细胞复习大纲.doc

第一章：绪论1. 生命科学的发展阶段(1) 19世纪以及更早的时期，以形态描述为主的生物科学时期(2) 20世纪的前半个世纪，以实验生物学时期(3) 20世纪 五六年代以来，由于DNA双螺旋的发现和中心法则的建立，进入了精细定性和定量的生物学时期2.胡克命名“cell”3:施莱登和施旺创立的“细胞学说”，创立于19世纪，德国病理学家维尔肖提出“细胞只能来自细胞”4.“细胞学说的基本内容”(1) 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；(2) 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命；(3) 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。5“细胞学的经典时期”(1) 原生质理论的提出(2) 细胞分裂的研究(3) 细胞器的发现第二章： 细胞的统一性和多样性1. “细胞是构成生命活动的的基本单位”，如何理解这一概念。(1) 一切有机体由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位(2) 细胞具有独立的，有序的自控代谢体系，细胞是代谢和功能的基本单位(3) 细胞是有机体生长和发育的基础(4) 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性(5) 没有细胞就没有完整的生命(6) 细胞概念新思考A细胞是物质结构、能量和信息过程的精巧结合的综合体B细胞是多层次、非线性与层面的复杂结构体系C细胞是高度有序的，具有自组装与自组织能力的体系2. 细胞的共性(1) 所有细胞有相似的化学组成 细胞中的四种有机小分子： 单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸 。细胞中的四种生物大分子：由有机小分子构成： 多糖、脂类、蛋白质、核酸(2) 所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。(3) 所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA.DNA是遗传信息复制、传递和基因转录的模板，RNA参与蛋白质的合成。(4) 作为蛋白质合成的机器核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。维系蛋白质一级结构的最主要的化学键是（ ） A.离子键 B.二硫键 C.肽键 D.氢键(5) 所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂3.原核生物、真核生物和古细菌三种不同类型的细胞A 原核生物的概念和特点定义：由原核细胞构成的生物。细胞中无膜围的核和其他细胞器。特点：(1)遗传信息量少，主要的遗传信息是一个由一个环状DNA构成 (2)没有分化出膜的专门结构与功能的细胞器和细胞核支原体：最小最简单的细胞 特点：具有多种形态性，没有细胞壁，形态可以随意变化 支原体的细胞质膜与动物细胞质膜类似，但是自身不能合成长链脂肪酸或不饱和脂肪酸，必须依赖生长培养基提供外语的脂肪酸合成膜的脂质。细菌：可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌），绝大多数细菌的直径在0.55m之间细胞壁：厚度一般15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元细胞膜：质膜内褶。一些革兰氏阳性菌质膜内褶形成小管状结构，称为间体(mesosome) ，因其与DNA有联系，推测可能起DNA复制的支点作用。拟核：没有核膜，DNA分子裸露，核糖体：70S。由大亚单位(50S)与小亚单位(30S)组成，30S的小亚单位对四环素与链霉素敏感，50S的大亚单位对红霉素与氯霉素敏感。质粒：定义，除核区DNA外，可进行自主复制的遗传因子，用于基因重组与基因转移的载体荚膜：细菌最外表的一层多糖类物质，边界明显的称荚膜，功能：抵御不良环境；保护自身不受吞噬；选择性的粘附到特定细胞的表面上。鞭毛：是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛菌毛：是菌体表面极其的蛋白纤细，电镜观察分为普通菌毛和性菌毛两类。前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物质有关。 繁殖：以二分裂的方式繁殖，内生孢子：某些细菌处于不利的环境，或耗尽营养时，形成内生孢子，又称芽孢，是对不良环境有强抵抗力的休眠体。 蓝藻又称蓝细菌，是最简单的自养生物。它的光合作用类似于高等植物 ，而不同于光合细菌（不能释放氧气）。没有叶绿体，但有质膜内陷形成的捕光装置。原核与真核细胞的区别病毒真病毒：定义又核酸分子（DNA和RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体类病毒：定义，仅有一个感染性的RNA构成特征：个体微小，可通过滤菌器，大多数病毒必须用电镜才能看见，一般在2030nm之间；核酸为DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；专营细胞内寄生生活；具有受体连结蛋白 (receptor binding protein)，与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。 形态：球形 (Sphericity)：大多数人类和动物病毒为球形，如脊髓灰质炎病毒、疱疹病毒及腺病毒等；丝形 (Filament) ：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒，人类流感病毒有时也可形成丝形；弹形(Bullet-shape)：形似子弹头，如狂犬病病毒等，其他多为植物病毒。砖形 (Brick-shape)：如痘病毒、天花病毒等；蝌蚪形(Tadpole-shape)：由一卵圆形的头及一条细长的尾组成，如噬菌体。