细胞生物学.doc

版权归2014级临床八班所有，未经允许不得以任何形式转载细胞生物学重点总结第一章 绪论第1节 ：细胞生物学概要1、 细胞生物学(cell biology):是在细胞的显微、亚显微和分子水平上对细胞的各种生命活动进行研究的学科。2、 细胞生物学的研究对象和特点：以细胞为研究对象，把细胞的结构和功能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象的机制和规律。3、 研究方式：从细胞的表型特征入手，探索隐藏在其背后的分子机制。从基因或蛋白质等生物大分子入手，了解其对细胞功能或行为的影响，因此细胞生物学也被称为细胞分子生物学或分子细胞生物学。4、 研究内容：在细胞形态方面，是观察和分析细胞内各部分的亚显微结构和分子结构。在功能方面，是把代谢活动和功能结构结合起来探索细胞生命活动的过程。在研究方面，已从细胞整体和亚细胞水平深入到分子水平。在研究方法上，以动态的观点来探索细胞的各种生命活动，不仅仅只是孤立地研究某个细胞器、生物大分子和小分子物质的单个生命活动现象，而是研究它们之间及其与环境间的整体发展变化过程。5、 细胞生物学的分支科学：细胞生物学的分支学科包括经典分支学科和新兴领域。经典分支学科包括细胞遗传学、细胞生理学、细胞形态学、细胞社会学、膜生物学、染色体生物学。新兴领域包括分子细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、细胞组学、干细胞生物学。6、 细胞生物学在生命科学中的地位：细胞生物学是生命科学重要的分支学科和基础学科，也是现代生命科学中的前沿学科之一，细胞生物学是生命科学中最为活跃的研究领域之一。7、 细胞生物学发展简史：细胞的发现与细胞学说的创立；光学显微镜下的细胞学研究；实验细胞学阶段；亚显微镜结构与分子水平的细胞生物学阶段第2节 细胞生物学与医学1、 细胞生物学与医学的关系：细胞生物学是现代医学的基础和支柱学科。细胞生物学的研究内容与医学科学的结合产生了医学细胞生物学。医学细胞生物学是转化医学研究的基石。医学细胞生物学是重要的医学课程之一。2、 细胞生物学的主要研究领域：细胞的信号转导。细胞分化与干细胞研究。细胞增殖与细胞周期调控。细胞衰老与细胞死亡。细胞的基因组学和蛋白质组学。第二章 细胞的统一性与多样性第一节 细胞的基本概念1、 细胞的概念：细胞是构成有机体的基本单位；细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位；细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性；细胞是有机体生长、发育与分化的基础；没有细胞就没有完整的生命。2、 细胞的分类：传统上将细胞分为原核细胞和真核细胞两大类，现在一般将细胞分为原核细胞、古核细胞和真核细胞三大类。3、 细胞的基本共性：所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。合成蛋白质的核糖体存在于一切细胞内。所有细胞都有生物催化剂（酶与核酸），以腺苷三磷酸（ATP)为能量流通形式。细胞都以一分为二的方式自我增值。4、 原核细胞与古核细胞：原核细胞结构简单，DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核（nucleoid)。细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。体积小，直径约为1到数个微米。主要代表物种有：支原体、衣原体、细菌、蓝藻等。支原体是最小最简单的细胞。细菌是原核生物的典型代表，具有能够独立于基因组DNA以外、自我复制的环状DNA结构，称为质粒（plasmid)。古细菌属于古核生物类，为一类很特殊的细菌，多生活在极端环境中，如高温，高盐环境中。古细菌即具有原核细胞的某些特征，如无核膜及内膜系统；又具有真核细胞的特征，如RNA聚合酶和真核细胞的RNA聚合酶相似、DNA具有内含子并结合组蛋白等；且还具有不同于原核细胞和真核细胞的特征，如细胞膜中的脂类不可皂化，细胞壁不含肽聚糖。5、 真核细胞的形态大小：形态多种多样，常与细胞所处的部位及功能相关。大小差异很大，与细胞类型有关。6、 真核细胞的基本结构：真核细胞在光镜下结构可区分为细胞膜、细胞质、细胞核。电子显微镜下，在细胞质中可以看到由单位膜组成的膜性细胞器以及微丝、微管、中间纤维等骨架系统。分为膜相结构和非膜相结构，膜结构是指以生物膜为基础形成的所有结构，包括细胞膜和细胞内的所有膜性细胞器。7、 真核细胞的基本结构特点：生物膜系统：以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系等。遗传信息表达系统：以核酸蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系，遗传信息的流向主要是由DNA至RNA（mRNA)至蛋白质。