细胞生物学 学习总结

第八章 蛋白质分选与膜泡运输 这一章主要是介绍细胞内的蛋白质分选及膜泡运输功能 1、细胞内蛋白质的分选（1）信号假说（ GBlobelet ：Signal hypothesis,1975 提出）：信号假说内容 指导因子： 蛋白质N-端的信号肽、信号识别颗粒 （SRP）和内质网上的信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白docking protein，DP）等 ；信号肽与共转移：a.起始转移序列和终止转移序 b.起始转移序列和终止转移 序列的数 目决定多肽跨膜次数导肽与后转移;基本的特征-蛋白质在细胞质基质中合成以后 再转移到这些细胞器中，称后转移（post translocation）。蛋白质跨膜转移过程不仅 需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够 正确地折叠成有功能的蛋白。 （2）蛋白质的分选信号：蛋白质分选的转运途径 A.后转运 B.共转运 类型-a.门控转运； b.跨膜转运；c.膜泡运输 d.细胞质基质 中蛋白质的转运。（3）蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选（需要多 个不同的靶序列，定位到叶绿体的前体蛋白N端、线粒体蛋白N端的导肽、过氧化 物酶体蛋白C端的内在靶向序列）：蛋白质从细胞基质中输入到线粒体 a.从细胞 质基质输入到线粒体基质 b.以3种途径从细胞质基质到线粒体内膜 c.线粒体蛋白 通过两条途径从细胞质基质到线粒体膜间隙 叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶 向输入 叶绿体不产生跨内膜的电化学梯度ATP水解供能是其唯一动力来源。类囊 体蛋白含有多个靶向序列，以前体形式合成。进入基质后转运途径为SRP依赖途径 和PH依赖途径。（3）过氧化物酶体蛋白的分选 (3)膜泡运输 膜泡运输是蛋白运 输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。 根据转运膜泡表面包被蛋白的不 同，有三种不同类型的转运膜泡 COPII包被小泡 、 COPI包被小泡、 网格蛋白 包被小泡。 三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用 。 膜泡运输是特 异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控 A.网格蛋白包被小泡 a. 负责蛋白质从高尔基体TGN质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输 b. 在受体 介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡(细胞质) 胞内体溶酶体运输 c. 高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地 B. COPII包被小泡-a. 负责 从内质网高尔基体的物质运输；b. COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；包被蛋白 的装配是受控的； c. COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。 C. COPI包被小泡 a. COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配 与去装配 依赖于ARF b 负责回收、转运内质网逃逸蛋白 c.细胞器中保留及回收蛋白质的 两种机制：I转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运； II通过识别 驻留蛋白C-端的回收信号的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。d. COPI-包被小泡在非选择性的批量运输中行使功能, 负责 rER Golgi SV PM。e. COPI-包被小泡除行使GolgiER逆行转运外，也可行使顺行转运功能, 从 ERER-Golgi ICGolgi。 (4)、细胞结构体系的组装 生物大分子的组装方式 (自我装配、 协助装配、直接装配、复合物与细胞结构体系的组装 )：I有些装配过 程需ATP或GTP提供能量或其它成份的介入或对装配亚基的修饰 II.自我装配的信息 存在于装配亚基的自身，细胞提供的装配环境 装配具有重要的生物学意义 a. 减少和校正蛋白质合成中出现的错误 b.减少所需的遗传物质信息量 c.通过装配与 去装配更容易调节与控制多种生物学过程 第九章 细胞信号转导 一、细胞信号转导概述：（一）细胞通讯指一个细胞发出的信息通过介质传递 到 另一个细胞产生相应的反应。