中科院生物物理所 细胞生物学考博真题及答案

6简答2-4论述

CAS-ibp-2011

简答：

1、iPS

诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）最初是日本人山中申弥（Shinya Yamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞（ES）的一种细胞类型。

在基础研究方面，它的出现，已经让人们对多能性的调控机制有了突破性的新认识。细胞重编程是一个复杂的过程，除了受细胞内因子调控外，还受到细胞外信号通路的调控。对于Oct4、Sox2和Nanog等维持干细胞自我新能力的转录因子的研究正在逐渐地展开；利用iPS 干细胞作为实验模型，只操纵几个因子的表达，这更会大大加速对多能性调控机理的深入研究。

在实际应用方面，iPS干细胞的获得方法相对简单和稳定，不需要使用卵细胞或者胚胎。这在技术上和伦理上都比其他方法更有优势，iPS干细胞的建立进一步拉近了干细胞和临床疾病治疗的距离，iPS干细胞在细胞替代性治疗以及发病机理的研究、新药筛选方面具有巨大的潜在价值。

2、脂筏

定义：以甘油磷脂为主的细胞质膜上富含胆固醇和鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的脂筏。

近年来的研究表明, 脂筏( 包括质膜微囊) 具有如下主要的功能: ①信号转导。从脂筏所含有的蛋白质和脂类来看, 其中很多都是与细胞信号转导有关的组分, 为信号的起始和交叉作用提供了一个结构平台。②跨细胞运输。包括内吞和外排, 同时也包括胞外毒素、细菌以及病毒的内吞。③胆固醇的运送。④维持胞内Ca2+的稳态平衡。众所周知, 物质通过细胞膜的内吞或外排或分泌都是以微囊形式来运送的。大量试验结果表明, 这些微囊表面富含脂筏结构。同时脂筏是多种病原体进入宿主细胞的位点, 支持病毒粒子的组装和出芽, 其信号转导功能一方面可以启动宿主细胞的保护性免疫应答, 另一方面也被病原体利用, 以利于病原体的传播和疾病发生.

3、Autophag

4、核糖体功能

核糖体功能是按照mRNA的指令将氨基酸合成蛋白质多肽链,所以核糖体是细胞内蛋白质合成的分子机器

核糖体蛋白质与RNA的功能；核糖体上具有一系列蛋白质合成的结合位点与催化位点。1．A部位：氨基酸部位或受位：主要在大亚基上，是接受氨酰基-tRNA的部位。

2．P部位：肽基部位或供位：主要在小亚基上，是释放tRNA的部位。

3 E位点：脱氨基tRNA完全释放的一个为点。

4．肽酰基转移酶部位（肽合成酶），简称T因子：位于大亚基上，催化氨基酸间形成肽键，使肽链延长。

5．GTP酶部位：即转位酶（EF-G），简称G因子，对GTP具有活性，催化肽键从供体部位→受体部位。

6. 与mRNA结合的位点，原核生物16sRNA 3’-端SD序列；真核生物无SD序列，依靠5’-端帽子结构和扫描机制识别起始密码子。

5、端粒酶功能

Hayflik界限：正常的体外培养的细胞寿命不是无限的，只能进行有限次数的增殖

端粒（英文名：Telomeres）是细胞线状染色体末端的一小段由重复DNA序列和-相关蛋白质组成的一种特殊结构。具有稳定染色体结构及完整性的功能。

端粒酶（Telomerase）是一种核糖核蛋白，端粒酶能以自身所携带RNA为模板延长缩短的端粒重复序列从而增强体外细胞的增殖能力。

端粒酶在正常人体组织中的活性被抑制，在肿瘤中被重新激活，端粒酶可能参与恶性转化。端粒酶在保持端粒稳定、基因组完整、细胞长期的活性和潜在的继续增殖能力等方面有重要作用。端粒酶的存在，就是把DNA 复制的缺陷填补起来，即由把端粒修复延长，可以让端粒不会因细胞分裂而有所损耗，使得细胞分裂的次数增加。

论述：

1)你实验室的现有结果表面A蛋白的量升高将导致B蛋白功能增加，如果你接下来以此作为博士课题，你怎样开展后续工作。

2）囊泡运输的作用和调控

作用：一、网格蛋白有被囊泡可产生于高尔基复合体，也可由细胞膜受体介导的细胞内吞作用而形成。由高尔基复合体产生的网格蛋白小泡，主要介导从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜外的物质输送转运，而通过细胞内吞作用形成的网格蛋白小泡，即有被小泡（有被囊泡），则是将外来物质转送到细胞质，或者从胞内体输送到溶酶体。二、COPⅡ囊泡主要负责介导从内质网到高尔基复合体的物质转运；三、COPⅠ囊泡首先发现于高尔基复合体，亦属于非网格蛋白有被囊泡类型。主要介导蛋白质从高尔基体运回内质网，包括从外侧高尔基体运向内侧高尔基体以及将蛋白质从内侧高尔基体运回内质网。

膜泡介导的蛋白质运输，无论是正向还是反向，都经历了3个主要步骤。首先是被蛋白以膜泡形式出芽和膜泡中货物的选择（COPⅡ被蛋白质介导运输的蛋白质从ER中输出，COP I被蛋白质介导高尔基器和ER之间以及不同的高尔基潴泡之间的反向运输。此外，COPⅠ被也参与穿过高尔基器的前向运输以及内吞膜泡的运输）；第二步是膜泡运输到相关的受体腔膜上并被束缚，Rab GTP酶家族的成员、相关的效应蛋白质和细胞骨架蛋白质在此步中起重要的作用；最后，膜泡锚定到受体腔膜上并与之融合，这一步至少部分的是通过SNARE蛋白质介导的。

Rab蛋白参对囊泡转运调节尤为重要。Rab属GTP结合家族，含有200个氨基酸，蛋白结构与Ras极为相似，通过不断结合与水解ATP的循环过程，调节囊泡的融合速度。胞浆中存在

着异种蛋白，称为GDI，可特异性催化Rab与GDP解离，并与GTP结合，使Rab分子构象发生改变，从而同转运囊泡表面蛋白迅速结合。当囊泡融合时，GTP水解成GDP，与Rab分离。可以看出，Rab与GDP结合，再置换GTP，最后水解GTP构成调节囊泡融合的整个过程。这一循环过程受到Rab/GTP绝对结合率的严格调节。

3）写出你所知道的肿瘤发生和表观遗传的关系

DNA甲基化：通过对DNA 甲基化模式的研究，人们发现肿瘤细胞中存在异常的D N A 甲基化状态：基因组整体甲基化水平降低，导致遗传不稳定性增加；组织特异性基因的启动子区域出现从头甲基化；癌基因多为不充分甲基化，导致重新开放或异常表达；抑癌基因多为过度甲基化，从而表达受抑制

组蛋白乙酰化：许多研究已证实了组蛋白高/低乙酰化在肿瘤发生中起重要作用。一方面，人们发现，组蛋白乙酰化和脱乙酰化的变化与肿瘤细胞的形态变化有关；另一方面，催化组蛋白乙酰化的HAT(例如p300/CBP、pCAF、ACTR等)或催化组蛋白脱乙酰化的HDAC 可与一些癌基因和抑癌基因产物相互作用，从而修饰或介导这些产物对与细胞分化和细胞增殖有关的基因转录的作用。

随着对lncRNA在细胞生物学中的功能的深入研究，大量临床观察和实验显示，失调的lncRNA可通过多种途径调节DNA甲基化、组蛋白修饰、染色顧塑和作为miRNA的前体，在肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。MALAT1参与肺癌/肝癌癌变。CCAT1参与结肠癌；HOTAIR 参与食管癌转化。