细胞骨架系统：由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系，包括细胞质骨架与核骨架。胞质溶胶：细胞质中除了细胞器和细胞骨架结构之外的区域，协助完成物质运输、能量传递、信息传递等细胞活动。8、 病毒（virus):是由核酸分子与蛋白质组成的复合体，是唯一的非细胞形态的生命体，但必须在活细胞内才能表现出它们的基本生命活动。病毒非常小，在电子显微镜下才能看到。根据病毒的核酸类型可以将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两大类。第2节 细胞的分子基础1、 细胞的小分子物质：水和无机盐是细胞内的无机化合物，水是细胞中含量最多的成分。水在细胞中以游离水和结合水两种形式存在。水作为良好的溶剂，为各种代谢反应提供环境。无机盐以离子状态存在。游离形式的无机盐可维持细胞内外液的渗透压和PH值，结合形式的无机盐直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白或类脂。有机小分子是组成生物大分子的亚单位，包括单糖（是细胞的能源和多糖的亚基）；脂肪酸（由疏水性的长烃链和亲水性的羧基两个不同的部分组成，构成膜脂的组分）；氨基酸（为蛋白质的基本组成单位）；核苷酸（为核酸的基本组成单位）。2、 生物大分子：是由有机小分子聚合而成，细胞内主要的大分子有核酸、蛋白质和多糖。3、 核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两类，核苷酸是核酸的基本组成单位，核苷酸由戊糖、碱基和磷酸三部分组成。4、 DNA的结构与功能：DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链组成；两条链反向平行；脱氧核糖和磷酸位于螺旋外侧，碱基位于双螺旋内侧；碱基间互补配对：A=T,GC。DNA功能：储存、复制和传递遗传信息，生物体的遗传信息储存于DNA分子的线性核苷酸序列中，核苷酸的数量与排列方式，决定了DNA分子的复杂性与多样性。遗传信息的复制:DNA分子中所携带的遗传信息通过复制传递给子代细胞。遗传信息的传递：DNA分子携带的遗传信息通过转录传递给RNA，再通过翻译合成蛋白质，决定性状。5、 RNA的结构与功能：RNA分子以单链形式存在，在部分区域折叠并按碱基互补配对原则形成双链发夹结构。细胞内的RNA主要有编码RNA，非编码RNA和核酸三大类。6、 蛋白质的化学组成：蛋白质组成的基本单位是氨基酸。一个氨基酸分子上的羧基与另一个氨基酸分子上的氨基经脱水缩合形成肽键，氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为肽（peptide)。蛋白质分子是由许多分子通过肽键，依次缩合而形成的多肽链。7、 蛋白质的分子结构：蛋白质以独特的三维结构形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结构。一级结构：氨基酸的排列顺序。一级结构中氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。二级结构：肽链主链内的氨基酸残基之间有规则的形成氢键相互作用的结果。三级结构：侧链间相互作用形成的三维构象，相互作用的方式有氢键、离子键和疏水键等；具有三级结构的蛋白即表现出生物学活性。四级结构：独立的三级结构的多肽链亚单位之间通过氢键等非共价键的相互作用，形成更为复杂的空间结构。第3节 细胞的起源与进化1、 地球上原始生命的诞生：无机小分子有机小分子物质生物大分子物质多分子体系原始生命。2、 原始细胞的形成：具有自我复制能力的多聚体的形成。膜得出现与原始细胞的诞生。3、 原核生物向真核生物的演化：分化起源说：原核细胞经过内部结构的分化和自然选择，进化为真核细胞。内共生起源说：真核细胞是由原始厌氧菌的后代吞入需氧菌后逐步演化而来第3章 .细胞膜与细胞表面一细胞膜的化学组成细胞膜 蛋白质（质膜） 糖类通常认为，膜中蛋白质含量越高，膜的功能越复杂。相反，膜中蛋白质含量越低，膜的功能越简单。膜脂（双层脂分子是生物膜的基本组成成分） 磷脂酰胆碱（含量最多） 磷脂酰乙醇胺 甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇（含量很少，在细胞信号传导中 磷脂 起重要作用） 鞘磷脂（主要存在于神经元细胞中，又称神经鞘磷脂） （ 含量：真核细胞的重要膜成分。在动物细胞膜中含量胆固醇 丰富。原核细胞、细菌的质膜中不含胆固醇 功能：调节膜的流动性，增强膜的稳定性，降低水溶 性物质通透性。）糖脂 （由糖类和脂质构成，与鞘磷脂相似，也是鞘氨醇的衍 生物。神经质膜中含量较高。 不同类型的糖脂区别在于：糖基的数量和种类的差异） 膜脂都是双亲性分子，兼有亲水性结构域（极性头部）和疏水性尾部（非极性尾部），在水溶液中能自动形成双分子层结构。膜蛋白（赋予细胞膜不同的特性和功能，不同的细胞中有很大差异。 