細胞生物學考研全真模擬試卷及詳解（一）

（分值　150分）

一、名詞解釋題（每小題3分，共30分）

1biomacromolecule

答：biomacromolecule的中文名稱是生物大分子，是指細胞中存在的分子質量巨大、結構復雜、具有生物活性的有機化合物，是構成生命的基礎物質。蛋白質、核酸等是典型的生物大分子，是由多個氨基酸或核苷酸等小分子聚合而成的，具有廣泛的生物活性，既是細胞的結構成分，又是細胞各種生命活動的執行者或體現者。

2template assembly

答：template assembly的中文名稱是模板組裝，是指由模板指導，在一系列酶的催化下，合成新的、與模板完全相同的分子的一種細胞內的重要組裝方式。模板組裝是生物大分子組裝假說的一種，其中DNA的分子組裝屬于模板組裝。

3receptor mediatedendocytosis

答：receptor mediatedendocytosis的中文名稱是受體介導的內吞作用，是指被轉運的大分子物質（配體）與細胞表面受體結合形成復合物，網格蛋白在復合物胞質面組裝促使質膜內陷形成有被小窩，有被小窩脫落形成有被小囊泡并轉運至目的地，包被后去除囊泡與胞內體融合，配體進入相應細胞器，從而轉運特異性的物質的過程。

4connexon

答：connexon中文名稱是連接子，是指間隙連接的基本結構單位。每個連接子由6個相同或相似的連接子蛋白構成六聚體，中間形成直徑約1.5nm的孔道。相鄰細胞膜上的兩個連接子對接便形成一個間隙連接單位。

5ribozyme

答：ribozyme的中文名稱是核酶，是指具有催化功能的RNA分子。核酶是生物催化劑，不僅可以催化RNA水解、連接、mRNA的剪接，還可以催化RNA聚合反應以及RNA的磷酸化、氨酰基化等多種生化反應。

6microtubule

答：microtubule的中文名稱是微管，是指一種中空的具有極性的細胞骨架纖維，是由α，β兩種類型的微管蛋白亞基形成的微管蛋白二聚體，平均外徑24nm，內徑15nm。參與細胞形態的發生和維持、細胞內物質運輸、細胞運動和細胞分裂等過程。

7insulator

答：insulator的中文名稱是隔離子，是指防止處于抑制狀態與活化狀態的染色質結構域之間的結構特征向兩側擴展的染色質DNA序列。隔離子表明基因表達有位置效應，作為異染色質定向形成的起始位點，提供拓撲隔離區。

8Hayflick limitation

答：Hayflick limitation的中文名稱是Hayflick界限，是指由美國生物學家Leonard. Hayflick提出的關于細胞增殖能力和壽命是有限的觀點。該觀點認為：正常的體外培養的細胞壽命不是無限的，而只能進行有限次數（大約50次）的增殖。

9epithelial-mesenclymal transition（EMT）

答：epithelial-mesenclymal transition（EMT）的中文名稱是上皮細胞-間充質細胞轉換，是指上皮細胞通過特定程序轉化為具有間質表型細胞的生物學過程。在胚胎發育、慢性炎癥、組織重建、癌癥轉移和多種纖維化疾病中發揮了重要作用，其主要的特征包括細胞黏附分子（如E-鈣黏蛋白）表達的減少、細胞角蛋白為主的細胞骨架轉化為波形蛋白為主的細胞骨架以及形態上具有間充質細胞的特征等。通過EMT，上皮細胞失去了細胞極性，失去與基底膜的連接等上皮表型，獲得了較高的遷移與侵襲、抗凋亡和降解細胞外基質的能力等間質表型。

10oncogene

答：oncogene的中文名稱是癌基因，是指控制細胞生長和分裂的一類正常基因，發生突變后能引起正常細胞發生癌變。癌基因可以分成兩大類：一類是病毒癌基因，指反轉錄病毒的基因組里帶有可使受病毒感染的宿主細胞發生癌變的基因，簡寫成v-onc；另一類癌基因是細胞癌基因，指存在于正常的細胞基因組中，與病毒癌基因有同源序列，具有促進正常細胞生長、增殖、分化和發育等生理功能的基因，簡寫成c-onc。在正常細胞內未激活的細胞癌基因又稱原癌基因，當其受到某些條件激活時，結構和表達發生異常，能使細胞發生惡性突變。

