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，从而探究细胞生长、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；每一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，状如蜂窝，称为“cellar”。
1674年，荷兰布商列文虎克自制了高倍显微镜（300倍左右），观察到血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和其他哺乳动物的镜子。
细胞学说的建立（1838—1858）
1838—1839年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺两人共同提出细胞学说，1858年Virchow对细胞学说进行了的补充。
细胞学的经典时期
各种主要的细胞分裂形式和细胞器被相继发现，构成了细胞学的经典时期。 实验细胞学与细胞学的分支及其发展
O.Hertwig，创立了实验细胞学，为细胞学的研究开辟了一些新的方向和领域。细胞学形成了一些重要的分支学科，如细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学。
细胞生物学学科的形成与发展
20世纪50—60年代，生物化学与细胞学相互渗透与结合，人们对细胞结构与功能相结
合的研究水平达到前所未有的高度。细胞生物学是20世纪60年代出现的。20世纪70年代科学家将分子生物学的概念与技术引入细胞学，为细胞生物学这门学科的最后形成与建立创造了全新的局面。20世纪80年代出现的分子细胞生物学是细胞生物学的主要发展方向。
（2）细胞生物学今后发展的主要趋势
纵观20多年来诺贝尔生理学或医学奖与化学奖的课题内容，很多都是与深刻揭示细胞生命活动的规律有关的。透射电子显微镜、扫描电子显微镜与扫描隧道显微镜的发明为细胞生物学学科的建立及发展起着重要的作用。
细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化、细胞信息的传递等是细胞生物学的主要研究内容。细胞生物学今后发展的主要趋势括起来有以下两点。一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动；二是基因产物，即蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构，并行使细胞的有序的生命活动。
4. 当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？（依据自己的兴趣回答）
答 答案略。 第二章
1.根据你所掌握的知识，如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？ 答 细胞是生命活动的基本单位包括以下几个放面的含义。
①一切有机体都是由细胞构成的，细胞是构成了有机体的形态结构单位。构成多细胞生物体的虽然是“社会化”的细胞，但它们又保持着形态结构的独立性，每一个细胞具有自己完整的结构体系。
②细胞是有机体代谢与执行功能的基本单位。在细胞内的一切生化过程与试管内的生化过程的根本不同点是细胞有严格自控的代谢体系，并且有保证完成生命过程有序性的独立的结构装置。
③有机体的生长和发育是依靠细胞增殖、生长、分化与凋亡来实现的，细胞是研究有机体生长和发育的基础。
④细胞是遗传的基本单位，每一个细胞（除少数特化细胞）都具有遗传全能性。 总之，没有细胞就没有完整的生命。已有许多实验证明，若细胞结构完整性被破坏，就不能实现完整的生命活动。
2.细胞的结构与功能相关性观点是学习细胞生物学的重要原则之一，你是否能够提出一些更有说服力的论据来说明这一问题？
答 特化的细胞是细胞形态结构功能相适应的重要证据，如分泌细胞、生殖细胞、红细胞、白细胞等。特殊细胞表面的特化结构（如上皮细胞的微绒毛、动物精细胞的鞭毛等）都是为了更好的发挥功能而进化来的。
3.为什么说支原体是最小最简单的细胞存在形式？
答 支原体体积很小，直径一般只有0.1?0.3?m，仅为细菌的1/10。虽然病毒的体积上比支原体小，但它不具备细胞形态。支原体能够在培养基上生长，以一分为二的方式进行繁殖；具有典型的细胞质膜，一个环状的双螺旋DNA作为遗传信息的载体， mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成700多种蛋白，这也许是细胞维持生存所必须的最低数量的蛋白。
从保证一个细胞生命活动运转所必需的条件看，有人估计完成细胞功能至少需要一百种酶，这些分子进行酶促反应所占有的空间直径为50nm，加上核糖体（每个10?20nm）、细胞膜和核酸所占有的空间，我们可以推算一个细胞的最小极限值径不可能小于100nm，支原体的大小已经接近理论极限。
比支原体更小、更简单，又能维持细胞基本生命活动的细胞，似乎是不可能存在的，故支原体可能是最小最简单的细胞存在方式。
4.请你在阅读了本章以后对原核细胞与真核细胞的比较提出新的补充。
答 真核细胞与原核细胞相比，细胞膜系统出现了分化与演变。真核细胞以内膜系统的特化为基础，首先分化为两个独立的部分——细胞核与细胞质，细胞质又以内膜系统为基础分隔为结构更精细、功能更专一的各种细胞器。另外，遗传信息量与遗传装置的扩增和基因表达复杂化，编码结构蛋白与功能蛋白的基因数大大增多。遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现，是真核细胞区别于原核细胞的另一重大标志。遗传信息的复制、转录与翻译装置和程序也相应复杂化，真核细胞内遗传信息的转录和翻译有严格的阶段性和区域性。
5.病毒是非细胞形态的生命体，又是最简单的生命体，请论证一下它与细胞不可分割的关系。
答 ①病毒是专性寄生，离开细胞无法生存。 ②病毒的复制必须在细胞内进行。 ③在进化上，病毒是细胞的演化物。
因此，病毒可能是细胞在特定的条件下“扔出”的一个“病毒基因组”，或者是具有复制转录能力的mRNA。游离的基因组织只有回到原来的细胞环境中才能进行复制与转录。
第三章
1.举2~3例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用。
答 利用电子显微镜，可以观察到细胞中各种细胞器的超微结构，如内质网、线粒体、质体、高尔基体、中心体、溶酶体和细胞骨架系统等，并可进一步研究细胞结构和功能的关系，深入探索细胞通讯与运输、分裂与分化、增殖与调控等生命活动的规律。 免疫电子显微镜技术的发展使抗原和抗体在超微结构水平上得到精细检测和定位。 负染色技术有利于揭示病毒、细菌和支原体等超微结构，在微生物发育史研究中起重要
作用。
2.光学显微镜技术有哪些新发展？它们各有哪些突出优点？为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜？
答 （1）光学显微镜技术的发展
光学显微镜技术在细胞学研究中发挥了重要作用，随着多种现代生物学技术与光镜技术的结合，使光学显微镜展示了新的活力，也有了新的发展。光学显微镜技术主要有普通复式光学显微镜技术、荧光显微镜非技术、激光扫描共焦显微镜技术、相差和微分干涉显微镜技术、录像增差显微镜技术等。
（2）光学显微镜技术的优点
普通复式光学显微镜使用简单，操作方便，可以配备多套仪器使用，如暗视野显微镜。荧光显微镜是目前在光镜水平上对特异蛋白质等生物大分子定性、定位的最有力工具。激光扫描共焦显微镜成像清晰，分辨率高，可以通过光学切片观察较厚样品的内部结构。相差和微分干涉显微镜不需要染色就可以观察活细胞甚至研究细胞核、线粒体等细胞器的动态，并且具有很强的立体感。录像增差显微镜分辨率比普通光镜提高了一个数量级，而且可在高分辨率下研究活细胞。
光学显微镜的优点如下表所示： 光学显微镜技术 荧光显微镜 激光扫描共焦显微镜 主要特点 样品进行荧光标记 光通过一个小孔或裂缝成像，只有焦平面的光成像 相差显微镜 增加一个“相差板”，夸大样品密度相位差 微分干涉显微镜 棱光折射，增加样品密度的明暗区别 暗视显微镜 察 倒置显微镜 照射系统和物镜颠倒位置 黑暗背景下利用散射光观晰 增加了集光器和载物台的距离，可放置培养皿观察 录像增差显微镜 镜 （3）电子显微镜不能完全代替光学显微镜的原因
