细生复习整理.doc

第一章 绪论1. 细胞概念及结构概念：细胞是绝大多数生命类型的结构和功能的基本单位；也是非细胞生命体现其生命存在的重要平台。结构：细胞内膜双层膜：细胞核、线粒体、叶绿体膜相系统 细胞质膜单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、 过氧化物酶体、胞内体细胞骨架系统：微丝、微管、中间纤维遗传信息结构体系：染色质、核糖体、核仁非膜相系统2.细胞生物学概念及发展阶段概念：细胞生物学是以细胞为研究对象，应用近代物理学、生物化学、实验生物学以及分子生物学手段，从显微水平、亚显微水平乃至分子水平来研究生命活动的本质及其规律的科学。细胞生物学属于普通生物学的范畴。发展阶段：（1）细胞的发现和细胞学说的建立 （2）经典细胞学时期 （3）实验生物学时期 （4）分子生物学时期 （5）当代生命科学时期3.细胞学说（1）一切生物都是由细胞组成 （2）细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位 （3）一切细胞只能来自原来的细胞4.细胞与医学的关系列举三个具体例子（1）溶酶体与疾病：矽肺 （2）细胞骨架疾病：老年痴呆，亨廷顿舞蹈病 （3）核移植与医疗性克隆5. 表观遗传学、基因组印记、蛋白质组定义表观遗传学：研究没有DNA序列变化并且可以遗传的基因功能变化，如：DNA甲基化，基因组印记，表观基因组学基因组印记：=遗传印记，指机体只表达来自亲本一方的等位基因，亲本另一方的基因被关闭。坏处：当开放的功能基因受损时，没有后备可弥补。蛋白质组：由一个细胞，一个组织或生物所表达的全部蛋白质注：1.细胞最早于1665年由英国科学家R.Hooke发现。 2.1667年，Leeuwenhoek使用能放大300倍的显微镜观察了纤毛虫，细菌，人和哺乳动物的精子3.Schleiden（1838）和Schwann（1839）提出了细胞学说（前两点），1855年，Virchow补充：一切细胞只能来自原来的细胞第二章 细胞的概念与分子基础1. 细胞的分类图表及原真核细胞的异同细胞原核生物特征有：细胞膜，拟核，裸露DNA，核糖体，细胞壁无：模型细胞器种类真细菌：支原体，衣原体，放线菌，螺旋体，立克次氏体，细菌（球菌，杆菌，螺旋菌）古细菌真核生物特征有：细胞壁，细胞核，DNA，核糖体，膜性细胞器无：动物细胞没有细胞壁种类种类：原生生物（包括藻类和原生动物），真菌，植物，动物真核细胞与原核细胞的区别： 原核细胞真核细胞大小较小，长度1-10um较大，长度10-100um代谢厌氧或需氧（自养或异养）需氧（主要是异养生物）细胞质无细胞骨架、胞质流动、胞吞和胞吐作用有细胞骨架、胞质流动、胞吞和胞吐作用细胞器很少或没有（核糖体）有内质网、高尔基复合体、线粒体等细胞核无核膜、核仁（为拟核）有核膜、核仁DNA环状，位于细胞质中位于细胞核中，很长，含非编码区，构成染色体DNA和蛋白质同一区室内合成RNA和蛋白质核内合成和加工RNA，细胞质内合成蛋白质细胞分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂细胞数量单细胞多细胞，且种类不同2.蛋白质一、二、三、四级结构是怎么区分的？一级结构：氨基酸的种类、数目和排列顺序二级结构：对象: 主链内氨基酸残基相互连接 方式: 氢键结果: 形成a螺旋、b片层三级结构：对象: 侧链间相互连接 方式: 氢键、离子键、疏水键等非共价键结果: 形成功能亚基(亚单位) 四级结构：对象: 亚单位间相互作用 方式: 氢键等非共价键结果: 形成独特的空间结构注: 某些蛋白质三级结构就有生物活性，但某些蛋白质需要四级结构才能表现生物活性3.构成细胞的无机化合物、有机小分子、有机大分子各包含哪些成分？各自功能是什么？无机化合物水细胞中含量最多的成分，良好的溶剂，生化反应的场所无机盐维持细胞内外液的PH和渗透压，与蛋白质或脂类结合构成功能蛋白有机大分子核酸组成由戊糖，碱基（含氮有机碱），磷酸组成种类RNA（mRNA,rRNA,tRNA,snRNA,miRNA,snRNA）,DNA功能遗传信息的贮存、传递和表达；催化功能蛋白质结构四级结构功能多糖主要存在形式复合糖：糖蛋白，蛋白聚糖，糖脂，脂多糖功能有机小分子核苷酸组成核糖/脱氧核糖，含氮生物碱，无机磷酸种类嘌呤核苷酸，嘧啶核苷酸功能1.构成核酸分子2.作为第二信号物质3.作为生物催化剂氨基酸组成两性化合物种类非极性氨基酸，不带电荷的极性氨基酸带正电荷的极性氨基酸，带负电荷的极性氨基酸功能构建蛋白质分子脂肪酸特性1.