细胞生物学课后练习参考答案
作业一
●一切活细胞都从一个共同的祖先细胞进化而来，证据是什么想像地球上生命进化的很早时期。可否假设那个原始的祖先细胞是所形成的第一个仅有的细胞
1、关于一个共同祖先的假说有许多方面的证据。对活细胞的分析显示出其基本组分有着令人惊异的相似程度，例如，各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的，在一切活细胞中组成核酸与蛋白质的化合物是一样的。同样，在原核与真核细胞中发现的一些重要蛋白质有很相似的精细结构。最重要的过程仅被“发明”了一次，然后在进化中加以精细调整去配合特化细胞的特定需要。●人脑质量约1kg并约含1011个细胞。试计算一个脑细胞的平均大小(虽然我们知道它们的大小变化很大)，假定每个细胞完全充满着水(1cm3的水的质量为1g)。如果脑细胞是简单的正方体，那么这个平均大小的脑细胞每边长度为多少
2、一个典型脑细胞重10-8g (1000g/1011)。因为1g水体积为1 cm3，一个细胞的体积为10-14m3。开立方得每个细胞边长2.1 × 10-5m即21 μm。
●假定有一个边长为100μm，近似立方体的细胞
(1)计算它的表面积/体积比；
(2)假设一个细胞的表面积/体积比至少为3才能生存。那么将边长为100μm，总体积为1 000 000μm3的细胞能在分割成125个细胞后生存吗
3、(1) 如图1所示，该细胞的表面积(SA)为每一面的面积(长×宽)乘以细胞的面数，即SA=100 μm ×100 μm ×6 = 60 000 μm2。细胞的体积是长×宽×高，即(100 μm)3=1 000 000 μm3因而SA/体积的比率=SA/体积=60 000μm/ 1 000 000μm= 0. 06 μm-1。
(2) 分割后的细胞将不能存活。125个立方体细胞应有表面积300 000μm2, SA/体积的比率为0.3。如果要使总表面积/体积达到3，可以假设将立方体边长分割成n份，每个小方块的表面积为SA l，总面积为SA t则有：
分割后的小方块表面积为SA l = 6 × (100/n) 2(1)
总面积为SA t = 6 × (100/n) 2 × n3(2)
根据细胞存活要求SA t/V = 3 (3)
即： 6 × (100/n) 2 × n3 / 1003 = 3 (4)
由(4)可知n=50，即细胞若要存活必须将其分割成125000个小方块。
●构成细胞最基本的要素是________、________
和完整的代谢系统。
4、基因组，细胞质膜和完整的代谢系统
图1 边长为100μm的立方体与分割成125块后的立方体
作业二
1.真核细胞的体积是原核细胞的1000倍，势必导致重要分子的浓度大大下降，导致细胞的代谢受到严重影响。那么真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？
●与原核细胞相比真核细胞出现了特化的内膜系统，尽管真核细胞体积增大了，表面积也大
大增加，但由于真核细胞内部结构发生区室化，因而在这些被膜包围出来的特定空间内一些重要分子的浓度并没有降低。
2.古核细胞与原核细胞的不同点表现在_____、_____、_____、_____和_____。
●细胞膜、细胞壁、DNA与基因结构、核糖体、5SrRNA
3._____在病毒中的比例较小，是病毒的感染单位。_____在病毒中的比例较大，主要构成病毒的_____。病毒的主要抗原性也是由_____决定的。
●核酸、蛋白质、外壳、蛋白质
4.某些病毒含有DNA，还含有RNA。（）F
5.细胞结构完整性的些许破坏，不会导致细胞代谢有序性和自控性的失调。（）F
6.引起细胞转型的RNA肿瘤病毒的复制过程与DNA病毒及RNA病毒的基本一致，没有根本的区别。（）F
7.凡是有包膜的病毒对有机溶剂很敏感，在有机溶剂的作用下容易灭活。（）T
8.任何细胞都具备遗传的全能性，每种细胞都具备发育为个体的潜在能力。（）F
9.基因组越大，个体细胞数量越多，物种在进化上的复杂程度越高。（）F
10.细菌的细胞核主要由一个环状的DNA分子构成。（）F
11.病毒的增殖是以一分为二的方式进行的。（）F
12.不含核酸的病毒不具有感染性。（）F