尽管电子显微镜具有高分辨率这一光学显微镜无法比拟的优越性，但光学显微镜在科研中的地位是不可取代的。这可以从以下几个方面进行说明。
①细胞生物学是在显微、亚显微和分子三个层次上研究细胞的，在显微水平上研究细胞
计算机辅助微分干涉显微提高了分辨率，可观察颗粒的运动 感 细胞及细胞器边缘轮廓清增加了反差，更具有立体突出优点 只有激发荧光可以成像 图像比较清晰，分辨率提高1.4~1.7倍 不需要染色，可观察活体 需要用光学显微镜，在亚显微水平上研究细胞需要用电子显微镜，因此二者是在细胞的不同显微水平上观察细胞结构的。
②普通光学显微镜样品易制备，而电子显微镜对样品要求很高。 ③电子显微镜不能观察活细胞及其动态变化。
④普通光学显微镜操作简单，对环境和设备的要求没有电子显微镜高。 3. 为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？
答 在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细胞，并使之生存和生长的技术为细胞培养。细胞培养是细胞生物学研究方法中最有价值的技术，通过细胞培养可以获得大量的细胞，也可通过细胞培养研究细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。细胞培养的突出特点是在离体条件下观察和研究生命活动的规律。培养中的细胞不受体内复杂环境的影响，人为改变培养条件（如物理、化学、生物等外界因素的变化）即可进一步观察细胞在单因素或多因素的影响下的生理功能变化。然而，细胞在体外环境的局限性又使细胞的形态与功能不能与体内的同类细胞完全等同。
4. 细胞组分的分离与分析有哪些基本的实验技术？哪些技术可用于生物大分子在细胞内的定性与定位研究？
答 （1）细胞组分的分离方法
细胞组分的分离方法有差速离心、密度梯度离心、速度沉降、等密度沉降，以及利用流式细胞仪对细胞进行精确分选。
（二）细胞组分的分析方法
细胞组分的定性研究方法主要有组织化学、细胞化学、免疫荧光、免疫电镜技术等。细胞组分的定量研究方法有分光光度计和流式细胞仪分析方法，
（三）生物大分子在细胞内的定性与定位研究方法
免疫荧光、免疫电镜技术、原位杂交方法等可用于生物大分子在细胞内的定性与定位研究。
5. 举出5个细胞生物学研究中常用的模式生物，扼要说明其基本特征在科学研究中的贡献。
答 细菌：基因结构简单，大肠杆菌测序已经完成；培养方便，生长快；突变株的诱变、鉴定分离技术成熟；转基因技术成熟。早期关于基因表达调控的研究大多以细菌为材料。
酵母：单细胞真核生物的代表；生长迅速而且易于遗传操作；不仅具有细菌的一些优点，而且具有真核细胞的组织结构；用于生物学研究的酵母主要由裂殖酵母和芽殖酵母。酵母在细胞周期调控的研究、蛋白质的相互作用、膜泡运输、细胞分化与衰老等领域广泛被采用。
线虫：秀丽隐杆线虫基因组测序已经完成；生命周期3天，繁殖快；显微镜下通体
透明，共有959个细胞；细胞谱系清楚。线虫已经成为现代发育生物学，遗传学，衰老和基因组学研究的重要模式生物。
果蝇：黑腹果蝇基因组测序完成，共13 601个基因；基因组进化保守，与人类同源性比较高；具有丰富的生物学行为，易于遗传操作。果蝇在胚胎发育，分化，进化研究等领域发挥重要作用。
拟南芥：自花授粉植物，基因高度纯合且基因测序已经完成，是具有最小基因组的植物材料；个体小，生长周期短，种子数量大，生活力强，易于种植；是植物研究的典型模式材料，被科学家称为“植物界的果蝇“，是遗传学特别是功能基因组学研究的理想材料，在植物发育，信号转导等重要领域被广泛使用。
第四章
1 生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系? 答 （1）生物膜的基本结构特征
①极性头部和非极性尾部的磷脂的分子在水中具有自发形成封闭的膜系统的性质，以疏水性非极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分。 ②以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白的类型，蛋白的分布不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜具有各自的特性与功能。 ③可看成是蛋白质在双层分子中的二堆溶液。 （2）生物膜的基本特性与生理功能的关系
各种不同的膜蛋白与膜脂分子的协同作用不仅为细胞的生命活动提供了稳定的内环境，而且还行使着物质转运，信号传递，细胞识别等多种复杂的功能。流动性和不对称性是生物膜的基本特性，也是完成其生理功能的重要保证。 2 何谓内在膜蛋白？它以什么方式与磷脂相结合?
答（1）内在膜蛋白又称整合膜蛋白，是指与膜结合紧密很难分离出来的膜蛋白，多数为跨膜蛋白，也有些插入脂双层中。 （2）内在膜蛋白与膜脂结合的方式
①疏水性相互作用。膜蛋白的跨膜结构域通过范德华力等与脂双分子层的疏水核心相互作用，跨膜结构域是与磷脂结合的主要部位。这些结构域主要有α螺旋，β折叠片结构。α螺旋的外侧是非极性连，内测是极性链，形成特异极性分子的跨膜通道。反向平行的β折叠片相互作用形成非特异性的跨膜通道，可允许小分子自由通过。 ②离子键作用。磷脂极性头部是带负电荷的，它可以直接与带正电荷的氨基酸残基相互作用，而通过以Ca 2+，Mg 2+等离子为中介，与带负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酸分子或糖脂共价结合。 3 从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。 答 最开始人们通过测定膜脂单层分子在水面的铺展面积，发现它为细胞表面积得2倍，由此认识到质膜是由双层脂分子构成的。 随后，人们又发现质膜的表面张力比油—水界面的张力低得多，由此推出质膜中含有蛋白质成分并提出“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治模型。
1959年，J.D.Roberson发明了三明治模型，提出了单位膜模型，并推断所有的生物膜都是由“蛋白质-脂质-蛋白质”的单位膜构成。 在此基础上，人们又认识到生物膜的流动性及膜蛋白分布的不对称性，提出了生物膜的流动镶嵌模型。还有对流动镶嵌模型完善和补充的“液晶态模型”和“板块镶嵌模型”。最近有
人又提出“脂筏模型”，即胆固醇在生物膜上富集而形成的有序脂相，如同“脂”一样载着各种蛋白质。
4. 红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么？ 答 （1）红细胞膜骨架的基本结构 红细胞膜骨架是在红细胞膜的内侧，由膜蛋白和纤维蛋白组成的网架结构。红细胞膜内存在的蛋白质主要包含血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白、带4.1蛋白、肌动蛋白、血型糖蛋白。膜支架蛋白包含血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白、带4.1蛋白。
血影蛋白在带4.1蛋白的协助下与肌动蛋白结合成膜骨架基本网络，带4.1蛋白和血型糖蛋白相互作用，锚定蛋白与血影蛋白、带3蛋白相互作用。 （2）红细胞膜骨架的功能
膜骨架复合体与质膜蛋白的相互作用实现红细胞质膜的刚性与韧性，维持红细胞的形态。
第五章
1. 比较载体蛋白与通道蛋白的特点。
答 载体蛋白相当于结合在细胞质膜上的酶，有特异性结合位点，可同特异性底物结合，一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子；转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力曲线；既可被底物类似物竞争性的抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH有依赖性等，因此有人将载体蛋白成为通透酶。与酶不同的是酶不能改变反应平衡点，只能增加达到反应平衡的速率，而载体蛋白可以改变过程的平衡点，加快物质沿自由能减小的方向跨膜运动的速率；此外，载体蛋白对转运的溶质分子不进行任何共价修饰。
