细胞生物学内容

细胞生物学的研究对象和内容：主要是对细胞的形态结构、生理功能及其生活史方面进行 的研究。其研究内容包括细胞各部门的结构和功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞 信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等。 细胞可分为原核细胞与真核细胞两大类，支原体是目前发现的最小最简单的细胞，细菌和 蓝藻是原核细胞的典型代表。 真核细胞的基本结构：1、细胞膜。2、细胞核。3、细胞质 线粒体。叶绿体。高尔 基体。内质网。溶酶体。病毒是否属于生物：是 细胞膜组成基本相同，主要是由脂质、蛋白质和糖类组成。 细胞膜结构：流动镶嵌模型。特点：膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动，不是封 闭的版块结构，以适应细胞各种功能的需要；膜蛋白分布的不对称性，有的镶在膜表面， 有的嵌入或横跨双分子层。 细胞膜的特性：1、流动性 膜脂的流动 膜蛋白的流动性 2、不对称性 膜脂的不 对称性 膜蛋白的不对称性。 细胞链接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的组织方式。 三大链接类型：封闭连接、锚定连接和通讯连接。 锚定连接最为复杂。 紧密连接闭链接的主要形式。 常见的通讯链接有间隙链接、细胞间连丝和化学突触等 连接方式。 物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一，塔分为被动运输、主动运输、胞吞 作用与胞吐作用三类。 1 被动运输：简单扩散 协助扩散 2 主动运输：是指通过细胞膜本身的能量消耗，将某种物质分子由膜的低浓度一侧移向高 浓度一侧的过程。主动运输过程所需的能量来源（1）ATP 直接提供能量的主动运输（2） 协同运输是一种间接消耗代谢能量的运输方式，能量来至自离子的电化学梯度。 细胞通讯是指细胞间或细胞内通过高度精确地和高效地接受信息的通讯机制，并通过放大 引起快速的细胞生理反应，而后发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动，使之成为 生命的统一体，对多变的外界环境做出综合性反应。 细胞通讯方式有三种：通过信号分子；通过相邻细胞表面分子的黏着；通过细胞与 细胞外基质的黏着。 细胞通讯的基本过程是：合成信号分子。细胞释放信号分子。信号分子向靶细胞运 输。靶细胞对信号电子的识别和检测。转化为细胞内的信号。终止信号分子的作用。 细胞识别是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞的辨认和鉴别过程。 细胞的内膜系统是指位于细胞质内，在结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕的细胞器 或细胞结构：或者说是由膜分割形成的具有连续功能的系统。它是真核细胞所特有的结构， 主要包括内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡等。 内质网是真核细胞中的重要细胞器，也是内膜系统的主要组成之一。内质网的形态结构是 由一层单位膜围成的小管、小囊和扁囊所构成的网状结构，膜厚约 56nm。内质网通常 占细胞膜系统的一半左右。 内质网的类型：根据内质网表面有无核糖体，可分为糙面内质网和光面内质网。 内质网 也是由脂类和蛋白质组成。 高尔基体的形态结构：高尔基体是由一些排列有序的扁平囊堆叠而成，在扁平囊的周围常 结合有一些小管小囊和许多大小不等的囊泡。扁平囊是高尔基体的主要部分。结构：1、 高尔基体顺面膜囊及顺面网状结构。2、高尔基体中间膜囊。3、高尔基体反面膜囊及反面 网状结构。 高尔基体中的酶主要有催化糖及蛋白质生物合成的糖基转移酶。 线粒体的形状与大小 线粒体的形状是多样的，最常见的是线状或颗粒状，其他有哑铃状圆 球形，还有的呈分枝状、环状等. 通常直径为 0.51.0m，长度为 23m。 线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化合成 ATP。线粒体是细胞内糖类、脂肪和氨基酸最终 氧化分解释放能量的场所，即细胞氧化的场所。 线粒体的半自主性：线粒体 DNA 以半保留方式进行自我复制，复制时间不局限于 S 期， 同时也发现在其他的间期时相中。