医学细胞生物学复习资料.doc

河北医科大学第一章 细胞生物学概述一、细胞生物学及其研究对象与目的细胞（cell）是有机体形态、结构和功能的基本单位。 细胞生物学(cell biology)是运用近代物理、化学技术和分子生物学方法，从不同层次研究细胞生命活动规律的学科。（细胞整体亚微结构分子水平）研究的主要任务:以细胞作为生命活动的基本单位为出发点探索生命活动基本规律阐明生物生命活动的基本规律阐明细胞生命活动的结构基础研究内容:在不同层次(显微、亚显微与分子水平)上研究细胞结构与功能细胞核、染色体以及基因表达细胞骨架体系细胞增殖、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二、细胞生物学的发展历史（一）细胞生物学发展的萌芽阶段(从显微镜的发明到十九世纪初叶，开始了细胞学的研究)1665 Robert HookCell概念1677 Leeuwenhoek观察到纤毛虫、人和哺乳动物的精子、细菌等。（二）细胞学说的创立阶段 (从十九世纪初叶到十九世纪中叶，这一阶段创立了细胞学说)1838-1839 Schleiden，Schwan细胞学说1855 Virchow细胞只能来自细胞（三）经典细胞学阶段(从十九世纪中叶到二十世纪初叶，这一阶段细胞学有了蓬勃的发展)1841 Remark鸡胚血细胞直接分裂1861 Schultze原生质1880 Flemming无丝分裂1883 Van Beneden； 1886 Strasburger减数分裂1883 Van Beneden，Boveri中心体1898 Benda线粒体1898 Golgi高尔基复合体（四）实验细胞学阶段(从二十世纪初叶到二十世纪中叶)1902 Boveri，Sutton染色体遗传理论1909 Harrison组织培养1910 Morgen基因染色体学说1924 FeulgenFeulgen染色测定DNA1933 Ruska电子显微镜1940 BrachetUnna染色测定RNA1943 Cloude高速离心提取细胞器（五）细胞生物学阶段(从二十世纪初叶到二十世纪中叶60年代)1953 Watson，CrickDNA双螺旋模型1958 Meselson，Matthaei半保留复制1958 Crick中心法则1961 Nirengerg， Matthaei确定遗传密码1972 Jackson，SymonsDNA体外重组1996 英国苏格兰卢斯林研究所“多利羊”诞生。1987人类基因组计划2003后基因组计划三、细胞生物学与医学细胞是人体正常结构和功能的基本单位，也是病理发生的基本单位，细胞结构与功能的异常是疾病发生的基本原因或结构基础。细胞生物学实验技术运用到医学研究中，引起广大学者的普遍关注。细胞生物学与多门基础医学课程密切相关，也是临床医学有关学科的重要基础之一。复习思考题 什么是细胞生物学？它与医学科学的关系如何？ 细胞生物学的历史发展对我们有什么启示？第二章 细胞生物学的研究技术和方法第一节 细胞形态结构研究技术一、细胞的显微结构观察分辨率（resolution，R） ，即极限分辨率，指能够区分相近两点的最小距离。R光镜=0.2m R人眼=0.07mm （70 m） R电镜=0.2nm 普通动物细胞 d=1020m 最大的人类细胞 人卵 d=0.2mm 最小的细胞 支原体 d=0.1m显微结构:是指通过光学显微镜所观察到的细胞结构。光学显微镜是利用光线照明，将微小物体形成放大影像的仪器。（一）普通光学显微镜1、构成： 照明系统光学放大系统机械装置2、基本原理 利用颜色（光的波长）和亮度（光波的振幅）的差别，达到观察被检物的目的。 3、基本应用 主要用于染色标本的观察。细胞内的许多结构选择性染色后都可被观察。 根据标本的不同及需观察目的物的不同常选用不同的显色方法。（二）相差显微镜用途：观察未经染色的标本和活细胞。（三）暗视野显微镜用途：主要是观察物体的轮廓形态及其变化，但看不清内部的微细结构，适合于 观察活细胞内的细胞核、线粒体、液体介质中的细菌和真菌等。（四）荧光显微镜 运用：成像反差强、检测灵敏度高定性、定位和定量的研究组织内荧光标记物质对活细胞内分子的动态变化进行实时观察（五）共聚焦激光扫描显微镜二、细胞的亚微结构观察细胞中直径小于0.2m的结构统称为亚微结构。亚微结构需用电子显微镜进行观察。电子显微镜分辨率一般为0.2 nm，最高达0.08 nm。（一）电子显微镜1. 透射电镜原理：当电子束透射样品时，根据标本各部位密度的不同，部分电子发生散射，只有剩余电子成像，经物镜和投射镜等放大后投射到照相底片上或荧光屏上。散射的电子 不参加成像，故标本中密度大的部分成像后形成电子流量减少的暗区，相反，标本密度小的部位散射的电子少而形成明区。 由于透射电镜的电子穿透力较弱，所以观察样品需特殊制备成超薄切片（其厚度一般为50-100nm）。 