本章是细胞生物学课程的绪论部分。主要教学目标是：让学生充分了解学习细胞生物学课程的价值与意义，即为什么要学习细胞生物学；介绍细胞生物学学科的形成与发展历程，即细胞生物学的昨天、今天和明天；给出学习建议，即如何才能学好细胞生物学；介绍细胞的多样性与同一性，使学生理解细胞的同一性是细胞多样性的基础。通过对上述问题的学习，激发学生持久的内生动力，养成良好的思维习惯，为后续的学习奠定思想基础。

1.1 为什么要学习细胞生物学？（细胞生物学学科的价值与意义）

1.2 细胞生物学是一门怎样的科学？（细胞生物学学科的形成与发展）

1.3 如何学习细胞生物学？（细胞生物学的学习建议）

1.4 如何理解细胞类型是生物类群划分的基础？（细胞的多样性与同一性）

细胞膜结构与物质的跨膜运输

细胞膜的主要功能是内外分界、物质运输、信息传递和细胞识别。本章主要介绍了细胞膜的分子组成，及其与膜的基本特征和膜功能实现的关系；以及物质跨膜运输的分类依据、主要运输类型及其特点和机制。通过对上述问题的学习，引导学生深刻思考并理解细胞膜结构与功能的关系，尤其是细胞通过细胞膜进行内外物质交换的策略和机制，培养学生批判反思习惯的养成，促进学生科学思维的发展。

2.1 细胞膜功能实现的化学基础是什么？（细胞膜的功能和分子组成）

2.2 如何理解膜的流动性和不对称性？（细胞膜的基本特征和结构模型）

2.3 跨膜运输的分类依据是什么？（物质跨膜运输的分类依据）

2.4 协助扩散的物质选择性是如何实现的？（物质的被动运输）

2.5 如何理解主动运输是细胞最重要的物质运输方式？（物质的主动运输）

细胞需要持续生产能量来维持其高度有序的存在，而线粒体和叶绿体正是动植物细胞用以高效生产ATP的细胞器。本章主要介绍了线粒体高效生产ATP的精细分子机制；线粒体的结构如何为其高效生产ATP提供保证；线粒体的分布、数量和形态高度动态变化的原因；线粒体ROS产生和防御ROS的机制；叶绿体功能实现的结构基础；以及叶绿体和线粒体的半自主性及其起源等。通过对上述问题的学习，引导学生深刻思考并理解线粒体和叶绿体结构与功能的关系，以及合作在生物协同演化过程中的重要价值，促进学生深度学习、自主学习及科学思维的发展。

3.1 线粒体如何高效生产ATP？（线粒体生产ATP的分子机制）

3.2 线粒体功能实现的结构基础是什么？（线粒体的结构与功能）

3.3 线粒体为什么进行高度动态的变化？（线粒体高度动态变化的原因）

3.4 如何理解线粒体功能的实现必然伴随ROS的产生？（线粒体ROS产生和防御ROS的机制）

3.5 为什么说叶绿体的卟啉环“点亮”了生命之光？（叶绿体的结构与功能）

3.6 如何理解线粒体和叶绿体的出现是细胞间协同演化的典范？（叶绿体和线粒体的半自主性及其起源）

本节重点介绍细胞质基质的概念、细胞质基质的存在形式和成分、细胞质基质的功能等内容，使学生了解细胞质基质概念的相对性、细胞质基质成分的复杂性和动态可变性、以及细胞质基质对于细胞整体生命活动的重要性。

4.1 细胞内的非结构成分对细胞的生命活动有什么作用？（细胞质基质的组分和功能）

4.2 为什么一些重要的生物大分子要在内质网中起始合成？（内质网的结构与功能）

4.3 为什么说高尔基体是蛋白质再加工和靶向派送的场所？（高尔基体的结构与功能）

4.4 如何理解溶酶体是细胞内的“消化器官”？（溶酶体的结构和功能）

4.5 生物进化过程中为什么保留了过氧化物酶体这样的细胞器？（过氧化物酶体的功能）

细胞中合成蛋白质有两种方式，一种是在细胞质中的核糖体上起始合成后再转移到内质网进一步合成，另一种是一直在细胞质中的核糖体上合成。合成后的蛋白质要被派送到细胞的各个部分发挥功能。本章主要介绍细胞中如何实现按需生产和派送蛋白质，线粒体和叶绿体中的蛋白质来自哪里，细胞为什么会选择膜泡运输，膜泡是怎样对运载的货物进行分选的，细胞中的膜泡是怎样被靶向递送的等内容。通过上述知识点的学习将使学生深入理解细胞中膜泡的类型、细胞选择膜泡运输的重要意义、以及膜泡特异性选择货物和实现靶向递送的机制。

5.1 细胞中如何实现按需生产和配送蛋白质？ （细胞中蛋白质的分选）

5.2 线粒体和叶绿体中的蛋白质是怎么来的？（蛋白质向线粒体和叶绿体的转运）

5.3 细胞为什么会选择膜泡运输？（细胞内的膜泡运输）

5.4 膜泡是怎样对所运载的货物进行筛选的？（膜泡的形成与包装）

5.5 细胞中的膜泡是如何被靶向递送的？（膜泡的靶向运输机制）

细胞骨架(cytoskeleton)是指普遍存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系。本章将介绍细胞质骨架的种类与功能、骨架的成分与组装形式、骨架装配的动态调节以及骨架功能实现所依赖的结合蛋白。通过这几个知识点的学习，深入理解细胞骨架不仅在维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性中起重要作用，而且与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。

6.1 细胞为什么需要“骨架”？（细胞骨架的发现、细胞骨架的类型及功能）

6.2 细胞结构与生命活动为什么会有极性？（细胞骨架的结构单元及组装形式）

6.3 细胞骨架装配高度的动态性对其功能有何意义？（细胞骨架体内外装配的调节）

6.4 如何理解细胞骨架结合蛋白对细胞骨架功能的实现具有重要意义？（细胞骨架结合蛋白的种类及功能）

本章将介绍真核细胞内的细胞核和染色体。细胞核是真核细胞内的特殊细胞器，存在于细胞有丝分裂的间期。染色体是真核细胞有丝分裂中期遗传物质存在的形式。本章的内容包括：核被膜的结构、核孔复合体的结构与功能、染色质、染色体的形成、染色体的结构与功能、核仁的结构与功能。细胞核和染色体承担着遗传物质DNA的复制、基因转录、细胞分裂时遗传物质的均等分配、蛋白质合成机器（核糖体）的生物合成等重要使命，通过本章学习使学生深入了解细胞核和染色体的结构和功能。

7.1 真核细胞具有双层被膜的细胞核（细胞核和核被膜）

7.2 细胞核与细胞质之间为什么需要一个门控的通道？（核孔复合体及其功能）

7.3 遗传物质在细胞核中以怎样的形式存在？（染色质的结构）

7.4 细胞分裂过程中由染色质是怎样形成染色体的？（染色体的集缩与包装）

7.5 染色体结构与功能的一致性是怎么体现的？（中期染色体的结构特征）

7.6 为什么说核仁是细胞中生产核糖体的细胞器？（核仁的结构与功能）

绝大多数生命个体的遗传信息为 DNA。每个人类细胞中，约有2米长的基因组 DNA，约合30亿个碱基对。DNA 与组蛋白 (histone) 等成分进行组装，最终形成既平衡稳定，又动态可塑的染色质结构 (chromatin structure)，储存在直径 5-8 um 的细胞核之中。人们逐渐认识到，染色质这种特殊结构对细胞乃至整个机体意义重大：它不仅承载了传统意义的遗传信息 (genetic information)，同时，还携带着另一个层次可遗传的表观遗传信息 (epigenetic information)。两个方面密切相关，共同调控着基因的转录和表达、DNA的复制和损伤修复等重要生物学过程。

8.1 DNA是否是控制生物性状和功能的唯一要素？（染色质改构和重建的重要性）

8.2 染色质构象的动态变化是如何实现的？（染色质重塑因子/修饰酶、组蛋白分子伴侣的特点和功能）

8.3 细胞中动态可塑的染色质都有哪些不同的状态类型呢？（染色质的状态类型及其功能特征）

每一个细胞都生长在特定的环境中，细胞的外界环境即包括细胞外的基质，也包括相邻的细胞。细胞与细胞、细胞与胞外基质之间在结构上相互联系，构成了相互作用和相互依存的整体。细胞外基质的成分是由细胞本身产生的，细胞与外界环境的作用依赖于细胞表面黏着分子。细胞的命运是细胞与外界环境相互作用的结果，一方面细胞能够塑造外界环境，另一方面外界环境的改变可以作为信号影响和决定细胞的命运。

9.1 细胞生存的外界环境是怎样的？（细胞的外基质）

9.2 细胞与外界环境之间如何构建成统一的整体？（细胞连接）

9.3 细胞与外界环境之间相互作用的分子基础是什么？（细胞连接的分子基础）

9.4 细胞外界环境的信息是如何作用于细胞的？（细胞的通讯联系）

本章承接第九章中的细胞通讯，着重从细胞信号转导的概述、G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导、调控基因表达的细胞信号通路三个方面，介绍细胞信号转导的概念、以及调控各类细胞事件的多种细胞信号通路。最后通过介绍细胞信号转导的主要特征，揭示细胞信号转导的复杂性。

10.1 细胞是如何应答细胞外各种信号刺激的？（细胞信号转导概述）

10.2 G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导具有怎样的优势？（G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导）

10.3 细胞信号通路是如何激活转录因子调控基因表达的？（调控基因表达的细胞信号通路）

10.4 如何理解细胞信号转导的复杂性？（细胞信号转导的主要特征）

细胞增殖与细胞周期调控

细胞增殖是细胞生命活动的基本特征，是细胞不断复制自己再不断分裂的过程，即细胞增殖是通过细胞周期（cell cycle）来实现的，而细胞周期的有序运行是通过相关基因表达产物的严格监视和调控来保证的。本章将重点介绍细胞周期及其调控机制、细胞分裂的精准调控。

11.1 细胞为什么需要“增殖”，细胞如何实现“增殖”？（细胞增殖的意义和细胞周期的概念）

11.2 细胞周期时相划分的依据是什么？（标准细胞周期时相、特殊的细胞周期、细胞周期同步化）

11.3 细胞周期时相如何得以有条不紊的交替转换？（MPF的发现、MPF的实质）

11.4 CDK活性可在哪些层面进行调控？（CDK活性调控的三个层面）

11.5 什么情况下细胞周期运转需要“刹车”？（细胞周期检验点）

11.6 细胞有丝分裂时如何做到遗传物质精准分配给子细胞？（M期重要的细胞结构及生物学事件）

11.7 细胞分裂时细胞质的分配是如何进行的？ （细胞质分裂）

11.8 减数分裂与有丝分裂相比，仅仅区别于染色体数目的减半吗？（减数分裂分裂I特有的细胞结构及生物学事件）

介绍了细胞分化的定义和本质，强调了细胞分化是胚胎发育、形态发生和个体形成的基础。从遗传学和分子的水平上阐述了细胞分化是组织特异性基因选择性表达的结果，而基因的选择性表达是在多个层次上实施精细调控的。细胞分化受各种内外因素的影响。细胞的分化潜能随分化的进程逐渐变狭窄，这一过程是稳定的和不可逆的；但可以通过细胞核重编程使终末分化的细胞重新获得分化潜能，这是转分化的过程。干细胞是一类具有自我复制能力及多向分化潜能的特殊细胞类型；基于干细胞技术的再生医学具有广阔的应用前景，但同时面临巨大的挑战。