13.各种正常细胞的体积有大小不同，但它们细胞核的大小通常差距不大。（）T
14.细菌质量约10-12g，每20 min能分裂一次。若一个细菌以此速率进行分裂，试问人欲使细菌质量等于地球质量(6 x 1024kg)需要多长时间而细菌大约起源于3.5 x 109年前且一直在分裂，试将此事实与你的结果作一比较。试解释这个表面上似乎矛盾的说法。(一个培养物在时间t时的细胞个数N以N = N0 x 2t/G表示，其中N0是当时间为0时的细胞个数，G是增代时间。)
● 6 × 1039 ( = 6 × l027/10-12g)个细菌会有与地球相同的质量。根据指数生长方程6 × 1039= 2t/20，
解这个方程求出t = 2642 min(或44 h)。这仅代表132个增代时间，但是在过去的35亿年中经历了l014个增代时间，显然在本行星上细菌的总质量远不及地球质量，这说明指数生长只能进行很少几代，即与进化相比仅是很短暂的一点时间间隔。在任何实际情况下，食物供应会很快减少。
这一简单计算告诉我们，当食物丰富时快速生长与分裂能力仅是物种生存的一个因素。食物通常是不足的，那些最能适应环境变化的细胞，以及那些已经获得了更加精巧技术而可以利用各种不同食物来源的细胞常有较大的竞争优势。
作业三
1.灭活的仙台病毒之所以能够诱导细胞融合，是因为_____ 。
2.倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其_____。
3.若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分辨率为_____。
4.显微镜的分辨本领是指能够_____能力，用_____来表示。
5.电子显微镜使用的是_____透镜，而光学显微镜使用的是_____透镜。
6.显微镜的分辨率约等于光波长的_____，通常把这一数值看成是光学显微镜分辨力_____。
7.动物细胞培养所用的合成培养基中除含多种_____、_____和_____外，一般还需加入_____ 。
8.用荧光显微镜观察细胞时，经吖啶橙染色的细胞中的DNA发_____荧光，而RNA发_____荧光。
9.适于观察活细胞的光学显微镜有_____、_____和_____等。
10.乙醇沉淀DNA的主要原理是_____。
11.透射或扫描电子显微镜不能用于观察活细胞，而相差或倒置显微镜可以用于观察活细胞。（）T
12.提高显微镜的分辨率，可通过缩短波长，或给标本染色。（）F
13.在光学显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构，在电子显微镜下观察到的结构称为超微结构。（）F
14.为了使光学显微镜或电子显微镜标本的反差增大，可用化学染料对标本进行染色。（）F
15.生物样品的电镜分辨率通常是超薄切片厚度的1/10，因而切得越薄，照片中反差也越强。（）F
16.用一个镜口角为70 (θ =70°)的显微镜研究亚细胞结构：
A. 计算显微镜的分辨率，选择空气中的白色光。(空气折射率=1.0, 入射光λ=527nm)
B. 现在在光源和标本之间放置一块蓝色滤镜。蓝光的波长为450nm。这样能提高分辨率吗如果可以的话，能提高多少
C. 用油镜(折射率=1.5)，仍然使用蓝色滤镜。现在分辨率是多少能提高此分辨率的水平吗
1、病毒的外壳成分与细胞膜极为相似
2、物镜和照明系统的位置颠倒
3、0.1μm
4、分辨出相邻两个点的，最小分辨距离
5、电磁，玻璃
6、一半，最大值
7、氨基酸，维生素，无机盐，小牛血清
8、绿色，红色
9、相差显微镜，暗视野显微镜，倒置显微镜
10、脱去与DNA分子结合的水
16、(1) D = 0.61 ×λ / (n · sinθ) = 0.61 × 527nm / (1.0 · sin70°) = 342nm;
(2) D = 0.61 ×λ / (n · sinθ) = 0.61 × 450nm / (1.0 · sin70°) = 292nm, 可以提高分辨率约15%;
(3) D = 0.61 ×λ / (n · sinθ) = 0.61 × 450nm / (1.5 · sin70°) = 195nm 。
