细胞生物学考试复习资料.doc
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1、 细胞生物学考试复习资料(仅供参考)第一章 绪论1. 细胞生物学是一门从显微、亚显微、分子水平三个层次以及细胞间的相互作用关系研究细胞生命活动基本规律的学科。2. 细胞生物学的主要研究内容:生物膜的结构与功能研究;内膜系统房室化形成各种细胞器,对其结构与功能的研究;细胞信号传递的研究;细胞核、染色体以及基因表达的研究;细胞骨架体系的研究;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的研究;细胞的起源于分化;细胞工程技术等。3.我国生物科学的四大基础学科是细胞生物学、分子、神经生物学、生态学。4.目前全球研究最热门的三类疾病是癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等病毒性传染病。5五
2、大研究方向:细胞周期调控;细胞凋亡;细胞衰老;信号转导;DNA的损伤与修复。6.细胞的发现:1665年,是英国学者Hook(胡克)用自制显微镜发现并描述细胞。7.细胞学说的建立:(名词解释:1838年,德国植物学家施莱登发表了植物发生论,指出细胞是构成植物的基本单位。1839年,德国动物学施旺发表了关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究,指出动植物都是细胞的聚合物。两人共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的基本单位,这就是提出了著名的“细胞学说”。 )19世纪30年代,M.J.Schleiden和T.schwann共同提出了著名的“细胞学说”:一切植物、动物都是由细胞组
3、成的,细胞是一切动植物的基本单位。基本内容有:认为细胞是有机体,一切动植物都是细胞发育而来的,并由细胞核细胞产物所构成;每个细胞作为一个相对独立的单位,既有它“自己的”生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益;新的细胞可以通过母本细胞繁殖产生。细胞不仅是机体的结构单位,也是功能单位。8.细胞生物学研究总的特点是从静态分析到活细胞的动态结合,其基本特点和趋势如下:细胞结构功能细胞生命活动;细胞中单一基因与蛋白基因组与蛋白组及其协调作用,特别是复合体的相互作用;细胞信号转导信号调控网络;体外体内;静态动态;实验研究计算生物学;与数理化等多学科渗透。9.细胞生物学发展的总的趋势:细胞生物学的
4、形成和发展与物理化学相关仪器、技术的发明和改进密不可分,因此与最先进、最前沿的仪器和技术相结合进行细胞生物学研究是其发展的一个趋势;无论是对细胞结构与功能的深入研究,还是对细胞重大生命活动规律的探索,都需要用分子生物学的新概念与新方法,在分子水平上进行研究,因此细胞生物学与分子生物学相互渗透于交融是总的发展趋势之一。10.细胞生物学的热点领域:染色体DNA与蛋白质相互关系(主要是非组蛋白对基因组的作用);细胞 增殖、分化、癌变、凋亡的相互关系及其调控;细胞信号转导的研究;细胞结构体系的组装。11.细胞生物学发展简史分为五个阶段:细胞的发现、细胞学说的建立、细胞学的经典时期、实验细胞学时期、细胞
5、生物学的形成与发展。第二章 细胞的统一性与多样性1.细胞是有机体构成、代谢与功能和生长与发育以及遗传的基本单位。2.原核细胞的基本特征:没有典型的细胞核,无核膜;遗传的鞥信息量小,主要的遗传信息仅由一个环状DNA构成;细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器;体积较小,直径0.210m;范畴广泛,包括支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与蓝藻等。3.支原体:为目前发现的最小的最简单的细胞,也是唯一一种没有细胞壁的原核细胞。支原体细胞中唯一可见的细胞器是核糖体。3.原核细胞的典型代表:无细胞核,但有明显的核区或类核;除核糖体外,没有类似真核细胞的细胞器;细胞膜具有多功能性。4细菌
6、细胞表面有细胞质膜、中膜体、细胞壁、荚膜及鞭毛。5.蓝藻细胞又称蓝细胞,是最简单的自养原核生物。没有叶绿体,但有质膜内陷形成的捕光装置。它的光合作用类似于高等植物,而不同于光合细菌。6.古核细胞(古细菌)是一些生长在极端特殊环境中的细菌,其形态结构、遗传装置及其基本生命活动方式虽与原核细胞相似,但16SrRNA核苷酸序列同源性和其他一些基本分子生物学特点又与真核细胞接近。7.基因组:细胞或生物体中,一套完整单倍染色体中总的遗传信息,称为该生物的基因组。基因组大小通常随物种的复杂性而增加。8.真核细胞的基本结构体系:以膜脂及蛋白质成分为基础的生物膜结构体系;以核酸(DNA或RNA)与蛋白质为主要
