细胞生物学名词解释

名词解释： aging：即细胞衰老，是指细胞在执行生命活动的过程中，随着时间的推移，细胞的增殖能力和生理功能逐渐出现衰退的过程。

2.cell biology：即细胞生物学，是研究细胞生命现象发生的规律及其本质的科学。

3.cell differentiation：即细胞分化，是指由同一来源的细胞（如受精卵）逐渐产生出形态结构、功能和生化特征各不相同的一类细胞群，形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。

4.gene differential expression：即基因差异性表达，多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表达，而呈现选择性表达，它们按照一定的时空顺序，在不同性别和同一细胞的不同发育阶段发生差异性表达。

5.Cysteine aspartic acid speific protease：即半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶，简写为Caspase，是一类半胱氨酸蛋白水解酶，为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶。

6.Caspase：是一类半胱氨酸蛋白水解酶，简称为Caspase；为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶。

7.Apoptosis：即细胞凋亡，是指细胞在一定的生理或病理条件下，一种主动的由基因决定的细胞自杀过程。

8.限制点（restriction point）：或者称为启动点是G0期细胞进入G1早期的一个检查点，也是哺乳动物细胞周期G1晚期控制进入S期的调节点，相当于酵母的Start检查点。

9.检查点（checkpoint）：是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。

10.收缩环（contractile ring）：紧贴于细胞分裂部位细胞膜内侧，包含可收缩的肌动蛋白束和肌球蛋白II。

一．简述细胞衰老的意义及研究途径。

细胞衰老研究具有越来越重要的意义：细胞衰老是机体衰老和死亡的基础，也是众多老年性疾病的基础。

迄今，人类对细胞衰老的生物学机制还了解甚少，随着世界和我国人口老年化进程的加快和人口寿命的延长，加快研究细胞衰老模型、衰老机制、延缓细胞衰老途径和调控靶向分化等具有重要的科学价值，对阐述老年性疾病的发生机制和预防退行性疾病具有不可估量的社会价值。

研究途径：（一）建立更好的体内外研究模型 1.细胞衰老体内模型的建立：造血干细胞体内连续移植衰老模型。

2.细胞衰老体外模型的建立：1.白消安（BU)、D-半乳糖（LD-gal）或丁基过氧化氢（t-BHP)等药物诱导细胞衰老模型。

2.电离辐射诱导细胞衰老模型。

（二）需要从多方面探索延缓衰老的新途径 1.建立衰老模型探讨衰老机制及药物开发。

2.利用治疗性克隆技术或干细胞移植治疗衰老相关疾病。

3.通过诱导下多能干细胞（ips）进行细胞替代治疗。

二．与细胞凋亡相关基因及各自作用。

1、ced基因家族，存在于秀丽隐杆线虫的凋亡基因家族。

（1）与凋亡直接相关的基因：ced-3、ced-4、ced-9，其中ced-3、ced-4是线虫细胞凋亡启动、持续所必须的基因。

成为细胞死亡基因。

Ced-9激活后，ced-3、ced-4被抑制，从而使细胞免于被凋亡，称为死亡抑制基因。

（2）与死亡细胞吞噬有关的基因：Ced-（1、
2、5、6、7、8、10），这些基因的突变会导致细胞吞噬作用的缺失。

（3）核酸酶基因：nuc-1，主要控制DNA的裂解，并非细胞凋亡所必需。

（4）影响特异细胞类型凋亡的基因：ces-1、ces-2、egl-1和her-1，它们与某些神经元和生殖系统体细胞凋亡相关。

2、Caspase家族。

是一类半胱氨酸蛋白水解酶，简称为Caspase。

为线虫凋亡基因ced-3的同源物，是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号通路激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆转的走向死亡。

Caspase家族已发现的有15种（1）凋亡的启动者，对细胞凋亡的刺激信号做出反应，启动细胞的自杀过程。

Caspase2,8,9,10,11；（2）凋亡的执行者，Caspase3,6,7，它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡。

3、Bcl-2蛋白家族，Bcl-2基因是人B淋巴细胞瘤/白血病-2的缩写，为线虫死亡抑制基因ced-9的同源物，是细胞细胞凋亡研究中心最受重视癌基因之一。

（1）抑制凋亡基因，如 Bcl-2、 Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1等；通过调节线粒体膜，抑制GSH、凋亡前体蛋白的通透，封闭促凋亡蛋白bax形成的孔通道的活性，阻止一些离子和小分子自由通过，尤其细胞色素c
进入细胞质。