其中为二十面体对称; 、 为螺旋对称; 、 复合对称。根据寄生的宿主不同，病毒可分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒(即噬菌体)病毒的复杂过程包括：侵染脱衣壳早基因复制和表达晚基因复制结构蛋白合成和组装与释放第三章：细胞质膜1. 膜的概念：细胞膜(cell membrane) ：是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜。它既是细胞质与外环境之间的一道屏障，又是细胞与外环境之间进行物质、能量的交换和信息传递的特别通道。内膜系统(endomembrane system)细胞膜外的其他膜结构，是许多细胞器的界膜。生物膜(biomembrane) ：细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。单位膜(unit membrane)：在透射电镜下呈现为“两暗夹一明”的三层结构。 细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，基本作用是保持细胞内微环境的相对稳定， 并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外， 细胞质膜在细胞的生存、生长、分裂、 分化中起重要作用。2. 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。（一）、磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50以上。磷脂分子的主要特征是：（1）具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链），线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性局部。（2）脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。（3）常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。 甘油磷脂磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS 磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol, DPG，旧称心磷脂膜脂的运动方式 （1）侧向运动扩散（2）旋转运动（3）脂分子尾部摆动 （4）双层脂分子之间的翻转运动 （5）伸缩震荡运动 （6）旋转异构化运动3. 膜蛋白是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式，可分为：外在(外周)膜蛋白 水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜内表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合， 易分离。内在（整合）膜蛋白 水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。脂质锚定蛋白 通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。4. “流动镶嵌模型”定义内容一、细胞膜具有流动性二、细胞膜具有不对称性 ：同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布质膜流动性的影响因素：o 胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。o 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。o 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。o 卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。o 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。细胞质膜各部分名称：样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmic surface）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmic face）；PS，原生质表面（protoplasmic surface）；PF，原生质小页断面（protoplasmic face） 5. 细胞质膜的功能：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。6. 红细胞膜骨架 血影：是指人的红细胞经低渗处理后，质膜破裂剩下保持原来的形态和大小的细胞膜结构。红细胞膜支持骨架的主要成分是血影蛋白，肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白 第四章 物质的跨膜运输1. 膜转运蛋白分为两类：载体蛋白和通道蛋白载体蛋白：是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结合，通过构象改变介导溶质的主动和被动跨膜运输。特点： （1）载体蛋白主要根据其上结合位点的特异性进行辨别。且每次转运都发生自身构象变化。（2）可被底物类似物竞争性抑制，也可被抑制剂非竞争性抑制（被称通透酶）（3）对转运溶质分子不作任何共价修饰通道蛋白：是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。关键特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的特点： （1）通道蛋白主要根据溶质大小和电荷进行辨别，具有极高的转运速率。