多线染色体的特点：

存在于双翅目幼虫的唾腺细胞。其特点是：①体积巨大，比其它体细胞染色体长100-200 倍，体积大1000-2000 倍，这是由于核内有丝分裂的结果，即染色体多次复制而不分离。②多线性，每条多线色体由500-4000 条解旋的染色体合并在一起形成。③体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体。④横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹。⑤膨突和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突，或巴氏环。用H3-TdR 处理细胞，发现膨突被标记，说明膨突是基因活跃转录的形态学标志。

四、实验：

核小体的结构要点及其实验依据：

（一）染色质结构的串珠模型的主要实验证据

⑴温和的方法裂解细胞核，铺展电镜观察，30nm纤维，10nm的串珠结构。

⑵非特异性的微球菌酶消化染色质，离心和电泳后，发现大多数DNA片断200bp左右，不完全消化则大多200、400、600bp等。

⑶X射线衍射、中子散射和电镜三维重组技术，研究染色质结晶颗粒，发现核小体颗粒是直径11nm、高6nm的扁圆柱体，具有二分对称性。

⑷SV40微小染色体分析，环状DNA，约5kb，可形成25个核小体，实际观察到23个。去除组蛋白后伸展的DNA长度是5kb.

（二）核小体的结构要点

①每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1。

②由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成盘状核心颗粒； H3、H4形成4聚体，位于颗粒中央； H2A、H2B二聚体分别位于两侧。③DNA分子以左手螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合， H1 结合20bp DNA.

④相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA),典型长度60bp。

⑤组蛋白与DNA是非特异性结合，核小体具有自主装性质。

第九章．核糖体

一、知识点：

二、名词解释：

多聚核糖体：真核生物的核糖体常几个或几十个串联在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成，形成多聚核糖体。

三、简答论述：

以80S核糖体为例，说明核糖体的结构成分及其功能。

已知核糖体上有哪些活性部位？他们在多肽合成中各起什么作用？

      核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点：

1、与mRNA的结合位点；

2、 A位点 （氨酰基位点，与新掺入的氨酰tRNA结合）；

3、 P位点（肽酰基位点，与延伸中的酰肽tRNA结合）；

4 、E位点（肽酰转移后与即将释放的tRNA结合）；

5、与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶的结合位点；

6、肽酰转移酶的催化位点；

    核糖体中最主要的活性部位是肽酰转移酶的催化位点过去一直认为在核糖体中一定有某种或某类蛋白质在催化蛋白质合成中起重要作用。但目前认为，在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分，主要功能为：

（1）具有肽酰转移酶活性；

（2）为tRNA提供结合位点（A位点、P位点和E位点）；

（3）为多种蛋白质合成因子提供结合位点；

（4）在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及肽链延伸时与mRNA结合。

何谓多聚核糖体？以多聚核糖体的形式行使功能的生物学意义是什么。

如何转录？

核糖体与核仁的联系？

亚单位包括哪些？

蛋白质合成（以原核生物为例）

（1）mRNA上AUG上游有6个碱基的核糖体结合序列，可与16S rRNA的3‘端碱基配对，使mRNA与30S的核糖体小亚基结合，甲酰甲硫氨酸tRNA的反密码子与mRNA的AUG配对，形成起始复合物。

（2）50S大亚基与复合物中的30S亚基结合，形成完整复合物，GTP水解，IF1、IF2和IF3释放，甲酰甲硫氨酸分子占据P位点，确定读码框架。

（3）肽链延伸：氨酰tRNA与延伸因子EF-Tu和GTP形成的复合物结合；延伸因子将氨酰tRNA放在A位点，mRNA上的密码子决定酰氨tRNA的种类；肽链生成与移位由肽酰转移酶完成，肽酰tRNA从A位转移至P位。

（4）蛋白质合成终止

A位点是UAA、UGA、UAG时，氨基酰tRNA不能结合到核糖体上。

四、实验：

第十章．细胞骨架

一、知识点：

二、名词解释：

细胞骨架：是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系。狭义的细胞骨架由微丝、微管和中间纤维构成。