二、簡答題（每小題10分，共60分）

1為什么說支原體是最小、最簡單的細胞？

答：支原體是最小、最簡單的細胞的原因如下：

（1）雖然病毒的體積總體上比支原體小，但是它不具有細胞形態。

（2）目前沒有發現比支原體更小、更簡單的細胞。

（3）支原體具備細胞膜，遺傳信息載體DNA或RNA，核糖體和進行酶促反應的酶，能維持它作為一個細胞的基本生命活動。

（4）從理論上推論，細胞獨立生存所需空間的最小極限是細胞的直徑不小于100nm，而支原體的直徑已接近這個極限。

（5）作為比支原體更小、更簡單的細胞，又要維持細胞生命活動的基本要求，似乎是不可能存在的。

所以說支原體是最小、最簡單的細胞器。

2請辨析：既然已經有放大幾十萬倍的電鏡，可以不用光鏡了。

答：“已經有放大幾十萬倍的電鏡，可以不用光鏡”的觀點是錯誤的。盡管已經有放大幾十萬倍的電鏡，但是普通光學顯微鏡在科研中的地位仍不可取代，而且光學顯微鏡正發揮著越來越重要的作用。辨析如下：

（1）細胞生物學是在顯微、亞顯微和分子3個機構層次上研究細胞，在顯微水平上研究細胞需用普通光學顯微鏡，在亞顯微水平上需用電子顯微鏡，因此兩者是在細胞的不同顯微水平上觀察細胞結構，缺一不可；

（2）普通光學顯微鏡樣品易制備，而電鏡對樣品的要求很高；

（3）電鏡不能觀察活細胞及其動態變化；

（4）普通光學顯微鏡操作簡單，對環境和設備的要求沒有電鏡高。

3過氧化物酶體具有哪些功能？

答：過氧化物酶體除了水解過氧化氫之外，還具有以下功能：

（1）解毒作用：過氧化氫酶利用過氧化氫氧化底物，如酚、甲酸、甲醛和乙醇等，使這些毒性物質變成無毒性的物質，同時使H₂O₂變成無毒的H₂O。這種作用對于肝、腎特別重要。

（2）調節氧濃度：過氧化物酶體中氧化酶的反應對于細胞內氧氣的消耗量具有很大的影響，特別在高濃度氧的條件下尤其明顯，因此使細胞免受高濃度氧的毒害作用。

（3）脂肪酸的氧化：動物細胞的過氧化物酶體中含有脂肪酸氧化酶，大約25%～50%的脂肪是在過氧化物酶體中氧化的。

（4）含氮物質的代謝：大多數動物細胞中，尿酸氧化酶對于尿酸的氧化是必需的，此外過氧化物酶體還參與其他的氮代謝。

4何謂呼吸鏈？組成如何？怎樣定位？

答：（1）呼吸鏈又稱電子傳遞鏈，是指定位于線粒體內膜上的一組酶的復合體，功能是進行電子傳遞、質子的傳遞及氧的利用，產生H₂O和ATP。

（2）呼吸鏈的組成包括四部分：

①復合物Ⅰ：又稱NADH脫氫酶或NADH-CoQ還原酶復合物；

②復合物Ⅱ：又稱琥珀酸脫氫酶或琥珀酸-CoQ還原酶復合物；

③復合物Ⅲ：又稱CoQH₂-細胞色素c還原酶復合物；

④復合物Ⅳ：又稱細胞色素c氧化酶。

（3）呼吸鏈的定位：

主呼吸鏈由復合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ組成，來自NADH的電子依次經過這3個復合物進行傳遞；次呼吸鏈依次由復合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組成，來自FADH₂的電子不經過復合物Ⅰ。此外細胞色素c和輔酶Q這兩種呼吸鏈成分獨立存在于線粒體膜中。

5簡述核纖層的結構及其生物學功能。

答：（1）核纖層的結構

核纖層是位于細胞核內層核膜下的纖維蛋白片層或纖維網絡，是由1～3種核纖層蛋白多肽組成的。核纖層在結構上與中間纖維、核骨架相互連接，形成貫穿于細胞核與細胞質的骨架結構體系。