（2）没有饱和值（3）并非连续开放，而是门控的。受控于适当的细胞信号离子通道的开放和关闭，称为门控(gating).根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类:(1)电压门控性(voltage gated)，又称电压依赖性(voltage dependent)或电压敏感性(voltage sensitive)离子通道:因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4种主要类型，各型又分若干亚型.(2)配体门控性(ligand gated)，又称化学门控性(chemical gated)离子通道:细胞内外地某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构想改变，从而使离子通道开启或关闭。如乙酰胆碱受体通道、谷氨酸受体通道、门冬氨酸受体通道等.非选择性阳离子通道(non-selective cation channels)系由配体作用于相应受体而开放，同时允许Na+、Ca2+ 或K+ 通过，属于该类。(3)机械门控性(mechanogated)，又称机械敏感性(mechanosensitive)离子通道:是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道. 2主动运输和被动运输一、被动运输：物质顺浓度梯度由浓度高的一侧通过膜运输到浓度低的一侧，不需要细胞消耗能量的运输方式。包括简单扩散和协助扩散。二、主动运输：主动运输是指物质逆浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。Na+、K+和Ca2+等离子，都不能自由地通过磷脂双分子层，它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量小分子物质跨膜运输的主要方式被动运输主动运输简单扩散协助扩散也叫自由扩散（free diffusing），特点是：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；没有膜蛋白的协助。也称促进扩散（faciliatied diffusion），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。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和； 有特异性，即与特定溶质结合。这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。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。主动运输所需的能量来源分类主要有：1. ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量（P-型离子泵，V-型质子泵， F-型质子泵和ABC超家族） 2.协同运输中的离子梯度动力(耦联转运蛋白）3.光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌-菌紫红质以Na+ -K+泵或Ca泵为例，简述细胞膜的主动运输过程质子泵定义：能逆浓度梯度转运氢离子通过膜的膜整合糖蛋白。质子泵的驱动依赖于ATP水解释放的能量，质子泵在泵出氢离子时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。 分类：（1）、P-type： 载体蛋白利用ATP使自身磷酸化，发生构象的改变来转移质子或其它离子，如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵。 （2）、V-type： 由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、动物细胞的内吞体、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上。（3）、F-type： 是由许多亚基构成的管状结构，H沿浓度梯度运动，所释放的能量与ATP合成耦联起来，所以也叫H+-ATP合成酶，F是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子(factor)的缩写。F型质子泵位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。F型质子泵不仅可以利用质子动力势将ADP转化成ATP，也可以利用水解ATP释放的能量转移质子。3.协同运输（Na+-K+泵或H+泵与载体蛋白协同作用）靠间接提供能量完成主动运输。所需能量来自膜两侧离子的浓度梯度。动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。分为：同向协同（symport）和反向协同（antiport）如动物小肠细胞对葡萄糖的吸收就是伴随着Na+的进入，细胞内的Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外，细胞内始终保持较低的钠离子浓度，形成电化学梯度。4. 膜电位的概念n 膜电位：细胞质膜两侧各种带电物质形成的电位差。n 静息电位：是指细胞未受刺激时，存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差。主要由质膜上相对稳定的离子跨膜运输或离子流形成。n 动作电位：在刺激作用下产生的行使通讯功能的快速变化的膜电位。n 极化：静息电位是细胞内外相对稳定的电位差，质膜内是负值，质膜外围正值，这种现状叫极化n 极化：细胞膜两侧的电位差在某些情况下会发生变动，使细胞膜处于不同的电位状态。细胞安静时膜两侧内负外正的状态称为膜的n 超极化：当膜电位向膜内负值增大方向变化n 去极化：膜电位向膜内负值减小方向变化n 反极化：去极化近一步加剧，膜内电位变为正值，而膜外电位变为负值n 复极化：细胞受到刺激后先发生去极化，再向膜内为负的静息电位水平恢复5.