细胞生物学考研全真模拟试卷及详解（一）
（分值 150分）
一、名词解释题（每小题3分，共30分）
1biomacromolecule
答：biomacromolecule的中文名称是生物大分子，是指细胞中存在的分子质量巨大、结构复杂、具有生物活性的有机化合物，是构成生命的基础物质。蛋白质、核酸等是典型的生物大分子，是由多个氨基酸或核苷酸等小分子聚合而成的，具有广泛的生物活性，既是细胞的结构成分，又是细胞各种生命活动的执行者或体现者。
2template assembly
答：template assembly的中文名称是模板组装，是指由模板指导，在一系列酶的催化下，合成新的、与模板完全相同的分子的一种细胞内的重要组装方式。模板组装是生物大分子组装假说的一种，其中DNA的分子组装属于模板组装。
3receptor mediatedendocytosis
答：receptor mediatedendocytosis的中文名称是受体介导的内吞作用，是指被转运的大分子物质（配体）与细胞表面受体结合形成复合物，网格蛋白在复合物胞质面组装促使质膜内陷形成有被小窝，有被小窝脱落形成有被小囊泡并转运至目的地，包被后去除囊泡与胞内体融合，配体进入相应细胞器，从而转运特异性的物质的过程。
4connexon
答：connexon中文名称是连接子，是指间隙连接的基本结构单位。每个连接子由6个相同或相似的连接子蛋白构成六聚体，中间形成直径约1.5nm的孔道。相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位。
5ribozyme
答：ribozyme的中文名称是核酶，是指具有催化功能的RNA分子。核酶是生物催化剂，不仅可以催化RNA水解、连接、mRNA的剪接，还可以催化RNA聚合反应以及RNA的磷酸化、氨酰基化等多种生化反应。
6microtubule
答：microtubule的中文名称是微管，是指一种中空的具有极性的细胞骨架纤维，是由α，β两种类型的微管蛋白亚基形成的微管蛋白二聚体，平均外径24nm，内径15nm。参与细胞形态的发生和维持、细胞内物质运输、细胞运动和细胞分裂等过程。
7insulator
答：insulator的中文名称是隔离子，是指防止处于抑制状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特征向两侧扩展的染色质DNA序列。隔离子表明基因表达有位置效应，作为异染色质定向形成的起始位点，提供拓扑隔离区。
8Hayflick limitation
答：Hayflick limitation的中文名称是Hayflick界限，是指由美国生物学家Leonard. Hayflick提出的关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。该观点认为：正常的体外培养的细胞寿命不是无限的，而只能进行有限次数（大约50次）的增殖。
9epithelial-mesenclymal transition（EMT）
答：epithelial-mesenclymal transition（EMT）的中文名称是上皮细胞-间充质细胞转换，是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型细胞的生物学过程。在胚胎发育、慢性炎症、组织重建、癌症转移和多种纤维化疾病中发挥了重要作用，其主要的特征包括细胞黏附分子（如E-钙黏蛋白）表达的减少、细胞角蛋白为主的细胞骨架转化为波形蛋白为主的细胞骨架以及形态上具有间充质细胞的特征等。通过EMT，上皮细胞失去了细胞极性，失去与基底膜的连接等上皮表型，获得了较高的迁移与侵袭、抗凋亡和降解细胞外基质的能力等间质表型。
10oncogene
