列反应的过程。信号分子有第一信使和第二信使之分，第二信使位于细胞内，由第一信使与受体识别后最先在胞内产生的，它主要与细胞内受体作用，所以受体也可分为表面受体和胞内受体。信号分子与受体的识别作用具有特异性。细胞信号传递所发生的反应有快速反应和慢速反应。快速反应是信号分子与受体作用后直接引起细胞内的一系列代谢反应；慢速反应则需要引起基因表达，再表现出各种代谢反应。细胞通讯过程是个复杂的过程，一个细胞的周围有上百种不同的信号分子，细胞要对这些信号分子进行分析，做出正确的反应。信号转换的研究在近年很热门，但进展缓慢，主要是因为信号转换的复杂性，不同信号的组合产生的效应是不一样的。 2、蛋白质的合成和分选机理 蛋白质的合成是在核糖体上，有两种合成体系，一种是在细胞质中游离的核糖体上，另一种是在膜旁核糖体上合成，它们合成的蛋白质将分布到不同的部
供基础医学院临床17、20班参考使用 医学细胞生物学简答题集锦 第一章绪论 1.简述细胞生物学形成与发展经历的阶段 （1）细胞的发现与细胞学说的建立：R.Hook最早发现细胞并命名为cell，施莱登和施旺建立细胞学说。 (2)细胞学的经典时期：细胞学说的建立掀起了对多种细胞广泛的观察和描述的热潮，主要的细胞器和细胞分裂活动相继被发现。 (3)实验细胞学时期：人们广泛的应用实验的手段研究细胞的特性、形态结构和功能。 (4)分子生物学的兴起和细胞生物学的诞生：各个学科相互渗透，人们对细胞结构与功能的研究达到了新的高度。 第二章细胞的统一性与多样性 1.细胞膜的流动性有什么特点，膜脂有哪些运动方式，影响膜脂流动性的因素有哪些？ （1）膜脂既具有分子排列的有序性，又有液体的流动性；温度对膜的流动性有明显的影响，温度过低，膜脂转变为晶态，膜脂分子运动受到影响，温度升高，膜恢复到液晶态，此过程称为相变。（2）膜脂的运动方式有：侧向扩散、旋转运动、摆动运动、翻转运动，其中翻转运动很少发生，侧向扩散是主要运动方式。（3）影响流动性的因素：脂肪酸链的长短和饱和程度，胆固醇的双重调节作用，卵磷脂/鞘磷脂比值越大膜脂流动性越大，膜蛋白与周围脂质分子作用也会降低膜流动性。此为环境因素（如温度）也会影响膜的流动性，温度在一定范围内升高，流动性增强。2.简述膜蛋白的种类及其各自特点，并叙述膜的不对称性有哪些体现 (1)膜蛋白分为膜外在蛋白、膜内在蛋白、脂锚定蛋白。膜外在蛋白属于水溶性蛋白，分布在膜的两侧，与膜的结合松散，一般占20%-30%； 膜内在蛋白属于双亲性分子，嵌入、穿膜，是膜功能的 主要承担者，与膜结合紧密，占70%-80%。 脂锚定蛋白通过共价键与脂分子结合，分布在膜两侧， 含量较低。 (2)膜的内外两侧结构和功能有很大差异，称为膜的不对称 性，这种不对称决定了膜功能的方向性。 膜脂：磷脂和胆固醇数目分布不均匀，糖脂仅分布于脂 双层的非胞质面。膜蛋白：各种膜蛋白在质膜中都有一定 的位置。膜糖类：糖链只分布于质膜外表面。 3.比较说明单位膜模型与液态镶嵌模型有哪些不同点 单位膜是细胞膜和胞内膜等生物膜在电镜下呈现的三夹 板式结构，内外两层为电子密度较高的暗层，中间是电子 密度低的明层，“两暗夹一明”的结构叫做单位膜，单位膜 仅能部分反映生物膜的结构特点。 流动镶嵌模型强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性 以及蛋白质与脂双层的镶嵌关系。认为膜蛋白和膜脂均能 产生侧向运动，膜蛋白有的在膜表面、有的嵌入或横跨脂 双分子层。该模型能解释膜的多种性质，但不能说明具有 流动性的细胞膜在变化过程中如何维持膜的相对完整。 第四章细胞连接、细胞黏附和细胞外基质 1.什么是细胞连接，细胞连接有哪些类型 细胞表面可与其它细胞或细胞外基质结合的特化区称为 细胞连接。分为紧密连接、黏着链接和通讯连接。 紧密连接的特点是细胞膜之间连接紧密无空隙，一般位 于上皮细胞间。 黏着链接中，与肌动蛋白纤维相关的有黏着带:分布于上 皮细胞，黏着斑:分布于上皮细胞基部；与中间丝有关的有 桥粒：分布于心肌和上皮，半桥粒：分布于上皮细胞基底 部。 通讯连接分为缝隙连接和突触，缝隙连接几乎存在于所 有类型的细胞之间，突触仅存在于可兴奋细胞之间用来传 到兴奋。 