通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。绝大多数的通道蛋白形成有选择性开关的多次跨膜通道，因为这些通道蛋白几乎都与离子的转运有关，所以又称为离子通道。离子通道有两个显著特征：一是具有离子选择性，二是离子通道是门控的。 2. 比较主动运输与被动运输的特点。 答（1）特点
被动运输包括简单扩散和载体介导的协助扩散，运输方向是由高浓度到低浓度，顺浓度梯度。运输的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。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（由低浓度的一侧向高浓度的一侧）进行跨膜转运的方式，需要与某种释放能量的过程相偶联。 （2）生物学意义
被动运输在不需要能量的情况下，借助浓度梯度，保证了物质的运输。主动运输可以产生并维持膜两侧不同物质特定的浓度，对某些带电荷的离子来说，就形成了膜两侧的电位差，在神经、肌肉等可兴奋的细胞中，主动运输是化学信号和电信号引起的兴奋传递的重要方式。主动运输还能够通过胞吞和胞吐作用完成大分子的运输。
3. 比较P-型离子泵、V-型离子泵、F-型离子泵和ABC超家族。 答 P-型离子泵是载体蛋白利用ATP使自身磷酸化，发生构象的改变来转移质子或其他离子，
2+++
如植物细胞膜上的H+泵、动物细胞的Na+-K+泵、Ca泵、H-KATP酶（位于胃表皮细胞细胞，分泌胃酸）。
V-型质子泵位于溶酶体膜、动物细胞胞内体、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上，由许多亚基构成，利用ATP水解产生能量，但不发生自磷酸化。
F-型质子泵是由许多亚基构成的管状结构，H+顺浓度梯度运动，所释放的能量与ATP合成偶联起来所以又叫做ATP合成酶（ATP synthase）。F是氧化磷酸化或光和磷酸化偶联因子
（factor）的缩写。F-型质子泵位于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上，不仅可以利用质子动力势将ADP转化成ATP，也可以利用水解ATP释放的能量转移质子。
ABC超家族含有几百种不同的转运蛋白，广泛分布于从细菌到人类的各种生物体中。每种ABC蛋白对于单一底物或相关底物的基团具有特异性。ABC超家族共有的核心结构域为：2个跨膜结构域（T）,形成运输分子的跨膜通道并决定每个ABC蛋白底物的特异性；2个胞质侧ATP结合域（A），成员之间享有有30%~40%的同源序列。 4.说明Na+-K+泵的工作原理及其生物学意义。 答 （1）Na+-K+泵的工作原理 Na+-K+泵即Na+- K+ ATP酶，一般认为是由2个大亚基、2个小亚基组成的四聚体。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，因而在莫外侧释放Na+-，而与K+结合。K+与磷酸化的酶结合后促使酶去磷酸化。酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+ 在膜内被释放，而又于Na+结合。其总的结果是每一循环消耗1个ATP，转运出3个Na+,转进2个K+ 。 （2）Na+-K+泵的生物学意义
①维持低Na+高K+的细胞内环境。
②维持细胞的渗透平衡，保持细胞的体态特征。 ③维持细胞膜的跨膜静息电位。
5.比较动物细胞、植物细胞和原生动物细胞应付低渗膨胀的机制。
答 动物细胞通过泵出离子维持细胞内低浓度溶质，如钠钾泵，钙泵等。 植物细胞依靠细胞壁避免膨胀和破裂，从而耐受较大的跨膜渗透差异。 原生动物通过收缩定时排出进入细胞的过量的水而避免膨胀。 6.比较胞饮作用和吞噬作用的异同。 答 胞饮作用和吞噬作用的不同点
①胞吞泡的大小不同。胞饮泡直径一般小于150nm，而吞噬泡直径往往大于250nm ②所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液和分子，而大的颗粒性物质则
主要是通过特殊的吞噬作用摄入的，前者是一个连续发生的过程，后者首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，因此是一个信号触发过程（triggered process）。
③胞吞泡形成机制不同。胞饮作用需要网格蛋白形成包被、接合素蛋白连接；
吞噬作用需要微丝及其结合蛋白的参与。
胞饮作用和吞噬作用的相同点
①均是细胞完成大分子物质与颗粒性物质运输的方式。 ②均要通过膜的内部并形成胞吞泡。 ③胞吞泡的形成均有蛋白质的参与。
7.比较组成型胞吐途径和调节型胞吐途径的特点及其生物学意义。
答 胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。根据其过程是否连续将其分为组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。
组成型胞吐途径是指细胞从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与之融合的稳定过程。新合成的囊泡膜的蛋白和膜类脂不断供应质膜更新，确保细胞分裂前质膜的生化功能，囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外，有的成为质膜外周蛋白，有的形成胞外基质组分，有的作为营养成分或信号分子扩散到胞外液。
调节型胞吐途径是指分泌细胞产生的分泌物（如激素、糖液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将其内含物释放出去的过程。调
节型胞吐途径存在于特殊机能的细胞中，如已知脑垂体细胞分泌肾上腺皮质激素，胰岛的β细胞分泌胰岛素，胰腺的腺泡细胞分泌胰蛋白酶原，这三种分泌产物均分布在各自细胞的可调节性分泌泡中，只有在相应信号刺激下向细胞外分泌，保证特殊生理功能的可调节性。
第六章
1·怎样理解线粒体和叶绿体是细胞内的两种能量转换细胞器？
答：线粒体是发生生物氧化反应的主要场所，其中含有催化三羧酸循环，脂肪酸氧化和氨基酸氧化所需的各种酶类，通过生物氧化作用，可以将储存在有机物中的能量转化为细胞生命活动的直接能量ATP并释放出来。在此过程中储存于有机物中的稳定化学能转变成为活跃的化学能ATP。
叶绿体中含有的捕光色素可吸收光，并将其传递给光反应中心色素，激发反应中心释放电子，将光能转变成电能，接着通过电子传递链和ATP合酶讲点能转变成活跃的化学能ATP合NADPH，在通过暗反应，利用光反应产生的ATP喝 NADPH将CO2还原为糖等物质将活跃的化学能转变成储存在有机物中的稳定化学能，从而供植物合其他动物所利用。 1. 试比较线粒体与叶绿体在基本结构方面的异同。 答 ：线粒体与叶绿体的相同点
1都由双层单位膜包被，具有外膜，膜间隙，内膜和基质等。 ○
2外膜均有较高的通透性，而内膜通透性差，内膜上均有大量的转运蛋白，内膜包含的○
基质中均含有执行各自功能所需要的多种酶蛋白。 3含有的ATP合酶的基本结构类似。 ○
4基质中均含有环状DNA RNA和核糖体，可以自主合成自身某些蛋白质。 ○
线粒体和叶绿体的不同点
线粒体内膜向内折叠成嵴，且含有电子传递链和ATP合酶。叶绿体内膜并不向内折叠，内膜不含电子传递链，含有类囊体，且捕光系统，电子传递链和ATP合酶都位于类囊体膜上。另外，二者电子传递链的组成成分也不同。
2 、为什么说三羧酸循环是真核细胞能量代谢的中心？
答 三羧酸循环的起始物乙酰辅酶A，不仅是糖类的分解物，还可以来自脂肪的甘油，脂肪酸和某些氨基酸代谢，因此它是糖脂肪蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径。体内大多有机物是通过三羧酸循环而被分解的。由三羧酸循环脱氢过程中氢经呼吸传递体传递 ，在此过程中伴随电子传递和质子的跨线粒体内膜运转，最终在膜间隙中积累质子，建立质子动力势，驱动ATP合成，而ATP是生物体内进行各种生命活动的直接能量来源。所以说三艘酸循环是真核细胞能量代谢的中心。 4电子传递链和氧化磷酸化之间有何关系？