答：oncogene的中文名称是癌基因，是指控制细胞生长和分裂的一类正常基因，发生突变后能引起正常细胞发生癌变。癌基因可以分成两大类：一类是病毒癌基因，指反转录病毒的基因组里带有可使受病毒感染的宿主细胞发生癌变的基因，简写成v-onc；另一类癌基因是细胞癌基因，指存在于正常的细胞基因组中，与病毒癌基因有同源序列，具有促进正常细胞生长、增殖、分化和发育等生理功能的基因，简写成c-onc。在正常细胞内未激活的细胞癌基因又称原癌基因，当其受到某些条件激活时，结构和表达发生异常，能使细胞发生恶性突变。
二、简答题（每小题10分，共60分）
1为什么说支原体是最小、最简单的细胞？
答：支原体是最小、最简单的细胞的原因如下：
（1）虽然病毒的体积总体上比支原体小，但是它不具有细胞形态。
（2）目前没有发现比支原体更小、更简单的细胞。
（3）支原体具备细胞膜，遗传信息载体DNA或RNA，核糖体和进行酶促反应的酶，能维持它作为一个细胞的基本生命活动。
（4）从理论上推论，细胞独立生存所需空间的最小极限是细胞的直径不小于100nm，而支原体的直径已接近这个极限。
（5）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要求，似乎是不可能存在的。
所以说支原体是最小、最简单的细胞器。
2请辨析：既然已经有放大几十万倍的电镜，可以不用光镜了。
答：“已经有放大几十万倍的电镜，可以不用光镜”的观点是错误的。尽管已经有放大几十万倍的电镜，但是普通光学显微镜在科研中的地位仍不可取代，而且光学显微镜正发挥着越来越重要的作用。辨析如下：
（1）细胞生物学是在显微、亚显微和分子3个机构层次上研究细胞，在显微水平上研究细胞需用普通光学显微镜，在亚显微水平上需用电子显微镜，因此两者是在细胞的不同显微水平上观察细胞结构，缺一不可；
（2）普通光学显微镜样品易制备，而电镜对样品的要求很高；
（3）电镜不能观察活细胞及其动态变化；
（4）普通光学显微镜操作简单，对环境和设备的要求没有电镜高。
3过氧化物酶体具有哪些功能？
答：过氧化物酶体除了水解过氧化氢之外，还具有以下功能：
（1）解毒作用：过氧化氢酶利用过氧化氢氧化底物，如酚、甲酸、甲醛和乙醇等，使这些毒性物质变成无毒性的物质，同时使H2O2变成无毒的H2O。这种作用对于肝、肾特别重要。
（2）调节氧浓度：过氧化物酶体中氧化酶的反应对于细胞内氧气的消耗量具有很大的影响，特别在高浓度氧的条件下尤其明显，因此使细胞免受高浓度氧的毒害作用。
（3）脂肪酸的氧化：动物细胞的过氧化物酶体中含有脂肪酸氧化酶，大约25%～50%的脂肪是在过氧化物酶体中氧化的。
（4）含氮物质的代谢：大多数动物细胞中，尿酸氧化酶对于尿酸的氧化是必需的，此外过氧化物酶体还参与其他的氮代谢。
4何谓呼吸链？组成如何？怎样定位？
答：（1）呼吸链又称电子传递链，是指定位于线粒体内膜上的一组酶的复合体，功能是进行电子传递、质子的传递及氧的利用，产生H2O和ATP。
（2）呼吸链的组成包括四部分：
①复合物Ⅰ：又称NADH脱氢酶或NADH-CoQ还原酶复合物；
②复合物Ⅱ：又称琥珀酸脱氢酶或琥珀酸-CoQ还原酶复合物；
③复合物Ⅲ：又称CoQH2-细胞色素c还原酶复合物；
④复合物Ⅳ：又称细胞色素c氧化酶。
（3）呼吸链的定位：
主呼吸链由复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组成，来自NADH的电子依次经过这3个复合物进行传递；次呼吸链依次由复合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组成，来自FADH2的电子不经过复合物Ⅰ。此外细胞色素c和辅酶Q这两种呼吸链成分独立存在于线粒体膜中。
5简述核纤层的结构及其生物学功能。
答：（1）核纤层的结构
