2025年大學《生物科學》專業(yè)題庫——細胞生長與分化的分子機制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.細胞周期2.細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）3.生長因子受體酪氨酸激酶（RTK）4.轉錄因子5.表觀遺傳修飾二、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述細胞周期中G1期向S期轉換的關鍵調(diào)控步驟。2.描述Wnt信號通路的基本傳遞過程及其在細胞生長或分化中的潛在作用。3.解釋什么是細胞分化，并列舉兩種主要的基因表達調(diào)控水平影響細胞分化。4.簡述PI3K-AKT信號通路的主要下游效應及其如何影響細胞生長和存活。5.說明細胞如何通過檢查點來監(jiān)控細胞周期進程，并舉例說明其中一個檢查點的作用機制。三、論述題（每題15分，共45分）1.詳細闡述RAS-MAPK信號通路在細胞生長和分化過程中的作用機制，并說明該通路中存在哪些關鍵調(diào)控點。2.論述表觀遺傳修飾（包括染色質(zhì)重塑和DNA修飾）在維持細胞分化狀態(tài)穩(wěn)定性和細胞記憶中的作用。3.結合具體分子機制，分析細胞生長與細胞分化之間可能存在的相互調(diào)控關系，并討論這種調(diào)控失衡與腫瘤發(fā)生的關系。試卷答案一、名詞解釋1.細胞周期：指細胞從一次分裂結束開始到下一次分裂結束所經(jīng)歷的一系列有序的、周期性變化的生命活動過程，包括間期（G1、S、G2期）和分裂期（M期）。**解析思路：*定義細胞周期的基本概念，涵蓋其包含的主要階段。2.細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）：一類具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性的胞質(zhì)蛋白，需要與細胞周期蛋白（Cyclin）結合才能被激活，通過磷酸化下游底物來驅動細胞周期進程。**解析思路：*強調(diào)CDK的特性（需要Cyclin結合才能激活）和功能（通過磷酸化驅動周期）。3.生長因子受體酪氨酸激酶（RTK）：一類跨膜受體蛋白，其細胞外結構域結合特定的生長因子，激活后通過其細胞內(nèi)酪氨酸激酶活性，自我磷酸化并招募下游信號分子，引發(fā)細胞增殖、分化等響應。**解析思路：*描述RTK的結構特點（跨膜、酪氨酸激酶活性）、激活方式（結合配體）和基本功能（引發(fā)細胞響應）。4.轉錄因子：一類能夠結合到靶基因啟動子或增強子區(qū)域的DNA序列上的蛋白質(zhì)，通過調(diào)控基因的轉錄效率來控制基因表達水平。**解析思路：*定義轉錄因子的功能（結合DNA、調(diào)控轉錄效率）和作用位點（啟動子/增強子）。5.表觀遺傳修飾：指不改變DNA序列本身，但能夠影響基因表達狀態(tài)的可遺傳的分子改變，主要包括染色質(zhì)重塑（如組蛋白修飾）和DNA堿基修飾（如甲基化）。**解析思路：*強調(diào)表觀遺傳修飾的核心特征（不改變DNA序列、影響基因表達、可遺傳）并列舉主要類型。二、簡答題1.簡述細胞周期中G1期向S期轉換的關鍵調(diào)控步驟。*答：G1期向S期轉換的關鍵調(diào)控主要在G1/S期檢查點進行。生長因子信號通過RTK-PI3K-AKT或RTK-MAPK等通路傳遞，激活CyclinD表達。CyclinD與CDK4/6結合形成復合物并激活，該復合物磷酸化抑制性蛋白Rb。磷酸化的Rb釋放E2F轉錄因子，E2F隨后激活眾多S期啟動子，驅動DNA復制開始。p53蛋白作為檢查點蛋白，在DNA損傷或營養(yǎng)缺乏時抑制CyclinD-CDK4/6活性，阻止Rb磷酸化和E2F釋放，從而阻止細胞進入S期。**解析思路：*概述G1/S轉換的核心機制——檢查點控制。涉及關鍵信號通路（RTK-PI3K/AKT,RTK-MAPK）、關鍵分子（CyclinD,CDK4/6,Rb,E2F,p53）及其相互作用和功能。2.描述Wnt信號通路的基本傳遞過程及其在細胞生長或分化中的潛在作用。