细胞生物学名词解释

名词解释：1.cellularaging：即细胞衰老，是指细胞在执行生命活动的过程中，随着时间的推移，细胞的增殖能力和生理功能逐渐出现衰退的过程。2.cellbiology：即细胞生物学，是研究细胞生命现象发生的规律及其本质的科学。3.celldifferentiation：即细胞分化，是指由同一来源的细胞（如受精卵）逐渐产生出形态结构、功能和生化特征各不相同的一类细胞群，形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。4.genedifferentialexpression：即基因差异性表达，多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表达，而呈现选择性表达，它们按照一定的时空顺序，在不同性别和同一细胞的不同发育阶段发生差异性表达。5.Cysteineasparticacidspeificprotease：即半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶，简写为Caspase，是一类半胱氨酸蛋白水解酶，为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶。6.Caspase：是一类半胱氨酸蛋白水解酶，简称为Caspase；为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶。7.Apoptosis：即细胞凋亡，是指细胞在一定的生理或病理条件下，一种主动的由基因决定的细胞自杀过程。8.限制点（restrictionpoint）：或者称为启动点是G0期细胞进入G1早期的一个检查点，也是哺乳动物细胞周期G1晚期控制进入S期的调节点，相当于酵母的Start检查点。9.检查点（checkpoint）：是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。10.收缩环（contractilering）：紧贴于细胞分裂部位细胞膜内侧，包含可收缩的肌动蛋白束和肌球蛋白II。一．简述细胞衰老的意义及研究途径。细胞衰老研究具有越来越重要的意义：细胞衰老是机体衰老和死亡的基础，也是众多老年性疾病的基础。迄今，人类对细胞衰老的生物学机制还了解甚少，随着世界和我国人口老年化进程的加快和人口寿命的延长，加快研究细胞衰老模型、衰老机制、延缓细胞衰老途径和调控靶向分化等具有重要的科学价值，对阐述老年性疾病的发生机制和预防退行性疾病具有不可估量的社会价值。研究途径：（一）建立更好的体内外研究模型1.细胞衰老体内模型的建立：造血干细胞体内连续移植衰老模型。2.细胞衰老体外模型的建立：1.白消安（BU)、D-半乳糖（LD-gal）或丁基过氧化氢（t-BHP)等药物诱导细胞衰老模型。2.电离辐射诱导细胞衰老模型。（二）需要从多方面探索延缓衰老的新途径1.建立衰老模型探讨衰老机制及药物开发。2.利用治疗性克隆技术或干细胞移植治疗衰老相关疾病。3.通过诱导下多能干细胞（ips）进行细胞替代治疗。二．与细胞凋亡相关基因及各自作用。1、ced基因家族，存在于秀丽隐杆线虫的凋亡基因家族。（1）与凋亡直接相关的基因：ced-3、ced-4、ced-9，其中ced-3、ced-4是线虫细胞凋亡启动、持续所必须的基因。成为细胞死亡基因。Ced-9激活后，ced-3、ced-4被抑制，从而使细胞免于被凋亡，称为死亡抑制基因。（2）与死亡细胞吞噬有关的基因：Ced-（1、2、5、6、7、8、10），这些基因的突变会导致细胞吞噬作用的缺失。（3）核酸酶基因：nuc-1，主要控制DNA的裂解，并非细胞凋亡所必需。（4）影响特异细胞类型凋亡的基因：ces-1、ces-2、egl-1和her-1，它们与某些神经元和生殖系统体细胞凋亡相关。2、Caspase家族。是一类半胱氨酸蛋白水解酶，简称为Caspase。为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号通路激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆转的走向死亡。Caspase家族已发现的有15种（1）凋亡的启动者，对细胞凋亡的刺激信号做出反应，启动细胞的自杀过程。