试述细胞凋亡的特点及生物学意义。[中国科学院大学2018研]答案: 细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。 (1)细胞凋亡的特点 ①细胞变圆;②染色质凝聚、分块;③胞质皱缩;④整个细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起,并在其基部绞断而脱落形成大小不等内含胞质、细胞器及核碎片的凋亡小体,然后被周围细胞吞噬;⑤由基因控制;⑥不引起炎症;⑦质膜不破裂;⑧染色质DNA的有控裂解。 (2)细胞凋亡的意义 ①清除无用的或多余的细胞,人脑在发育过程中有95的细胞死亡。 ②除去不再起作用的细胞,如蝌蚪变态时的尾部细胞死亡;哺乳动物子宫内膜上皮细胞在月经期死亡。 ③除去发育不正常的细胞。如脊椎动物视觉系统的发育,没有形成正确神经元连接的神经元被清除掉。 ④除去一些有害细胞,胸腺细胞在离开胸腺之前被诱导死亡。解析:空5、论述题(40分,每题5分)1. Hans Spamann和Hilde Mangold是如何通过蝾螈胚胎移植实验证明了初级诱导?答案: 胚胎诱导一般发生在内胚层和中胚层或外胚层和中胚层之间。从诱导的层次上看,分为三级,即初级诱导、二级诱导和三级诱导。能够诱导新胚胎形成的现象称为初级胚胎诱导。 在原肠胚形成过程中,位于胚孔上方的细胞将内陷到胚胎的内部,产生一种多层结构,其中有些细胞直接处于将发育成神经细胞的层面。为了在新内陷的细胞中寻找是否存在有决定神经细胞发育的细胞,他们将一种原肠胚胚孔的动物极的细胞移植到另一个原肠胚不同位置。为了区别供体和受体,将它们用不同的色素进行染色。结果是移植的胚孔物质诱导宿主发育成一个全新的胚胎:一个复合双生体。 将有色素的蝾螈原肠胚胚孔背唇细胞移植到无色素蝾螈原肠胚,出现第二个胚胎发育,如同复合双生。由于复合双生是无色素的,那么有色素的背唇细胞必须被无色素的宿主细胞诱导分化成第二个胚。解析:空2. 试述内共生学说的主要内容及它的主要支持证据和不足。答案: 内共生学说的主要内容:认为线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。线粒体来源于细菌,即细菌被真核生物吞噬后,在长期共生过程中,通过演变,形成了线粒体。叶绿体来源于蓝藻,被原始真核细胞摄入胞内,在共生关系中,形成了叶绿体。 (1)内共生学说的证据 ①线粒体和叶绿体基因组大小、形态和结构方面与细菌相似。 ②有自己完整的蛋白质合成系统,能独立合成蛋白质,且合成机制有很多类似细菌。 ③两层被膜有不同的进化源,外膜与细胞内膜系统相似,内膜与细菌质膜相似。 ④线粒体和叶绿体以分裂的方式进行繁殖,与细菌的繁殖方式相同。 ⑤能在异源细胞内长期生存,说明线粒体和叶绿体具有自主性和共同性的特征。 ⑥线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌;发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构——蓝小体,其特征在很多方面可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。 (2)不足之处: ①从进化角度:如此解释在代谢上明显占优势的共生体,反而将大量的遗传信息转移到宿主细胞中,不能解释细胞核是如何进化来的,即原核细胞如何演化为真核细胞。 ②线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子,而真细菌原核生物基因组中不含有内含子,不能解释其内含子从何而来。 ③实验证验不多。 ④无法解释为何线粒体、叶绿体与细菌在DNA分子结构和蛋白质合成性能上有那么多相似之处。 ⑤对线粒体和叶绿体的DNA酶,RNA酶和核糖体的来源也很难解释。解析:空3. 根据近几年的研究成果,怎样理解RNA在生命的起源与细胞起源中的地位。答案: (1)生命是自我复制的体系。三种生物大分子(DNA、RNA、蛋白质),只有RNA既具有信息载体功能又具有酶的催化功能。因此,推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。 (2)其他生物大分子如DNA和蛋白质可能由RNA演化而来。 ①DNA双链比RNA单链稳定,而且DNA链中胸腺嘧啶代替了RNA链中的尿嘧啶,使之易于修复,因此进化过程中,DNA可能代替了RNA的部分遗传信息载体功能。 ②蛋白质具有化学结构的多样性与构象的多变性,而且与RNA相比蛋白质能更为有效地催化多种生化反应,并提供更为复杂的细胞结构成分,因此进化过程中,蛋白质可能取代了绝大部分RNA酶的功能。 也正如上述的进化过程,生物大分子才逐渐演化成今天的细胞,并产生复杂的生命个体。解析:空4. Ca2+泵(Ca2+pump,Ca2+ATPase)的结构和作用原理如何?答案: Ca2+泵分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜、动物肌肉细胞肌质网膜上,是由1000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白,它是Ca2+激活的ATP酶,每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外,形成钙离子梯度。 (1)Ca2+ATPase的结构 Ca2+ATPase有10个跨膜结构域,在细胞膜内侧有两个大的细胞质环状结构,第一个环位于跨膜结构域2和3之间,第二个环位于跨膜结构域4和5之间。在第一个环上有Ca2+离子结合位点;在第二个环上有激活位点,包括ATP的结合位点。Ca2+ATPase的氨基端和羧基端都在细胞膜的内侧,羧基端含有抑制区域。在静息状态,羧基端的抑制区域同环2的激活位点结合,使泵失功能,这就是自我抑制。 (2)Ca2+ATPase的作用原理 ①Ca2+ATPase泵有两种激活机制,一种是受激活的Ca2+钙调蛋白(CaM)复合物的激活,另一种是被蛋白激酶C激活。当细胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+同钙调蛋白结合,形成激活的Ca2+钙蛋白复合物,该复合物同抑制区结合,释放激活位点,泵开始工作。当细胞内Ca2+浓度下降时,CaM同抑制区脱离,抑制区又同激活位点结合,使泵处于静息状态。在另一种情况下,蛋白激酶C使抑制区磷酸化,从而失去抑制作用;当磷酸酶使抑制区脱磷酸,抑制区又同激活位点结合,起抑制作用。 ②Ca2+泵的工作原理类似于Na+K+ATPase。在细胞质膜的一侧有同Ca2+结合的位点,一次以结合两个Ca2+,Ca2+。结合后使酶激活,并结合上一分子ATP,伴随ATP的水解和酶被磷酸Ca2+泵构型发生改变,结合Ca2+的一面转到细胞外侧,由于结合亲和力低ca2+离子被释放,此时发生去磷酸化,构型恢复到原始的静息状态。Ca2+ATPase每水解一个ATP将两个Ca2+离子胞质溶胶输出到细胞外。答案:错误解析:含有亮氨酸拉链模式的蛋白质与DNA的特异性结合都是以二聚体形式气作用的。9. 线粒体和叶绿体在进行电子传递时,被传递的电子都要穿膜三次,才能传递给最终的电子受体。( )答案:错误解析:线粒体和叶绿体进行电子传递时,被传递的电子穿膜的次数是不同的。10. 激素受体都具有酪氨酸受体结构域。( )答案:错误解析:激素受体都具有各自激素的特异结构域。11. 协助扩散就是协同运输,是物质从高浓度侧转运到低浓度侧,不需要消化能量。( )答案:错误解析:协助扩散属于被动运输,协同运输属于主动运输。两者都需要载体蛋白的“协助”,但后者靠间接消耗ATP完成运输。12. 细胞外基质中的分泌蛋白主要是从高尔基体分泌小泡中分泌到细胞外的。( )答案:正确解析:分泌蛋白主要在粗面内质网上合成,在进入高尔基体加工修饰,通过膜泡运输的方式分泌到细胞外基质中。13. 紫杉酚能促进微管的装配,因此对细胞是有利的。( )答案:错误解析:紫杉酚能促进微管的装配,但这种稳定性的增加对细胞是有害的,使细胞周期停止于有丝分裂期。14. 参与信号转导的受体都是膜蛋白。( )答案:错误解析:细胞内受体则是胞浆蛋白。15. 顺式作用因子在基因表达中起正控制作用。( )答案:错误解析:起开关的作用,到底是正控制还是负控制则是由与之作用的蛋白质决定。16. NLS是亲核蛋白入核的充分必要条件。( )答案:错误解析:NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件,其入核转运还需要其他蛋白质因子的帮助,同时还受到其他因素的影响。.