7、成分的遗传信息表达系统;由特异蛋白分子装配成的细胞骨架系统。9.为什么支原体是最小、最简单的细胞?【题解】:虽然病毒的体积总体上比支原体小,但是它不具有细胞形态;目前没有发现比支原体更小、更简单的细胞了;支原体具备:细胞膜、遗传信息载体DNA或RNA、核糖体和进行酶促反应的酶,能维持它作为一个恶细胞的基本生命活动;从理论上推论,细胞独立生存所需空间的最小极限是洗吧的直径不小于100nm,而支原体的直径已经接近这个极限;作为比支原体更小、更简单的细胞,又要维持细胞生命轰动的基本要求,似乎是不可能存在的所以说支原体是最小、最简单的细胞。10.原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别区别原核
8、细胞真核细胞大小1-10m10-100m细胞核无核膜包围,称为拟核有双层的核膜 染色体形状环状DNA分子数目一个基因连锁群组成DNA裸露或结合少量蛋白质DNA序列无或很少有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工,蛋白质在细胞质合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂和减数分裂,少数出芽生殖内膜无独立的内膜有,分化成各种细胞器鞭毛构成鞭毛蛋白微管蛋白光合与呼吸酶分布质膜线粒体和叶绿体核糖体70S(50S+30S)80S(60S+40S)营养方式吸收,有的行光合作用吸收,光合作用,内吞细胞壁肽聚糖,蛋白质,脂多糖,脂蛋白植物细胞具有纤维素壁11.细胞形态结构与功能的关系:细胞的形
9、态与功能总存在一定的相关性与一致性,细胞分化程度越高,该特点越明显。第三章 细胞生物学研究方法1.分辨率:是指区分开两个介质点之间的最小距离,是任何显微镜能够最重要的性能参数。光学显微镜的决定要素是:物镜镜口角、入社光波长以及介质折射率。2离心分离技术:(1)差速离心:利用不同离心速度所产生的不同离心力,将亚细胞组分和各种颗粒分开。(2)密度梯独立心:利用各组分在介质中的沉降系数不同,使个组分形成区带;介质溶液是具有密度梯度、高溶解性和化学惰性的溶液。分别为速度沉降和等密度沉降两种,前者主要用于分离密度相近而代销不一的细胞组分,后者用于分离不同密度的细胞成分。3.细胞融合:通过培养和介导,将两
10、个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合,又叫细胞杂交。4.单克隆抗体技术:是一种将致敏B淋巴细胞与小树骨髓瘤细胞融合,获得既能 分泌抗体又能无限增殖的杂交细胞,将经选择性培养后可制备大量单克隆抗体的技术。5.细胞培养:在无菌条件下,把动物或植物的细胞从有机体分离出来,在模拟体内的环境中,给予营养物质,使细胞不断生长、繁殖或传代,借以观察细胞的生长、分裂以及细胞的衰老、癌变、死亡等生命现象。6.原代细胞:培养直接来自动物机体放入细胞群;一般指传代10代以内的细胞。7.传代细胞:细胞群已经过数代培养,转到另一培养条件下培养的细胞群。8PCR:是一种体外扩增目的核苷酸序列的方法:在模
11、板DNA、引物、三磷酸脱氧核苷存在的情况下,向DNA合成体系引入TaqDNA聚合酶,该体系经变性、退火及扩增等步骤反复多次循环,使反应产物成指数扩增。9.如何从组织中分离出不同的细胞?【题解】:(1)首先破坏细胞外基质和细胞连接,使组织内的细胞边城单细胞:用蛋白水解酶和钙螯合剂处理组织,在京轻度机械破坏,使之成为单细胞。(2)常用以下集中方法从混合的细胞曲终分理处不同类型的细胞:根据细胞的不同物理性质,通过沉降和李欣,可使大细胞与小细胞,重细胞与轻细胞分开;利用一些细胞与玻璃或者塑料有较强的吸附功能,使之分开;利用抗原抗体特异性结合的特性使细胞分开:首先用荧光染料偶联的抗体标记细胞,再用流式细
12、胞仪分选。第四章 细胞质膜1.细胞质膜:又称细胞膜,围绕在细胞最外层,由脂质和蛋白质组成;细胞内膜指围绕各种稀薄阿奇的膜;两者统称为生物膜。2.生物膜的结构模型:(1)流动镶嵌模型:主要强调膜的流动新及膜蛋白的不对称性;(2)脂筏模型:脂筏是指膜脂双层内,含有特殊脂质的微区,载着特殊的蛋白质,微区内陷可形成囊泡;部分脂筏与细胞骨架蛋白交联。3.生物膜的基本组成成分,主要包括磷脂(50%以上)、糖脂5%以下)和胆固醇(30%以下)三种类型。4.根据膜蛋白分离的难易程度及其与脂分子的结合方式,膜蛋白可分为3种基本类型:外在(外周)膜蛋白、内在(整合)膜蛋白和脂锚定膜蛋白。5外在(外周)膜蛋白:为水