2. 扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）分辨力一般在3nm，观察细胞等生物标本可得到富有真实立体感的三维结构图像。原理：通过电子束照射在标本(标本表面喷涂上一层重金属微粒)后产生的二次电子成像，二次电子产生的多少与电子束在标本表面的投射角有关，即与样品的表面结构有关。经标本表面所发射的二次电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。 应用：可直接观察标本表面的三维形态。3. 高压电子显微镜加速电压大于120kV的电镜称为高压电镜。加速电压超过500kV的高压电镜称为超高压电镜（1）穿透力强，分辨力高，可观察10m厚的样品。不需进行超薄切片。（2）景深大，厚样品在不同高度上的细节都能同时清楚成像在同一平面上。（3）若加上特殊信号处理系统，可以得到细胞内部的三维精细结构图像。第二节 细胞分离和培养细胞的分离和培养是细胞生物学的基本研究技术。 一、不同类型细胞的分离将组织制备成游离的细胞悬液通过破坏细胞外基质和细胞间连接来获得。遵守的基本原则：分离体系所用的溶液必须是等渗的，具有缓冲性的离子强度；分离体系保持低温，降低细胞的代谢活动；无菌操作； 所用试剂、器皿必须灭菌。（一）差速离心或密度梯度离心1、差速离心原理：根据细胞的大小不同进行细胞的分离方法：从低速到高速逐级沉降分离对象：体积、质量差别较大的颗粒2、密度梯度离心原理：分离的细胞组分放在已形成密度梯度的物质（如蔗糖）溶液的表面，在这种条件下进行离心，不同组分以不同的沉降速度沉降，形成不同的沉降带。（二）流式细胞技术利用流式细胞仪从多细胞悬液中分离目的细胞。 样品处理：用带有荧光的特异抗 体标记待分离的细胞 分离速度：2万个细胞/S 分离纯度：95% 二、细胞培养细胞培养： 是指细胞在体外的培养技术，即在无菌条件下，从机体中取出组织或细胞，模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件，让它在培养器皿中继续生存、生长和繁殖的方法。（一）细胞培养的条件1、营养条件：培养基：体外培养细胞要生存需要与其在体内生存基本相同的营养物质。 人工培养基（商品化）：各种营养物质经过一定的搭配、组合，形成了适合各种体外培养细胞生长人工培养基。常用：PRMI-1640、DMEM等 。血清：提供生长因子和细胞所需物质的很好来源。2、支持物：培养瓶或培养皿3、5%CO2：多数细胞的最适PH值为7.2-7.4,生 存PH值为6-84、温度： 37。 5、无菌环境（二）原代培养与传代培养原代培养：直接从体内获取的组织或细胞进行的首次培养。传代培养：当原代细胞经增殖达到一定密度后，将细胞分散，从一个培养器以一定比例移到另一个或几个容器中的扩大培养。（三）细胞建系细胞系：原代培养物经首次传代成功即称为细胞系，因此细胞系可泛指一般可能传代的细胞。有限细胞系：不能连续培养的称为有限细胞系，大多数二倍体细胞为有限细胞系。 无限细胞系：能够连续传代的细胞叫做无限细胞系，通常来源于恶性肿瘤组织的细胞能够在体外无限繁殖、传代，称为无限细胞系。细胞系中有多种细胞混合存在。细胞株：从一个经过生物学鉴定的细胞系用单细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增殖形成的细胞群，称细胞株。（四）细胞融合细胞融合：是指细胞彼此接触时，两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的现象。 自然融合 人工诱导融合诱导方法：生物法灭活的仙台病毒化学法聚乙二醇PEG物理法电融合同核体、异核体细胞融合时，首先形成双核或多核的异核体，通过有丝分裂，形成杂交细胞（hybrid cell）。应用：膜蛋白流动性单克隆抗体制备 B淋巴细胞+小鼠骨髓瘤细胞=杂交细胞(细胞融合）具B分泌抗体功能，具瘤细胞无限增殖能力不断从上清中获得mAb。第三章 细胞的分子基础1原生质：细胞中的生命物质，由细胞质（包括质膜）和细胞核组成。2元素组成主要元素：C.H.O.N 4种少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe 8种微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba 10种3分子组成无机化合物：水、无机盐有机化合物：糖、脂、维生素、蛋白质（酶）、核酸。 第一节 细胞的小分子物质一、水水是细胞内最重要的无机小分子，占细胞总重量的70%。大多数代谢过程都需要水参与。二、无机盐占细胞总重量的19%左右，以离子形式存在。维持细胞内的渗透压和酸碱平衡。作为酶的辅助因子。三、有机小分子是细胞代谢过程中的中间产物，也是构成生物大分子的基本单位。