2.什么是细胞外基质，叙述细胞外基质的组成 细胞外基质是指由细胞分泌到细胞外间充质中的蛋白 质和多糖类大分子所构成的网络结构。 （1）纤维成分：如胶原、弹性蛋白。胶原是细胞外基质最 基本成分之一，是动物体内含量最丰富的蛋白，刚性及抗 张力强度最大。 （2）糖胺聚糖和蛋白聚糖：透明质酸是唯一不发生硫酸化 的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞的细胞外基质的主要 成分，透明质酸向外膨胀产生压力，使结缔组织具有抗压 的能力；蛋白聚糖见于所有结缔组织和细胞外基质及许多 细胞的表面，可与多种生长因子结合，可视为细胞外的激 素富集与储存库，有利于激素分子进一步与细胞表面受体 结合，完成信号转导。 (3)层粘连蛋白和纤连蛋白：层粘连蛋白是个体细胞外基质 中出现最早的蛋白，对基膜的组装起到关键作用。纤连蛋 白主要介导细胞黏着，也能促进巨噬细胞和其它免疫细胞 迁移到受损部位。 3.叙述黏着带和黏着斑的区别 粘着带是细胞与细胞间的粘着连接,而粘着斑是细胞 与细胞外基质相连。 ①参与粘着带连接的膜整合蛋白是钙粘着蛋白,而参 与粘着斑连接的是整联蛋白,即细胞外基质受体蛋白; ②粘着带连接实际上是两个相邻细胞膜上的钙粘着 蛋白与钙粘着蛋白的连接,而粘着斑连接是整联蛋白与细 胞外基质中的粘连蛋白的连接,因整联蛋白是纤粘连蛋白 的受体，所以粘着斑连接是通过受体与配体的结合; 第五章小分子物质的跨膜运输 1. 以Na+-K+泵为例说明细胞膜的主动转运过程 Na+-K+泵又称Na+-K+ATP酶，由α和β两个亚基组成，均 为穿膜蛋白。在α亚基的外侧（朝向胞外）有两个K+的结 合位点，内测有3个Na+的结合位点和一个催化ATP水解 的位点。 工作中，细胞内的Na+与大亚基上的Na+位点相结合，同 时ATP分子被催化水解，大亚基改变空间构象，使3个Na+ 排除胞外，同时K+与α亚基外侧面相应位点结合，α亚基 空间结构恢复原状，将2个K+输入细胞，完成循环，每次 循环消耗一个ATP分子，3个Na+出胞，2个K+入胞。 第六章胞质溶胶、蛋白酶体和核糖体 1.核糖体有几种，合成的蛋白质在功能上有什么不同 核糖体分为游离核糖体和附着核糖体。 分布于细胞质基质中的核糖体是游离核糖体，主要合成 细胞本身所需的结构蛋白。附着在内质网膜和核膜表面的 是附着核糖体，主要合成外输性蛋白质。 第七章内膜系统与囊泡运输 1.内质网有哪些类型，在细胞中的作用是什么 内质网主要由脂类和蛋白质组成，是单层膜结构，分为 粗面内质网和光面内质网。 粗面内质网主要呈囊状，表面有核糖体附着，主要功能 是合成、加工修饰、分选转运一些蛋白质，提供核糖体附 着的支架。 光面内质网不合成蛋白质，是脂类合成和转运的场所， 并参与糖原的代谢，是细胞解毒的场所（肝细胞），SER特 化成肌质网可作为肌细胞储存钙离子的场所。 2.叙述高尔基体的组成，及主要功能 高尔基体是一种膜性囊泡复合体，由扁平囊泡、小囊泡、 大囊泡组成。 高尔基体是细胞内蛋白质运输分泌的中转站，是胞内物 质加工合成的主要场所，参与糖蛋白的加工合成、蛋白质 的水解加工、胞内蛋白质分选和膜泡定向运输的枢纽。 3.简述分泌蛋白的运输过程 ①核糖体阶段：合成并转运分泌蛋白；②内质网阶段： 运输并粗加工分泌蛋白；③细胞质基质运输阶段：分泌蛋 白以小泡的形式脱离粗面内质网并移向高尔基复合体与其 结合；④高尔基体加工修饰：分泌蛋白进一步在高尔基复 合体内进行加工，并以囊泡的形式释放到细胞质基质；⑤ 储存与释放：释放时，囊泡浓缩发育为分泌泡，与质膜融 合，释放到体外。 4.以肝细胞吸收LDL为例，说明受体介导的胞吞作用的过 程 肝细胞需要利用胆固醇合成生物膜时，细胞合成LDL受 体并分散嵌入细胞膜，当LDL与受体结合后，细胞膜向内 凹陷形成有被小窝。LDL受体集中在有被小窝内不断内陷， 进入细胞，脱离细胞膜形成有被小泡。 有被小泡脱去网格蛋白被摸与其它囊泡融合形成内体， 内体内LDL与受体分离，受体返回细胞膜，LDL被溶酶体 酶降解。