CAS-ibp-2012

简答：

1、细胞器的结构和其功能的联系

线粒体嵴：线粒体嵴简称“嵴”，是线粒体内膜向线粒体基质折褶形成的一种结构。线粒体嵴的形成增大了线粒体内膜的表面积。线粒体嵴上有许多有柄小球体，即线粒体基粒，基粒中含有ATP合酶，能利用呼吸链产生的能量合成三磷酸腺苷。所以需要较多能量的细胞，线粒体嵴的数目一般也较多。

内质网层隙状或小管状系统：膜片间的隙状空间称为池，通常与细胞外隙和细胞浆基质之间不直接相通。这种细胞内的膜性管道系统一方面构成细胞内物质运输的通路，另方面为细胞内各种各样的酶反应提供广阔的反应面积。内质网与高尔基体及核膜相连续。

高尔基体由两种膜结构即扁平膜囊和大小不等的囊泡组成。在一般的动、植物细胞中，3～7个扁平膜囊重叠在一起，略呈弓形。弓形囊泡的凸面称为形成面，或未成熟面；凹面称为分泌面，或成熟面。一般认为小液泡是由临近高尔基体的内质网以芽生方式形成的，起着从内质网到高尔基体运输物质的作用。糙面内质网腔中的蛋白质，经芽生的小泡输送到高尔基体，再从形成面到成熟面的过程中逐步加工。较大的液泡是由扁平膜囊末端或分泌面局部膨胀，然后断离所形成。由于这种液泡内含扁平膜囊的分泌物，所以也称分泌泡。分泌泡逐渐

移向细胞表面，与细胞的质膜融合，而后破裂，内含物随之排出。

2、胚胎干细胞的特性及功能

定义：胚胎干细胞（embryonic stem cell，ESCs，简称ES、EK或ESC细胞。）胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺中分离出来的一类细胞。它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。无论在体外还是体内环境，ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。

特性：一、ES 细胞具有与早期胚胎细胞相似的形态结构，细胞体积小，核大，核质比高，有一个或多个明显的核仁，核型正常，具有整倍性；二、ES 细胞具有全能性、无限增殖性、种系传递功能，ES 细胞易于进行基因改造操作，并保留了正常二倍体的性质且核型正常，能参与胚胎各组织器官的生长发育等生理功能；三、ES 细胞表面表达时相专一性胚胎抗原( stage specific embryonic antigen，SSEA) ，而且可以检测到Oct-4 基因的表达，这两种蛋白为发育全能性的标志。

功能：胚胎干细胞具有多能性（Pluripotency），特点是可以通过细胞分化(Cellular differentiation)成多种组织（所有组织，包括生殖系细胞）的能力，但无法独自发育成一个个体（利用四倍体融合技术可以得到完全由所用ES细胞发育而来的个体）。它可以发育成为外胚层、中胚层及内胚层三种胚层的细胞组织。

应用：研究胚胎发育及疾病的发生；用于细胞、组织的修复和移植治疗；用于基因治疗；用于药物筛选和药物开发。

3、蛋白质翻译后修饰的作用

4、细胞骨架的主动调节机理

定义：细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架系统的主要作用是维持细胞的一定形态。

细胞骨架的作用：细胞骨架的主要成分是微管、微丝和中间纤维。如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白细胞(白血球)的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。

细胞骨架的三种组分中，微管刚度最大且组装和解聚过程最复杂。微管的持久长度(persistence length) 较大，最大可达到毫米量级，能够形成横跨整个细胞尺度的管道，并且可在一定外力作用下发生屈曲[12]。微管可以在聚合态(稳态生长) 和解离态(迅速解聚缩短) 两个状态之间进行转换[13]。肌动蛋白纤维的刚度比微管小很多，但可以在交联蛋白的促进下形成各向同性网络结构、聚束网络结构和分支网络结构等高度有序的网络结构。肌动蛋白纤维能在核苷酸(ATP 及GTP 等)、应力等调控因子和局部信号的作用下不断地组装生长，为迁移细胞前进端提供持续的动力[14]，而其主要模式分为两种：1) 用多束排列有序的肌动蛋白纤维支持迁移细胞伪足的前伸，该现象往往发生在化学极化作用(细胞沿化学梯度方向运

动) 和细胞与外界之间的相互作用过程中。例如在粘附成纤维细胞中，细胞表面受体分子，即整联蛋白(integrins)，同其配体相互结合时，形成收缩性肌动蛋白纤维束结构，即应力纤维(stress fibers，SFs)[15]；2) 用高度分叉的纤维网络结构支撑迁移细胞的前伸边缘并产生力，以改变细胞的形状。例如处于迁移过程的白细胞，在细胞表面受体分子感知进而传导进细胞的信号作用下，细胞的前端组装形成具有前伸性、高度分叉的肌动蛋白纤维网络结构[16]。中间丝是细胞骨架纤维中刚度最小的一个，中间丝能通过网蛋白(plectins) 同肌动蛋白纤维和微管连接，使得细胞骨架能够更好地承受拉力/压力作用。

5、细胞与细胞间是如何联系的（细胞间通讯）

6、为什么核膜在细胞周期中需要崩解

广义的细胞核膜主要由外层核膜(outer nuclear membrane)、内层核膜(inner nuclearmembrane)、核孔复合体(nuclear pore complex)、核纤层(nuclear lamina)等部分组成。外层核膜与内质网相连, 上面锚定着核糖体, 因此也被看作内质网的一部分；在内外层核膜融合的区域镶嵌着超过60种蛋白组成的孔状复合体, 它们是联系细胞核和细胞质信息和物质的重要通道, 但只允许一定大小的分子通过, 因此称之为选择性通道；位于内层核膜下方的是一层类似网状的结构, 称之为核纤层, 核纤层蛋白(lamin)主要由A型核纤层蛋白和B型核纤层蛋白组成[1]。它们和细胞质的中间纤维蛋白类似, 通过头尾聚合形成稳定的核骨架, 在维持细胞核膜形态以及核孔复合体定位方面起着重要的作用。

高等真核细胞的核膜在细胞增殖的过程中发生去组装和组装的周期性动态变化。细胞完成遗传物质的复制后, 经过G2期的准备,开始进入M期, 核膜结构逐步消失。研究观察表明,核膜崩解过程中首先发生核孔复合体的解聚, 然后是核纤层的解聚, 进而核膜完全崩解, 形成核膜前体膜泡, 或融入到内质网中。在这个过程中很多激酶发挥功能, 如CDK1激酶[33]、Aurora 激酶、PLK激酶等, 协同磷酸化核孔复合体蛋白, 促进核孔蛋白的解聚, 从而使得细胞质和细胞核之间的物质可以相对自由地穿梭, 进而促进核纤层解聚与染色质凝集。但核膜是如何崩解的, 目前依然不是很清楚。

论述：

1、细胞衰老机制及你认为该如何研究

细胞衰老的一般含义是复制衰老，指体外培养的正常细胞经有限次数的分裂以后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。

氧自由基学说认为细胞衰老是机体代谢产生的氧自由基对细胞损伤的积累。端粒学说提出细胞染色体端粒缩短的衰老生物钟理论，认为细胞染色体末端特殊结构-端粒的长度决定了细胞的寿命。DNA损伤衰老学说认为细胞衰老是DNA损伤的积累。基因衰老学说认为细胞衰老受衰老相关基因的调控。分子交联学说则认为生物大分子之间形成交联导致细胞衰老，也有学者认为，脂褐素蓄积、糖基化反应以及细胞在蛋白质合成中难免发生的误差等因素导致细胞衰老。