13、溶性蛋白,位于脂分子层的内外两侧,主要是通过离子键或其他较弱的键与膜表面的蛋白分子或脂分子结合。改变溶液的离子强度甚至提高温度,就可以从膜上分离下来。6.内在(整合)膜蛋白:部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧。以非极性氨基酸残基与至双分子层的非极性疏水区相互作用而而在自摸上。它与质膜结合非常紧密,只有有去垢剂使膜崩解后才可分离出来7.膜内在蛋白以哪些主要方式与膜脂结合?【题解】:膜内在蛋白与膜脂结合的主要方式有:(1)疏水性相互作用:膜内在蛋白跨膜结构域通过范德华力等与脂双层分子进行疏水性相互作用,跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位。这些结构域主要有螺旋、折叠片结构。螺旋形成特异性分子的跨膜通道
14、,反相平行的折叠片相互作用形成非特异性的跨膜通道,可允许小贩子自由通过。(2)离子键作用:磷脂极性头部是带负电荷的,它可以直接与正电荷的氨基酸残基相互作用,而通过Ca2+、Mg2+等阳离子为中介,与待负电荷的氨基酸残基间接作用。(3)共价结合:某些膜蛋白氨基酸残基与脂肪分子或糖脂共价结合8.去垢剂:是一端亲水一端疏水的良性小分子,分为离子型去垢剂(如SDS)和非离子型去垢剂如Triton X-100)两种,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。前者对蛋白质作用强烈,使蛋白变性,因而常用非离子型去垢剂获得有生物活性的蛋白质。9.生物膜的基本特征:流动性、不对称性。10细胞质膜的基本功能:形成相对稳定的内
15、环境;进行物质运输和能量传递;提供细胞识别位点,完成信号跨膜传递;进行酶促反应;介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接;形成细胞表面特化结构;膜蛋白与疾病发生与靶向治疗相关。11.膜骨架:细胞质膜下,与膜蛋白项链,由纤维蛋白组成的网架结构,它参与维持细胞质魔的形状冰协助质膜玩车工多想生理功能。第五章 物质的跨膜运输1.跨膜运输的三种途径:被动运输;主动运输;胞吞作用与胞吐作用。2.载体蛋白:又称通透酶,生物膜上普遍存在的跨膜蛋白;能与特定的脂质分子结合,通过一系列构象改变介导跨膜被动运输或主动运输。跨膜转运特点:特异性;可饱和性;转运速率类似于酶与底物作用的饱和动力学曲线;PH依赖;可被底物类似
16、物抑制;与酶不同,载体蛋白可以改变反应过程的平衡点。转运方式中,部分载体蛋白只能转运一种物质,有的同时同方向转运两种或以上的 物质(共运输),或同时反方向转运两种或以上的物质(对向运输)。3.通道蛋白:生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白,形成有选择性开关的亲水性通道,不需要与溶质分子结合,介导水、小的水溶性分子、离子等的被动运输。形成具有多次跨膜的通道,不需要与溶质分子结合,只介导被动运输;绝大多数通道对离子的大小和所带电荷具有选择性,转运速率较高;没有饱和性;离子通道是门控的,适宜的信号刺激使通道处于开或关两种构象。类型有:电压门通道、配体门通道、压力激活通道。4.协助扩散:是各种极性分子和无机
17、离子,如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度较小的方向的跨膜转运,该过程不需要细胞提供能量,属于被动运输。5.协同转运:是一类由Na+-K+泵或H+泵与载体蛋白协作,靠间接消耗ATP主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度,而维持这种电化学浓度梯度的钠钾泵或质子泵。6.试述被动运输与主动运输的主要区别。【题解】:见下表被动运输与主动运输的主要区别 特点 被动运输主动运输 简单扩散协助扩散与电化学梯度的方向相同相同相反是否消耗代谢能量 否否是是否需要膜转运蛋白否是是是否符合米氏常数曲线否是是是否有竞争性抑制 否是是7.ATP泵分为哪几类?试作比较