Caspase2,8,9,10,11；（2）凋亡的执行者，Caspase3,6,7，它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡。3、Bcl-2蛋白家族，Bcl-2基因是人B淋巴细胞瘤/白血病-2的缩写，为线虫死亡抑制基因ced-9的同源物，是细胞细胞凋亡研究中心最受重视癌基因之一。（1）抑制凋亡基因，如Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1等；通过调节线粒体膜，抑制GSH、凋亡前体蛋白的通透，封闭促凋亡蛋白bax形成的孔通道的活性，阻止一些离子和小分子自由通过，尤其细胞色素c进入细胞质。（2）促细胞凋亡基因，如Bax、Bak、Noxa等。通过与线粒体膜通道结合形成外膜跨膜通道，促进凋亡银子释放，进而激活Caspase-3，9，使细胞凋亡。4、p53基因（抑癌基因），是一种广泛重视的抑癌基因，因编码一种分子量为53KD的蛋白质而得名。是一种转录激活蛋白，在DNA损伤细胞的凋亡中起重要作用。（1）如果细胞被阻止在G1期，阻止损伤细胞增殖。（2）如果DNA损伤不能被修复，p53持续增高引起细胞凋亡。（3）防止DNA损伤的细胞演变为癌细胞。5、Fas/Fasl系统：（1）Fas（自杀相关因子）是广泛存在正常细胞和肿瘤细胞膜表面的I型受体。属于肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族，Fas/Fasl信号途径在细胞凋亡的调节中占据重要地位。主要成员：Fas/Apo-1/CD95;DR-4/TRAIL-R1;DR3/WSL/Apo-3/TRAMP.（2）Fasl是Fas的配体，是TNF家族的细胞表面分子，主要表达于活化的T淋巴细胞（CTL和NK细胞表达）。Fas和Fasl两者识别结合将导致携带Fas的靶细胞凋亡。三．细胞凋亡的意义，及与疾病的关系。意义：细胞凋亡现象普遍存在于人类几多种动植物中，是多细胞生物体个体正常发育、维持成体组织结构不可缺少的部分，贯穿于生物全部的生命活动。细胞凋亡是机体维持自身稳定性的一种生理机制。机体通过细胞凋亡清除损伤、衰老和突变的细胞，维持生理平衡。1.细胞凋亡与恶性肿瘤：细胞凋亡不足，使肿瘤细胞存活期延长，存活细胞多余死亡细胞，肿瘤细胞数目不断增多，肿瘤体积不断增大。2.细胞凋亡与自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮是典型的自身免疫性疾病。该病患者的外周血单核细胞Fas基因表达缺陷，不能有效的清除自身免疫性T细胞克隆，使大量自身免疫性淋巴细胞进入外周组织，产生自身阻止抗体，引发多器官损害。3.细胞凋亡与神经退行性病变：Caspase-3在神经退行性疾病的病理过程中担任重要角色，它不仅起着凋亡的效应器作用，还能直接与致病分子蛋白相互作用，参与疾病过程。4.细胞凋亡与AIDS病：由HIV引起的AIDS发病机制主要是宿主CD4+T细胞被选择性破坏，导致CD4+T细胞显著减少。此外，HIV也可诱导其他免疫细胞如B细胞、CD8+淋巴细胞、巨噬细胞凋亡，因而造成机体免疫功能严重缺陷，患者容易激发各种感染及恶性肿瘤而死亡。5.细胞凋亡与心血管疾病：人类血管内皮细胞、平滑肌细胞和心肌细胞普遍存在凋亡现象，动脉硬化中，细胞凋亡主要以血管平滑肌细胞和巨噬细胞凋亡为主。窦房结、房室结和希氏束细胞发生过多凋亡，引起心脏传导系统障碍而导致心功能不全。四．简述线粒体在细胞凋亡中的作用。细胞凋亡的信号转导通路主要由死亡受体和线粒体介导。线粒体介导的细胞凋亡通路：线粒体在细胞凋亡中处于凋亡控制的重要位置，当细胞受到内部或外部的凋亡信号刺激时，都可以引起线粒体的损伤和膜通透性的改变，许多Bcl-2家族的蛋白如Bcl-2、Bax、Bcl-xl等都定位于线粒体膜上，Bcl-2通过组织细胞色素c从线粒体释放来抑制细胞凋亡；而Bax通过与线粒体上的膜通道结合促使细胞色素c释放而促进凋亡；进入细胞质的细胞色素c可以与凋亡蛋白酶活化因子Apaf-1一起与Caspase-9的前体结合，活化Caspase-9。进而激活Caspase-3，导致细胞凋亡。