细生网络平台作业答案要点

思考题1【1】细胞生物学的学科特点：1.细胞生物学是从细胞的显微，亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。2.把结构和功能结合起来，并关注细胞间的相互关系，来了解生物体的生长，发育，分化，繁殖，运动，遗传，变异，衰老和死亡等基本生命现象的机制和规律。3.是生命科学的重要分支学科。【2】细胞学说的基本内容：1.一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均由细胞组成。2.细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。3.一切细胞只能来自原来的细胞。4.机体的一切病理现象都基于细胞的损伤。【3】细胞生物学发展的主要阶段：1.细胞的发现和细胞学说的创立：1665年英国人Hooke发现细胞。2.光学显微镜下的细胞学研究：从19世纪中叶到20世纪初期，细胞研究的主要内容是应用固定和染色技术，在光学显微镜下观察细胞的形态结构和细胞的分裂活动。3.实验细胞学阶段：从20世纪初期到20世纪中叶为实验细胞学阶段，细胞学的研究主要是采用多种实验手段对细胞的各种生化代谢和生理功能进行研究。4.亚显微结构与分子水平的细胞生物学：1993年E.Ruska等人研制出第一台电子显微镜；电子显微镜的发明和20世纪中叶分子生物学的发展，标志着亚显微结构与分子水平相结合的细胞生物学的开端。5.细胞生物学的发展趋势：我们相信，21世纪初期完成的包括人类在内的生物体基因组序列分析的工作，将引领细胞生物学的快速发展【4】一切活细胞都从一个共同的祖先细胞进化而来的证据：1.所有细胞都有相同的结构，组成和代谢特征。2.在一切活细胞中组成核酸和蛋白质的化合物是一样的。3.各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的。4.原核和真核细胞的生物膜具有相似性。5.一切细胞内都有合成蛋白质的结构--核糖体。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：可以【5】比较原核细胞和真核细胞的异同：都有细胞膜，细胞质和遗传物质。真核生物比原核多一些细胞器和有核膜包被的细胞核。【6】以多细胞的形式生存的比较优越的原因：真核细胞以失去细胞快速生长为代价而变得精巧复杂。由于其更加复杂的结构，它们可以通过分化进行功能的特化。一个生物中不同的细胞可以承担专门的功能且相互合作。随着这种复杂性的提高，多细胞生物能利用单细胞生物所不能利用的食物来源。【7】原代培养，细胞株，细胞系：1.原代培养：从机体取出后立即培养的细胞，此首次培养称之为原代培养。2.细胞株：通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物称为细胞株。3细胞系：细胞株中的细胞在传50代以后将会出现退化死亡，不再传代下去，但在培养的细胞中偶尔也会产生无休止增殖的变异细胞。【8】讨论并比较电子显微镜和光学显微镜的优点及缺点：光学显微镜：优点：纯光学放大，放大倍率较高，成像质量较好。缺点：无法观察到微细结构电子显微镜：优点：放大及分辨率比光学显微镜高。缺点：电子对生物样品损伤极大，染料的保护则破坏了样品本身的形态；电子显微镜的样品缺乏有效的tag（如光镜中的GFP）；电镜没办法看活动的样品；电镜是黑白的。【9】电子显微镜和光学显微镜的主要差别：（1）照明源不同:电镜所用的照明源是电子枪发出的电子流，而光镜的照明源是可见光(日光或灯光)。（2）透镜不同:电镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈)，而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。（3）成像原理不同:在电镜中，作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是，电子束作用于被检样品时，入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射，由于样品不同部位对电子有不同散射度，故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样品的物像以亮度差呈现，它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。