是实现细胞间的通讯的关键过程对于控制细胞的生 长、分裂、分化和凋亡是必须的。细胞通讯方式：（1）分泌化学信号进行通 讯， 作用方式为内分泌 、旁分泌、自分泌、化学突触（2）接触性依赖的通讯（细胞 间 直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋）（3）间隙连接实现代谢偶联或 电偶 联（二）细胞的信号分子与受体 （1）信号分子（细胞的信息载体），可分 为3类亲脂性信号分子、亲水性信号分子和气体性信号分子(NO、CO) （2）受体： 能够识别和选择性结合某种配体的大分子，多为糖蛋白，分为细胞内受体（胞外 亲脂性信号分子所激活激素激活的基因调控蛋白，是胞内受体超家族）和细胞表 面 受体。细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子，分属三大家族：离子通道偶联的 受 体、G-蛋白偶联的受体和酶偶连的受体 （3）第二信使和分子开关（三）信号转 导 系统的基本组成及特性组成：细胞内多种行使不同功能的信号蛋白；主要特 性： 特异性、放大效应、网络化与反馈调节机制和整合作用。 二、细胞内受体介导的信号传递细胞内受体超家族的本质是依赖激素激活的基 因调控蛋白，NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合。 三、G-蛋白偶联的受体介导的信号转导（1)G-蛋白偶联的受体结构为跨膜螺旋 区（7个疏水肽段形成）和相似的三维结构，N端在细胞外侧，C端在细胞胞质侧。 (2）G-蛋白偶联的受体所介导的细胞信号通路分为3类：激活离子通道的G-蛋白偶 联的受体；激活或抑制腺苷酸环化酶的G-蛋白偶联的受体；激活磷脂酶的G-蛋 白偶联的受体 四、酶联受体介导的信号转导包括以下5类：受体丝氨酸激酶/苏氨酸激酶、受 体酪氨酸激酶、受体酪氨酸磷酸酯酶 和酪氨酸蛋白激酶联受（一)受体酪氨酸激酶 （RTKs）在酶联受体介导的信号转导通路中，Ras蛋白是活化受体RTK下游的重 要 功能蛋白。 包括6个亚族，信号转导：配体受体受体二聚化受体的自磷酸化 激活RTK胞内信号蛋白启动信号传导 RTK- Ras信号通路：配体RTK RasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白 （转录因子）的磷酸化修钸。(二)PI3K-PKB(Atk)信号通路始于PTK和细胞因子受体 的 活化。作用：对细胞生存的促进作用，促进胰岛素刺激的葡萄糖摄取和储存。 （1）TGF-Smad信号通路（2）JAK-STAT信号通路（三）其他细胞表面受体介 导的信 号通路：TGF-Smad和JAK-STAT信号通路Wnt受体和Hedgehog受体介导的信号 通路NF-kBh和Notch信号通路（三）细胞表面整联蛋白介导的信号转导通过 黏 着斑由整联蛋白介导的信号通路有两条：细胞表面-细胞核细胞表面到胞质核 糖体 （四）细胞信号转导的整合与控制（1）细胞应答反应的特征：发散性和 收敛性（2）蛋白激酶的网络整合信息。（3）信号的控制：受体的脱敏和下调-受 体 没收、受体失活和受体下调、信号蛋白失活、抑制性蛋白产生。 第十章 细胞骨架 本章节主要是讲细胞细胞质内的一个复杂的纤维状网架结构细胞骨架，包括微 丝、微管和中间丝等的特征及功能。 一、微丝与细胞运动（一）微丝又称肌动蛋白丝，是指真核 细胞中由肌动蛋白组成、直径为7nm的骨架纤维。（1）成分是肌动蛋白， 这种 actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为F-actin。（2）装配：MF是由G-actin单 体形成的多聚体，肌动蛋白单体具有极性,装配时呈头尾相接, 故微丝具有极性。 （3）微丝特异性药物：a.细胞松弛素：可以切断微丝,并结合在微丝正极阻抑肌动蛋 白聚合,因而导致微丝解聚。b.鬼笔环肽：与微丝侧面结合,防止MF解聚。(4)非肌肉 细胞内微丝的结合蛋白：actin单体结合蛋白；成核蛋白加帽蛋白 交联蛋白 隔断及聚解蛋白。（5）细胞皮层（6）应力纤维：广泛存在于真核细胞。成分为 肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和-辅肌动蛋白。介导细胞间或细胞与基质表面 的黏着。（7）细胞伪足的形成和细胞迁移：片状伪足和丝状伪足它们的形成依 赖于肌动蛋白的聚合，并由此产生推动细胞运动的礼。（8）微绒毛（9)细胞分裂环 （二）肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达马达蛋白可分为沿微丝运动的肌球蛋 白、沿微管运动的肌球蛋白和动力蛋白。肌球蛋白种类有II型肌球蛋白和非传统型 肌球蛋白。（三）肌细胞的收缩运动结构：由数百条肌原纤维组成的集束。由 神经冲动诱发的肌 肉收缩基本过程：动作电位的产生 Ca2+的释放 原肌球蛋白位移 细肌丝与粗肌丝的相对滑动 二、微管及其功能（1）微管结构与组成：微管由微管蛋白亚基组装而成。