12.1 单个受精卵是如何形成复杂多细胞生物体的？（细胞分化是驱动力）

12.2 细胞分化的本质和分子基础是什么？（细胞分化是基因组选择性表达的结果）

12.3 细胞分化过程中基因差异表达的精确调控是如何实现的？ （基因表达的时空性）

12.4 是什么因素决定了细胞分化的命运和方向？（影响细胞分化的因素）

12.5 什么是干细胞？干细胞技术能够造福人类的健康吗？（干细胞及再生医学）

细胞的死亡、细胞的衰老

本章的设置主要围绕细胞死亡与细胞衰老这两种细胞生命活动展开。通过对细胞死亡及细胞衰老的生理学及病理性意义、形态特征、分子机制等方面的介绍，使学生对细胞凋亡与细胞衰老的基本知识有较好的把握。

13.1 细胞死亡对个体是好是坏？（细胞死亡的生物学意义）

13.2 为什么说细胞凋亡是一种自杀式死亡？（细胞凋亡的机制）

13.3 为什么细胞会衰老？（细胞衰老的特征）

13.4 如何理解细胞衰老与个体衰老的关系（细胞衰老与个体衰老的关系）

本章的设置主要围绕细胞恶性转化这一特殊的细胞生命活动展开。通过对癌细胞的特征、癌细胞产生的原因及癌症的治疗及预防策略等方面的介绍，使学生在细胞水平掌握癌症发生及治疗方面的知识。

14.1 为什么癌症被称为“众病之王”？（癌细胞的特征）

14.2 为什么说“癌症是进化的遗产”？（癌症产生的原因）

14.3 癌症是不可战胜的吗？（癌症的治疗和预防策略）

技术方法创新是自然科学发展的重要因素之一。本章结合细胞生物学的学科特点、发展历史及当前的研究现状，从细胞的形态观察、细胞组分分析、原位检测及生物大分子间相互作用等方面介绍细胞生物学相关研究方法。

15.1 如何“看见”细胞？（常用光学显微镜）

15.2 如何对细胞的成分进行定位和定量？（蛋白质、核酸标记）

15.3 如何分析细胞内生物大分子之间的相互作用？（蛋白-蛋白、蛋白-核酸的相互作用）

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1、细胞生物学：研究细胞基本生命活动规律的科学，它从不同层次(显微、亚显微和分子水平)上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与分化等。细胞分化：其本质是细胞内基因选择性表达功能蛋白质的过程。细胞质膜(plasma membrane )：又称细胞膜，指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 内膜：形成各种细胞器的膜。生物膜(biomembrane )：质膜和内膜的总称。细胞外被：也叫糖萼，由质膜表面寡糖链形成。膜骨架：质膜下起支撑作用的网络结构。细胞表面：由细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成。脂筏模型(lipid rafts model)

2、:即在生物膜上胆固醇等富集而形成有序脂相，如同脂筏一样载着各种蛋白。脂筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域。被动运输指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度方向的跨膜运输。水孔蛋白(aquporins ; AQPs)：或称水分子通道，是一类具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白。不具有"水泵"功能，通过减 小水分跨膜运动的阻力而使细胞间的水分迁移速度加快。协助扩散：也称促进扩散(facilitated diffusion )：各种极性分子和无机离子顺着浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。通道蛋白：跨膜亲水性通道，允许特定离子顺浓度梯度通过，又称离子通道。配体门通道：受体

3、与细胞外的配体结合，引起通道构象改变，“门”打开，又称离子通道型受体。协同运输：靠间接提供能量完成主动运输，所需能量来自膜两侧离子的浓度梯度。动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用 H+浓度梯度来驱动。分为：同向协同和反向协同。膜泡运输：真核细胞通过胞吞作用(endocytosis )和胞吐作用(exocytosis )完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。胞吐作用：包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外底物水平的磷酸化：由相关酶将底物分子上的磷酸基团直接转移到ADP分子生成ATP的过程。氧化磷酸化：在呼吸链上与电子传递相耦联，ADP被磷酸化生成AT

4、P的过程。半自主性细胞器：自身含有遗传表达系统，但编码的遗传信息十分有限，其 RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须 依赖核基因组编码的遗传信息。细胞内膜系统：是指细胞内在结构、功能及发生上相关的、由膜包被的细胞器或细胞结构。包括内质网、高尔基体、溶酶体和分泌 泡等。粗面内质网：多为扁囊状，在ER膜的外表面附有大量的核糖体，普遍存在于分泌蛋白质的细胞中。光面内质网：ER膜上无颗粒(核糖体)，ER的成分不是扁囊，而常为小管小囊，它们连接成网，广泛存在于能合成类固醇的细胞中。次级溶酶体：是正在进行或完成消化作用的溶酶体，分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。残体：又称后溶酶体(post-lysos

5、ome ),已失去酶活性，仅留未消化的残渣，可排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮 细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。细胞内蛋白质分选：除线粒体和植物叶绿体中能合成少量蛋白质外，绝大多数的蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成然后运至细胞的特定部位，这一过程称蛋白质的定向转运或蛋白质分选。信号序列：引导蛋白质定向转移的线性序列，通常 15-60个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。翻译后转运：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器或成为基质可溶性驻留蛋白

6、和支架蛋白。共翻译转运：蛋白质合成在游离核糖体上起始后，由信号肽引导转移至糙面内质网，然后新生肽链边合成边转入糙面内质网，经高 尔基体加工包装转运溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子，可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的某些部位结合，从而帮助这些多肽 转运、折叠、或装配。这类分子本身并不参与最终产物的形成。细胞信号转导：指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细 胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。双信使系统：在磷脂酰肌醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，

5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号这一信号系统又称为“双信使系统”。细胞骨架：是指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系。狭义：指存在于细胞质基质中，包括微丝、微管和中间纤维。广义：包括细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质，形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。微丝：又称肌动蛋白纤维（actin filament ），是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，形状如双线捻成的绳子， 直径约7 nm （踏车行为：单体可同时在（+）端

8、添加，在（-）端分离。微管：微管是由微管蛋白组成的管状结构，在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。对低温、高压和秋水仙素敏感。 核纤层（lamina ）：由核纤层蛋白（lamin ）组成的蛋白质纤维网络结构，核纤层蛋白：lamin o$ P、":生个亚单位组成。染色体包装：染色质形成染色体的过程，称染色体包装初缢痕：在着丝粒处，由于染色质相对松散、伸展，因此这部分染色体比较细小，形成一个缢痕，称初缢痕多聚核糖体：由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。细胞周期：指从一次分裂结束开

9、始，经过物质积累过程，直到下一次细胞分裂结束所经历的过程。MPF :又称细胞促分裂因子或 M期促进因子，是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由细胞周期蛋白与周期蛋白依赖性蛋白 激酶组成的复合物，能启动细胞进入M期。Hayflick 界限：1958年Hayflick等人证实人成纤维细胞的复制能力是有限的，首次提出了细胞水平上的"衰老"现象，称为Hayflick界限。成纤维细胞（fibroblast）：普遍存在于结缔组织中的一种中胚层来源的细胞。分泌前胶原、纤连蛋白和胶原酶等细胞外基质成分，伤口愈合过程中可迁移到伤口进行增殖。细胞凋亡：是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过

10、程，所以也常常被称为细胞编程死亡或细胞程序性死亡。 二、大题目1 .研究细胞增殖及其调控的生物学意义以及方向。研究细胞增殖的基本规律及其调控机制不仅是控制生物生长与发育的基础，而且是研究癌变发生及逆转的重要途径。研究细胞增殖的调控主要从两方面进行：（1）从环境中与有机体中寻找控制细胞增殖的因子，以阐明它们的作用机制。（2）寻找控制细胞增殖的关键性基因，并通过调节基因产物来控制细胞的增殖。 2.简述细胞生物学研究的主要内容。细胞生物学主要研究细胞结构与功能、细胞重要生命活动，如细胞膜和细胞器结构与功能；细胞骨架体系；细胞核、染色体及基 因组；细胞增殖与调控；细胞分化与调控；细胞的衰老与凋亡；细胞

11、的起源与进化和细胞工程。3.比较真核细胞与原核细胞在结构与功能上的差异。原核细胞4.细胞组分的显示方 法细胞大小很小（110 gm）较大（10100师）A.金属沉淀法：如细胞核无核膜和核仁（拟核）有核膜和核仁（真核）磷酸酶分解磷酸酯染色体由1条环状DNA组成，DNA不与组蛋白有两条以上 DNA ,线状DNA与组蛋白结底物后，反应产物最结合合，形成若干对染色体终生成 CoS或PbS细胞质无各种膜相细胞器与细胞骨架，具70S核有各种膜相细胞器与细胞骨架， 具80S核糖有色沉淀，而显示出糖体（包括50S和30S大小亚单位）体（包括60S和40S大小亚单位）酶活性。（Gomori细胞壁主要成分为肽聚糖

12、主要成分为纤维素法）转录和翻译在同一时间和地点在不同的时间和地点B. Schiff反应：细细胞分裂无丝分裂以有丝分裂为主胞中的醛基可使Schiff试剂中的无色品红变为红色。用于显示糖类物质和脱氧核糖核酸所在部。（Feulgen反应）C.联苯胺染色：过氧化酶分解H202 ,产生新生氧，后者再将无色联苯胺氧化成联苯胺蓝，进而变成棕色化合物。D.脂溶染色法：借苏丹W染料溶于脂类而使脂类显色。E.苗三酮反应：显示蛋白质。F.米伦（Millon ）染色：显示蛋白质（红色）5、简述膜的不对称性。（1）膜脂的不对称性：同一种脂分子在脂双层中呈不均匀分布，如： PC和SM主要分布在外小叶，PE和PS分布在内小

13、叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞，80%的PC降解，PE和PS分别只有20%和10%的被降解。(2)复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。(3)膜蛋白的不对称性：如细胞色素C位于线粒体内膜 M侧。6 .线粒体与叶绿体结构的相似性：两层膜包被，内外膜结构和性质不同。为半自主性细胞器，绿色植物细胞具有3个遗传系统。具有蛋白质后转译现象。7 .比较主动运输与被动运输的异同。运输方向不同：主动运输逆浓度梯度或电化学梯度，被动运输：顺浓度梯度或电化学梯度；是否需要载体的参与：主动运输需要载体参与，被动运输方式中，简单扩散不需要载体参与，而协助扩散需要载体的参与；是否需要细胞直接提供能量：

14、主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要消耗能量；被动运输是减少细胞与周围环境的差别，而主动运输则是努力创造差别，维持生命的活力。8 .半自主性主要表现在这三个方面：(1)线粒体与叶绿体具有自己的DNA ; (2)线粒体与叶绿体具有蛋白质合成系统，能合成部分蛋白质；(3)由于其基因组小，编码的蛋白质数量有限，在很大程度上要依赖细胞核基因组，它们的自主性是有限的。9 .简述细胞质基质的功能。1、完成各种中间代谢过程，如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等2、蛋白质的分选与运输3、与细胞质骨架相关的功能，维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。4、蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解10 .

