医学细胞生物.doc

第一章1.细胞最早于1665年由英国科学家RHooke发现。2.细胞生物学是从细胞的显微（利用显微镜技术）、亚显微（利用电子显微镜技术）和分子（常用分子生物学技术和生物物理学方法）三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。3.细胞生物学发展的主要阶段：细胞的发现与细胞学说的创立，光学显微镜下的细胞学研究，实验细胞学阶段，亚显微结构与分子水平的细胞生物学。4.M.J.Schleiden和Schwann提出细胞学说（细胞是生物的基本单位）R.Virchow补充了细胞学说（提出“一切细胞只能来自原来的细胞”，机体的一切病理现象都基于细胞的损伤。）第二章1.细胞的5个特点：细胞是构成有机体的基本单位；细胞具有独立完整的代谢体系，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，细胞具有遗传的全能性；没有细胞就没有完整的生命。2.所有生物体的细胞都由一个共同的祖先细胞进化而来；支原体是最小最简单的细胞；细菌是原核细胞的典型代表；古细菌多生活在极端环境中。3.光镜下的真核细胞（显微）：细胞膜、细胞质和细胞核（可看到核仁）4.电镜下的真核细胞（亚显微）：内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体等膜性细胞器以及微丝、微管、中间纤维等骨架系统。在细胞核中可看到染色质、核骨架。5.生物膜系统（以脂质和蛋白质成分为基础）：以生物膜为基础而形成的一系列膜性结构或细胞器（具有相似的单位膜结构，即电镜下两暗夹一亮）6.原核细胞与真核细胞比较特征原核细胞真核细胞细胞骨架有细胞骨架相关蛋白有DNA量（信息量）小大DNA分子结构环状线状染色质或染色体仅有一条裸露DNA，不与组蛋白结合，但可与少量类组蛋白结合有2个以上与组蛋白和酸性蛋白结合的DNA分子，以核小体及各级高级结构构成染色质与染色体基因结构特点无内含子，无大量DNA重复序列有内含子和大量DNA重复序列转录与翻译同时进行（在胞质内）核内转录，胞质内翻译转录与翻译后大分子的加工与修饰无有细胞分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂，无丝分裂7.原核细胞主要结构特点：缺少由膜包围的核以及内膜系统和细胞骨架。古核细胞：形态结构与遗传结构装置上和原核细胞相似，但有些分子进化特征更接近真核细胞。病毒：DNA病毒（DNA+蛋白质），RNA病毒（RNA+病毒）类病毒（仅RNA）朊病毒（蛋白质）8.原生质（组成细胞的物质）主要元素：C、H、O、N。9.生物小分子，包括水（细胞中含量最多，包括游离水以及以氢键结合的结合水）无机盐（离子状态，游离或与蛋白质或脂类结合）和单糖（细胞能源和多糖的亚基）脂肪酸（细胞膜的组分）氨基酸（蛋白质亚基）核苷酸（核酸亚基）。10.生物大分子：核酸（DNA携带着控制细胞生命活动的全部信息，RNA与信息的表达有关）、蛋白质和多糖。核苷酸：由戊糖、碱基（含氮有机碱）和磷酸三部分组成；碱基包括A（腺）G（鸟）C（胞）T（胸腺）U（尿），另外还有修饰碱基（稀有碱基，即在碱基的某些位置附加或取代某些基因，绝大部分分布在RNA上）核苷酸产生过程：碱基与戊糖形成核苷，再与磷酸以酯键连接（有时磷酸可与核苷的2个羟基形成酯键，形成环化核苷酸）第二信使分子：3，5-环化鸟苷酸（cGMP） 3，5-环化腺苷酸（cAMP）核苷酸之间以3，5磷酸二酯键相连接。Watson和Crick提出DNA分子双螺旋结构模型。DNA双螺旋结构易受环境特别是湿度的影响，低湿度时A型（右手螺旋）高湿度时B型。DNA主要功能：储存、复制和传递遗传信息。基因组：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DAN的总和。