此外，活化的Caspase-8一方面作用于Procaspase-3，另一方面催化Bid裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C端片段被运送到线粒体，引起线粒体内细胞色素c高效释放。Bid诱导细胞色素c释放的效率远高于Bax。五．细胞分化的分子基础、特点。细胞分化的分子基础是基因的表达1、基因组的活动模式：①基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律。②基因组改变是细胞分化的特例。2、细胞质中的细胞分化决定因子与传递方式：①母体效应基因产物的极性分布决定了细胞分化与发育的命运。②胚胎细胞分裂时胞质的不均匀分配影响细胞的分化命运。3、基因选择性表达的转录水平调控：①基因的时序性表达。②基因的组织细胞特异性表达。③细胞分化过程中基因表达调控的复杂性。④染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化。4、非编码mRNA在细胞分化中的作用。非编码mRNA主要包括小RNA和长链非编码RNA。小RNA广发地存在于哺乳动物，具有高度的保守性，通过与靶细胞mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促靶基因mRNA降解。长链非编码RNA长度超过200个核苷酸，与细胞分化和发育密切相关。六．周期蛋白E启动新细胞周期开始的机制。周期蛋白E即G1/S期周期蛋白，在细胞周期中其水平发生震荡变化。而E2F的重要功能主要被pRb蛋白的结合调控，在静止细胞中pRb抑制靶基因的表达。从静止期细胞重新进入到细胞周期需要去除pRb蛋白的抑制作用。1、周期蛋白E-Cdk负责E2F的完全活化。周期蛋白D-Cdk复合物之催化了部分pRb的磷酸化和E2F的激活。E2F的完全激活只有在G1期的末段G1/S-Cdk-周期蛋白E-Cdk2的活性升高并完成pRb蛋白的超磷酸化作用后。周期蛋白D-Cdk4，6磷酸化pRb释放出来的E2F刺激了包括周期蛋白E的G1/S基因的表达，周期蛋白E-Cdk2复合物的底物之一是pRb蛋白，因此就形成了一个E2F活化的正反馈机制：周期蛋白E-Cdk2进一步迅速完全激发了pRb蛋白的磷酸化，释放出更多的E2F并进一步激发包括周期蛋白E和周期蛋白A的G1/S和S期功能相关基因的转录，促进了G1/S得转换和S期的进入。2、E2F家族：分为激活型和抑制型。激活型E2F主要作为转录激活因子，在G1期的末段和S期的早期结合与靶基因的启动子，升高基因的表达，可以启动S期的进入。抑制型E2F是转录抑制因子，在静止期细胞结合在G1/S基因的启动子，抑制基因表达，可以使细胞增殖被抑制。3、pRb是E2F的功能调控因子。E2F的活性需要被精确调节，以保证只在合适的时候被激活，这通过pRb蛋白的结合来实现。每一个pRb蛋白质只结合特定的E2F家族成员。pRb可以抑制激活型E2F，p107和p130可以作为抑制型E2F的共抑制基因子。从静止期细胞重新进入到细胞周期需要去除pRb蛋白的抑制作用。4、Start检查点和E2F-pRb复合物的调节。Start检查点之前，G1/S基因的表达被抑制型E2F的结合而抑制。所以Start检查点G1/S基因的表达的升高依赖于抑制型E2F从G1/S基因的启动子上去除，并被置换成激活型的E2Fs。这个过程取决于pRb蛋白的失活。七．简述动粒产生后期等待信号的机制。动粒是真核细胞染色体中位于着丝粒两侧的两层盘状特化结构，其化学本质是蛋白质，是非染色体性质物质附加物。APC的激活是中期-后期转换的关键因素，而APC的活性受到其调控亚基Cdc20的控制。结合在动粒上的纺锤体检查点组分Mad2是可以紧密结合Cdc20的蛋白质，可以阻碍APC激活因子的功能。染色体的未附着动粒暂时性地结合Mad2，作为一种酶催化Mad2改变它的形态，或者构象，然后从动粒释放出来结合并抑制Cdc20的活性，即产生了可扩散的APC抑制因子。在前中期，一部分Mad2与另外一种纺锤体检查点蛋白Mad1在未附着动粒上稳定结合，另外一部分Mad2与Cdc20结合并抑制其活性。Mad2-Mad1复合物与未附着动粒相互作用的结果触发了为未结合Mad2构象的改变使之与Cdc20相互作用，因而催化了Mad2-Cdc20复合物的形成。而Mad2-Cdc20复合物也可以和更多的Mad2相互作用，产生