端粒DNA是由简单的DNA高度重复序列组成的，染色体末端沿着5'到3' 方向的链富含GT。端粒DNA主要功能有：第一，保护染色体不被核酸酶降解；第二，防止染色体相互融合；

第三，为端粒酶提供底物，解决DNA复制的末端隐缩，保证染色体的完全复制。端粒、着丝粒和复制原点是染色体保持完整和稳定的三大要素。正常细胞细胞分裂次数越多，其端粒磨损越多，细胞寿命越短。

复制衰老的机制：肿瘤抑制蛋白p53和pRb失活会导致人成纤维细胞的永生化，pRb是细胞周期中重要的调控因子，pRb能够与转录因子E2F家族结合并抑制其转录活性。E2F负责G1/S 期转换及DNA合成的若干基因的转录，当E2F失活后细胞周期阻止在G1期。细胞周期重要调控因子CDK的活化，pRb蛋白被活化后的CDK磷酸化，磷酸化的pRb失去E2F结合活性，使得E2F被释放并激活靶基因的转录，细胞就从G1期进入S期。如果CDK正常活化被抑制，或pRb突变导致pRb不能被磷酸化，就会使G1/S期转换被停滞，从而阻止细胞周期的正常运行，导致细胞复制衰老。

2、给你一个新基因如何研究它的功能，用到什么技术？

1 新基因的生物信息学分析：人们希望能够直接从蛋白质序列准确地预测蛋白质的结构和功能: ①分析序列是否为全长的cDNA; ②序列相似性分析; ③电子基因定位分析; ④基因组结构确定; ⑤编码蛋白性质功能预测。

基因功能的研究思路主要包括:

1.基因的亚细胞定位和时空(发育期或梯度药物处理浓度,不同组织/器官)表达谱;

2.基因在转录水平的调控(可以通过genome walking PCR或通过已有的资源库寻找该基因的启动子等转录调控区域,通过单杂交或ChIP等技术,寻找该基因的转录调控蛋白)

3.细胞生化水平的功能研究(也就是蛋白蛋白作用复合体的寻找验证,具体方法有酵母双杂交,GST pulldown,co-IP,BRET,FRET,BiFc等等,对该基因的表达产物做一个细胞信号转导通路的定位)

4.gain-of-function & loss-of-function:也就是分别在细胞和个体水平,做该基因的超表达和knockdown(或knockout),从表型分析该基因的功能.

功能研究应从完整的分子-细胞-个体三个层次研究,综合分析.

关于基因的表达和定位,可以这样去做：

1.mRNA水平检测基因表达：选择表达目的基因的组织/细胞（发育不同时期、机体不同部位、加处理因素...）,提取RNA,反转录,做RT-PCR或real time RT-PCR,检测基因的表达情况/变化. （或者以northern blot、Rnase protection assay方法,检测基因的mRNA表达情况/变化.）

2.蛋白质水平检测基因表达：选择相应的组织/细胞,以Western blot、免疫组化（OR免疫荧光)检测目的蛋白的表达.

3.检测目的蛋白的细胞定位：将目的基因克隆至带荧光标签（如GFP）的表达载体,在适合的模式细胞中表达,在活细胞中观察蛋白的细胞定位.

3、控制细胞大小的重要性以及控制细胞大小的机制

维持一定的细胞大小对于细胞的生存是有意义的，细胞大小不能无限的增加，如果细胞过大，细胞的相对表面积就会减少，细胞外的物质向细胞内的运输速率就会减少，从而影响细胞的代谢。同时，细胞也不能无限的减小，因为细胞的生化反应需要一个最低的酶量和反应附着位点。DNA 含量对细胞大小有紧密的关系，对于真核生物，多倍体的细胞大小一般要比单

倍体的大。

mTOＲC1 作为细胞大小调控的中心，在细胞蛋白质合成和细胞生长中起着重要的作用。它可在生长因子作用下或丰富的营养因素条件下被激活，进而激活下游的S6K 蛋白、抑制4E-BP1，从而激活eIF4E，启动基因的转录和翻译。在mTOＲC1上游有TSC1 /2 和rheb，在其下游有S6K1 和4E －BP1。在裂殖酵母中，TSC1 /2 的表达产物为hamartin 和tuberin，二者结合为复合体，这一复合体具有GTP 酶活性，使得GTP －rheb 转化为GDP-rheb。而GTP －rheb 可以活化TOＲ蛋白，活化的TOＲ蛋白可以磷酸化S6K 和4E-BP1，磷酸化的S6K可以促进核糖体蛋白的合成，磷酸化的4E －BP1 可以释放与之结合的eIF4E，促进蛋白质的翻译［39］。在TSC1 /2 上游是IＲ/PI3K/PKB信号通路，PKB/Akt 通路的活化抑制TSC 复合体的活性。这条信号通路可以感受外界生长因子等因素的变化，从而调控细胞的生长，其表达的异常也可以直接的影响细胞大小。

4、生化是工具，遗传是基础，细胞是主人，发育是未来。你怎么看这句话

生物化学：运用化学的方法和理论研究生命物质的必学学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。生化是研究物质结构，功能，代谢的学科是认识生命的工具。

遗传学（Genetics）——研究生物的遗传与变异的科学，研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科。遗传是生命得以延续的基础

细胞是生物体基本的结构和功能单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。细胞研究的承担主题

发育生物学：从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体从精子和卵的发生、受精、发育、生长直至衰老死亡的过程及其机理。生命科学的研究室为人服务的

CAS-ibp-2013

简答：

1. 蛋白质分选的分子机制是什么？

细胞类至少存在两类蛋白质分选的信号：

①信号序列（signal sequence）：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常15-60个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal peptidase）切除.

②信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。

蛋白质分选信号的作用是引导蛋白质从胞质溶胶进入内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体，也可以引导蛋白质从细胞核进入细胞质或从Golgi体进入内质网。这种分选信号的氨基酸残基有时呈线性排列，有时折叠成信号斑，如引导蛋白质定向运输到溶酶体的信号斑，是溶酶体酸性水解酶被高尔基体选择性加工的标识。

每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向，如输入内质网的蛋白质通常N端具有一段信号序列，含有6-15个带正电荷的非极性氨基酸。由高尔基体返回内质网的蛋白质，其C端

的四个氨基序列。对于信号斑了解较少，主要是因为它存在于复杂的三维结构中，很难将其分离出来研究

蛋白质的分选可以大体分为两条途径：

1、翻译后转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白。

2、共翻译转运途径：蛋白质合成在游离核糖体上起始之后由信号肽引导转移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工包装运至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。

从蛋白质分选的转运方式和机制来看，可将蛋白质转运分为4类：

1、蛋白质的跨膜转运（transmembrane transport）：主要是指在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质粒（包括叶绿体）和过氧化物酶体等细胞器，但进入内质网与线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的机制又有所不同。

2膜泡运输（vesicular transport）：蛋白质通过不同类型的转运小泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体，进而分选转运至细胞的不同部位，其中涉及各种不同的运输小泡的定向转运，以及膜泡出芽与融合的过程。

3、选择性的门控转运（gated transport）：在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输入或丛细胞核返回细胞质（核输出），参见核孔复合体的选择性运输。

