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第一二章18381839Schleiden和Schwann提出了细胞学说 细胞是构成有机体的基本单位细胞是代谢与功能的基本单位细胞是有机体生长与发育的基础细胞是遗传的基本单位基本结构体系:1生物膜体系 2遗传信息的复制与表达体系病毒的基本知识；1成分和结构简单,多数仅由核酸和蛋白质组成; 2核酸为DNA或RNA,没有含两种核酸的病毒;6种复制类型 :双链DNA病毒、单链DNA病毒、双链RNA病毒、侵染性单链RNA病毒、非侵染性单链RNA病毒，以及单链RNA逆转病毒 最小 最简单的细胞支原体细菌细胞是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。绝大多数细菌的直径在0.55m之间。真核细胞的基本结构；生物膜结构系统；遗传信息表达系统；细胞骨架系统 病毒的增值过程；1病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染 吸附 : 决定于病毒表面的识别结构与敏感细胞表面的受体能否互补结合 进入细胞: 多数动物细胞以“主动吞饮”作用使病毒进入细胞 ;包膜与细胞膜融合; 噬菌体仅将核酸注入细胞 . 释放核酸 : 在细胞的蛋白最小、最简单,可通过滤菌器,大多数病毒必须用电镜才能看见,一般在20-30nm之间; 成分和结构简单,多数仅由核酸和蛋白质组成; 核酸为DNA或RNA,没有含两种核酸的病毒; 水解酶的作用下，壳体被裂解，释放出核酸。 2病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成 RNA在胞质内复制与转录;多数DNA(除痘病毒与虹病毒)进入核内3病毒的装配、成熟与释放 病毒的核酸与蛋白质在宿主细胞内分别合成，两者装配成核壳体。 无包膜的立体对称型病毒，装配就是成熟 ;有包膜的病毒，核壳体外包上一层细胞膜 许多无包膜的病毒，释放的速度很快，细胞崩解;有包膜的病毒是以出芽的方式逐步释放 从病毒侵入细胞到子代病毒的成熟释放称为一个增殖周期(或复制周期) 双链DNA病毒与单链RNA病毒病毒进入细胞-(在蛋白水解酶或称脱衣酶的作用下) 蛋白质壳体裂解，释放出DNA或RNA -DNA进入细胞核,RNA留在细胞质内 -翻译“早期蛋白”-聚合酶催化复制新的DNA或RNA -转录带有病毒遗传信息的 mRNA-翻译病毒的结构蛋白原核与真核细胞的区别见书第三章质膜的流动镶嵌模型(质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式)1. 细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。2. 磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；3. 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。细胞连接：封闭连接、锚定连接和通讯连接细胞外被(cell coat)又称糖萼:细胞膜外表面的膜脂或膜蛋白共价结合的糖链形成的包被，起保护细胞和细胞识别的作用。细胞外基质 ECM(extracellular matrix)：是细胞外蛋白和多糖构成的网络红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影红细胞膜骨架的构成： 血影蛋白四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约1315单体）相连，形成血影蛋白网络。通过两个锚定点固定在质膜下方： 通过带4.1蛋白与血型糖蛋白连结； 通过锚蛋白与带3蛋白相连。 这一骨架系统赋与了红细胞质膜的刚性与韧性，得以几百万次地通过比它直径还小的微血管、动脉、静脉。质膜内外两层的组分和功能的差异，称膜的不对称性各断面命名；ES 细胞外表面PS，原生质表面EF，细胞外小页断面PF，原生质小页断面整合蛋白的跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位。六、细胞膜的功能1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；5. 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。构成锚定连接的蛋白：细胞内附着蛋白跨膜连接的糖蛋白通过质膜下的致密斑连接中间纤维；相邻两细胞的致密斑由跨膜连接糖蛋白相互连接 各类连接的比较表见书第四章一、Na+_K+ATP酶 结构：由1个大催化亚单位和1个小的糖蛋白组成。分布于动物细胞的质膜。 工作原理：在膜内侧Na+结合，ATP水解，泵本身磷酸化，构型改变， Na+朝向胞外并释 PF，原生质小页断面 放。 K+结合，泵去磷酸化，构型恢复原状， K+朝向细胞质并释放。 总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。 乌本苷抑制其活性；Mg2+和少量膜脂提高其活性二，运输方式； 1简单扩散 被动运输（简单扩散）：一些物质不需膜蛋白帮助，顺浓度梯度自由扩散过膜。 也叫自由扩散；特点是1沿浓度梯度（或化学梯度）扩散；2不需要提供能量3没有膜蛋白的协助 2、协助扩散 又称易化扩散（facilitated diffusion）：在蛋白帮助下，各种极性分子和无机离子顺浓度梯度，不耗浓能量的跨膜运输。