如果游离胆固醇过多，LDL受体和胆固醇就会暂 停合成，这是一个反馈调节的过程。 5.叙述信号肽假说的内容 新合成的蛋白质分子N端含有一段信号肽，该信号肽一 经合成可被胞质中的信号识别颗粒（SRP）识别并结合，通 过信号肽的疏水性引导新生肽跨脂双分子层进入内质网腔 或直接整合在内质网膜中。 信号肽具有决定蛋白质在胞内去向或定位的作用。 第八章线粒体 1. 为什么说线粒体是一个半自主性的细胞器? 线粒体有自己的DNA(即mtDNA)，存在线粒体核糖体， 通过自己的蛋白质合成系统可以进行mtDNA的复制转录 翻译。 然而mtDNA的信息量少，只能合成近10%的线粒体蛋白， 绝大多数线粒体蛋白质仍依靠核基因组进行编码，再转运 进线粒体中；构成线粒体的蛋白质合成系统的许多酶仍依 靠核基因编码合成。 故线粒体是一种半自主性细胞器。 2.线粒体的半自主性有哪些体现 线粒体有自己的mtDNA，是动物细胞质中唯一含有DNA 的细胞器。有自己的核糖体和蛋白质合成系统，供mtDNA 复制转录翻译。遗传密码相较其它细胞有差异。有自己的 物质转运系统，指导线粒体蛋白运输进线粒体，不与细胞 质交换DNA和RNA，也不输出蛋白质。 3.画图显示线粒体的结构，并表明各部分名称（答案略） 4.说明线粒体基粒的结构组成和功能 基粒又称ATP酶复合体，由头部、柄部、基部组成； 头部又称偶联因子F1，具有酶的活性，能催化ADP磷酸 化生成ATP；柄部是一种对寡霉素敏感的蛋白质，能抑制 ATP的合成；基部又称偶联因子F0，起到连接F1与内膜的 作用。 5.叙述化学渗透假说的内容 线粒体内膜是完整的、封闭的，内膜中的电子传递链是 一个主动转移氢离子的体系，电子传递过程像一个质子泵， 将氢离子从内膜基质泵至膜间隙，由于膜对氢离子不通透， 形成膜两侧的浓度差，质子顺浓度梯度回流并释放出能量， 驱动结合在内膜上的ATP合酶，催化ADP磷酸化合成ATP。 第九章细胞骨架 1.何谓细胞骨架?细胞骨架有哪些类型和功能? 细胞骨架是指真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系，细
《细胞生物学》课程学习体会 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 2005年9-12月，本人在中山大学生命科学院进修学习,有幸聆听王金发教授的《细胞生物学》课程，使我不仅学到了细胞生物学专业新的知识与研究技术、方法,而且在教学方面也受益非浅。下面就我的学习谈一些体会。 一、全面学习了细胞生物学的专业知识 《细胞生物学》是一门包容量大、发展迅速的学科。内容涉及生物膜的结构与功能；内膜系统区室化形成及各种细胞器的结构与功能；细胞信号转导；细胞核、染色体以及基因表达；细胞骨架体系；细胞增殖及其调控；细胞分化、癌变及其调控；细胞的衰老与程序性死亡；细胞的起源与进化；细胞工程技术等多个方面。 (一)对细胞生物学的专业知识有了更深的认识。 1、细胞通讯方面 记得第一次听王老师的课就是讲授细胞的通讯，在多细胞生物中，细胞不是孤立存在的，而是生活在细胞社会中，它们必须协调一致，才能维持机体的正
常生理机能，它们的协调是通过细胞通讯来完成的。细胞通讯是通过信号分子与受体的识别，从而在靶细胞内产生一系列反应的过程。信号分子有第一信使和第二信使之分，第二信使位于细胞内，由第一信使与受体识别后最先在胞内产生的，它主要与细胞内受体作用，所以受体也可分为表面受体和胞内受体。信号分子与受体的识别作用具有特异性。细胞信号传递所发生的反应有快速反应和慢速反应。快速反应是信号分子与受体作用后直接引起细胞内的一系列代谢反应；慢速反应则需要引起基因表达，再表现出各种代谢反应。细胞通讯过程是个复杂的过程，一个细胞的周围有上百种不同的信号分子，细胞要对这些信号分子进行分析，做出正确的反应。信号转换的研究在近年很热门，但进展缓慢，主要是因为信号转换的复杂性，不同信号的组合产生的效应是不一样的。 3、蛋白质的合成和分选机理 蛋白质的合成是在核糖体上，有两种合成体系，一种是在细胞质中游离的核糖体上，另一种是在膜旁核糖体上合成，它们合成的蛋白质将分布到不同的部位，如细胞膜、线粒体、核膜、细胞外等部位。这个过程叫蛋白质的分选，与信号肽和导肽有关。蛋白质的分选主要通过核孔运输、跨膜运输、小泡运输方式