功能：维持细胞形态,物质运输,能量转换,信息传递,免疫等） 周边蛋白 （外在蛋白）为水溶性蛋白，多附在膜的内外表面，为水 溶的，非共价地结合在镶嵌蛋白上。 整合蛋白 （内在蛋白）不同程度镶嵌在脂双层的内部，也称内在蛋 白。有的跨越膜双层，也称做跨膜蛋白。 脂锚定膜蛋白 连接方式：.镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷 脂酰肌醇（非胞质面的单层）共价结合。 .不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧 单层脂质的烃链结合。膜糖类（膜中含有的糖类称为膜糖类或膜碳水化合物。 功能：与细胞识别、信息传递、免疫、癌变等有关） 糖蛋白 糖类与膜脂以共价键结合 糖脂 糖类与膜蛋白以共价键结合2. 细胞膜分子结构 片层结构模型 单位膜模型 流动镶嵌模型 晶格镶嵌模型 （生物膜是嵌有球 形蛋白质的脂类 板块镶嵌模型（生物膜是由同时存在不同 二维排列的流动体） 流动性的板块镶嵌而成的动态结构）脂筏模型 （脂筏：膜各部分脂质分布是不均匀的，膜中有富含胆 固醇和鞘磷脂的微区，其中聚集一些特定的蛋白质，这些 区域比膜的其他部分厚，更有秩序且缺少流动） 3. 细胞膜的特征和功能影响因素：脂肪酸链的饱和程度。成负相关。脂肪酸链的长度。成负相关。胆固醇的影响。在相变温度以上成负相关。卵磷脂/鞘磷脂（黏度大）的比例。成正相关膜蛋白。成负相关。其它因素(遗传、理化、药物、pH等) 侧向扩散 膜脂的流动性 旋转运动 摆动运动 翻转运动膜的流动性 侧向扩散 膜蛋白的流动性（光致漂白荧光恢复法） 旋转运动 脂质双分子各层所含的磷脂 种类明显不同 膜脂的不对称性 糖脂全部分布在非胞质侧的单 层脂质分子中 跨膜蛋白跨越脂质双分子层有一定方向性糖蛋白上的低聚糖残基均位于膜的非胞质侧膜蛋白颗粒在内外两层中分布的不对称膜的不对称性 膜糖的不对称性膜蛋白的不对称性 提供稳定的内环境 物质运输 细胞膜的功能 信号转导 酶促反应(酶结合点) 细胞连接 细胞表面特化结构4 细胞表面细胞表面（指包围在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能体系,是细胞与外环境物质相互作用,并产生各种复杂功能的部位）细胞质膜通常是由覆盖在细胞表面的保护层保护着，这种保护层即是细胞被。由于这层结构的主要成份是糖，所以又称为糖萼 细胞外被 特点：为在质膜下面一层约0.10.2m的较黏滞无结构的液体物质。其中含有高浓度的蛋白质，分布较多的微丝和微管，而缺少其他细胞器。微管、微丝与膜蛋白直接或间接连接，在结构和功能这部分具有相当强的抗张强度，对于维持细胞的极性、形态和调节膜蛋白的分布和运动都有密切关系细胞表面 细胞膜（一般结构） 膜下胞质溶液 微绒毛 细胞表面特化结构 （常见） 纤毛和鞭毛五细胞膜与细胞识别细胞识别 细胞与细胞之间相互辨认和鉴别，以及对自己和 异己物质分子认识的现象具有种属、组织和细胞特异性。细胞识别机制 分子识别。主要参与分子是细胞被中的或细胞外基质中的糖蛋白。不同种类细胞表面寡糖链中的单糖种类数目、排列顺序和结合方式各不相同，使得糖链具有多样、特异性，能接收识别胞外各种信息分子，其中的唾液酸在细胞识别中具有重要作用。 同种同类细胞间的识别细胞间的识别 同种异类细胞间的识别 异种同类细胞间的识别 异种异类细胞间的识别 相同受体间的相互作用细胞对分子的识别 受体与细胞表面大分子间的相互作用 相同受体与游离大分子间的相互作用 细胞识别导致配体进入细胞 细胞识别引起的效应 细胞识别导致细胞的黏着 细胞识别启动信号转导引起细胞生理、生化 性质和行为的改变名词解释：1 细胞膜（cell membrane）：包围在细胞表面，由糖类、蛋白质和脂类组成的生物膜。2 生物膜（biological membrane）：内膜和质膜具有相似的化学组成和分子结构，功能上联系密切，统称为生物膜3 细胞表面（cell surface）：细胞与细胞外环境相互作用的界面，是一个具有复杂结构的多功能体系。4 脂质体（liposome）：当 脂质分子处于水环境时，能自发的聚集成亲水头部排列在外层，与水接触并相互作用，使疏水尾部藏于内部避开水环境，这种排列形式可形成两种结构，一种是球形分子团，另一种是双分子层，进而形成脂质体。5 周边蛋白质（extrinisic protein）：为水溶性蛋白，分布在膜的内外表面，与膜的结合松散，以离子键或其他较弱的非共价键与内在膜蛋白的亲水区域或膜脂分子的极性头部结合。6 整合蛋白质（intrinsic protein）：为双亲分子，是膜功能的主要承担者。通过非极性氨基酸区域与膜脂双分子层的疏水区相互作用嵌入膜内。7 单位膜（unit membrane）：膜呈现“暗-明-暗”的三层结构。8 流动镶嵌模型（fluid mosaic model）：流动的脂质双分子层构成膜的连续主体，蛋白质分子以不同的方式与脂质分子结合，有的嵌在脂质双分子层中，有的附在脂质双分子层表面。强调了膜的流动性和不对称性。9 脂筏（lipid raft）：以甘油磷脂为主体的生物膜中，含有胆固醇和鞘磷脂富集形成的相对有序的脂相微区。