答 线粒体内膜上的电子传递链将生物氧化作用和磷酸化作用联系起来，及生物氧化作用形成的电子可以通过电子传递链传递，在电子传递过程中通时发生一系列的氧化还原反应，呼吸链中的质子载体可将质子由基质转移到膜间隙中，建立跨膜的质子电化学梯度，当质子通过ATP合酶上的质子通道由膜间隙流到线粒体基质中，催化ADP磷酸化形成ATP。在氧化磷酸化中，磷酸化所需能量由氧化作用供给，氧化作用形成的能量通过磷酸化作用储存。
5试比较线粒体的光和磷酸化与叶绿体的光和磷酸化的异同点。 答（1）相同点
① 需要通过电子传递链中的质子载体建立跨膜的H+浓度梯度 ② 需要完整膜结构维持跨膜的H+浓度梯度
③ ATP的生成都是有质子动力驱动的H+流过ATP合酶而推动的
④ ATP合酶复合体的结构十分相似，具有F1头部和F0，基部，且F1催化ATP形成。 （2）不同点
他们的不同点如下表所示 发生部位 电子传递链组成 最初电子来源 最终电子受体 ATP生成时氢离子流向 驱动力 质子梯度产生方式 最终产物 生成一个ATP需氢离子数 一对电子传递过程中产生的跨膜氢离子数 光和磷酸化 叶绿体中的类囊体膜中 水光解 NADP+ 类囊体腔流向基质 主要靠氢离子浓度差驱动 类囊体中水裂解质子载体转移和NADP+在基质中摄取 NADPH ATP O2 2 4 氧化磷酸化 线粒体的内膜 NADH或FADH2 O2 膜间隙流向基质 电位差和浓度差 质子载体转移氧气在基质中摄取 ATP 和H2O 3 10 6光系统中捕光复合物和反应中心复合物的结构与功能的关系如何？
答 捕光复合物由捕光色素以及和他们结合的蛋白组成。他们只能吸收光，然后将吸收的光子传递给反应中心色素。
反应中心由反应中心色素和原初电子供体和原初电子受体组成。其中，反应中心色素为处于特殊状态的Chla,可将光能转化为化学能。
二者共同组成了光合作用单位，已进行光合作用。具体过程如下：捕光复合物将捕获的光能传递给反应中心色素，激发反应中心色素到激发态，导致反应中心色素发生电荷分离，产生的高能电子传递给原初电子受体，同时从原初电子供体处获得一个电子完成光能向电能的转变。
7氧化磷酸化偶联机制的化学渗透假说的主要论点是什么？由哪些证据？ 答 （1）化学渗透假说主要论点
线粒体内膜上呼吸链各组分的分布是不对称的，在高能电子沿着呼吸链电子传递的过程中，通过线粒体内膜上呼吸链组分间氢与电子的交替传递，使氢离子使内膜内膜内测向外侧定向转移。由于线粒体内膜对氢离子高度不通透，造成内膜两侧跨膜质子梯度，形成质子动力势，其中国蕴藏的能量驱使氢离子穿过ATP合酶，驱动ADP与Pi形成ATP。 （2）证据
答 电子传递行程的电子流能从线粒体内膜逐出氢离子，携带侄子过莫的载体如2.4—二硝基苯酚可消除跨膜的质子浓度梯度差，实际测算膜间隙的PH值较线粒体基质中低1.4个单位，人工构建的含ATP合成酶和细菌视紫红质（一种光驱动的质子泵）的脂质体，在提供光、ATP、Pi和H+条件下可合成ATP。
8 有核基因编码，在细胞质核糖体上合成的蛋白质是如何运送至线粒体和叶绿体的功能部位上的？
答 细胞质核糖体上合成的线粒体蛋白运送至线粒体时，多以前体存在，尤其成熟蛋白质和N端的一段导肽共同组成。导肽识别线粒体表面的受体，在外膜上GIP蛋白的参与下引导蛋白有内外膜的接触点通过内膜，导肽最终被水解酶切除。
前体蛋白在跨膜运送时，分子伴侣协助其从折叠状态转变为解折叠状态，利于跨膜。前体蛋白再通过内膜后，再重新折叠为成熟的蛋白质。 蛋白质进入线粒体特定部位时所需的信号序列如下。
（2） 进入外膜的蛋白
具有不被切除的N端信号序列，其后还有疏水的停止转义序列，蛋白质被转运复合体安装到外膜上。
（3） 进入线粒体内膜和膜间隙的蛋白
① 蛋白N端具有两个信号序列，先被运送到基质，然后N端导肽被切除，暴露出
第二段导向内膜的信号序列，再插入内膜。若信号序列被内膜外表面的异二聚体内膜蛋白酶切除，则成为膜间隙的蛋白。 ② N端信号序列的后面有一段疏水停止转移序列，能与膜上的通道复合体结合，当
进入基质的信号序列被切除后，脱离转位因子复合体而进入内膜，如果插入膜中的部分又被酶切除，则成为定位于膜间隙的蛋白。
③ 线粒体内膜上负责代谢底物产物转运的蛋白，如腺苷转位酶是多次跨膜蛋白，
其N端没有可被切除的信号序列，但包含3~6个内部信号序列，可被TIM22复合体插到内膜上。
叶绿体蛋白的运送和线粒体类似。
9 试比较光和碳同化3条途径的主要异同点。 答 光和碳同化的条途径分别是C3途径，C4途径和CAM途径。三者最终都可将CO2固定，但C3途径是最基本的炭素同化途径，其他两种途径都必须经过C3途径才能把CO2固定为碳水化合物。 它们的不同点如下表所示： CO2最初固定酶 CO2最初接受体 CO2固定最初产物 CO2固定最初场所 是否发生脱羧反应 C3途径 1.5-二磷酸核酮糖羧化酶 1.5-二磷酸核酮糖 3-磷酸甘油酸 所有叶绿体中都可以发生 不发生 C4途径 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸 叶肉细胞 在维管束细胞中发生，产生的CO2进入C3途径 白天 CAM途径 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸 所有叶绿体中都可以发生 在CO2固定细胞中发生，产生的CO2进入C3途径 夜间 CO2固定发生时间 白天
10 为什么说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？
答 、 叶绿体线粒体中即存在DNA，又有蛋白合成系统，可以编码并合成自身某些蛋白，具有自主性。但是他们自身的遗产系统存储信息很少，不能完全完成自身蛋白的合成，还需大量来自细胞核DNA的遗产信息。所以，它们得生命合成涉及两个彼此分开的遗产系统，遗产上有自身基因和核基因共同控制，故称为半自主性细胞器。
11、 简述线粒体与叶绿体的内共生起源学说和非共生起源学说的主要论点及其实
验证据。
答 （1）内共生起源学说
线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。线粒体来源于细菌，既细菌被真核生物吞噬后，在长期共生过程中通过演变形成线粒体。叶绿体来源于蓝藻，蓝藻被原始真核细胞摄入胞内，在共生关系中形成叶绿体。 实验证据
① 线粒体和叶绿体基因组的大小、形态和结构方面与细菌相似； ② 线粒体和叶绿体有的蛋白质合成系统，其合成机制与细菌类似； ③ 线粒体与叶绿体的外膜与细胞内膜系统相似，内膜与细菌质膜相似； ④ 二者都以分裂的方式进行繁殖，与细菌相同；
⑤ 能在异源细胞内长期生存，说明线粒体和叶绿体具有自主性和共生性的特
征；
⑥ 反硝化副球菌和紫色非硫光合细菌的磷脂成分、呼吸类型核细胞色素C的
初级结构与线粒体很接近；
⑦ 发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构——蓝小体，可做为蓝藻向叶
绿体演化的佐证。
（4） 非共生起源学说
真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌，它比典型的原核细胞大，这样就要逐渐增加呼吸作用的膜表面。开始是通过细菌细胞膜的内陷、扩张和分化（形成的双层膜分别将基因组包围在其中），形成了线粒体和叶绿体细胞核的雏形，后逐渐形成独立的细胞器。此学说解释了真核细胞核被摸的形成与演化的逐进过程。实验证据不多，无法解释线粒体和叶绿体同细菌在DNA分子结构核蛋白合成性能上的相似之处，以及线粒体和叶绿体的DNA酶、RNA酶和核糖体来源。
第七章
1、谈谈你对细胞质基质的结构组成以及在细胞生命活动中作用的理解 答（１）细胞质基质的组成
细胞质基质是真核细胞的细胞质内除细胞器和内含物的较为均质，半透明的液态物质，结构组成包括水，无机离子，糖类，脂类，核苷酸，氨基酸及其衍生物等中分子，以及糖原，脂滴，蛋白质，多糖，和ＲＮＡ等大分子。 （２）细胞质基质在生命活动中的作用
｛１｝完成中间代谢。如糖酵解过程，磷酸戊糖途径，糖苷算途径，糖原的合成与部分分解以及蛋白质的分选和转运。
｛２｝维持细胞形态和运动，胞内物质运输及大分子定位
｛３｝对蛋白质进行修饰,包括磷酸化和去磷酸化,糖基化,对某些蛋白质N端进行甲基化修饰和酰基化.