主要包括：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。单糖 脂肪酸 功能：1、构成细胞膜的主要成分。 2、能量氨基酸 功能：组成蛋白质的基本结构单位。核苷酸第二节 细胞的大分子物质一、蛋白质构成细胞的主要成分，是各种生命物质的主要结构基础。基本结构单位：氨基酸基本化学键：肽键氨 基 酸：组成蛋白质的氨基酸有20种，主要以侧链（R）区别-蛋白质特异性和多样性。氨基酸通过肽键相连形成多肽链。（一）蛋白质的分子结构1. 蛋白质的一级结构组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数量和排列顺序。是蛋白质的基本结构和功能基础。主键：肽键，少量二硫键2. 蛋白质的二级结构在一级结构基础上，肽链上相邻近氨基酸残基间主要靠氢键维系的有规律、重复有序的空间结构。有三种类型：螺旋（右手螺旋），折叠，三股螺旋。（1）螺旋 肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象（2）折叠 一条肽链自身回折而成的平行排列构象（3）三股螺旋 是胶原蛋白特有的结构，是动物重要的纤维蛋白3. 蛋白质的三级结构4. 蛋白质的四级结构 (血红蛋白四级结构) 注 意：并非所有蛋白质都有四级结构；蛋白质必须在三级结构基础上才能表现出生物活性。（二）蛋白质的功能二、核酸细胞内贮存和传递遗传信息的生物大分子物质。基本结构单位：核苷酸 基本化学键： 3，5磷酸二酯键 1脱氧核糖核酸（DNA)2核糖核酸（RNA)： 信使RNA (mRNA）转运RNA (tRNA）核糖体RNA (rRNA）（一）DNA1. DNA的结构：1953年Watson和Crick提出B-DNA分子的双螺旋结构模型。2. DNA的功能携带和传递遗传信息。核酶（ribozyme）具有酶活性的RNA分子。功能：核酶的底物是RNA分子，它们通过与序列特异性的靶RNA分子配对而发挥作用。DNA和RNA的比较DNARNA戊糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U磷酸 相 同结构双螺旋单链或假双链分布细胞核为主细胞质为主功能储存遗传信息传递和调控遗传信息第四章 细胞的基本结构第二节 细胞结构的一般特征一、细胞的基本共性所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。所有细胞都有核糖体。所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。二、细胞的大小、形态和数目（自学）四、细胞的一般结构亚微结构（电镜）： 膜相结构 非膜相结构膜相结构：由单位膜参加形成的所有结构。包括：一网两膜四体意义：区域化作用非膜相结构单位膜：电镜下观察，膜相结构的膜由两侧致密深色带（各2nm)和中间一层疏松浅色带(3.5nm)构成，把这三层结构形式作为一个单位，称为单位膜。 第三节 原核细胞和真核细胞原核细胞与真核细胞的比较特 征原核细胞真核细胞细胞大小较小，1m10m较大，10m 100m细胞核(根本区别）无核膜、核仁（拟核）有核膜、核仁（真核）DNA环状双链，不与组蛋白结合线状双链，与组蛋白结合成染色质细胞壁不含纤维素、主要由肽聚糖组成不含肽聚糖，主要由纤维素组成细胞器无（除核糖体外）有核糖体70S80S内膜系统无复杂细胞骨架无有转录与翻译转录与翻译同时进行转录在核内，翻译在胞质中进行细胞分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂第五章 细胞膜的分子结构和特性几个重要的概念：单位膜（unit membrane）细胞膜：构成细胞外层界膜的单位膜，又称质膜。细胞内膜：核膜和构成各种细胞器的膜。生物膜：细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。第一节 膜的化学组成概述：主要由蛋白质、脂类和糖类组成，此外还有水、无机盐和金属离子等。功能越复杂的膜其蛋白质所占的比例越大，反之则小。一、膜脂（ Membrane Lipids）细胞膜上的脂类，是细胞的基本组成成分，形成膜的基本骨架。There are three major classes of lipids: 磷脂、胆固醇和糖脂磷脂为主（一） 磷脂（phospholipid）包括：磷酸甘油酯最简单的磷酸甘油脂是磷脂酸、鞘磷脂磷脂酸：磷 酸+甘 油+脂肪酸鞘磷脂：脂肪酸+鞘氨醇+胆 碱（二） 胆固醇（cholesterol）Cholesterol is only found in animals.极性羟基固醇环非极性脂肪酸链胆固醇与磷脂的碳氢链相互作用，可阻止磷脂凝集成晶体结构，对膜脂的物理状态具有调节作用。