15、简述细胞中E1、E2、E3的之间的作用机制。细胞中的E 1、E 2和E 3三种酶，它们各有分工。E 1负责激活泛素分子，泛素分子被激活后就被运送到E 2上，E 2负责把泛 素分子绑在需要降解的蛋白质上。但E2并不认识指定的蛋白质，这就需要E 3帮助，因为E 3具有辨认指定蛋白质的功能。当E2携带着泛素分子在E 3的指引下接近指定蛋白质时，E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就 被绑了一批泛素分子。11、简述膜泡运输。膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。膜泡运输按不同的包被小泡分为三种类型，具有不同的物质运输作用。(1)网格蛋白包被小泡负责蛋白质

16、从高尔基体反面膜囊向质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输；(2) COPII包被小泡负责从内质网向高尔基体的物质运输；(3) COPI包被小泡负责回收、转运内质网逃逸蛋白回内质网，另外在非选择性的运输中也介导从内质网至高尔基体至质膜的运输。12、简述高尔基体不同区域的细胞化学反应：嗜钺反应：cis面膜囊被特异地染色；焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)：trans面的膜囊；烟酰胺腺嗯吟二核昔酸酶(NADP酶)或甘露糖酶：显示 中间的膜囊；胞嗑咤单核昔酸酶(CMP酶)或核昔酸二磷酸酶：trans面的囊状和管状结构。13、简述高尔基体的功能(1)参与细胞分泌活动： RER合成PrfER腔-COPII小泡-CG

17、N-medial Golgi 加工fTGN区形成运输泡-与质膜融合、排 出。(2)蛋白质的糖基化.(3)进行膜的转化功能。(4)将蛋白水解为溶性物质。(5)参与形成溶酶体和微体。(6)参与植物细胞 壁的形成：合成纤维素和果胶质。14、溶酶体的功能(1)自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。(2)防御作用：如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。(3)细胞内消化：对高等动物而言，细胞的营养物质主要来源于血液中的水分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞， 如内吞低密脂蛋白获得胆固醇

18、；对一些单细胞真核生物，溶酶体的消化作用就更为重要了。(4)细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实 现的，溶酶体可清除不需要的细胞。(5)参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。（6）形成精子的顶体15、简述溶酶体的产生。在高尔基体的trans面以出芽的方式形成：溶酶体酶前体- N-连接的糖基化-高尔基体-磷酸转移酶识别信号斑-将N-乙酰葡糖胺磷酸车t移在12个甘露糖残基上-在中间膜囊切去 N-乙酰葡糖胺形成M6P配体-与trans膜囊上M6P受体结合-通过clathrin 衣被包装成运输小泡-与晚期的内

19、体融合，受体解离-切除甘露糖残基上的磷酸。16、过氧化物酶体的功能。在动物中： 参与脂肪酸的0-氧化。0氧化途径（oxidation pathway） 是脂肪酸氧化分解的主要途径，脂肪酸被连续地进行0碳氧化，降解生成乙酰 CoA ,同时生成NADH和FADH2 ,因此可产生大量的 ATP）;具有解毒作用，过氧化氢酶氧化有害物质，饮入的酒精1/4是在其中氧化为乙醛的。在植物中：参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢；在萌发的种子中，进行脂肪的出氧化。17、蛋白质分选的类型以及转运方式。蛋白质的分选主要包括以下四种类型：（1）门控运输：在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选

20、择性地完成核输入或从细胞核返回细胞质；（2）跨膜运输：在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质体和过氧化物酶体等细胞器；（3）膜泡运输：蛋白质通过不同类型的转运小泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞的不同部位。（4）细胞质基质中的蛋白质转运。两条途径：（1）后转移：在细胞质基质中完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体（或叶2t体）、过氧化物酶体、细胞核及细胞质基质的特定部位；（2）共转移：蛋白质在糙面内质网上合成，经高尔基体运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。18、膜泡运输的定向机制SNAREs 可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子连接物复合体功能：介导运输小

21、泡与靶膜的融合。类型：v-SNAREs（囊胞膜）和t-SNAREs （靶膜）。结构：具有一个螺旋结构域，相互缠绕形成跨SNAREs复合体，将小泡与靶膜拉在一起。v-SNAREs和t-SNAREs都具有一个螺旋结构域，能相互缠绕形成跨 SNAREs复合体（trans-SNAREs complexes ）,并通过这个 结构将运输小泡的膜与靶膜拉在一起，实现运输小泡特异性停泊和融合。19、简述cAMP途径中的Gs调节模型。激素配体与受体结合后，激素 -受体复合物与 Gs结合，Gs的a亚基构象改变，从而排斥 GDP ,结合GTP而活化，使三聚体 Gs蛋 白解离出a亚基和0源复合物，并暴露出 a亚基与腺

22、普酸环化酶的结合位点；结合 GTP的a亚基与腺昔酸环化酶结合，使之活化，并 将ATP转化为cAMP。随着GTP的水解a亚基恢复原来的构象并导致与腺普酸环化酶解离，终止腺普酸环化酶的活化作用。a亚基与0丫亚基重新结合，使细胞回复到静止状态。该信号途径涉及的反应链可表示为：激素-G蛋白耦联受体-G 蛋白-腺昔酸环化酶-cAMP-CAMP的蛋白激酶A-基因调控蛋白f基因转录。20、简述信号转导中的双信使系统当激素-受体复合物与 G蛋白结合，G蛋白的a亚基排斥GDP,结合GTP而活化，解离出 a和0亚基；a亚基激活质膜上的磷 脂酶C （PLC- 0）,使4, 5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成IP

23、3和DAG ,两个第二信使。IP3调控细胞质基质中的 Ca2+水平；DAG 可以活化PKC,使底物蛋白磷酸化，调控特异基因的表达。随着 GTP的水解a亚基恢复原来的构象并导致与磷脂酶C解离，终止磷脂酶C的活化作用。a亚基与0 丫亚基重新结合，使细胞回复到静止状态。反应链：胞外信号分子一 G-蛋白偶联受体一 G-蛋白fIP3-胞内Ca2+浓度升高-Ca2+结合蛋白（CaM）-细胞反应-磷脂酶C（PLC）-DAG-激活PKC-蛋白磷酸化或促 Na+/H+ 交 换使月内pH上升21、简述细胞信号分子的类型及特点？细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（ NO、CO）以及氨基酸、核普酸、脂类的胆固醇

24、衍生物等，其共同特点是： 特异 性，只能与特定的受体结合； 高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。22、NO的产生及其细胞信使作用？NO是可溶性的气体，NO的产生与血管内皮细胞和神经细胞相关，血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起细胞内Ca2+浓度升高，激活一氧化氮合成酶，该酶以精氨酸为底物，以 NADPH为电子供体，生成 NO和服氨酸。细胞释放 NO ,通过扩散快速透过细胞膜 进入平滑肌细胞内，与胞质鸟昔酸环化酶活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，导致酶活性的增强和cGM

25、P合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的 Ca2+离子浓度，引起血管平滑肌的舒张，血管扩张、血流通畅。23、cAMP信号系统的组成及其信号途径？1）、组成：主要包括：Rs和Gs； Ri和Gi;腺昔酸不化酶；PKA ;环腺昔酸磷酸二酯酶。2）、信号途径主要有两种调节模型：Gs调节模型，当激素信号与 Rs结合后，导致Rs构象改变，暴露出与 Gs结合的位点，使激素-受体复合物与Gs结合，Gs的构象发 生改变从而结合 GTP而活化，导致腺普酸环化酶活化，将 ATP转化为cAMP ,而GTP水解导致G蛋白构象恢复，终止了腺昔酸 环化酶的作用。该信号途径为：激素-识别并与G蛋白偶联受体结合-激活 G蛋白-

26、活化腺普酸环化酶-胞内的cAMP浓度升高-激活PKA-基因调控蛋白f基因转录。Gi调节模型，Gi对腺普酸环化酶的抑制作用通过两个途径：一是通过a亚基与腺昔酸环化酶结合，直接抑制酶的活性；一是通过0和丫亚基复合物与游离的 Gs的a亚基结合，阻断Gs的a亚基对腺普酸酶的活化作用。 24、肌肉的收缩肌球蛋白结合 ATP,引起头部与肌动蛋白纤维分离；ATP水解，引起头部与肌动蛋白弱结合；Pi释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向 M线方向弯曲，引起细肌丝向 M线移动；ADP释放ATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。如此循环25、微丝的功能。微丝除参与形成肌原纤维外还具有以下功能：1 .形成应力纤维（st

）：结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。2.形成微绒毛。3.细胞的变形运动。4.胞质分裂；5.顶体反应（海胆）；6.其他功能：抑制微丝的药物（细胞松弛素）可增强膜的流动、破坏胞质环流。26、IF的装配过程：两个单体形成超螺旋二聚体；两个二聚体反向平行组装成四聚体；四聚体组成原纤维；8根原纤维组成中间纤维。特点：无极性；无动态蛋白库；装配与温度和蛋白浓度无关；不需要ATP、GTP或结合蛋白的辅助。27、比较微丝、微管与中间纤维 28、简述核仁的结构及其功能。在光学显微镜下，核仁通常是匀质的球形小体，一般有 1-2个，但也有多个。主要含蛋白质，是真核细胞间期核中最明显的结

28、构，在电镜下显示出的核仁超微结构与胞质中大多数细胞器不同，在核仁周围没有界膜包围， 可识别出3个特征性区域：纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分。功能是进行核蛋白体的生物发生的重要场所，即核仁是进行rRNA的合成、加工和核蛋白体亚单位的装配的重要场所。 29、端粒的功能1）端粒可防止染色体粘连，保持各个染色体的个性2）保证DNA完成末端复制，使 DNA不因细胞分裂而变短30、染色体DNA的三种功能元件（关键序列）（1） DNA复制起点（起始序列）：确保染色体 DNA自我复制。（2）着丝粒DNA序列：确保复制了的染色体平均分配到子细胞。（3）端粒DNA序列：确保染色体的独立性和稳定性，使 DNA完成

29、末端复制，不会越来越短。31、为什么说核孔复合体是双功能双向性的通道？从功能上讲，核孔复合体可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能双向性的亲水性核质交换通道。双功能表现在它有两种运输方式：被动扩散与主动运输。双向性表现在既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒的出核转运。32、多聚核糖体的生物学意义1）细胞内各种多肽的合成，不论其分子量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等。1）以多聚核糖体的形式进行多肽合成，mRNA的利用及对其浓度的调控更为经济和有效。33、原核生物翻译起始复合物形成1）核蛋白体大小亚基分离；2）

30、基定位结合；3）起始氨基酰-tRNA的结合；4）核蛋白体大亚基结合。34、根据细胞周期可将高等动物细胞分为3类：连续分裂细胞，如表皮生发层、骨髓干细胞。休眠细胞，暂不分裂，适当刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。不分裂细胞，又称终端细胞，不再分裂，如神经、肌肉、多形核细胞等。35、细胞周期人工同步化有哪些方法？比较其优缺点。1 .选择同步化1）有丝分裂选择法：优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害。缺点：获得的细胞数量较少（分裂细胞约占1%2%） o 2）细胞沉降分离法：优点：可用于任何悬浮培养的细胞。缺点：同步化程度较低。2 .诱导同步化1） DNA合成

31、阻断法：用DNA合成抑制剂，可逆阻断细胞周期，然后释放。优点：同步化程度高；缺点：产生非均衡生长，个别细胞体积增大。2）中期阻断法：用秋水仙素等微管抑制剂将细胞阻断在中期。优点是便于观察染色体，缺点是可逆性较差。36、细胞周期中有哪些主要检验点？细胞周期检验点的生理作用是什么？细胞周期检验点主要有：R点，G1/S , G2/M ,中期/后期，即：G1期中的R点或限制点，S期的DNA损伤检验点、DNA复制检验点，G2/M检验点，M中期至M后期又称纺锤体组装检验点等。通过细胞周期检验点的调控使细胞周期能正常动转，从而保证了遗传物质能精确地均等分配，产生具有正常遗传性能和生理功能的子代细胞，如果上述

32、检验点调控作用丢失，就会导致基因突变、重排，使细胞遗传性能紊乱，增殖、分化异常，细胞癌变甚至死亡。37、正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？1）衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要是 G1期明显延长；2）衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老；3）骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增殖速度也趋缓慢38、简述细胞衰老的基本特征。细胞膜的变化：使膜的流动性减弱，细胞膜选择透过性能力降低；细胞质的变化：色素积聚，空泡形成；线粒体的变化：方面线粒体数目减少，另一方面线粒体的结构也发生变化，使体积增大。细胞核的变化：核增大；核膜