10 细胞识别（cell recognition）：细胞与细胞之间相互辨认和鉴别，以及对自己和异己分子的认识现象。第4章 .细胞连接、细胞黏附和细胞外基质 细胞社会性：细胞与其他细胞、细胞外环境乃至整个机体的相互依存、相互作用、相互制约。1 细胞连接定义：指在细胞表面的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质间的连接结构 紧密连接（封闭连接）：将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。 存在部位：存在于脊椎动物的上皮细胞间的上端，相邻细胞间的质膜紧密结合，没有缝隙。 特性：上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。嵴线组成蛋白有两种，闭合蛋白和密闭蛋白。 功能：阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起到重要的封闭作用；形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。 黏着连接（锚定连接）：通过骨架系统将相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。 与中间丝的黏着连接 桥粒与半桥粒黏着链接 与肌动蛋白丝的黏着连接 黏着带和黏着斑 存在部位：机体组织内分布很广泛，尤其在上皮组织，心脏和肌肉等需承受机械力的组织中含量最为丰富1) 桥粒：存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。 作用：桥粒与半桥粒似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来, 起支持,附着,抵抗外界压力与张力的作用。2) 半桥粒：形态与桥粒类似，是细胞与其下方的基底膜相连。 作用：将上皮细胞牢固的铆接在基膜上，防止由于机械力造成上皮细胞与基膜脱落。3) 黏着带：位于上皮细胞紧密连接的下方,在相邻细胞间形成连续的带状结构。 功能：动物胚胎发育形态建成过程中，促使上皮细胞层弯曲形成神经管等结构4) 黏着斑：是肌动蛋白丝与细胞外基质之间的连接方式，呈局限性斑状。 功能：有助于维持细胞在运动过程中的张力。其形成对细胞迁移是不可缺少的。体外培养的成纤维细胞贴壁生长 通讯连接：介导相邻细胞之间的物质运输、信号传递。间隙连接 （连接子，间隙连接的基本单位） 在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用 在神经冲动信号传递过程中的作用 间隙连接在代谢偶联中的作用胞间连丝 （ 实现细胞间由信号介导的物质有选择性的转运；实现 细胞间的电传导；在发育过程中，胞间连丝结构的改 变可以调节植物细胞间的物质运输。）化学突触 存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，通过释放神经递 质来传递兴奋。结构：突触前膜、突触后膜、突触间隙。 传导：电信号-化学信号-电信号 2. 细胞黏附一类依赖Ca2+的细胞粘连糖蛋白，对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。 细胞黏附：在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。 钙黏着蛋白 属异亲性依赖于Ca2+的能与特异糖基识别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有一凝集素样结构域。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与黏着 选凝素 免疫球蛋白超家族 介导同亲或介导异亲性细胞黏着； 其粘着作用不依赖Ca2+； 整联蛋白 多为亲异性细胞黏附分子，依赖于Ca2+ 。 由和两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白3 细胞外基质（ECM）定义：是个体发育过程中，由细胞合成并分泌到细胞外的蛋白质和多糖所构成的复杂网络结构。在结缔组织中含量最丰富，主要由成纤维细胞所分泌。 纤维性成分，如胶原蛋白、弹性蛋白、网织蛋白细胞外基质 黏着蛋白，如纤连蛋白，层黏着蛋白 空间充填分子，主要是糖胺聚糖结构蛋白 胶原 ECM分类 弹性纤维 糖胺聚糖(GAG)和蛋白聚糖(PG) 粘连糖蛋白:纤连蛋白(FN)和层粘连蛋白(LN)1 胶原定义：是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白，是体内最丰富的蛋白质，构成了细胞外基质的结构框架特性：富含脯和赖氨酸，几乎不含色、酪和蛋氨酸。 