复制时可能附着在线粒体内膜上并以此作为复制起点。 线粒体基因组 DNA 可编码自己的 rRNA、tRNA、mRNA、，它们在线粒体核糖体中进行 蛋白质合成。这些线粒体 RNA 转录体与转译产物全部保留在线粒体中，为线粒体所有。 线粒体基因在转录与转译过程中也受到核基因的控制，所以县里头是一个半自主性的细胞 器，线粒体功能的维持是核基因和线粒体基因两套遗传系统密切配合和协调的结果。 叶绿体的主要功能是进行光合作用。1、初原反应.每个光系统都含有捕光色素和反应中心 色素。2、电子传递和光合磷酸化.3、光合碳同化。 光系统中的色素：光系统 1 中结合中心色素 P700 和 2 种电子载体（A0、A1)及 3 个不同 的铁硫中心。光系统 2 中是以 D1 和 D2 为两条核心肽链及结合中心色素 P680、去镁叶 绿素和质体醌。 光和磷酸化：由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成 ATP 的过程。（图 p74） 细胞核的主要结构包括核被膜、核仁、核基质、染色质、核纤层等部分，它们相互联系和 依存，使细胞核作为一个统一的整体发挥其重要的生理功能。 染色质的组成：1、染色质 DNA（1）高度重复序列 (2)中度重复序列（3）单一序列 2、 染色质蛋白质 （1）组蛋白 （2）非组蛋白 3、常染色质与异染色质 （1）常染色质 （2）异染色质 染色体与染色质是同一物质在间期和分裂期的不同形态结构的表现。 染色质组成：主要化学成分 DNA 与组蛋白，还有非组蛋白及少量的 RNA。 组蛋白分类：用聚丙烯酰胺凝胶电泳可将组蛋白分为 H1、H2A、H2B、H3、H4。在功 能上又把 5 种组蛋白分为两组（1）核小体蛋白包括 H2A、H2B、H3、H4 (2)H1 组蛋白 染色质的基本结构单位-核小体 DNA 是以螺旋和折叠的方式压缩起来的，压缩比例高 达上万倍，这种压缩的最初级结构就是核小体。 核小体是染色体的基本结构单位，即染色 体的一级结构。 染色体是细胞在有丝分裂时期遗传物质存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包囊 的结果。 中期染色体形态稳定，它是由两条染色单体组成，也称为姊妹染色单体，彼此以着丝粒相 连。（1）着丝粒。 染色体中连接两个染色单体，并将染色体分为两臂（短臂和长臂）的 部位.（2）主缢痕：由于此部位的染色质较细、内缢。次益痕：除主缢痕外，染色体上其 他的缢缩部位即次缢痕。（3）核仁组织区。位于染色体的次缢痕部位。（4）随体。由次 缢痕隔开的一小块圆形或圆柱形染色质较随体。（5）端粒。 是染色体游离端的特化部位。 属于结构异染色质，是一个简单序列大重量复得端粒 DNA。 染色体类型，分为 4 种类型：中着丝粒染色体、近中着丝粒染色体、近端着丝粒染色体、 端着丝粒染色体。 真核和原核的区别：真核细胞细胞质内的核糖体一般以两种形式存在：一种游离在细胞质 基质内，称游离核糖体；另一种附着于内质网的膜表面，称附着核糖体。原核细胞的核糖 体除游离于细胞质基质外，还常附着于细胞膜内侧。 核糖体的基本类型：根据核糖体在蔗糖密度梯度离心时沉降系数不同，将核糖体分为 70S 核糖体和 80S 核糖体两类。原核细胞核糖体为 70S 核糖体。真核细胞核糖体为 80S 核糖 体。 细胞骨架是指真核细胞中的蛋白质纤维网架结构体系。 作用：细胞骨架不仅在维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要 作用，而且还参与细胞分裂、物质运输、白细胞迁移、精子游动等许多重要的生命活动。 细胞膜骨架指质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，它参与维持质膜的形状 并协助质膜完成多种生理功能。 微丝又称肌动蛋白纤维，是指真核细胞中由肌动蛋白组成、直径为 7nm 的实心纤维。 肌 动蛋白是微丝的结构成分。 微丝特异性药物。细胞松弛素是真菌的一种代谢产物，可以切断微丝，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网络。 鬼笔环肽与微丝有较强的亲和作用， 能稳定肌动蛋白纤维，且只与 F-肌动蛋白结合，而不与 G-肌动蛋白结合，可促进微丝的 聚合。 