北京大学2010年研究生考试细胞生物学真题回忆及参考答案

doyledollar

c（ZMM版，黑体字为题目，ZT请说明）
一名词解释 4*5=20
1
innate immunity
先天免疫immunity to disease that occurs as part of an individual's natural biologic makeup【免疫学的内容】
2
cell determination

细胞决定 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。细胞在这种决定状态下, 沿特定类型分化的能力已经稳定下来, 一般不会中途改变。翟中和P476
3
clonal selection theory
克隆选择学说 A theory explaining how the cells of the immune system produce large quantities of the right antibody at the right time, i.e. when the appropriate antigen is encountered. It proposes that there is a pre-existing pool of lymphocytes (B cells) consisting of numerous small subsets. Each subset carries a unique set of surface antibody molecules with its own particular binding characteristics. If a cell encounters and binds the corresponding antigen it is `selected' – stimulated to divide repeatedly and produce a large clone of identical cells, all secreting the antibody. The involvement of helper T cells (see T cell) is essential for activation of the B cell. A form of clonal selection is also invoked to explain the development of immunological tolerance. 或称无性繁殖系选择学说，是澳大利亚免疫学家F.M.伯内特于1957年提出的抗体形成理论。克隆又称无性繁殖细胞系或无性繁殖系，是一个细胞或个体以无性方式重复分裂或繁殖所产生的一群细胞或一群个体，在不发生突变的情况下具有完全相同的遗传结构。这一理论认为动物体内存在着许多免疫活性细胞克隆，不同克隆的细胞具有不同的表面受体，能与相对应的抗原决定簇发生互补结合。一旦某种抗原进入体内与相应克隆的受体发生结合后便选择性地激活了这一克隆，使它扩增并产生大量抗体（即免疫球蛋白），抗体分子的特异性与被选择的细胞的表面受体相同。克隆选择学说的核心论点是:①带有各种受体的免疫活性细胞克隆早已存在,抗原的作用只是选择并激活相应的克隆；②细胞受体和该细胞后代所分泌的产物（抗体）具有相同的特异性。【免疫学的内容】
4
embryonic induction
胚胎诱导 在动物胚胎发育过程中，一部分细胞对其邻近细胞的形态发生产生影响，从而决定其分化方向的现象。也就是细胞组织分化的决定性信号是来自与之密切接触的另一群细胞。翟中和P476【要是考近端组织的相互作用我就能想起来了，这个说法本身不熟悉，考试的时候又油灰蒙了心】
5
focal adhension
黏着斑 这个没什么好说的
二 实验题（40分）
1 GFP的发光机理，举例简要说明其应用（10分）
【该死的玩意儿09年生化里考过，我以为是出题老师抽疯没有再继续关心，话说把物理化学的东西拿来考有意思么？我每次都回答的是电子的跃迁不知能得几分，不过因为上回编的腻歪死了这回没有好好编就写了一句话，刚去查了一下。。。只能说。。。我要是和上次回答的一摸一样还是颇能得几分的。。。以下是网上找到的一篇文献综述】
绿色荧光蛋白(green fluorescent protein，GFP)是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时，GFP发射绿色荧光。近年来，随着GFP在各种异源细胞，如细菌、昆虫及植物细胞中的表达，GFP作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注，关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。
1 GFP的发现过程
1962年，Shimomura等首先从多管水母(Aequoria victoria)中分离出一种称为水母蛋白(aequorin)的蛋白，它是分子量为20kD的单一多肽链。lmol的水母蛋白结合3mol的Ca2+及lmol非共价键结合的腔肠动物荧光素后，可发射蓝色荧光。1992年Prasherc。 等克隆了GFP基因的cDNA并分析了GFP的一级结构，1994年Chalie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP，开GFP应用研究先河。