直链肪烃有机酸，2.双亲性分子，3.与其他分子共价结合功能构成生物膜的能源物质单糖种类1.核糖和脱氧核糖，2.葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、甘露糖功能构成生物大分子；能源物质第三章 细胞生物学的研究方法1.显微镜的使用（操作、存储、养护）2. R=0.61/ nsin中各字母含义为入射光线波长 nsin为镜口率（数值孔径）：n介质的折射率，为镜口张角的半角显微镜的光学特点：A.介质折射率越接近镜头玻璃的（ 1. 7 ）越好；B. sin的最大值小于1；C.镜口率最大约1.6; D.光镜分辨力约为0.2m，人眼的分辨力为0.2mm，因此显微镜的最大有效倍数为1000X。3.列举5种常用光学显微镜名称及适用范围（1）普通光学显微镜：分辨率极限范围0.2um，切片厚度1-10um，最大放大倍数500倍（2）荧光显微镜：用于观察能激发出荧光的结构,如：免疫荧光观察、基因定位、疾病诊断（3）相差显微镜：用于观察活细胞，如培养瓶内的贴壁或悬浮的细胞（4）暗视野显微镜：用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（5）共聚焦激光扫描显微境：用途类似荧光显微镜，但能扫描不同层次，辨别三维结构，形成立体图像，用于观察细胞骨架的纤维、染色体、基因的排列等4.茚三酮反应、脂溶染色法、Schiff反应、联苯胺反应原理茚三酮反应：显示蛋白质。原理：在弱酸条件下（pH5-7），蛋白质或氨基酸与茚三酮共热，可生成蓝紫色缩合物脂溶染色法：借苏丹染料溶于脂类而使脂类显色Schiff反应：醛基可使Schiff试剂中的无色品红变为红色。用于显示糖和脱氧核糖核酸（Feulgen反应）联苯胺反应：过氧化物酶分解H2O2。产生新生氧，后者再将无色联苯胺氧化成联苯胺蓝，进而变成棕色化合物5.如何分离细胞或细胞器（1）离心：差速离心：特点：介质密度均一；速度由低向高，逐级离心；用于分离大小相差悬殊的细胞和细胞器 密度梯度离心：a.速度沉降：分离密度相近而大小不等的细胞或细胞器b.等密度沉降：分离密度不等的颗粒（2）流式细胞术 （3）细胞电泳：检测细胞生理状态、分离不同种类的细胞（4）免疫磁珠法 （5）激光捕获显微切割技术6.细胞系、细胞株、原代培养、细胞融合细胞系（cell line）：原代培养细胞成功传代后的细胞即细胞系，分为有限细胞系和无限细胞系细胞株（cell strain）：从一个经过鉴定的细胞系筛选单细胞分离培养形成的细胞群，它来源于一个克隆原代培养（primary culture）：直接从体内获取的组织或细胞进行首次培养传代培养：当原代培养经增殖达到一定的密度后，经细胞分散，从一个培养器以一定比例转移到另一个或几个容器中的扩大培养细胞融合（cell fusion）：通过培养和介导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合或细胞杂交7.单克隆抗体技术原理8.细胞培养过程如何避免污染？第四章 细胞膜与物质的跨膜运输一名词1.细胞膜（cell membrane）：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜或外膜，在电镜下表现为单位膜结构2.单位膜：电子显微镜下，生物膜呈“两明一暗”的铁轨样形态，又称单位膜3.流动镶嵌模型：（1）流动的脂质分子构成膜的连续主体（2）膜蛋白质分子以不同的程度镶嵌在脂质双分子层内 （3）蛋白质非极性部分嵌入膜的非极性区，极性部分暴露于膜表面4.被动运输：是被转运物质顺电化学梯度从高浓度的一侧通过细胞膜或其他膜相结构向低浓度一侧进行的物质运输，不需要消耗能量，需要或不需要膜转运蛋白的参与5.简单扩散：特点：（1)顺电化学梯度(2)无需消耗能量(3)不需要膜转运蛋白 运输速度取决于分子的大小和脂溶性 6.协助扩散（易化扩散）：（1)顺电化学梯度(2)不需消耗能量(3)需要特异性的膜转运蛋白 （4）具有特异性，饱和性7.主动运输：（1）逆浓度梯度或电化学梯度（2）直接或间接需要能量，需ATP酶参与（3）需特异性的膜转运蛋白（载体蛋白）泵(具有ATP酶活性)8.协同运输：（1）顺&逆浓度梯度；（2）溶质运输不直接由ATP提供能量，而是靠与之偶联的离子如Na+提供的电化学梯度；（3）细胞内外离子如Na+浓度梯度的正常维持需要相应的离子泵参与；（4）需载体蛋白(协同运输载体蛋白)参与（如：肠上皮细胞或肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸的吸收）9.