2012年哈工大考研细胞分子生物学复习题

细胞分子生物学复习题1、如何理解细胞是生命活动的单位？1.一切有机体都是由细胞组成，细胞是构成有机体的基本单位；每个细胞具有自己独立的一套完整的结构体系，构成有机体的基本结构单位。2.细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位；在有机体一切代谢活动与执行功能的过程中，细胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的代谢体系。3.细胞是有机体生长与发育的基础；一切有机体的生长与发育是以细胞的增殖与分化为基础的，这是研究生物发育的基点。4.细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能型；每一个细胞都含有全套的遗传信息，即全套的基因，也就是说他们具有遗传的全能型。5.没有细胞就没有完整的生命；无数实验证明，任何破坏细胞结构的完整性都不能实现细胞完整的生命活动。2、真核生物与原核生物的比较（结构、功能、遗传装置方面）结构与功能方面：原核生物除了有细胞膜外，一般没有核膜、核仁、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器。而真核细胞一般都具有全部的细胞器。原核细胞的染色体是由一个环状DNA分子构成的单个染色体，DNA不与或很少与蛋白结合。核糖体为70S。而真核生物的染色体有2个以上，由现状DNA与蛋白质结合组成。核糖体为80S。原核生物的细胞壁主要成分为氨基酸与壁酸，而动物细胞无细胞壁，植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶。前者细胞分裂为无丝分裂，后者以有丝分裂为主。遗传装置方面：原核生物的DNA分子数、信息量、基因数、基因组数等相对于真核生物较少，前者的DNA分子结构为环状，后者为线状。真核生物具有大量多余的重复的DNA序列，基因中含有内含子，转录翻译后存在大分子的加工与修饰，而原核生物这些都没有。真核生物基因表达的调控比原核生物更复杂多变，转录与翻译具有严格的阶段性与区域性，原核生物的转录与翻译同时进行。3、比较光学显微镜和电子显微镜的特点。分辨本领光源透镜真空成像原理光学显微镜200nm可见光玻璃透镜不要求利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化100nm紫外光玻璃透镜不要求电子显微镜接近0.1nm电子束电磁透镜1.33*10-5-1.33*10-3Pa利用样品对电子的散射和投射形成明暗反差4、什么是细胞工程？列举三个例子说明细胞工程操作的原理。细胞工程：是在细胞水平上的生物工程。是指对细胞进行大规模培养，或在细胞水平上改良生物的遗传品质以满足人类特定需要的技术。 1.细胞融合技术：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象称为细胞融合。动物细胞融合一般要用灭活的病毒或化学物质介导，植物细胞融合时要先用纤维素酶去掉纤维素壁。细胞融合可以在基因型相同的细胞间进行，也可以在基因型不同的种内细胞间甚至种间细胞间进行。2.单克隆抗体技术：是指将骨髓瘤细胞与经免疫的小鼠B淋巴细胞在聚乙二醇或灭活的病毒的介导下发生融合。融合后的杂交瘤细胞具有两种亲本细胞的特性，一能分泌抗体，二能无限繁殖，从而分泌单克隆抗体。3.细胞拆合技术：细胞拆合是指将核与质分离开来，然后把不同来源的细胞质和细胞核相互配合，形成核质杂交细胞。可以分为物理法和化学法两种。1、以克隆绵羊多利的培育过程为例，说明其中涉及到那些分子细胞生物学原理和技术。涉及到细胞培养、核移植、细胞同步化以及蛋白的翻译与加工等原理和技术。细胞培养：细胞培养包括微生物细胞的培养和细胞培养技术。由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节，而且细胞培养本身就是细胞的克隆。核移植：所谓细胞核移植技术，就是将供体细胞核移入除去核的卵母细胞中，使后者不经过精子穿透等有性过程即无性繁殖即可被激活、分裂并发育成新个体，使得核供体的基因得到完全复制。获得供体核→获得受体细胞并去核→核卵重组→细胞融合/激活→培养重构胚细胞同步化：在一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中，为了研究某一时期细胞的代谢、增殖、基因表达等，常采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时相，这就是细胞同步化技术。选用DNA合成抑制剂可逆地抑制S期细胞DNA合成而不影响其他细胞周期运转，最终可将细胞群体阻断在G1／S期交界处；一些抑制微管聚合的药物，因抑制有丝分裂装置的形成和功能行使，可将细胞阻断在有丝分裂中期，使细胞同步于M期。M期同步：一般有振荡收集法、秋水仙胺阻抑法、N2阻断法S期同步法一般采用胸腺嘧啶核苷(TdR)双阻断法：该法利用过量TdR能阻碍DNA合成的原理而设计，为了加强细胞同步化效果，常采用两次TdR阻断法，即双阻断法。