（表）各种RNARNA（发夹结构）种类存在部位功能信使RNA（mRNA）细胞核与细胞质，线粒体（mt mRNA）蛋白质合成模板核糖体RNA（rRNA）细胞核与细胞质，线粒体（mt rRNA）核糖体组成成分转运RNA（tRNA）细胞核与细胞质，线粒体（mt tRNA）转运氨基酸，参与蛋白质合成小核RNA（snRNA）细胞核参与mRNA前体的剪接、加工小核仁RNA（snoRNA）细胞核参与rRNA的加工与修饰微小RNA（miRNA）细胞核与细胞质基因表达调节核酶（有酶活性的RNA）细胞核与细胞质催化RNA剪接蛋白质：通常由20种氨基酸组成，氨基酸为两性电解质（带负电荷的酸性氨基酸（谷、天冬）带正电荷的碱性氨基酸（精、赖、组）不带电荷的中性极性/非极性氨基酸四类）酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸的磷酸化和去磷酸化在蛋白质执行信息传递功能过程中起主要作用。肽键：氨基与羧基脱水缩合而成的化学键。蛋白质功能的发挥与其构象的不断改变密切相关（如蛋白质的磷酸化与去磷酸化）。酶：特异性和高效性由酶分子中的某些氨基酸残基的侧链基团所决定的。这些氨基酸残基通过多肽链折叠相互接近形成酶活性中心（变构酶具有结合变构剂的变构位点。）第三章1.普通光学显微镜的分辨极限（能够区分相近两点的最小距离称为分辨率）是0.2um。分辨率公式以及如何算上述0.2um分辨极限请参照P32（白光波长0.5um，油镜折射率1.5）2.提高分辨率：增加照明光源的波长（光不能用来检测比它本身波长短得多的结构细节）；使用油镜；3.光学显微镜（由照明系统，机械装置和光学放大系统组成）的最大放大倍数=人眼分辨率/光镜分辨率荧光显微镜可以呈现强反差的彩色图像；相差显微镜用于观察活细胞；共聚焦激光扫描显微镜可以提供高清晰的彩色三维图像；透射电子显微镜用于观察样本表面结构，即细胞的超微结构。扫描电子显微镜用于观察生物样品表面的立体结构。4.离心：分离和提取细胞亚显微结构和大分子。差速离心法是分离细胞核与细胞质常用的方法。密度均一的介质中，颗粒越大沉降越快。（低速高速）细胞核和没破坏的细胞线粒体封闭小泡核糖体。5.细胞化学技术：一类将细胞形态观察和组分分析相结合的分析方法，是在保持组织原有结构的情况下利用生物大分子、小分子、无机离子的物理、化学特性来研究它们在细胞内的分布、数量及动态变化，包括酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术、原位杂交技术、放射自显影技术等。第四章1.生物膜：细胞膜（质膜）和细胞内膜系统。单位膜：电镜下呈“两暗一明”的铁轨样形态。细胞膜：主要由脂类、蛋白质和糖类组成。蛋白质通过非共价键与脂类结合，糖类多以复合物的形式存在，通过共价键与脂类或蛋白质结合。此外还有少量水，无机盐和金属离子等。2.膜脂（细胞膜上的脂类）主要有三种类型：磷脂（最多）、胆固醇和糖脂l 磷脂具有亲水头和疏水尾，被称为双亲性分子或兼性分子。可分为甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂包括磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇，均以甘油为骨架。鞘磷脂是细胞膜上唯一不以甘油为骨架的磷脂（用鞘氨醇代替甘油）其代谢产物中神经酰胺是主要的第二信使，1-磷酸鞘氨醇在胞外通过G耦联蛋白受体起作用，胞内与靶蛋白直接作用。l 胆固醇在膜中分布于膜脂之间，也是双亲性分子，对调节膜的流动性和加强膜的稳定性具有重要作用。l 糖脂位于质膜的非胞质面。膜脂在水中形成的脂质体可用于：膜功能的研究；体内药物或DNA的运输载体。