核纤层是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络，是由1～3种核纤层蛋白多肽组成的。核纤层在结构上与中间纤维、核骨架相互连接，形成贯穿于细胞核与细胞质的骨架结构体系。
（2）核纤层的功能
①保持核的形态
核纤层是核被膜的支架，用高盐溶液、非离子去污剂和核酸酶去除大部分核物质，剩余的核纤层仍能维持核的轮廓。此外，核纤层与核骨架以及穿过核被膜的中间纤维相连，使胞质骨架和核骨架形成一种连续的网络结构。
②参与染色质和核的组装
核纤层在细胞分裂时呈现出周期性的变化，在间期核中，核纤层在核周边锚定的位点提供了染色质（异染色质）。在前期结束时，核纤层被磷酸化，核膜解体。其中B型核纤肽与核膜残余小泡结合，A型溶于胞质中。在分裂末期，核纤肽去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。
6裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）通常在达到一定的大小后发生分裂，下图显示了一个野生型的分裂过程。现在分离到了两个突变体：cdc25－和wee1－，但是忘记作标记，从而无法区别出来。其实在显微镜下对细胞进行观察，就可以进行鉴定。
图 显微镜下观察到裂殖酵母野生型与突变型的形态图
请根据观察的结果推测：
（1）突变体1和突变体2中，哪个是cdc25－，哪个是wee1－？
（2）这些突变影响了细胞周期中的哪个时期，这个时期是延长还是缩短？
答：（1）突变体1是cdc25－，突变体2是wee1－。原因如下：
①突变体1的cdc25基因编码的蛋白质有缺陷，cdc25去除cdc2上抑制性的磷酸基团从而激活cdc2。如果cdc25基因不能产生一个有功能的磷酸酯酶，细胞将不正常地长期生长。
②突变体2是缺少wee1基因编码的蛋白。wee1基因编码一种激酶，将抑制性的磷酸基团添加到cdc2上，缺少wee1的细胞在未成熟时即提前分裂。
（2）在两种突变体中，G2期的持续时间不正常，在突变体1中延长，在突变体2中缩短。
三、论述题（每小题15分，共60分）
1原核细胞与真核细胞有何差异？
答：真核细胞和原核细胞差异十分明显，主要表现如表1所示：
表1 原核细胞与真核细胞基本特征的比较
2试述Caspase导致细胞凋亡的机制和Caspase活化的基本途径。
答：（1）Caspase导致细胞凋亡的机制如下：
①Caspase能特异地断开底物蛋白某一天冬氨酸残基后面的肽键，从而选择性的切割蛋白质，使底物蛋白激活或失活。切割位点通常位于蛋白质相邻的结构域之间。
a．Caspase-1和Caspase-11主要负责白介素前体的活化，不直接参与凋亡信号的传递；
b．凋亡起始者，Caspase-2，Caspase-8，Caspase-9，Caspase-10，Caspase-11，负责切割执行者的前体，活化执行者；
c．凋亡执行者，Caspase-3，Caspase-6，Caspase-7，活化后负责切割细胞结构蛋白和调节蛋白。目前发现280余种，如蛋白激酶、细胞支架蛋白、核酸内切酶、参与DNA修复的酶等。
②依赖Caspase细胞凋亡过程，分为激活期和执行期两个阶段：
a．前期，细胞应答死亡信号，起始Caspase活化。该活化属于同性活化，即酶原分子聚集成复合物达到一定浓度时，就彼此切割或构象改变产生有活性的二聚体形式；
b．后期，效应Caspase活化，执行细胞死亡程序。属于异性活化，即起始Caspase募集效应Caspase酶原分子后，对其进行切割，产生具有活性的效应Caspase切割细胞内重要的结构和功能蛋白，导致细胞凋亡，凋亡过程具有级联效应。
（2）Caspase活化的基本途径如下：
①由死亡受体起始的外源途径