吞噬作用：细胞吞入较大的固体颗粒或分子化合物,如细菌，无机尘粒，细胞碎片等物质的过程10.受体介导的内吞作用：细胞通过受体的介导摄取细胞外专一性蛋白质或其他化合物的过程？11.低密度脂蛋白颗粒（LDL）：在肝细胞中合成的胆固醇随后与磷脂和蛋白质形成LDL，释放到血液中去12.Na+ -K+ 泵：Na+ -K+ ATP 酶，镶嵌在质膜脂双层中，具有载体的功能和酶的活性13.固有分泌（结构性分泌）：是一种连续的分泌方式14.受调分泌：细胞接受外界信号进行分泌，是非连续的二简答题1. 细胞膜概念、组成及各成分的功能（1）脂类：构成细胞膜的骨架磷脂是构成膜脂的主要成分胆固醇;调节膜的流动性，加强膜的稳定性糖脂（位于质膜的非胞质面）作为某些大分子的受体，参与细胞识别及信号传导 （2）蛋白质：有内在膜蛋白，外在膜蛋白，脂锚定蛋白，可转运特定分子或离子进出细胞，催化细胞的代谢反应，连接细胞骨架及细胞外基质成分，接受周围环境的传导和刺激（3）糖类：覆盖于细胞膜的表面2. 单位膜模型、液态镶嵌模型单位膜模型：（1）所有生物膜都具有相似的结构，厚度基本一致；(2)磷脂双分子层为主体，蛋白质位于内外两侧；（3）b折叠形式的膜蛋白通过静电作用与膜脂极性端相结合。液态镶嵌模型：（1）流动的脂质分子构成膜的连续主体；（2）膜蛋白质分子以不同程度镶嵌在脂质双分子层内；（3）蛋白质非极性部分嵌入膜的非极性区，极性部分暴露于膜表面3请用实验证明膜蛋白具有流动性4举例说明生物膜的基本特性5. 细胞的物质运输有哪几种类型？小分子和大分子物质运输有何区别？小分子物质的跨膜运输：（1）被动运输：简单扩散 易化扩散：a.载体扩散 b.通道扩散（2）主动运输：直接运输：Na+K+泵，Ca2+ 泵 协同运输：葡萄糖与Na+协同被运入小肠上皮细胞大分子物质的膜泡运输（1）胞吞作用：吞噬作用 胞饮 受体介导（2）胞吐作用：结构途径 调节途径区别：6.说明Na+K+ ATP酶的作用机制及其生物学意义作用机制：3Na+被捕获结合到酶上 亚基被ATP磷酸化，构象改变 将3Na+释放到细胞外 从细胞外捕获2K+ 亚基去磷酸化，构象恢复到原来的状态 将2K+排入细胞内生物学意义：直接效果：维持细胞内低Na+高K+的特殊离子环境 间接效果：调节细胞体积；促进物质吸收；维持重要酶活动必需的高K+环境；产生跨膜电位7. 以细胞对胆固醇的摄取为例，说明受体介导的内吞作用过程(1）LDL与受体结合形成衣被小泡，入细胞质。(2)衣被小泡脱衣被形成平滑小泡，同早期内体融合；衣被返回细胞膜。(3)LDL与受体分离因内体中PH值低而分离， LDL入溶酶体，受体则返回细胞膜。(4)胆固醇酯被水解在溶酶体中，LDL中的胆固醇酯被水解成游离的胆固醇而被利用。第五章 细胞的内膜系统与囊泡运输一名词1.内膜系统：真核细胞内，那些在结构、功能及其生物发生上密切关联的膜性结构细胞器的总称，包括内质网，高尔基复合体，溶酶体，过氧化物酶体，各种转运小泡以及核膜等功能结构，是真核细胞所特有的结构。2.内膜：相对于外膜(细胞膜)，内膜是指真核细胞内的所有膜相结构，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜以及细胞质内各种囊泡等，是真核细胞所特有的结构。3.信号肽：由大约1830个疏水氨基酸残基组成；存在于分泌蛋白N端或跨膜蛋白多肽链内部；可被细胞质内的信号识别颗粒(SRP)特异识别并结合；可被内质网腔的信号肽酶切除（书上：指导蛋白多肽链在粗面内质网上进行合成的决定性因素，是被合成肽链N端的一段特殊氨基酸序列）4.信号假说：蛋白质的合成起始于游离核糖体，通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上，在内质网中完成蛋白质的合成，信号肽则被内质网腔的信号肽酶切除（在蛋白质合成完成之前）。5.初级溶酶体：指 通过其形成途径刚刚产生的溶酶体,其囊腔中的酶通常处于非活性状态6.次级溶酶体：当初级溶酶体经过成熟，接受来自细胞内外的物质，并与之发生作用时，即成为次级溶酶体，实质上是溶酶体的一种功能作用状态，又称消化泡7.膜流（囊泡运输）：是指囊泡以出芽的方式从一个细胞器膜产生、脱离后又定向地与另一细胞器膜的融合的过程，是真核细胞运输大分子及颗粒物质的主要方式。（注：膜流是物质定向运输的基本途径;是细胞外膜和内膜系统间结构转换和代谢更新的桥梁；具有高度有序性，特异性）8.