（三）糖脂（Glycolipids）为含一个或几个糖基的脂类。大约占外层脂类分子的5%左右。脂的特点：（头部亲水 尾部疏水） 均含有极性基团和非极性基团，形成亲水头部和疏水尾部，称为双亲媒性分子或兼性分子。脂在水环境中存在的三种形式：单分子团 、双分子层 、脂质体二、膜蛋白(Membrane proteins)细胞膜最重要组成。功能越复杂的膜蛋白质所占的比例越大，反之则小。分类：膜内在蛋白质：又称镶嵌蛋白，具有受体、载体、酶的作用；膜周边蛋白质：又称周围蛋白，具有支架、收缩、调节作用。膜内在蛋白和膜周边蛋白比较名称含量分布解离方法功能膜内在蛋白70%80%镶嵌于膜脂双分子层中去垢剂受体、载体、酶等作用膜周边蛋白20%30%主要分布于膜内侧改变溶液的离子强度或PH值及加入金属螯合剂等起细胞支架、收缩、调节等作用三、膜糖类糖蛋白(glycoprotein) 糖脂(glycolipid) 构成细胞外被。细胞外被（cell coat）P82 (第六章)细胞外被又称糖萼，伸展于质膜的外表面，是质膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分。作用：保护；细胞物质运输；决定细胞识别、形态形成和分化时选择性。细胞表面（cell surface） P82 (第六章)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。包括细胞膜、细胞外被和胞质溶胶。胞质溶胶（cytosol） P83质膜下方的一层厚0.010.02m的较黏滞无结构的液体物质。维持细胞的极性和形态，调节膜蛋白的分布和运动。细胞膜的基本骨架:膜脂 生物膜 基本骨架磷脂胆固醇糖脂膜蛋白 多种方式 与脂双层结合膜内在蛋白（镶嵌蛋白）膜外在蛋白（周边蛋白）膜糖 质膜外表面与脂类结合- 糖脂与蛋白结合- 糖蛋白第二节 膜的分子结构液态镶嵌模型: (S.J.Singer and G.Nicolson(1972)脂双层构成膜的连贯主体，它具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。膜中蛋白质分子以不同形式与脂双分子层结合。强调了膜的流动性和膜蛋白的不对称性。该模型优点：强调了膜的流动性以及球形蛋白质与脂双分子层的镶嵌关系，可以解释许多膜中所发生的现象。该模型缺点：没有说明具有流动性的细胞膜在变化过程中怎样保持膜的相对完整性和稳定性。 “晶格镶嵌模型”和“板块镶嵌模型”对其补充。第三节 膜的特性一、膜的不对称性（asymmetry）膜蛋白分布的不对称性膜脂分布的不对称性 二、膜的流动性（fluidity） （一）膜脂的流动性（Fluidity of membrane lipid）1、膜脂双分子层是二维流体生理条件下，膜脂既有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，是居于晶态和液态之间的液晶态。温度的改变可以在液晶态和晶态之间转换，这种膜脂状态的改变称为相变。发生相变的临界温度称为膜的相变温度。2、膜脂分子的运动（二）膜蛋白的运动性（motility of membrane protein）（1）侧向扩散：膜蛋白在膜脂中可以自由漂浮和在膜表面扩散（2）旋转运动：膜蛋白能围绕与膜平面相垂直的轴进行旋转运动（三）影响膜流动性的因素（effect factors of membrane fluidity）脂双层中的不饱和脂肪酸越多，膜脂流动性越大。脂肪酸链越短，膜脂流动性越大。胆固醇与磷脂比值： 相变温度以上，胆固醇含量增加，增加膜脂的有序性； 相变温度以下，胆固醇含量增加，防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态的形成。卵磷脂/鞘磷脂：比值越大，膜脂流动性越大脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动性越小膜脂中的极性基团、环境温度、PH值、离子强度及金属离子等均对膜脂的流动性产生一定的影响。小 结:细胞膜的化学组成细胞膜的液态镶嵌模型细胞膜的特性（不对称性和流动性）第七章 细胞膜与物质转运概 述：与细胞膜有关的物质运输活动包括两类：穿膜运输：小分子和离子膜泡运输：大分子和颗粒物质第一节 穿膜运输穿膜运输是小分子物质和离子穿过细胞膜的运输方式。膜的选择性通透易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质根据是否消耗细胞代谢能，穿膜运输可分为：被动运输主动运输一、被动运输指物质从浓度高的一侧，穿过膜运输到浓度低的一侧，即顺浓度梯度穿膜扩散，不消耗细胞代谢能的运输方式。依据是否需要膜运输蛋白的协助，可分为：简单扩散离子通道扩散易化扩散（一）简单扩散指不需要消耗细胞代谢能，不依靠膜运输蛋白，顺浓度梯度运输小分子物质的运输方式。