胞吞和胞吐作用真核细胞通过内吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称为吞排作用，吞噬现象是原生动物获取营养物质的主要方式，胞饮作用：细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质。 区别：（1）胞吞泡的大小不同，胞饮泡直径一般小于150nm,而吞噬泡直径往往大于250nm.（2）所有真核细胞都能通过胞饮作用连续摄入溶液和分子，而大的颗粒性物质则主要是通过特殊的吞噬细胞摄入的；前者是一个连续发生的过程，后者首先需要被吞噬物与细胞表面结合并激活细胞表面受体，因此是一个信号触发过程。（3）胞吞泡形成机制不同 胞饮泡的形成需要网格蛋白或这一类蛋白的帮助。（当配体与膜上受体结合后，网格蛋白聚集在膜下的一侧，形成质膜凹陷，称网格蛋白有被小窝，一种小分子GTP结合蛋白在深陷有被小窝的颈部装配成环，随后蛋白水解与结合的GTP引起颈部缢缩，最终脱离质膜形成网格蛋白有被小泡，几秒钟后，网格蛋白脱离小泡返回质膜附近重复使用。 吞噬泡需要微丝机结合蛋白的帮助第五章 信号转导1. 概念细胞通讯：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。细胞信号发放（cell signaling）细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。 细胞识别（cell recognition）指细胞与细胞之间通过细胞表面的信息分子相互作用，从而引起细胞反应的现象 信号转导（signal transduction）指外界信号（如光、电、化学分子）与细胞表面受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一系列过程 细胞通讯主要方式：（一）细胞间隙连接（二）膜表面分子接触通讯（三）化学通讯 1. 内分泌（endocrine） 2. 旁分泌（paracrine） 3. 突触信号发放 4. 自分泌（autocrine） 内分泌：内分泌激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。特点：低浓度（10-8-10-12M ），全身性，长时效,激素产生后经过漫长的运送过程才起作用，而且血流中微量的激素就足以维持长久的作用。 旁分泌：信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：各类细胞因子；气体信号分子。 突触信号发放：神经递质（如乙酰胆碱）由突触前膜释放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。 自分泌：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。如：大肠癌细胞可自分泌产生胃泌素，介导调节c-myc、c-fos和ras p21等癌基因表达，从而促进癌细胞的增殖。2.信号分子分类：接受信号：物理和化学信号分子产生和作用方式：内分泌激素、神经递质、局部化学介导因子和气体分子溶解性：脂溶性信号分子，如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。水溶性信号分子，如神经递质、细胞因子和水溶性激素，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合，经信号转换机制，通过胞内信使（如cAMP）或激活膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细胞的应答反应。信号分子特点： 特异性，只能与特定的受体结合； 细胞间识别-信号分子高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统 可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳第一信使：水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，称第一信使。 第二信使：起信号转换和放大的作用，如cAMP、cGMP、IP3、DAG、Ca2+。细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使,而将细胞外的信号称为第一信使。 第二信使为第一信使作用于靶细胞后在胞浆内产生的信息分子，第二信使将获得的信息增强，分化，整合并传递给效应器才能发挥特定的生理功能或药理效应。 第二信使包括：环磷腺苷，环磷鸟苷，肌醇磷脂，钙离子，廿碳烯酸类，一氧化氮等。 3.受体：细胞膜上或细胞内能够识别和选择性结合某种配体（信号分子），多为糖蛋白，少量是糖脂，分子上具有配体结合区域和产生效应的区域。特点：特异性；饱和性；配体与受体结合高度的亲和力。分类：细胞内受体：位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结 合小的脂溶性信号分子，如胞内的甾体类激素受体。细胞表面受体：主要亲水性信号分子的信息传递。可分为：离子通道型受体、G蛋白耦联型受体酶耦联型受体。简述分子开关在细胞信号通路的作用机制 定义：通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。 分类 ： 一类GTPase开关蛋白：结合GTP而活化，结合GDP而失活。 二类 蛋白激酶和蛋白磷酸酶调开关蛋白：开关蛋白的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭，许多由可逆磷酸化控制的开关蛋白是蛋白激酶本身，在细胞内构成信号传递的磷酸化级联反应NO作为气体信号分子其鸟苷酸环化酶（NOS）的活化起到关键作用G蛋白：即三聚体GTP结合调节蛋白，位于质膜胞质侧分类：A. cAMP信号通路B. 磷脂酰肌醇信号通路C：G蛋白偶联