脂双层特点：自组装；构成分隔两个水环境的屏障；自然界的脂双层是粘滞的二维流体，使细胞膜具有流动性。3.膜蛋白分为内在膜蛋白、外在膜蛋白和脂锚定蛋白。（参照P68图）内在膜蛋白（跨膜蛋白）含量最多，两亲性分子，分为单次跨膜，多次跨膜和多亚基跨膜蛋白。大多数跨膜蛋白跨膜域都是a-螺旋构象，也有的是B-折叠片层构象（多次穿过质膜，形成B筒）外在膜蛋白（外周蛋白，如红细胞的血影蛋白和锚蛋白，细胞色素C）通过非共价键间接与膜结合，为水溶性蛋白，与膜的结合较脆弱。脂锚定蛋白（脂连接蛋白）以共价键与脂双层内的脂分子结合。有2种结合形式：通过共价键直接被锚定在脂双层上（与细胞从正常向恶性状态转化有关）通过与寡糖链共价结合而锚定在质膜上（有利于结合更多蛋白质，有利于更快结合胞外分子和产生反应）（注：在信号转导中起重要作用的G蛋白是脂锚定蛋白）分离内在膜蛋白，一般常使用去垢剂（十二烷基磺酸钠，Triton X-100）4.质膜上所有的糖链都朝向细胞表面。5.小分子的跨膜运输（脂溶性分子和不带电的小分子能自由扩散通过质膜；绝大多数溶质分子和离子高度不通透）：简单扩散、离子通道扩散、易化扩散和主动运输。简单扩散（高浓度低浓度），又称被动扩散，不需跨膜运输蛋白协助，不需能量，如脂溶性物质，O2、CO2、NO和H2O。被动运输，分离子通道扩散（需通道蛋白）和易化扩散（需载体蛋白）2种（2种蛋白均为跨膜蛋白，合称为膜转运蛋白）顺梯度运输，不需能量，需要蛋白。其中，载体蛋白既能介导易化扩散又可介导主动运输；通道蛋白只能介导顺电化学梯度的被动运输。离子通道扩散，分配体门控通道（如乙酰胆碱）电压门控通道，应力激活通道。进行易化扩散的物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等。主动运输：低浓度高浓度，需载体蛋白和能量，分ATP直接供能和ATP间接功能。ATP直接供能：Na+-K+泵和Ca2+泵ATP间接供能：离子浓度驱动的协同运输，由Na+-K+泵（或H+泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP的主动运输方式。分为同向运输（葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、氨基酸进入小肠上皮细胞）与对向运输（大多数生长因子）在这种运输方式中，物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度，而维持这种离子电化学梯度则是通过Na+-K+泵（或H+泵）消耗ATP所实现的。（可参照P84图）5.大分子和颗粒物质的跨膜运输（胞吞胞吐，为主动转移，需耗能）吞噬作用（对细菌）；胞饮作用（对溶质或液体）；受体介导的内吞作用。受体介导的内吞作用：（建议参照P87图）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。为细胞提供了可选择和高效地摄取细胞外大分子物质的方式，能使细胞特异地摄取细胞外含量最低的成分，而不需要摄入大量的细胞外液。受体集中在有被小窝（具有选择受体的功能）有被小窝凹陷处含有网格蛋白和衔接蛋白。网格蛋白包被有被小窝有2个作用（捕获膜上的受体使其聚集于有被小窝内；牵拉质膜向内凹陷，形成有被小泡）衔接蛋白参与包被的形成并起连接作用，具有网格蛋白所没有的特异性。过程：细胞外溶质（配体）同有被小窝处的受体结合形成配体-受体复合物，网格蛋白聚集在有被小窝的胞质侧，有被小窝形成后进一步内陷，与质膜断离后形成有被小泡（外表面包被由网格蛋白组成的笼状篮网结构）进入细胞，再脱去包被变成表面光滑的无被小泡，继而与早期内体融合。（此过程中需要一种小分子GTP结合蛋白-发动蛋白，作用是将有被小泡从质膜上切离下来）特例：受体介导的LDL内吞作用：LDL：胆固醇在肝脏中合成并包装成的低密度脂蛋白。