型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中, 具有很强的抗张强度; 型胶原主要存在于软骨中; 型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松结缔组织; 型形成二维网格结构,是基膜的主要成分及支架。2 弹性蛋白定义：是ECM中非糖基化的纤维状蛋白，主要存在于韧带和脉管壁，富含脯、甘，不含Gly-X-Y重复顺序。特性：呈无规则的卷曲状态弹性蛋白具高度弹性和回缩能力，与无弹性的胶原互相交织，分别赋予组织弹性和抗张性。年龄增长，胶原的交联度越来越大，韧性降低，弹性蛋白逐渐丧失。3 糖胺聚糖和蛋白聚糖定义：是高分子的含糖化合物，形成ECM高度亲水性的凝胶。1) 是一种原始形式的重要的GAG，是唯一能以自由链形式存在于体液中的GAG2) 是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质的主要成分，尤其在胚胎组织中。同时也是蛋白聚糖的主要结构组分。在结缔组织中起着强化弹性和润滑作用。 透明质酸 糖胺聚糖 硫酸软骨素（GAG） 硫酸乙酰肝素 硫酸角质素蛋白聚糖（PG）：1) 是GAG与蛋白质构成的共价化合物。2) 构成PG的蛋白质称为核心蛋白(为单链多肽)。3) 一个核心蛋白可以共价结合1数百条GAG链.一种PG可含数种不同的GAG。（多态性）4) 存在于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面。5) 赋予软骨凝胶样特性和抗变形能力。GAG与PG功能：使组织具有弹性和抗压性对物质转运由选择渗透性传递信息作用角膜中的PG具有透光性肝素PG具有抗凝血功能形态发生及创伤愈合衰老与疾病4 层黏着蛋白和纤连蛋白层黏着蛋白：是各种动物胚胎及成体组织基膜的主要结构组分之一。细胞通常通过层黏着蛋白将细胞锚定在基膜上。（基膜：是一种特异的细胞外基质结构。存在于上皮组织基底面的下方，将上皮细胞与结缔组织分开）纤连蛋白：是细胞外基质中相对分子量最大的糖蛋白。其主要功能是介导细胞黏着，可与细胞外基质其他成分、纤维蛋白及整联蛋白家族细胞表面受体结合，影响细胞的活动。5 弹性蛋白定义：具有随机卷曲和交联性能，是弹性纤维的主要成分。存在部位：主要存在于脉管壁及肺，也少量存在于皮肤、肌腱疏松结缔组织中。名词解释：1 细胞社会性（cell sociality）:细胞与其他细胞、细胞外环境乃至整个机体的相互依存、相互作用、相互制约。2 细胞连接（cell junction）：指在细胞表面的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质间的连接结构。3 紧密连接（tight junction）：将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。4 黏着链接（adhering junction）:通过骨架系统将相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。5 细胞黏附（cell adhesion）：在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。6 钙黏着蛋白（cadherin）：是一类依赖钙离子的细胞黏着糖蛋白，对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化及成体组织器官构成具有主要作用。7 选凝素（selectin）：是一类异亲性依赖于钙离子的，能与特异糖基识别并相结合的糖蛋白，其分子的胞外部分具有凝集素样结构域。8 细胞外基质（extracellular matrix）：由细胞分泌到细胞外间充质中的蛋白质和多糖类大分子物质所构成的复杂网络结构。9 胶原（collagen）：是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白，是体内最丰富的蛋白质，构成了细胞外基质的结构框架。第5章 总结转运蛋白可分为两类：载体蛋白、通道蛋白。载体蛋白：每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。通道蛋白：通道蛋白形成跨膜的离子选择性通道。允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。配体门通道：闸门通道接受细细胞外配体的刺激，当配体与细胞表面特定的受体结合时，引 起闸门开启，称配体门通道。电压门控离子通道：闸门通道在膜电位变化时才开放。环核苷酸门通道：分布于化学感受器和光学感受器中，与膜外信号的转换有关。机械门通道：细胞将机械刺激的信号转化为电化学信号最终引起细胞反应的过程称为机械信号转导。机械门通道有两类：一类是牵拉活化或失活的离子通道，另一类是剪切力敏感的离子通道。与载体蛋白相比，离子通道具有三个显著特点：1.离子通道具有极高的转运速率2.离子通道没有饱和值3.离子通道并非连续性开放而是门控的。物质穿膜的被动扩散不消耗能量，利用物质在膜两侧的浓度差，顺浓度梯度扩散。