特点： 顺浓度梯度运输不消耗细胞的代谢能不依靠膜运输蛋白（直接穿过膜的脂双层）条件： 溶质在膜两侧保持一定的浓度差溶质能透过膜（脂溶性小分子）决定扩散速度的因素： 浓度梯度；通过物质的分子大小；通过物质在脂质中的相对溶解度。 以简单扩散的方式通过的物质包括： j 一些脂溶性物质，如：苯、乙醚、氯仿、甾类激素等。 k不带电荷 的极性小分子物质，如：H2O、CO2、N2、尿素等。 （二）离子通道扩散Na、K、Ca2+等极性很强的水化离子，借助膜上的离子通道由高浓度一侧向低浓度一侧扩散。离子通道为膜上的跨膜蛋白。包括三类：电压闸门通道配体闸门通道机械闸门通道1. 电压闸门通道这类通道依据细胞内外带电离子的状态，主要是通过膜电位的变化使其构型发生改变， 从而将门打开。 2. 配体门通道这类通道在细胞内外的特定配体与其表面受体结合时，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开 。 3. 机械闸门通道这类通道在细胞内外的机械压力发生改变时，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开 。 离子通道蛋白介导的离子转运的主要特征：转运速度很快 ；高度的选择性；都是被动运输。（三）易化扩散一些非脂溶性的物质，需要借助细胞膜上的载体蛋白顺浓度梯度的物质运输方式。特点： 顺浓度梯度运输不消耗细胞的代谢能依靠膜载体蛋白协助 通过物质：非脂溶性物质或亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸、金属离子以及细胞代谢物等。过程： 例：葡萄糖载体蛋白介导红细膜上葡萄糖的被动转运。载体蛋白介导的协助扩散具有以下主要特征 :高度特异性 饱和现象 可抑制性 决定因素：载体蛋白的饱和状态。二、主动运输通过消耗细胞代谢能，将物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输，即逆浓度梯度运输的过程叫主动运输。特点：逆浓度梯度或电化学梯度运输、要消耗细胞的代谢能、需运输蛋白的帮助。影响因素：细胞代谢状态。分类：离子泵由ATP直接提供能量； 伴随运输由ATP间接提供能量。 （一）离子泵 离子泵：是膜上的一种能将离子逆浓度梯度转运的载体蛋白，实质是一种ATP酶。离子泵具有载体和酶的两重作用。种类： 钠钾泵 钙泵（Ca2+-ATP酶） 质子泵：H+-ATP酶以Na+K+泵（ Na+K+ pump)为例说明离子泵的作用机制。 组成：大亚基：跨膜蛋白，具有ATP酶活性，是催化亚单位。在细胞质侧有Na+和ATP结合的部位，外侧有K+和乌本苷结合的部位。 小亚基：具有组织特异性的糖蛋白，功能不详。 作用过程：是通过ATP水解供能驱动泵构型改变来完成的。每水解一分子ATP所释放的能量可泵出3个Na+ ，泵入2个K+。 应用乌本苷能抑制Na+K+泵 。Na+-K+泵的作用： 维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；维持低Na+高K+的细胞内环境；维持细胞的膜电位；驱动糖与氨基酸等的主动运输。（二）伴随运输是一类靠细胞代谢能间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。物质逆浓度梯度跨膜运输需同时伴有离子的顺浓度梯度运输，故名伴随运输。 分类： 共运输（同向协同运输）对向运输（反向协同运输） 第二节 膜泡运输概 述通过膜包裹被转运物形成膜囊泡进行物质转运的方式，称为膜泡运输。 是大分子和颗粒物质的运输方式。分类: 胞吞作用胞吐作用 均需消耗代谢能。一、胞吞作用 是指细胞膜局部发生内陷，将外来的大分子或颗粒物质包裹成小囊泡，最终脱离细胞膜进入细胞内的转运过程。 类型： 吞噬作用；胞饮作用；受体介导的内吞作用。 （一）吞噬作用是指细胞内吞较大的颗粒物质或大分子复合物的过程。 吞噬作用形成的囊泡较大，称为吞噬体。作用过程：以细菌的吞噬为例说明 。 吞噬作用是原生动物获取营养物质的重要方式。哺乳动物的大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，如巨噬细胞等，它们广泛分布在组织和血液中，共同防御微生物的侵入，清除衰老死亡的细胞等。（二）胞饮作用是指细胞内吞液体和溶质或极微小颗粒物质的过程 。胞饮作用形成的囊泡较小，称为胞饮小体或胞饮小泡。作用过程： （三）受体介导的内吞作用通过特异性受体配体结合而引发的吞饮作用，称为受体介导的内吞作用。是一种特异、高效地摄取细胞外大分子的方式 。作用过程： 有被小窝： 举例：细胞对胆固醇的摄取 LDL（低密度脂蛋白）： LDL颗粒的分子结构为中心含有大约1500个酯化的胆固醇分子，起外包围着800个磷脂分子和500个游离的胆固醇分子，载脂蛋白ApoB100将酯化胆固醇、磷脂、游离胆固醇组装形成球形颗粒。