第1次阻断时间相当于G2、M和G1期时间的总和或稍长，释放时间不短于S期时间，而小于G2+M+G1期时间，这样才能使所有位于G1／S期的细胞通过S期，而又不使沿周期前进最快的细胞进入下一个S期。第2次阻断时间同第1次，再释放。2、以植物或动物细胞培养为例，说明基本操作环节（培养基配制——接种——培养）应注意的问题。培养基的配置：培养基的组成必需满足细胞的生长和代谢产物所需的元素，并能提供生物合成和细胞维持活力所需要的能量。培养基成分的选择应该遵循如下原则：菌种的同化能力、代谢的阻遏和诱导、配比合适（C/N）、控制pH条件等。同时培养基的灭菌要彻底，以免培养过程中发生杂菌污染。接种：接种过程必须在超净台上完成，接种前应先将超净台紫外杀菌一段时间，确保里面没有杂菌以后方可接种。接种量要视不同的生物的生长情况而定，一般为5%-10%。为了让生物尽快适应新的外界环境，我们一般选择对数生长期的生物接种。 培养过程中要及时检测生物生长的状况，一旦发现染菌或者是出现其他不正常的生长状态，应立即寻找原因并及时解决，以免破坏后续的培养，特别是在工业化生产中这点显得尤其重要，否则会造成原材料和时间的浪费。其次，随着生物的不断生长，培养基消耗，应及时补充新的灭菌的培养基，并排出有害的代谢产物，确保生物的正常生长。1、细胞间连接包括哪一些类型？简述突触的结构。在多细胞机体中，细胞连接根据行使功能不同，可分为三大类：⒈以紧密连接为代表的封闭连接可阻止溶液中的分子沿细胞间隙进入体内，同时还起到膜蛋白的隔离作用；⒉锚定连接是通过中间纤维（桥粒，半桥粒）或微丝（粘着带和粘着斑）将相邻的细胞或细胞与基质连接在一起，以形成坚挺有序的细胞群体，组织与器官；⒊通讯连接（包括间隙连接和化学突触）则在细胞之间的代谢偶连，信号转导等过程中起重要作用。高等植物细胞之间通过胞间连丝来进行物质交换与相互联系。电镜下，突触由三部分组成:突触前部、突触间隙和突触后部。突触前部和突触后部相对应的细胞膜较其余部位略增厚,分别称为突触前膜和突触后膜，两膜之间的狭窄间隙称为突触间隙。在突触前膜部位的胞浆内,含有许多突触小泡以及一些微丝和微管、线粒体和滑面内质网等。突触小泡是突触前部的特征性结构,小泡内含有化学物质,称为神经递质。2、什么是配体和受体？受体按功能分为哪几类？什么是受体上调或下调？配体：同锚定蛋白结合的任何分子都称为配体。在受体介导的内吞中,与细胞质膜受体蛋白结合,最后被吞入细胞的即是配体。受体：是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。可以分为细胞内受体和细胞表面受体。前者受胞外亲脂性信号分子激活，后者受胞外亲水性信号分子激活。受体下调：是指在长期使用一种药物后，由于受体密度下降从而导致组织或细胞对药物的敏感性和反应性下降的现象。受体上调：是与受体脱敏相反的一种现象，因长期应用拮抗药造成受体密度上升，从而导致组织或细胞对药物的敏感性和反应性上升的现象。3、说明膜受体介导的主要信号转导通路。细胞表面受体分属三大家族：离子通道偶联的受体、G蛋白偶联的受体、与酶连接的受体。1.神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。2.由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。3.酶偶联型受体分为两类，其一是本身具有激酶活性，如肽类生长因子（EGF，PDGF，CSF等）受体；其二是本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激酶，如细胞因子受体超家族。这类受体的共同点是：①通常为单次跨膜蛋白；② 接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。1、什么是主动运输？说明细胞膜钠钾泵的工作原理。主动运输时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浓度高的一侧进行跨膜转运的方式。其工作模式是在细胞内侧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亚基构像发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的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。2、什么是基因组、C值矛盾、常染色质和异染色质？基因组：单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组。包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。C值（C-value）悖理：一般来说，其基因组和DNA含量随生物进化复杂程度的增加而稳步上升；但在真核生物中，生物进化的复杂程度与C值的大小并非完全一致。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，用碱性燃料染色时着色浅的那些染色质。