（2）促细胞凋亡基因，如Bax、Bak、Noxa等。

通过与线粒体膜通道结合形成外膜跨膜通道，促进凋亡银子释放，进而激活Caspase-3，9，使细胞凋亡。

4、p53基因（抑癌基因），是一种广泛重视的抑癌基因，因编码一种分子量为53KD的蛋白质而得名。

是一种转录激活蛋白，在DNA损伤细胞的凋亡中起重要作用。

（1）如果细胞被阻止在G1期，阻止损伤细胞增殖。

（2）如果DNA损伤不能被修复，p53持续增高引起细胞凋亡。

（3）防止DNA损伤的细胞演变为癌细胞。

5、Fas/Fasl系统：（1）Fas（自杀相关因子）是广泛存在正常细胞和肿瘤细胞膜表面的I型受体。

属于肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体超家族，Fas/Fasl信号途径在细胞凋亡的调节中占据重要地位。

主要成员：Fas/Apo-1/CD95;DR-4/TRAIL-R1;DR3/WSL/Apo-3/TRAMP.（2）Fasl是Fas的配体，是TNF家族的细胞表面分子，主要表达于活化的T淋巴细胞（CTL和NK细胞表达）。

Fas和Fasl两者识别结合将导致携带Fas的靶细胞凋亡。

三．细胞凋亡的意义，及与疾病的关系。

意义：细胞凋亡现象普遍存在于人类几多种动植物中，是多细胞生物体个体正常发育、维持成体组织结构不可缺少的部分，贯穿于生物全部的生命活动。

细胞凋亡是机体维持自身稳定性的一种生理机制。

机体通过细胞凋亡清除损伤、衰老和突变的细胞，维持生理平衡。

1.细胞凋亡与恶性肿瘤：细胞凋亡不足，使肿瘤细胞存活期延长，存活细胞多余死亡细胞，肿瘤细胞数目不断增多，肿瘤体积不断增大。

2.细胞凋亡与自身免疫性疾病：系统性红斑狼疮是典型的自身免疫性疾病。

该病患者的外周血单核细胞Fas基因表达缺陷，不能有效的清除自身免疫性T细胞克隆，使大量自身免疫性淋巴细胞进入外周组织，产生自身阻止抗体，引发多器官损害。

3.细胞凋亡与神经退行性病变：Caspase-3在神经退行性疾病的病理过程中担任重要角色，它不仅起着凋亡的效应器作用，还能直接与致病分子蛋白相互作用，参与疾病过程。

4.细胞凋亡与AIDS病：由HIV引起的AIDS发病机制主要是宿主CD4+T细胞被选择性破坏，导致CD4+T细胞显着减少。

此外，HIV也可诱导其他免疫细胞如B细胞、CD8+淋巴细胞、巨噬细胞凋亡，因而造成机体免疫功能严重缺陷，患者容易激发各种感染及恶性肿瘤而死亡。

5.细胞凋亡与心血管疾病：人类血管内皮细胞、平滑肌细胞和心肌细胞普遍存在凋亡现象，动脉硬化中，细胞凋亡主要以血管平滑肌细胞和巨噬细胞凋亡为主。

窦房结、房室结和希氏束细胞发生过多凋亡，引起心脏传导系统障碍而导致心功能不全。

四．简述线粒体在细胞凋亡中的作用。

细胞凋亡的信号转导通路主要由死亡受体和线粒体介导。

线粒体介导的细胞凋亡通路：线粒体在细胞凋亡中处于凋亡控制的重要位置，当细胞受到内部或外部的凋亡信号刺激时，都可以引起线粒体的损伤和膜通透性的改变，许多Bcl-2家族的蛋白如Bcl-2、Bax、Bcl-xl等都定位于线粒体膜上，Bcl-2通过组织细胞色素c从线粒体释放来抑制细胞凋亡；而Bax通过与线粒体上的膜通道结合促使细胞色素c释放而促进凋亡；进入细胞质的细胞色素c可以与凋亡蛋白酶活化因子Apaf-1一起与Caspase-9的前体结合，活化Caspase-9。

进而激活Caspase-3，导致细胞凋亡。

此外，活化的Caspase-8一方面作用于Procaspase-3，另一方面催化Bid裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C端片段被运送到线粒体，引起线粒体内细胞色素c高效释放。

Bid诱导细胞色素c释放的效率远高于Bax。

五．细胞分化的分子基础、特点。

细胞分化的分子基础是基因的表达1、基因组的活动模式：①基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律。