微丝具有多方面的功能：构成细胞的支架，维持细胞的形态，如血管内皮细胞、成纤维 细胞、软骨细胞等胞质内微丝主要担负支架作用；参与细胞运动，如有丝分裂时染色体 的运动、肌肉收缩、胞质分裂、细胞移动、细胞质运动；参与细胞内运输、细胞分泌活 动。 微管是存在于所有真核细胞中由微管蛋白组装的长而挺直的管状细胞器结构。形态结构： 微管是由微管蛋白二聚体组装成的长管状细胞器结构，平均外径为 24nm，内径 15nm， 在横切面上，微管呈中空状，微管壁由 13 根原纤维排列构成。微管可装配成单管、二联 管、三联管。端微管的端点使之延长，最终微管蛋白与微管达到平衡。 秋水仙素是最重要的微管工具药物. 细胞周期概述:细胞的生命开始于母细胞的分类，结束于子细胞的形成或是细胞的自身死亡。 当子代细胞形成后，又将开始新一轮的物质积累，准备下一轮的细胞分裂，如此周而复始。 通常将细胞的这种物质积累与分裂的循环过程，称为细胞周期。 一个细胞周期包括两大阶段：分裂间期和分裂期。为了研究方便，人们又把一个细胞周期 的两大阶段划分为先后连续的 4 个时期：即上次细胞分裂吼的一个时间间隔期，简称 G1 期；DNA 合成期，简称 S 期；第二时间间隔期，简称为 G2 期，三个时期合称为分裂间期。 细胞分裂期，简称为 M 期。细胞周期从 G1 开始，到 M 期结束。 G0 期细胞，也称静止期细胞。这些细胞会暂时脱离细胞周期，不进行 DNA 复制，停止细 胞分裂。 人们为了研究细胞周期不同阶段的升华特性，长需要整个细胞群体均处于细胞周期的同一 个时期，获得细胞周期一致性的细胞，即细胞周期的同步化。 真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。 有丝分裂 前期：1.染色质凝缩 2.分裂极确定与纺锤体开始形成 3.核仁解体 4.核膜消失 前中期：纺锤体装配 中期：染色体排列在赤道板上。 后期：着丝粒分开，姐妹染色单 体移向两极。 末期：子核形成，胞质分裂。 减数分裂：前期：细胞核显着增大，同源染色体进行配对、交换、基因重组，并合成一 定的 RNA 和蛋白质。 1.细线期：染色体呈细线状，具有念珠状的染色体。 2.偶线期： 同源染色体配对。3.粗线器：同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换。4.双线期：联会 的同源染色体相互排斥，开始分离，交叉开始端化，联会复合体消失。5.终变期：二价体 显著变短，由于交叉端化过程的进一步发展，交叉数目减少，通常只有一至二个交叉，核 仁开始消失，核被膜解体。中期：主要进行纺锤体装配。后期：同源染色体分开。末 期：核被膜重新装配，形成两个子细胞核。减数分裂期 II：经过分裂前期 II、中期 II、 后期 II、末期 II 和胞质分裂 II。 细胞分化：是指相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异性差异的过 程。 干细胞：是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下可以分化成多种功能细胞。 干细胞的特点：本身不是终末分化细胞：能无限地分裂，且分裂产生的子细胞只能在两种 途经中选择其一，或保持亲代特征仍作为干细胞，或者不可逆第向终末分化。 具有增值和 自我更新能力以及在适当条件下表现出一定的分化潜能是干细胞最基本的特点。 影响细胞分化的因素：内因：调控蛋白的组合是影响细胞分化的主要因素。外因：1.胞外 信号分子（激素） 2.细胞记忆与决定 3.受精卵细胞质的不均一性 4.细胞间的相互作用与 位置效应 5.环境对性别决定的影响 胚胎诱导：在早期胚胎的发育过程中，一部分细胞会影响周围细胞使其向一定方向分化， 这种近距离细胞间的相互作用称为胚胎诱导 癌细胞的特征：（1）无限地分裂增殖 （2）癌细胞的形态结构发生了变化 （3）癌细胞 膜上的糖蛋白等物质减少 （4）细胞间失去间隙连接，相互作用改变 （5）细胞死亡特性 改变 （6）失去生长的接触抑制 癌基因：是细胞加速器，它们编码的蛋白质使细胞生长不受控制，并促使细胞癌变。 抑癌基因：抑制细胞增殖，促进细胞分化和抑制细胞迁移的基因。 Hayflick 界限：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，二是有一定的寿命；细胞的增殖 能力不是无限的，而是有一定界限，这就是著名的 Hayflick 界限 衰老细胞的特征：（1）水分减少 （2）色素逐渐积累增多 （3）化学组成与生化反应的 改变 （