4、细胞质基质中的蛋白质转运：上述几种分选类型也涉及蛋白质在细胞基质中的转运，这一过程显然与细胞骨架系统密切相关，

2. 细胞连接的类型和功能是什么？

定义：细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白，细胞支架蛋白，或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间的连接结构。

细胞链接分为3大类

封闭连接：存在于脊椎动物的上皮细胞间，长度约50-400nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内。紧密连接是这种连接的典型。

锚定连接:通过细胞质膜蛋白及膜骨架系统将相邻细胞与细胞，细胞与基质之间连接起来。依据参与锚定连接的细胞骨架纤维种类的不同分为；①与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；②与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括粘合带与粘合斑。桥粒存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。

通讯连接：介导相邻细胞间的物质转运，化学或电信号的传递；主要包裹间隙链接（连接子是间隙连接的基本单位），神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。间隙连接是动物细胞间最普遍的细胞连接。

3. 钙稳态及其维持机制

就目前所知,Ca2 +在细胞内保持一种稳定平衡状态, 维持这种平衡主要靠三种机制, 第一是

Ca2+的降低机制, 第二是Ca2 +升高机制, 第三是细胞内Ca2 +池(或称Ca2+储)的机制。以下从这三个方面的作用机制作一简要综述。

首先对Ca2+的增加机制来说, Ca2+从细胞内Ca2+池中释放是通过Ca2+通道进行的, 它与Ca2+池的状况有关。Ca2 +池中Ca2 +在正常生理情况下与环境存在着交换, 因此有人将Ca2+分为二种:一是快交换Ca2+池, 另一种是慢交换Ca2+池。现在对慢交换Ca2+池了解得甚少, 认为它可能存在于细胞的溶酶体或高尔基体中。而对快交换池则比较清楚, 它主要位于内质网(ER)。当受IP3(三磷酸肌醇)刺激时, 可释放出Ca2 +[ 5] , 在肌肉组织细胞中则是肌浆网(SR)。细胞膜上的钙通道根据门控机制分为若干类型:由电位改变激活;由外源或内源物质

(或称配体)激活;由膜的伸展激活。(即电位依赖的Ca2 +通道；配体门控Ca2+通道；伸展激活的钙通道(SAC), 当细胞膨胀或容积增大时, 膜被拉伸, 可使该通道开放使Ca2+和其它阳离子流入。

其次对Ca2+的排出机制来说，这一机制主要是靠Ca2 +泵(或称Ca2+-ATP 酶)转运来实现, 其次是通过Na+/Ca2+交换子转运完成。Ca2+泵, 现已知有2 个不同的Ca2+泵超家族:肌浆网/内质网Ca2+泵家族(简称SERCA), 和质膜Ca2 +泵家族(PMCA)。Na+/Ca2+交换子的交换率是3Na+∶1Ca2 + , 交换功能依赖于完整的肌动蛋白骨架。Na+/Ca2 +交换子调节细胞内Ca2+水平的重要性因细胞不同而异。

Ca2 +的缓冲系统的存在, 也参与[ Ca2+] 的调节：现已知许多细胞内Ca2+的缓冲物, 可以和Ca2 +结合而降低[ Ca2 +] , 也可由结合状态释放游离Ca2 + , 而提高[ Ca2+] 。常见的缓冲物有大分子的蛋白质如钙调素, 钙结合蛋白等, 和小分子的有机物如谷氨酸盐, 柠檬酸盐等, 甚至出现Ca2+结晶体(病理状态下)。Ca2+缓冲物可分布于胞浆, 也可位于内质网, 其结合Ca2+的能力有高有低(调节意义各不相同), 总缓冲能力在中性粒细胞约为0 .76mM 。缓冲物中最重要的是钙调素。

4. 细胞凋亡的检测方法有哪些？

细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。

1）细胞凋亡的膜受体通路：Fas是一种跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子受体超家族成员，它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。Fas-Fasl-FADD-caspase8，caspase8作为酶原而被激活，引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。

2）细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径：线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡调控中心。实验表明释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体，caspase-9被激活，被激活的caspase-9能激活其它的caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡。

凋亡细胞的特征性表现，包括DNA裂解为200bp左右的片段，染色质浓缩，细胞膜活化，细胞皱缩，最后形成由细胞膜包裹的凋亡小体。

调往检测方法。

早期检测

1) PS（磷脂酰丝氨酸）在细胞外膜上的检测：PS从细胞膜内侧转移到外侧在细胞受到凋亡诱导后不久发生，可能作为免疫系统的识别标志。AnnexinV，一个钙依赖性的磷脂结合蛋白，能专一性的结合暴露在膜外侧的PS，再通过简单的显色或发光系统进行检测。由于这是一种凋亡早期的活细胞检测（悬浮细胞和贴壁细胞都适用），可与DNA染料或别的晚期检测方法相结合来标记凋亡的发展阶段。

2) 细胞色素C的定位检测；细胞色素C作为一种信号物质，在细胞凋亡中发挥着重要的作用。正常情况下，它存在于线粒体内膜和外膜之间的腔中，凋亡信号刺激使其从线粒体释放至细胞液，结合Apaf-1 （apoptoticprotease activating factor-1）后启动caspase级联反应。细胞色素C氧化酶亚单位Ⅳ（cytochrome c oxidase subunit Ⅳ：COX4）是定位在线粒体内膜上的膜蛋白，凋亡发生时，它保留在线粒体内，因而它是线粒体富集部分的一个非常有用的标志。可从凋亡和非凋亡细胞中快速有效分离出高度富集的线粒体部分，再进一步通过Western杂交用细胞色素C抗体和COX4抗体标示细胞色素C和COX4的存在位置，从而判断凋亡的发生。

3) 线粒体膜电位变化的检测：MitoSensorTM，一个阳离子性的染色剂，对此改变非常敏感，呈现出不同的荧光染色。正常细胞中，它在线粒体中形成聚集体，发出强烈的红色荧光。凋亡细胞中，因线粒体穿膜电位的改变，它以单体形式存在于细胞液中，发出绿色荧光。

晚期检测

1. 端粒酶检测：正常体细胞是没有端粒酶活性的，每分裂一次，染色体的端粒会缩短，这可能作为有丝分裂的一种时钟，表明细胞年龄、复制衰老或细胞凋亡的信号。研究发现，90%以上的癌细胞或凋亡细胞都具有端粒酶的活性。

2. 细胞凋亡晚期中，核酸内切酶（某些Caspase的底物）在核小体之间剪切核DNA，产生大量长度在180-200 bp 的DNA片段。对于这一现象的检测通常有以下两种方法：一、通过DNA末端转移酶将带标记的dNTP （多为dUTP）间接（通过地高辛）或直接接到DNA片段的3’-OH端，再通过酶联显色或荧光检测定量分析结果；二、当凋亡细胞比例较小以及检测样品量很少（如活体组织切片）时，直接琼脂糖电泳可能观察不到核DNA的变化。通过LM-PCR（ligation-mediated PCR），连上特异性接头，专一性地扩增核小体的梯度片段，从而灵敏地检测凋亡时产生的核小体的梯度片段。

5. 自噬

定义：指细胞为了维持细胞内环境的动态平衡，不断降解功能失常或不需要的细胞结构，如各种蛋白质，细胞器，以及各种细胞组分。

细胞自噬(autophagy)是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体(动物）或液泡（酵母和植物）中进行降解并得以循环利用。

饥饿导致线虫细胞死亡过程中，细胞通过自噬降解自身物质产生能量，最总导致细胞死亡。同时自噬是细胞调亡的补重途径，当细胞凋亡所需的关键因子（Caspase-1/3/9）受抑制时，细胞会发生自噬。