②基因组改变是细胞分化的特例。

2、细胞质中的细胞分化决定因子与传递方式：①母体效应基因产物的极性分布决定了细胞分化与发育的命运。

②胚胎细胞分裂时胞质的不均匀分配影响细胞的分化命运。

3、基因选择性表达的转录水平调控：①基因的时序性表达。

②基因的组织细胞特异性表达。

③细胞分化过程中基因表达调控的复杂性。

④染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化。

4、非编码mRNA在细胞分化中的作用。

非编码mRNA主要包括小RNA和长链非编码RNA。

小RNA广发地存在于哺乳动物，具有高度的保守性，通过与靶细胞mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促靶基因mRNA 降解。

长链非编码RNA长度超过200个核苷酸，与细胞分化和发育密切相关。

六．周期蛋白E启动新细胞周期开始的机制。

周期蛋白E即G1/S期周期蛋白，在细胞周期中其水平发生震荡变化。

而E2F的重要功能主要被pRb蛋白的结合调控，在静止细胞中pRb抑制靶基因的表达。

从静止期
细胞重新进入到细胞周期需要去除pRb蛋白的抑制作用。

1、周期蛋白E-Cdk负责E2F的完全活化。

周期蛋白D-Cdk复合物之催化了部分pRb的磷酸化和E2F的激活。

E2F的完全激活只有在G1期的末段G1/S-Cdk-周期蛋白E-Cdk2的活性升高并完成pRb蛋白的超磷酸化作用后。

周期蛋白D-Cdk4，6磷酸化pRb释放出来的E2F刺激了包括周期蛋白E的G1/S基因的表达，周期蛋白E-Cdk2复合物的底物之一是pRb蛋白，因此就形成了一个E2F活化的正反馈机制：周期蛋白E-Cdk2进一步迅速完全激发了pRb蛋白的磷酸化，释放出更多的E2F并进一步激发包括周期蛋白E和周期蛋白A的G1/S和S期功能相关基因的转录，促进了G1/S 得转换和S期的进入。

2、E2F家族：分为激活型和抑制型。

激活型E2F主要作为转录激活因子，在G1期的末段和S期的早期结合与靶基因的启动子，升高基因的表达，可以启动S期的进入。

抑制型E2F是转录抑制因子，在静止期细胞结合在G1/S基因的启动子，抑制基因表达，可以使细胞增殖被抑制。

3、pRb是E2F的功能调控因子。

E2F的活性需要被精确调节，以保证只在合适的时候被激活，这通过pRb蛋白的结合来实现。

每一个pRb蛋白质只结合特定的E2F家族成员。

pRb可以抑制激活型E2F，p107和p130可以作为抑制型E2F的共抑制基因子。

从静止期细胞重新进入到细胞周期需要去除pRb蛋白的抑制作用。

4、Start 检查点和E2F-pRb复合物的调节。

Start检查点之前，G1/S基因的表达被抑制型E2F的结合而抑制。

所以Start检查点G1/S基因的表达的升高依赖于抑制型E2F从G1/S基因的启动子上去除，并被置换成激活型的E2Fs。

这个过程取决于pRb蛋白的失活。

七．简述动粒产生后期等待信号的机制。

动粒是真核细胞染色体中位于着丝粒两侧的两层盘状特化结构，其化学本质是蛋白质，是非染色体性质物质附加物。

APC的激活是中期-后期转换的关键因素，而APC的活性受到其调控亚基Cdc20的控制。

结合在动粒上的纺锤体检查点组分Mad2是可以紧密结合Cdc20的蛋白质，可以阻碍APC激活因子的功能。

染色体的未附着动粒暂时性地结合Mad2，作为一种酶催化Mad2改变它的形态，或者构象，然后从动粒释放出来结合并抑制Cdc20的活性，即产生了可扩散的APC抑制因子。

在前中期，一部分Mad2与另外一种纺锤体检查点蛋白Mad1在未附着动粒上稳定结合，另外一部分Mad2与Cdc20结合并抑制其活性。

Mad2-Mad1复合物与未附着动粒相互作用的结果触发了为未结合Mad2构象的改变使之与Cdc20相互作用，因而催化了Mad2-Cdc20复合物的形成。

而Mad2-Cdc20复合物也可以和更多的Mad2相互作用，产生更多的Mad2-Cdc20复合物，这样就形成一个正反馈循环，后期等待信号被迅速放大。

名词解释
1.转基因生物反应器transgenic bioractor）:利用转基因生物能够高效表达外源基因来进行工业化生产活性功能蛋白的技术。

2.转基因技术：是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传修饰，这一技术称为转基因技术。

Cell:即干细胞，简称SC；是一类具有自我更新和多向分化潜能的未分化或低分化的细胞。

stem cell:即胚胎干细胞，简称ES细胞；是一种全能干细胞，它是从着床前胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞系，可以分化成任何一种组织类型的细胞。

