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2021年厦门大学医学院620分子细胞生物学考研核心题库之论述题精编

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本书根据历年考研大纲要求并结合历年考研真题对该题型进行了整理编写,涵盖了这一考研科目该题型常考试题及重点试题并给出了参考答案,针对性强,考研复习首选资料。

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1.一瓶培养的细胞死亡了,如何通过实验来证明它们是否发生了细胞凋亡?

【答案】细胞凋亡的检测是基于凋亡细胞所形成的形态学和生物化学特征,特别是DNA的断裂。

(1)形态学观测:应用各种染色法可观察到细胞的各种形态学特征,有些染料如台盼蓝为活细胞排斥,但可使死细胞着色。DAPI是常用的一种与DNA结合的荧光染料。借助DAPI染色,可以观察到细胞核的形态变化。

(2)DNA电泳:细胞发生凋亡时,DNA发生特征性的核小体间的断裂,产生大小不同的片段,但都是180~200bp的整数倍。

(3)彗星电泳法:彗星电泳的原理是将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶电泳中,经裂解处理后,再在电场中进行短时间的电泳,并用荧光染料染色,凋亡细胞中形成的DNA降解片段,在电场中游动速度较快,使细胞核呈现出一种快速简便的凋亡检测法。

(4)流式细胞分析。

2.如何理解目前生命科学研究从分子水平向细胞水平回归的现象?

【答案】人们对生命的认识过程是从个体→细胞→分子水平逐渐深入,这也是学科发展的基本趋势。但如果从生命的层次或从生物进化的角度来看,细胞则是生命起源和决定生命活动的枢纽层次。从20世纪50年代初DNA双螺旋模型的建立至2003年人类基因组计划的完成,分子生物学从建立到发展为深入了解细胞的生命活动打下了基础。而“多莉”羊的诞生、人胚胎干细胞的建系和诱导性多潜能干细胞技术的建立等,则可以看成是生命科学研究从分子水平回归到细胞水平、深入探索生命奥秘的几个最新的重要标志,显示出细胞生物学的发展进入了一个新的阶段。

3.细胞周期调控的研究是从染色体凝集实验获得突破的,导致了MPF的发现、细胞周期蛋白的发现等。请简述这一研究过程,并评述研究思路、研究方法设计等在科学研究中的重要作用。

【答案】1970年,Johnson和Rao将HeLa细胞同步化在细胞周期中的不同阶段,然后将M 期细胞与其他间期细胞在仙台病毒介导下融合,并继续培养一定时间。他们发现,与M期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体凝集,称为早熟染色体凝集(PCC)。不同时相的见其细胞与M期细胞融合,产生的PCC形态各异。

1971年,Masui和Markert用非洲爪蟾卵做实验,明确提出了MPF这一概念。他们发现,将孕酮诱导成熟的卵细胞的细胞质注射到卵母细胞中,可以诱导后者成熟;再将后者的细胞质少量注射到一些新的卵母细胞中,这些新的卵细胞仍被诱导成熟;再将刚被诱导成熟的卵细胞的细胞质少量注射到另一些新的卵母细胞中,仍然可以诱导卵母细胞成熟。因而他们认为,在成熟的卵细胞

的细胞质中,必然有一种物质,可以诱导卵母细胞成熟。他们将这种物质称为促成熟因子,即MPF。

1988年,Mailer实验室仍以非洲爪蟾为材料,分离出毫克级的纯化MPF,并证明其主要含p32和p45两种蛋白。它们结合后表现出蛋白激酶活性。

与此同时,科学家通过对裂殖酵母和芽殖酵母的突变体分析,发现了一种p34cdc2激酶,并证明p34cdc2跟MPF中的p32是同源物。

在上述工作开展的同时,以Tim Hum为代表的科学家以海胆卵为材料,对细胞周期调控进行深入研究。当MPF被提纯之后,James Mailer就和Tim Hunt实验室合作,并很快证明MPF的另一种成分为周期蛋白B,序列分析证明,周期蛋白B与酵母p56cdc13为同源物。至此,MPF的化学成分便被确定下来,它含有两个亚单位,即Cdc2蛋白和周期蛋白B,当二者结合之后,表现出蛋白激酶活性。

综观MPF的发现过程,我们发现科学研究都是走的发现现象、提出问题、做出假想、设计实验、解释结果、给出结论这样一条道路。MPF的发现与生化成分的最终确认经历了漫长的时间和科学家艰辛的努力。还可以看到,研究清楚这个问题用了很多种生物材料。爪蟾和海胆的卵很大,易于观察和提取细胞内含物,而酵母个体小。生殖周期短、突变多、遗传物质少而遗传背景清楚,所以适用于进行突变体研究,可见选择合适的模式生物也是很重要的。

4.尽管无法用实验证实,但人们认为在进化过程中形成的第一个细胞中,其遗传材料是RNA而不是DNA。这是为什么?进化后期细胞的遗传材料又变成了双链DNA,这又是为什么?

