最新细胞生物学 翟中和 第四版 课后习题答案

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1、第一章 1. 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。 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，从而探索细胞生长、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

2、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

3、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

4、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精子。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。（2）细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的 发展趋势。 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？ ? 染色体 DNA 与非组蛋白的相互作用关系 ? 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 ? 细胞信号转导研究 ? 细

5、胞结构体系的装配第二章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? 一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位 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 细胞是有机体生长与发育的基础 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 没有细胞就没有完整的生命。 2.为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式? 细胞生存与繁殖必须具备的结构装置：(=0.1nm） （1） 细胞膜 （2） DNA 与 RNA （3） 核糖体 10-20nm/每核糖体 （4） 酶 100 种-50nm 因此，作为比支原体更小、更简单的细胞，又要维持细胞生命活动的基本

6、要求，似乎是 不可能存在。 3、为什么说病毒不是细胞？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。病毒与细胞的区别： （1）病毒很

7、小，结构极其简单； （2）遗传载体的多样性 （3）彻底的寄生性 （4）病毒以复制和装配的方式增殖 4.试从进化的角度比较原核细胞古核细胞及真核细胞的异同。 要 点原 核 细 胞 真 核 细 胞 无膜包围，称为拟核 细胞核有双层膜包围 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

8、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（50S30S） 80S（60S40S）5.细胞的结构与功能相关是细胞生物学的一个基本原则，你能否提出更多的论据来说明之？答：成熟红细胞丧失了细胞核，却含有很多血红蛋白，细胞呈双面凹的圆饼状，它不需分 裂分化，所以可以无细胞核；血红蛋白多及其圆饼状形状（相对表面积大，有助于物质 交换）能更好地执行气体交换功能。 第三章 1.举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。超薄切片技术（固定包埋

9、切片染色）：一般用于细胞超微结构观察 负染色技术：观察亚细胞结构，甚至病毒，具有一定的背景清除效果 冷冻蚀刻技术：形成断面，便于观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白 电镜三维重构技术：前提是能形成蛋白质衍射晶体易构建三维结构 扫描电镜技术：通常在观察前镀一层金膜，立体感强但局限于观察物体表面 应用举例：见基因的分子生物学 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? 相差微分干涉显微镜技术： 观察活细胞成为可能，增加的光程差使图像立体感更强 荧光显微技术：其特异性检测所需的观察物质，能排除其他环境干扰，精确定位 激光扫描共焦显微镜技术：改变纵

10、向分辨率，不同切面构成的图像，经叠加形成三维结构 荧光共振能量转移技术：主要用于观测两种蛋白是否直接作用及作用的强弱 不可取代的原因：观察非超微结构的需要，观察活细胞及其正常生理反应的需要，对一般实验的定性很适用 3、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

11、用中显示出诱人的前景。 第四章 3. 何谓内在膜蛋白? 内在膜蛋白以什么方式与膜脂相结合? 内在膜蛋白是膜蛋白中与膜结合比较紧密的一种蛋白，只有用去垢剂是膜崩解后才可分离 出来。 ?疏水作用，alpha-螺旋（个别 beta-螺旋） ?静电作用，某些氨基酸带正电荷与带负电磷脂极性头相互作用，带负电氨基酸则通过其他 阳?离子共价作用：半胱氨酸插入膜双分子层中 4、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

12、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

13、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。 5、细胞表面有哪几种常见的特化结构？红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么？ 1）细胞表面特化结构主要包括：膜骨架、鞭毛、纤毛、变形足和微绒毛，都是细胞膜与膜 内的细胞骨架纤维形成的复合结构，分别与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞与环境的 物质交换等功能有关。 2）红细胞膜骨架的构成： 血影蛋白四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约 1315 单体）相连，形成血影蛋白网络。通 过两个锚定点固定在质膜下方：通

14、过带 4.1 蛋白与血型糖蛋白连结；通过锚蛋白与带 3 蛋白相连。 功能：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。 相同点：化学本质均为蛋白质、分布均在细胞的膜结构中、都有控制特定物质跨膜运输的 功能不同点：1.通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,也不会移动,并且是 从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗能量。 2.载体蛋白参与的有主动运输和协助扩散，在运输过程中与相应的分子结合，并且会移动。 在主动运输过程中由低浓度侧向高浓度运动，且消耗代谢能量；在协助扩散过程中，由高 浓度侧向低浓度侧运动，不消耗代谢能。 （注;协

15、助扩散也属于被动运输） 载体蛋白：通透酶多次跨膜蛋白通过构象改变进行跨膜转运高度特异性，可饱和性，存在竞争性及非竞争性抑制剂不同部位生物膜含有与各自功能相关的载体蛋白 3 种类型：离子通道、孔蛋白(porin)、水孔蛋白(AQP)离子通道: 与离子泵共同调节细胞内离子浓度及跨膜电位选择性高：通道直径、形状、通道内荷电氨基酸分布3 个特征（与载体蛋白比）转运速率高：接近自由扩散理论值（顺电化学梯度） 没有饱和值 门控 2.比较 P-型离子泵、V-型质子泵、F-型质子泵和 ABC 超家族的异同。 P-type：如植物细胞膜上的 H+泵、动物胃表皮细胞的 H+-K+泵（分泌胃酸） 。 V-type：

16、存在于各类小泡膜上，水解 ATP 产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、 内体、植物液泡膜上。 F-type：利用质子动力势合成 ATP，即 ATP 合酶，位于细菌质膜、线粒体内膜、类囊体膜 上。 ABC 超家族是一庞大的蛋白家族，都有两个高度保守的 ATP 结合区，一种 ABC 转运器只 转运一种或一类底物，不同成员可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、蛋白质；可 催化脂双层的脂类在两层之间翻转。 3.说明 Na+-K+泵的工作原理及生物学意义。 原理：Na+依赖性的磷酸化与 K+依赖性去磷酸化引起 Na+-K+泵构象有序变化。每循环消 耗 1 分子 ATP，泵出 3 个 Na+，泵入 2 个 K+ * 维持细胞的渗透性，保持细胞体积； * 维持低 Na+高 K+的细胞内环境； 维持细胞的静息电位。 4、动物细胞、植物细胞和原生动物细胞应付低渗膨胀的机制有何不同？ 动物细胞借助 Na+-K+泵维持细