简单扩散也叫自由扩散，特点：沿浓度梯度扩散；不需要消耗能量；没有膜蛋白协助。易化扩散又称协助扩散和促进扩散，特点：比自由扩散转运速率高；存在最大转运速率：有特异性，即与特定溶质结合。主动运输是由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。特点：逆浓度梯度；需要能量；需要载体。ATP驱动泵可分为四类：P-型离子泵、V型质子泵、F-型质子泵和ABC超家族。前三种只转运离子，后一种主要是转运小分子。P-型离子泵：所有P-型离子泵（P-class ion pump）都有两个独立的催化亚基，具有ATP结合位点。钠钾泵工作原理：1.钠离子结合到膜上；2.酶磷酸化；3.酶构象改变，钠离子释放到细胞外；4.钾离子结合到细胞表面；5.酶去磷酸化；6.钾离子释放到细胞内，酶构象恢复原始状态（消耗一分子ATP，可泵出三个钠离子，泵出两个钾离子）。钠钾泵的作用：1.维持细胞的渗透性，保持细胞体积；2.维持低钠离子高钾离子的细胞内环境，维持细胞静息电位。V-型质子泵：利用ATP水解供能从细胞质基质中氢离子电化学梯度泵出氢离子进入细胞器，以维持细胞质基质和细胞器内的PH。F-型质子泵:氢离子顺浓度梯度运动将所释放的能量与ATP合成偶联起来，也称ATP合成酶。ABC转运器:一个庞大而多样的蛋白家族，每个成员都含有两个高度保守的ATP结合区(ATP binding cassette).虽然每一种ABC转运器只转运一种或一类底物，但其蛋白家族具有能转运离子、氨基酸、多糖、多肽、蛋白质的成员。ABC转运器还可催化脂双层的脂类在两层之间翻转，这在膜的发生和功能维护上具有重要的意义。协同运输：是一类靠间接提供能量完成的主动运输。同向运输：物质运输方向与离子转移方向相同。对向运输：物质运输方向与离子转移方向相反。第七章 细胞内膜系统与囊泡运输本章学习目标掌握蛋白质分选与定向转运的机制，熟悉：内质网、高尔基体、溶酶体和微体的结构、功能、分布、发生及蛋白质定向输入，了解门控运输、跨膜运输和膜泡运输。名词解释内膜系统（endomembrane system） 内质网（endoplasmic reticulum， ER） 高尔基体（Golgi body）溶酶体（lysosome） 蛋白质分选（protein separation） 膜泡运输（membrane bubble transportation）。第一节 内质网（一）形态结构电子显微镜下可见内质网呈现为形状各异管状、泡状和扁平囊状的膜性结构，它们相互连通形成膜性管网状系统。由膜构成的小管、小泡、扁平囊可被看作是构成内质网的单位结构。 （二）类型及特点1.粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER） 又称颗粒内质网，粗面内质网在细胞中多呈扁平囊状平行排列，其表面附着核糖体，腔内含有均质的低或中等电子密度的蛋白样物质。2 光（滑）面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER） 表面光滑，滑面内质网的膜表面无核糖体颗粒附着，其表面光滑，多呈分枝小管或小泡的网状结构，其某些部位与粗面内质网相连。（三）化学组成蛋白质 磷脂 胆固醇 葡糖糖-6-磷酸酶是内质网主要的标志酶（四）功能RER：主要蛋白质的合成，初步修饰，加工（如蛋白质糖基化）和转运有关。1.附着核糖体的支架2.参与蛋白质的运输3.参与蛋白质的修饰（1）蛋白质的折叠；（2）蛋白质的糖基化。SER1.脂类的合成 2.糖原的合成与分解3.解毒作用4.其他功能 （1）分泌盐酸和调节渗透压；（20调节肌肉收缩运动；（3）合成胆盐。第二节 高尔基体（一）分布原核细胞无，所有真核细胞中存在，除成熟红细胞（二）结构一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，膜囊多呈弓形，也有的呈半球形或球形1.顺面高尔基网（顺面管网）：具有初级分选的功能2.扁平膜囊：具有很大的膜面积，大大增加了糖的合成与修饰的有效面积包括 顺面膜囊：标志酶：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸酶（NADP酶） 中间膜囊：多数糖蛋白修饰、糖脂形成和多糖合成等 反面膜囊：标志酶：焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）3.反面高尔基网（反面管网）标志酶：胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）功能：对蛋白质进行分类、包装，最后被运输出高尔基你（三）化学组成蛋白质60%多为酶类 糖基转移酶是高尔基复合体的特征酶 （四）功能1.分泌功能 2.蛋白质的糖基化作用 多数蛋白质在糙面内质网腔进行糖基化3.蛋白质的水解作用4.蛋白质的分选与运输 包括溶酶体酶的分选与运输和分泌性蛋白的分选与运输第三节 溶酶体(一)酶60多种 标志酶：酸性磷酸酶和三偏磷酸酶(TMP酶)（二）类型第一类：初级溶酶体 内容物为均一的酶液，无活性。