中山大学细胞生物学考研习题.pdf
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1、1.胡克和列文虎克发现细胞的动机是不同的,你对此有何感想?(答案)胡克当时的目的只是想弄清楚为什么软木塞吸水后能 够膨胀,并且能够堵塞住暖水瓶中的气体溢出而保温。列文虎克是为了保证售出的布匹质量,用显微镜检查布 匹是否发霉。正是由于他们的观察力和对自然现象的好 奇心,以及对事业的责任感才导致细胞的发现。2.为什么恩格斯对细胞学说给予与此高的评价?(答案)因为细胞学说的提出解决了生命的共同起源,即生命 的同一性问题。3.如何理解人才、理论和技术在科技发展中的作用?(答案)从细胞的发展史可看出:人才是关键,是原动力,理 论是指导,指引方向,技术是突破点。4.证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的
2、证据是什么?(答案)核酶的发现。所谓核酶就是具有催化活性的RNA分子。5.举例说明细胞的形态与功能相适应(答案)细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞 的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构,有利于。2和 CO2的交换;高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而 且在大小方面都是截然不同的,这种不同与它们各自的 功能相适应。卵细胞之所以既大又圆,是因为卵细胞受 精之后,要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的 物质,这样,卵细胞除了带有一套完整的基因组外,还 有很多预先合成的mRNA和蛋白质,所以体积就大;而 圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细 又长,这也是与它的功能相适应的。精
3、细胞对后代的责 任仅是提供一套基因组,所以它显得很轻装;至于精细 胞的细尾巴则是为了运动寻靶,尖尖的头部,是为了更 容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。6.真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍,真核细胞如何解决 细胞内重要分子的浓度问题?(答案)出现了特化的内膜系统,这样,体积增大了,表面积 也大大增加,一些重要分子的浓度并没有被稀释。7.相邻水分子间的关系是靠氢键维系的(图1-7),这种氢键赋予水 分子哪些独特的性质,对于生活细胞有什么重要性?(答案)首先,氢键能够吸收较多的热能,将氢键打断需要较 高的温度,所以氢键可维持细胞温度的相对稳定。第二 是相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的
4、粘性,这样使水具有较高的表面密度。第三,水分子间的氢键 可以提高水的沸点,这样使它不易从细胞中挥发掉。8.蛋白质的糖基化的蛋白质的理化性质有哪些影响?(答案)溶解度。糖基化往往使蛋白质在水中的溶解度增大。但是,若糖链增长到一定程度,由于分子量增大和形成 高级结构,亦会出现憎水性增加的现象。电荷。氨基 糖解离后,应带正电荷。但是,天然存在的氨基糖的氨 基都被N-乙酰基取代,实际上相当于中性糖。许多糖链 上有唾液酸,或糖醛酸,解离后带负电荷。所以,糖基 化可能使蛋白质增加许多负电荷。9.组成蛋白质的基本构件只是20种氨基酸。为什么蛋白质却具有如 此广泛的功能?(答案)根本原因是蛋白质具有几乎无限的
5、形态结构,因此蛋 白质仅仅是一类分子的总称。换句话说,蛋白质之所以 有如此广泛的作用,是因为蛋白质具有各种不同的结构,特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域,而这种 不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其它分子进 行相互作用,这就是蛋白质结构决定功能的特异性。正 是由于蛋白质具有如此广泛不同特异性才维持了生命的 高度有序性和复杂性。10.为什么解决生命科学的问题不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物 学?(答案)在生命活动中,随着细胞周期的进行和细胞代谢状态 的不同,各种反应复合物,包括细胞器乃至整个细胞要 不断进行组装和去组装。因此,细胞生命活动的基础是 细胞组装活动,而这些组装活动又不能简单