有 三种类型：单管（细胞质微管或纺锤体微管）、二联管（纤毛和鞭毛中)、三联管 (中心粒和基体的微管)。（2）微管的体外组装与塌车行为（3）特异性药物：秋水 仙素：阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。紫杉酚：能促进微管的装 配,并使已形成的微管稳定。（4）微管组织中心：中心体、基体和其他组织中心。 （5）动力学性质：其不稳定性通常在正极或中性体远端。（6）微管结合蛋白对微 管网络结构的调节（7）微管功能 维持细胞形态 细胞内物质的运输 细胞器 的定位 鞭毛运动和纤毛运动 纺锤体与染色体运动（8）细胞内物质的运输： 依赖于微管的马达蛋白（驱动蛋白和胞质动力蛋白）。（9）纤毛和鞭毛的结构与 功能：由质膜包围，突出于细胞表面、由微管和动力蛋白构成。功能是运动装置、 细胞信号转导或增殖和分化。运动机制为由轴丝动力蛋白介导的相邻二联体微管之 间的相互滑动。（10）纺锤体和染色体的运动 2、中间丝主要可分为I、II、III等6种类型，主要由中间丝蛋白的杆状区构成。 中间纤维蛋白的表达具有严格的组织特异性。中间纤维的组装与表达：在合适的缓 冲体系中能自我组装成10nm的丝状结构，不需要ATP和GTP供能，其装配和解聚不 表现为塌车行为。 第十一章第十一章 细胞核与染色质细胞核与染色质 一、核被膜核被膜位于细胞核最外层，是细胞核与细胞质的界膜，在细胞有 丝分裂过程中有规律地解体与重建。（一）结构组成：外核膜，附有核糖体颗粒、 内核膜，有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体）、核纤层、核周间隙、核孔。 核被膜的崩解与组装：在真核细胞中，核膜在有丝分裂中有规律地解体与重建，其 动态变化受细胞周期调控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋 白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。 （二）核孔复合体结构模型 胞质环，外环 核质环，内环辐，a.柱状亚单位 b.腔内亚单位c.环带亚单位中央栓。组成成分： 核孔复合体主要由蛋白质构成，gp210：结构性跨膜蛋白 ，p62：功能性的核孔复合 体 蛋白。功能：通过核孔复合体的被动扩散 通过核孔复合体的主动运输 （四） 核纤层：主要由3种核纤层蛋白构成，laminA、laminB、laminC。功能：结构支撑 调节基因表达调节DNA修复与细胞周期的关系。 2、染色质是遗传物质的载体，指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少 量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。（1）染色体DNA : 基因组凡是具有细胞形态的所有生物其遗传物质都是DNA。基因组大小通常随物种 的复杂性而增加 。基因组DNA类型有蛋白编码序列编码rRNA、tRNA、sn RNA和组蛋白的串联重复序列含有重复序列的DNA未分类的间隔DNA。染色质 蛋白有组蛋白和非组蛋白。（2）核小体结构：每个核小体单位包括200bp左右的 DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1组蛋白八聚体构成核小体的盘状核 心结构两个相邻核小体之间以连接DNA 相连，典型长度60bp，不同物种变化值 为080bp（3）染色质组装：前期过程、多级螺旋模型、放射环结构模型。（4）染 色质类型：常染色质和异染色质。（5）活性染色质对DNaseI超敏感，活性染色质 的蛋白组成与修饰变化：很少有组蛋白H1与其结合。 3、染色质的复制与表达染色质的复制在真核生物细胞周期的 S 期。染色质的修 复与基因组稳定性，对基因组具有保护作用。 （1）染色质的激活：DNA 结构与核小 体相位的变化，组蛋白的修饰、HMG 蛋白的影响。失活：X 染色体失活和位置花 斑效应。 （2）染色质与基因表达调控：以染色质为模板的转录、转录因子介导的基 因表达调控、DNA 甲基化介导的基因表达调控、组蛋白修饰介导的基因表达调控 （3）染色质与表现遗传：表现遗传的问题、工作模型。 染色体 （1）染色体的形态结构为着丝粒（动粒结构域、中央结构域和配对结 构域）与动粒、次缢痕、核仁组织区、随体、端粒。染色体的功能元件有自主复制 DNA序列、着丝粒DNA序列、端粒DNA序列。(2)染色体带型：核型是指染色体组 在 有丝分裂中期的表型,包括染色体数目、大小、形态特征的总和。（3)特殊染色体 : 多线染色体和灯刷染体。 五、核仁与核体核仁的超微结构：纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分。核仁 的功能：核糖体的生物发生(ribosome biogenesis)是一个向量过程(