中科院生物物理所2011-2015年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（inducedpluripotentstemcells,iPScells）最初是日本人山中申弥（ShinyaYamanaka）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、Autophag4、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。3E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16sRNA3’-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，COPI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，RabGTP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DNA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（embryonicstemcell，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(stagespecificembryonicantigen，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(Cellulardifferentiation)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(persistencelength)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(stressfibers，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(outernuclearmembrane)、内层核膜(innernuclearmembrane)、核孔复合体(nuclearporecomplex)、核纤层(nuclearlamina)