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细胞生物学课后练习参考答案作业一1.一切活细胞都从一个共同的祖先细胞进化而来，证据是什么?想像地球上生命进化的很早时期。可否假设那个原始的祖先细胞是所形成的第一个仅有的细胞?关于一个共同祖先的假说有许多方面的证据。对活细胞的分析显示出其基本组分有着令人惊异的相似程度，例如，各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的，在一切活细胞中组成核酸与蛋白质的化合物是一样的。同样，在原核与真核细胞中发现的一些重要蛋白质有很相似的精细结构。最重要的过程仅被“发明”了一次，然后在进化中加以精细调整去配合特化细胞的特定需要。2.人脑质量约1kg并约含1011个细胞。试计算一个脑细胞的平均大小(虽然我们知道它们的大小变化很大)，假定每个细胞完全充满着水(1cm3的水的质量为1g)。如果脑细胞是简单的正方体，那么这个平均大小的脑细胞每边长度为多少?一个典型脑细胞重10-8g(1000g/1011)。因为1g水体积为1cm3，一个细胞的体积为10-14m3。开立方得每个细胞边长2.1×10-5m即21μm。3.假定有一个边长为100μm，近似立方体的细胞(1)计算它的表面积/体积比；(2)假设一个细胞的表面积/体积比至少为3才能生存。那么将边长为100μm，总体积为1000000μm3的细胞能在分割成125个细胞后生存吗?(1)如图1所示，该细胞的表面积(SA)为每一面的面积(长×宽)乘以细胞的面数，即SA=100μm×100μm×6=60000μm2。细胞的体积是长×宽×高，即(100μm)3=1000000μm3因而SA/体积的比率=SA/体积=60000μm/1000000μm=0.06μm-1。(2)分割后的细胞将不能存活。125个立方体细胞应有表面积300000μm2,SA/体积的比率为0.3。如果要使总表面积/体积达到3，可以假设将立方体边长分割成n份，每个小方块的表面积为SAl，总面积为SAt则有：分割后的小方块表面积为SAl=6×(100/n)2(1)总面积为SAt=6×(100/n)2×n3(2)根据细胞存活要求SAt/V=3(3)即：6×(100/n)2×n3/1003=3(4)由(4)可知n=50，即细胞若要存活必须将其分割成125000个小方块。图1边长为100μm的立方体与分割成125块后的立方体4.构成细胞最基本的要素是________、________和完整的代谢系统。基因组，细胞质膜和完整的代谢系统5.制作细胞生物学发展历史的思维导图。作业二1.真核细胞的体积是原核细胞的1000倍，势必导致重要分子的浓度大大下降，导致细胞的代谢受到严重影响。那么真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？与原核细胞相比真核细胞出现了特化的内膜系统，尽管真核细胞体积增大了，表面积也大大增加，但由于真核细胞内部结构发生区室化，因而在这些被膜包围出来的特定空间内一些重要分子的浓度并没有降低。2.古核细胞与原核细胞的不同点表现在_____、_____、_____、_____和_____。细胞膜、细胞壁、DNA与基因结构、核糖体、5SrRNA3、_____在病毒中的比例较小，是病毒的感染单位。_____在病毒中的比例较大，主要构成病毒的_____。病毒的主要抗原性也是由_____决定的。核酸、蛋白质、外壳、蛋白质4.某些病毒含有DNA，还含有RNA。（F）5.细胞结构完整性的些许破坏，不会导致细胞代谢有序性和自控性的失调。（F）6.引起细胞转型的RNA肿瘤病毒的复制过程与DNA病毒及RNA病毒的基本一致，没有根本的区别。（F）7.凡是有包膜的病毒对有机溶剂很敏感，在有机溶剂的作用下容易灭活。（T）8.任何细胞都具备遗传的全能性，每种细胞都具备发育为个体的潜在能力。（F）9.基因组越大，个体细胞数量越多，物种在进化上的复杂程度越高。（F）10.细菌的细胞核主要由一个环状的DNA分子构成。（F）11.病毒的增殖是以一分为二的方式进行的。（F）12.