LDL受体：由839个氨基酸残基形成的单次跨膜糖蛋白。特点：吸收速度快，具有选择性浓缩作用。运输物质：已发现25种受体参与不同大分子的胞吞作用，如胰岛素、某些病毒、低密度脂蛋白（LDL）和转铁蛋白等。 二、胞吐作用是细胞以小泡方式向外界环境排除物质的过程。这是一种与胞吞作用方向相反的外排过程 。运输物质：细胞分泌产生的激素、酶类及未消化的残渣等。作用过程： 小 结：穿膜运输： 被动运输： 简单扩散离子通道：电位门通道配体门通道机械门通道易化扩散主动运输： 离子泵伴随运输：同向运输对向运输膜泡运输： 胞吞作用： 吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用胞吐作用第十二章 内膜系统概 述内膜系统(Endomembrane System)是指位于细胞质内在结构、功能以及发生上有一定联系的膜性结构的总称。内膜系统是真核细胞特有的结构，包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化氢体、核膜以及细胞质内的膜性转运小泡。这些膜是相互流动的，处于动态平衡，功能上相互协调。第一节 内质网一、内质网的形态结构和类型（the structure and type of ER） ER由封闭的膜系统及其形成的腔构成的相互沟通的网状结构。它从核膜延伸至细胞质中，靠近细胞质内侧。一层单位膜包绕；管状、泡状和囊状组成的膜性管道系统。ER是真核细胞中最大的细胞器。ER的膜占细胞膜系统的一半。所包围的体积占细胞总体积的10%。内质网的形态结构、分布及数量多少与细胞类型、生理状态及分化程度有关。一般情况下，已分化细胞的内质网较发达，而增殖能力旺盛的未分化细胞内质网不发达。因此，内质网发达与否可作为判断细胞分化程度和功能状态的形态学指标。分类：（1）糙面内质网 （2）光面内质网二、内质网的化学组成和酶类（the chemical composition and enzyme of ER） 主要为蛋白质、脂类。 内质网的标志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。细胞色素P450在内质网膜中最为丰富。三、内质网的功能（the funtions of ER）（一）糙面内质网的功能1.蛋白质的合成糙面内质网合成的蛋白质的类型：分泌蛋白，膜蛋白，细胞器驻留蛋白蛋白质的合成及转移2.蛋白质的折叠3.蛋白质的糖基化修饰：（1）N-连接的寡糖蛋白 （2）O-连接的寡糖蛋白4.蛋白质的运输5.糙面内质网与膜脂的合成（二）光面内质网功能（记标题）1.脂类的合成和转运 2.解毒作用 3.糖原的代谢（使葡糖6-磷酸水解，释放糖至血液中。） 4.储存和调节钙离子浓度四、微粒体(microsome)用蔗糖密度梯度离心法可将SER和RER分离，离心后ER断裂成许多小泡，称微粒体。是研究ER化学组成和功能的极好的材料。 rER和sER的区别类别rERsER结构扁囊状，排列整齐 分支管网状 核糖体附着附有核糖体 无核糖体附着 功能合成、修饰、折叠、转移外输性蛋白，另外还可合成脂类。不同种类的细胞实施不同的功能（脂类合成、解毒、糖原代谢、钙库等）。 第二节 高尔基复合体一、高尔基复合体的形态结构 (结构和功能上表现出明显的极性) 由一层单位膜构成的结构较为复杂、主要由相互联系的三个部分组成：顺面高尔基网（CGN）、中间高尔基网（MGN）、反面高尔基网（TGN）顺面高尔基网（形成面、未成熟面、凸面）：一般认为是RER芽生而来。也称转移小泡。中间高尔基网：GC主体部分及最富特征性的结构，由3-8层弓形扁平囊膜平行排列而成。反面高尔基网（成熟面、分泌面、凹面）：由扁平囊末端或成熟面末端膨大脱落而成。又称浓缩泡或分泌泡。 构成高尔基复合体主体的膜（扁平）囊，从形成面到成熟面可呈现不同的结构形态，各膜囊所执行的功能也不尽相同，因此，高尔基复合体被称为极性细胞器。二、高尔基复合体的化学组成 主要是由蛋白质和脂类组成 含有多种酶，如催化糖蛋白合成的糖基转移酶，催化糖脂合成的磺基糖基转移酶，以及磷脂酶、糖苷酶等 标志酶：糖基转移酶三、高尔基复合体的功能高尔基复合体对蛋白质的加工蛋白质的糖基化溶酶体酶的磷酸化分泌性蛋白质部分肽链的水解高尔基复合体对蛋白质的分选四、高尔基体与细胞内的膜泡运输高尔基体在细胞内膜泡蛋白运输中起重要的枢纽作用膜泡运输的主要途径,其中多数与高尔基体直接相关通过加工修饰，不同的蛋白质带上可被反面高尔基网专一受体识别的分选信号，进而按照下列可能途径被分类输出： 溶酶体酶经高尔基复合体分选和包装，以有被小泡的形式被转运到溶酶体。 分泌蛋白以有被小泡的形式直接运向细胞膜或分泌释放到细胞外结构性分泌。 