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-1-细胞生物学第一章绪论1.细胞生物学的任务是什么？它的范围都包括哪些？（一）任务：细胞生物学的任务是以细胞为着眼点，与其他学科的重要概念兼容并蓄，来阐明生物各级结构层次生命现象的本质。（二）范围：（1）细胞的细微结构；（2）细胞分子水平上的结构；（3）大分子结构变化与细胞生理活动的关系及分子解剖。2.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。（1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。（2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。3.如何理解E.B.Wilson所说的“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。（1）细胞是一切生物体的最基本的结构和功能单位。（2）所谓生命实质上即是细胞属性的体现。生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、代谢和激应等都是细胞这个基本单位的活动体现。（3）生物科学，如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、组织学、发育生物学、分子生物学等，其研究的最终目的都是要从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理。（4）现代生物学各个分支学科的交叉汇合是21世纪生命科学的发展趋势，也要求各个学科都要到细胞中去探索生命现象的奥秘。（5）鉴于细胞在生命界中所具有的独特属性，生物科学各分支学科若要研究各种生命现象的机理，都必须以细胞这个生物体的基本结构和功能单位为研究目标，从细胞中研究各自研究领域中生命现象的机理。4.细胞生物学主要研究内容是什么？（1）细胞核、染色体以及基因表达；（2）生物膜与细胞器；（3）细胞骨架体系；（4）细胞增殖及其调控；（5）细胞分化及其调控；（6）细胞的衰老与凋亡；（7）细胞起源与进化；（8）细胞工程。5.当前细胞生物学研究中的基本问题以及细胞基本生命活动研究的重大课题是什么？研究的三个根本性问题：（1）细胞内的基因是如何在时间与空间上有序表达的问题。（2）基因表达的产物――结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，如何逐级装配行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的问题。（3）基因表达的产物――大量活性因子与信号分子，如何调节细胞最重要的生命活动的问题。生命活动研究的重大课题：（1）染色体DNA与蛋白质相互作用关系――非组蛋白对基因组的作用。-2-（2）细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控。（3）细胞信号转导――细胞间信号传递；受体与信号跨膜转导；细胞内信号传递。（4）细胞结构体系的装配。6.你认为是谁首先发现了细胞？（1）荷兰学者A.vanLeeuwenhoek，而不是R.Hooke。（2）1665年，R.Hooke利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的，Hooke观察到的并不是真正的细胞，而是死去的植物的细胞壁围成的空腔，不过他的发现显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。7.细胞学说建立的前提条件是什么？（1）1665年，R.Hooke利用自制的显微镜发现了细胞是由许多微小的空洞组成的，显示出生物体中存在有更微细的结构，为后来认识细胞具有开创性的意义。（2）Hooke同时代的发现了许多种活细胞。（3）19世纪上半叶，随着显微镜质量的提高和切片机的发明，对细胞的认识日趋深入。学者们开始认识到生物体是由细胞构成的，于是在1838－1839年，M.Schleidon和T.Schwann在总结前人工作的基础上提出了细胞学说。8.细胞生物学各发展阶段的主要特征是什么？它大体上经历了细胞的发现；细胞学说的创立和细胞学的形成；细胞生物学的出现；分子细胞生物学的兴起等各主要的发展阶段。（一）细胞的发现阶段：（1）1604年，荷兰眼睛商Z.Jansen创制了世界上第一架显微镜。（2）英国物理学家Roberthooke（1635-1703）创造了第一架对科学研究有价值的显微镜。（3）荷兰科学家AntonievanLeeuwenhoek1674年用自制的显微镜发现了原生动物。（二）细胞学说的创立和细胞学的形成阶段：（1）显微镜制作技术有了明显的进步，分辨率提高到1μm以内。（2）细胞学说创立、原生质理论提出。（3）研究方向转移到细胞内部结构上来。（三）细胞生物学的出现：（1）电子显微镜的发明。（2）研究方向转移到细胞的超微结构和分子结构水平。（3）细胞生物学诞生。（四）分子细胞生物学的兴起：（1）电镜标本固定技术的改进。（2）人们认识到细胞的各种活动与大分子的结构变化和分子间的相互作用的关系。第二章细胞的基本知识概要1.如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？（1）一切有机体都有细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位；（2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位；（3）细胞是有机体生长与发育的基础；（4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性；（5）没有细胞就没有完整的生命；（6）细胞是多层次非线性的复杂结构体系；（7）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体；（8）细胞是高度有序的，具有自装配与自组织能力的体系。2.细胞的基本共性是什么？-3-（1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜；（2）所有的细胞都有DNA与RNA两种核酸；（3）所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器――核糖体；（4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式。3.为什么说病毒不是细胞？蛋白质感染子是病毒吗？（1）病毒是由一个核酸分子（DNA或RNA）芯和蛋白质外壳构成的，是非细胞形态的生命体，是最小、最简单的有机体。仅由一个有感染性的RNA构成的病毒，称为类病毒；仅由感染性的蛋白质构成的病毒称为朊病毒。