过程：LDL与有被小泡处的LDL受体结合，有被小窝凹陷、缢缩形成有被小泡进入细胞；有被小泡脱去外被（网格蛋白）形成无被小泡；无被小泡与内体融合，内体膜上有H+泵，在内体酸性环境下LDL与受体解离，受体经转运囊泡又返回质膜，被重新利用；LDL被内体性溶酶体中的水解酶分解，释放出游离胆固醇。胞吐：结构性分泌和调节性分泌。6.细胞膜的特性：（1）膜的不对称性决定膜功能的方向性：膜脂、膜蛋白、膜糖（朝向非胞质面）不对称性（2）膜流动性是膜功能活动的保证l 膜脂双分子层是二维流体膜脂分子能进行多种运动（侧向扩散运动、翻转运动、旋转运动、伸缩和振荡运动和烃链的旋转异构运动）l 多种因素影响膜脂的流动性（脂肪酸链的饱和程度、脂肪酸链的长短、胆固醇的双重调节作用、卵磷脂与鞘磷脂的比值和膜蛋白的影响）l 膜蛋白的运动性（侧向扩散、旋转运动）7.流动镶嵌模型：S.Jonathan Singer和Garth Nicolson提出，认为膜中脂双层构成膜的连贯主体，既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。它是一种动态的，不对称的流动性结构。强调了膜的流动性和不对称性。“晶格镶嵌模型”“板块镶嵌模型”是对其的补充。8.Na+-K+泵：水解一个ATP分子，输出3个Na+转入2个K+。前者依赖磷酸化后者依赖去磷酸化。（泵的本质是ATP酶）（表）载体蛋白载体蛋白位置能量来源功能葡萄糖载体蛋白大多数动物细胞的质膜无被动输入葡萄糖Na+驱动的葡萄糖泵肾与肠上皮细胞顶部质膜Na+梯度主动输入葡萄糖Na+-H+交换器动物细胞质膜Na+梯度输出H+离子，调节细胞内pHNa+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）大多数动物细胞质膜水解ATP主动输出Na+输入K+Ca2+泵（Ca2+ ATP酶）真核细胞质膜水解ATP主动运输Ca2+K+泵（K+ ATP酶）动物细胞溶酶体膜水解ATP从细胞质中主动输入H+第五章1. 内膜系统：是细胞内那些在结构、功能及其发生上相互密切联系的模型结构细胞器之总称。主要包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡、过氧化物酶体（有争议）以及核膜等功能结构。是真核原核细胞区别的重要标志之一。2. 微粒体：由细胞匀浆过程中被破损了的内质网所形成。3. 内质网：脂类30-40%，蛋白质60-70%，标志酶为葡萄糖-6-磷酸酶。结构单位为小管、小泡或扁囊，为膜性三维管网结构系统。分为粗面内质网（如胃酶的内质网）和滑面内质网（多数肌细胞的内质网）。 面内质网，又称颗粒内质网，有核糖体连接蛋白（SPR受体）。 功能：与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运过程密切相关l 作为核糖体附着的支架，可使核糖体合成外输性或分泌蛋白、膜整合蛋白以及构成细胞器中的驻留蛋白；l 为新生多肽链的正确折叠和装配提供了有利的环境。内质网的标志性分子伴侣（驻留蛋白）为葡萄糖调节蛋白94。（注：作为分子伴侣的结合蛋白能帮助蛋白质的折叠组装和转运，使折叠组装错误的蛋白质不被运输）l 蛋白质的糖基化（单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键的结合形成糖蛋白的过程）：发生在粗面内质网中的糖基化主要是寡糖与蛋白质天冬酰胺残基侧链上的氨基基团的结合，又称N-连接糖基化。l 蛋白质的胞内运输有2条途径，经由高尔基复合体排出，或直接排出。4.信号肽与信号肽假说：信号肽是被合成肽链N端的一段特殊疏水氨基酸序列（指导蛋白多肽链在粗面内质网上的合成）对蛋白质多肽链的合成有指导性作用，此外还有细胞质基质中信号识别颗粒，内质网膜上的信号识别颗粒受体及被称为移位子的通道蛋白的协助。