*答：Wnt信號通路的基本傳遞過程主要有兩條途徑：經(jīng)典的Wnt/β-catenin通路和非經(jīng)典的Wnt/cAMP通路。經(jīng)典通路中，當細胞外Wnt蛋白與細胞表面Frizzled受體及共受體LRP結合時，能夠阻止β-catenin在細胞漿中被泛素化降解，導致β-catenin積累并轉移到細胞核內(nèi)，與Tcf/Lef轉錄因子結合，激活下游靶基因的轉錄，影響細胞增殖、分化和遷移。非經(jīng)典通路則主要通過G蛋白偶聯(lián)受體（如Ror）傳遞信號，影響細胞骨架和細胞運動。**解析思路：*描述兩種主要通路的基本框架：經(jīng)典通路的關鍵事件（抑制降解導致β-catenin積累入核并激活靶基因），非經(jīng)典通路的特點（通過G蛋白偶聯(lián)受體）。同時點明其在細胞生長或分化中的普遍作用。3.解釋什么是細胞分化，并列舉兩種主要的基因表達調(diào)控水平影響細胞分化。*答：細胞分化是指起源相同的多能細胞或干細胞，在特定微環(huán)境影響下，通過基因表達模式的差異，最終變成具有特定結構和功能的特化細胞的過程。主要的基因表達調(diào)控水平影響細胞分化的包括：①轉錄水平調(diào)控：通過轉錄因子識別并結合DNA序列，調(diào)控特定基因的轉錄效率，是決定細胞命運的關鍵；②后轉錄水平調(diào)控：通過miRNA等非編碼RNA與mRNA結合，導致mRNA降解或翻譯抑制，從而精細調(diào)控蛋白質(zhì)合成。**解析思路：*先給出細胞分化的定義。然后列舉兩種主要的調(diào)控層面，并簡要說明其作用機制：轉錄水平（核心機制）和后轉錄水平（通過miRNA等）。4.簡述PI3K-AKT信號通路的主要下游效應及其如何影響細胞生長和存活。*答：PI3K-AKT信號通路的主要下游效應包括：促進細胞存活（通過抑制凋亡相關蛋白如Bad、激活NF-κB等）、促進蛋白質(zhì)合成（通過mTOR通路激活S6K和4E-BP1）、促進葡萄糖攝取和代謝（增強糖酵解）、以及抑制細胞自噬。這些效應共同促進細胞生長和增殖，維持細胞存活。**解析思路：*列舉該通路幾個關鍵且相互關聯(lián)的下游效應（促存活、促生長、促代謝），并點明這些效應如何協(xié)同作用影響細胞生長和存活。5.說明細胞如何通過檢查點來監(jiān)控細胞周期進程，并舉例說明其中一個檢查點的作用機制。*答：細胞通過檢查點在特定的時點監(jiān)控細胞內(nèi)外環(huán)境，確保細胞周期進程的準確性和細胞完整性。當檢測到異常（如DNA損傷、染色體未正確附著、細胞大小不合適）時，檢查點會啟動信號通路，暫時阻止細胞周期蛋白-CDK復合物的活性或阻止細胞進入下一階段，從而為修復損傷或解決問題提供時間。例如，G1/S期檢查點：在G1期末，如果細胞接收到足夠的生長信號（如通過RTK-PI3K-AKT或RTK-MAPK通路）并檢測到DNA完整，CyclinD-CDK4/6會磷酸化并滅活Rb蛋白。Rb的失活釋放了E2F轉錄因子，E2F隨后激活S期所必需的基因（如DNA聚合酶），使細胞具備進入S期的條件。如果存在DNA損傷，p53蛋白會積累并激活，一方面直接抑制CyclinD-CDK4/6活性，另一方面誘導p21的表達，p21能抑制CDK2，從而阻止Rb磷酸化和E2F釋放，阻止細胞進入S期。**解析思路：*先說明檢查點監(jiān)控細胞周期的基本功能。然后選擇一個具體的檢查點（G1/S期），描述其正常進程（生長信號如何驅動進入S期，涉及CyclinD-CDK4/6、Rb、E2F），并重點闡述其異常情況下的監(jiān)控機制（DNA損傷時p53如何介入并阻止進程）。三、論述題1.詳細闡述RAS-MAPK信號通路在細胞生長和分化過程中的作用機制，并說明該通路中存在哪些關鍵調(diào)控點。*答：RAS-MAPK信號通路是重要的細胞通訊通路，其基本傳遞過程為：細胞外的生長因子（如EGF、FGF）結合到細胞表面的RTK受體上，激活受體自身的酪氨酸激酶活性，導致下游接頭蛋白（如Grb2）被招募并磷酸化。Grb2招募并激活一種小GTP酶——RAF?；罨腞AF進一步激活MEK（MAPK/ERK激酶），然后MEK激活MAPK（主要是ERK）?；罨腅RK進入細胞核，磷酸化一系列下游底物，包括轉錄因子（如Elk-1,c-Fos,c-Myc）、核糖體S6激酶（S6K）和eIF4E翻譯啟動因子等。