研究人员发现，AMPK能以不同的方式，调控一种称为Vps34激酶家族不同的复合物，一些Vps34酶参与了正常细胞的囊泡运输——细胞中一种重要的分子运输，还有一些Vps34复合物则参与了细胞自噬。

酵母细胞处于饥饿状态时，自私相关蛋白Atg（autophagy-related）活化，促进自噬泡的形成。

论述：

1. 什么是细胞周期？说明各个时期的复制、转录、翻译的变化。

定义：细胞周期（cell cycle）是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段。

间期又分为三期、即DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）。

1.G1期（first gap）从有丝分裂到DNA复制前的一段时期，又称合成前期，此期主要合成RNA和核糖体。该期特点是物质代谢活跃，迅速合成RNA和蛋白质，细胞体积显著增大。这一期的主要意义在于为下阶段S期的DNA复制作好物质和能量的准备。G1期末存在G1期检验点控制G1/S的转化。

2.S期（synthesis）即DNA合成期，在此期真核细胞新和成的DNA与组蛋白结合共同组成核小体串珠结构，除了合成DNA外，同时还要合成组蛋白。DNA复制所需要的酶都在这一时期合成。

3.G2期（second gap）期，此时细胞核内DNA的含量已增加一倍，有G1时期的2n变成了4n。在这一时期，DNA合成终止，大量合成RNA及蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等。G2期末存在G2期检验点控制G2/M的转化。

M期：细胞分裂期。

1. 前期（prophase）: 染色质开始浓缩，螺旋化，折叠和包装成染色体。染色体短而粗，强嗜碱性。两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。

2. 前中期：核膜破裂，以小泡的形式分散到细胞质中；核纤层蛋白磷酸化解聚；染色体上的动粒逐渐成熟；纺锤体组装。

3. 中期（metaphase），染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。分离的染色体呈短粗棒状或发夹状，均由两个染色单体借狭窄的着丝点连接构成。

4．后期（anaphase）着丝点纵裂，动粒微管变短，染色体逐渐向两极移动；极性微管长度增加，两极之间的举例逐渐拉长。

5．末期（telophase）动粒微管消失，极性微管继续加长；染色单体开始去浓缩；核膜，核仁开始组装，RNA合成功能逐渐恢复。

6. 胞质分裂期：大量的肌动蛋白和肌球蛋白在中间体处（微丝，微管，小膜泡等聚集形成中间体）组装成微丝，并相互组成微丝束环绕细胞形成收缩环。在收缩环的作用下细胞表面下陷形成分裂沟，随分裂沟的加深收缩环处细胞质膜融合并形成两个子代细胞。

2. 以表观遗传学的角度谈谈你对细胞分化的认识。

定义：表观遗传学这个名词指的是基因表达中的多种变化。这种变化在细胞分裂的过程中，有时甚至是在隔代遗传中保持稳定，但是不涉及到基本DNA的改变。

概念意味着即使环境因素会导致生物的基因表达出不同，但是基因本身不会发生改变。表观遗传学在真核生物中的变化主要被优雅的举例为细胞分化过程中干细胞分化成与胚胎有关的多种细胞这一过程。这个过程通过一些可能包含某些基因的沉默，移除某些基因上沉默的标志并且永久的失活于其他基因的机制变得稳定。

常见表观遗传学现象：

DNA甲基化：所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。

染色质重塑：染色质重塑复合物依靠水解ATP提供能量来完成染色质结构的改变，根据水解ATP的亚基不同，可将复合物分为SWI/SNF复合物、ISW复合物以及其它类型的复合物。这些复合物及相关的蛋白均与转录的激活和抑制、DNA的甲基化、DNA修复以及细胞周期相关。

基因组印记：基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。（在生殖细胞形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。）

X染色体失活：女性有两条X染色体，而男性只有一条X染色体，为了保持平衡，女性的一条X染色体被永久失活，这便是“剂量补偿”效应。哺乳动物雌性个体的X染色体失活遵循n-1法则，不论有多少条X染色体，最终只能随机保留一条的活性。（X染色体随机失活是X 失活中心(Xic)调控的。）

非编码RNA: 功能性非编码RNA在基因表达中发挥重要的作用，按照它们的大小可分为长链非编码RNA和短链非编码RNA。长链非编码RNA在基因簇以至于整个染色体水平发挥顺式调节作用。短链RNA在基因组水平对基因表达进行调控，其可介导mRNA的降解。

3. 如何设计实验来研究线粒体膜定位蛋白的功能。

4.谈谈你对细胞核重新编程的认识。

定义：所谓细胞核重新编程，是将成熟体细胞重新诱导回早期干细胞状态，细胞核重新编程主要是指表观遗传学水平上的变化, 即非基因序列改变所导致的基因表达水平的变化, 如DNA 甲基化和染色质构象变化等。

重编程的现象：

受精卵形成和发育过程中细胞核的重新编程：DNA 甲基化是哺乳动物胚胎着床前发生的一重要的核重新编程的事件。利用免疫荧光化学和特定基因序列亚硫酸化技术对基因进行分析, 发现父源基因组在结合组蛋白后呈现广泛的DNA去甲基化, 这种去甲基化一般在父源原核的DNA复制开始前完成。

克隆胚胎细胞核的重新编程：克隆过程中细胞核重新编程的第一个明显表现是核移植后体细胞核膜的破裂，这一过程一般发生在核移植后30 min内[；第二个与核重新编程相关的显著事件是体细胞染色体因暴露于M 阶段卵母细胞胞质而发生早熟染色体聚集这与卵母细胞成

熟过程中发生的染色体聚集相似。

重编程的利用意义

研究人员可以提取各种疾病患者的皮肤细胞，做“再编程”处理，在实验室内检视病人皮肤细胞与健康人皮肤细胞的差异。这样可以帮助研究人员发现病因，对疾病进行合理的诊断和治疗。

虽然器官移植技术已经非常发达，肾、心、肝、胰腺等多种器官、组织都可以移植，但是很容易产生异体排斥，即使成功也不能百分之百地长期存活。如果能够利用自身细胞培育出相应的器官，则能消除排斥反应。

当人体的器官衰竭时，便可以用自己的细胞培养成一个健康的新生的器官组织，并移植到体内替换衰老的器官。当然，这只能使人恢复到之前的健康状态，但是并不能逆转人体老化的自然规律，长生不老没那么简单。

山中伸弥宣称，这类细胞对于治疗糖尿病、脊髓损伤、帕金森病甚至失明具有巨大潜力。

CAS-ibp-2014

简答：

1.细胞增殖

细胞以分裂的方式进行增殖，细胞增殖是生活细胞的重要生理功能之一，是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础。

增殖的方式：真核生物的分裂依据过程不同有三种方式，有有丝分裂，无丝分裂，减数分裂。二分裂,因为它没有细胞核,所以不是有丝分裂,也不是无丝分裂。

有丝分裂：有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，体细胞进行有丝分裂是有周期性的，也就是具有细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。间期细胞的最大特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。因此，间期是整个细胞周期中极为关键的准备阶段。人们为了研究方便，把分裂期分为四个时期：前期，中期，后期，末期。细胞无丝分裂：的过程比较简单，一般是细胞核先延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。因为分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体，所以叫做无丝分裂。(如蛙的红细胞)

减数分裂：是一种特殊方式有丝分裂，它与有性生殖细胞的形成有关。在整个减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。减数分裂的结果是，新产生的生殖细胞中的染色体数目，比新原始的生殖细胞的减少一半。

二分裂：细菌可以以无性或者遗传重组二种方式繁殖，最主要的方式是以二分裂这种无性繁殖的方式：一个细菌细胞壁横向分裂，形成两个子代细胞。

细胞增殖的研究方法：细胞增殖的研究方法有很多，主要包括：BrdU，EdU，CCK8等方法。其中EdU检测方法是最新的细胞增殖检测方法。EdU是一种胸腺嘧啶核苷类似物，能够在细胞增殖时期代替T渗入正在复制的DNA分子，通过基于EdU与Apollo®荧光染料的特异性反应检测DNA复制活性，通过检测EdU标记便能准确地反映细胞的增殖情况。

细胞增殖(cell proliferation)是细胞生命活动的重要特征之一,是生物繁育的基础.

