细胞生物学课后练习和参考答案解析.docx

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细胞生物学课后练习和参考答案解析

细胞生物学课后练习参考答案

作业一

●一切活细胞都从一个共同的祖先细胞进化而来，证据是什么?

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?

1、关于一个共同祖先的假说有许多方面的证据。

对活细胞的分析显示出其基本组分有着令人惊异的相似程度，例如，各种细胞的许多新陈代谢途径是保守的，在一切活细胞中组成核酸与蛋白质的化合物是一样的。

同样，在原核与真核细胞中发现的一些重要蛋白质有很相似的精细结构。

最重要的过程仅被“发明”了一次，然后在进化中加以精细调整去配合特化细胞的特定需要。

●人脑质量约1kg并约含1011个细胞。

试计算一个脑细胞的平均大小（虽然我们知道它们的大小变化很大），假定每个细胞完全充满着水（1cm3的水的质量为1g）。

如果脑细胞是简单的正方体，那么这个平均大小的脑细胞每边长度为多少?

2、一个典型脑细胞重10-8g（1000g/1011）。

因为1g水体积为1cm3，一个细胞的体积为10-14m3。

开立方得每个细胞边长2.1×10-5m即21μm。

●假定有一个边长为100μm，近似立方体的细胞

（1）计算它的表面积/体积比；

（2）假设一个细胞的表面积/体积比至少为3才能生存。

那么将边长为100μm，总体积为1000000μm3的细胞能在分割成125个细胞后生存吗?

3、

（1）如图1所示，该细胞的表面积（SA）为每一面的面积（长×宽）乘以细胞的面数，即SA=100μm×100μm×6=60000μm2。

细胞的体积是长×宽×高，即（100μm）3=1000000μm3因而SA/体积的比率=SA/体积=60000μm/1000000μm=0.06μm-1。

（2）分割后的细胞将不能存活。

125个立方体细胞应有表面积300000μm2,SA/体积的比率为0.3。

如果要使总表面积/体积达到3，可以假设将立方体边长分割成n份，每个小方块的表面积为SAl，总面积为SAt则有：

分割后的小方块表面积为SAl=6×（100/n）2

（1）

总面积为SAt=6×（100/n）2×n3

（2）

根据细胞存活要求SAt/V=3（3）

即：

6×（100/n）2×n3/1003=3（4）

由（4）可知n=50，即细胞若要存活必须将其分割成125000个小方块。

●构成细胞最基本的要素是________、________

和完整的代谢系统。

4、基因组，细胞质膜和完整的代谢系统

图1边长为100μm的立方体与分割成125块后的立方体

作业二

1.真核细胞的体积是原核细胞的1000倍，势必导致重要分子的浓度大大下降，导致细胞的代谢受到严重影响。

那么真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？

●与原核细胞相比真核细胞出现了特化的内膜系统，尽管真核细胞体积增大了，表面积也大大增加，但由于真核细胞内部结构发生区室化，因而在这些被膜包围出来的特定空间内一些重要分子的浓度并没有降低。

2.古核细胞与原核细胞的不同点表现在_____、_____、_____、_____和_____。

●细胞膜、细胞壁、DNA与基因结构、核糖体、5SrRNA

3._____在病毒中的比例较小，是病毒的感染单位。

_____在病毒中的比例较大，主要构成病毒的_____。

病毒的主要抗原性也是由_____决定的。

●核酸、蛋白质、外壳、蛋白质

4.某些病毒含有DNA，还含有RNA。

（）F

5.细胞结构完整性的些许破坏，不会导致细胞代谢有序性和自控性的失调。

（）F

6.引起细胞转型的RNA肿瘤病毒的复制过程与DNA病毒及RNA病毒的基本一致，没有根本的区别。

（）F

7.凡是有包膜的病毒对有机溶剂很敏感，在有机溶剂的作用下容易灭活。

（）T

8.任何细胞都具备遗传的全能性，每种细胞都具备发育为个体的潜在能力。

（）F

9.基因组越大，个体细胞数量越多，物种在进化上的复杂程度越高。

（）F

10.细菌的细胞核主要由一个环状的DNA分子构成。

（）F

11.病毒的增殖是以一分为二的方式进行的。

（）F

12.不含核酸的病毒不具有感染性。

（）F

13.各种正常细胞的体积有大小不同，但它们细胞核的大小通常差距不大。

（）T

14.细菌质量约10-12g，每20min能分裂一次。

若一个细菌以此速率进行分裂，试问人欲使细菌质量等于地球质量（6x1024kg）需要多长时间?