{4}通过蛋白质的选择性来讲解来控制蛋白质的寿命,包括依赖于泛素的蛋白质降解。
2.比较糙面内质网和光面内质网的形态结构和功能。
答：糙面内质网表面粗糙，有核糖体附着，常有半层状排列的便囊结构构成，腔内含有均质的低或者中等电子密度的蛋白质物质，主要功能为合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白，以及对蛋白质进行加工和运输。
光面内质网表面光滑，没有核糖体附着，常有分支小管或者圆形小泡构成，小管直径50„100NM，很少有扁囊。光面内质网形成比较复杂的立体结构。主要功能为合成脂质和脂蛋白。另外在一些细胞中的光面内质网参与糖原代谢病具有解毒功能，
而肌肉细胞中的特化光面内质网具有储存钙离子的功能。 3.细胞内蛋白质合成部位及其去向如何？
答：细胞中由和基因编码的所有蛋白质的合成皆起始于细胞质基质之中的核糖体上。其中某些蛋白质在细胞质基质中完成多肽链合成，然后被转运到细胞质基质的特定部位或细胞核、过氧化物酶体、内质网和线粒体/叶绿体等由膜包围的细胞器中。
另一些蛋白，如分泌蛋白、膜整合蛋白和某些细胞器（内质网、溶酶体、液泡、线粒体/和高尔基体）的驻留蛋白，它们在起始合成不久后被转运到糙面内质网膜上，继续完成蛋白质的合成。这些蛋白被分泌到细胞外、整合到膜结构或运输到上述细胞器的腔中。
线粒体/叶绿体基因编码且利用它们自身核糖体合成的蛋白则在这两种细胞器的腔内王城，然后到达膜上或保留在基质液中。
4.糙面内质网上合成哪几类蛋白质?它们在内质网上合成的生物学意义又是什么？
答 糙面内质网上合成的蛋白主要包括胞外分泌的蛋白（如抗体、激素）、膜整合蛋白，某些细胞器的驻留蛋白，需修饰的蛋白。
内质网含有一系列的梅，可对这些蛋白进行加工，为他们形成具有正常功能的蛋白提供物质保障，同事内质网上还包含不同的受体蛋白，科指引这些蛋白准确而高效的到达靶部位。
5.指导分泌性蛋白在粗糙面内质网上合成需要主要结构或者因子？他们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成？
答：指导分泌性蛋白在粗糙面内质网上合成需要位于蛋白质Ｎ段的信号肽，信号肽识别颗粒，停泊蛋白，ER膜上的核糖体受体和易位子以及信号肽酶。
信号肽是位于蛋白质N端的一段肽链，其在游离核糖体上即有信号密码翻译合成，存在于细胞质基质中的SRP识别并结合信号肽，以保护新生胎Ｎ端不受损伤，同事SRP占据核糖体的A位点，是蛋白质合成暂停，SRP识别并结合ＥＲ膜上的ＳＲＰ 受体，核糖体，新生态，与内质网膜上的一位子结合。ＳＲＰ解离，肽链继续合成，信号肽开启ER膜上的易位子，引导新生态链进入ＥＲ腔，肽链合成完成后，内质网中的信号肽酶将信号肽切除。
６．结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎么样行驶其生理功能的？
答：高尔基体是一种有极性的细胞器，有很多墨囊构成，它们在细胞中相对笃定的位置，靠近细胞核的一面为高尔基体顺面墨囊及顺面管网结构，面向细胞膜的一面为高尔基体反面囊魔反面囊魔及反面管网状结构，二者之间为高尔基体中间膜囊，高尔基体的功能主要包括参与细胞的分泌活动，蛋白糖基化修饰，蛋白分选以及蛋白酶水解等过程。
高尔基体不同膜囊的膜上和腔中分别具有不同的酶和其他转运蛋白组分。帮助他们完成其不同的功能，如在高尔基体的顺面墨囊的膜上具有ＫＤＥＬ受体，可将逃逸出来的内质网驻留蛋白捕获并从回内质网，实现蛋白的初步分练。其中含有的N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶和N –乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶可将溶酶体酶上的甘露糖进行磷酸化，形成M6P，其可被TGN区的受体特异性结合，实现溶酶体酶的分选。中间膜囊含有多种唐基转移酶，可对蛋白进行复杂的糖基化修饰。反面膜囊上含有不同的蛋白酶和受体蛋白，在对蛋白进行分类包装和水解等加工过程后，将成熟蛋白转运到细胞的不同部位。
总之，高尔基体不同膜囊的极性分布产生内部功能的区域化，最终保证了高尔基体
得以完成各项复杂的功能。
7.蛋白质糖基化的基本类型，特征及生物学意义是什么？
答：糖基化有两种形式，即Ｎ－连接糖基化和Ｏ－连接糖基化。
Ｎ－连接糖基化中寡糖连接到蛋白质天冬酰胺的酰胺氮原子上，这发生在糙面内质网和高尔基体中，成熟的Ｎ－连接的寡糖链都含有２个Ｎ－乙酰葡萄糖胺和３个甘露糖残基，Ｏ－连接糖基化中寡糖与蛋白质丝氨酸，苏氨酸或在胶原纤维中的羟赖氨酸或羟脯氨酸的羟基上，这在高尔基体中进行，有不同的糖基转移酶催化，每次加上１个单糖，最后一步是在高尔基体反面膜囊和ＴＧＮ中加上唾液酸残基。 糖基化的生物学意义如下:1.给蛋白质打上标志,利于高尔基体的分类与包装,保证糖蛋白从RER至高尔基体膜囊单方向转移,2.影响多肽构象,促使其正确折叠,侧链上的多羟基唐还可以影响蛋白的水溶性及所带电荷的性质,3.增强蛋白的稳定性,抵御水解酶降解,4.咋细胞表面形成糖鄂,起细胞识别和保护质膜的作用. 8.溶酶体是怎么样发生的?它有哪些基本功能?