2 GFP的发光特性与机制
GFP是从水母分离出的一种天然荧光蛋白，分子量约27000。。为一个由238个氨基酸残基组成的单链多肽，其荧光发射峰在509nm，最大激发波长为395 am，并在470 am处有一肩峰，GFP的化学性质相当稳定，其变性需在90℃或pH<4．0或pH>12．0的条件下用6mol／L盐酸胍处理。GFP的荧光发光机制还不清楚，GFP有两个明显的吸收带，对应于GFP的两种不同构象的基态A和B。基态A对应于395nm的吸收峰，基态B对应于475nm的吸收峰，基态A占优势，基态B的分子数量约是基态A的1／6，两种基态间能缓慢地转换，但激发态A 之间的转换很快且发生了质子转移，A 快速高效地衰变至另一激发态，应该存在一个中间过度态I，质子转移使A 转变成I ，I 回迁到基态I时产生发射峰504nm的荧光，构象改变使I 转变成B ，由B到B发射荧光而不发生质子转移。目前，对于GFP的作用机理较为认同的仅仅是：GFP是生物发光过程中的能量受体，并且是最终的发光体，不同的生物发光机制各不相同，不同的突变体发光机制也有很大差异。
3 GFP的应用特点
3．1 GFP的优点
(1)易于检测。GFP荧光反应不需要外加底物和辅助因子，只需紫外光或蓝光激发，即可发出绿色荧光，用荧光显微镜甚至肉眼就可以观察到，且灵敏度高，对于单细胞水平的表达也可识别。
(2)荧光稳定。GFP对光漂白有较强的耐受性，能耐受长时间的光照GFP在pH7~12范围内也能正常发光；对高温(70℃)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数都有较强抗性。 ’
(3)无毒害。从目前的研究结果来看，GFP对生活的细胞基本无毒害，对目的基因的功能也没有影响，转化后细胞仍可连续传代。
(4)通用性。表现在GFP的表达几乎不受种属范围的限制，在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达；其次是GFP没有细胞种类和位置上的限制，在各个部位都可以表达发出荧光。
(5)易于构建载体。由于GFP分子量较小，仅为27~30kD，编码GFP的基因序列也很短，为2．6kb，所以很方便地同其它序列一起构建多种质粒，而不至于使质粒过大影响转化频率。
(6)可进行活细胞定时定位观察。对活细胞中蛋白的功能研究，更能接近自然真实的状态。通过GFP可实时观察到外界信号刺激下，目的蛋白的变化过程，借助于近来广泛使用的激光扫描共聚焦显微镜，结合强大的计算机软件，可进行三维显示。
(7)易于得到突变体。GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体，且增强了荧光强度，适合在不同物种中专性表达。
3．2 GFP的改进
①除去GFP基因中隐蔽剪接位点(crypticsplic site)或隐蔽型内含子(cryptic intron)；②消除编码蛋白的积累；③将GFP定位到特定细胞器中；④改变碱基组分；⑤更换GFP生色团氨基酸；⑥插入内含子；⑦增加增强子和更换强启动子。
4 GFP的应用
4．1 报告基因和细胞标记
GFP作为报告分子和细胞标记最明显的优势是无需底物或辅因子参与；无论在活细胞还是在完整的转基因胚胎和动物中，都能有效地监测基因转移的效率。但在这方面的应用中，GFP最大的缺点就是没有放大作用，它不能象酶一样能通过加工无数的底物分子而将信号放大。所以一般都需强启动子以驱动GFP基因在细胞内足量的表达。也可用亚细胞分辨率的显微成像系统检测基因产物，靶入的基因被限制于一个细胞器内，GFP的浓度则相对提高了许多倍。
4．1．1 融合标记
应用得最多和最成功的是GFP同宿主蛋白构成融合子来监测宿主蛋白的定位和最后归宿，既有荧光又有宿主蛋白原有的正常功能和定位的融合蛋白效果最佳，GFP可融合于宿主蛋白的N端或C端，也可插入其内部。迄今为止，GFP已成功地靶入了大部分细胞器中，如质膜、细胞核、内质网、高尔基体、分泌小体、
线粒体、液泡和吞噬体等。
4．1．2 GFP基因作为免疫标记物
利用GFP的发光特性使免疫反应呈绿色荧光从而可以直接观察，可望取代传统的标记技术，建立特异、灵敏、简便和快速的免疫诊断新方法。岳莉莉等成功地实现了gfp与HBVe抗原基因融合后在大肠杆菌和昆虫细胞中高效表达，得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白，为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。
4．2 研究活细胞的蛋白变他过程