而细菌大约起源于3.5x109年前且一直在分裂，试将此事实与你的结果作一比较。

试解释这个表面上似乎矛盾的说法。

（一个培养物在时间t时的细胞个数N以N=N0x2t/G表示，其中N0是当时间为0时的细胞个数，G是增代时间。

）

●6×1039（=6×l027/10-12g）个细菌会有与地球相同的质量。

根据指数生长方程6×1039=2t/20，解这个方程求出t=2642min（或44h）。

这仅代表132个增代时间，但是在过去的35亿年中经历了l014个增代时间，显然在本行星上细菌的总质量远不及地球质量，这说明指数生长只能进行很少几代，即与进化相比仅是很短暂的一点时间间隔。

在任何实际情况下，食物供应会很快减少。

这一简单计算告诉我们，当食物丰富时快速生长与分裂能力仅是物种生存的一个因素。

食物通常是不足的，那些最能适应环境变化的细胞，以及那些已经获得了更加精巧技术而可以利用各种不同食物来源的细胞常有较大的竞争优势。

作业三

1.灭活的仙台病毒之所以能够诱导细胞融合，是因为_____。

2.倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其_____。

3.若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分辨率为_____。

4.显微镜的分辨本领是指能够_____能力，用_____来表示。

5.电子显微镜使用的是_____透镜，而光学显微镜使用的是_____透镜。

6.显微镜的分辨率约等于光波长的_____，通常把这一数值看成是光学显微镜分辨力_____。

7.动物细胞培养所用的合成培养基中除含多种_____、_____和_____外，一般还需加入_____。

8.用荧光显微镜观察细胞时，经吖啶橙染色的细胞中的DNA发_____荧光，而RNA发_____荧光。

9.适于观察活细胞的光学显微镜有_____、_____和_____等。

10.乙醇沉淀DNA的主要原理是_____。

11.透射或扫描电子显微镜不能用于观察活细胞，而相差或倒置显微镜可以用于观察活细胞。

（）T

12.提高显微镜的分辨率，可通过缩短波长，或给标本染色。

（）F

13.在光学显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构，在电子显微镜下观察到的结构称为超微结构。

（）F

14.为了使光学显微镜或电子显微镜标本的反差增大，可用化学染料对标本进行染色。

（）F

15.生物样品的电镜分辨率通常是超薄切片厚度的1/10，因而切得越薄，照片中反差也越强。

（）F

16.用一个镜口角为70（θ=70°）的显微镜研究亚细胞结构：

A.计算显微镜的分辨率，选择空气中的白色光。

（空气折射率=1.0,入射光λ=527nm）

B.现在在光源和标本之间放置一块蓝色滤镜。

蓝光的波长为450nm。

这样能提高分辨率吗?

如果可以的话，能提高多少?

C.用油镜（折射率=1.5），仍然使用蓝色滤镜。

现在分辨率是多少?

能提高此分辨率的水平吗?