答:溶酶体的发生过程如下:溶酶体具有信号区\\信号斑,CGN区中的磷酸转移酶识别溶酶体蛋白的信号斑,并对其上的甘露糖进行磷酸化,形成Ｍ６Ｐ，ＴＧＮ区的M6P受体特意性地识别并结合M6P,引起溶酶体酶聚集,然后出芽形成有被小泡,有被小泡脱去包被形成无被小泡,无被小泡与前溶酶体逐渐融合,咋前溶酶体中的酸性环境下,M6P受体与M6P分离,溶酶体酶释放到腔中,形成成熟酶,此时初级溶酶体形成了,
让你给媒体的基本功能包括以下几个方面:1.细胞内消化与营养作用,清楚无用的生物大分子,,衰老的细胞器及衰老和损伤的细胞.如依靠自噬泡降解无用的蛋白,酯和核酸等大分子物质和细胞器.依靠巨噬细胞清楚衰老细胞,2.将内吞及体内存在的大分子物质降解为小分子物质,提供给其他的而细胞器合成新的大分子3.具有免疫与防御功能,可杀死入侵的病毒或细菌,4.参与器官,组织形成于更新,如蝌蚪变态时尾巴的退化即由溶酶体膜破裂所致,5.协助受精,精细胞内的顶体是一个大的特化的溶酶体,其释放的酶可协助精子穿透卵的外层,进入乱内,完成受精,6.可能参与分泌细胞的分泌调节
9.过氧化物酶体与溶酶体有哪些区别?怎么样理解过氧化物酶体是异质性的细胞器?
答:二者的差别如下表所示: 特征 形态 酶种类 PH值 是否需O2 发生 标志酶 溶酶体 多呈球形,直径0.2„0.5UM无酶晶体 酸性水解酶 5 不需要 高尔基体出芽形成,酶在RER中合成 酸性磷酸酶 过氧化物酶体 球形,直径0.15„0.25UM多有酶结晶 氧化酶类 7 需要 由老细胞器分裂和装配形成,酶在细胞质基质中合成 过氧化氢酶 过氧化物酶体的异质性体现在以下几个方面：① 不同生物细胞中或同细胞生物 的不同个体中过氧化物酶体的大小及其中所含酶的种类及功能不同；(2)同一细胞
中过氧化物酶体的大小不同，细胞中过氧化物媒体的大小和所含的酶类可随细胞周围营养环境的变化而变化。
10.图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。 答 路图解说明如下： 内质网 膜脂
膜结合蛋白 驻留蛋白 分泌蛋白 COPⅡ小泡 高尔基体 再加工 分泌泡 细胞膜脂 和膜蛋白 溶酶体膜 脂和蛋白 分拣
高尔基体脂类和蛋白 COPⅠ小泡
内质网脂类和蛋白 内质网脂类和蛋白 高尔基体脂类和蛋白 合成 加工
11.何谓蛋白质的分选？图解真核细胞内蛋白质分选途径。
答 绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成，然后转运至细胞的特定部位，并装配成结构与功能的的复合体，参与细胞生命活动，此过程称为蛋白的定向转运（protein targetting）或蛋白质的分选（protein sorting）。 真核细胞内蛋白质的分选途径见教材中图7-21。
12.一直的膜泡运输有那几种类型？各自的主要功能如何？
答 膜泡运输包括COPⅡ有被小泡运输，COPⅠ有被小泡运输，网格蛋白有被小泡运输。网格蛋白有被小泡负责蛋白质从高尔基体TGN到质膜，胞内体或溶酶体和植物液泡的运输，在受体介导的细胞内吞途径中负责将物质从质膜运到细胞质，以及从胞内体到溶酶体的运输。
COPⅡ有被小泡介导从内质网到高尔基体的物质运输。
COPⅠ有被小泡负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。 13.怎样理解细胞结构组装的生物学意义？ 答 细胞结构组装具有下列生物学意义。
(○)(1)减少和校正蛋白质合成中出现的错误。 (○)(2)可大大减少所需要的遗传信息量。
(○)(3)通过组装与去组装更容易调节与控制多种生物学过程。
第八章
1.试述细胞以哪些方式进行通讯，各种方式之间有何不同？
答 ① 细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯，这是多细胞生物最普遍采用的通讯方式，可以通过长距离或者短距离发挥作用。
② 细胞间接触性依赖的通讯，细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞。细胞间直接接触而无需信号分子的释放，通过质膜上的信号分子与包细胞质膜上的受体分子相互作用来介导细胞通讯。
③细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来实现代谢耦联或电耦联。该方式没有信号的分泌及细胞间直接的接触。
2.何谓信号转导中的分子开关蛋白？举例说明其作用机制。
答 在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制进行精确调控。对每一个反应既要求由激活机制还要求由失活机制，负责这种正、负调控的蛋白称为分子开关。一类是通过蛋白激酶使之磷酸化而激活，通过蛋白磷酸酯酶使之区磷酸化而失活。另一类是GTPase开关蛋白，结合GTP活化，结合GDP失活。
Ras蛋白就是一个典型的分子开关蛋白，通过其他蛋白质的作用使得GTP与其结合而处于激活状态。一种GTP酶激活蛋白可促进将结合的GTP水解为GDP，Ras的工作就类似电路开关。如果Ras分子开关失去控制一直处于激活状态，下游MAPK一直活跃，使得细胞有丝分裂失去控制，从而导致癌变。 3.试分析细胞信号系统的组成及其作用。 答 细胞表面受体：特异识别胞外信号 转乘蛋白：负责信息向下传递
信使蛋白：携带信号从一部分传递到另外一部分。 接头蛋白：连接信号蛋白。
放大和转导蛋白：由酶和离子通道组成，介导信号级联反应。 传感蛋白：负责不同形式信号的转换。
分歧蛋白：信号从一条途径传递到另外一条途径。 整合蛋白：从多条通路接受信号并向下传递。
潜在基因调控蛋白：在表面被受体活化，迁移到细胞核刺激基因转录。 4.简要比较G蛋白耦联受体介导的信号通路有何异同。
答 G蛋白耦联受体是细胞表面由单条多肽7次跨膜形成的受体，该信号通路是指配体-受体复合物与靶细胞（酶或离子通道）的作用要通过与G蛋白的耦联，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。
根据产生第二信使的不同，它可分为cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。cAMP信号通路的主要效应是激活靶细胞和开启基因表达，这是通过蛋白激酶A完成的。该信号途径涉及的反应链可表示为激素→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。
磷脂酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号传递途径即IP/Ca和DAG/PKC，实现细胞对外界信号的应答，因此，这一信号系统又称为“双信使系统”。
5.概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。 答 ⑴ 组成
受体酪氨酸激酶又称酪氨酸蛋白激酶受体，是细胞表面一大类重要受体家族，包括6个亚族。它的胞外配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括胰岛素和多
种生长因子。 ⑵ 特点
①激活机制为受体之间的二聚体化 自磷酸化 活化自身。 ②没有特定的二级信使，要求信号有特定的结构域。 ③由Ras分子开关的参与。 ④介导下游MAPK的激活。 ⑶ 功能
RTK-Ras信号通路是这类受体所介导的重要信号通路，具有广泛的功能，包括调节磁暴的增殖与分化，促进细胞的存活，以及细胞代谢过程中的调节与校正。 6.请总结细胞信号的整合方 ⑴细胞信号的整合方式
① 细胞的信号传递时多通路、多环节、多层次和高度负责的可控过程。稀薄啊信号传递通路具有收敛或发散的特点，根据信号的强度和持续的时间不同从而控制反应的性质。每种受体都能识别和结合各自的特异性配体，来自各种非相关受体的信号可以在细胞内收敛激活一个共同的效应器的信号，从而引起细胞生理、生化反应和稀薄啊行为的改变。另外，来自相同配体的信号又可发散激活各种不同的效应器，导致多样化的细胞应答。
② 细胞的信号转导既具有专一性又有作用机制的相似性。不同的细胞中，因为转录因子组分不同，即使受体相同而其下游的通路不是不同的。
形成蛋白激酶的网络整合信息。细胞内各种不同的信号通路主要提供了信号途径本身的线性特征，信号转导最重要的特征之一是构成复杂的信号网络系统，具有高度的非线性特点。因此细胞需要对各种信号进行整合和精确控制，在各信号通路之间进行交叉对话并作出适宜的应答。整合信号会聚其他信号通路的输入从而修正细胞对信号的反应。
⑵ 细胞信号的控制机制
1、细胞对外界信号适度的反应既涉及信号的有效刺激和启动，也依赖信号通路本身的调节。
2、信号放大与信号终止并存。
3、当细胞长期暴露在某种形式的刺激下时，细胞对刺激的反应将会降低。细胞以不同的范式对信号进行适应：一是逐渐降低表面受体的数目，游离受体的减少降低了对外界信号的敏感度；二是快速钝化受体，从而降低受体和配体的亲和力，降低受体对胞外微量配体的敏感度；三是在受体已经被激活的情况下，其下游信号蛋白发生变化，使通路受阻。
第九章
通过细胞骨架一章的学习,你对生命体的组装原则有何认识?