33、内陷；染色质凝聚、固缩、碎裂。致密体的生成：绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密体的积累。此外，细胞衰老时，细胞间间隙连接及膜内颗粒的分布也发生变化。39、细胞凋亡的生物学意义。生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。1）在发育中，幼体器官的缩小和退化：蝌蚪尾巴的消失；脊椎动物的神经系统的发育；发育过程中手和足的形成过程。2）成熟个体中，组织细胞的自然更新如骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡3 ）清除多余的、发育不正常的细胞（如大脑中没有正确连接的神经元）4 ）清除对机体有害的细胞（如对自身抗原起反应的胸腺T细胞

）清除受损的、有癌前病变或受病毒等感染的细胞40、细胞凋亡的形态学特征和生化特征。染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症；凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质，但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止；核酸内切酶活化，导致染色质DNA在核小体连接部位断裂，形成约 200bp整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状；凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。生化特征：核酸内切酶活化，导致染色质DNA在核小体连接部位断裂，形成约 2

bp整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状41、细胞程序性死亡与细胞凋亡的区别首先，PCD是一个功能性概念，描述在一个多细胞生物体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受到严格控制的正常组成部分，而凋亡是一个形态学概念，指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式；其次，PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都是程序化的。42、细胞凋亡和细胞坏死的区别区另点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性 期价成剧 列揭伟范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损染色质凝聚在核膜卜呈半月状呈絮状细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大4/曲1、

36、有，被邻近细胞或是最小、最简单的有机体。无，细胞自溶，残余碎片2、 巨噬细胞吞嗯最小、最简单的细胞。被巨噬细胞吞噬3、细胞内代谢活动的最大特点是 4茎麟8田郦期核细月网有白依5、电子显微镜以作光源,电泳图谱呈梯状作透镜。电子束波长与部分构成；分辨率随机降解，电泳图谱呈涂抹成反比；由电子束照明系统、放大倍数可达百万倍；用于观察超微结构（小于0.2 师）。6、标本置于干冰（-78.5摄氏度）或液氮（-196摄氏度） 卜苗口质合成然后将组赢掉,把钳和碳的膜剥下来，此膜即为中冰冻。然后升温，冰升华，暴露 无O向断面喷涂一层7、透射电子显微镜的基本原理：在条件下，电子束经后，穿透样品时形成 被动进行叠射

37、电子，它们在电磁透3、扫描电子显微镜主要用于观察样品的等。9炎媪砒、的特点：无，不释以细胞内容物用途:分离大小相差“需踊浦翁翻机沉降顺序:1内质网与高'基体线粒体10、密度梯度离心常用介质:11、膜脂主要包括、多聚蔗糖 三类。12、根据与脂分子的结合方式蛋白质可分为:13KpldWltngr14、生物膜的特性主要表现为（）和（）简单扩散跨膜运输门串”以被动运输<（ ）（） ，吞噬膜泡运输（）（）胞吐 （）15、16、细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的（），细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的（）。17、转运蛋白分为（）和（）。18、水孔蛋白只允许（）通过，不允

38、许（）和（）通过，半径大于水分子半径 （0.15nm ），小于最小溶质分子半径 0.2nm。19、协助扩散的载体（）、（）。20、通道蛋白中，有些通道长期开放，如（），允许钾离子不断外流；有些通道平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，称为（），包括：电位门通道、（）、环核甘酸门通道、（）。21、配体门通道分为阳离子通道，如（ ”和（），如丫一氨基丁酸受体。22、电位门通道：膜电位变化可引起（）变化，“门”打开。其结构为四聚体，每个单体跨膜（）次。Na+、K+、Ca2+电压门通道结构相似，由同一个远祖基因演化而来。23、线粒体分为（）、（）、（）和（）四部分，它们的标志酶分别是（）、（）、（）

39、、（）。24、胞吞作用的两种类型是：（）、（）25、胞饮作用形成的小泡叫（），吞噬作用形成的小泡叫（）。26、RER的功能（）、（）、（）、脂类的合成。27、高尔基体在结构和生化成分上具有极性，和内质网临近的近核一侧，扁囊弯曲呈（），称为形成面（forming face ）或（）（cis face ）；在远核的一侧，面向细胞膜的一面呈（），称为成熟面（mature face ）或（）（trans face ）。28、细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面：A、蛋白质中包含特殊的（）;B、细胞器上具特定的（）。29、COP I衣被小泡的回收信号：（Lys-

40、Asp-Glu-Leu ）即内质网滞留信号，KDEL。30、Rabs促进和调节运输小泡的停泊和融合。31、ARF :参与clathrin 和COP I衣被的形成。SAR 1 :参与COP II衣被白勺形成。32、细胞以三种方式进行通讯：分泌化学信号、细胞间接触依赖、细胞间形成间隙连接33、 第二信使有 cAMP 、 cGMP、三磷酸肌醇、二酰甘油。34、双信使通路下游激活的激酶为蛋白激酶C。35、硝酸甘油能治疗心绞痛是因为它可在体内转化成NO ,可舒张血管。36、DAG通过两种途径终止其信使作用，它们是被 DAG激酶磷酸化为磷脂酸；被 DAG脂酶水解成单脂酰甘油37、细胞松弛素（cytocha

41、lasin ）可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上。鬼笔环肽（phalloidin ）与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。38、肌肉由肌原纤维组成、肌原纤维的粗肌丝主要成分是肌球蛋白，细肌丝主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。39、每条微管是13_条原纤维构成的中空管状结构，直径2225nm ，每条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。二聚体由结构相似的a和谶蛋白构成，均可结合 GTPo a球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换。0球蛋白也是一种 G蛋白，卫吉合的GTP可发生水解, 结合的 GDP可交换为GTP。具有极性，（+）极生长速度快，（-）极生长速度慢。（+）极的最外端是 件求蛋白，（-）极是a球蛋 白。大多数微管处于动态组装和去组装状态（如纺缠体）,具有踏车行为。秋水仙素、长春花碱抑制微管装配。紫杉醇能促进微管 的装配，并使已形成的微管稳定。40、提纯的微管，在微酸性环境，适宜温度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的条件下能自发的组装成 11条原纤维的微管。41、中间纤维分5类：

1. 什么是卵子发生？基本过程和主要特点是什么? 答: 卵原细胞(oogonia，即原始生殖细胞)形成成熟卵细胞的过程称为卵子发生。卵子形成发 生在卵巢，并且有一个增殖期(proliferation phase)，在该期，卵原细胞通过有丝分裂增加细 胞数量。经过有丝分裂增殖之后，卵原细胞进行减数分裂。为了保证卵子发生具有足够的生 长期，减数分裂前期Ⅰ的粗线期或双线期被延长；生长期的延长，主要是让发育中的卵母细胞生长到足够的体积大小，以便能够携足够的营养物质为胚胎发育之用。在卵子发生的生长 期，卵母细胞常常要储备大量的蛋白质、脂类、糖类，以供受精后的胚胎发育之用。这些物 质中有一些是卵母细胞自身制备的，但大多数都是靠其它来源提供的，包括肝细胞、滤泡细 胞和看护细胞等。卵母细胞在发育过程中具有显著的不对称性。卵母细胞的一端称为植物极 (vegetal pole),具有大量的卵黄小体和储备营养。相反的一端称为动物极，含有较少的储备营 养，但含有细胞核、核糖体、内质网、线粒体和色素颗粒。一些特定类型的 mRNA 位于细 胞质的特定区域。当卵母细胞逐渐增大、细胞质成份逐渐不对称分布时，细胞表面结构也随 之发生变化：非哺乳动物卵母细胞表面形成卵黄被(vitelline envelope),一种由多糖物质组成的 包被；而哺乳动物的卵母细胞表面会形成透明带(zona pellucida)，这种表面结构保护卵母细 胞免受化学与物理因素的损伤。卵子发生的生长期完成之后，卵母细胞准备进行减数分裂， 但是卵母细胞不会自动进入成熟期，而是停滞在前期Ⅰ，直到有适当的激素进行刺激。卵母 细胞的减数分裂是高度不对称的，后产生一个成熟的卵细胞和三个极体(polar body)。 

2. 肝细胞、滤泡细胞和看护细胞等在卵细胞发生中有什么作用？是否所有的卵母细胞都依 赖于其他类型的细胞为自己制造储备物?  答: 在卵子发生的生长期，卵母细胞常常要储备大量的蛋白质、脂类、糖类，以供受精后的 胚胎发育之用。这些物质中有一些是卵母细胞自身制备的，但大多数都是靠其它来源提供的， 包括肝细胞、滤泡细胞和看护细胞等。在两栖类和鸟类，卵要提供胚胎早期发育所需的全部 营养，肝为发育中的卵母细胞提供营养起关键作用。除肝细胞外，滤泡细胞(follicle cell)为 卵母细胞提供其他的物质，滤泡细胞是卵母细胞周围的细胞。卵母细胞和滤泡细胞的表面都 有大量的微绒毛，这样可大大增加这两种类型细胞相互接触的表面积，促进了滤泡细胞的营 养物质向卵母细胞的运输。另一种类型的细胞，称为看护细胞(nurse cell),为无脊椎动物，如 昆虫的卵母细胞生长提供支持。看护细胞与卵母细胞是由相同的细胞系产生的，如果蝇，一 个卵原细胞的四次有丝分裂产生一个卵母细胞和 15 个看护细胞。看护细胞通过细胞质桥与 发育中的卵母细胞相连，通过细胞质桥，看护细胞向卵母细胞提供营养。并非所有的卵母细 胞都依赖于其他类型的细胞为自己制造储备物，在某些两栖类、鸟类和无脊椎动物中，由卵 母细胞自身的粗面内质网制造卵黄蛋白，通过高尔基体后运送到卵黄小体。除了卵黄小体， 高尔基体也参与卵母细胞中膜包裹的色素颗粒和皮质颗粒(cortical granule)的形成，这些膜结 合颗粒位于细胞的外周，形成卵母细胞的皮质。皮质颗粒含有蛋白酶，这些酶在受精的早期 具有重要作用。 

3. 什么是精子发生？有哪些主要特点?  答: 动物的雄配子称作精子，是在睾丸中通过精子发生过程产生的。精子的发生开始于雄性 原始生殖细胞――精原细胞（spermatogonia）的有丝分裂。在精母细胞（spermatocyte）有 丝分裂增殖过程中产生的某些细胞终分化成初级精母细胞，然后进入减数分裂。第一次减 数分裂将初级精母细胞转化成次级精母细胞，经过第二次减数分裂，次级精母细胞产生成熟 的精子细胞(spermatid)。在精子发生的初始阶段，精子细胞的染色质要进行紧密压缩和包装， 形成高度有序而又致密的包装形式，经这种包装的 DNA 在化学性质上是惰性的，既不能用 作合成 DNA 的模板，又不能作为 RNA 的合成模板。将 DNA 包装成这种惰性形式至少有两 方面的作用：可以保护基因免遭化学或物理因素的损伤，其二是减小核的体积，创造小的 精细胞，以便降低能量消耗。压缩包装的细胞核终定位到细胞一端，形成精细胞的头。在 头的顶端是顶体。大多数物种的精细胞都有一个长长的尾，它是在一个中心粒控制下装配而 成的。精子细胞通常含有两个中心粒：一个是近端中心粒，靠近细胞核，另一个是远端中心 粒，在精子发生过程中，远侧中心粒起始尾丝的装配。构成尾丝的微管是典型的 9+2 的排 列方式。精子发生与支持细胞(Sertoli cells)的发生密切相关，支持细胞为发育中的精子提供保护和营养。实际上，精子发育的各个阶段都是发生在支持细胞的表面。 