6、地归结于分 子水平的活动,这就是为什么不能仅靠分子生物学而要 靠细胞生物学解决生命科学问题的缘由。1.图2-3的解释(答案)两个儿童共同振动一根绳子产生的波动类似于光子光 子和电子形成的波,以此说明物体的大小对波的干扰。(a)两个儿童振动绳子产生的特征波长;(b)向绳子波中扔进 一个球或一个物体,如果扔进物体的直径与绳子波长相 近,就会干扰绳子波的移动;(3)如果扔进一个垒球或其他 物体比绳子波长小得多,对绳子波的移动只有很小或没 有干扰;(d)如果将绳子快速振动,波长就会大大缩短;(e)此时扔进垒球就会干扰绳子波的移动。2.为什么电子显微镜需要真空系统(vacuum system)?(答案)
7、由于电子在空气中行进的速度很慢,所以必须由真空 系统保持电镜的真空度,否则,空气中的分子会阻挠电 子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来 获得电子显微镜镜筒中的真空,当电子显微镜启动时,第一级旋转式真空泵(rotary pump)获得低真空,作为二 级泵的预真空;第二级采用油扩散泵(oil diffusion pump)获得高真空。3.什么是相位和相差?(答案)所谓相位是光波在前进时,电振动呈现的交替的波形 变化。由于光是电磁波,其电振动与磁振动垂直,又与 波的传播方向垂直,导致了传播时波形的变化。同一种 光波通过折射率不同的物质时,光的相位就会发生变化,波长和振幅也会发生变化。所谓
8、相差是指两束光波在某 一位置时,由于波峰和波谷不一致,即存在着相位上的 差异,叫相差。同一种光通过细胞时,由于细胞不同部 分的折射率不同,通过细胞的光线比未通过细胞的光线 相位落后,而通过细胞核的光线比通过细胞其他部位的 相位落后,这就是相位差。4.与光镜相比,用于电子显微镜的组织固定有什么特殊的要求?(答 案)比光镜的要求更高。首先是样品要薄,这是因为电子 的穿透能力十分有限,即使是100 2 00kV高压,电子 穿透厚度仅为1pm。通常把样品制成50 lOOnm厚的 薄片(一个细胞切成100 200片),称超薄切片(ultrathin section)o其次是要求很好地保持样品的精细 结构
9、,特别是在组织固定时要求既要终止细胞生命,又 不破坏细胞的结构。第三是要求样品要具有一定的反差。电子显微镜的样品切片最后被放置在载网上而不是玻片 上。5.什么是细胞分选?基本原理(答案)用流式细胞计将特定的细胞分选分选出来的技术,分 选前,细胞要被戴上特殊的标记。所用的标记细胞的探 针是能够同待分选细胞表面特征性蛋白(抗原)结合的抗 体,而这种抗体又能够同某种荧光染料结合。当结合有 荧光染料的探针与细胞群温育时,探针就会同具有特异 表面抗原的细胞紧紧结合,由于抗体的结合,被结合的 细胞带上了荧光标记。细胞被标记之后,除去游离的抗 体,并将细胞进行稀释。当稀释的细胞进入超声波振荡 器时,极稀的细
10、胞悬浮液形成很小的液滴,一个液滴中 只含有一个细胞。液滴一旦形成并通过激光束时,激光 束激发结合在细胞表面抗体分子成为一种标签。当液滴 逐个通过激光束时,受到两种检测器的检测:如果液滴中 含有细胞就会激活干涉检测器(interference detector),只有带有荧光标记细胞的液滴才会激活荧光检测器(fluorescence detector)o当带有荧光标记的液滴通过 激光束时,将两种检测器同时激活,引起液滴充电信号 使鞘液带上负电荷。由于液滴带有负电荷,移动时就会 向正极移动,进入到荧光标记细胞收集器中。如果是含 有非荧光标记细胞的液滴进入激光束,只会被干涉检测 器检测到,结果使充电
11、信号将液滴的鞘液带上正电荷,从而在移动时偏向负极,被非荧光标记细胞收集器所收 集。如果是不含有细胞的液滴进入激光束,则不会被任 何检测器所检测,因而不会产生充电信号,液滴的鞘液 不会带上任何电荷,所以在移动时不受任何影响直接进 入非检测的收集器。6.什么是细胞培养,应注意哪些问题?(答案)在体外模拟体内的生理环境,培养从机体中取出的细 胞,并使之生存和生长的技术为细胞培养技术。细胞培 养技术是细胞生物学研究方法中最有价值的技术,通过 细胞培养可以获得大量的细胞,也可通过细胞培养研究 细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。细 胞培养的突出特点是在离体条件下观察和研究细胞生命 活动的规律。