细胞器动力学和内膜运输通过GFP可研究某一蛋白在活细胞中的动态变化，药物对蛋白的功能影响的动态过程以及蛋白之间的相互作用．避免了提纯蛋白，标记上荧光染料，用显微注射导入细胞的复杂方法。也可对信号转导系统的某一蛋白进行动态跟踪，研究其分子机制。如GFP与MAP4基因连接后，GFP—MAP 4定位在微管上，用显微注射的罗丹明一微管蛋白共定位证实该结果，因此用GFP的荧光就观察微管的动态变化。GFP与分秘蛋白clromogranin B相连后转染细胞，可动态观察该分泌蛋白分泌到胞外的过程。GFP与生长相关蛋白GAP 一43基因相连后，观察到GAP一43靶向定位在神经元质膜上，在活脑切片感染实验中，被标记上GFP荧光的大部分细胞为胶质细胞。GFP融合蛋白也已用于研究植物内膜系统以及各种细胞器的结构和功能。含有特定的定位序列的GFP融合蛋白使GFP定位于特定的细胞器和植物内膜系统，从而便于活体观察。
4．3 GFP基因在生物防治中的应用目前生物农药的杀虫效果往往得不到准确评估
Yu—chan Chao等用GFP标记AcNPV，通过荧光观察，可以避免评估AcNPV 杀虫剂杀虫效果时仅仅记录有典型感染症状的害虫个体而忽视无明显感染症状但确实已经感染或正在感染的害虫个体，同时无需进行分子生物学鉴定即可方便地区分杀虫剂致死和天然病原致死，从而客观准确地评价杀虫剂的毒力。
4．4 GFP在微生物学中的应用
在活体研究中，GFP相对于其它报告蛋白(如口一半乳糖苷酶)在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾，对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论，并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。GFP分子生色团的坚固外层保护荧光不被熄灭，但同时也降低了GFP分子的荧光对环境的敏感性。通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP，它们可用作环境指示剂。
5 问题与展望
尽管GFP基因作为新型报告基因越来越受到关注，但毕竟只是近几年的时间，对GFP的基础理论研究远赶不上其应用的速度，目前还存在许多问题，如荧光强度的非线性性质使其定量非常困难；多数生物具有微弱的自发荧光现象，并有着类似的激发和发射波长，影响某些GFP的检测；新生GFP通过折叠和加工成为具有活性的形式，过程十分缓慢；紫外激发对某些GFP有光漂白和光破坏作用，导致荧光信号快速丧失等。但是GFP是生化和分子细胞生物学中飞速发展的一个工具，它已经渗透到了分子生物学、遗传学、动物学、植物学、生理学等其它许多生命科学领域。随着对GFP的基础理论研究的深入和新型突变体的不断出现，我们有理由相信这些问题终将得到解决。GFP工程，包括GFP蛋白工程和GFP基因工程的迅速发展，使其在理论研究和实际应用中产生更大的价值相信随着基因工程技术和细胞工程技术的El益成熟，GFP一定可以为我们揭开生命科学中许多迄今为止还不为人所知的秘密。
2
induced pluripotent stem cell, iPS 是blablabla~~~
诱导方法 生物学意义 （15分）
3
至少设计三种实验区分两种细胞【好像是小鼠神经鞘细胞与胶质细胞啥的~我没学过生理学和神经生物学，忘了具体的东西】的细胞基因选择性表达的不同（15分）
三 论述题15*6
1细胞表面信号受体的主要种类和分布
【难得的规矩题，除了我想了半天没弄明白这个“分布”是个虾米概念。。。】
2关于细胞内线粒体基因组的四条叙述（a）被子植物叶肉细胞线粒体的基因组约为300kb（b）叶肉细胞内线粒体数目约为500~1000（c）线粒体的dna拷贝只有50~100（d）线粒体自身携带的基因不大于200kb【大意如此，准确的字句记不清，某没有照相式记忆】问哪条不可能，并解释原因；若你认为都有可能，说明线粒体有限的基因是如何实现其功能的？
3姐妹染色单体由一种蛋白复合物紧密联系，其含量在中期/后期发生显著变化，试述这种蛋白复合物的降解机制
【翟中和 第三版 p412 我怎么那么笨，就是不能把课本从第一个字记到最后一个字，自学的过程中，这段话被我完全的忽略了，上面连个点儿都没，干净的要死】
4核糖体的结构与密码子简并性的关系【大约似乎可能也许可以这么说吧】
5基因靶标技术的实验要点和应用
靶标基因是指那些编码疾病蛋白的基因，通过药物对其表达本身的抑制或对其表达产物功能的抑制，有可能达到对疾病的疗效。因此它们往往可能成为新药开发的药物靶标，事先确定靶向特定疾病有关的靶标分子是现代新药开发的基础。
常见的靶标基因包括核内激素受体、各种酶（例如激酶、磷酸酶、ATP合成酶、蛋白酶等、细胞表面受体（如GPCRs、受体骆氨酸激酶、离子通道）、分泌的蛋白质等等。
【听说过，没学过，啥啥啥都没概念，完全答错】
6端粒和端粒酶的发现/研究历史/历程以及生物学意义
参考http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=261670【很多时候都是这样，猜中了开头却没猜中结局；今年的诺贝尔，我知端粒会考，但是研究史？！】

peterfir

强悍！顶一个！

starfish2010

看起来就很难~~~555

mayun1987

好东西

winviolet

恩 不错

luckystarccff

顶一下！武大今年也考了端粒和端粒酶了的，幸好我准备了

elction

好东西啊！

aily2

顶呀，好东东捏。。。。。。。

a438265104

难得你考

artificer1

谢谢分享