18、。【题解】:ATP泵分为以下4类:P-型离子泵、V-型质子泵、F-型质子泵和ABC超家族。(1)P-型离子泵均具有两个独立的催化亚基,具有ATP结合位点;绝大多数还具有调节亚基。亚基利用ATP水解能,发生磷酸化与去磷酸化,从而改变泵蛋白的构象,实现离子的跨膜转运。如钠钾泵、钙泵等,动物细胞通过离子维持细胞内低浓度溶质;维持细胞的渗透平衡,保持细胞的体态特征;维持细胞质膜的跨膜静息电位。植物细胞、真菌和细菌细胞质膜没有Na+-K+泵,代之以H+泵将H+泵出细胞,建立H+电化学梯度,冰驱动转运溶质摄入细胞。(2)V-型质子泵利用ATP水解能,将H+由逆电化学梯度由细胞质基质泵入细胞器,维持胞质基质
19、中性,细胞期内酸性。F-型质子泵协助H+顺浓度梯度运动,所释放的能量参与合成ATP,如参与氧化磷酸化和光合磷酸化过程。两者与P-型泵不同:在功能上只转运质子;在转运H+过程中不形成磷酸化中间体。(3)ABC超家族含有几百种不同的转运蛋白,广泛分布在从细菌到人类各种生物钟。在正常情况下,ABC蛋白是细菌质膜上汤、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白,是哺乳类细胞之抹上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。第六章 细胞的能量转换线粒体和叶绿体1.简述线粒体的结构与功能。【题解】:(1)线粒体是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。主要有外膜(标志酶为单胺氧化酶)、内膜(标志酶为细胞色素氧化酶)、膜
20、间隙(标志酶为腺苷酸激酶)及基质或内室(标志酶为苹果酸脱氢酶)四部分组成。(2)线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化,合成ATP,为细胞生命活动提供直接能量;此外,与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。2.光合磷酸化:在叶绿体类囊体膜上,光能被捕光色素分子吸收,冰传递给翻译官中心,在反应中心将光能转化为电能,冰沿电子传递链传递,并与磷酸化过程偶合而生成ATP的过程,称为光合磷酸化。按照电子传递的方式可将光合磷酸化分为非循环式和循环式两种类型。3.呼吸链(电子传递链):在线粒体内膜上存在有关氧化磷酸化的脂蛋白复合物,他们是传递电子的酶体
21、系,由一系列能可逆的接受和释放电子或H+的化学物质所组成,在内膜上相互关联地有序排列,称为电子传递链或呼吸链。4.氧化磷酸化:当电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时,同时伴有ADP磷酸化形成ATP,这一酶促过程称为氧化磷酸化。5.简述ATP合成酶的作用机制。【题解】:ATP合成酶的作用机制结合变构机制:(1)质子梯度的作用并不是用于形成ATP,二是使ATP从酶分子 上解脱下来。(2)ATP合成酶上3个催化亚基的氨基酸序列是相同的,在任一时刻,F1上3个催化亚基的构象总是不同的,分别是紧密结合态(T态)、松散结合态(L态)和空置状态(不与任何核苷酸结合的O态)。(3)ATP通过旋转
22、翠花儿形成。质子有控地通过F0部分的运动,引起F0c亚基的旋转,继而带动与其相连的r亚基的旋转,r亚基的旋转引发F1催化亚基的旋转。33亚基响度与“转子”旋转120度,3个亚基随即发生构象改变,使亚基对ATP、ADP和Pi的亲和力产生变化,从而引起ATP从2上释放下来,空出的结合位点又可与新的ADP和Pi结合,从而驱动ATP的形成。6.试比较氧化磷酸化和光合磷酸化这两个过程的异同。【题解】:见下表氧化磷酸化和光合磷酸化的比较氧化磷酸化光合磷酸化能量来源有氧呼吸及无氧呼吸产生NADPH光合作用单位捕获光能传递途径电子传递链及ATP合成酶电子传递链由四部分组成由PS和PS两个光学系统组成,可分为循
23、环式和非循环式两者共类型作用部位位于线粒体内膜上部分位于类囊体膜上产物ATP合成酶中每进入两个生成一个ATP分子,共生成3个ATP分子,生成H2O每3个H+穿过CF1-CF0ATP酶,生成1个ATP分子7.试述化学渗透假说的主要内容。【题解】:化学渗透假说的主要内容:电子传递链个组成部分在线粒体内膜中不对称分布,当高能电子沿其传递时,所释放的能量将H+从机制泵到膜间隙,形成H+电化学梯度。在这个梯度驱使下,H+穿过ATP合成酶回到机制,同时合成ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到ATP高能磷酸键。电子及质子通过呼吸链上电子载体和氢载体的交替传递,在线粒体内膜上形成3次回路,导致3对H+提抽至膜
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