蛋白质糖基化：是指单糖或者寡糖与蛋白质之间通过共价键的结合形成糖蛋白的过程。N连接糖基化:发生在粗面内质网，主要是寡糖与蛋白质天冬酰胺残基侧链上氨基集团的结合O连接糖基化：二、简答1.简述内质网的形态结构和主要功能。形态结构：以平均厚度约5-6nm的小管，小泡，或扁囊为其基本结构单位，这些结构在细胞质中彼此连通，构成了一个连续的膜性三维管网系统,粗面内质网上附有核糖体，常与核膜相连，滑面内质网常与高尔基体相连主要功能：粗面内质网：核糖体的附着场所；完成蛋白质的合成，蛋白质的折叠与装饰，蛋白质的糖基化，蛋白质的胞内运输滑面内质网：脂类、类固醇激素的合成；糖原的代谢；解毒作用；Ca2+储存场所；胃酸、胆汁合成与分泌2.简述溶酶体的类型和主要生物学功能。类型：初级溶酶体；次级溶酶体（包括自噬性溶酶体，异噬性溶酶体），三级溶酶体（或可称为后溶酶体，残留小体）功能：分解外来物质、清除衰老细胞器； 饥饿时消化大分子，提供细胞营养； 消化病原菌，实现机体防御； 参与激素分泌(分解甲状腺球蛋白形成甲状腺素)； 参与个体发生与发育3.简述高尔基体的类型和主要生物学功能。类型：功能：（1）蛋白质的化学修饰（O-连接糖基化）（2）蛋白质进行水解加工（3）蛋白质的分拣运输：细胞内蛋白质分选和膜囊泡的定向运输过程中具有极为重要的枢纽作用 （4）通过膜流进行生物膜的更新4.简述过氧化物酶体功能功能：(1)清除代谢产生的过氧化氢及其他毒性物质氧化酶利用氧分子，通过氧化反应去除有机底物上的氢原子；过氧化氢酶利用过氧化氢去除甲醛、甲酸、酚、醇等各种反应底物。(2)细胞氧张力调节避免高浓度氧损害(3)参与对脂肪酸等高能物质的分解转化形成乙酰辅酶A，给细胞供能5.各细胞器的特征性酶内质网：葡萄糖-6-磷酸酶 高尔基体：糖基转移酶溶酶体：酸性磷酸酶 过氧化物酶体：过氧化氢酶类三、问答题1.说明溶酶体酶蛋白（或分泌蛋白）的合成、加工和定向运输过程。加甘露糖：溶酶体蛋白酶+甘露糖（内质网腔）磷酸化：形成6-磷酸甘露糖（高尔基体顺面扁囊） 受体识别：6-磷酸甘露糖被受体识别、结合形成有被小泡（高尔基体反面扁囊脱衣被 ：衣被返回，无被小泡+ 内体形成融和囊泡 脱受体：酸性环境导致受体分离，形成空载的受体囊泡和含酶蛋白的囊泡去磷酸化：受体返回高尔基体，6-磷酸甘露糖去磷酸化，最终形成成熟的溶酶体酶蛋白第六章 线粒体与细胞能量转换第六章一、名词1.内外膜转位接触点：线粒体内、外膜上存在着一些内外膜相互接触的地方，在这些地方，膜间腔隙变窄2.细胞呼吸（生物氧化）：生物体内的糖类、脂肪、蛋白质等有机物在细胞的某些细胞器（线粒体）内借助O2的作用，被氧化分解，产生CO2，同时释放能量存储于ATP中的过程 3.氧化磷酸化：是指生物氧化过程中所释放能量的转移过程与ADP的磷酸化过程结合起来，从而将生物氧化过程中释放出来的能量转移到ATP的高能磷酸键中，又称为氧化磷酸化偶联 4.底物水平磷酸化：是由高能底物水解放能，直接将高能磷酸键从底物转移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP的过程 5.电子传递链（呼吸链）：一系列能够可逆的接受和释放H+和e-的酶体系，在内膜上有序的排列成相互关联的链状 6.电子传递途径：H首先解离出H+和e-，电子经过线粒体内膜上酶体系的逐级传递，最终使1/2O2成为O2-,后者再与基质中的2个H+化合成H2O 7.基粒：是存在于线粒体内膜的ATP酶复合体，由头部（F1）、柄部(对寡霉素敏感)和基片(F0)构成，包括多个蛋白质亚基，具有催化ADP合成ATP的功能 二、简答1. 简述线粒体结构及各部分标志酶。（1）外膜：线粒体最外层所包绕的一层膜，厚度约5-7nm，光滑平整，蛋白质：脂类=1:1，标志酶为单胺氧化酶（2）膜间腔：内外膜之间的腔隙，标志酶为腺苷酸激酶（3）内膜：厚度约4.5nm，蛋白质：脂类=8:2，内膜上有大量向内腔突起的折叠，形成嵴，内膜表面附着有基粒，标志酶为细胞色素氧化酶（4）基质：分布于线粒体内腔的电子密度较低的可溶性蛋白质和脂肪成分，含数百种氧化酶类，标志酶为苹果酸脱氢酶2. 说明线粒体DNA特性及产物种类。特性：为裸露的双链环状DNA 一个线粒体内有1个至数个不等 根据转录密度可分为重链(H链)和轻链(L链)，各有一个启动子,都具编码功能 线粒体DNA两条链有各自的复制起始点产物种类:编码37种产物,2种rRNA,22种tRNA,13种mRNA3. 以图表方式解析1分子葡萄糖完全氧化可形成多少分子ATP？