（4）分辨率：光学显微镜因为光的干涉与衍射作用，分辨率只能局限于02-05um之间。电子显微镜因为采用电子束作为光源，其分辨率可达到1-3nm之间，因此光学显微镜的组织观察属于微米级分析，电子显微镜的组织观测属于纳米级分析。（5）景深：一般光学显微镜的景深在2-3um之间，因此对样品的表面光滑程度具有极高的要求，所以制样过程相对比较复杂。扫描电镜的精神则可高达几个毫米，因此对样品表面的光滑程度几何没有任何要求，样品制备比较简单，有些样品几何无需制样。体式显微镜虽然也具有比较大的景深，但其分辨率却非常的低。放大倍数：光学显微镜有效放大倍数1000X。电子显微镜有效放大倍数。（6）所用标本制备方式不同，电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50～100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上，如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本。可达到1000,000X（7）应用领域：光学显微镜主要用于光滑表面的微米级组织观察与测量，因为采用可见光作为光源因此不仅能观察样品表层组织而且在表层以下的一定范围内的组织同样也可被观察到，并且光学显微镜对于色彩的识别非常敏感和准确。电子显微镜主要用于纳米级的样品表面形貌观测，因为扫描电镜是依靠物理信号的强度来区分组织信息的，因此扫描电镜的图像都是黑白的，对于彩色图像的识别扫描电镜显得无能为力。扫描电镜不仅可以观察样品表面的组织形貌，通过使用EDS、WDS、EBSD等不同的附件设备，扫描电镜还可进一步扩展使用功能。通过使用EDS、WDS辅助设备，扫描电镜可以对微区化学成分进行分析，这一点在失效分析研究领域由为重要。使用EBSD，扫描电镜可以对材料的晶格取向进行研究。思考题21.(1)生物膜主要由脂质、蛋白质、糖类组成(2)①磷脂分子是含量最多的脂类，构成膜的基本骨架②糖类通过共价键与脂分子和蛋白结合，分布于质膜的外侧面，参与细胞与环间的相互作用可能作为细胞表面受体，参与细胞的识别、黏附及信号转导等③膜的重要功能主要由膜蛋白完成，膜内在蛋白通过单次穿膜、多次穿膜、多亚基穿膜而镶嵌在脂双层中，膜外在蛋白依靠电荷和氢键的作用与整合蛋白或膜脂的极性头部结合，脂锚定蛋白以共价键与脂双层内的脂分子结合。有的蛋白是酶，起催化作用；有的蛋白是运输蛋白，转运特定分子或离子进出细胞；有的作为受体，接受各种化学信号。2.①因为膜脂质分子中亲水的小基团在分子的末端与带负点的磷酸基团一起形成高度水溶性的亲水头；脂肪酸链长短不一，通常由14∽24个碳原子组成，一条烃链不含双键，一条含有一个或几个顺式排列的双键，故具有极性，疏水②双亲性分子既有亲水性又有疏水性③脂双层具有作为生物膜理想结构的特点：a.构成分隔两个水溶性环境的屏障。脂双层内为疏水性的脂肪酸链，不允许水溶性分子、离子和大多数生物分子自由通过，保障细胞内环境的稳定。b.脂双层是连续的，具有自相融合形成封闭性腔室的倾向，在细胞内未发现有游离边界，形成广泛的连续膜网。当脂双层受损伤时通过脂分子的重新排列可以自动再封闭。c.脂双层具有柔性是可变形的，如在细胞运动、分裂、分泌泡的出芽和融合及受精时都涉及膜的可变形。3.①膜蛋白有的是运输蛋白，转运特定的分子或离子进出细胞；有些是结合于质膜上的酶，催化与其相关的生化反应；有些起连接作用，连接相邻细胞或细胞外基质成分；有些作为受体，接受周围环境中各种化学信号，并转导至细胞内引起相应的反应。②膜蛋白以多种方式与脂双层结合：膜内在蛋白以单次、多次、多亚基的方式穿脂双层；膜外在蛋白有的非共价结合在脂类分子头部极性区或穿膜蛋白亲水区的一侧，间接与膜结合，有的位于膜的胞质一侧，通过暴露于蛋白质表面的螺旋的疏水面与脂双层的胞质面单层相互作用而与膜结合；脂锚定蛋白以共价键与脂双层内的脂分子结合。4.①膜脂的不对称性：人红细胞膜中，绝大部分的鞘磷脂和磷脂酰胆碱位于脂双层的外层中，而内层中磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇含量较多。