成体生物仍然需要细胞增殖,主要取代衰老死亡的细胞,维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能.

机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等,都要依赖细。

2.细胞分化

细胞分化（cell differentiation）是指同一来源的细胞逐渐产生出形态结构、功能特征各不相同的细胞类群的过程，其结果是在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前的状态有所不同。细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达。

细胞分化的特点包括：①细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”，在胚胎发育过程中，细胞逐渐由“全能”到“多能”，最后向“单能”的趋向，是细胞分化的一般规律；②细胞分化具有时空性，在个体发育过程中，多细胞生物细胞既有时间上的分化，也有空间上的分化；③细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应，分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力也就越差；④细胞分化具有高度的稳定性，正常生理条件下，已经分化为某种特异的、稳定类型的细胞一般不可能逆转到未分化状态或者成为其他类型的分化细胞；⑤细胞分化具有可塑性，已分化的细胞在特殊条件下重新进入未分化状态或转分化为另一种类型细胞的现象。

影响细胞分化的因素：①细胞外信号分子对细胞分化的影响，成纤维细胞分化因子（FGF）,转化生长因子（TGF），Wnt，hedghog及Juxtacrine五大家族因子。②细胞记忆与决定，信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这些短暂的作用储存起来形成长时间的记忆，逐渐向特定方向分化。(果蝇的成虫盘，增殖1800代，仍保留其记忆，照例发育成为相应的器官)。③受精卵胞质的不均一性对细胞分化的影响。在卵母细胞胞质中除了储存营养物质和蛋白质外，还含有多种mRNA，其中多数mRNA与蛋白质结合处于非活跃状态，形成隐蔽mRNA，不能被核糖体识别。然而他们在卵母细胞中呈不均匀分布，受精后卵母细胞质重新定位，随受精卵早期分裂不均一的分配到子细胞中去，从而决定未来细胞分化的命运，产生分化方向的差异。④细胞间的相互作用与位置效应。改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的改变。⑤环境对性别决定的影响。许多爬行动物如蜥蜴中的一些种类在较低温度下（25℃）全部发育为雌性，而提高温度（32度）则全部发育未雄性。⑥染色体变化与基因重排对细胞分化的影响，抗体是由浆细胞分泌的，而浆细胞有B淋巴细胞分化而来。在这一过程中，B淋巴细胞中的DNA经过断裂、丢失与重复的复杂变化，从而利用有限的免疫球蛋白基因，理论上表达出数十亿种抗体。

3.细胞稳态

细胞稳态是维系正常生命新陈代谢的基本保障, 疾病的发生发展则是细胞的生理状态向病理生理状态渐进性迁移过程.

细胞稳态维系方式包括: 细胞周期调控、细胞衰老、细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬等生理功能, 担负着维系细胞稳态的使命。

胞稳态的维系机制：DNA受到损伤后，引发细胞内一系列的分子事件将DNA损伤修复因子招募到损伤位点，来参与DNA修复工作。为了有效修复受损的DNA，细胞内还将启动一系

列的维系细胞稳态系统协同完成DNA损伤修复。细胞周期检测点(checkpoint)在检测到DNA 损伤的基础上，通过诱导细胞周期阻滞，阻止进一步的细胞增殖过程，从而使细胞有足够的时间对损伤的DNA进行修复。当细胞内积累过多DNA损伤无法完全修复时，通过激发细胞周期阻滞机制，细胞会进入一种不可逆转的生长停滞状态一细胞衰老，或通过细胞凋亡最终将带有DNA损伤的细胞清除。一旦损伤了DNA的细胞完全失去细胞周期检测点调控和凋亡机制而继续增殖时，异常细胞就能存活下来，导致基因组不稳定，最终导致肿瘤细胞的形成。

细胞稳态的意义：担负着维护细胞稳态的作用，是保证生物有机体正常新陈代谢和发挥生物学功能的基本保障。

4.细胞通讯

定义：细胞通讯是指细胞外因子通过与靶细胞受体（膜受体或核受体）结合，引发靶细胞内的一系列生理生化变化、最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。

细胞通讯的方式：概括为3中①通过分泌化学信号进行细胞间通讯；②细胞间接触依赖性通讯；③动物相邻细胞间的间隙链接及植物细胞间的胞间连丝。

细胞分泌化学信号：是多细胞生物普遍采用的通讯方式，可长距离或短距离发挥作用，其作用方式分为a内分泌（信号分子经血液运送到体内各个部位），b旁分泌（分泌局部化学介质到细胞外液中，局部扩散作用于临近靶细胞），c自分泌（对自身分泌的物质产生反应），d通过化学突触传递神经信号。

细胞间接触依赖性通讯：细胞间直接接触而无需信号分子的释放，通过质膜上的信号分子与靶细胞膜上的受体分子相互作用来介导细胞间的通讯。这种通讯方式在胚胎发育过程中对组织内相邻的细胞的分化命运有决定作用。

动物相邻细胞间的间隙链接及植物细胞间的胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢偶联和电偶联。

5.细胞应激

细胞应激：当原核或真核细胞遭受各种明显的环境变化或遭遇射线，活性氧等导致大分子损伤时，能产生一系列适应性的变化，最终导致基因表达的改变，以增强细胞抗损伤能力和在不利条件下的生存能力。

能使细胞产生细胞应激反应的刺激或因素：物理因素，化学因素，生物因素，营养缺乏，心理、社会环境因素。

主要的细胞应激反应包括：一、细胞内DNA损伤导致的应激反应，二、低氧导致的细胞应激反应，三、细胞的氧化应激，四、营养缺乏引起的细胞应激反应。

HSP（heat shock protein）可提高细胞的应激能力，特别是耐热能力。热休克蛋白主要存在于细胞质中，平时表达水平较低，可被多种应激原所诱导，应激时迅速升高，通过帮助蛋白质的折叠、移位、复性及降解，作为分子伴侣防止蛋白质的变性、聚集，促进已经聚集蛋白质的解聚及复性，来提高细胞抗应激能力。

6.囊泡转运

定义：大分子物质及颗粒性物质不能穿过细胞膜，是以另外一种特殊方式来进行跨细胞膜转

运的，即物质在进出细胞的转运过程中都是由膜包裹、形成囊泡、与膜融合或断裂来完成的，故又称囊泡转运。这种方式主要见于细胞器之间的蛋白质运输，如蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等，这种小泡称为运输小泡。

囊泡运输包括：网格蛋白有被囊泡、COP I和COP II有被囊泡是了解较多的3种囊泡类型。网格蛋白有被囊泡可产生于高尔基复合体，也可由细胞膜受体介导的细胞内吞作用而形成。由高尔基复合体产生的网格蛋白小泡，主要介导从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜外的物质输送转运，而通过细胞内吞作用形成的网格蛋白小泡，即有被小泡（有被囊泡），则是将外来物质转送到细胞质，或者从胞内体输送到溶酶体。