过程：新生分泌性蛋白质多肽链在细胞质基质中的游离核糖体上起始合成；与信号肽结合的SPR，识别、结合内质网膜上的SPR-R，并介导核糖体锚泊附着于内质网膜的通道蛋白移位子上；在信号肽的引导下，合成中的肽链，通过由核糖体大亚基的中央管和移位子蛋白共同形成的通道，穿膜进入内质网网腔。滑面内质网，又称无颗粒内质网。是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器。滑面内质网参与脂质的合成和运转；滑面内质网参与糖原的代谢；滑面内质网是细胞器解毒的场所；滑面内质网是肌细胞Ca+的储存场所；滑面内质网与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关。高尔基复合体：C.Golgi用银染技术对猫头鹰脊髓神经节进行光景观察时首次发现。标志酶：糖基转移酶。结构：由3种不同类型的膜性囊泡组成的细胞器（参照P107图）扁平囊泡：主体结构，每3-8个构成高尔基复合体的主体。小囊泡：从粗面内质网芽生、分化而来，多数表面光滑，少数表面有绒毛样结构。大囊泡：也称分泌泡，不同的电子密度可能反映它们的不同成熟程度。高尔基复合体的功能：（一）是细胞内蛋白质分泌的中转站（外输性分泌蛋白有连续分泌和非连续分泌两种形式，前者是指蛋白质在其分泌泡形成后立即排放，后者指先储存于分泌泡中，需要时再排放）（二）胞内物质加工合成的重要场所糖蛋白的加工合成，主要包括N-连接糖蛋白和O-连接糖蛋白两种类型，前者始于内质网完成于高尔基复合体，后者完全在高尔基复合体中进行。高尔基体不仅有对于内质网来源的蛋白质的修饰加工作用，而且还是糖蛋白中多（寡）糖组分及分泌性多糖类合成的场所。由内质网转运而来的糖蛋白，进入高尔基复合体后，其寡糖链末端区的寡糖基往往要被切去再添加上新的糖基。蛋白质糖基化重要意义：对蛋白质有保护作用，使它们免遭水解酶的降解；具有运输信号的作用，可引导蛋白质包装形成运输小泡，以便进行蛋白质的靶向运输；糖基化形成细胞膜表面的糖被，在细胞膜的保护、识别以及通讯联络等生命活动中发挥重要作用。蛋白质的水解加工：某些蛋白质或酶，只有在高尔基复合体中被特异性地水解后，才能够成熟或转变为其作用的活性存在模式。（注：此外，溶酶体酸性水解酶的磷酸化、蛋白聚糖类的硫酸化等均发生和完成于高尔基复合体的转运过程）（三）是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽此过程中形成的分泌小泡的三条可能途径和去向：高尔基体溶酶体；高尔基体细胞膜细胞外；以分泌小泡的形式暂储存于细胞质中，有需要时再排放到胞外。（表）两种连接糖蛋白的主要差别N-连接糖蛋白O-连接糖蛋白糖基化发生部位粗面内质网高尔基复合体连接的氨基酸残基天冬氨酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟赖（脯）氨酸连接基团-NH2-OH第一个糖基N-乙酰葡糖胺半乳糖、N-乙酰半乳糖胺糖链长度5-25个糖基1-6个糖基糖基化方式寡糖链一次性连接单糖基逐个添加溶酶体共性特征：l 都是由一层单位膜包裹而成的囊球状结构小体l 均含有丰富的酸性水解酶（酸性磷酸酶是标志酶）l 膜中富含两种高度糖基化的跨膜整合蛋白lgpA和lgpB（分布与溶酶体膜腔面，可能有利于溶酶体对自身的消化分解）l 膜上嵌有质子泵，可依赖水解ATP放出的能量将H+逆浓度梯度地泵入溶酶体中，形成和维持酸性内环境。溶酶体类型：初级溶酶体（无活性溶酶体）：通过其形成途径刚刚产生的溶酶体。一般呈不含有明显颗粒物质的透明圆球状。次级溶酶体（消化泡）：初级溶酶体经过成熟，接受来自细胞内、外的物质，并与之发生相互作用时所形成。