大学生物系1999年细胞生物学考研试题 中等纤维核孔复合体间隙连接细胞癌基因细胞全能性端粒问答1，细胞程序化死亡的显著特点及其生物学意义。 2，什么是Hayflick界限，什么是端粒，两者关系如何。 3，细胞信号传导的机制有哪几种，其中哪些与肿瘤细胞发生有关。 4，用秋水仙素处理动物细胞，细胞质网与高尔基体分布有什么改变，为什么？ 5，绘图并简要说明细胞新蛋白质的合成转运途径。2001年复旦大学硕士入学细胞生物学试题 1.telomere, centromere 2. unit membrane, biological membrane 3. mitosis, meiosis 4. protein kinase A, protein kinase C 5. 细胞表面，细胞外被 6. 细胞系，细胞株二.问答题 1. 细胞运输的方法。 2. 什么是核骨架，其作用是什么 3. 说明质网在蛋白质合成过程中的作用。 4. 细胞信号是如何从细胞外传递到细胞的？ 5. 什么是细胞同步化，如何实现， 清华98 细胞生物1细胞外基质 2.细胞识别 3.G蛋白 4.多聚核糖体 5.端粒酶6.增强子 7.细胞分化 8.胚胎诱导作用 9.基因的组织特异性表达10.Hayflick界限三.问答题( 1.为什么说细胞是生命活动的基本单位? 2.举例说明按细胞分裂潜力划分的几种细胞类型.3.简述一种获取同步化细胞的方法.4.说明细胞核全能性与细胞全能性的异同.5.试举例说明细胞质决定成分不均匀分布的意义. 三、论述题 1. 请详述细胞质膜的分子结构及其基本特性 2. 细胞蛋白质的合成途径有哪些？各途径所合成蛋白质的命运又是什么？ 3. 请叙述细胞分泌蛋白的合成、加工与分拣过程 4. 请叙述细胞质膜蛋白的合成、加工与分拣过程 5. 请叙述细胞糖蛋白的合成、加工与分拣过程 6. 请叙述细胞溶酶体酶的合成、加工与分拣过程 7. 请叙述细胞亲核蛋白的合成、加工与分拣过程 8. 请叙述细胞线粒体膜蛋白的合成、加工与分拣过程 9. 请叙述细胞类囊体膜蛋白的合成、加工与分拣过程。 10. 请叙述光合磷酸化的分子机制及其反应过程。 11. 请叙述氧化磷酸化的分子机制及其反应过程。 12. 请叙述有丝分裂的过程及其所发生的生理生化变化。 13. 请叙述减数分裂的具体过程及其生物学意义。 14. 请详述减数分裂前期I的分期及其发生的具体变化。 15. 在基因水平上细胞发生癌变的途径有哪些？各途径的诱因及其分子机制如何？ 16. 请详述广义细胞骨架的成分及其各自的分子结构特点。17细胞核和细胞质在细胞分化中各有什么作用？ 二者是如何相互配合来完成对细胞分化的调控作用的？ 吞噬作用2透明质酸3微体4原癌基因)5极质 三问答题(1早在1883年，Ringer使注意到钙在生物学上的重要性；此后100年间，大量研究证实许多细胞功neng密不可分；近20年来，Ca2+作为重要的细胞信使，日益受到研究者的瞩目。与cAMP 等不同，Ca2+样简单的离子不能轻易地产生或分解，细胞的钙信号来源于自由Ca2+的分布与浓度调节。请结合具体实例，分析细胞Ca2的分布特点和钙转移系统的主要成分，阐述在胞外信号分子的作用下细胞Ca2+信号产生、传递与终止的过程及其生物学效应?。 2细胞骨架是真核细胞中由一系列特异蛋白质构成的纤维网架，广义的细胞骨架包括了细胞核骨架、细胞质骨架细胞膜骨架和细胞外基质。请根据你所了解的有关容，详细论述(广义)细胞骨架系统