这些蛋白称膜运输蛋白。 分为载体蛋白 通道蛋白 其运输特点是：比自由扩散转运速率高； 存在最大转运速率， 在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。 有特异性，即与特定溶质结合。 存在膜转运蛋白，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜转运 3主动运输 由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。 主动运输的特点是：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； 需要能量； 都有载体蛋白。Ca2+泵作用；（水解1个ATP可转运2个Ca2+，并伴有1个 Mg2+ 反向转运）作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子浓度10-7M，细胞外钙离子浓度10-3M第五章细胞外信号分子称为“第一信使”。 第二信使(secondary messenger)学说:胞外化学物质(第一信使)不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，而导致产生胞内第二信使，从而激发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。主要有： cAMP 、cGMP、IP3、DG。Ca2+通常被称为第三信使。第二信使的作用：信号转换、信号放大二、G蛋白偶联型受体 配体受体复合物与靶蛋白的作用要通过与G蛋白的偶联，信号传递需第二信使。 G蛋白：即三聚体GTP结合调节蛋白 位置：质膜胞质侧。 组成：三个亚基， 亚基具有GTP酶活性 ，二聚体共价结合于膜上。 作用：相当于分子开关，亚基结合GDP处于关闭状态，结合GTP处于开启状态。 配体与受体结合，导致受体胞内结构域与G蛋白亚基偶联，并促使亚基结合的GDP被GTP交换而被活化，从而传递信号。它将受体与腺苷酸环化酶偶联 G蛋白偶联型受体：7次跨膜蛋白，胞外结构域识别信号分子，胞内结构域与G蛋白偶联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，将胞外信号转为胞内信号。、三cAMP信号途径 通过调节第二信使cAMP的浓度变化，将细胞外信号转变为细胞内信号。 cAMP信号途径的组分： 激活型激素受体(Rs)或抑制型激素受体(Ri)； 活化型调节蛋白(Gs)或抑制型调节蛋白(Gi)； 腺苷酸环化酶。Gs调节模型:当细胞没有受到激素刺激，Gs处于非活化态时，Gs蛋白为异三聚体， 亚基与GDP结合，此时腺苷酸环化酶（C）没有活性；激素配体与Rs结合，导致Rs构象改变，使激素-受体复合物与Gs结合，Gs的亚基构象改变，排斥GDP，结合GTP而活化，Gs蛋白解离出亚基和亚基复合物。 亚基活化腺苷酸环化酶，将ATP转化为cAMP。亚基复合物也可激活某些胞内靶分子Gi调节模型通过亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性； 通过亚基复合物与游离Gs的亚基结合，阻断Gs的亚基对腺苷酸环化酶的活化2 磷脂酰肌醇途径? 胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活质膜上的磷脂酶C(PLC)，使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解成1，4， 5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油( DG) 。又称为“ 双信使系统” (doublemessenger system)。 IP3 开启胞内IP3门控钙通道，使Ca2+浓度升高，激活钙调蛋白。 DG激活蛋白激酶C(PKC)：一、细胞信号传递的基本特征1、多途径、多层次的细胞信号传递通路具有收敛或发散的特点2、细胞的信号转导既具有专一性又有作用机制的相似性3、信号转导过程具有信号放大作用，但这种放大作用又必须受到适度控制，这表现为信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存4、当细胞长期暴露在某种形式的刺激下，细胞对刺激的反应将会降低，这就是细胞进行适应从细胞表面到细胞内的4条主要信号通路的比较不难发现：磷脂酶C既是G蛋白偶联受体信号途径的效应酶，又是RTK信号途径的效应酶(具有SH2结构域的信号蛋白)，在两条信号通路中具有中介作用；4条信号通路彼此不同但在运作机制上又具有相似的原理，最终都是激活蛋白激酶。由蛋白激酶形成的整合信息网络原则上可调节细胞任何特定的过程第六章内质网；1糙面型内质网2光面型内质网功能；内质网是蛋白质和脂质合成的基地，几乎全部的脂质和多种重要的蛋白质都是在内质网上合成的。内质网上进行的主要为N-连接的糖基化高尔基体；凸出的一面靠近细胞核称为形成面（forming face）或顺面（cis face）。凹进的一面对着质膜称为成熟面（mature face）或反面（trans face）。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。