4. 化学渗透假说。(1)NADH或FADH2提供2e- ，经电子传递链传递给O2；(2)2e-传递过程中，同时起质子泵的作用,向外腔排放2H+；(3)线粒体内膜具有离子不通透性，能隔绝H+、OH- 等，从而形成跨线粒体内膜的电化学质子梯度；(4)2H+顺浓度经F0F1ATP合酶回流，释放自由能产生1分子ATP。5. 简述线粒体的母性遗传。形成受精卵的精子和卵细胞为后代提供的成分有所不同，精子主要提供半数的染色体，而卵细胞提供本身所携带的线粒体和半数的染色体，所以称这里的线粒体为母系遗传6. 简述线粒体的半自主性。线粒体虽具有自己的遗传物质,可以合成线粒体所需要的某些组分,但是线粒体内绝大多数蛋白质仍依赖细胞核基因,因而在遗传上的自主性是不完整的,故为半自主性。第七章 细胞骨架（cytoskeleton）与细胞运动一微管（microtubule）微管以，异二聚体为基本构件，二聚体首先首尾相连形成原纤维，而后原纤维进一步加长、变宽形成片层，当片层达到13根原纤维时则闭合形成微管。 微管具有极性，增长速度快的一端为正端，另一端为负端 微管有三种存在形式：单管，二联管，三联管1.微管结合蛋白的功能 (tau-帮稳)微管结合蛋白不是微管的基本构件，而是结合在微管表面的辅助蛋白，执行特殊功能：使微管互相交联，形成束状 微管组装时与成核点作用 促进聚合提高微管稳定性(阿尔茨海默，AD) 沿微管运输囊泡、颗粒的马达蛋白2.马达蛋白：细胞内有一类蛋白质分子能利用ATP，通过自身构型的变化产生推动力，能够带动与之连接的结构在细胞内移动，所以，马达蛋白又被称为移动因子3.马达蛋白三大家族家族结合对象运输方式运输方向肌球蛋白家族与微丝结合沿微丝运动（-）到（+）驱动蛋白家族与微管结合沿微管运动（-）到（+）动力蛋白家族与微管结合沿微管运动（+）到（-）4.微管的踏车现象当微管正端聚合速度等于负端解聚速度时，微管长度不变，但微管蛋白二聚体在不断地移行，这一现象称为踏车现象5.微管的装配微管的装配主要表现为动态不稳定性；可分为成核期，聚合期，稳定期微管装配的起始点是微管组织中心，可帮助微管的成核。微管蛋白环形复合体课刺激微管核心的形成，并包裹微管负端，阻止微管蛋白的渗入。中心体是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器。6.影响微管组装的因素主要影响因素: GTP和微管蛋白二聚体的浓度GTP微管蛋白聚合速度GTP水解速度，形成GTP帽，微管稳定、生长；GTP微管蛋白聚合速度GTP水解速度，GTP帽缩短、消失，微管不稳定；GDP微管蛋白趋于解离，微管解聚、缩短其他因素：物理因素：温度（最适37C）、压力（低压组装，高压去组装）、pH（最适6.9） 化学因素：秋水仙素（促进解聚）；紫杉醇（促进聚合）7.微管蛋白二聚体与GTP的相互作用（1）微管蛋白二聚体的位点结合GTP后被激活（GTP微管蛋白）， GTP微管蛋白有相互聚集的倾向；（2）微管蛋白二聚体聚集成微管后不久，位点的GTP被水解为GDP，二聚体因此失活（GDP微管蛋白），GDP微管蛋白有相互解离的倾向。8.微管的功能（记住例子）构成细胞内的网状支架，支持和维护细胞形态 维持细胞内细胞器的分布和定位（线粒体的分布与微管相伴随，游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上，内质网沿微管在细胞质中展开分布，高尔基体借助微管实现极化分布）参与细胞内物质的运输（神经轴突中的膜泡转运：内向运输：内吞泡-动力蛋白；外向运输：神经递质，分泌泡-驱动蛋白） 参与细胞的运动（形成鞭毛和纤毛）参与染色体的运动，调节细胞分裂（纺锤丝） 参与细胞内信号传导二微丝（microfilament）球状肌动蛋白(G-肌动蛋白)组成多聚体纤维状肌动蛋白（F-肌动蛋白），构成丝状的微丝。微丝有极性，正负两端。1.微丝体外组装的基本过程三个阶段：成核期聚合期稳定期组装条件：ATP和一定盐浓度（Mg2+、Na+、K+）影响因素：主要：G-肌动蛋白浓度 其他：Mg2+、Na+、K+离子浓度，松弛素B（抑制聚合），鬼笔环肽（抑制解聚）2.肌球蛋白的运动机制与核苷酸结合，头部与肌动蛋白纤维脱离 水解，头部转动并与新的肌动蛋白亚基结合 释放出Pi，产生滑动力 释放ADP,头部回复原始状态3.微丝的踏车行为当微丝正端的聚合速度等于微丝负端的解聚速度，此时微丝净长度保持不变4.