1、病毒的外壳成分与细胞膜极为相似

2、物镜和照明系统的位置颠倒

3、0.1μm

4、分辨出相邻两个点的，最小分辨距离

5、电磁，玻璃

6、一半，最大值

7、氨基酸，维生素，无机盐，小牛血清

n为折射率

8、绿色，红色

9、相差显微镜，暗视野显微镜，倒置显微镜

10、脱去与DNA分子结合的水

16、

（1）D=0.61×λ/（n·sinθ）=0.61×527nm/（1.0·sin70°）=342nm;

（2）D=0.61×λ/（n·sinθ）=0.61×450nm/（1.0·sin70°）=292nm,可以提高分辨率约15%;

（3）D=0.61×λ/（n·sinθ）=0.61×450nm/（1.5·sin70°）=195nm。

作业四

1.新生儿呼吸窘迫症与膜的流动性有关，主要是_____比值过低，影响了_____交换。

2.胆固醇是动物细胞质膜脂的重要成分，它对于调节膜的_____，增强膜的_____，以及降低水溶性物质的_____都有重要作用。

3.关于细胞质膜的第一个结构模型是年提出的，主要特点是:

①脂是_____；②蛋白质是_____的。

4.1935年Danielli和Davson根据膜_____，提出质膜的外面有一层蛋白质的存在。

5.1925年Gorter和Grendel提出膜的双分子层的结构设想的依据是:

_____。

6.成熟的红细胞是研究细胞质膜的好材料，它不仅没有细胞核和线粒体，而且也没有_____。

7.早期对膜的研究要用到两种试剂，一种是四氯化碳，另一种是多轻基苯酚。

前者_____，后者_____。

8.流动镶嵌模型的主要特点是:

_____，不足之处是_____。

9.带3蛋白是红细胞质膜上_____阴离子载体蛋白，它在质膜中穿越12-14次。

10.证明细胞的流动性方法有:

①_____；②_____；③_____。

11.组成生物膜的基本成分是_____，体现膜功能的主要成分是_____。

12.就溶解性来说，质膜上的外周蛋白是_____，而整合蛋白是_____。

1、卵磷脂/鞘磷脂，氧气与二氧化碳

2、流动性，稳定性，通透性

3、双分子层，球形的

4、表面张力比油水表面张力低

5、从红细胞提取的脂大约是表面积的2倍

6、内膜系统

7、只对脂起作用，只对蛋白质起作用

8、流动性和不对称性，忽略了蛋白质对流动性的限制和流动的不均匀性

9、HCO3-/Cl-

10、人、鼠细胞融合实验，抗体诱导的成帽或成班反应，光漂白恢复技术

11、脂，蛋白质

12、水溶性的，双亲媒性的

作业四’

1.K+很难通过人工膜，但加入短杆菌肤A后，对K+的通透性大大增加，原因是_____。

2.构成膜的脂肪酸的链越长，相变温度_____，流动性_____。

3.相对不溶于水的亲脂性小分子能自由穿过细胞质膜。

（）T

4.人造黄油含有的饱和脂质比它的原料植物油含有的更多。

（）T

5.载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。

（）F

6.在相变温度以下，胆固醇可以增加膜的流动性;在相变温度以上，胆固醇可以限制膜的流动性。

（）T

7.5位同学总是坐在同一排，这可能是因为:

（1）他们真的是彼此喜欢；

（2）没有其他人想坐在他们旁边。

哪种解释更符合脂双层的装配机理呢?

假定脂肪分子采用另一种方式，则脂双层的性质将会如何改变?

1、短杆菌肽A具有K+通道蛋白的作用

2、越高，越小

7、推理

（2）正确模拟了脂双层的装配，成因是水分子的排斥而不是脂质分子之间的吸引力。

如果采用方式

（1），则脂质分子之间互相形成键，脂双层流动性降低，甚至可能变成刚性结构。

作业五’

1、影响物质通过质膜的主要因素有:

①______②________③_______。

2、根据通道蛋白的闸门打开方式的不同，分为________和________。

3、细胞对Ca+的运输有四种方式:

①______②________③_______④_______。

4、Na+/K+泵是真核细胞质膜中普遍存在的一种主动运输方式。

（）F

5、被动运输不需要ATP及载体蛋白，而主动运输则需要ATP及载体蛋白。

（）F

6、膜的流动性不仅是膜的基本特征之一，同时也是细胞进行生命活动的必要条件。

（）T

7、载体蛋白之所以称作通透酶，是因为它具有酶的一些特性，如对底物进行修饰。

（）F

1.分子大小，脂中的溶解度，带电性

2.配体闸门通道，电位（电压）闸门通道

3.Na+-Ca2+交换，Ca2+-ATPase（钙泵），Ca2+通道，渗漏（扩散）

作业五

1.细胞通讯的方式有_____、_____、_____。

2.根据参与信号转导的作用方式的不同，将受体分为三大类:

