细胞的命运笔记.doc

选修课：细胞的命运一、细胞的统一性与多样性1.1 细胞发现以及细胞学说的建立细胞学说：（1）所有生物都是由单个或多个细胞构成 （2）细胞是所有生物体结构和功能的基本单位 （3）细胞不能通过分裂来自已有的细胞1.2 细胞是生命的基本单位1. 细胞是生命的基本结构单位，所有生物都由细胞及其产物组成2. 细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础 细胞生命活动是：以物质代谢为基础；以能量代谢（ATP）为动力；以信息调控为机制的。3. 细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁4. 细胞是生物体生长和发育的基础5. 细胞具有全能性，可以产生新的同样的有机体1.3 病毒是生命吗？ 1.4 原核细胞、真核细胞和古核细胞在细胞层次，生物界最大的差别在于有无细胞核有 真核：动植物、真菌、原生生物无 原核：细菌等原核生物在极端环境生存 古核生物1.5 所有细胞的基本共性1. 具有类似的结构（1）细胞膜 作为细胞与环境之间的界膜和选择性通透屏障（2）遗传物质DNA和蛋白质合成指令介质RNA（3）蛋白质合成机器 核糖体2. 具有相同的化学组成（1）相同的无机元素（C、H、N、O、P等）（2） 同类生物大分子（蛋白质、核酸、脂质和糖）及其复合物3. 具有相似的代谢特征和调控机制（1）相似的代谢途径（糖酵解为基本功能途径）（2）相似的ATP能量利用机制（3）一分为二的增值方式二、细胞的增殖与癌变2.1 细胞增殖的意义（1）细胞分裂增殖是细胞生物生长发育的基础（2）更是生物体世代延续的保证（3）细胞增殖也是维持个体细胞数量和功能相对平衡的基础2.2 细胞周期概述（1）间期： G1期 DNA复制 S期 DNA合成 G2期 为细胞分裂做准备（2）分裂期： 有丝分裂 胞质分裂（3）对于不同种类的细胞，对应的细胞周期长度也不同对人来说，有： 周期细胞 G0期细胞（静息细胞） 终端分化细胞，如：神经元、平滑肌等 不再分裂增殖2.3 有丝分裂1. 三个根本问题：（1）细胞分裂前遗传物质DNA的精确复制（2）复制的DNA如何在细胞分裂中确保准确分配到两个子细胞（3）物质准备与细胞分裂是如何调控的2.有丝分裂（核分裂）：确保两个子细胞获得一套完全相同的遗传物质 遗传物质加倍、染色体凝缩、染色体分离（1）前期： 染色体凝缩（保护遗传物质） 纺锤体装配（2）中期： 核膜崩解 纺锤体微管捕捉染色体（染色体的“拔河行为”） 染色体排列在赤道面上（保证所有染色体被微管捕捉）（3）后期： 姐妹染色单体分离，产生向极运动（移向细胞两极）（秋水仙素可破坏微管动态平衡）抑制使之无法完成向极运动 用于治疗肿瘤（4）末期： 染色体去凝缩 表达遗传物质 核被膜装配 胞质分裂（有丝分裂收缩环）2.4 减数分裂 特殊的有丝分裂，发生于生殖细胞。DNA复制一次，细胞连续分裂两次，染色体减半。同时姐妹染色单体存在交叉互换，使生物遗传多样性增加。【注】（1）精原细胞的减数分裂发生在青春期，而卵原细胞的减数分裂发生在胎儿性别分化后 （2）初级卵母细胞和次级卵母细胞分别完成减I减II后都会产生一个极体 （3）次级卵母细胞在输卵管需要等待精子的刺激才能完成减II过程，故卵原细胞的减数分裂并不是连续分裂两次的2.5 细胞增殖调控 通过G1检验点和G2检验点实现（1）G1检验点：细胞大小、营养、生长因子、DNA损伤 G2检验点：细胞大小、DNA损伤（2）Cdc检验点 通过转录生成cyclin周期蛋白，周期蛋白与Cdk结合形成MPF促进因子，作用于复合体使之活化或失活（3）增殖出错 疾病，如：21三体综合征2.6 癌变 细胞增殖失控，产生癌细胞，如：Rb基因突变（1）调控：p53基因 通过转录出p21蛋白，抑制G1/SCdk，使之失活 若没有调控机制，失控细胞将会死亡/突变 肿瘤（2）癌症的危险性在于其转移扩散能力三、细胞分化与干细胞3.1 细胞分化 在个体发育中，由一种细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、功能形成差异的过程（1）细胞分化是基因选择性表达的结果（2）高度分化的细胞也含有完整的基因组。