微丝（MF）：又称肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维。

微管：是存在于所有真核细胞中由微管蛋白装配成的长管状结构，平均外径为24nm。在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。

中间纤维（IF）：直径10nm左右，介于微丝和微管之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。

细胞核骨架：是存在于真核细胞核内的以蛋白成分为主的纤维网架体系。

染色体支架：是指染色体中由非组蛋白构成的结构支架。

核纤层：是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络，由1-3种核纤层蛋白多肽组成。

三、简答论述：

广义与狭义的细胞骨架的概念：

狭义的细胞骨架由微丝、微管和中间纤维构成。

广义的细胞骨架还包括核骨架、核纤层和细胞外基质，形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。

生命体的自装配原则：

除了支持和运动外，细胞骨架还有什么功能？怎样理解骨架的概念？

（1）维持细胞形态多样性；

（2）行使细胞运动；

（3）保持细胞内结构的合理空间布局与有序性；

（4）细胞内物质的传递与运输；

（5）参与细胞内信号传导；

（6）作为多种蛋白、酶和细胞器的支持点；

（7）参与蛋白质合成；

（8）核骨架、染色体骨架参与染色质和染色体的构建；

（9）核骨架为基因表达提供空间支架；

（10）细胞骨架参与细胞周期的调节，并与细胞分化和细胞衰老关系密切。

细胞中同时出现几种骨架体系有什么意义？是否是物质和能量的一种浪费？

关于微丝

微丝（MF）是由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维，又称肌动蛋白纤维。微丝和它的结合蛋白以及肌球蛋白三者构成化学机械系统，利用化学能产生机械运动。

（一）微丝的分子结构

肌动蛋白纤维是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，状如双线捻成的绳子，肌动蛋白的单体为球形分子，称为球形肌动蛋白（G-actin），它的多聚体称为纤维形肌动蛋白（F-actin）。肌动蛋白在进化上高度保守。

在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。

细胞中微丝参与形成的结构除肌原纤维、微绒毛等属于稳定结构外，其他大都处于动态的组装和去组装过程中，并通过这种方式实现其功能。细胞松弛素B（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，特异性的抑制微丝功能。鬼笔环肽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。

（二）微丝的功能

微丝的功能主要表现在维持细胞形状和参与细胞的各种运动两方面。

1.肌肉收缩

（1）结构与化学组成：肌肉→肌纤维束→肌纤维（肌细胞）→肌原纤维，肌纤维中还有横小管和肌质网等。光、电镜下观察，肌原纤维上排列着整齐的明、暗相间的带（横纹）。与Z线相连的为细肌丝，处于暗带的为粗肌丝。肌节就是由粗、细肌丝平行相间排列而成。

（2）收缩机制：电镜下观察肌肉收缩时肌原纤维的变化，发现A带长度不变，只是Ⅰ带随收缩程度不同而有变化，由此推论粗肌丝的长度是不变的。从一个肌节的H带未端到下一个肌节的H带起端，这一距离等于细肌丝总长度，当肌肉作最大收缩时，H带消失，而这一距离总长度未变，故认为细肌丝的长度也未发生变化。1959年，赫胥黎和汉森提出了肌肉收缩的滑动学说——“滑动丝模型”，认为在肌肉收缩时肌纤维长度的改变是由于两类肌丝相互滑动之结果，

2.微绒毛

微绒毛的轴心结构是典型的高度有序的微丝束，不具收缩功能。

3.应力纤维

应力纤维是真核细胞质的平行排列的微丝束，具有收缩功能。可能在细胞形态发生、细胞分化和组织形成等方面发挥作用。

4.细胞质流动

5.细胞移动

细胞指整个细胞的运动。具鞭毛、纤毛的细胞运动（如眼虫、草履虫、精子等）靠微管滑动；不具鞭毛、纤毛的运动（如变形虫、白血球、巨噬细胞等）靠微丝运动的，胞质溶液中的微丝束。

6.在细胞分裂中的作用

有丝分裂末期，两个即将分离的子细胞内产生收缩环，收缩环由平行排列的微丝和myosin II组成。随着收缩环的收缩，两个子细胞胞质分离，在细胞松驰素存在的情况下，不能形成胞质分裂环，因此形成双核细胞。