12、培养中的细胞不受体内复杂环境的影响,人为改变培养条件(如物理、化学、生物等外界因素的变 化)即可进一步观察细胞在单因素或多因素的影响下的生 理功能变化。然而,细胞在体外环境的局限性,又使细 胞的形态与功能不能与体内的同类细胞完全等同。体外培养细胞必需注意三个环节:物质营养、生存环境和 废物的排除。体外培养细胞所需的营养是由培养基提供的。培养 基通常含有细胞生长所需的氨基酸、维生素和微量元素。一般培养细胞所用的培养基是合成培养基,它含有细胞 生长必需的营养成分,但是在使用合成培养基时需要添 加一些天然成分,其中最重要的是血清,以牛血清为主。这是因为血清中含有多种促细胞生长因子和一些生物活 性物质
13、。由于血清中含有一些不明成分,对于特殊目的细胞 培养是不利的。为此,研究人员正在探索无血清培养细 胞的条件,并已经取得一些进展。由于机体内的细胞生 长通常需要不同的细胞因子进行调节,所以在无血清培 养时仍然需要添加必要的因子,包括:促细胞生长因子(如 EGF)、促贴附物(如层粘连蛋白)和其它活性物质(如转铁 蛋白)。无血清培养排除了有血清培养时血清中不明因素 的干扰,使实验结果更加可靠。体外细胞培养必需模拟体内细胞生长的环境。环境 因素主要是指:无菌环境、合适的温度、一定的渗透压和 气体环境。气体主要有两种:。2和CO?。后者对于维持 细胞培养液的酸碱度十分重要。活体内生长的细胞所产生的代谢物
14、和废物通过一定的系 统进行利用和排除。体外培养细胞产生的代谢物和废物 积累在培养液中,所以定期更换培养液,对于体外细胞 培养也是至关重要的。7.什么是细胞系和细胞株?(答案)原代培养物经首次传代成功后即为细胞系(cell line),由原先存在于原代培养物中的细胞世系所组成。如果不 能继续传代,或传代次数有限,可称为有限细胞系(finite cell line),如可以连续培养,则称为连续细胞 系(continuous cell line),培养50代以上并无限培养 下去。从一个经过生物学鉴定的细胞系由单细胞分离培养 或通过筛选的方法由单细胞增殖形成的细胞群称细胞株(cell strain)0
15、所以细胞株是通过选择法或克隆形成法从 原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质或标志的培 养细胞。从培养代数来讲,可培养到4 0-50代。8.动物体细胞克隆有什么意义?(答案)动物体细胞克隆技术的成功对生命科学的发展具有重 要的推动作用,不仅证明了动物的体细胞具有全能性,而且有巨大的应用前景。例如结合转基因技术生产药物。现在很多药物如胰岛素、生长激素、表皮生长因子等都 是动物细胞体内正常的代谢物,某些病人由于产生这些 物质的功能发生缺陷,导致了相应疾病的发生,目前的 治疗方法就是给这些病人注射这类药物。由于这类药物 本身是来自动物的某些脏器,制备这种药物就需要大量 的动物提供脏器,因此成本就很高
16、,如果通过转基因技 术把相应的基因转入到哺乳动物,让动物的乳汁生产具 有疗效的蛋白质就会降低成本,再结合动物体细胞克隆 技术,将这种转基因动物大量无性繁殖克隆,就可以大 大提高产量,大幅度降低成本,同时也保证了所转基因 的稳定。该项技术也可以生产供动物本身和人类器官移 植的动物,解决器官捐赠长期缺乏的问题。另外,动物 体细胞克隆技术在基因结构和功能、基因治疗、遗传病 及人类衰老等的研究方面都具有巨大的潜力。9.蔗糖、甘油和氯化钳都是密度离心分离中的介质,它们在性质上 和使用上有什么不同?(答案)CsCI可自行形成密度梯度,所以不必特别制备密度梯 度,只要将待分离的样品与之混匀即可。在离心的过程
17、 中,具有不同密度的颗粒随CsCI密度梯度的形成重新分 配;而蔗糖和甘油要人工置备密度梯度。蔗糖和甘油的最大密度为1.3g/cm3,所以只能用 于分离密度在1.3g/cm3以下的细胞器或细胞结构;而 氯化钳的最大密度可达1.9g/cm3以上,可用于分离密 度大于1.3g/cm3的DNA分子。在原理上,由于具有不同密度的颗粒随CsCI密度 梯度的形成重新分配,所以又称为浮力密度离心(buoyant density centrifugation);而蔗糖和甘油则是 在被离心的物质在下降的过程中由于密度的不同而被阻 止在不同的部位,故是重力密度离心。10.离子交换层析的原理是什么?(答案)离子交换层
18、析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离 纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带 电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于 介质中的pH,所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的 pH。当pH较低时,负电基团被中和,而正电基团就很 多;在pH较高时,蛋白质的电性与低pH时相反。当蛋 白质所处的pH,使蛋白质的正负电荷相等,此时的pH 称为等电点。离子交换层析所用的交换剂是经酯化、氧化等化学 反应引入阳性或阴性离子基团制成的,可与带相反电荷 的蛋白质进行交换吸附。带有阳离子基团的交换剂可置 换吸附带负电荷的物质,称为阴离子交换剂,如DEAE-纤维素树脂;反之称为阳离子交换剂,如CM-纤维