第二类：次级溶酶体，指初级溶酶体同消化物融合后，正在进行消化或已经消化后的泡状结构，又称消化泡（digestive vacuole）。次级溶酶体又因所消化物质的来源和消化程度不同，分为：1.异噬性溶酶体 是初级溶酶体与吞噬小体融合后形成的泡状结构。2.自噬性溶酶体 是初级溶酶体含有细胞自身的部分物质进行消化的泡状结构。这部分细胞器可能是衰老的或多余的，这是一种自我保护作用。第三类：终末溶酶体、残余小体或残质体：次级溶酶体中的物质被消化完毕后，其残渣存在的泡状结构。这时已失去酶活性或酶活性极弱（三）功能1.消化作用 （1）异体吞噬：对细胞内吞物的消化（2）自体吞噬：对自身物质的消化（3）胞外消化2.自溶作用3.参与免疫作用4.对激素分泌的调节作用第四节 过氧化物酶体（一）形态由一层单位膜包裹的囊泡，呈圆形或卵圆形，偶见半月形和长方形过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶。（二）功能1.对有毒物质的解毒作用 RH2+H2O2 R+ 2H2O2.对细胞氧张力的调节作用： RH2+O2 R+H2O23.对NAD+的再生作用4.参与核酸、脂肪和糖的代谢第五节 内膜系统与蛋白质分选和运输蛋白质的分选大体可分两条途径:1.翻译后转运途径2.共翻译转运途径目前较清楚蛋白质分选运输1.门控运输2.跨膜运输3.膜泡运输第八章 线粒体本章学习目标掌握线粒体和叶绿体的结构、功能，熟悉氧化磷酸化和光合磷酸化的作用机理以及线粒体和叶绿体的半自主性，了解线粒体和叶绿体的增殖及蛋白质定向转运。 名词解释线粒体(mitochondrion)；叶绿体(chloroplast)；氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)；光合磷酸化(photophosphorylation)；半自主性细胞器（semiautonomous organelle）第一节 线粒体的结构与功能（一）形态结构线粒体呈线状、杆状或颗粒状 由外膜、内膜、膜间隙和基质等组成（二）化学组成化学成分主要是蛋白质，脂类（三）功能1.进行氧化磷酸化 2.对其内外物质的转运和储存调节作用3.与细胞凋亡有关（四）半自主性自主性的限制表现：1.mtDNA的信息量少 2.线粒体虽有独立的蛋白质系统，但构成其蛋白质合成系统的许多成分仍由核基因编码3mtDNA的工作必须依赖于核DNA的协助，受核DNA的控制与调节（五）线粒体的增殖 线粒体的增殖：由原来的线粒体分裂或出芽而来；增殖方式主要有间壁或隔膜分离、收缩分离和出芽图8-3-1）（六）线粒体的起源一、内共生起源学说内共生起源学说（endosymbiosis theory）认为线粒体是由共生于原始真核细胞内的细菌演变而来。主要依据： 1.线粒体DNA呈环状、裸露与细菌相似。 2.线粒体的核糖体为70S与细菌相同，而真核细胞为80S。 3.线粒体蛋白质的合成更接近细菌。 4.线粒体内、外膜结构和功能差别很大，外膜与真核细胞的sER相似；内膜与细菌质膜相似。 5.线粒体的增殖与细菌一样直接分裂。二、非共生起源学说 非共生起源学说（nonendosymbiosis theory）认为线粒体的发生是质膜内陷的结果。主要依据： 1.细菌的中膜体与线粒体非常相似均为凹陷的细胞膜。2.质粒DNA与线粒体DNA比较有许多相似之处。第九章 细胞骨架要点 细胞骨架概念 微丝、微管、中间丝装配特点及其比较 微管动力学不稳定性 微丝、微管、中间丝功能1、 细胞骨架：细胞骨架(Cytoskeleton)是指存在于真核细胞质内的中的蛋白纤维网架体系。包括狭义和广义的细胞骨架两种概念。广义的细胞骨架包括：细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。狭义的细胞骨架指细胞质骨架，包括微丝、微管和中间纤维。2、 微管：在真核细胞质中，由微管蛋白构成的，可形成纺锤体、中心体及细胞特化结构鞭 毛和纤毛的结构。3、微丝：在真核细胞的细胞质中，由肌动蛋白和肌球蛋白构成的，可在细胞形态的支持及细胞肌性收缩和非肌性运动等方面起重要作用的结构。4、中间纤维：存在于真核细胞质中的，由蛋白质构成的，其直径介于微管和微丝之间，在支持细胞形态、参与物质运输等方面起重要作用的纤维状结构。5、踏车现象：（微管和微丝具有踏车现象，中间丝没有）在一定条件下，细胞骨架在装配过程中，一端发生装配使微管或微丝延长，而另一端发生去装配而使微管或微丝缩短，实际上是正极的装配速度快于负极的装配速度，这种现象称为踏车现象。6、 微管组织中心MTOC ：微管聚合从特异性的核心形成位点开始，这些核心形成位点主要是中心体和纤毛的基体，称为微管组织中心，微管在生理状态或实验解聚后重新装配的发生处称为微管中心，其存在位置为间质的中心体。7、 微管结合蛋白：在微管上，除微管蛋白外，还有与微管相结合的辅助蛋白，称微管结合蛋白，为微管结构和功能的必要成分。主要有微管关联蛋白MAP和微管装饰蛋白（tau），它们控制微管的延长，与微管的聚合和解聚的调节有关。