非稳态动力学模型ATP是调节微丝组装的主要因素：（1）当ATP-G-肌动蛋白结合到纤维末端后，蛋白构象变化，ATP水解为ADP，形成ADP-G-肌动蛋白；（2）ATP-G-肌动蛋白对纤维状肌动蛋白末端亲和力高，微丝生长；ADP-G-肌动蛋白对纤维末端亲和力低，易脱落，微丝缩短5.微丝的功能构成细胞的支架，维持细胞的形态（微绒毛、应力纤维）参与细胞运动（伪足）参与细胞分裂（收缩环）作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩（细肌丝）参与细胞内物质的运输参与细胞内信号转导6.肌细胞的收缩步骤结合（ATP）释放：肌球蛋白头部脱离细肌丝 直立：ATP水解，构象改变 产力：肌球蛋白头部结合的ADP释放，恢复到原始构象 再结合（ATP）：肌球蛋白头部又与细肌丝紧密结合三中间纤维(植物细胞没有)（intermediate filaments）1.中间纤维的几个重要类型和分布酸性角蛋白：表皮细胞；波形纤维蛋白：间充质细胞，成纤维细胞；结蛋白：肌细胞；巢蛋白：神经干细胞2.中间纤维的组装两条中间纤维单体组成二聚体 两个二聚体组成四聚体 两个二聚体串联成原纤维 八条原纤维缠绕成中间纤维注：中间纤维蛋白单体具有极性，中间纤维分子不具极性；中间纤维的组装无须核苷酸和结合蛋白的参与；中间纤维的组装受到蛋白单体磷酸化和去磷酸化的调节；中间纤维较稳定，不受细胞松弛素或秋水仙素的影响3.中间纤维的功能在细胞内形成一个完整的网状系统(联通细胞外基质,细胞质膜,核膜,核基质)为细胞提供机械强度支持 参与细胞连接(桥粒结构和半桥粒结构) 维持细胞核膜的稳定性 参与细胞内信息传输 参与细胞分化(待定)四.细胞骨架与疾病AD与tau蛋白有关(微管异常) 单纯性大泡性表皮松懈症与角蛋白基因缺陷有关(中间纤维异常)第八章 细胞核间期核的基本结构包括：核被膜，核仁，染色质，核基质一核膜（nuclear membrane）1化学组成：蛋白质和脂类，还有少量DNA和RNA （跟粗面内质网相似）2.结构核被膜是由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成的，包括外核膜、内核膜、核周间隙、核孔复合体以及核纤层等结构.(1)外核膜：与粗面内质网膜连续，使核周腔与内质网腔相通,表面结合核糖体，是粗面内质网的特化区域，胞质面常附着有细胞骨架成分（IF和MT）(2)内核膜：内侧衬以核纤层蛋白形成的骨架网络体系(3)核周间隙：与粗面内质网腔相连续；内含多种蛋白质和酶。(4)核孔（nuclear pore）：核孔数量与细胞活力成正相关3.功能区域化效应（稳定细胞核、转录翻译在时空上的分隔）；核质间物质交换（NPC）4.核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）及其功能结构：核孔具有复杂的结构，由一组蛋白颗粒按特定的方向排列形成八面对称的复合体，称为核孔复合体 。核孔复合体的捕鱼笼式结构模型，由胞质环、核质环（核篮）、辐、中央栓及若干短纤维组成功能：NPC是核质间物质交换的双向选择亲水通道，可通过主动运输或被动运输来实现物质转运（无机离子和小分子物质（直径10nm）可通过被动运输自由转运；生物大分子物质(蛋白质、RNA等)可以通过主动运输进行转运）名解：亲核蛋白：是一类在细胞质中合成，需要或能够进入细胞核发挥功能的蛋白质，其氨基酸序列具有核定位信号（NLS），能介导蛋白质通过NPC进入核内。发现亲核信号：用标记法5.核纤层（nuclear lamina）结构及功能核纤层的化学组成为核纤层蛋白，由A、B两种亚基装配而成，在分裂时呈周期性变化功能：（1）核纤层在细胞核中起支架作用:维持核的形态；与中间纤维及核骨架形成连续网络（2）核纤层与核膜重建及染色体凝集关系密切（参与核膜重建：核纤层蛋白通过磷酸化和去磷酸化的作用，在细胞周期中对核膜的崩解和重建起调控作用；核纤层为染色质提供锚定位点，与染色体凝集有关）（3）参与DNA的构建和复制二染色质（chromatin）和染色体（chromosome）染色质（丝状）和染色体（棒状，条状）是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同存在形式，由DNA，组蛋白，非组蛋白，少量RNA组成1.基因组（genome）：真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息称为一个基因组。2.