COPⅡ有被囊泡由粗面内质网所产生，主要负责介导从内质网到高尔基复合体的物质转运。COPⅠ囊泡首先发现于高尔基复合体，亦属于非网格蛋白有被囊泡类型。主要介导蛋白质从高尔基体运回内质网，包括从外侧高尔基体运向内侧高尔基体以及将蛋白质从内侧高尔基体运回内质网。

膜泡介导的蛋白质运输，无论是正向还是反向，都经历了3个主要步骤。首先是被蛋白以膜泡形式出芽和膜泡中货物的选择（COPⅡ被蛋白质介导运输的蛋白质从ER中输出，COP I被蛋白质介导高尔基器和ER之间以及不同的高尔基潴泡之间的反向运输。此外，COPⅠ被也参与穿过高尔基器的前向运输以及内吞膜泡的运输）；第二步是膜泡运输到相关的受体腔膜上并被束缚，Rab GTP酶家族的成员、相关的效应蛋白质和细胞骨架蛋白质在此步中起重要的作用；最后，膜泡锚定到受体腔膜上并与之融合，这一步至少部分的是通过v/t-SNARE蛋白质介导的

论述：

1.说出5种蛋白质翻译后修饰方法，并说出其特征及信号转导中的作用。

前提蛋白翻译后的加工主要包括：N-端fMet或Met的切除、二硫键的形成、化学修饰和剪切。

蛋白质翻译后修饰, 是指在mRNA被翻译成蛋白质后, 对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程. 蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用.

常见的有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等.

泛素由76个氨基酸组成，高度保守, 普遍存在于真核细胞内,故名泛素. 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解, 这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径. 与消化道内进行的蛋白质水解不同,从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段, 整个水解过程需要能量参与。人们开始意识到泛素-蛋白酶系统是一个对于真核细胞非常重要的调节系统。

磷酸化是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP 的磷酸基转移到蛋白的特定位点上的过程. 大部分细胞过程实际上是被可逆的蛋白磷酸化所调控的, 可逆的磷酸化过程几乎涉及所有的生理及病理过程, 如细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等. 磷酸化的作用位点为蛋白上的Ser, Thr, Tyr 残基.

蛋白质的糖基化是低聚糖以糖苷的形式与蛋白上特定的氨基酸残基共价结合的过程. 在许多生物过程中起着重要的作用, 如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、细胞与细胞之间的黏附、炎症的产生等. 蛋白质糖基化可以按照氨基酸和糖的连接方式分为四类: O 位糖基化、N 位糖基化、C 位甘露糖化以及GPI (glycol phosphatidly inositol)锚定连接等。

蛋白质脂基化为长脂肪链通过O 或者S 原子与蛋白质缀合得到蛋白缀合物的过程, 通常是蛋白质分子中半胱氨酸残基的S 键被棕榈酰基乙酰化, 或者被法呢基烷基化. 这两种脂肪链通常共同修饰同一个蛋白质分子, 通过脂肪链与生物磷脂膜良好的相溶性, 将蛋白质固定在细胞膜上。

蛋白质的甲基化修饰是在甲基转移酶催化下, 在赖氨酸或精氨酸侧链氨基上进行的甲基化. 甲基化增加了立体阻力, 并且取代了氨基的氢, 影响了氢键的形成. 因此, 甲基化可以调控分子间和分子与目标蛋白的相互作用. 组蛋白赖氨酸和精氨酸的甲基化同转录调节和异染色体的形成有关。

乙酰化也是细胞内蛋白质翻译后修饰的一种重要形式.，如微管蛋白乙酰化程度的不同可影响细胞的移动性的改变。

2.细胞质量的控制方式和功能。

基因型分析：对特定细胞系来说，其遗传基因型是特异的。在细胞原代培养、传代后、制剂分装后的不同阶段检测其遗传图谱，证明细胞制备的全过程中就是该细胞本身，来源单一，不存在任何与其他细胞的交叉污染。

细胞活率：细胞活率是表示细胞是否具有生物学功能的最直观的指标，一般采用台盼蓝染色法，人工计数操作简单、快捷、成本低，但是计数误差也较大。目前有些实验室采用细胞快速分析仪。

生物学效力测定：系指采用生物学方法，以反映被测物的生物学效力为目的的测定方法。细胞测定试验是指产品可以诱导细胞产生可测定的应答，如细胞增殖、聚集、分化、死亡、迁移或产生特定的化学物质等。

细胞增殖能力检测：与正常的体外培养细胞相比，发生恶性转化的细胞往往获得更强的增殖能力，更短的倍增时间，更快的增殖速度。由于内外因素的变化，体外培养的正常细胞会逐渐发生衰老，衰老的细胞往往伴随着增殖速度的减缓，或失去增殖能力。

分化潜能测定：在体外培养的过程中，有可能随着传代次数的增加、培养条件的改变等因素而逐渐失去其多向分化能力。只有检测了间充质干细胞的多向分化能力，才能保证其具有干细胞的基本特征。

端粒酶：人类细胞在胚胎发育早期，端粒酶呈活化状态，随后被抑制并一直处于失活状态，因而体细胞无端粒酶活性。当正常细胞发生癌变时端粒酶再度活化，以逃避正常的细胞衰老过程，获得无限增殖的潜能。因而，端粒酶再活化是恶性肿瘤一个显著的生物学特征。

核型分析（待测细胞的染色体数目、形态特性的总和）：人体来源的正常细胞具有46 条正常染色体，但是在体外培养的环境下，染色体核型有可能表现为不稳定性，而染色体的畸变必然导致细胞生物学特征的改变，最危险的改

变就是细胞发生转化，从而导致细胞的生长不再受到调控，而具备了类似肿瘤细胞的无限增殖的能力。

原癌基因：原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必需的，在进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。

3.谈谈你对科研的理解，你未来的科研计划，阐述你的科研梦。

CAS-ibp-2015

简答：

物质跨膜转运的方式。

简单扩散：影响单纯扩散的主要因素有二：①膜两侧的溶质分子浓度梯度。浓度梯度大，物质顺浓度梯度扩散就多；浓度梯度消失，扩散就停止。②膜对该物质的通透性。由于细胞膜的结构是脂质双分子层，所以膜对脂溶性高的物质如氧和二氧化碳通透性大，扩散容易；对脂溶性低和非脂溶性物通透性小，扩散就难。

协助扩散：非脂溶性的物质或水溶性强的物质，依靠细胞膜上镶嵌在脂质双分子层中特殊蛋白质的“帮助”，顺电—化学梯度扩散的过程。①以载体为中介的易化扩散：载体的作用是在细胞膜的一侧与某物质相结合，再通过本身的变构作用将其运往膜的另一侧。以此种方式转运的物质是一些小分子的有机物。载体转运有三个主要特点：一个是高度特异性，一种载体只能转运一种物质，如葡萄糖载体只能转运葡萄糖。另一个是饱和性，即在单位时间内的物质转运量不能超过某一数值。第三，竞争抑制性，即结构近似的物质可争夺占有同一种载体、载体优先转运浓度较高的物质。②以通道为中介的易化扩散：通道的作用是在一定条件下通过蛋白质本身的变构作用而在其内部形成一个水相孔洞或沟道，使被转运的物质得以通过。以此种方式转运的物质是一些简单的离子。通道的开放和关闭，由化学因素控制的通道，称为化学依赖性通道；由电位因素控制的通道，称电位依赖性通道。