如：克隆羊（3）有关表达的两大类基因： 管家基因 所有细胞中均表达的一类基因，维持细胞基本生命活动 组织特异性基因 不同类型细胞中特异性表达的基因， 赋予细胞特异的形态结构与功能特征（4）组合调控与级联反应： 细胞分化调控的经济性也体现在调控蛋白的“组合调控”，决定了细胞不同的命运3.2 干细胞及其分类（1）干细胞 是机体中能进行自我更新和多向分化潜能的一类细胞。 它们在细胞分化和个体发育中，起着关键和决定性的作用（2）干细胞分类： 根据来源：胚胎干细胞，成体干细胞。（如：造血干细胞，皮肤干细胞，神经细胞等） 根据分化潜能：全能干细胞，多能干细胞，单能干细胞3.3 胚胎干细胞和成体干细胞（1）胚胎干细胞 指胚胎早起的干细胞。这类干细胞的分化潜能宽， 具有分化为集体任何组织细胞的能力 胚胎干细胞在再生医学，组织工程，药物发现与评价方面极具应用价值（2）成体干细胞 指成体各组织器官中的干细胞。具有自我更新能力， 但分化潜能窄，只能分化为相应组织器官组成的细胞 如：骨髓干细胞等（3）细胞分化是一个细胞全能性逐渐丧失的过程3.4 干细胞的分化和更新（1）环境不同，分化命运不同 微环境的不对称性（2）细胞分裂时细胞质的分配方式 细胞分裂的不对称性3.5 分化的逆转（1）细胞分化可逆吗？（人为干预下）（2）在人为干预下，体细胞经过诱导可能形成诱导多能性干细胞（ips细胞） 避免免疫排斥 避免理论学争端第四章 细胞衰老4.1 衰老的概念及特征（1）概念：体外培养的正常细胞经过有限次数的分裂后，停止生长， 细胞形态和生理代谢活动发生显著改变（2）Hayflick界限： 正常细胞不能无限增殖，具有一定增殖寿命 增殖寿命与供体年龄和物种寿命有关 细胞衰老主要取决于自身，而非培养环境 正常细胞具有有限分裂次数，而癌细胞能够在体外无限增殖（3）特征： 生长停滞，这种停滞不可逆 -半乳糖苷酶活化4.2 衰老的分子机制（1）复制衰老机制：1. 端粒学说 随着复制不断缩短的DNA末端可能是正常细胞有限分裂的原因 端粒 位于染色体末端，由短小串联重复序列构成， 端粒序列在生物中非常保守 功能：保持染色体的独立性和稳定性 端粒酶 由RNA和蛋白质组成的一种反转录酶 线性染色体复制问题环形染色体有复制问题吗？ （没有末端） 端粒缩短引发细胞复制性衰老的机制：端粒缩短引发P53蛋白的表达抑制细胞增殖，导致细胞衰老 保护机制2. 氧化损伤学说 由呼吸产生的活性氧分子对细胞损伤的积累导致细胞衰老4.3 细胞衰老与个体衰老的关系 没有决定性关系第五章 细胞之死5.1 细胞死亡 细胞死亡往往受到细胞内由遗传机制决定的“死亡程序”所控制，要求特定的基因表达，是“主动”而非“被动”的死亡形式，所以又叫程序性细胞死亡细胞死亡的主要类型：（1）细胞凋亡 （2）细胞坏死 （3）细胞自噬5.2 细胞坏死 在极端环境下细胞发生的死亡（1）急/慢性细胞坏死：PARP酶的活化使NAD受到抑制，ATP浓度减少，细胞坏死RIP3 切换细胞坏死和凋亡的开关（2）细胞坏死与细胞凋亡的区别：细胞坏死过程中细胞的完整性收到破坏（质膜破裂，内容物释放）5.3 细胞凋亡 “皱缩性坏死”，但细胞保持完整，最后被吞噬（1）过程： 质膜凹陷皱缩，细胞片段化，遗传物质降解 形成凋亡小体，发出Eat Me信号 被吞噬细胞吞噬（2）细胞凋亡有序性的体现： 细胞凋亡过程中的形态变化 对自身结构蛋白和遗传物质切割的有序性（片段电泳后呈弥散状） 细胞凋亡是受遗传机制高度有序调控的：1.线虫：Ced4和Ced3的突变能促进细胞凋亡，而Ced9能抑制Ced4的突变，从而抑制细胞的凋亡2.哺乳动物：ICE转化酶促进Caspase切割结构蛋白Caspase依赖性的细胞凋亡途径：1外源途径：死亡信号（与细胞凋亡时外翻质膜上的磷脂酰丝氨酸结合）起始，如：杀伤淋巴细胞2内源途径：由线粒体起始，细胞色素c