7.顶体反应

在精卵结合时，微丝使顶体突出，穿入卵子的胶质里，融合后受精卵细

关于微管

微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。微管是由微管蛋白组成的管状结构，对低温、高压和秋水仙素敏感。

（一）微管的分子结构

微管是由13条原纤维构成的中空管状结构，直径22-25nm。每一条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。微管蛋白二聚体由结构相似的α和β球蛋白构成，两种亚基均可结合GTP，α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换，是α球蛋白的固有组成部分，β球蛋白结合的GTP可发生水解，结合的GDP可交换为GTP，可见β亚基也是一种G蛋白。

微管具有极性，（+）极生长速度快，（-）极生长速度慢，也就是说微管蛋白在（+）极的添加速度高于（-）极。（+）极的最外端是β球蛋白，（-）极的最外端是α球蛋白。

微管形成的有些结构是比较稳定的，是由于微管结合蛋白的作用和酶修饰的原因，如神经细胞轴突、纤毛和鞭毛中的微管纤维。大多数微管纤维处于动态的组装和去组装状态，这是实现其功能所必需的过程（如纺锤体）。秋水仙素结合的微管蛋白可加合到微管上，但阻止其他微管蛋白单体继续添加，从而破坏纺锤体结构；长春花碱具有类似的功能。紫杉酚能促进微管的装配，并使已形成的微管稳定，但这种稳定性会破坏微管的正常功能。

（二）微管的功能

1.支架作用

细胞中的微管就像混凝土中的钢筋一样，起支撑作用，在培养的细胞中，微管呈放射状排列在核外，（+）端指向质膜，形成平贴在培养皿上的形状。在神经细胞的轴突和树突中，微管束沿长轴排列，起支撑作用，在胚胎发育阶段为管帮助轴突生长，突入周围组织。

2.物质运输作用

微管起细胞内物质运输的路轨作用，破坏微管会抑制细胞内的物质运输。

3.形成纺锤体

纺锤体是一种微管构成的动态结构，其作用是在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极。

4.纤毛与鞭毛的运动

纤毛与鞭毛是相似的两种细胞外长物。鞭毛和纤毛均由基体和鞭杆两部分构成，鞭毛中的微管为9+2结构，即由9个二联微管和一对中央微管构成，其中二联微管由AB两个管组成，A管由13条白纤维组成，B管由10条白纤维组成，两者共用三条。A管对着相邻的B管伸出两条动力蛋白臂，并向鞭毛中央发生一条辐。基体的微管组成为9+0，并且二联微管为三联微管所取代，结构类似中心粒。纤毛和鞭毛的运动是依靠动力蛋白水解ATP，使相邻的二联微管相互滑动。

有一种男性不育症是由于精子没有活力造成的，这种病人同时还患有慢性支气管炎，主要是因为是鞭毛和纤毛没有动力蛋白臂，不能排出侵入肺部的粒子。

不运动纤毛综合症的致病机制：

333

关于中间纤维

中间纤维（IF）直径10nm左右，介于微丝和微管之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。

（一）中间纤维的类型

中间纤维是一类形态上非常相似，而化学组成上有明显差异的蛋白质，成分比微丝和微管都复杂，可根据组织来源的免疫原性分为角蛋白、结蛋白、胶质原纤维酸性蛋白、波形纤维蛋白、神经纤丝蛋白五类，此外细胞核中的核纤肽也是一种中间纤维。

中间纤维具有组织特异性，不同类型细胞含有不同中间纤维蛋白质。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的中间纤维，因此可用中间纤维抗体来鉴定肿瘤的来源。如乳腺癌和胃肠道癌，含有角蛋白，因此可断定它来源于上皮组织。大多数细胞中含有一种中间纤维，但也有少数细胞含有两种以上，如骨骼肌细胞含有结蛋白和波形蛋白。