主动运输：①是在物质依靠膜上“泵蛋白”的作用，由膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。这是一种耗能过程，所以称为主动转运。②协同运输（cotransport）是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。

胞吞与胞吐作用：①受体介导的胞吞作用是指被内吞物（称为配体）与细胞表面的专一性受体相结合，并随机引发细胞膜的内陷，形成的囊泡将配体裹入并输入到细胞内的过程，它是一种专一性很强的胞吞作用。②细胞通过胞吐向外分泌物质，胰腺细胞分泌酶原颗粒（蛋白质）就是一种胞吐。胞吐是需要消耗能量的。胞吐的是大分子颗粒性物质。通过胞吐运输的物质不穿过膜结构。胞吐体现了细胞膜结构的特性——生物膜的流动性。

溶酶体功能：

溶酶体（lysosomes）真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，内含多种水解酶包括蛋白酶、核酸酶、磷酸酶、糖苷酶、脂肪酶、磷酸酯酶及硫酸脂酶等。专为分解各种外源和内源的大分子物质。

溶酶体的主要作用是消化作用，是细胞内的消化器官，细胞自溶，防御以及对某些物质的利用均与溶酶体的消化作用有关。

细胞内消化：对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的大分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密脂蛋白获得胆固醇，对一些单细胞真核生物，溶

酶体的消化作用就更为重要了。

细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。

自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。

防御作用：如吞噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。

参与分泌过程的调节，如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。

形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子。

病毒对人体的侵染过程

定义：病毒的定义是只能在活着的宿主细胞内复制的感染源。

分类和特点：病毒由一种核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质（Protein）构成或仅RNA构成（类病毒）或仅由蛋白质构成（如朊病毒）。病毒没有细胞结构，所以没有实现新陈代谢所必需的基本系统，病毒自身不能复制只能依赖侵染到宿主细胞中复制。

病毒同所有的生物一样，具有遗传、变异、进化的能力，遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征。病毒的增殖经过如下过程：

①病毒侵入细胞，病毒核酸的释放。

病毒颗粒依赖于其表面的识别结构与敏感细胞表面的受体结合，以主动吞饮或病毒包膜与细胞膜融合的方式进入靶细胞（噬菌体注入核酸），病毒进入动植物细胞后在蛋白酶的水解作用下壳体裂解，释放出核酸。

②病毒核酸的复制转录与蛋白质合成。

当DNA病毒进入细胞后，在病毒DNA的指导下，利用宿主细胞的代谢系统翻译成早期蛋白。早期蛋白可以抑制宿主细胞本身核酸的复制、转录和翻译，另一种早期蛋白促进病毒DNA 的复制、转录和翻译，为子代的组装准备物质基础。

当RNA病毒进入细胞以后，脱壳释放出RNA。对于侵染性单链RNA病毒（+RNA）,病毒RNA 分子本身可以作为翻译的模板，翻译出早期蛋白。对于非侵染性单链RNA病毒（-RNA）,必须以病毒RNA为模板，利用病毒本身携带的RNA聚合酶聚和成早期蛋白的mRNA，早期蛋白以病毒RNA分子为模板复制新的RNA分子，同时又转录mRNA。

当反转录病毒入侵细胞后，利用病毒本身携带的反转录酶反转出病毒的DNA分子，这种DNA 分子能与宿主染色体的DNA整合，以整合在宿主细胞DNA上的病毒DNA为模板合成新的病毒RNA和病毒mRNA，后者翻译出病毒组装的各种蛋白。

③病毒的组装成熟与释放。

病毒核酸和结构蛋白是分别复制的，然后装配成完整的病毒粒。最简单的装配方式（如烟草花叶病毒）是核酸与衣壳蛋白相互识别，由衣壳亚单位按一定方式围绕RNA聚集而成，不借助酶，也无需能量再生体系。许多二十面体病毒粒先聚集其衣壳，然后再装入核酸。有包膜的病毒，在细胞内形成核完后转移至被病毒修饰了的细胞核膜或质膜下面，以芽生方式释放病毒粒。

生物病毒的好处

1.噬菌体可以作为防治某些疾病的特效药，例如烧伤病人在患处涂抹绿脓杆菌噬菌体稀释液

2．在细胞工程中，某些病毒可以作为细胞融合的助融剂，例如仙台病毒

3．在基因工程中，病毒可以作为目的基因的载体，使之被拼接在目标细胞的染色体上4．在专一的细菌培养基中添加的病毒可以除杂

5．病毒可以作为精确制导药物的载体

6．病毒可以作为特效杀虫剂

7．病毒还在生物圈的物质循环和能量交流中起到关键作用．

8．病毒还可以用来治疗疾病，比如癌症

DNA损伤应答（DNA-damage response）现象

处于细胞周期进程中的细胞，当监控成分发现了DNA的损伤，立即启动快速修复机制对其进行处理，修复后继续完成细胞周期；如果不能修复，则启动更多的成员进行复杂而缓慢的修复，同时启动细胞周期检测点使周期进程暂停，以便使细胞有充足的时间来修复损伤。如果损伤严重不能修复，则启动凋亡机制，使该细胞进入程序化死亡。

参与DNA损伤应答的许多基因分散在染色体的各个部位，但同时都受到LexA阻遏蛋白的抑制，平时表达量很低。当DNA严重受损时，DNA复制被中断，单链DNA缺口数增多，RecA 与这些缺口处单链DNA结合，被激活为蛋白酶，将LecA蛋白切割成没有阻遏和操纵区DNA 结合活性的两个片段，导致SOS体系（包括RecA基因）高效表达，DNA得到修复。当修复完成RecA又回到非蛋白水解酶的形式，LexA逐渐积累起来，并重新建立阻遏作用。

细胞大小控制。

定义：在一定的营养水平条件下，单细胞生物的细胞大小维持在一个定值。

细胞可以通过以下几种方法保持细胞大小恒定: ( 1) 细胞进行生长，当细胞生长到特定的大小时，细胞的分裂进程被启动; ( 2)细胞生长到与母细胞体积相同大小时将会阻滞细胞的分裂，使细胞的大小稳定，而与细胞分裂本身无关; ( 3) 细胞的分裂直接启动细胞生长，细胞生长只是细胞周期中的一个环节。

细胞可以通过对外界的环境变化做出反应来调节细胞大小。环境因素中对细胞大小影响最明显的因素是营养因素和生长因子。细胞对营养的感受机制与mTOR信号调节机制有关。mTORC1 作为细胞大小调控的中心，在细胞蛋白质合成和细胞生长中起着重要的作用。它可在生长因子作用下或丰富的营养因素条件下被激活，进而激活下游的靶基因反应启动基因的转录和翻译。

细胞数量控制。

不同的生物具有相对恒定的细胞数目，不同的器官同样具有各自相对恒定的细胞数目，细胞数量控制不仅是发育中形态构建的重要机制，也是成体形态维持的重要机制。细胞数量主要取决于细胞分裂和细胞死亡。

大多数情况下细胞分裂都依赖于外界，各类细胞因子（如肽类生长因子）、激素和细胞外基质成分等信号的刺激。在体外，细胞在没有生长因子的培养基中周期将会停在G1/S交界处(R点)，转变为G0期细胞。一、肽类生长因子主要通过旁分泌的方式作用于靶细胞，最最有代表性的信号途径是RPTK-ras途径，被激活的MAPK进入细胞核，促进细胞增殖相关基因的