②膜蛋白的不对称性：血影蛋白分布于红细胞膜内侧面，酶和受体多位于脂膜的外侧面。③膜糖的不对称性：细胞膜糖脂、糖蛋白的寡糖侧链只分布于质膜外表面，而在内膜系统，寡糖侧链都分布于膜腔的内侧面。5.①通道蛋白介导的是被动运输，通道是双向的，离子的净通量取决于电化学梯度，通道蛋白在转运过程中不与溶质分子结合。②离子通道对被转运离子的大小和所带电荷都有高度的选择性。只有大小和电荷适宜的离子才能通过。③转运速度高，通道每秒内允许通过的特定离子比载体蛋白所介导的最快转运速率高约1000倍。④多数离子通道不是持续开放，离子通道开放受“闸门”控制，即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，以对一定的信号做出适当的反应。5．（1）.介导被动运输，通道是双向的，转运过程不和溶质结合（2）对被转运的离子大小和所带电荷都有高度的选择性（3）转运速率高（4）并不持续开放6.胞饮作用是细胞非特异性地吞入液体和可溶性物质的过程。根据细胞外物质是否吸附在细胞表面，将胞饮作用分为两种类型：一是液相内吞，这是一种非特异性的固有内吞作用，通过这种作用，细胞把细胞外液及其中的可溶性物质摄入细胞内；另一种是吸附内吞，在这种胞饮作用中，细胞外大分子及小颗粒物质先以某种方式吸附在细胞表面，因此具有一定的特异性。而吞噬作用是吞噬细胞摄入颗粒物质的过程，没有特异性。7.DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成，即一条链中磷酸二酯键连接的核苷酸方向是5′→3′，另一条是3′→5′，两条链围绕着同一个中心轴以右手方向盘绕成双螺旋结构。螺旋的主链由位于外侧的间隔相连的脱氧核糖和磷酸组成，双螺旋的内侧由碱基构成，即一条链上的A通过两个氢键与另一条链上的T相连，一条链上的G通过三个氢键与另一条链上的C相连，这种碱基间的配对方式称为碱基互补配对原则。螺旋内每一对碱基均位于同一水平面上，并垂直于螺旋纵轴，相邻碱基对之间距离为0.34nm，双螺旋螺距为3.4nm。9.①在细胞膜内侧，α亚基与Ｎａ＋结合后，促进ＡＴＰ水解为ＡＤＰ和磷酸，磷酸基团与α亚基上的一个天冬氨酸残基共价结合使其磷酸化，ＡＴＰ水解释放的能量驱动酶蛋白构象改变，使与Ｎａ＋结合的位点转向膜外侧，酶蛋白失去对Ｎａ＋的亲和性，从而将Ｎａ＋释放到胞外。3个Ｎａ＋被释放后，在酶蛋白就获取2个Ｋ＋，Ｋ＋与磷酸化的α亚基结合后促使其去磷酸化，结果酶的构象又恢复原状，并失去对K+的亲和力，将K+释放到胞内，完成一个循环。②生物学意义：水解一个ATP分子，可输出3个Na+，转入2个K+。对调节渗透压维持恒定的细胞体积、保持膜电位、为某些物质的吸收提供驱动力和为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度等。10.①物质运输，转运特定分子或离子进出细胞②信息识别，接受周围环境中各种化学信号，并转导至细胞内引起相应的反应③有些膜蛋白是酶，催化与其相关的生化反应④有些起连接作用，连接相邻细胞或细胞外基质成分⑤保护润滑11.①毛地黄为重要的强心药，可兴奋心肌，增强心肌的收缩力，改善血液循环②乌本苷是钠离子和钾离子泵抑制剂，在膜外占据钾离子的结合位点后，Na+-K+-ATP酶活性被抑制。当一种药物过多时，心脏方面的症状是各种类型的心律失常并存或先後出现，如心动过速或过缓，心律改变如过早搏动、二联律，阵发性心动过速、心室颤动，各级房室传导阻。心室颤动和心室静止是最严重的心律失常，可直接危及生命。最後发生惊厥、虚脱、昏迷等。12.维持膜蛋白在膜外的疏水作用是穿膜蛋白有疏水穿膜区，帮助蛋白质折叠为三维结构的作用力是氢键、离子键和疏水键等。13.可能是Na+-H+泵14.AQP1是由四个相同的亚基构成,每个亚基的相对分子质量为28kDa,每个亚基有六个跨膜结构，AQPl在质膜中以四聚体的形式存在，每个单体都由6个贯穿膜两面的长a螺旋构成基本骨架，其间还有两个嵌入但不贯穿膜的短a螺旋[4]。每个单体蛋白的中空部分都形成具有高度选择性的通道，只允许水分子跨膜运输而不允许带电质子或其他离子通过，在功能上都可以作为一个独立水通道。在跨膜结构域2与3、5与6之间有