答:细胞内的复杂结构可由简单的分子组装而成,其组装过程受到细胞本身的调节,这样便与细胞在不同生理状态下调节细胞结构的组织形式,执行特定的功能.多种结构相互联系,共同完成细胞的生命活动.
除支持作用和运动功能外，细胞骨架还有什么功能？怎样理解“骨架”的概念？ 答：除支持作用和运动功能外，细胞骨架还具有为物质运输提供轨道、参与肌肉收缩和细胞分化、介导染色体的移动和动物细胞胞质分裂、形成细胞的特化结构等功
能。骨架是指真核细胞内一个复杂的由特异蛋白组成的纤维网架结构，都具有支持的功能，在细胞形态维持和膜性细胞器定位和移动过程中具有重要的作用。在理解骨架概念时，要注意以下几点：① 细胞骨架是一种动态平衡的结构；② 具有多种功能；③ 由蛋白质组装而成，组装的过程受到信号的调节。
细胞中同时存在几种骨架体系有什么意义？是否是物质和能量的一种浪费？
答：细胞中同时存在几种骨架体系不是物质和能量的一种浪费。第一，不同的结构具体不同功能，并不是重复的结构（此部分可以适当展开）。第二，同时存在几种骨架体系，使得一种结构遭遇到破坏时，其他的等结构仍然可以起到支撑的作用。 4、为什么说细胞骨架形成了细胞的多种结构。
答：微管能形成鞭毛、纤毛、基体和中心体等结构，微丝参与微绒毛、收缩环、应力纤维、黏合斑和黏合带的形成，中间丝对维持细胞核的形态和形成桥粒等具有重要作用。细胞骨架在细胞形态发生和维持等方面就具有重要作用。除支持功能外，它还在物质运输、信号传递、细胞运动、细胞分裂等活动中具有重要作用。因此说细胞骨架是细胞结构和胞内的组织者。
细胞内一些细胞器和生物大分子的不对称分布与细胞不同结构或部分具有特定的功能是相互联系的。这种不对称分布与细胞骨架的组织方式有关。例如，细胞皮层有含有丰富的维丝结构，这与皮层中的微丝参与膜骨架的形成、细胞的吞噬活动和细胞的运动有关；神经细胞中的轴突和树突具有大量的胞质骨架，这与轴突和树突形态的维持以及物质的定向运动有关；桥粒、半桥粒、黏合斑和黏合带含有丰富的胞质骨架结构，这与锚定连接的形成有关。因此细胞内一些细胞器和生物大分子的不对称分布这一特点是与细胞特定结构的功能相一致的。
5、如何理解细胞骨架的动态不稳定性？这一现象与细胞生命活动过程有什么关系?
答： 细胞骨架的动态不稳定性是指细胞骨架结构在一定条件下可以动态去组装或者重新组装，这一特性在生命活动过程中具有非常重要的生物学意义：(1)在细胞周期中，细胞内的微管经历着动态组装和去组装，在间期和分裂期，其分布或组织形式存在很大的差异。（2）胞质环流和细胞的运动或迁移需要凝胶与溶胶的互变。（3）细胞的分裂需要纺锤体的组装于解聚。（4）细胞核的消失与重新形成也涉及核纤层结构的动态不稳定性。（5）踏车行为不是没有意义的，它改变了微管或微丝在细胞中分布的部位，可能与细胞的移动有关。
因此，细胞骨架的动态不稳定性在生命过程中具有重要的作用。
第十章
概述细胞核的基本结构及其主要功能。 答（1）细胞核的基本结构
细胞核的结构组成包括核被膜、染色质、核仁和核骨架。
核被膜是细胞核与细胞质之间的界膜，由内膜、外膜以及二者之间的核间隙组成，其上还含有的核孔是核质交换和信息交流的主要通道。
染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，是遗传信息储存的主要场所。 核仁含rDNA、RNA聚合酶、转录因子、rRNA和RNP颗粒，主要完成rRNADNA复制、基因表达及染色体的组装和构建。 （2）细胞核的主要功能
细胞核是遗传信息的储存场所，在这里进行基因复制、转录和转录初产物的加工过
程，从而参与细胞的遗传与代谢活动。 试述核孔复合体的结构 答（1）核孔复合体的结构
核孔复合体由胞质环、核质环、辐和中央栓四部分组成。
①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。
②核质环位于核孔核孔边缘的核质面一侧，又称内环，环上也对称地连有8条细长的纤维，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人颗粒构成。这些结构共同形成核篮结构。
③辐由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称，包括位于核孔边缘的柱状亚单位、穿过核膜伸入双层核膜的膜间腔的腔内亚单位和靠近中心的环带亚单位。环带亚单位形成核孔复合体核质交换的通道。
④中央栓位于核孔的中心，呈颗粒状或棒状，所以又称为中央颗粒，和物质运输有关。
（2）核孔复合体的功能
核孔复合体是核质交换的比功能、双向性亲水通道，主要进行核质间的物质交换和信息交流。双向性表现在既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运。双功能表现在它有两种运输方式：被动扩散与主动运输。在物质交换的过程中，通过信息物质的了核和入核转运并同细胞核内或细胞质内相关受体结合，实现核质间的信息交流。
染色质按功能分为几类？它们的特点是什么？
答染色质可分为活性染色质和非活性染色质。活性染色质是有转录活性的染色质，而非活性染色质是指没有转录活性的染色质。
活性染色质呈疏松结构，利于转录因子和DNA结合，发生活跃的基因转录。活性染色质的主要特点如下。 具有DNaseⅠ超敏感位点。 很少与组蛋白H1结合。 组蛋白乙酰化程度高。
核小体组蛋白H2B很少被磷酸化。 其H2A少有变异形式。
H3的变种只在活性染色质存在。
HMG14和HMG17只存在于活性染色质中。 组蛋白存在泛素化修饰。
非活性染色质则常高度凝缩，其中DNA和组蛋白结合紧密，其特点和活性染色质相反。
组蛋白与非组蛋白如何参与表观遗传的调控？
答 表观遗传是指由非DNA序列变化引起的表型变化，主要是由DNA化学修饰导致的。
组蛋白主要参与核小体形成，形成染色质的高级结构，位于核小体上的DNA的转录活性受组蛋白和DNA间结合状态的影响。组蛋白通过甲基化、乙酰化和磷酸化而导致和DNA的结合改变，当二者之间的结合变紧密时，基因转录活性下降或不能转录，当变疏松时，基因转录活性增强或激活，从而影响表观遗传。
非组蛋白可以和DNA上的特异位点结合，引起DNA构象变化，导致DNA和其他非组蛋白以及组蛋白的结合发生变化。最终促使DNA解螺旋，DNA和组蛋白分离使染色
质结构疏松，或相反，引起基因的失活或激活，从而影响表观遗传。 试述从DNA到染色体的包装过程。DNA为什么要包装成染色质？ 答 包装模型有两种：多极螺旋模型和骨架-放射环结构模型。以多极螺旋模型为例，DNA到染色体的包装模型如下。
146bp的DNA分子超螺旋盘绕在组蛋白八聚体的1.75圈,H1在核心颗粒外结合额外20bpDNA,锁住核小体DNA的进出端,通过连接DNA将多个核小体连接起来形成直径约10nm串珠状结构.6个核小体排列在一个平面,螺旋形成直径为30nm的螺线管.螺线管进一步螺旋形成直径为0.4µm的超螺线管,再进一步压缩就形成直径为2～10µm的染色单体.