高尔基体的主要功能；将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。 1、参与细胞分泌活动 RER上合成蛋白质 进入ER腔COPII运输泡进入CGN在medial Gdgi中加工在TGN形成运输泡运输与质膜融合、排出。 高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。2、蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化的功能：为各种蛋白质打上不同的标志，以利于高尔基体的分类与包装；保证糖蛋白从糙面内质网至高尔基体膜囊单方向进行转移；影响多肽的构象；增强了糖蛋白的稳定性； 影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。 O-连接的糖基化主要在高尔基体中进行3、蛋白酶的水解和其他加工过程肽激素和神经多肽被反面囊膜上的蛋白水解酶特异水解成活性多肽。4、进行膜的转化功能 在内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。溶酶体；是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。如将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质，如胰岛素（C端）；或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。（酸性磷酸酶是标志酶）残体；又称后溶酶体（post-lysosome）已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。残体可通过外排作用排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。蛋白质的分选(protein sorting)：蛋白质在细胞质基质中的核糖体或线粒体、叶绿体上合成，然后转运至细胞的特定部位装配成结构与功能的复合体，从而参与细胞生命活动的过程。第七章一 线粒体超微结构分为外膜、内膜、膜间隙和基质 1. 外膜(out membrane) 具有孔蛋白（porin）构成的亲水通道，允许分子量为5KD以下的分子通过。 2、内膜（inner membrane） 心磷脂含量高达20%、缺乏胆固醇，通透性很低，仅允许不带电荷的小分子物质通过。 嵴内面的膜为不光滑结构，上面覆盖有基粒。基粒由头部（F1）和基部（F0）构成。 内膜向线粒体内室褶入形成嵴（cristae）， 嵴能显著扩大内膜表面积（达510倍），嵴有两种类型：板层状、管状。 3、膜间隙(intermembrane space)：是内外膜之间的腔隙，宽约6-8nm。含有可溶性酶、底物和辅助因子。 4、基质（matrix）：为内膜和嵴包围的空间。含可溶性蛋白质二ATP合酶（ATP synthetase）的结构 状如蘑菇，属F型质子泵。 分为球形的F1（头部）和嵌入膜中的F0（基部） F1由33组成复合体，具有三个ATP合成的催化位点（每个亚基具有一个）。和单位交替排列，状如桔瓣。贯穿复合体（转子），并与F0接触，帮助与F0结合。与F0的a、b亚基形成固定复合体的结构（定子）。 F0由三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜，12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道。三氧化磷酸化的作用机理 质子动力势（化学渗透(Chemiosmotic) 假说）： 电子沿呼吸链传递时，所释放的能量将质子从内膜基质侧（M侧）泵至膜间隙（胞质侧或C侧），形成pH梯度（pH）及电位梯度（ ），两者共同构成电化学梯度，即质子动力势（proton-motiveforce, P）。 P= -(2.3RT/F)pH 当温度为25时P的值为220mV左右。 质子沿电化学梯度穿过内膜上的ATP合酶流回基质，使ATP酶的构象发生改变，将ADP和Pi合成ATP。四 光合作用的本质； 是能量及物质的转化过程。首先光能转化成电能，经电子传递产生ATP以及NADPH形式的不稳定化学能，最终转化成稳定的化学能储存在糖类化合物中。（三大步骤，分为光反应和暗反应，前者需要光，涉及水的光解和光合磷酸化。后者不需要光，涉及CO2的固定，分为C3和C4两类。）五 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质中一个H+又被用于还原NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH5，基质pH8）形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1组成33的结构。CF0嵌在膜中， 运输质子六半自主性细胞器：线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身基因组两套遗传系统控制在个体发育中叶绿体由原质体发育而来。第八章间期核：核被膜、核仁、染色质和核基质内、外核膜常常在某些部位相互融合形成环状开口，称为核孔。