分泌蛋白以分泌小泡的形式暂时性储存于细胞质中，在有需要的情况下，被分泌释放到细胞外调节性分泌。第三节 溶酶体概 述溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中。溶酶体（lysosome）是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。主要功能是进行细胞内的消化作用。一、溶酶体的形态结构与酶形态结构：溶酶体是由一层单位膜构成的含有多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。最适pH5 特征酶：酸性磷酸酶二、溶酶体膜的特性 （溶酶体内的pH为5.0） 溶酶体膜上具有H+泵及Cl-通道，能将细胞质中的H+及Cl-运输到溶酶体中维持其酸性环境。 溶酶体膜的蛋白质表现为高度糖基化，可防止溶酶体膜被自身的酸性水解酶消化。 溶酶体上存在特殊的膜转运蛋白，能将溶酶体消化水解的产物运出溶酶体，供细胞加工重新利用或运出细胞外。三、溶酶体的形成内质网上核糖体合成溶酶体蛋白进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰进入高尔基体顺面膜囊磷酸转移酶和N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶作用下形成M-6-P（甘露糖-6-磷酸）与反面膜囊上的受体结合运输小泡形成并脱离反面高尔基网运输小泡与内体结合溶酶体酶前体与M-6-P 受体分离溶酶体酶通过去磷酸化成熟（初级溶酶体）次级溶酶体卸载的M-6-P受体通过溶酶体膜出芽、包裹、脱落，以运输小泡的形式回到反面高尔基网再循环 。四、溶酶体的类型根据功能状态分类：初级溶酶体、次级溶酶体、终末溶酶体 根据溶酶体的形成过程和执行功能：内体性溶酶体、吞噬性溶酶体（一）初级溶酶体 直径约0.20.5um，有多种酸性水解酶，但没有作用底物，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶等60余种，反应的最适PH值为5左右。（二）次级溶酶体 是初级溶酶体与作用底物结合后形成的溶酶体。 分类： A. 自噬性溶酶体：其内的底物是细胞内衰老、破损的细胞器以及细胞的内含物。 B. 异噬性溶酶体：是由初级溶酶体与吞噬体或胞饮体融合后形成的溶酶体。其内的底物是来自细胞外的细菌、异物及坏死组织碎片等。 （三）终末溶酶体 自噬性溶酶体和异噬性溶酶体到达末期阶段，因酸性水解酶的活力下降，致使一些底物不能被彻底消化分解而残留在溶酶体内，这种含有残余底物的溶酶体叫终末溶酶体或残余小体。五、溶酶体的功能消化、营养保护作用对细胞内吞物质的消化异噬作用对细胞自身物质的消化自噬作用；分泌吞噬参与机体组织器官的变态和退化自溶作用参与受精过程参与激素的合成和浓度调节六、溶酶体与医学（一）溶酶体与矽肺（二）先天性溶酶体病糖原累积病：缺乏葡萄糖苷酶；（三）溶酶体与肿瘤某些致癌物引起溶酶体膜稳定性降低，溶酶体酶致DNA损伤。第四节 过氧化物酶体过氧化物酶体，也称为过氧化氢体、过氧小体或微体。过氧化物酶体存在于所有真核细胞中。 一、过氧化物酶体的形态结构电镜结构：由一层单位膜包裹的膜相细胞器，多呈圆形或卵圆形。其中含有极细的颗粒状物质，中央常含有电子密度很高的结晶状核心，称为类核体或类晶体，为尿酸氧化酶的结晶。 人和鸟类细胞的过氧化物酶体中不含尿酸氧化酶，因而没有类核体。 二、过氧化物酶体的酶1、氧化酶类 约占过氧化物酶体酶总量的50%，基本特征是对作用底物的氧化过程中，能把氧还原成过氧化氢。2、过氧化氢酶类 约占过氧化物酶体酶总量的40%，其作用是将过氧化氢水解成水和氧气。过氧化氢酶是过氧化物酶体的标志酶。3、过氧化物酶类 仅存在于如血细胞等少数几种细胞类型的过氧化物酶体中，其作用与过氧化氢酶相同。三、过氧化物酶体的功能1、调节细胞的氧张力 细胞出现高浓度氧状态时，过氧化物酶体通过强氧化作用进行有效调节，以避免细胞遭受高浓度氧的损害。2、解毒作用 氧化酶氧化氢酶 消除细胞代谢过程中产生的过氧化氢以及其他有害物质，防止细胞中毒。这种类型的氧化反应在肝、肾细胞中特别重要。 3、其它作用 对脂肪进行氧化，将脂肪酸分解为2C分子，2C分子再被转化为乙酰辅酶A，或用于构建细胞的其他结构。 具有再生氧化型辅酶（NAD+）以及参与核酸和糖代谢的作用。第五节 内膜系统与细胞内蛋白质的分选一、内膜系统的区域化（房室化） 膜相结构（包括内膜系统）在细胞内形成一些相互分隔的膜性区室，即具有区域化（房室化）作用。区域化的意义：将独特的酶系统局限在细胞内特定的区域，使特定的生化反应过程在特定的区域内进行，减少了相互之间的干扰，提高了细胞新陈代谢的效率。内膜系统是一个整体 。 二、蛋白质的分选 蛋白质的分选：细胞内新合成的蛋白质被准确无误地送到有关膜结构和细胞器的过程，叫做细胞内蛋白质的分选。