4. 海胆的顶体反应的基本过程和特点是什么? 答: 当海胆的精子与卵细胞接触之后，卵细胞胶质中的一种硫酸多糖与精子细胞质膜中的受 体结合，这种结合打开了精子细胞质膜中 Ca2+离子通道，使 Ca2+扩散进入精细胞；同时， 多糖与受体的结合激活了质膜中 Na+-H+交换泵，将精子细胞中的 H+泵到细胞外，这样使 精子细胞中的 pH 升高。由于精子细胞中 Ca2+离子浓度、pH 的升高激发了顶体反应：首先 钙离子引起顶体膜与精细胞质膜融合，使顶体中的水解酶释放到细胞外，将卵细胞的外被进 行水解。在一些海洋无脊椎动物中，释放的顶体酶很快沿着新形成的顶体突(acrosomal process)流向卵细胞质膜。顶体突是从精细胞的头部前沿形成的，是肌动蛋白分子聚合作用 的结果。精细胞的细胞核和顶体之间储有大量的未聚合的肌动蛋白单体，当细胞内的 pH 升 高时，引起那些为防止肌动蛋白聚合而与肌动蛋白单体结合在一起的蛋白质与肌动蛋白脱 离，从而促进了肌动蛋白纤维的装配，形成顶体突。 顶体突快速延伸到达卵细胞的外被，并与卵细胞透明带的外层接触，此时，位于顶体突表面 的一种蛋白，叫作结合蛋白（bindin）与位于透明带表面的特异受体结合，精子的结合蛋白 与卵细胞透明带的受体间相互作用是高度特异性，这种特异性保证了海胆受精作用的正确

5. 细胞如何防止多精受精?  答: 有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合：一种机制是卵细胞质膜的快速去极化， 这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其它精子与卵细胞的融合，这一反 应称为多精受精的一级阻断。Larinda Jaffe 通过实验证明，多精受精作用的阻断是由卵细胞 的膜电位的改变引起的，它发现海胆卵细胞在受精后的几秒钟之内，膜电位由 -60V 上升到 ＋20V,质膜的去极化是由于 Na+的暂时流入引起的。由于膜电位在受精后很快恢复正常，所 以要有另一个机制，即多精受精的二级阻断，这就是卵细胞的皮层反应。当精细胞与卵细胞 的细胞质膜融合时，激活了卵细胞的磷脂肌醇信号转导途径，引起卵细胞局部胞质溶胶中 Ca2+浓度的升高，激活了卵细胞；定位于卵细胞质外周的皮层颗粒（cortical granule）与卵 细胞质膜融合释放内含物（酶类）；释放的酶类快速分布到整个卵细胞的表面，改变透明带 的结构，使之变得“坚硬”，这样，精子就不能与卵细胞结合，从而提供了一种缓慢的二级 多精受精的阻断作用。从机理上说，皮层颗粒释放的酶类破坏了卵细胞透明带中与精细胞结 合的受体。 

6. 受精作用如何激活蛋白质的合成和 DNA 的复制?  答: 受精卵中蛋白质的合成和 DNA 复制的激活受卵细胞中 pH 的升高的激活。未受精的海 胆卵细胞中的 pH 为 6.8，这种 pH 值抑制了细胞内的代谢活性，如果将未受精的卵细胞与胺 接触，蛋白质的合成和 DNA 的复制作用都被激活。其机理是：精细胞与卵细胞的结合，激 活了卵母细胞质膜中的磷脂酶 C,它产生了两种第二信使：IP3 和 DAG，DAG 激活蛋白激酶 C, 再由蛋白激酶 C 将激 Na+-H+交换泵激活，Na＋暂时进入受精卵的细胞质中，提高了细 胞质中的 pH，终导致蛋白质的合成和 DNA 复制的激活。 

7. 什么是细胞决定？与细胞分化的关系如何?  答: 细胞决定(cell determination)是指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就已受到约束而向 特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化, 确定了未来的发育命运, 这就是决定。多细胞个 体起源于一个单细胞受精卵, 从受精卵衍生出整个机体的各种组织器官。因此, 就分化潜能 来说, 受精卵是全能的(totipotent)。在绝大多数情况下, 受精卵通过细胞分裂直到形成囊胚之 前, 细胞的分化方向尚未决定。从原肠胚细胞排列成三胚层之后, 各胚层在分化潜能上开始 出现一定的局限性, 只倾向于发育为本胚层的组织器官。外胚层只能发育成神经、表皮等; 中胚层只能发育成肌肉、骨等; 内胚层只能发育成消化道及肺的上皮等。三胚层的分化潜能虽 然进一步局限, 但仍具有发育成多种表型的能力, 将这种细胞称为多能细胞(pluripotent cell)。经过器官发生, 各种组织的发育命运终决定, 在形态上特化, 在功能上专一化 (specialization)。胚胎发育过程中, 这种逐渐由“全能”局限为“多能”, 后成为稳定型“单 能”(unipotency)的趋向, 是细胞分化的普遍规律。细胞决定可看作分化潜能逐渐限制的过程, 决定先于分化。 

8. 举例说明细胞质对细胞分化的影响。 答: 如软体动物极叶（polar lobe）的形成就是细胞质对分化影响的典型例子。极叶是卵裂初 期从植物极形成的一个暂时性的大的细胞质突起，如果人工将极叶除去，将会发育成在足、 眼和壳等有缺陷的个体。在软体动物的卵裂球分裂时可以观察到，受精卵胞质中的物质分布 并不是完全均匀的，含有一些将分化为中胚层必需的特殊物质可能在分裂时先“偏心”地突 出胞体，形成极叶，在分裂时这部分胞质只进入一个子细胞，而同时核物质包括基因组倍增 复制，然后均匀分布到两个子细胞中。有意义的是，分裂后这部分极叶胞质会缩回，到下一 次分裂时再重复这个不均等分裂的过程。细胞质对性细胞的分化亦起重要作用。如双翅目昆 虫的受精卵后端有一部分称为极质(pole plasm)。极质中含有膜包起的颗粒状物质, 称为极粒 (polar granule)。当核进入极质后, 极粒围绕在核周围, 诱导极细胞分化为生殖细胞。因此, 生 殖细胞的分化决定于细胞质中的极质。果蝇的卵在受精后的 2 小时内只进行核分裂, 细胞质 不分裂, 形成合胞体胚胎。随后核向卵边缘迁移, 每个细胞核周围包上了细胞膜, 结果在卵 周边形成了细胞胚层,共约 3500 个细胞。每一个核都具有全能性, 既可分化成体细胞, 又可 分化成性细胞。细胞的分化命运决定于核迁入不同的细胞质区域。迁入卵后端极质中的形成 极细胞, 后分化为生殖细胞。 

9. 举例说明激素对形态建成的影响。 答: 激素对细胞分化的作用出现在发育的晚期, 所以激素引起的反应是按预先决定的分化程 序进行的, 其作用主要是引起靶细胞进行分化。例如, 激素和某些细胞因子对哺乳动物性别 分化的调节。在发育的早期阶段, 雄性和雌性表型从外形上看还无法区别, 性分化早可见 的现象发生在胚胎第九周, 主要是合成一些特殊的细胞因子和激素。无尾两栖类的幼体发育

10. 在成熟个体组织中的核质关系怎样？  答: 二者的关系是辩证的，是相互影响的。一般而言，细胞核起主导作用，但受细胞质的影 响。细胞质对细胞核的影响：细胞质不仅在细胞分化中具有重要作用，在成熟个体的组织中， 细胞质对细胞核仍然具有影响。许多实验表明细胞质能够影响细胞核的基因表达。鸡的红细 胞是终端分化细胞, 它的细胞核是高度凝集的, 不合成 RNA 或 DNA。当与培养的人 Hela 细胞(去分化的癌细胞)融合后, 核的体积增大 20 倍, 染色质松散, 出现 RNA 和 DNA 合成, 鸡红细胞核的重新激活是由于 Hela 细胞的细胞质调节的结果。另外，细胞质对基因表达具 有调节能力。De Robertis 和 Gurdon(1977)把培养的爪蟾肾细胞核注入蝾螈的卵母细胞内, 分 析蛋白质合成情况, 发现, 原来在肾细胞中表达的基因, 此时不表达, 而原来不表达的基因, 这时却被激活。说明卵母细胞质中含有某些成分, 这些成分控制基因表达的开关, 对某些基 因能激活, 而对另外一些基因起抑制作用。 细胞核的决定作用：伞藻是单细胞的海藻, 它是研究核质关系中具有其独特优点的材料。 1953 年, H?mmerling 和 Brachet 用不同帽形, 即伞形和菊花形“帽”的伞藻研究了核质关系， 证明了细胞核对细胞质的决定作用。另外用黑白两种肤色的蛙为材料进行核移植试验，也证明细胞核对细胞质的决定作用。蛙肤黑色为显性, 白色为隐性, 都是由细胞核控制的。实验 时, 将带有显性黑色基因取自囊胚的核移植到带有隐性白色基因经紫外线照射处理的无核 卵中, 在移植成功长成的蛙中, 全部出现了黑色的表现型。这说明蛙的色素是由细胞核控制 的, 并在以后的胚胎发育过程中受到影响而改变它的作用。 

11. 什么是基因的差别表达？在细胞分化中有什么作用？  答: 分化的细胞虽然保留了全套的遗传信息，但只有某些基因得到表达，即细胞分化主要是 组织特异性基因中某些种(或某些)特定基因的选择性表达的结果，这些蛋白和分化细胞的特 异性状密切相关，但不是细胞基本生命活动必不可少的。研究证明，细胞分化是奢侈基因按 一定顺序表达的结果，表达的基因数约占基因总数的 5％～10％。也就是说，某些特定奢侈 基因表达的结果生成一种类型的分化细胞，另一组奢侈基因表达的结果导致出现另一类型的 分化细胞。另外，分化细胞间的差异往往是一群基因表达的差异，而不仅仅是一个基因表达 的差异。在基因的差异表达中，包括结构基因和调节基因的差异表达，差异表达的结构基因 受组织特异性表达的调控基因的调节。 

12. 酵母细胞的基因组如何通过基因重排改变交配型？  答: 酵母 3 号染色体的 MAT 座位的等位基因决定酵母的交配型，但是座位的两侧各有一个 重复的基因座，左侧的为 HMLα，右侧的为 HMRa, 在交配型转换中，酵母细胞从两侧的 座位中制造一个等位基因拷贝，α或 a,并将之插入 MAT。在新的拷贝插入之前，MAT 座位 原有的 DNA 被位点特异的内切核酸酶切除，但 HMLα和和 HMRa 座位的 DNA 从不会被切 除。在三个等位基因座中，只有 MAT 能决定细胞是α交配表型或是 a 交配表型，因为 MAT 座位左右两侧的基因的转录被 SIR 基因产物所抑制，所以它们不会转录，但能够进行复制， 为 MAT 座位的基因转换提供拷贝。MAT 座位的 a 或α被取代后，使 HML、MAT、 HMR 三个位点的基因发生了重排，从而改变了交配型。 