异染色质:在细胞周期中，间期、早期或中、晚期，某些染色体或染色体的某些部分的固缩常较其他的染色质早些或晚些，其染色较深或较浅，具有这种固缩特性的染色体称为异染色质。3、绘制染色体模式图标明各部分名称。请问染色DNA包括哪三种主要元件？各自功能是什么？p272三种功能元件：DNA复制起点，确保染色体在细胞周期中能够自我复制，维持染色体在细胞世代传递中的连续性。着丝粒，使细胞分裂时已完成复制的染色体能平均分配到子细胞中。最后在染色体两端必须有端粒，保持染色体的独立性和稳定性。4、什么是细胞周期？各时期有何重要事件？如何使培养细胞同步化？细胞周期：细胞周期指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。可分为四个阶段：①G1期，指从有丝分裂完成到DNA复制之前的间隙时间；②S期，指DNA复制的时期，只有在这一时期H3-TDR才能掺入新合成的DNA中；③G2期，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；④M期，细胞分裂开始到结束。细胞同步化方法：可以分为自然同步化和人工同步化。人工诱导同步化的方法包括DNA合成阻断法 和分裂中期阻断法。DNA合成阻断法是一种采用低毒或无毒的DNA合成抑制剂，特异地抑制DNA合成，而不影响处于其他时期的细胞进行细胞周期运转，从而将被抑制的细胞抑制在DNA合成期的实验方法。某些药物，如秋水仙素。秋水酰胺等可以抑制微管聚合，因而能有效地抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂的中期。1、什么是细胞分化？如何通过实验证明是细胞分化是基因选择性表达的结果？细胞分化：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因+++β珠蛋白基因+++胰岛素基因++++———+———+实验方法Southern杂交Northern杂交由上图可见，不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。由此也证明了细胞分化是基因选择性表达的结果。2、什么是细胞全能性、持家基因、奢侈基因、原癌基因、抑癌基因？细胞全能性：是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。持家基因：又称管家基因，是指所有细胞中均要表达的一类基因,其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。奢侈基因：在特别细胞类型中大量(通常)表达并编码特殊功能产物的基因。原癌基因：是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。抑癌基因：是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。3、什么是顺式作用元件和反式作用因子？举例说明。顺式作用元件：是同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。启动子存在着很多顺式元件，可分为以下四种类型：①核心启动子成分，如TATA框；②上游启动子成分，如CAAT框，GC框，ATF结合位点；③远上游元件：如增强子，沉默子等；④特殊启动子成分：如淋巴细胞中的Oct(octamer)和kB。这些元件都为不同的转录因子及蛋白质识别和结合来调节转录。反式作用因子：是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。主要包括：DNA结合域、螺旋-转角-螺旋、锌指结构、亮氨酸拉链、螺旋-突环-螺旋。4、真核细胞基因有何特点？真核细胞基因转录后加工调节包括哪些？ 真核生物基因组的特点：1.大部分位于细胞核中，一般由多条染色体组成；少量存在于细胞器内（线粒体或者叶绿体）。2.多个复制起点。3.大量的重复序列。4.基因的转录和表达受到“编辑”。5.多转录成单顺反子mRNA。6.绝大多数编码蛋白质的基因为断裂基因（外显子、内含子）。7.假基因。8.基因家族（基因簇）。真核细胞基因转录后加工调节包括：1、hnRNA的修饰加工a、5′末端“戴帽”，阻止5′末端继续添加核苷酸，不受磷酸酶和核酸酶降解，起稳定mRNA的作用，并利于同核糖体小亚基结合，形成起始复合物。b、3′-末端加“尾”：即在3′末端加上多个（200-250个）腺苷酸，形成PolyA“尾”。促使3′末端与内质网结合，而使3′末端稳定，另外可能有延长mRNA寿命的作用。利于从核孔中输出。c、部分核苷酸甲基化：某些腺苷酸的第6位碳被甲基化形成m6A。2、mRNA的选择性拼接（修剪拼接）：切去内含子，将外显子连接的过程。内含子序列的精确切除是一种高度专一的作用过程，它需要mRNA前体中特异的识别信号，也需要细胞中识别这些信号的特定因子。3、mRNA的选择性运输细胞可以在不同情况下选择地将不同的hnRNA加工成mRNA，通过核孔的主动运输方式把它们运至细胞质。推荐阅读：哈尔滨工业大学硕士研究生报录比哈尔滨工业大学硕士研究生入学考试完全备考手册哈尔滨工业大学考研专业课高分必备指南哈尔滨工业大学硕士研究生招生专业目录公共课（政治、英语、数学）下载