這些底物的磷酸化調(diào)控基因表達、蛋白質(zhì)合成、細胞周期進程、細胞存活、遷移和分化等多種細胞行為。該通路的關鍵調(diào)控點包括：①RTK的激活與磷酸化水平；②Grb2與RAF的結合；③RAF的GTPase激活蛋白（GEF）和GTPase結合蛋白（GAP）的調(diào)控，控制RAF的活化狀態(tài)；④MEK激酶的活性調(diào)控，如通過MEK抑制劑（如U0126）阻斷；⑤ERK自身的磷酸化與去磷酸化平衡，涉及MAPK激酶激酶（MAPKKK，如RAF）和MAPK去磷酸化酶（如MKP1）；⑥核內(nèi)ERK下游底物的選擇性與磷酸化調(diào)控。**解析思路：*詳細描述通路從受體激活到ERK磷酸化下游底物的完整過程。明確指出通路如何影響細胞生長（如蛋白質(zhì)合成、細胞周期）和分化（如轉錄因子調(diào)控）。然后列舉通路中多個關鍵的控制節(jié)點，展示其復雜性和可調(diào)控性。2.論述表觀遺傳修飾在維持細胞分化狀態(tài)穩(wěn)定性和細胞記憶中的作用。*答：表觀遺傳修飾是指不改變DNA序列序列，但能夠影響基因表達的可遺傳的分子標記，在維持細胞分化狀態(tài)穩(wěn)定性和建立細胞記憶中起著至關重要的作用。在細胞分化過程中，特定基因的轉錄被激活或抑制，這些狀態(tài)需要被穩(wěn)定下來以維持分化細胞的特性。表觀遺傳修飾通過以下方式實現(xiàn)：①染色質(zhì)重塑：組蛋白修飾（如乙?；?、甲基化、磷酸化等）可以改變?nèi)旧|(zhì)的構象，使基因區(qū)域變得易于或難以接近，從而穩(wěn)定地開啟或關閉基因表達。例如，激活染色質(zhì)通常與組蛋白乙酰化（H3K9ac,H3K14ac）和特定組蛋白修飾模式（如H3K4me3）相關；而沉默染色質(zhì)則與組蛋白去乙?；ㄈ鏗3K9me2,H3K27me3）相關。②DNA甲基化：主要發(fā)生在啟動子區(qū)域的CpG二核苷酸序列上，通過甲基化酶添加甲基基團。通常，啟動子區(qū)域的DNA甲基化與基因沉默相關，可以阻止轉錄因子結合或招募RNA聚合酶，從而穩(wěn)定地關閉基因表達。這些表觀遺傳標記可以在細胞分裂過程中被部分保留（通過DNA甲基化復制和組蛋白修飾的重新分配），從而將分化狀態(tài)傳遞給子代細胞，形成細胞記憶。這種表觀遺傳編程使得細胞能夠“記住”其分化命運，即使在去除誘導分化的信號后也能維持其特化狀態(tài)。**解析思路：*首先強調(diào)表觀遺傳修飾在維持分化狀態(tài)穩(wěn)定性和建立細胞記憶中的核心作用。然后分別闡述兩種主要表觀遺傳機制（染色質(zhì)重塑和DNA甲基化）如何通過改變?nèi)旧|(zhì)可及性或直接抑制轉錄來穩(wěn)定基因表達模式。最后點明這些標記的可遺傳性及其在維持細胞記憶和分化穩(wěn)定性中的意義。3.結合具體分子機制，分析細胞生長與細胞分化之間可能存在的相互調(diào)控關系，并討論這種調(diào)控失衡與腫瘤發(fā)生的關系。*答：細胞生長與細胞分化是細胞生命活動的兩個基本方面，它們之間存在復雜的相互調(diào)控關系。一方面，細胞分化通常需要先進行生長和增殖，為形成復雜的組織和器官提供細胞基礎。例如，在發(fā)育過程中，干細胞首先增殖（生長），然后在信號誘導下分化為各種特化細胞。另一方面，分化的細胞狀態(tài)本身也反過來影響其生長行為。許多分化后的特化細胞進入終末分化狀態(tài)，生長增殖能力大大降低甚至喪失（如神經(jīng)元、肌肉細胞）。然而，在某些情況下，分化過程本身也受到生長信號的調(diào)控。例如，某些生長因子可以促進特定類型細胞的分化；而持續(xù)的增殖信號也可能干擾正常的分化程序，導致細胞停留在分化的早期階段或分化不完全。反之，分化的細胞如果重新獲得異常的增殖能力，則可能向腫瘤細胞轉化。這種調(diào)控失衡與腫瘤發(fā)生密切相關。在腫瘤中，細胞常常同時表現(xiàn)出生長失控（細胞周期異常、凋亡抑制）和分化異常（分化潛能喪失、向不成熟細胞類型分化、上皮間質(zhì)轉化EMT）。例如，某些癌癥的發(fā)生與干細胞或祖細胞異常增殖和分化障礙有關；持續(xù)的促生長信號