不含核酸的病毒不具有感染性。（F）13.各种正常细胞的体积有大小不同，但它们细胞核的大小通常差距不大。（T）14.细菌质量约10-12g，每20min能分裂一次。若一个细菌以此速率进行分裂，试问人欲使细菌质量等于地球质量(6×1024kg)需要多长时间?而细菌大约起源于3.5×109年前且一直在分裂，试将此事实与你的结果作一比较。试解释这个表面上似乎矛盾的说法。(一个培养物在时间t时的细胞个数N以N=N0×2t/G表示，其中N0是当时间为0时的细胞个数，G是增代时间。)6×1039(=6×l027/10-12g)个细菌会有与地球相同的质量。根据指数生长方程6×1039=2t/20，解这个方程求出t=2642min(或44h)。这仅代表132个增代时间，但是在过去的35亿年中经历了l014个增代时间，显然在本行星上细菌的总质量远不及地球质量，这说明指数生长只能进行很少几代，即与进化相比仅是很短暂的一点时间间隔。在任何实际情况下，食物供应会很快减少。这一简单计算告诉我们，当食物丰富时快速生长与分裂能力仅是物种生存的一个因素。食物通常是不足的，那些最能适应环境变化的细胞，以及那些已经获得了更加精巧技术而可以利用各种不同食物来源的细胞常有较大的竞争优势。15.完成细胞基本知识的思维导图。作业三1.灭活的仙台病毒之所以能够诱导细胞融合，是因为_____。病毒的外壳成分与细胞膜极为相似2.倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其_____。物镜和照明系统的位置颠倒3.若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分辨率为_____。0.1μm4.显微镜的分辨本领是指能够_____能力，用_____来表示。分辨出相邻两个点的，最小分辨距离5.电子显微镜使用的是_____透镜，而光学显微镜使用的是_____透镜。电磁，玻璃6．显微镜的分辨率约等于光波长的_____，通常把这一数值看成是光学显微镜分辨力_____。一半，最大值7.动物细胞培养所用的合成培养基中除含多种_____、_____和_____外，一般还需加入_____。氨基酸，维生素，无机盐，小牛血清8.用荧光显微镜观察细胞时，经吖啶橙染色的细胞中的DNA发_____荧光，而RNA发_____荧光。绿色，红色9.适于观察活细胞的光学显微镜有_____、_____和_____等。相差显微镜，暗视野显微镜，倒置显微镜10.乙醇沉淀DNA的主要原理是_____脱去与DNA分子结合的水11.透射或扫描电子显微镜不能用于观察活细胞，而相差或倒置显微镜可以用于观察活细胞。（T）12.提高显微镜的分辨率，可通过缩短波长，或给标本染色。（F）13.在光学显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构，在电子显微镜下观察到的结构称为超微结构。（F）14.为了使光学显微镜或电子显微镜标本的反差增大，可用化学染料对标本进行染色。（F）15.生物样品的电镜分辨率通常是超薄切片厚度的1/10，因而切得越薄，照片中反差也越强。（F）16.用一个镜口角为70(θ=70°)的显微镜研究亚细胞结构：A.计算显微镜的分辨率，选择空气中的白色光。(空气折射率=1.0，入射光λ=527nm)B.现在在光源和标本之间放置一块蓝色滤镜。蓝光的波长为450nm。这样能提高分辨率吗？如果可以的话，能提高多少？C.用油镜(折射率=1.5)，仍然使用蓝色滤镜。现在分辨率是多少？能提高此分辨率的水平吗？(1)D=0.61×λ/(n•sinθ)=0.61×527nm/(1.0•sin70°)=342nm;(2)D=0.61×λ/(n•sinθ)=0.61×450nm/(1.0•sin70°)=292nm,可以提高分辨率约15%;(3)D=0.61×λ/(n•sinθ)=0.61×450nm/(1.5•sin70°)=195nm。作业四1.新生儿呼吸窘迫症与膜的流动性有关，主要是_____比值过低，影响了_____交换。卵磷脂/鞘磷脂，氧气与二氧化碳2.