13. 什么是同源异型基因？它的基因结构有什么特点？编码的产物有什么功能？答: 一类含 有同源框的基因。在胚胎发育中的表达水平对于组织和器官的形成具有重要的调控作用。该 类基因的突变，会在胚胎发育过程中导致某一器官异位生长，即本来应该形成的正常结构被 其他器官取代了。例如，果蝇的同源异型基因 Antp（触角基因）的突变，导致果蝇的一对 触角被两?b 腿所取代。同源异型基因中有一段高度保守的 DNA 序列称为同源异型框，初 是通过对果蝇的同源异型突变和体节突变体的杂交分析发现的，简称同源框。同源框由 180 个碱基对组成的序列，可编码 60 个氨基酸。这 60 个氢基酸序列,被称为同源异型结构域。 同源框普遍存在于果蝇、鼠、人、蛙等生物中。已发现的 Hox 基因的产物基本上都是转录 因子，同源框的蛋白产物呈螺旋-转角-螺旋的立体构型，可以和 DNA 双螺旋的主沟吻合， 附着于邻近于 TAAT 的碱基，由于它能识别所控制的基因启动子的特异序列，从而在转录水 平调控基因表达。同源异型基因的突变称为同源异型突变。这种突变可致使身体某一部位的 性状特征在其他部位出现，并有可能干扰机体各部分的正常发育。Hox 基因大多在染色体上 串联排列成簇、基因之间的距离很近，通常为 4-5kb,其线性排列顺序可能与各自表达区域相 对应，例如在果蝇发育中，位于 DNA 5’端的 Hox 基因在接近其尾部的节段中表达，而位 于 3’端的 Hox 基因在接近头部节段中表达。Hox 基因的表达具有区域特异性(特别在胚胎 发育阶段)。例如果蝇触须足基因和超级双胸基因只限于在头部和胸部的节段中表达，其表 达量与发育的进程有关。Hox 基因表达的开和关，对个体发育和形态发生起到时间和空间上 的调控作用。同源异型基因表达的产物蛋白为同源异型蛋白(homeoprotein)。它由 5 个结构 单元所构成：(I)保守的 N末端，通常以 MSSLYYXN 开始延伸大约 45 个氨基酸残基：(2) 富含丙氨酸、丝氨酸、甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸的可变区；(3)同源框肽．即位于同源盒 N 端的保守五肽 IYPWM：(4)同源框结构域〔homeodomain)，即相应于同源盒的氨基酸序列；(5)偏酸性的羧基端区域。 

14. 红细胞如何控制珠蛋白的合成速度?  答: 红细胞在发育的过程中珠蛋白的合成需要依赖于血红素，发育中的红细胞合成珠蛋白的 速率很高。由于珠蛋白只有同血红素结合形成血红蛋白后才有用，如果细胞中没有足够的血 红素，合成的珠蛋白就是一种浪费，于是，红细胞形成了一种机制，根据血红素的多少来控 制珠蛋白的合成。该机制涉及一种血红素控制的抑制剂(heme-controlled inhibitor,HCI)的蛋白 激酶，该激酶的活性受血红素调节。发育中红细胞的主要功能是合成血红蛋白。血红蛋白是 由四个珠蛋白和一个血红素辅基构成。红细胞含有 HCI 蛋白，它根据血红素的量来调节蛋 白质的合成：细胞中有大量血红素时，血红素与 HCI 结合，使 HCI 失去活性，珠蛋白合成； 当细胞缺乏血红素时，HCI 具有活性，并作为一种蛋白激酶，催化 elF2 磷酸化。eIF2 是一 种关键的翻译起始因子，磷酸化的 eIF2 被失活，不能同甲酰 tRNA 和 GTP 结合形成翻译起 始复合物，细胞内所有 mRNA 的翻译都被抑制。由于珠蛋白 mRNA 是红细胞的主要 mRNA， 红细胞中珠蛋白的量占 90%以上，红细胞中蛋白质合成被抑制，珠蛋白的合成也就停止了， 这是在没有血红素时引起的，对细胞生存是有利的。 

15. 果蝇卵母细胞的发育成熟分为几个阶段？各有什么特点？  答: 果蝇卵母细胞的发育成熟分三个阶段：第一阶段是卵子发生的早期，此时的卵母细胞的 体积与其相邻的看护细胞的大小相似。第二阶段，看护细胞开始为卵母细胞的成熟合成必需 的 mRNA,滤泡细胞开始形成卵鞘(egg shell)，期间，卵母细胞的体积逐渐增大。第三阶段， 成熟的卵细胞被卵黄被(vitelline coat)和绒毛膜（chorion）包围, 卵黄被和绒毛膜构成卵鞘。 看护细胞和滤泡细胞消失，但它们合成的 mRNA 分散分布在卵母细胞中。极性的颗粒结构 定位于卵的后部，此区将发育成生殖细胞。成熟的卵细胞有明显的极性，即前后轴(anterior- posterior axis,A-P)、背腹轴(dorsal-ventral axis,D-V)。 

16. 什么是母体基因？举例说明母体基因对果蝇发育模式的调控作用。 答: 在卵母细胞成熟过程中，在看护细胞中转录，然后将合成的 mRNA 运送到卵母细胞的 基因。由于这些 mRNA 翻译合成的蛋白质在早期胚胎发育中调节合子基因的转录，故此将 它们称为母体基因。在成熟的未受精的卵细胞中，母体基因转录的 mRNA 和蛋白质通过建 立不同的浓度梯度，帮助卵细胞建立前后轴和背腹轴，即母体基因的产物沿着体轴成浓度梯 度分布。某些母体基因合成的蛋白质通过扩散在细胞质中形成不对称分布，使得囊胚中的不 同细胞带有不同量的母体基因的蛋白质，造成分化的差异。母体 mRNA 的产物包括转录激 活子(transcriptional activators)、转录抑制因子(transcriptional morphogen)。由看护细 胞合成的 biciod 基因的 mRNA 定位于受精卵细胞的前端，与微管结合，不发生翻译。受精 后翻译成 Bicoid 蛋白，并在第七次核分裂时从前端向后扩散，沿 A-P 轴形成浓度梯度，这 为以后的 A-P 轴模式形成提供了位置信息。Bicoid 蛋白是一种转录激活因子，能够激活很多 体节基因的表达；同时，Bicoid 蛋白也是一种翻译阻遏物，能够使某些基因失活。在胚胎的 不同部分 Bicoid 蛋白的量是不同的，因而调节一些按阈值表达的基因活性，也就是说被调 节的基因是转录激活还是翻译阻遏，由所在部位的 Bicoid 蛋白的浓度阈值决定。如果 Bicoid 蛋白的浓度梯度曲线发生巨大变化，将会极大影响果蝇体形的发育模式。缺少 Bicoid 蛋白， 这样的胚胎将发育成双腹，同时既没有头又没有胸。但是，如果将适量的 Bicoid mRNA 在 合适的部位注入卵细胞，就会发育正常。nanos 基因具有类似的作用，但是它的 mRNA 定位 于卵的后端。Nanos 蛋白是翻译阻遏物。 

17. Caudal 和 Pumilio 蛋白在果蝇发育中的主要作用是什么?  答: Caudal 和 Pumilio 蛋白参与果蝇后端的发育。Caudal 蛋白是一种具有同源异形框的转录 因子，Pumilio 蛋白是一种转录阻遏物。hunchback 蛋白在果蝇前端发育中具有重要作用，它 能够调节很多基因的转录活性，作用方式既有正控制又有负控制。Bicoid 蛋白阻遏了 caudal mRNA 在前端的翻译，并且作为转录激活因子激活 hunchback 基因在囊胚中进行转录。由于 hunchback 蛋白既能通过母体的 mRNA 表达，又能通过发育的卵细胞中的基因转录表达，所 以它具有母体基因和体节基因(segmentation gene)的双重功能。Bicoid 蛋白的激活作用使得卵 细胞前端 hunchback 蛋白浓度升高。Nanos 和 的表达， 通过这种方式，Hunchback 和 Caudal 蛋白在卵细胞形成不对称分布。

18. 什么是对控基因？在果蝇的发育中有什么作用?  答: 对控基因是控制副节形成的基因，由于这种基因发生突变，可引起每隔一节缺一节，因 此之故称为对控基因。果蝇胚胎共分 14 个副节，每一个副节在特定的一组基因控制下成为 一个独立的发育单位。前 3 个副节参与形成头部体节，再 3 个副节形成胸部体节，后 8 个副节形成腹部体节。副节与后来的体节并不对应，每一个体节是由一个副节的后区和后一 个副节的前区组成。胚胎前部的副节发生了融合，因此头区不分节。对控基因包括 fushi、 tarazu、hairy、even-skipped 基因等，它们在细胞副节的条纹中表达，编码产物是转录因子。 每一个对控基因在 7 个副节中表达，表达的副节可以是偶数，也可以是奇数副节，表达后产 生 7 条表达条纹。各种不同的研究结果表明条纹的出现为一渐变过程，条纹的初边缘模糊， 随后才逐渐明显。每一条纹中表达的基因分别受不同的间隔基因和母体基因编码的转录因子 的控制，对控基因对不同浓度和不同组合间隔基因转录因子的反应，确定了每一条带纹的定 位。 

19. 什么是胚胎干细胞和成体干细胞？二者在个体发育中的作用是什么？  答: 胚胎干细胞是一种经人工操作能够发育成一个新个体的全能性二倍体细胞。它是从早期 胚胎内细胞团(1nner cell mass，ICM)或原始胚胎生殖细胞(embryonic germ cell,EG 细胞)经体 外分化抑制培养分离克隆的。二者的形态、标志，体内分化潜能及种系传递功能都相似。胚 胎干细胞的发育等级较高，是全能干细胞。成体干细胞是一类成熟较慢但能自我维持增殖的 未分化的细胞，这种细胞存在于各种组织的特定位置上，一旦需要, 这些细胞便可按发育途 径, 先进行细胞分裂, 然后经过分化产生出另外一群具有有限分裂能力的细胞群。成体干细 胞的发育等级较低，是多能或单能干细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础， 即由单个受精卵发育成为具有各种组织器官的个体；成体干细胞的进一步分化则是成年动物 体内组织和器官修复再生的基础。因为在细胞分化的过程中, 细胞逐渐失去可塑性而发育成 为高度分化的细胞。此时不仅丧失了其继续分化的能力, 而且也失去再分裂的能力, 终衰 老死亡。由于机体内的许多细胞的寿命很短, 需要不断被相应的新细胞替换。成体产生新的 分化细胞有两种方式: ①已分化细胞的分裂产生新细胞; ②由未分化的干细胞产生新的分 化细胞。 

20. 什么是干细胞？有什么特点？如何辨认干细胞？  答: 干细胞是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分 化成多种功能细胞。 干细胞具有几个显著的特点: ①干细胞本身不是终末分化细胞(即干细胞不是处于分化途径 的终端); ②干细胞能无限地分裂; ③干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一:

或保持亲代特征, 仍作为干细胞, 或不可逆地向终末分化。从功能上来讲,干细胞不是执行已 分化细胞的功能,而是产生具有分化功能的细胞。干细胞有时可以根据其形态学特征和存在 位置来辨认。如在果蝇的性腺和外周神经系统，干细胞与其外周的分化细胞有固定的组织方 式，形成增殖结构单元。但对许多组织而言，干细胞的存在部位目前仍未确定，也没有与分 化细胞截然不同的形态学特征。不同的干细胞具有各自特异的生化标志，这对于确定干细胞 位置、寻找和分离干细胞有重要意义。如角蛋白 15 是确定毛囊中表皮干细胞的分子标志, 巢素蛋白(nestin)为神经干细胞(neural stem cell，NSC)的标志分子等等。然而，干细胞生存的 微环境可以影响其形态和生化特征，因此不能仅根据细胞的形态和生化特征来寻找干细胞。 具有增殖和自我更新能力以及在适当条件下表现出一定的分化潜能是干细胞基本的特点。