在核孔上镶嵌着一种复杂的结构，叫做核孔复合体辐可进一步分为三个结构域：1柱状亚单位2腔内亚单位3环带亚单位 一亲核蛋白的入核转运：亲核蛋白通过NLS识别importin，与可溶性NLS受体importin/importin异二聚体结合，形成转运复合物；在importin的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合；转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面；转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放；受体的亚基与结合的Ran返回胞质，在胞质内Ran-GTP水解形成Ran-GDP并与importin解离，Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP状态。染色质：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。 染色体：细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA 二染色体DNA 3种序列：单一序列（三联体密码编码氨基酸信息）；中度重复序列（1015，基因选择性表达）；高度重复序列 3种构像：B-DNA、Z-DNA、A-DNA。三核小体结构要点每个核小体单位包括约200bp的DNA、一个组蛋白核心和一个H1； 由H2A、H2B、H3、H4各两分子形成八聚体，构成核心颗粒； DNA分子超螺旋缠绕在核心颗粒表面，每圈80bp，共1.75圈，约146bp，两端被H1锁合； 相邻核心颗粒之间为一段60bp的连接线DNA。四、异染色质和常染色质间期核中染色质分异染色质和常染色质。常染色质（enchromatin）：处于伸展状态，有转录活性。异染色质（heterochromatin） ：处于聚缩状态，无转录活性，多位于着丝粒，端粒等部位。分为组成型异染色质兼性异染色质两者主要区别：螺旋化程度、DNA序列和功能。常、异染色质可相互转换。（概念）核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和。包括染色体的数目、大小和形态特征等方面染色体DNA的 3种功能元件；自主复制DNA序列(ARS着丝粒DNA序列(CEN端粒DNA序列(TEL)。核仁的功能；核糖体的生物发生，包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配。第九章一。核糖体几乎存在于一切细胞内。存在形式：附着核糖体，游离核糖体。 二，两种基本类型：原核细胞、真核细胞线粒体与叶绿体内的核糖体为70S； 真核细胞的核糖体(除线粒体与叶绿体核糖体外)均为80S三核糖体与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点 ；(1)与mRNA的结合位点；(2)与新掺人的氨酰tRNA的结合位点氨酰基位点，又称A位点；(3)与延伸中的肽酰tRNA的结合位点肽酰基位点，又称P位点；(4)肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点E位点；多聚核糖体；核糖体并不是单独工作的，而是由多个甚至几十个串连在一条mRNA分子上，称多聚核糖体（polyribosome）。第十章微丝装配时，溶液中ATP-肌动蛋白的浓度处于临界浓度时，ATP-肌动蛋白在(+)端添加，而从(-)端分离，表现出“踏车”现象。1、肌肉收缩系统中的有关蛋白肌肉由肌原纤维组成，肌原纤维由粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。四1、肌肉收缩肌动蛋白丝与肌球蛋白丝相对滑动所致肌球蛋白结合ATP，引起头部与肌动蛋白纤维分离；ATP水解，引起头部与肌动蛋白弱结合；Pi释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向M线方向弯曲，引起细肌丝向M线移动；ADP释放ATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。如此循环微管；是由微管蛋白组成的长管状细胞器结构，存在于所有真核细胞中，对低温、高压和秋水仙素敏感。微管两端具GTP帽，微管将继续装配，反之，具GDP帽则解聚。提纯的微管，在微酸性环境，适宜的温度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的条件下能自发的组装成11条原纤维的微管。微管组织中心，包括：中心体、着丝粒、成膜体、鞭毛基体五细胞内运输是胞内物质运输的路轨。涉及两大类马达蛋白：驱动蛋白kinesin，向（+）极运输小泡；胞质动力蛋白dyenin，驱动向（-）极的运输。两者均需ATP提供能量胞质骨架的三种成分的比较表见书第十一章（一）有丝分裂过程为了便于描述人为的划分为六个时期： 间期（interphase）； 前期(prophase)； 前中期(premetaphase)； 中期(metaphase)； 后期(anaphase)； 末期(telophase)。其中间期包括G1期、S期和G2期，主要进行DNA复制、中心体复制、细胞体积增大等准备工作。1、前期特点；?染色质凝缩，分裂极确立与纺锤体开始形成，核仁解体，核膜消失。在着丝粒(主缢痕)处装配动粒（着丝点）S期中心体已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒之间形成纺锤体微管，核膜解体时，中心粒已到达两极。（概念）-（