病毒具备了复制与遗传生命活动的最基本的特征，但不具备细胞的形态结构，是不完全的生命体；病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖；病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增殖，是彻底的寄生物。因此病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。（2）蛋白质感染子是病毒的类似物，虽不含核酸，其增殖是由于正常分子的构象发生转变造成的，这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子，这不同于传统概念上的病毒的复制方式和传染途径，所以蛋白质感染子是病毒的类似物。4.为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？（1）支原体能在培养基上生长；（2）具有典型的细胞膜；（3）一个环状双螺旋DNA是遗传信息量的载体；（4）mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成蛋白质；（5）以一分为二的方式分裂繁殖；（6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖。5.说明原核细胞与真核细胞的主要差别。要点原核细胞真核细胞细胞核无膜包围，称为拟核有双层膜包围染色体形状数目组成DNA序列环状DNA分子一个基因连锁群DNA裸露或结合少量蛋白质无或很少重复序列核中的为线性DNA分子；线粒体和叶绿体中的为环状DNA分子两个或多个基因连锁群核DNA同组蛋白结合，线粒体和叶绿体中的DNA裸露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；蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂或减数分裂内膜无独立的内膜有，分化成细胞器细胞骨架无普遍存在呼吸作用和光合作用酶的分部质膜线粒体和叶绿体（植物）核糖体70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）第三章细胞生物学研究方法1.透射电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同？透射电镜与光学显微镜的成像原理基本一样，不同的是：（1）透射电镜用电子束作光源，用电磁场作透镜；-4-（2）光学显微镜用可见光或紫外光作光源，以光学玻璃为透镜。2.放射自显影技术的原理根据是什么？为何常用H3、C14、P32标记物做放射自显影？（一）原理根据：放射性同位素发射出的各种射线具有使照相乳胶中的溴化银晶体还原（感光）的性能。利用放射性物质使照相乳胶膜感光，再经显影以显示该物质自身的存在部位。（二）用H3、C14、P32标记物做放射自显影原因：（1）有机大分子均含有碳、氢原子，DNA和RNA等物质中存在磷元素；（2）且C14和H3均为弱β放射性同位素，半衰期长。3.何谓免疫荧光技术？可自发荧光的细胞物质是否可在普通显微镜下看到荧光？（1）免疫荧光技术是将免疫学方法（抗体同特定抗原专一结合）与荧光标记技术相结合用来研究特异蛋白抗原在细胞内分布、对抗原进行定位测定的技术。它主要包括荧光抗体的制备、标本的处理、免疫染色和观察记录等过程。（2）不能。首先，荧光是因一定波长（能量）的光（一般为紫外光）照射到物体后瞬间产生的，作为普通显微镜光源的可见光，其能量不足以使物体产生荧光；其次，所产生荧光的波长要比入射光的要长，即使可以激发出荧光，肉眼也看不到。4.超速离心技术的主要用途有哪些？（1）制备和纯化亚细胞成分和大分子，即制备样品；（2）分析和测定制剂中的大分子的种类和性质如浮力密度和分子量。5.细胞融合有那几种方法？病毒诱导与PEG的作用机制有何不同？（1）细胞融合的方法有四种：病毒法、聚乙二醇（PEG）法、电激和激光法。（2）病毒诱导：是先足够数量的紫外灭活的病毒颗粒黏附在细胞膜上起搭桥作用，使细胞黏着成堆，细胞紧密靠近，同时细胞膜发生了一定的变化，在37℃温浴条件下，粘结部位的细胞膜破坏，形成通道，细胞质流通并融合，病毒颗粒也随之进入细胞。两个细胞合并，细胞发生融合。聚乙二醇（PEG）法：PEG使能改变各种细胞的末结构，使两细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏散和重组，利用两细胞接口处双分子层质膜的相互亲何以彼此的表面张力作用，使细胞发生融合。6.为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术之一？细胞培养的理论依据是细胞全能性，是生命科学的研究基础，是细胞工程乃至基因工程的应用基础。植物细胞的培养为植物育种开辟了一条崭新的途径；动物细胞培养为疫苗的生产、药物的研制与肿瘤防治提供全新的手段；特别是干细胞的培养与定向分化的技术的发展，有可能在体外构建组织甚至器官，由此建立组织工程，同时在细胞治疗及其基因治疗相结合的应用中显示出诱人的前景。第四章细胞膜与细胞表面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？膜的流动性：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。（1）膜脂的流动性：主要由脂分子本身的性质决定的，脂肪酸链越短，不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。膜蛋白的流动：荧光抗体免疫标记实验；成斑现象（patching）或成帽现象（capping）。（2）膜的流动性受多种因素影响：细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。（3）膜的流动性与生命活动关系：信息传递；各种生化反应；发育不同时期膜的流动性不-5-同。膜的不对称性：（1）膜脂与糖脂的不对称性：糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础；（2）膜蛋白与糖蛋白的不对称性：膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。2.膜的流动镶嵌模型是怎样形成的？它在膜生物学研究中有什么开创意义？（一）形成的原因及前提：（1）单位膜模型无法满意的解释许多膜属性，如膜结构不断地发生动态变化；各种膜没有一成不变的统一性；各种膜均具有各自的特定厚度，提取膜蛋白的难易程度不同；各种膜的蛋白质与脂类的成份比率不同等。（2）本世纪60年代，新技术的发明和应用，对质膜的认识越来越深入。（3）利用冷冻蚀刻法显示出膜上有球形颗粒。（4）用示踪法表明膜的结构形态在不断地发生变动。在此基础上，S.J.Singer和G.L.Nicolson在1972年提出了膜的流动镶嵌模型（fluidmosaicmodel）。（二）意义：流