_____、_____、_____。

3.Gi是起抑制作用的G蛋白，作用方式是_____。

4.在肌醇磷脂信号途径中，有三种第二信使:

_____、_____、_____。

5.IP3是水溶性的小分子，可与内质网膜上的_____，向细胞质中释放Ca2+。

6.信号分子与受体的结合具有高度的特异性，并且不可逆。

（）F

7.来源于质膜的不同信号能通过细胞内不同信号途径间的相互作用而被整合。

（）T

8、现有一个表达血小板衍生生长因子（PDGF）受体和表皮生长因子（EGF）受体的人类细胞株。

对该细胞株进行了6种不同的处理培养，如方案A是在培养基中加入PDGF或EGF使细胞进入S期并进行DNA复制。

请推测下列实验结果。

A不经任何处理PDGF/EGFDNA复制

B显微注射持续活性Ras蛋白不加入？

C显微注射盐水PDGF/EGF？

D显微注射盐水不加入？

E显微注射Ras抗体PDGF/EGF？

F显微注射Ras抗体不加入？

9、蛋白激酶K1和K2，在胞内信号级联反应中依次起作用。

如果两个蛋白激酶中任何一个含有致其永久性失活突变，则细胞对胞外信号无反应。

假如一种突变使K1永久激活，则在含有该种突变的细胞中即使没有胞外信号也可观察到一种响应。

现有一种双突变细胞：

含有失活突变的K2和带激活突变的K1，观察到即使没有胞外信号，也会产生反应。

那么在正常信号传递途径中，是K1激活K2还是K2激活K1？

1、分泌化学信号进行通讯，间隙连接，细胞接触

2、离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体

3、Gi的α亚基与腺苷环化酶结合起抑制作用

4、二酰甘油（DAG），IP3，Ca2+

5、Ca2+通道蛋白

8、复制，复制，无，无，无

9、K2激活K1。

如果K1持续活化，就可以观察到不依赖于K2的反应。

如果次序颠倒一下，需要由K1来激活K2，那么，由于所给例子中K2包含一个失活突变，那么含有此突变的细胞将不会活化，推断结果与题干描述不符，故不成立。

作业六

●1、内质网中的滞留蛋白之所以不能外运，是因为它们不能正确折叠。

（）F

●2、分子伴侣协助多肽链的转运、折叠和装配，但不参与最终产物的形成。

（）T

●3、TGN系统是高尔基体顺面的分拣机构。

（）F

●4、前导肽引导蛋白质运送时，先要将被运送的蛋白质变性，运送到位后，再进行复性。

（）T

●5、过氧化物酶体中的酶是合成后转运的。

（）T

●6、溶酶体内的酶来自于_____，溶酶体的膜来自于_____。

●7、根据包被蛋白的不同，将分泌小泡分为三种类型，即_____，_____和_____。

●8、滑面内质网上合成的磷脂有两种方式转运到其他膜上，一种是通过_____运输，到线粒体、过氧化物酶体等细胞器上；另一种是通过_____的方式，转运到高尔基体、溶酶体和质膜上。

●9、SRP是信号序列识别颗粒，有三个功能位点:

①_____②_____③_____。

●10、内质网中，新生肽的糖基化供体是_____。

●11、在N-连接糖基化的糖蛋白中，与多肤链结合的第1个糖残基是_____，在O-连接糖基化中与之结合的第1个残基是_____。

●12、外侧（反面）高尔基网络的主要功能是参与_____。

●13、如果彻底移除细胞中所有的过氧化物酶体，细胞（能，不能）重建新的过氧化物酶体，因为过氧化物酶体中具有（选择性，非选择性）接受细胞质合成的蛋白质的转位因子（translocator）。