1、 微丝的功能:（1） 构成细胞的支架，维持细胞的形态；（2） 作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩；（3） 参与细胞分裂；（4） 参与细胞运动；（5） 参与细胞内物质运输；（6） 参与细胞内信号转导2、微管的功能（1） 维持细胞的形态；（2） 构成纤毛、鞭毛和中心粒等细胞运动器官，参与细胞运动；（3） 维持细胞器的位置，参与细胞器的位移；（4） 参与细胞内物质运输；（5） 参与染色体的运动，调节细胞分裂；（6） 参与细胞内信号转导3、中间纤维的功能（1） 中间纤维发挥功能具有时空特异性；（2） 中间纤维提供细胞的机械强度作用；（3） 中间纤维维持细胞和组织完整性的作用；（4） 中间纤维与DNA复制有关；（5） 中间纤维与细胞分化及细胞生存有关4、中间纤维的组装过程：a. 2 个螺旋以相同的方向形成双股超螺旋二聚体；b. 两个二聚体以相反的方向再组装成一个四聚体；c. 四聚体首尾相连形成原纤维；d. 8 根原纤维构成圆柱状的10nm 纤维。5、微管的装配过程：所有微管都遵循同一原则，由相似的蛋白亚基装配而成。a. 和微管蛋白形成异二聚体。b.异二聚体沿纵向聚合成原纤维。c.在原纤维侧面增加二聚体而扩展成弯曲的片状结构。d.片状结构扩展至13 根原纤维时，即合拢形成一段微管。e.新的二聚体不断加到微管的端点使之延长，最终微管蛋白与微管达到平衡。6、微丝的组装 微管装配是一个动态不稳定过程 -微管蛋白和-微管蛋白形成二聚体,二聚体先形成环状核心(ring),经过侧面增加二聚体而扩展为螺旋带,二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维 (protofilament)。当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。体外微管装配条件：在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，（达临界浓度以上）肌动蛋白单体可自组装为纤维。组装步骤：1.成核：几个G-肌动蛋白开始聚合形成核心结构；2.微丝生长：G-肌动蛋白从两端加到多聚体上，加到正端比加到负端速度快10倍以上。（此为结构极性；功能极性即行使功能具有方向性）3.处于平衡状态：微丝延长到一定时期，游离肌动蛋白单体浓度降低至临界浓度，正端延长速度等于负端缩短速度，长度处于平衡状态（此过程-踏车现象）7、微管的动力学不稳定性 微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与快速去装配的一个交替变换的现象 动力学不稳定性产生的原因：微管两端具GTP帽(取决于微管蛋白浓度),微管将继续组装,反之,无GDP帽则解聚。8、中间丝（IF）装配与微丝（MF）,微管（MT）装配相比，有以下几个特点： IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)； 由于IF是由反向平行的螺旋组成的，所以和微丝、微管不同的是:它没有极性 IF在体外装配时不依赖温度和蛋白质的浓度，不需要ATP或GTP，也不需要核苷酸或结合蛋白的辅助； 在体内装配后，细胞中几不存在IF单体。即细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不像微丝和微管那样存在蛋白库（仅约30%左右的处于装配状态），但IF的存在形式也可以受到细胞调节，如核纤层的装配与解聚； 与微管和微丝不同，中间丝没有与之平衡的踏车行为； 中间纤维的成分与分布IF成分比MF,MT复杂，具有组织特异性； IF在形态上相似，而化学组成有明显的差别；9、微丝特异性药物：a.细胞松弛素：切割微丝并结合在微丝末端阻抑肌动蛋白聚合，因而可以破坏微丝的三维结构。b.鬼笔环肽：与微丝有强亲合作用，使肌动蛋白纤维稳定，抑制解裂。10、微管特异性药物秋水仙素(colchicine)阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。紫杉酚(taxol)能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。第11单元：细胞通信与信号转导 细胞通讯（cell communication）是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。 细胞对外源性信号所发生的各种分子活性的变化，以及将这种变化依次传递至效应分子以改变细胞功能的过程称为信号转导(signal transduction)。 一、细胞通信类型1.近分泌 细胞间接触依赖性的通信。 无需信号分子的释放；信号分子在质膜上或细胞外基质，受体在质膜上，均为跨膜蛋白；2.内分泌 内分泌细胞分泌：激素（肾上腺素等）；通过血液循环或汁液运到体内各部位作用于靶细胞。 特点：作用距离远、范围大、持续时间较长。3.旁分泌 分