（2）核纖層的功能

①保持核的形態

核纖層是核被膜的支架，用高鹽溶液、非離子去污劑和核酸酶去除大部分核物質，剩余的核纖層仍能維持核的輪廓。此外，核纖層與核骨架以及穿過核被膜的中間纖維相連，使胞質骨架和核骨架形成一種連續的網絡結構。

②參與染色質和核的組裝

核纖層在細胞分裂時呈現出周期性的變化，在間期核中，核纖層在核周邊錨定的位點提供了染色質（異染色質）。在前期結束時，核纖層被磷酸化，核膜解體。其中B型核纖肽與核膜殘余小泡結合，A型溶于胞質中。在分裂末期，核纖肽去磷酸化重新組裝，介導了核膜的重建。

6裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）通常在達到一定的大小后發生分裂，下圖顯示了一個野生型的分裂過程。現在分離到了兩個突變體：cdc25^－和wee1^－，但是忘記作標記，從而無法區別出來。其實在顯微鏡下對細胞進行觀察，就可以進行鑒定。

圖　顯微鏡下觀察到裂殖酵母野生型與突變型的形態圖

請根據觀察的結果推測：

（1）突變體1和突變體2中，哪個是cdc25^－，哪個是wee1^－？

（2）這些突變影響了細胞周期中的哪個時期，這個時期是延長還是縮短？

答：（1）突變體1是cdc25^－，突變體2是wee1^－。原因如下：

①突變體1的cdc25基因編碼的蛋白質有缺陷，cdc25去除cdc2上抑制性的磷酸基團從而激活cdc2。如果cdc25基因不能產生一個有功能的磷酸酯酶，細胞將不正常地長期生長。

②突變體2是缺少wee1基因編碼的蛋白。wee1基因編碼一種激酶，將抑制性的磷酸基團添加到cdc2上，缺少wee1的細胞在未成熟時即提前分裂。

（2）在兩種突變體中，G₂期的持續時間不正常，在突變體1中延長，在突變體2中縮短。

三、論述題（每小題15分，共60分）

1原核細胞與真核細胞有何差異？

答：真核細胞和原核細胞差異十分明顯，主要表現如表1所示：

表1　原核細胞與真核細胞基本特征的比較

2試述Caspase導致細胞凋亡的機制和Caspase活化的基本途徑。

答：（1）Caspase導致細胞凋亡的機制如下：

①Caspase能特異地斷開底物蛋白某一天冬氨酸殘基后面的肽鍵，從而選擇性的切割蛋白質，使底物蛋白激活或失活。切割位點通常位于蛋白質相鄰的結構域之間。

a．Caspase-1和Caspase-11主要負責白介素前體的活化，不直接參與凋亡信號的傳遞；

b．凋亡起始者，Caspase-2，Caspase-8，Caspase-9，Caspase-10，Caspase-11，負責切割執行者的前體，活化執行者；

c．凋亡執行者，Caspase-3，Caspase-6，Caspase-7，活化后負責切割細胞結構蛋白和調節蛋白。目前發現280余種，如蛋白激酶、細胞支架蛋白、核酸內切酶、參與DNA修復的酶等。

②依賴Caspase細胞凋亡過程，分為激活期和執行期兩個階段：

a．前期，細胞應答死亡信號，起始Caspase活化。該活化屬于同性活化，即酶原分子聚集成復合物達到一定濃度時，就彼此切割或構象改變產生有活性的二聚體形式；

b．后期，效應Caspase活化，執行細胞死亡程序。屬于異性活化，即起始Caspase募集效應Caspase酶原分子后，對其進行切割，產生具有活性的效應Caspase切割細胞內重要的結構和功能蛋白，導致細胞凋亡，凋亡過程具有級聯效應。

（2）Caspase活化的基本途徑如下：

①由死亡受體起始的外源途徑

胞外配體（Fas或TNF）→受體（質膜表面分子Fas或TNF受體）→募集接頭蛋白和起始Caspase酶原形成死亡誘導信號復合物（DISC）→起始Caspase活化→效應Caspase活化→細胞凋亡。此外，起始Caspase活化→Bid活化→Bax和Bak活化→激活內源途徑。