胞外配体（Fas或TNF）→受体（质膜表面分子Fas或TNF受体）→募集接头蛋白和起始Caspase酶原形成死亡诱导信号复合物（DISC）→起始Caspase活化→效应Caspase活化→细胞凋亡。此外，起始Caspase活化→Bid活化→Bax和Bak活化→激活内源途径。
②由线粒体起始的内源途径
内部或外部凋亡信号的刺激→线粒体外膜通透性改变→向胞质释放凋亡相关因子（细胞色素c）→细胞色素c与Apaf-1及Caspase-9前体形成凋亡复合体→Caspase-9活化→效应Caspase活化→细胞凋亡。内源途径中，细胞色素c的释放是关键步骤。线粒体通透性主要受Bcl-2蛋白家族的调控。Bcl-2是线虫抗凋亡蛋白Ced-9在哺乳类中的同源物，Bcl-2蛋白家族通常含有BH结构域，根据功能分为两组：Bcl-2，Bcl-xL，Bcl-w等抑制细胞凋亡；Bax，Bak，Noxa等促进细胞凋亡。Caspase的级联反应还可能起始于细胞核、高尔基体、溶酶体以及内质网等细胞器。
3已知某信号分子（分泌蛋白）引发的下游事件可抑制细胞分裂，我们推测该信号分子的受体可能分布在细胞膜上。请你设计一个实验方案证实：
（1）该信号分子的受体确实存在于细胞膜上；
（2）该信号分子是通过与其受体的结合抑制了细胞分裂。
该实验应特别注意哪些关键环节？
答：实验方案如下：
实验原理：绿色荧光蛋白（Green Fluorescent Protein，简称GFP）是一种在美国西北海岸盛产的水母中发现的一种蛋白质。它之所以能够发光，是因在其包含238个氨基酸的序列中，第65至67个氨基酸（丝氨酸-酪氨酸-甘氨酸）残基可自发地形成一种荧光发色团。因此能够直接看到细胞内部的运动情况，轻易地找出GFP蛋白所处的位置。
（1）本实验中，可以构建含有可以表达该信号分子基因与GFP基因的融合载体，然后将其转化到细胞中。该载体就会在细胞中表达带有GFP蛋白的信号分子。如果该信号分子与细胞膜上的受体蛋白结合，那么就会在细胞膜上观察到发光的GFP蛋白。该实验可以证明已知信号分子的受体确实存在于细胞膜上。
（2）在（1）的方案基础上设立对照实验。
①以无信号分子结合的正常细胞作为对照组。
②构建带有可以与信号分子结合但是没有功能的受体片段，与信号分子竞争性结合，从而阻止信号分子与受体的结合。
如果①和②情况下细胞正常分裂，则说明该信号分子是通过与其受体结合抑制了细胞分裂。
（3）注意事项：
①GFP蛋白与已知信号分子融合后可能影响信号分子的构象从而影响信号分子的功能以及与其受体的结合。
②表达的没有功能的受体片段应该与信号分子具有结合性，同时，需要保证该信号片段大量表达，具有较高浓度，从而可以与信号分子产生竞争性结合。
4日本科学家大隅良典获得2016年诺贝尔生理学或医学奖，请说明其获奖成果及意义。
答：日本科学家大隅良典获得2016年诺贝尔生理学或医学奖的获奖成果及意义：
（1）获奖成果：上世纪90年代初，大隅良典通过利用常见的酵母进行一系列实验后，发现了对细胞自噬机制具有决定性意义的基因并阐明了自噬机制的原理，此外还证明人类细胞也拥有相同的自噬机制。
细胞自噬是细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。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。此外，AMPK能抑制那些未参与细胞自噬的酶，而激活参与细胞自噬的Vps34酶。
（2）大隅良典获奖的意义在于：细胞自噬与细胞凋亡、细胞衰老一样，是十分重要的生物学现象，参与生物的发育、生长等多种过程。细胞自噬的异常会导致癌细胞的出现。大隅良典的研究成果有助于人类更好地了解细胞如何实现自身的循环利用。在适应饥饿或应对感染等许多生理进程中，细胞自噬机制都有重要意义，大隅良典的发现为理解这些意义开辟了道路。此外，细胞自噬基因的突变会引发疾病，因此干扰自噬过程可以用于癌症和神经系统疾病等的治疗。