染色质DNA必须的功能序列：端粒序列：于染色体的末端;在复制过程中维持DNA分子末端的完整性;保持染色体的稳定 着丝点序列：姐妹染色单体的连接部位;在细胞分裂中期通过动粒与纺锤丝相连，使复制后的染色体平均分配到两个子细胞中 复制源序列：是DNA复制起点，一条DNA具有多个复制源起点3.组蛋白：是真核生物染色体的基本结构蛋白，是一类带正电的碱性蛋白，能与DNA中带负电荷的磷酸基团相互结合，参与线性DNA纤维的包装;组蛋白的修饰（乙酰化或甲基化）可调控基因的表达。包括：H1，H2A,H2B,H3，H44.非组蛋白：指与染色质DNA结合的除组蛋白以外的蛋白质成分，其作用包括：参与维持染色体的结构;为DNA折叠及复制提供支架;参与基因的表达和调控高迁移率组（HMG）非组蛋白：含量最为丰富的非组蛋白；动态、可逆地结合于染色质的活性基因部位，参与调节基因的转录及表达5.常染色质和异染色质（1）常染色质：间期细胞核内染色较浅，螺旋化程度较低，处于伸展状态的染色质细丝，具有活跃的转录活性，多位于核中央，均匀分布。（2）异染色质：间期细胞核内染色深、呈凝缩状态，无转录活性的染色质，多位于核周近核膜处，结构致密 异染色质包括：结构异染色质：在所有细胞类型和各个发育阶段，都处于凝集状态的异染色质，如着丝粒、端粒等兼性异染色质：在某些细胞类型，或特定发育阶段中，原有的常染色质发生凝聚并丧失转录活性后转变为异染色质，如女性的巴氏小体、淋巴细胞的异染色质，在特定条件下兼性异染色质可转变回常染色质6.染色质组装成染色体（1）核小体：是染色质的基本结构单位，由200bp的DNA和一个组蛋白八聚体构成（2）多级螺旋化模型：DNA核小体螺线管超级螺线管染色单体染色体DNA共压缩了约8400倍（3）骨架-放射环模型：DNA核小体螺线管伸展的袢环浓缩的袢环染色体7.中期染色体的形态结构主缢痕：中期染色体两条姐妹染色单体的连接处，有一向内凹陷的缢痕。着丝粒：主缢痕的染色质部分。动粒：主缢痕两侧的圆盘状结构，是细胞分裂时纺锤丝的附着位点，参与染色体的定位和移动。次缢痕:是染色体上除主缢痕以外的缢缩部位，次缢痕部位的染色体为rDNA序列，能编码rRNA，参与核仁的组装，因此称为核仁组织区（NOR），而rDNA则称为核仁组织者。随体:是位于染色体末端的球状或棒状结构，通过次缢痕与染色体主体相连。端粒是染色体两端的特化结构，功能：维持染色体的稳定性；维持染色体的完整性；参与染色体在核内的空间排布及同源染色体的正确配对特殊类型的染色体：多线染色体，等刷染色体（卵母细胞减双线期）8.核型：是指某一个体细胞的全部染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体的数目，大小和形态特征。三核仁（nucleolus） （趋边效应）1.核仁的大小与细胞代谢活跃程度正相关，组成成分为蛋白质，RNA和少量DNA2.核仁包括：纤维中心(fc ): 纤维中心是包埋于颗粒组分内部的低电子密度的圆形结构，是rDNA的存在部位,人类rDNA位于5条染色体上，因此体细胞就有10个rDNA共同构成纤维中心 致密纤维组分(dfc):核仁内电子密度最高，含有处于不同转录阶段的rRNA分子 颗粒组分(gc)：由正在加工核糖体亚单位构成3. 功能：是rRNA基因转录和加工的场所；与核糖体蛋白在核仁内组装成核糖体的大小亚基大小亚基的形成：45S rRNA前体与来自胞质的80多种蛋白质结合形成核糖核蛋白复合体，在酶的催化下，裂解成18S rRNA,28S rRNA, 5.8S rRNA，其中18S rRNA与33种蛋白质装配成40S小亚基，28S rRNA, 5.8S rRNA 连同来自核仁外的5S rRNA与49种蛋白质装配成60S大亚基。4.核仁周期：前期：rDNA开始收回到染色体中，核仁分散成许多小核仁，染色质凝集形成染色体，rRNA合成停止； 中期和后期：rDNA完全收进染色体中，核仁消失； 末期：rRNA重新开始合成，形成多个小核仁，并进一步汇合成一个大核仁四核骨架（nuclear scaffold）是指核内一个由非组蛋白为主构成的网架结构体系,对细胞核及染色质起支持作用，也称核基质狭义：核内的纤维蛋白网络 广义：还包括核纤层，核孔复合体，中间纤维五细胞核与疾病染色体疾病：21三体综合症；睾丸退化症卵巢退化症；慢性粒细胞白血病（CML）（费城染色体：由22号染色体的长臂与9号染色体长臂之间的部分区段发生易位形成）；视网膜母细胞瘤；猫叫综合症基因缺陷与疾病：镰状细胞贫血症；苯丙酮尿症；早年衰老症；白化病；原发性高血压；遗传性少年糖尿病；动脉粥样硬化症第九章 基因信息的传递与蛋白质的合成一.