细胞生物学 课后习题

总结：细胞骨架的成分、类型、功能。 细胞骨架

是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤维(filamemt)构成，包括微管、肌动蛋白纤维和中间纤维。各种纤丝都是由上千个亚基组装成不分支的线性结构，有时交叉贯穿在整个细胞之中。 成分：微丝、微管、中间纤维。

微丝确定细胞表面特征、使细胞能够运动和收缩。

微管确定膜性细胞器的位置、帮助染色体分离和作为膜泡运输的导轨。 中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。 类型：细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构，由主要的三类蛋白纤丝构成：包括微管、微丝(肌动蛋白纤维)和中间纤维。 功能：细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性，以及在细胞运动，物质运输，能量转换，信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。

第十一章 细胞核与染色体（重点：1、3）

1、概述细胞核的基本结构及其主要功能？

1）核被膜（包括核孔复合体）：外核膜，附有核糖体颗粒；内核膜，有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体）；核纤层；核周间隙、核孔（nuclear pore）。

其功能为：构成核、质之间的天然选择性屏障；避免生命活动的彼此干扰；保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤；核质之间的物质交换与信息交流。

2）染色质：指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式；染色体(chromosome)，指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中, 由染色质聚缩而成的棒状结构。

⑴染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构 ⑵染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同。

3）核仁：纤维中心(fibrillar centers,FC)、致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)、颗粒组分(granular component,GC)、核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin)、核仁基质（(nucleolar matrix)。

其功能为：核糖体的生物发生(ribosome biogenesis)，包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配；rRNA基因转录；rRNA前体的加工。 4）核基质或核骨架(nuclear skeleton)：｛包括核基质、核纤层(或核纤层-核孔复合体结构体系),以及染色体骨架。｝； 核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构体系；核骨架与核纤层、中间纤维相互连接形成贯穿于核与质的一个独立结构系统；核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的, 含有多种蛋白成分及少量RNA；核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的包装与构建有密切关系。

2、试述核孔复合体的结构及其功能。

结构：胞质环（cytoplasmic ring）、外环、核质环（nuclear ring）、内环、辐（spoke）、柱状亚单位（column subunit）、腔内亚单位(luminal subunit)、环带亚单位（annular subunit）、中央栓（central plug）。

功能为：核质交换的双向性亲水通道；通过核孔复合体的主动运输；亲核蛋白与核定位信号；亲核蛋白入核转运；转录产物RNA的核输出。

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3、染色质按功能分为几类？它们的特点是什么？ 常染色质(euchromatin) 1）概念：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态（典型包装率750倍）, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。 2）特征：DNA包装比约为1 000～2 000分之一；单一序列 DNA 和中度重复序列DNA(如组蛋白基因和tRNA基因)；并非所有基因都具有转录活性,常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件

异染色质(heterochromatin)

1）概念：碱性染料染色时着色较深的染色质组分。

2）类型：结构异染色质（或组成型异染色质）(constitutive heterochromatin)、兼性异染色质(facultative heterochromatin) ；结构异染色质或组成型异染色质，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心。

3）结构异染色质特征：①在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段；②由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA；③具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质；④在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩；⑤在功能上参与染色质高级结构的形成，导致染色质区间性，作为核DNA的转座元件，引起遗传变异。

4）兼性异染色质特征：在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质，如X染色体随机失活；异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。

4、组蛋白和非组蛋白如何参与表观遗传的调控。

组蛋白修饰主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化等。

其参与调控的方式主要包括:1、改变空间结构，因为基因平时是以染色体形式存在的，在转录时需要通过组蛋白的改变打开，放转录因子进入；2、作用于特定转录元件；3、和DNA甲基化进行相互作用，来调控表达变化。

非组蛋白参与表观调控主要就是修饰组蛋白或者甲基。

5、试述从DNA到染色体的包装过程。DNA为什么要包装成染色质？ 从DNA到染色体经过四级包装过程：

一级结构，核小体→二级结构，螺线管(solenoid)→三级结构，超螺线管(supersolenoid）→四级结构，染色单体（chromatid） 即：DNA—压缩7倍—→核小体—压缩6倍—→螺线管—压缩40倍—→超螺线管—压缩5倍—→染色单体