14、胰岛素在胰腺的胰岛细胞合成时，首先得到前体胰岛素原，然后由一种酶催化水解切除一段短肽形成成熟胰岛素。

现有胰岛素原抗体（anti-P）和胰岛素抗体（anti-I），两种抗体都进行了金标记，可在电镜下观察到黑点。

用anti-P处理一个胰组织的超薄切片，另一个样品用anti-I处理，然后在电镜下观察。

胰岛素合成追踪实验

anti-P

anti-I

anti-网格蛋白

成熟分泌小泡

-

+

————

外侧高尔基网络

+

-

————

内侧和中间高尔基体

+

-

————

1、胰岛素原的水解反应是在哪里进行的？

2、如果用抗网格蛋白的抗体处理三个样品，表中的哪种小泡会对网格蛋白出现阳性结果？

15、利用游离的氨基酸、mRNA和小麦胚芽提取物组成的无细胞系研究蛋白质合成，小麦胚芽提取物内有核糖体和翻译所需的辅助因子。

如果利用该体系研究新生肽的转移，请指出下列条件下，蛋白质是否完成合成，成熟蛋白质是否具有信号序列，能否跨膜转移？

利用无细胞体系研究蛋白质合成的实验方案

实验条件

完全合成？

信号序列？

跨膜转运？

一种细胞质蛋白质mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体

编码分泌蛋白的mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；无SRP受体；无微体

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入游离的SRP受体（不在膜上）；无微体

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入外源SRP受体；加入微体

6、粗面内质网，滑面内质网

7、网格蛋白包被的小泡，COPI，COPII

8、磷脂交换蛋白，出芽小泡

9、翻译暂停结构域，信号肽识别、结合结构域，受体蛋白结合结构域

10、多萜醇

11、N-乙酰葡糖胺，N-乙酰半乳糖胺

12、蛋白质的分选

13、不能，选择性

14、

（1）胰岛素原水解生成胰岛素的反应发生在分泌囊泡离开外侧高尔基网络后逐渐成熟的过程中。

（2）如果用抗网格蛋白的抗体处理三个样品，只有外侧高尔基体网络小泡会对网格蛋白出现阳性结果。

15、结果见下表

实验条件

完全合成？

信号序列？

跨膜转运？

一种细胞质蛋白质mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体

是

无

无

编码分泌蛋白的mRNA；无SRP；无SRP受体；无微体

是

有

无

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；无SRP受体；无微体

不是

无

无

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入游离的SRP受体（不在膜上）；无微体

是

有

无

编码分泌蛋白的mRNA；加入外源SRP；加入外源SRP受体；加入微体

是

无

有

作业七7-9章

1、ATP，H+

2、G2，G1或S

3、物质运输，DNA、RNA合成的场所，电子传递和ATP的合成

4、NADH，FADH2

5、滑面内质网，磷脂交换蛋白，细胞质中游离的核糖体

6、F。

氯霉素抑制70s核糖体进行的蛋白质合成。

7、T

8、F

9、T

10、F

11、T

12、反向重复区

13、叶绿体基因编码并在叶绿体核糖体上合成；核基因编码，在细胞质核糖体上合成；核基因编码，在叶绿体核糖体上合成。

14、T

16、70S，70S

17、细胞质中的游离核糖体，核定位信号

18、18S，5.8S，28S

19、T

20、T

21、F

22、F

23、T

24、T