（二）中间纤维的结构

中间纤维蛋白分子由一个310个氨基酸残基形成的α螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（N端）尾（C端）部构成。杆状区是高度保守的，由螺旋1和螺旋2构成，每个螺旋区还分为A、B两个亚区，它们之间由非螺旋式的连结区连结在一起。头部和尾部的氨基序列在不同类型的中间纤维中变化较大。

中间纤维的装配过程与微管、微丝相比较为复杂。根据X衍射，电镜观察和体外装配的实验结果推测，中间纤维的装配过程如下：

（1）两个单体，形成两股超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）；

（2）两个二聚体反向平行组装成四聚体，三个四聚体长向连成原丝；

（3）两个原丝组成原纤维；

（4）四根原纤维组成中间纤维。

由于中间纤维是由反向平行的α螺旋组成的，所以和微丝微管不同的是，它没有极性。细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不象微丝和微管哪样存在蛋白库，仅约50%左右的处于装配状态。再者中间纤维的装配与温度和蛋白浓度无关，不需要ATP或GTP。

关于微管结合蛋白

微管结合蛋白（MAPs）分子至少包含一个结合微管的结构域和一个向外突出的结构域。突出部位伸到微管外与其它细胞组分（如微管束、中间纤维、质膜）结合。

微管结合蛋白的主要功能是：

（1）促进微管聚集成束；

（2）增加微管稳定性或强度；

（3）促进微管组装。

关于核纤层蛋白

关于核骨架的功能

1．为DNA 的复制提供支架，DNA 是以复制环的形式锚定在核骨架上的，核骨架上有DNA 复制所需要的酶，如：DNA 聚合酶α、DNA 引物酶、DNA 拓朴异构酶II 等。DNA 的自主复制序列（ARS）也是结合在核骨架上。

2．是基因转录加工的场所，RNA 的转录同样需要DNA 锚定在核骨架上才能进行，核骨架上有RNA 聚合酶的结合位点，使之固定于核骨架上，RNA 的合成是在核骨架上进行的。新合成的RNA 也结合在核骨架上，并在这里进行加工和修饰。

3．与染色体构建有关，现在一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质，30nm 的染色质纤维就是结合在核骨架上，形成放射环状的结构，在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体微管组织中心

四、实验：

第十一章．细胞增殖与其调控

一、知识点：

二、名词解释：

细胞周期：指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程（也称细胞生活周期，或细胞繁殖周期）。

静止期细胞： G0期细胞，指一种暂不增殖而又保持着分裂潜力的细胞。处于G0期的细胞暂时离开细胞周期，停止分裂，去执行一定的功能，称静止期细胞。

细胞同步化：是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细胞周期同步化，前者称自然同步化，后者称为人工同步化。

有丝分裂：又称为间接分裂。有丝分裂的特点是有纺锤体和染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物。

无丝分裂：又称为直接分裂，表现为细胞核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，其间不涉及纺锤体形成及染色体变化，故称为无丝分裂。无丝分裂发现于原核生物和很多高等动植物，如植物的胚乳细胞等。

减数分裂： DNA复制一次，而细胞连续分裂两次，形成单倍体的精子和卵子。减数分裂过程中同源染色体间发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。

联会复合体：是减数分裂合线期两条同源染色体之间形成的一种结构，与染色体的配对，交换和分离密切相关。     现在一般认为它与同源染色体间交换的完成有关。

端化：减数分裂减一双线期开始，交叉的数目和位置在每个二价体上随着时间推移，向端部移动，这种移动现象称为端化，端化过程一直进行到中期。

三、简答论述：

比较有丝分裂与减数分裂的异同点：

中心体、纺椎体是如何装配的？

      中心体装配涉及中心体周围微管的装配和中心体分离，  与微管装配和细胞分裂密切相关，有一对位于细胞中央的中心粒和周围的无定型物质构成。两个中心粒相互成直角，每一个成圆筒状，直径0.2μm ，圆筒壁由9组三联管构成，分α和β微管蛋白，圆筒的周围有γ蛋白等。中心体连同四射的微管构成“星体”。