胆固醇是动物细胞质膜脂的重要成分，它对于调节膜的_____，增强膜的_____，以及降低水溶性物质的_____都有重要作用。流动性，稳定性，通透性3.关于细胞质膜的第一个结构模型是年提出的，主要特点是:①脂是_____；②蛋白质是_____的。双分子层，球形的4.1935年Danielli和Davson根据膜_____，提出质膜的外面有一层蛋白质的存在。表面张力比油水表面张力低5.1925年Gorter和Grendel提出膜的双分子层的结构设想的依据是:_____。从红细胞提取的脂大约是表面积的2倍6.成熟的红细胞是研究细胞质膜的好材料，它不仅没有细胞核和线粒体，而且也没有_____。内膜系统7.早期对膜的研究要用到两种试剂，一种是四氯化碳，另一种是多轻基苯酚。前者_____，后者_____。只对脂起作用，只对蛋白质起作用8.流动镶嵌模型的主要特点是:_____，不足之处是_____。流动性和不对称性，忽略了蛋白质对流动性的限制和流动的不均匀性9.带3蛋白是红细胞质膜上_____阴离子载体蛋白，它在质膜中穿越12-14次。HCO3-/Cl-10.证明细胞的流动性方法有:①_____；②_____；③_____。人、鼠细胞融合实验，抗体诱导的成帽或成班反应，光漂白恢复技术11.组成生物膜的基本成分是_____，体现膜功能的主要成分是_____。脂，蛋白质12.就溶解性来说，质膜上的外周蛋白是_____，而整合蛋白是_____。水溶性的，双亲媒性的n为折射率作业四’1.K+很难通过人工膜，但加入短杆菌肽A后，对K+的通透性大大增加，原因是_____。短杆菌肽A具有K+通道蛋白的作用2.构成膜的脂肪酸的链越长，相变温度_____，流动性_____。越高，越小3.相对不溶于水的亲脂性小分子能自由穿过细胞质膜。（T）4.人造黄油含有的饱和脂质比它的原料植物油含有的更多。（T）5.载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。（F）6.在相变温度以下，胆固醇可以增加膜的流动性;在相变温度以上，胆固醇可以限制膜的流动性。（T）7.5位同学总是坐在同一排，这可能是因为:(1)他们真的是彼此喜欢；(2)没有其他人想坐在他们旁边。哪种解释更符合脂双层的装配机理呢?假定脂肪分子采用另一种方式，则脂双层的性质将会如何改变?推理(2)正确模拟了脂双层的装配，成因是水分子的排斥而不是脂质分子之间的吸引力。如果采用方式(1)，则脂质分子之间互相形成键，脂双层流动性降低，甚至可能变成刚性结构。作业五’1.影响物质通过质膜的主要因素有:①______②________③_______。分子大小，脂中的溶解度，带电性2.根据通道蛋白的闸门打开方式的不同，分为________和________。配体闸门通道，电位(电压)闸门通道3.细胞对Ca2+的运输有四种方式:①______②________③_______④_______。Na+-Ca2+交换，Ca2+-ATPase(钙泵)，Ca2+通道，渗漏(扩散)4.Na+/K+泵是真核细胞质膜中普遍存在的一种主动运输方式。（F）5.被动运输不需要ATP及载体蛋白，而主动运输则需要ATP及载体蛋白。（F）6.膜的流动性不仅是膜的基本特征之一，同时也是细胞进行生命活动的必要条件。（T）7.载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。（F）作业五1.细胞通讯的方式有_____、_____、_____。分泌化学信号进行通讯，间隙连接，细胞接触2.根据参与信号转导的作用方式的不同，将受体分为三大类:_____、_____、_____。离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体3.Gi是起抑制作用的G蛋白，作用方式是_____。Gi的α亚基与腺苷环化酶结合起抑制作用4.在肌醇磷脂信号途径中，有三种第二信使:_____、_____、_____。二酰甘油(DAG)，IP3，Ca2+5.IP3是水溶性的小分子，可与内质网膜上的_____，向细胞质中释放Ca2+。Ca2+通道蛋白6.信号分子与受体的结合具有高度的特异性，并且不可逆。（F）7.来源于质