 21. 目前，胚胎干细胞有哪些应用？  答: 胚胎干细胞应用前景很广，目前主要用于： 作为生产克隆动物的高效材料。胚胎干细胞可以无限传代和增殖而不失去其基因型和表现 型，以其作为核供体进行核移植后在短期内可获得大量基因型和表现型完全相同的个体．胚 胎干细胞与胚胎嵌合生产克隆动物可解决哺乳动物远缘杂交的困难。另外，由于体细胞克隆 动物存在成功率低、早衰、易缺陷易突变等问题，使胚胎干细胞的克隆研究显得十分重要．生 产转基因动物的高效载体。利用胚胎干细胞作载体使外源基因的整合筛选等工作能在细胞水 平上进行，使操作简便可靠。发育生物学研究的理想体外模型。通过比较胚胎干细胞不同发 育阶段基因转录和表达，可确定胚胎发育及细胞分化的分子机制，并发现新基因。新型药物 的发现筛选。利用胚胎干细胞体外分化的细胞组织检验筛选新药，可大大减少实验动物及人 群数量。加快组织工程发展：组织工程（histological engineering）是生物学和工程学相结合 的一项技术，人工培育供移植用的人类或动物细胞、组织或器官，即将种子细胞人工培养生 长在支架(生物降解聚合物)上，培育出一定的组织或器官，这些组织或器官可移植给患者，

 1. 什么是 Hayflick 界限？  答: 1961 年，Leonard Hayflick 首次报道了体外培养的人的成纤维细胞(human fibroblasts)具 有增殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：胚胎的成纤 维细胞分裂传代 50 次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养 15～ 30 代就开始死亡。   Hayflick 等还发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关,alápagos 龟 的高寿命是 175 岁，它的细胞在体外培养时能分裂 100 次。而小鼠的寿命只有几年，所以 从小鼠分离的细胞在体外分裂的次数不超过 30 次。   Hayflick 的实验表明，正常人的成纤维细胞，在体外培养条件下，即使条件适宜，细胞 也不能无限制地进行分裂，即使是机体中可以终生分裂的细胞，在体外培养时也有分裂次数 的极限，即使给予丰富的营养、生长因子和足够的生长空间也是如此。而且细胞的分裂能力 与个体的年龄有关，例如从 40 岁个体获取的成纤维细胞在培养过程中只能分裂 40 次而不是 80 次，这就是细胞的衰老，也就是说细胞的衰老控制着细胞的分裂次数，进而控制着细胞 的数量。由于上述规律是 Hayflick 研究和发现的，故称为 Hayflick 界限。    这种在体外培养的细胞增殖传代的能力，反映了细胞在体内的衰老状况。因此许多科学 家认为多细胞个体的衰老始于细胞的衰老，对体外培养细胞有限寿命的观察和研究，有助于 人们了解机体衰老过程的某些规律。 

2. 举例说明三类不同寿命的细胞各有什么特点？  答: 根据细胞寿命情况将细胞分为三类：第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命，如神经 元，脂肪细胞，肌细胞等。一般认为此类细胞在机体出生后, 便不再分裂增生, 数量也不会 增加, 只是随着机体的生长, 体积可以增大; 尔后随着机体的衰老, 体积又行缩小, 甚至死 亡。 因此, 细胞数量也随年龄的增大而逐渐减少。表现为机体失去皮下脂肪, 肌肉松弛萎缩, 脑功能衰退等。第二类是缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝细胞，胃壁细胞等。 肝细胞通常不分裂，但终生保留分裂能力，例如部分切除肝后，剩余的肝细胞即能行旺盛的 同步分裂。第三类是快速更新的细胞，如皮肤的表皮细胞，红细胞和白细胞等，它们在正常 情况下终生保持分裂能力。机体中这三类寿命不同的细胞，分工合作，组成统一的整体。 

3. 什么是衰老的遗传程序论(genetic program theory)？   答: 衰老的遗传程序论认为衰老是遗传上的程序化过程，衰老是受特定基因控制的。一切生 理功能的启动和关闭都是按照一定程序进行的。有一个程序存在于每种生物体的基因组中， 生物体的生长、发育、老化和死亡都由这一程序控制。这一理论有三方面的证据支持。首先 是 Hayflick 的细胞培养实验是这一理论的实验基础。另外，太平洋沿岸的马哈鱼也是这一理 论典型的生物体。这种鱼的生物圈在迁徙到产卵地后终止，产卵后几周就死亡了，这期间鱼 的鼻、口、背和皮肤上出现明显的形态改变，这些变化使组织广泛退化。第二，发现人从 30 岁开始，人体各种器官的功能有 1%的减退，这包括肺功能、心脏功能、肌功能和听力等。 第三是早老综合症（symptoms of early aging）也提供了一些少数基因影响和控制整个衰老过 程的证据。   另外，端粒缩短论和线粒体损伤论都支持衰老的基因程序论。   也有很多例子不符合甚至反对遗传程序论，突出的例子是饮食对蜜蜂寿限的影响，蜂 王可活 6 年之长，而工蜂只能活 3～6 个月。它们寿命的不同不是由于昆虫遗传基因不同， 它们的基因组是相同的。寿命不同仅仅是因为在幼虫期是否喂食蜂王浆，蜂王浆可使蜜蜂的 寿限提高大约 20 倍。

 4. 何谓衰老的端粒假说(telomere theory)？  答: Harley 于 1990 年提出细胞衰老端粒假说。他认为由于端粒酶的存在，生殖细胞的端粒相 当稳定，不会衰老。高度分化的体细胞由于端粒酶活性处于抑制状态，细胞分裂时 DNA 不 完全复制而引起端粒 DNA 的少量丢失，不能靠端粒酶补偿，所以随着细胞分裂次数的增加， 端粒不断缩短。由于端粒的缩短，靠近染色体两端的基因就有可能随端粒的缩短而缺失，引 发染色体畸变，使突变发生。当端粒缩短到一定程度(临界长度)时引发了 Hayflick 极限，细 胞不再分裂。少数细胞由于端粒酶被激活，端粒获得修复，从而越过临危点成为永生化细胞。

 5. 自由基如何对细胞产生伤害？  答: 细胞内自由基的浓度过高时，常与生物大分子发生反应，破坏了生物大分子的结构，从 而伤害了细胞，这些反应包括：   （ 1）自由基与核酸分子中的碱基发生加成反应，OH?等加到碱基(胸腺嘧啶 C6 或 C5, 腺嘌呤 C8)的双链上，破坏碱基可产生基因突变。   （ 2）自由基可加成到膜脂及其他脂类不饱和脂肪酸的双链中，引起脂质过氧化，并可 产生新的自由基。如脂质过氧化可使线粒体损伤，导致能量代谢障碍; 微粒体损伤，使多聚 核糖体解聚, 抑制蛋白质合成; 溶酶体损伤可使溶酶体膜通透性改变，使机体受到更大损伤。（ 3）自由基常攻击肽链上的脯氨酸残基，引入羰基而生成α-吡咯烷酮，经水解与其相 邻氨基酸断开，造成蛋白质断裂。此外自由基还引起蛋白质交联、蛋白质残基侧链基发生改 变、破坏蛋白质高级结构等。   （ 4）自由基的氧化损伤涉及到细胞骨架蛋白。如肌动蛋白是构成微丝的主要蛋白质。用肌动蛋白做实验，发现它的 4 个一 SH 为氧化过程的靶子，肌动蛋白与氧化型谷胱甘肽 (GSSG)之间形成二硫键可导致分子表面电荷的改变;在老化的红细胞中也可检测出类似的修 饰物，用醌处理的细胞中也发现不同肌动蛋白分子或肌动蛋白与其他蛋白质之间形成二硫键 （图 14Q-1），这种氧化性蛋白质交联引起大分子的聚结。 

6. 什么是衰老的自由基学说？机体如何防止自由基的伤害？  答: 衰老的自由基学说是美国科学家 Harman 1955 年提出的,核心内容有三条：(1) 衰老是由 自由基对细胞成分的有害进攻造成的。(2)这里所说的自由基，主要就是氧自由基，因此衰 老的自由基理论，其实质就是衰老的氧自由基理论。（3）维持体内适当水平的抗氧化剂和自 由基清除剂水平可以延长寿命和推迟衰老。   机体内存在着自由基清除系统，其可以大限度地防御自由基的损伤。自由基清除系统 包括酶促反应和非酶促反应两部分。酶促反应所需酶有谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、超 氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(POP)及过氧化氢酶(catalase,CAT)。非 酶促反应的作用物质主要为一些低分子的化合物，是一些抗氧化作用的物质，统称抗氧化剂 (antioxidant)，主要有谷胱甘肽(GSH)、维生素 C、β-胡萝卜素、维生素 E、半胱氨酸、硒化 物、巯基乙醇等。此外，细胞内部形成的自然隔离，也能使自由基局限在特定部位，如氧化 反应产生的自由基主要在线粒体内，线粒体作为独立的细胞器可很大限度地阻止自由基的扩 散。 

7. 老年斑（age spots）产生的原因是什么？  答: 随着增龄，细胞合成蛋白质的能力下降，也包括超氧化歧化酶和过氧化氢酶合成数量的 减少或合成了没有功能的超氧化歧化酶和过氧化氢酶，这样，自由基和过氧化氢就会积累， 并且对细胞的蛋白质、DNA、细胞膜等进行攻击破坏，细胞在自由基的攻击下会导致死亡， 就会在老人的皮肤上见到老年斑,它是自由基对细胞破坏的见证。

 8. 如何判断细胞的死亡？   答: 可通过活体染色来判断细胞是否死亡，常用的方法是以中性红或台酚蓝染色。中性红染 色时活细胞染成红色，死细胞不着色；台酚蓝则相反，染成蓝色的是死细胞，不着色而透明 的是活细胞。除了形态学特征外，更重要的是根据细胞是否具有生活力，主要是细胞的繁殖 能力来判断。单细胞生物的细胞死亡，即是个体的死亡，而多细胞生物个体死亡时，并非机 体的所有细胞都立即停止生命活动。所以对多细胞个体死亡的判断，不能简单的以心脏停止 跳动作标准，而是以脑神经是否死亡来判断。 

9. Rb 蛋白如何依赖信号控制细胞的增殖？  答: Rb 蛋白是成视网膜细胞瘤蛋白(Retinoblastoma protein, Rb 蛋白)。在脊椎动物的细胞核中 Rb 蛋白很丰富，它通过与特定的基因调节蛋白相结合，以阻止与增殖有关基因的转录。一 些细胞外的刺激细胞增殖的信号如生长因子能够导致 G1 周期蛋白-Cdk 复合物的激活。Rb 蛋白的磷酸化改变 Rb 蛋白的构型从而释放它所结合的与细胞增殖有关的调节蛋白（E2F）， 启动相应基因的表达，从而使细胞进入 S 期(图 14Q-2)。    图14Q-2 Rb 蛋白对细胞增殖的控制   （ a） 在没有生长因子时，脱磷酸的 Rb 蛋白以活性状态与一个特异的基因调节蛋白结 合在一起，这些基因调节蛋白是促进细胞增殖所需基因转录所必需的。（b）生长因子与细胞 表面受体结合，激活细胞内的信号途径，导致 S 周期蛋白-Cdk 复合物的形成和激活，复合 物使 Rb 磷酸化并使之失活，释放的基因调节蛋白激活靶基因的转录，导致细胞增殖。   该途径中，第一个被鉴定的信号分子是血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGE),它通过与细胞质膜中的受体结合，激活细胞内的信号传导途径。该信号途径引起的细胞增殖主要是通过细胞分裂进行伤口的愈合，用新生成的细胞取代坏死的细胞。其机 理是：当形成血块时，血块中血小板被触发释放 PDGE,释放出的 PDGE 与伤口处的活细胞 质膜中酪氨酸蛋白激酶受体结合，引起细胞的增殖分裂，对伤口进行愈合。 