19、素树脂。不同的蛋白质有不同的等电点,在一定的条件下解离后 所带的电荷种类和电荷量都不同,因而可与不同的离子 交换剂以不同的亲和力相互交换吸附。当缓冲液中的离 子基团与结合在离子交换剂上的蛋白质相竞争时,亲和 力小的蛋白质分子首先被解吸附而洗脱,而亲和力大的 蛋白质则后被解吸附和洗脱。因此,可通过增加缓冲液 的离子强度和/或改变酸碱度,便可改变蛋白质的吸附状 况,使不同亲和力的蛋白质得以分离。11.何谓乳腺生物反应器,它的出现有什么意义?(答案)乳腺生物反应器是根据细胞生物学中蛋白质合成与分 选的机理,结合基因工程技术、动物转基因技术等,利 用动物的乳腺分泌某些具有重要价值的基因产物。乳腺生物反
20、应器是一项综合技术,发展乳腺生物反 应器不仅需要基因工程技术,也需要动物胚胎技术,转 基因技术,蛋白质提纯技术和常规畜牧技术。乳腺生物反应器有特殊优点。乳腺生物反应器生产 药品,基本上是一个畜牧业过程。Jh it,珏 f!1.1 1,I,i-:i-:|i|:-I-,7 F:;-.:二一.ir._,,I 1,一.!-.一二1 二 I i L 1:一1除7 i二6I=EI T-|7?一 一二:中门;_-1L一 -L 1 I,-I;,n l h:1-:,一、L I 一T-1-I i l i I;-:-U【厂 .Hr1 丁 一、!*1-Ii ;:,一1y,一二i;dr 1.尼近nH.J,.a;l i
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23、X-100是温和性去垢 剂,它可以使膜脂溶解,又不使蛋白变性,可分离到有生物功能的膜蛋白。10.膜结构不对称性的意义是什么?(答案)膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导 致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生 命活动的高度有序性。膜脂在膜中的分布是不对称的,虽然这 种不对称性的生物学作用还了解得很少,但 已经取得了不少进展。如糖脂是位于脂双层 的外膜,其作用可作为细胞外配体(ligand)的受体。磷脂酰丝氨基主要集中在脂双层的 内叶,在生理pH下带负电荷,这种带电性使 得它能够同带正电的物质结合,如同血型糖 蛋白A跨膜a螺旋邻近的赖氨酸、精氨酸结 合。磷脂酰胆碱出现在衰老的淋巴细胞外表 面,作为
24、让吞噬细胞吞噬的信号。磷脂酰胆 碱也出现在血小板的外表面,此时作为血凝固的信号。磷脂酰肌醇主要集中在内叶,它 们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关 键作用。膜不仅内外两侧的功能不同,分布的区 域对功能也有影响。造成这种功能上的差异,主要是膜蛋白、膜脂和膜糖分布不对称引起 的。细胞间的识别、运动、物质运输、信号 传递等都具有方向性。这些方向性的维持就 是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提 供。11.孔蛋白只存在于双层膜的外膜中,为什么?(答案)由于孔蛋白的孔径大,所以只能存在于 外膜,而不能存在于内膜。内膜有界膜膜的 作用,如果有孔蛋白,则失去界膜的功能。12.在酶法标记测定膜蛋白的定向实验
25、中若是要标记 膜内侧的蛋白,该如何处理?(答案)将人工脂质体放入低渗溶液中,这样,乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白 质标记(Q3-1)。Hypotonic mediumLac!operoxdasebilayerALactopet-.二 券oxidase J、T k图Q3-1乳过氧化物酶就能进入脂质体进行内侧蛋白质标记13.脂酶处理法研究红细胞膜蛋白定位原理(答案)由于红细胞具有血影现象,只要将红细 胞置于低离子浓度的溶液中,红细胞就会发 生渗漏释放出内含物,得到只有红细胞膜的 空壳。然后调整溶液中的Mg2+离子浓度,改 变红细胞小泡的状态。若是从溶液中除去 Mg2+,则形成外翻的小泡,若
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