它是细胞结构和生命活动有序性的基础。 （一）蛋白质分选的信号假说 分选信号、信号识别颗粒及其受体、细胞器膜上的蛋白质传导通道 分选的实现：（分选准确的保证） 分选信号 分选受体而定位于胞质溶胶以及细胞表面的蛋白质是没有分选信号的，这种定位方式称为违约或欠缺途径（二）蛋白质的分选信号与运输途径 常见的分选信号：信号肽是一段连续的氨基酸序列，长约15-60个氨基酸残基。一旦完成分选过程，常被一种信号肽酶切除。 信号斑是指在蛋白质折叠过程中一些氨基酸残基所构成的特异三维排列。构成信号斑的氨基酸残基在线型氨基酸序列中彼此相距较远，一般保留在已完成的蛋白质中。 三、蛋白质的运输方式 蛋白质在细胞内的基本运输途径：门孔运输、跨膜运输、囊泡运输门孔运输即：蛋白质在核、质之间的运输。该运输需通过核孔复合体，称为门孔运输或控制运输。核孔复合体具有选择控制功能，能主动运输特异的大分子和大分子组装物，而小分子物质可自由扩散。亲核蛋白质具有核定位信号（NLS）而核孔复合体上有NLS的受体，二者结合后，亲核蛋白就能进入核内。 跨膜运输由膜上的蛋白转运装置（某种膜蛋白充当）运输特异的蛋白质穿过膜从胞液到各种不同的细胞器。这样运输的蛋白质通常是不折叠的，运输过程常靠分子伴侣的帮助。 囊泡运输蛋白质被选择性地包装成膜囊泡的形式（运输小泡），定向转运到靶细胞器。 第六节 内膜系统与膜流 一、膜流及其意义 1、膜流：是指细胞的膜成分在质膜与内膜系统之间，以及在内膜系统各结构之间穿梭、转移、转换和重组的过程。 2、膜流的实现：通过各种膜性小泡的转运实现。3、意义：膜流使内膜系统各细胞器之间在结构上和功能上形成了一个整体，实现了细胞生命功能的系列过程，这种机制使细胞内复杂的物质合成与分泌过程有序展开，体现了细胞特有的、精致的生命过程。小 结 内膜系统的概念 内质网的形态结构、类型、功能及其标志酶 高尔基复合体的形态结构、功能及其标志酶 溶酶体的形态结构、类型、功能、与疾病的关系 过氧化物酶体的结构、功能及其标志酶。 膜流的概念、生物学意义；理解内膜系统在结构上和功能上的整体性复习思考题 内膜系统的形成对于细胞的生命活动具有什么样的生物学意义？ 分泌性蛋白质是如何进入内质网腔的？它们又是怎样被进一步加工和分选的？ 结合高尔基复合体的形态结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的？ 为什么称溶酶体为细胞内的消化器官？ 真核细胞内膜系统各细胞器是如何实现它们之间的相互联系的第十三章 线粒体掌握： 线粒体的电镜结构（包括ATP合成酶即基本微粒的形态结构）；理解其半自主性。熟悉：线粒体酶的定位分布（主要是标志酶）；蛋白质被运送到线粒体的特点。 第一节 线粒体的结构一、线粒体的形态、大小、数量及分布光镜结构：短线状、粒状或杆状。 大小：随细胞不同差异较大。 数量：因细胞种类不同而异。 分布：在细胞内分布不均，一般聚集在细胞功能旺盛，需要能量供应的区域。二、线粒体的亚微结构 电镜结构：线粒体是由两层单位膜围成的封闭膜性结构，其内膜和外膜套叠构成囊中囊，内囊与外囊不相通。 1、外膜（outer membrane）包围整个线粒体外面的一层单位膜，厚度约57nm，平整、光滑。膜上含有孔蛋白，其中央有小孔，可通过分子量10 000Da以下的分子，是线粒体外膜物质转运的通道，因此，外膜通透性较高。 2、内膜（inner membrane） 位于外膜内侧，由一层平均厚度为4.5nm的单位膜组成，通透性较外膜小，仅允许小的不带电荷的分子进入，大分子、离子则需特殊的转运蛋白帮助才能进行跨膜运输。内膜向内褶叠形成嵴（cristae）内膜和嵴上有许多基本微粒（基粒）3、外室（outer chamber）又称为膜间腔或外腔。是线粒体内、外膜之间的腔隙，与嵴内腔相通。 4、内室（inner chamber）是线粒体内膜封闭形成的，嵴和嵴之间的腔隙，也叫嵴间腔或内腔。其内充满了液态的无定形胶质溶液，内含蛋白质、脂类、DNA、RNA、核糖体、多种酶、基质颗粒等，称为基质。由于内膜的选择性通透作用，使细胞质与基质之间的物质交换受到控制。 第二节 线粒体的化学组 成及酶定位 一、线粒体的化学组成主要成分是蛋白质和脂类，尤以蛋白质为多。 1、蛋白质分为可溶性蛋白和不溶性蛋白两大类。2、脂质不同来源线粒体的脂质组成成分有差异，但均以磷脂为主。线粒体脂质与蛋白质的比例在外膜为1：1，而在内膜为1：4，此外，线粒体内外膜所含脂质和蛋白质的种类也有差异 。 3、水、无机盐离子及其他 二、线粒体中酶的定位分布线粒体是细胞质中含酶最多的细胞器之一。不同的酶定位分布于线粒体的不同结构区域。j三羧酸循环酶类：线粒体基质中。 k呼吸链酶类：线粒体内膜上。 lATP酶复合体（基粒）：线粒体内膜上。功能：将呼吸链电子传递过程中氧化产生的能量转换给ATP 贮存。所以，ATP