10. 什么是程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)？与细胞坏死有什么不同？  答: 程序性细胞死亡又称为细胞凋亡(apoptosis)，是指为维持内环境稳定，由基因控制的细 胞自主的有序性的死亡，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，因而是具有生 理性和选择性的。   Apoptosis 的概念来自于希腊语，原意是指树叶或花的自然凋落，而细胞发生程序性死 亡时，就像树叶或花的自然凋落一样，凋亡的细胞散在于正常组织细胞中，无炎症反应，不 遗留瘢痕。死亡的细胞碎片很快被巨噬细胞或邻近细胞清除，不影响其他细胞的正常功能   细胞程序死亡与细胞坏死是两种完全不同的过程和生物学现象，在形态学、生化代谢改 变、分子机制、细胞的结局和意义等方面都有本质的区别。   编程死亡与细胞坏死有三个根本的区别，首先是引起死亡的原因不同：如物理性或化学 性的损害因子及缺氧与营养不良等均导致细胞坏死，而编程性细胞死亡则是由基因控制的； 第二是死亡的过程不同，坏死细胞的胞膜通透性增高，致使细胞肿胀，细胞器变形或肿大， 早期核无明显形态学变化，后细胞破裂。而编程死亡的细胞不会膨胀、破裂，而是收缩并 被割裂成膜性小泡后被吞噬；第三是坏死的细胞裂解要释放出内含物，并常引起炎症反应； 在愈合过程中常伴随组织器官的纤维化，形成瘢痕。而编程死亡的细胞没有被完全裂解，所 以不会引起炎症。 

11. 什么是程序性细胞死亡相关基因？有几种类型？  答: 程序性细胞死亡是基因调控作用的结果。有很多基因参与调控程序化细胞死亡过程，调 控环节包括信号转导、基因表达、蛋白质生物合成和代谢过程等。将程序性细胞死亡涉及到 的基因称为程序性细胞死亡相关基因。大致分为两类：一类叫程序化细胞死亡遗传学相关基 因，主要获自线虫，与线虫中 131 个细胞的程序化死亡的遗传控制有关，包括 ced-l～ced-9， nuc-1、ces-l、ces-2 和 egl-1；另一类主要针对哺乳类细胞，包括原癌基因、抑癌基因和病 毒基因，如 bcl-2 家族、c-myc、p53、Ela 和 Elb 等。也可将上述相关基因分为另外两种类 型：其表达可促进程序化细胞死亡者和可抑制程序化细胞死亡者，前者包括 ces-2、ced-3、 ced-4、p53、c-myc、

12. 简述参与秀丽隐杆线虫的细胞程序性死亡基因的分组及相关作用 答: 参与秀丽隐杆线虫的细胞程序性死亡的 15 个基因，根据其作用不同大致可分为 4 组。 第 1 组含同 PCD 有关的决定死亡的两个基因，即 ces-1(ces 表示 CE 细胞存活的调控基因) 和 ces-2 基因，即该组基因在线虫 CE 的 PCD 调控具有重要意义：第 2 组含有执行死亡的四 裂解受阻，但不能抑制细胞死亡，表明此核酸酶并非 PCD 所必需。由这四 组基因共同作用导致线虫细胞的程序化死亡。 

13. 说明肿瘤坏死因子在细胞程序性死亡中的正控作用 答: 肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）激发细胞的程序性死亡的过程就是细胞外信 号对程序性死亡的正控作用。TNF 是一种能够杀死肿瘤的因子，它是由免疫系统的细胞合 成的。TNF 的受体 TNFR1 是介导细胞程序性死亡的死亡受体(death receptor)家族的成员，是 caspase-8,这些蛋白都具有死亡结构域。在前体 caspase-8 相互结合前，它们的酶活性很低，但当两个或多个前体 caspase 相互结合在一起时 就进行相互切割并被激活。后激活的起始 caspase-8 含有四条多肽链，是由两个前体切割 后装配而成的。激活的起始 caspase-8 作用于执行前体 caspase，并将之激活，引起细胞的程 序性死亡。 

14. 举例说明内源信号如何激发细胞的程序性死亡。 答: 由于细胞内的损伤等信号激活了 Bcl-2 家族中的促凋亡前体蛋白，如 Bda 或 Bax,使它们 从胞质溶胶转移到线粒体外膜(插入到外膜中)，使线粒体外膜的通透性发生改变，使原本松 散结合于线粒体内膜外表面的细胞色素 c 从线粒体膜间隙进入胞质溶胶。在不到 5 分钟的时 间内，细胞色素 c 全部从凋亡的线粒体释放到胞质溶胶，因此推测细胞色素 c（以及随细胞 色素 c 一起释放到胞质溶胶的某些线粒体膜间隙的基础蛋白）是传递细胞凋亡的关键信号。 细胞色素 c 进入胞质溶胶之后，与 Apf-1 因子、前体 caspase-9 等装配成多蛋白的复合物， 将前体 caspase-9 激活(与 caspase-8 不同的是，复合物中的前体 caspase-9 无须经过切割即可 激活)。激活的前体 caspase-9 作为起始 caspase，激活下游的执行 caspase，再由执行 caspase 作用于靶蛋白引起细胞的程序性死亡。致于细胞色素 c 如何传递细胞凋亡信号的机理，目前 尚不清楚。 

15. 根据癌变涉及的细胞，将癌分为几个类型？  答: 体内的任何组织都有可能形成癌。根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群： ①癌(carcinomas),是常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内表面生长的癌。如肺癌、 乳腺癌和结肠癌等。②瘤(sarcomas),主要是源于中胚层形成的支持组织（骨、软骨、脂肪、 结缔组织和肌组织等）中形成的癌。③淋巴瘤(lymphomas)和白血病(leukemias),是由淋巴和 血液产生的癌。白血病主要是指癌细胞已经大量进入血液中。

16. 肿瘤是一种基因病，它与先天性遗传病有何不同？  答: 肿瘤是一种基因性疾病，因为所有的肿瘤都与基因的改变有关，但肿瘤与先天性遗传疾 病不同，后者系缺陷基因通过性细胞传递到于代而发病，而肿瘤主要是体细胞后天获得性 DNA 的改变导致细胞无节制地增殖，这种增殖不断侵袭周围正常组织，导致疾病。遗传病 不会转移，但恶性肿瘤细胞能够突破其所在环境的束缚，进入淋巴管或血管在体内转移，在 新的部位产生致死性的二级肿瘤。 

17. 长了黄曲霉的谷类为什么具有致癌作用？  答: 一些贮藏在潮湿条件下的坚果、谷类容易长黄曲霉，这些真菌产生的黄曲霉毒素 B(aflatoxin B)是肝癌的主要诱发者。其机理是黄曲霉毒 B 能够引起抑癌基因 p53 的第 249 位密码中的碱基置换，即 G→T。 

18. 什么是原癌基因？为什么突变后会导致细胞癌变？  答: 原癌基因原本是细胞的正常基因，它们编码的蛋白质在正常细胞中通常参与细胞的生长 与增殖的调节。但突变后成为促癌的癌基因(cancer-promoting oncogene)，导致细胞癌变。   原癌基因突变成癌基因，称为原癌基因的激活。有几种可能的机制使原癌基因激活。   ①原癌基因的编码区发生突变，改变了原有的基因结构，致使编码产物的性质发生变化， 使其不再具有正常的活性；   ②原癌基因的调节区发生突变从而改变了结构基因表达方式，有可能大大增加表达量；③通过染色体重排，使不在一起的基因序列同原癌基因排列在一起，可能会合成新的蛋 白或融合蛋白，改变了原有基因的自然活性。上述的任何一种突变，都有可能使细胞失去正常的分裂控制，从而向恶性方向转变。 

19. 根据蛋白质在细胞增殖中的作用，可分为几种类型？它们的编码基因发生突变后对细胞 的增殖有什么影响？  答: 细胞增殖受一系列基因表达产物&#0;&#0;蛋白质的控制，将参与细胞增殖控制的蛋白质 分为 7 种类型：Ⅰ.生长因子(growth factor)；Ⅱ.生长因子受体(growth-factor receptor)；Ⅲ.信 号转导蛋白（signal 后会导致细胞癌变。其中编码Ⅰ～Ⅳ类蛋白的原癌基因突变是显性突变，因为两个拷贝中只 要有一个拷贝突变就会激活癌基因，导致细胞癌变；编码Ⅵ类蛋白的是抑癌基因，它们的突 变是隐性突变，只有当两个拷贝都发生突变时，细胞才会癌变。编码Ⅶ类蛋白的基因发生突 变，导致在代谢过程中造成的 DNA 损伤不能修复，会极大地提高其他类型突变的机率。 

20. 从成视网膜瘤的调查中发现，青少年中发病的多具有家族性，成年人发病则无家族性， 请说明其遗传基础。 答: 调查发现 RB 基因与癌的关系有两种情况：一种是某些家族的青少年人中高频率发生成 视网膜细胞瘤；另一种是高龄人中发病的无家族关系。从成视网膜细胞瘤发生的家族性表明 该病是可遗传的。从成视网膜细胞瘤儿童的细胞中进行的分析，发现患者第 13 对染色体有 一小段缺失，并且这种缺失不仅是肿瘤细胞，而且在身体其他所有组织中都缺失的，这表明 该缺失是遗传下来的。从遗传表型看，成视网膜细胞瘤是显性遗传的，因为成视网膜细胞瘤 高发家族成员的两个 RB 等位基因中一个拷贝是正常，另一个是异常的。但是这种显性遗传 又与别的遗传病不同，RB 基因不是百分之百显性，在携带有 RB 基因缺陷的儿童中大约有 10%不会患成视网膜细胞瘤。关于成视网膜细胞瘤的遗传基础，1971 年得到了解释：只有 在 RB 基因的两个拷贝都突变后才会发展成为成视网膜细胞瘤。也就是说，原癌基因的两个 拷贝都发生突变才后失去肿瘤形成的抑制作用。根据这种解释，成年人中散布发生的成视网 膜细胞瘤是 RB 基因经过了连续两次的自发突变的结果（图 14-35a）,而家族性成视网膜细 胞瘤儿童患者从亲代获得一个有缺陷的 RB 基因，只有等正常的 RB 基因拷贝通过自发突变 才会形成成视网膜细胞瘤。虽然这种突变的频率很高，但不会 100%，这就是为什么在携带 有 RB 基因缺陷的儿童中大约有 10%不会患成视网膜细胞瘤的原因。 

21. P53 蛋白如何获知 DNA 损伤信号并导致修复？  答: 研究表明，在健康的 G1 细胞中，P53 蛋白的浓度很低。如果 G1 细胞受到遗传损伤（如 受到紫外光照射或化学致癌物的作用），P53 蛋白的浓度会快速上升。将含有断裂链的 DNA 注入细胞，可检测到 P53 蛋白浓度的这种变化。P53 蛋白的浓度变化不是由于 p53 基因的表 达的提高，而是由于 P53 蛋白降解速度的下降。P53 蛋白的降解受 MDM2 蛋白的控制，该 蛋白与 P53 蛋白结合，并将 P53 蛋白由细胞核输出到细胞质，并经遍在蛋白化途径被降解。 DNA 损伤如何导致 P53 蛋白的稳定？这与 ATM 基因有关。该基因编码一种蛋白激酶，该 激酶是识别 DNA 损伤的多亚基复合物的组成部分，这种复合物一旦与受损伤的 DNA 结合， ATM 激酶通过使一些靶蛋白磷酸化传递细胞周期停止的信号，而 P53 则是被 ATM 激酶磷酸 化的靶蛋白之一。P53 蛋白磷酸化之后不再与 MDM2 蛋白结合从而不再被输送到细胞质中 被降解，因此 DNA 损伤后 P53 蛋白的浓度升高，从而激活 p21 基因和 bax 基因的表达，使 细胞停止分裂进行修复或使细胞进入程序性死亡。如果 p53 基因突变，等于失去了分子警察， DNA 损伤引起的突变会导致细胞癌变，也就肆无忌惮了。