细胞生物学：练习题及解析

1什么是细胞

细胞是生命的最小单位。细胞学说认为，所有生物都由细胞构成，并且每个细胞都来自已有的细胞。

主要有两种类型：

• 原核细胞，如细菌，小而简单。它们的 DNA 松散地分布在细胞中；没有细胞核，也没有其他由膜包围的细胞器。
• 真核细胞，如动物、植物和真菌的细胞，更大。它们的 DNA 保存在细胞核中，并有许多细胞器：各有分工的小隔室。

植物细胞有动物细胞所没有的三样东西：纤维素构成的细胞壁、用于光合作用的叶绿体，以及一个大的中央液泡。

可以把真核细胞想成一座工厂。细胞核是存放图纸的办公室，核糖体是机器，线粒体是发电厂，细胞膜是大门。

2细胞器与细胞膜

• 1 细胞膜：带有蛋白质的磷脂双分子层。它控制什么物质进出。
• 2 细胞核：储存 DNA。其中的核仁制造核糖体。
• 3 粗面内质网：表面布满核糖体的膜网络，核糖体合成蛋白质。没有核糖体的滑面内质网合成脂质。
• 4 高尔基体：对蛋白质进行修饰、分选，并包装进囊泡。
• 5 线粒体：通过有氧呼吸制造细胞所需的大部分 ATP，即细胞的能量货币。
• 6 溶酶体：用酶分解损耗的部件和吞入的物质。

物质通过不同的方式穿过细胞膜：

• 扩散：粒子从高浓度处向低浓度处移动，不消耗能量。O₂ 和 CO₂ 等小的非极性分子以这种方式通过。
• 渗透：水穿过膜，向溶解粒子较多的一侧移动。
• 协助扩散：通过通道蛋白或载体蛋白的扩散，仍不消耗能量。葡萄糖以这种方式进入大多数细胞。
• 主动运输：泵消耗 ATP，使物质逆着梯度移动，例如钠钾泵。

3DNA、蛋白质与细胞分裂

DNA 是由两条核苷酸链构成的双螺旋。每个核苷酸有一个糖（脱氧核糖）、一个磷酸基团和四种碱基之一。碱基配对：A 与 T，C 与 G。

细胞分裂前，要复制它的 DNA。复制是半保留的：每个新的双螺旋有一条旧链和一条新链。

基因通过两个步骤变成蛋白质：

1. 在细胞核中转录：RNA 聚合酶把基因复制成 mRNA。RNA 含有尿嘧啶（U），而不是胸腺嘧啶。
2. 在核糖体上翻译：mRNA 上每三个碱基，即一个密码子，编码一个氨基酸。tRNA 运来氨基酸，肽链折叠成蛋白质。

细胞有两种分裂方式：

• 有丝分裂：一个细胞产生两个遗传上相同、具有完整染色体组（人类为 46 条）的细胞。用于生长和修复。
• 减数分裂：一个二倍体细胞产生四个遗传上不同的单倍体细胞，染色体数目减半（23 条）。用于产生卵子和精子。交叉互换和自由组合产生变异。

有丝分裂的各个时期是前期、中期、后期（染色单体被拉开）和末期，随后是胞质分裂。

4分步方法

大多数题目考查四个主题之一：结构、运输、信息流（DNA → RNA → 蛋白质）或分裂。

1. 找出题目的主题和关键词：某种细胞器、某种运输方式、某种酶、某个时期。
2. 用一句话回忆与之对应的功能。
3. 对于一个过程，按顺序依次追踪：从哪里开始，经过哪些结构，在哪里结束。
4. 对于案例，问一问什么发生了变化：哪个结构或步骤出了问题，由此会导致什么。
5. 排除那些混淆相似术语的选项：有丝分裂与减数分裂、转录与翻译、扩散与主动运输。

5例题讲解

跟着每一步走。打开下一步之前，先试着预测它。

6常见错误

• 混淆有丝分裂和减数分裂。有丝分裂：2 个相同的二倍体细胞。减数分裂：4 个不同的单倍体细胞。
• 混淆转录（DNA → mRNA，在细胞核中）和翻译（mRNA → 蛋白质，在核糖体上）。
• 以为原核生物没有 DNA。它们有 DNA，只是没有细胞核。
• 以为渗透移动的是溶质。渗透是水的移动。
• 把协助扩散称为主动运输。它用到蛋白质但不消耗能量，并且顺着梯度进行。
• 在 DNA 中把 A 与 U 配对。在 DNA 中，A 与 T 配对；U 只出现在 RNA 中。

7考试题是什么样的

• 简单：关键术语和事实。细胞器的功能、碱基配对、什么是扩散或有丝分裂、植物细胞与动物细胞的比较。
• 中等：应用概念。给定溶液中的渗透、有丝分裂和减数分裂的各个时期、密码子和突变、糖酵解和呼吸作用。
• 困难：案例与分析。经典实验（梅塞尔森－斯塔尔实验、赫尔希－蔡斯实验）、在细胞水平上解释的疾病、细胞信号传导、细胞周期与癌症。

在案例题中，先指出最先出问题的结构或过程。正确选项是该故障的直接后果。