中心体分离需要移动素类蛋白和细胞质动力蛋白的作用。前者负责微管向正极移动，后者负责微管向负极移动。负向运动的蛋白先负责搭桥，将被结合的微管牵拉在一起，正向运动蛋白将纺锤体拉长。

纺锤体与染色体的分离直接相关，主要由微管和微管蛋白组成，两端为星体。动粒微管连接动粒和中心体，极性微管的一端游离，从两级发出的极性微管常在赤道处搭桥。

细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有什么意义？

说明细胞分裂后期染色单体分离和向两极移动的运动机制:

举例说明CDK激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的？

举例说明细胞周期调控过程(激酶、周期蛋白、不同时间)

（一）G2/M期转化与CDK1激酶的调控作用

CDK1激酶（p34cdc2激酶），由p34cdc2蛋白（或p34cdc28蛋白）与周期蛋白B组成。

CDK1激酶催化不同的底物（主要是磷酸化丝氨酸和苏氨酸），参与细胞的多种功能。

细胞中CDK激酶的活性受到多种因素的调控

（二）M期周期蛋白与分裂中期向后期转化

分裂期周期蛋白N端有一段序列与其降解有关，称降解盒。当MPF活性达到最高时，通过泛素连接酶催化泛素与cyclin结合，cyclin随之被26S蛋白酶体水解。G1周期蛋白也通过类似的途径降解，但其N端没有降解盒，C端有一段PEST序列与其降解有关。   泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞，故名泛素。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。在蛋白质的泛素化过程中，E1（泛素激活酶）水解ATP获取能量，通过其活性位置的半胱氨酸残基与泛素的羧基末端形成高能硫酯键而激活泛素，然后E1将泛素交给E2（泛素结合酶），最后在E3（泛素连接酶）的作用下将泛素转移到靶蛋白上。参与细胞周期调控的泛素连接酶至少有两类，其中，三个蛋白构成的复合体）负责将泛素连接到G1/S期周期蛋白和某些CKI上，APC负责将泛素连接到M期周期蛋白上。（二）M期周期蛋白与分裂中期向后期转化

（三）G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK激酶

G1/S期转化主要受G1期周期蛋白依赖性CDK激酶控制。周期蛋白包括：D（D1, D2, D3表达有组织、细胞特异性）、E、及A，激酶包括CDK, CDK4, CDK6等。

   其中D与CDK4,CDK6结合；E，A与CDK2结合。

DNA复制还受到其它因素的调控

Orc复制起始位点识别复合体，含6个亚基，Cdc6和Cdc45是复制必须的调控因子

DNA复制的执照因子学说

因子M期与染色质结合，S期随DNA复制，信号减弱

Mcm蛋白（共六种）是主要成分。

四、实验：

细胞周期同步化有哪些方法？比较其优缺点。

（1）选择同步化

有丝分裂选择法：使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时分裂活跃。有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，则可获得一定数量的中期细胞。其优点是操作简单、同步化程度高、细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。

细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。

（2）诱导同步化

DNA合成阻断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。高浓度TDR对S期细胞的毒性较小，因此常用TDR双阻断法诱导细胞同步化。

具体的方法为：在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR，S期细胞被抑制，其它细胞继续运转，最后停在G₁/S交界处；将TDR洗脱、洗涤细胞并加入新鲜培养液，阻断于S期的细胞又开始分裂；当释放时间大于TS时，所有细胞均脱离S期，再次加入过量TDR，细胞继续运转至G₁/S交界处，被过量TDR抑制而停止。优点是同步化程度高，适用于任何培养体系，可将几乎所有的细胞同步化；缺点是产生非均衡生长，个别细胞体积增大。

中期阻断法：利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性较少。优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性较差。

细胞受其中有哪些主要检验点？各起何作用？

MPF的发现和实验证据。

     MPF（卵细胞促成熟因子；细胞促分裂因子，；M期促进因子，）。

    Johnson和 Rao（1970）将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体。

不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子（MPF）。   早在1960s，Yoshio Masui发现成熟蛙卵的提取物能促进未成熟卵的胚胞破裂（Germinal Vesicle Breakdown，GVBD），后来Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子（MF）。后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。这类物质被统称为MPF。