stem cell ：即造血干细胞简称HSC；是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。

数量很少，仅占骨髓单核细胞的1/。

6. Ips:全称为induced pluripotent stem cells即诱导多能干细胞；是将非多能干细胞（例如成体体细胞）通过诱导表达某些特定基因转变为多能干细胞。

简答题
一.1.哺乳动物细胞质粒表达载体的必要元件有哪些
①启动子，常用的有：Rous肉瘤启动子（RSV）、巨细胞病毒启动子（CMV）、SV40启动子。

②增强子，常用的有人类巨细胞病毒增强子、SV40病毒增强子、LTR：Rous肉瘤病毒基因长末端重复序列。

③终止子筛④选标志基⑤因目的基因插入位点⑥mRNA翻译信号⑦复制起始点序列⑧整合序列等。

2.哺乳动物细胞转基因方法有哪些1、物理法：电穿孔法、基因枪法、超音波法、显微注射；2、化学法：磷酸钙-DNA共沉淀法、脂质体载体包埋法、DEAF-葡聚糖法。

3、生物法：病毒侵染法。

2.详细论述脂质体载体包埋法的过程将需转移的外源DNA或RNA与脂质体混合，带负电的DNA自动结合到带正电的脂质体内形成DNA-阳离子脂质体复合物。

由于脂质体具有磷脂双层结构，与细胞膜类似，因此可以与受体细胞膜融合，从而将外源DNA转入宿主细胞
二．动植物转基因技术有哪些
动物转基因技术：1、显微注射法2、胚胎干细胞法3、精子介导的基因转移4、核移植转基因法5、体细胞核移植法。

植物转基因技术：1、农杆菌介导转化法2、花粉通道法3、基因枪法。

三．详述干细胞的特征。

干细胞（stem cell)是一类具有自我更新和多向分化潜能的未分化或低分化的细胞。

其具有三大显着特征：
1、自我更新特征：自我更新是指干细胞具有分裂和自我复制能力，子代细胞维持干细胞的原始特征。

干细胞的自我更新可通过对称分裂和不对称分裂两种形式进行。

2、增殖特征-增殖缓慢1)增殖的缓慢性一般情况下，干细胞处于休眠或缓慢增殖状态。

缓慢增殖还可以减少基因发生突变的可能性。

2)增殖的自稳性也称自我维持，是指干细胞会自我更新维持自身数目的恒定，主要是通过不对称分裂来实现。

3、分化特征1)单能干细胞（Monopotent stem cell)是只能分化为单一类型细胞的干细胞。

例如表皮的基质细胞（即表皮干细胞）只能分化产生角化表皮细胞。

2)多能干细胞（Multipotent stem cell）是能够形成两种或两种以上类型细胞的干细胞。

3)全能干细胞（ totipotent stem cell Almighty stem cell）是具有无限分化潜能的干细胞。

例如胚胎干细胞。

四．详述胚胎干细胞的特征与鉴定方法。

胚胎干细胞特征：1.核质比高、核明显，有1个或多个核仁。

2.除游离核糖体外，其它细胞器很少。

3.稳定的二倍体核型4.体外培养5.多层集落状生长，无明显界线。

鉴定方法：1）碱性磷酸酶（Alkaline phosphatases, AKP）活性，未分化的胚胎干细胞中含有丰富的碱性磷酸酶，活性很高；而已经分化的胚胎干细胞中碱性磷酸酶呈现弱阳性或阴性。

2）端粒酶(Telomerase)活性，端粒酶是增加染色体末端端粒序列、维持端粒长度的一种核糖蛋白。

端粒酶有助于维持端粒长度，胚胎干细胞有着高水平的端粒酶活性，并具有长的端粒。

3）干细胞标记物，位于细胞表面可以有选择性地结合和粘附信号分子的受体蛋白。

根据不同的干细胞的特征标记物可以鉴别不同的干细胞，结合荧光标记、流式细胞仪可以实现干细胞的分离。

五．简述成体干细胞的种类与来源。

成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞，这种细胞能够自我更新并且能够特化形成该类型的组织的细胞。

成体干细胞种类：造血干细胞、神经干细胞、肌肉干细胞、骨髓间充质干细胞等。

成体干细胞来源：已经报道的含有干细胞的成体组织包括：脑、骨髓、外周血液、血管、骨骼肌、皮肤和肝脏。