基因及其结构1.基因(gene)的概念及分类基因是细胞内遗传物质的最小功能单位，是负载有特定遗传信息的DNA片段，产物为RNA和多肽 基因分为结构基因和调控基因：结构基因是指编码无调控功能的任何蛋白质或RNA基因；调控基因的产物（蛋白质或RNA）对结构基因的表达发挥调节作用2.基因组：是指细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质，是所有染色体上全部基因和基因间的DNA总和，它含有一个生物体进行各种生命活动所需要的全部遗传信息注：基因组的大小与基因组的复杂性无关，人类基因组约有30亿个碱基对，却只有23万个基因3.中心法则的内容：4.原核基因的结构(以乳糖操纵子为例)简单的结构：无内含子，基因排列连续紧密，转录后不需要剪切和加工；高效的组织形式：操纵子（多顺反子），基因转录产生一条mRNA分子,能翻译成数种多肽链；原核启动子：RNA聚合酶识别结合的部位，包括-35区及-10区5.真核基因的基本结构结构复杂而冗余:编码序列（外显子）与非编码序列（内含子）间隔排列形成断裂基因；非编码序列与编码序列比例（9：1)；非编码序列中存在大量重复序列 组织形式：单顺反子，基因转录产生一条mRNA分子,并只能翻译成一条多肽链 基本元件构成：启动子(TATA盒，CAAT盒及GC盒)；外显子及内含子（GT-AG法则）；5及3非翻译区；终止子(转录后形成发夹，终止转录）6.基因家族和重复序列（1）基因家族：真核细胞基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因，是由一个祖先基因经重复和变异形成的。 基因家族的分类：家族成员紧密地排列在一起，成为基因簇，如组蛋白基因簇; 家族成员广泛分散于整个染色体，如珠蛋白基因家族（2）重复序列：基因组中含有的大量功能未知，有多个拷贝的DNA重复序列。中度重复序列：属非编码序列，与基因调控有关（Alu家族人类含量最丰富的） 高度重复序列：由基因组中非常短的序列组成，重复几千次以上二.基因转录和转录后加工1.模板链（反义链）与编码链（有义链）2.基因转录的概念：以DNA双链中的反义链（模板链）为模板，以四种脱氧核苷三磷酸为原料，在RNA聚合酶的作用下，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程3.真核基因转录后加工包括什么内容（1）戴帽：对hnRNA 5进行化学修饰 （2）加尾：对mRNA前体3端的修饰过程 （3）剪接：将RNA前体分子中内含子切除，将外显子拼接的过程三.真核基因表达调控1.基因表达：是指生物体基因组所携带的遗传信息经转录及翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定生物学功能，使个体展示特定性状的全过程（1）具有特异性：时间特异性（阶段特异性），空间特异性（组织特异性）（2）两种方式：a.组成性表达:基因较少受环境因素的影响,基因产物为所有类型细胞的生存所必需，如各种管家基因 b. 诱导和阻遏表达（适应性表达）2.真核基因表达的多级调控（1）DNA/染色质水平的调控：依赖ATP的物理修饰：ATP释放能量，使组蛋白及DNA的构象发生局部变化 共价化学修饰：对组蛋白进行乙酰化(激活转录)/甲基化（停止转录）/磷酸化/泛素化修饰 核小体重塑（2）转录水平调控：通过顺式作用元件和反式作用因子相互作用而实现顺式作用元件：a.启动子：与RNA聚合酶识别、结合并导致转录起始的具有方向性的一段DNA序列,包括核心启动子（TATA盒）和上游启动子控制元件（CAAT/GC盒）b.增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列c.沉默子：负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用反式作用因子（转录因子）：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，是一类参与调控靶基因转录效率的蛋白质 eg.RNA聚合酶a.与DNA直接结合的转录因子，通常含有DNA结合域，转录激活域及二者的连接区（DNA-蛋白质相互作用）b.不与DNA直接结合的转录因子，没有DNA结合域，但能借助蛋白质-蛋白质相互作用影响转录效率（3）转录后调控（4）蛋白质翻译水平调控：通过磷酸化作用改变起始因子第十章 细胞连接与细胞粘连一细胞连接（cel