【答案】RNA能形成特定的二级结构,可能有催化活性,而且其核糖比DNA中的脱氧核糖更易合成得到,因此在进化过程中形成的第一个有自身复制功能的生物大分子极可能是RNA而不是DNA(那时有功能的蛋白质应当还没有形成,因为通过随机碰撞让多个氨基酸形成功能性蛋白分子的可能性远远小于RNA)。进化后期细胞的遗传物质又变成了双链DNA(含脱氧核糖),双链DNA的稳定性好于RNA(含核搪),双链结构则增强了修复能力,不容易形成变异。

5.细胞作为生命活动的基本单位(原核细胞的直径一般为1?2μm,真核细胞的直径一般为20?30μm),其体积为什么不能太大?支原体被认为是小的细胞(直径为0.1?0.3μm),简述它的结构,并解释为什么一般真核生物不能比支原体更小的原因。

【答案】制约细胞体积的因素有三方面:①细胞相对表面积与体积的关系,细胞体积越小,其相对表面积(表面积/体积)越大,细胞与周围环境交换物质的能力越大;②细胞核与细胞质之间有一定的关系,一个核内所含的DNA是一定的,控制细胞活动也就有一定的限度,使细胞不可能太大;③细胞内物质的交流受到细胞体积的制约,细胞体积过大,影响物质流动速率,细胞内的生命活动就不能灵敏的控制与缓冲。

支原体是最小的细胞。因为:支原体属于原核细胞。与相对高级的真核细胞不同,原核细胞无众多细胞结构,只有细胞膜、细胞壁、核糖体、DNA和RNA。原核细胞是非常简单的细胞,而支原体还缺少细胞壁,要保证一个细胞生命活动运转所必需的条件,一个细胞体积的最小极限直

径不可能小于lOOnm,而现在发现的最小支原体细胞的途径已经接近这个极限。因此,比支原体更小、更简单的细胞似乎不可能满足生命活动的基本要求,说支原体是最小、最简单的细胞。

6.论述细胞凋亡的过程、生理意义。

【答案】细胞凋亡的过程可分为:①凋亡的起始:细胞表面的特化结构如微绒毛消失、细胞间隙接触的消失,但细胞膜依然完整;线粒体大小完整,但核糖体逐渐从内质网上脱离,内质网囊腔膨胀,并逐渐与细胞质膜融合;染色质固缩,形成新月形帽状结构等形态,沿着核膜分布;②凋亡的小体形成:核染色质断裂为大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚集,为反折的细胞质膜所包围。细胞表面产生了许多泡状或芽状突起,逐渐形成单个的凋亡小体;③凋亡小体逐渐为临近的细胞吞噬并消化。

7.说明制备染色体标本的原理和制备小鼠染色体的方法,并说明如何进行染色体组型,如何判断核仁分布在哪些染色体上?

【答案】Q带染色技术是将中期染色体经氮芥喹吖因或双盐酸喹吖因染色后,在紫外线照射下所呈现的荧光亮带或暗带。一般富含AT碱基的区段显示为亮带,而富含GC碱基的区段显示为暗带。G带染色技术是利用Giemsa染料染色后所呈现的区带。

具体操作方法是:其制作过程一般是首先用秋水仙素抑制纺锤丝的形成,使中期染色体停留在赤道面上,然后用低渗法将细胞涨破,使细胞的染色体铺展到载玻片上,用特定染料染色。最后,根据体细胞核中的全部染色体的显微图像按照大小、着丝粒位置,以至带型有序的排列起来。此图像排列称核型或染色体组型。

根据核仁组织区位于次缢痕部位,此处伸出DNA袢环,且此处DNA较细,可作为判断次缢痕的标准。

8.细胞核孔复合体是由哪几部分组成。简述蛋白质进入细胞核过程。如何通过实验证明上述过程。

【答案】(1)核孔复合体的基本组分包括孔环颗粒、周边颗粒、中央颗粒和细纤丝。孔环颗粒共有8对,呈放射状排列在核孔周围。每个孔环颗粒的直径为10~25mn,由微细粒子和纤丝盘绕而成。周边颗粒位于内、外核膜交界处,核孔的周缘以细纤丝与相对应的内、外孔环颗粒相连。中央颗粒位于核孔中央,呈粒状或棒状,直径为5~30nm,也是由细纤丝连接孔环颗粒和周边颗粒;(2)核孔复合体中央的核孔是含水通道,允许水溶性物质进出核膜内外。因此,核孔复合体的功能在于调节核孔大小,实现细胞核与细胞质之间物质交换的调控;(3)过程:见“第十章名师精讲”;

(4)实验证明:胶体金标记的抗亲核蛋白的抗体。

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