DNA包装成染色质后,长度压缩了近万倍,更易在细胞核这个狭小的空间中存在,并利于顺利完成复制、转录和分离。染色质结构的形成使得真核生物基因结构更加复杂，调节机制更加多样，从而使真核生物更能适应环境。 分析中期染色体DNA的3种功能元件及其作用。
答 ①自主复制DNA序列：确保染色体在细胞周期中能够自我复制。 ②着丝粒DNA序列：保证染色体平均分配到子细胞中。
③端粒DNA序列：DNA末端的高度重复序列，保持染色体的独立性和稳定性。包装功能基因在复制过程中不被切除，从而能够正常向下代传递。 这些功能元件确保了染色体的正常复制和稳定遗传。 概述核仁的结构及其功能。
答 核仁主要由rDNA、rRNA、RNP和相关酶及蛋白组成。超微结构包括纤维中心、致密纤维组分及颗粒相分。
核仁的主要功能与核糖体的生物发生相关，其中纤维中心是rRNA基因的储存位点；纤维中心与致密纤维组分的交界处发生rRNA初始转录及加工；而颗粒组分则是核糖体亚单位装配、成熟和存储位点。另外，核仁还参与mRNA的输出与降解。 如何保证众多的细胞生命活动在巨小的细胞核内有序进行？
答 形成相对独立的结构区域核被膜、染色质、核仁和核基质，由它们分别行使不同的功能，这是保证细胞核内各项生命活动有序进行的重要保证。
由核被膜上的核孔复合体完成亲核蛋白和其他小分子物质的入核转运；进入的调控因子和染色质上的特异DNA序列结合，调控染色质上DNA的复制、转录；转录产物在核基质中完成加工修饰后与核中的转运蛋白结合，通过核孔出核转运。同时，核仁上完成rRNA的转录加工、RNP颗粒的组装和加工，加工修饰后核糖体亚单位也通过核孔出核转运到细胞核，与细胞质基质中的mRNA结合表达蛋白。
不同的生命活动分别在不同的结构区域中完成，而且各生命活动之间存在相互作用，这共同促使在巨小的核中生命活动的有序进行。 自行选择重要名词并进行解释。 答 答案略
第十一章
1． 以80S核糖体为例，说明核糖体的结构成分及功能。
答 真核细胞质中的核糖体的沉降系数为80S，其组成如下表所示：
沉降系数（S） 蛋白质种类 小亚基 40 33 大亚基 60 49 rRNA 18S 28（或25-26）S、5.8S、5S rRNA构成核糖体的核心，决定其形态。蛋白质位于核糖体的表面或填充rRNA之间的空隙。核糖体的功能是合成蛋白质。
蛋白质的功能如下：协助rRNA形成三维结构；微调核糖体的构象：可能与rRNA共同起催化作用。
rRNA的功能如下：结合mRNA；提供A位点、P位点和E位点；具有肽酰转移酶的活性；形成肽通道等。
2． 已知核糖体上有哪些活性部位？它们在多肽合成中各起什么作用？
答 核糖体的活性部位及其作用如下表所示：
活性部位 A位点 P位点 E位点 mRNA结合位点 蛋白质合成因子结合位点 肽链出口位点 在多肽合成中的作用 结合氨酰tRNA 结合肽酰tRNA 释放tRNA 结合mRNA 结合蛋白质合成因子 释放肽链 3． 何为多聚核糖体？以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么？
答 在一条mRNA分子上串联结合有多个核糖体，这种结构叫做多聚核糖体。 多聚核糖体的生物学意义如下：细胞内各种多肽的合成，不论其相对分子质量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。以多聚核糖体的形式进行多肽合成，对mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。
4． 试比较原核细胞与真核细胞的核糖体在结构组分及蛋白质合成上的异同点。
答 二者机构组分的相同点：二者都由蛋白质和rRNA组成，都由大亚基和小亚基组成，都是合成蛋白质的细胞器。 二者结构组分的不同点如下表所示： 沉降系数 大亚基 rRNA 蛋白质种类 rRNA 蛋白质种类 真核细胞核糖体 80S 28（或25—26）S、5.8S、5S 49 原核细胞核糖体 70S 23S、5S 34 小亚基 18S 33 16S 21 二者在蛋白质合成上有很多相同点，其不同点如下表： 比较项目 小亚基识别结合 mRNA位点的机制 原核细胞核糖体 真核细胞核糖体 5’端甲基化帽子 肽链合成的起始 SD序列 起始氨酰tRNA 肽链的延伸 肽链的终止 GTP结合的延伸因子 释放因子 甲酰甲硫氨酰tRNA EF-G RF1、RF2、RF3 甲硫氨酰tRNA eEF2 eRF1、eRF3 5． 有哪些实验证据表明肽酰转移酶是rRNA，而不是蛋白质？rRNA催化功能的发现有什么
意义？
答 肽酰转移酶是rRNA而不是蛋白质的主要依据如下。 ①很难确定核糖体中哪一种蛋白质具有催化功能。
②在E.coli中核糖体蛋白质突变甚至缺失对蛋白质合成并没有表现出“全”或“无”的影响。
③多数抗蛋白质合成抑制剂的突变株，并非由于r蛋白的基因突变而往往是rRNA基因突变。
④在整个进化过程中，rRNA的结构比核糖体蛋白质的结构具有更高的保守性。 ⑤纯化的23SrRNA（含少于5%的蛋白质）具有肽酰转移酶的活性。 rRNA催化功能的发现对于研究生命的进化具有重要的意义，既具有遗传信息的载体功能又具有催化功能的rRNA在进化上可能出现在DNA和蛋白质之前 6.你认为最早出现的简单生命体中的生物大分子是什么？为什么？ 答 3种生物大分子中，只有RNA既具有遗传信息载体功能，又具有酶的催化功能。因此，推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。
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