②由線粒體起始的內源途徑

內部或外部凋亡信號的刺激→線粒體外膜通透性改變→向胞質釋放凋亡相關因子（細胞色素c）→細胞色素c與Apaf-1及Caspase-9前體形成凋亡復合體→Caspase-9活化→效應Caspase活化→細胞凋亡。內源途徑中，細胞色素c的釋放是關鍵步驟。線粒體通透性主要受Bcl-2蛋白家族的調控。Bcl-2是線蟲抗凋亡蛋白Ced-9在哺乳類中的同源物，Bcl-2蛋白家族通常含有BH結構域，根據功能分為兩組：Bcl-2，Bcl-xL，Bcl-w等抑制細胞凋亡；Bax，Bak，Noxa等促進細胞凋亡。Caspase的級聯反應還可能起始于細胞核、高爾基體、溶酶體以及內質網等細胞器。

3已知某信號分子（分泌蛋白）引發的下游事件可抑制細胞分裂，我們推測該信號分子的受體可能分布在細胞膜上。請你設計一個實驗方案證實：

（1）該信號分子的受體確實存在于細胞膜上；

（2）該信號分子是通過與其受體的結合抑制了細胞分裂。

該實驗應特別注意哪些關鍵環節？

答：實驗方案如下：

實驗原理：綠色熒光蛋白（Green Fluorescent Protein，簡稱GFP）是一種在美國西北海岸盛產的水母中發現的一種蛋白質。它之所以能夠發光，是因在其包含238個氨基酸的序列中，第65至67個氨基酸（絲氨酸-酪氨酸-甘氨酸）殘基可自發地形成一種熒光發色團。因此能夠直接看到細胞內部的運動情況，輕易地找出GFP蛋白所處的位置。

（1）本實驗中，可以構建含有可以表達該信號分子基因與GFP基因的融合載體，然后將其轉化到細胞中。該載體就會在細胞中表達帶有GFP蛋白的信號分子。如果該信號分子與細胞膜上的受體蛋白結合，那么就會在細胞膜上觀察到發光的GFP蛋白。該實驗可以證明已知信號分子的受體確實存在于細胞膜上。

（2）在（1）的方案基礎上設立對照實驗。

①以無信號分子結合的正常細胞作為對照組。

②構建帶有可以與信號分子結合但是沒有功能的受體片段，與信號分子競爭性結合，從而阻止信號分子與受體的結合。

如果①和②情況下細胞正常分裂，則說明該信號分子是通過與其受體結合抑制了細胞分裂。

（3）注意事項：

①GFP蛋白與已知信號分子融合后可能影響信號分子的構象從而影響信號分子的功能以及與其受體的結合。

②表達的沒有功能的受體片段應該與信號分子具有結合性，同時，需要保證該信號片段大量表達，具有較高濃度，從而可以與信號分子產生競爭性結合。

4日本科學家大隅良典獲得2016年諾貝爾生理學或醫學獎，請說明其獲獎成果及意義。

答：日本科學家大隅良典獲得2016年諾貝爾生理學或醫學獎的獲獎成果及意義：

（1）獲獎成果：上世紀90年代初，大隅良典通過利用常見的酵母進行一系列實驗后，發現了對細胞自噬機制具有決定性意義的基因并闡明了自噬機制的原理，此外還證明人類細胞也擁有相同的自噬機制。

細胞自噬是細胞通過溶酶體與雙層膜包裹的細胞自身物質融合，從而降解細胞自身物質的過程。AMPK能以不同的方式，調控一種稱為Vps34激酶家族不同的復合物，一些Vps34酶參與了正常細胞的囊泡運輸-細胞中一種重要的分子運輸，還有一些Vps34復合物則參與了細胞自噬。此外，AMPK能抑制那些未參與細胞自噬的酶，而激活參與細胞自噬的Vps34酶。

（2）大隅良典獲獎的意義在于：細胞自噬與細胞凋亡、細胞衰老一樣，是十分重要的生物學現象，參與生物的發育、生長等多種過程。細胞自噬的異常會導致癌細胞的出現。大隅良典的研究成果有助于人類更好地了解細胞如何實現自身的循環利用。在適應饑餓或應對感染等許多生理進程中，細胞自噬機制都有重要意義，大隅良典的發現為理解這些意義開辟了道路。此外，細胞自噬基因的突變會引發疾病，因此干擾自噬過程可以用于癌癥和神經系統疾病等的治療。