江西师范大学生命科学学院2015-2016学年二学期 课程考试试卷答案(A卷) 课程名称：细胞生物学考试时间：120分钟年级：xxx级 专业：xxx 题目部分，（卷面共有30题，100分，各大题标有题量和总分） 一、名词解释（12小题，共48分） 1、隔离子 答案：防止处于阻遏状态与活化状态的染色质结构域之间结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列。 2、左旋DNA 答案：1979年，美国麻省理工学院的Rich首先发现左旋DNA。左手螺旋是指5'端→3'端链前进的方向对着自己，链旋转的方向是顺时针，左旋DNA的整个糖-磷酸骨架呈“Z”字形曲折，在天然DNA中，某些富GC区往往呈左旋。这种DNA的生物学意义在于与基因调控有关，另外与细胞癌变有关。 3、核(纤)层蛋白 答案：组成脊椎动物核纤层的非膜蛋白质。核层蛋白是属于中等纤维的多肽。根据其在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上所出现的3条特征性的带，将构成核层的蛋白分为核层蛋白A、B、C，分子质量在60 000~70 000 Da左右，这3种蛋白构成一个纤维网络，既与核内膜上特定的蛋白质结合，又与染色质特定部位相连系。 4、核型模式图 答案：将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像称为核型模式图，它代表一个物种的核型模式。 5、A-型DNA 答案：相对湿度为75%时的DNA钠盐纤维，右手双股螺旋，每圈螺旋11个碱基对，螺距3.2 nm，螺旋扭角为33 ，每个碱基对的螺旋上升值为0.29 nm，碱基倾角13 ，碱基平面 不与螺旋轴垂直。 6、微卫星DNA 答案：重复单位序列最短，具高度多态性，在遗传上高度保守，为重要的遗传标志。人类基因组中有30000个不同的微卫星位点。 7、单一DNA序列 答案：其顺序在基因组中只有一次或少数几个拷贝，多是结构基因顺序，能转录mRNA，是最终合成蛋白质的密码。只占5%左右。 8、卫星DNA 答案：在等密度CsCl梯度离心时，在DNA主沉降带以外的DNA小沉降带，是一部分碱基组成特殊(G-C碱基对高，有较高的浮力密度，处在主沉降带的下面)而又高度重复的DNA。重复单位长5~100 bp，主要分布在着丝粒区。
第一章 1. 细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系 1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。 2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。 1．根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，客观、恰当地评价细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系。 答细胞生物学是一门从细胞的显微结构、超微结构和分子结构的各级水平研究细胞的结构与功能的关系，从而探索细胞生长、发育、分化、繁殖、遗传、变异、代谢、衰亡及进化等各种生命现象规律的科学。 生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命，一切生命现象的奥秘都要从细胞中寻找答案。 许多高等学校在生命科学的教学中，将细胞生物学确定为基础课程。细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。细胞生物学与其他学科之间的交叉渗透日益明显。 2．通过学习细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要性？ 答1838-1839年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺提出一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为相对独立的单位，但也与其他细胞相互影响。1858年Virchow对细胞学说做了重要的补充，强调细胞只能来自细胞。 细胞学说的提出对于生物科学的发展具有重大意义。细胞学说、进化论、孟德尔遗传学称为现代生物学的三大基石，而细胞学说又是后二者的基石。对细胞结构的了解是生物科学和医学分支进一步发展所不可缺少的。 3．试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件，以及它今后发展的主要趋势。 答（1）细胞生物学学科形成的客观条件 细胞的发现（1665-1674） 1665年，胡克发表了《显微图谱》（《Micrographia》）一书，描述了用自制的显微镜（30倍）观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂
线粒体： 1.呼吸链（电子传递链）Respiratory chain一系列能够可逆地接受和释放H+和e-的化学物质所组成的酶体系在线粒体内膜上有序地排列成互相关联的链状。 2.化学渗透假说（氧化磷酸化偶联机制）：线粒体内膜上的呼吸链起质子泵的作用，利用高能电子传递过程中释放的能量将H+泵出内膜外，造成内膜内外的一个H+梯度（严格地讲是离子的电化学梯度），A TP合酶再利用这个电化学梯度来合成A TP。 3.电子载体:在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q，在这四类电子载体中，除了辅酶Q以外，接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。 4.阈值效应：突变所产生的效应取决于该细胞中野生型和突变型线粒体DNA的比例，只有突变型DNA达到一定数量（阈值）才足以引起细胞的功能障碍，这种现象称为阈值效应。 5.导向序列：将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号，或导向序列，由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽。 6.信号序列：将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号序列，将组成该序列的肽称为信号肽。 7.共翻译转运：膜结合核糖体上合成的蛋白质通过定位信号，一边翻译，一边进入内质网，由于这种转运定位是在蛋白质翻译的同时进行的，故称为共翻译转运。 8.蛋白质分选：在膜结合核糖体上合成的蛋白质通过信号肽，经过连续的膜系统转运分选才能到达最终的目的地，这一过程又称为蛋白质分选。 核糖体： 1.原核生物mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence) 。 2.核酶：将具有酶功能的RNA称为核酶。 3.N-端规则(N-end rule): 每一种蛋白质都有寿命特征，称为半衰期(half-life)。研究发现多肽链N-端特异的氨基酸与半衰期相关，称为N-端规则。 4.泛素介导途径：蛋白酶体对蛋白质的降解通过泛素(ubiquitin)介导,故称为泛素降解途径。蛋白酶体对蛋白质的降解作用分为两个过程:一是对被降解的蛋白质进行标记,由泛素完成;二是蛋白酶解作用,由蛋白酶体催化。 细胞核： 1.核内膜：有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体），膜的内表面有一层网络状纤维蛋白质，即核纤层（nuclear lamina），可支持核膜。 核外膜：靠向细胞质的一层，是内质网的一部分，胞质面附有核糖体 核周隙：内、外膜之间有宽20~40nm的腔隙，与粗面内质网腔相通 核孔复合体：内、外膜融合处，物质运输的通道 核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连。 2.核孔复合体：是细胞核内外膜融合形成的小孔，直径约为70 nm，是细胞核与细胞质间物质交换的通道。 3.核孔蛋白：参与构成核孔的蛋白质，可能在经核孔的主动运输中发挥作用。 核运输受体：参与物质通过核孔的主动运输。 核周蛋白: 是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。 5.输入蛋白：核定位信号的受体蛋白, 存在于胞质溶胶中, 可与核定位信号结合, 帮助核蛋白进入细胞核。 输出蛋白：存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质, 帮助核内物质通过核孔复合