25、F

26、F

27、F

28、F

29、由左向右，因为RNA发生了折叠

30、核小体，螺线管，超螺线管，染色单体

31、组蛋白

32、正，碱性

33、合成rRNA，装配核糖体

34、定向（定位）作用，永久性

35、不环化，不私合，不被降解

36、8400

37、永久间期，双线期

38、F

39、F

40、F

41、T

42、T

43、T

44、F

45、T

46、F

作业八

1、纤毛运动是微管收缩的结果。

（）F

2、如果没有肌动蛋白，细胞虽然能够形成有功能的纺锤体并将染色体拉开，但细胞不能分裂。

（）T

3、驱动蛋白和动力蛋白均属马达蛋白，二者对物质的运输都是从正端到负端。

F

4、微管在体外组装时，受离子的影响很大，所以要尽量出去镁离子和钙离子。

（）F

5、细胞中的中间纤维如果不能解聚的话，细胞就会死亡。

（）F

●6、驱动蛋白与细胞质小泡结合后，在有_____________存在时，可沿着微管向_____________移动。

●7、在细胞分裂中，微管的作用是，微丝的作用是。

●8、细胞分裂的方式有：

、、。

●9、胞松弛素B可使微丝解聚，但并不影响肌肉收缩，原因是肌纤维中的。

●10、微管在细胞中以三种形式存在，大部分细胞质微管是，不太稳定；构成纤毛、鞭毛周围小管的是，比较稳定；组成中心粒和基体的是，十分稳定。

11、目前已知的马达蛋白都不是在中间纤维上进行移动的，为什么？

12、在爬行细胞的前缘，肌动蛋白纤维的正端结合在质膜上，肌动蛋白的单体就在这些末端添加上去，将质膜向外推动从而形成片状伪足或丝状伪足。

是什么机制掌握纤维的另一端，，防止它们被推入细胞内部？

13、当细胞进入有丝分裂时，原来的胞质微管必须迅速解聚，代之以将染色体拉向子细胞的纺锤体。

以日本武士的短剑命名的酶-剑蛋白在有丝分裂开始时被激活，将微管切成短的片段。

请分析剑蛋白产生的微管短片段的命运。

14、流感病毒包着一层膜，膜上含有酸性条件下活化的融合蛋白。

活化后此蛋白质引起病毒膜与细胞膜的融合（如下图所示）。

有一种古老的民间治疗流感的方法，建议患者到马厩内过夜。

奇怪的是这种方法可能有效，对此有一个合理的解释，马厩空气中含有马尿经细菌作用产生的氨气（NH3）。

请推测氨气如何保护细胞不受病毒感染。

15、将从鸡脑组织与红细胞中分别提取的DNA分别用不同浓度的脱氧核糖核酸酶I处理。

然后用限制酶切出具有特征性大小的珠蛋白基因与卵清蛋白基因片段，经凝胶电泳后，用经放射性标记的探针对两种基因同时进行杂交，结果如下图所示：

①两种组织均不能主动转录卵清蛋白基因，图中最像卵清蛋白基因的片段是带1还是带2，为什么？

②哪块凝胶最像是由血红细胞中提取的DNA样品，为什么？

6、ATP，（+）端

7、形成纺锤体，将染色单体拉向两极；协助胞质分裂

8、有丝分裂、减数分裂、无丝分裂

9、肌动蛋白纤维是稳定的结构，不存在聚合和解聚过程

10、单管，二联管，三联管

11、因为中间纤维没有极性，其两端在化学组成上是没有区别的。

假如一个发动机蛋白结合在中间纤维上，将无法感知一个确定的方向，无法进行定向的运动。

12、细胞含有肌动蛋白结合蛋白，使肌动蛋白成束或交联。

从片状伪足和丝状伪足延伸过来的这些纤维通过结合蛋白稳固地结合在细胞内的纤维网格上，为生长中的棒状纤维提供所需的机械锚定点，使细胞膜变形、产生运动，而不会因反作用力被推入细胞内部。

13、剑蛋白将微管沿长轴方向在远离GTP帽的位置上切断，这样产生的微管片段在断裂处就带有GDP-微管蛋白，由于失去GTP帽的保护，形成的微管片段迅速解聚。

因而剑蛋白提供了一种机制，可以迅速破坏细胞中现有的微管。

14、流感病毒通过胞吞进入细胞，转入内体，在那里遇到酸性pH环境，激活其融合蛋白，病毒膜于是与内体膜融合，将病毒基因组释放入胞质溶胶内。

NH3是易于穿过膜的小分子，