经过四级螺旋包装形成的染色体结构，共压缩了8400倍。 6、分析中期染色体的三种功能原件及其作用。

1）自主复制DNA序列(autonomously replicating DNA sequence, ARS)：具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。

2）着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence,CEN) ：两个相邻的核心区，80-90bp的AT区，11bp的保守区。

3）端粒DNA序列(telomere DNA sequence,TEL) ：端粒序列的复制，端粒酶，在生殖细胞和部分干细胞中有端粒酶活性，端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞衰老有关。

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7、概述核仁的结构及功能。

1）结构：纤维中心(fibrillar centers,FC)，是rRNA基因的储存位点；致密纤维组分(dense fibrillar component,DFC)，转录主要发生在FC与 DFC的交界处，并加工初始转录本；颗粒组分(granular component,GC)，负责装配核糖体亚单位，是核糖体亚单位成熟和储存的位点；核仁相随染色质(nucleolar associated chromatin) 与核仁基质（(nucleolar matrix)。

2）功能：是核糖体的生物发生场所，是一个向量过程(vetorical process)，即：从核仁纤维组分开始, 再向颗粒组分延续。这一过程包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配；rRNA基因转录的形态及其组织；rRNA前体的加工；核糖体亚单位的组装。

第十二章 核糖体（重点：2、3）

1、以80S核糖体为例，说明核糖体的结构成分及其功能。

核糖体是一种没有被膜包裹的颗粒状结构，其主要成分：核糖体表面r蛋白质40%，核糖体内部rRNA60%。

80S的核糖体普遍存在于真核细胞内，由60S大亚单位与40S小亚单位组成，60S大亚单位相对分子质量为3200×103，40S小亚单位的相对分子质量为1600×103。小亚单位中含有18S的rRNA分子，相对分子质量为900×103，含有33种r蛋白；大亚单位中含有一个28S的rRNA分子，相对分子质量为1600×103，还含有一个5S的rRNA分子和一个5.8S的rRNA分子，含有49种r蛋白。

核糖体大小亚单位常游离于胞质中，只有当小亚单位与mRNA结合后大亚单位才与小亚单位结合形成完整核糖体。肽链合成终止后，大小亚单位解离，重又游离于胞质中。核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。

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？ 活性部位及其作用：

⑴与mRNA的结合位点；

⑵与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点——氨酰基位点，又称A位点； ⑶与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点——肽酰基位点，又称P位点； ⑷肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点(exit site)；

⑸与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶(即延伸因子EF-G)的结合位点； ⑹肽酰转移酶的催化位点； ⑺与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。

3、何谓多聚核糖体？以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么？

1）概念：核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。 2）多聚核糖体的生物学意义：

⑴细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是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。

⑵ 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。

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第十三章 细胞周期与细胞分裂

1、什么叫细胞周期？细胞周期各时期的主要变化是什么？

细胞周期是指分裂细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的时期和顺序变化； 1) G1期：主要特征是合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质(触发蛋白)； 2) S期：DNA复制是S期的主要特征。此外，也合成组蛋白和非组蛋白；

3) G2期: 1个细胞核的DNA含量由2C变为4C；细胞在此期中要合成某些蛋白质； 4) M期：核分裂和胞质分裂。

2、细胞周期同步化的方法有哪些？比较其优缺点。 1) 化学同步化

(1) 将培养液中减少某种细胞必需的营养成分，过一段时间后再把该成分加进去， (2) 使用某种化学物质将细胞暂时阻滞到有丝分裂的一定时期。消除抑制后，即可发生高度同步化的细胞分裂。 2) 物理同步化

(1) 温度 温度是使细胞同步化的有效手段。分裂前细胞的一些酶对温度非常敏感，高温可使分裂停止, 而生物合成继续进行，因此有些细胞发生分裂的时间推迟，其它后进的细胞便趁此赶上来，达到同步化状态。

(2) 辐射 辐射也是引起细胞同步分裂的方法之一。分裂前的细胞对射线很敏感，辐射可使细胞在分裂前积累, 随后去除辐射，细胞便在同一时间开始分裂。 (3) 有丝分裂抖落法 在哺乳动物培养物中还可利用有丝分裂抖落法(mitotic shaking-off) 进行分选。

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