自噬溶酶体和异噬溶酶体三级溶酶体（残留小体）：次级溶酶体完成对绝大部分作用底物的消化、分解作用之后，剩下一些不能被消化、分解的物质残留其中。如（脊椎动物和人类神经细胞、肝细胞、心肌细胞内中的脂褐质，肿瘤细胞、某些病毒感染细胞、大肺泡细胞、单核吞噬细胞中的髓样结构）溶酶体形成与成熟过程：溶酶体的形成是一个有内质网和高尔基复合体共同参与，集胞内物质合成加工、包装、运输及结构转化为一体的复杂而有序的过程。内体性溶酶体（与来源于胞内外的作用底物融合形成吞噬性溶酶体）是由运输小泡和内体合并形成的，以溶酶体酶蛋白在附着型多聚核糖体上的合成为起始分为以下阶段：l 酶蛋白的N-糖基化（在内质网网腔进行）与内质网转运（出芽的形式）l 酶蛋白在高尔基复合体内的加工与转移（溶酶体水解酶分选的重要识别信号：甘露糖-6-磷酸即M-6-P）l 酶蛋白的分选与转运（有多种分选途径）l 前溶酶体的形成（运输小泡与胞内晚期内吞体融合形成前溶酶体，即内溶性溶酶体）l 溶酶体的成熟（前溶酶体膜上质子泵泵入H+，腔内pH改变，溶酶体酶前体与M-6-P膜受体解离，通过去磷酸化成熟；M-6-P膜受体则回到高尔基复合体上）（注：胞内内吞体，是由细胞胞吞作用形成的一类异质性膜泡。早期胞内内吞体与其它胞内小泡发生融合后，即为晚期内吞体。）溶酶体功能：分解胞内的外来物质及清除衰老、损伤的细胞器；物质消化与细胞营养功能；机体防御保护功能的组成部分；参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节；在生物个体发生与发育过程中起重要作用。第六章光镜下线粒体呈线状、粒状或杆状等，由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构。外膜：组成一半为脂类，一半为蛋白质，其蛋白质包括多种转运蛋白。有小孔。内膜：组成20%是脂类80%是蛋白质，有高度的选择通透性。内表面附着基粒（又称ATP合酶复合体，分为头部、柄部和基片，其中头部具有酶活性。）注：各种结构请参考课本P128。转位接触点：内外膜相处接触的地方，分布有通道蛋白（内膜转位子）和特异性受体（外膜转位子）。基质：存在于线粒体内腔，含有蛋白质、脂肪、核糖体和双链环状DNA。基粒：线粒体内膜（包括嵴）的内表面上突起的圆球形颗粒称为基粒。（基体：鞭毛和纤毛根部的部分）线粒体组成：干重主要成分为蛋白质（可溶性蛋白，包括基质中的酶和膜外周蛋白；不溶性蛋白，膜结构蛋白或膜镶嵌酶蛋白）多数分布于内膜和基质，是细胞中含酶最多的细胞器。此外还有脂类（大多为磷脂）、DNA、多种辅酶、维生素和各类无机离子。标志酶：内外膜的标志酶分别是细胞色素氧化酶和单胺氧化酶；基质和膜间腔的标志酶分别为苹果酸脱氢酶和腺苷酸激酶。细胞呼吸（生物氧化）：在细胞内特定的细胞器（主要是线粒体）内，在O2的参与下，分解代谢所释放出的能量储存于ATP中。能量转化过程（GTP也能供能）：ATP中所携带的能量来源于糖、氨基酸和脂肪酸等的氧化。以糖为例，大体分为三个步骤：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化（蛋白质和脂肪的只在第一步有区别）分别释放2、2、26ATP。葡萄糖在细胞质中的糖酵解；线粒体基质中的三羧酸循环；线粒体氧化磷酸化（结构基础：呼吸链（依靠其内膜基粒上的酶）和ATP合酶复合体）耦联与ATP形成。ATP合酶复合体：头部合成ATP；柄部能与寡霉素特异结合从而抑制ATP合成；基片连接头部与内膜，是H+流向头部的穿膜通道。线粒体氧化磷酸化耦联与ATP形成：l 呼吸链（依靠其内膜基粒上的酶）和ATP合酶复合体是其结构基础；l 氧化过程伴随磷酸化的耦联：经糖酵解和三羧酸循环产生的NADH和FADH2(2还原性电子载体)所携带的电子通过线粒体内膜上的呼吸链逐级定向传递给O2，所释放出来的能量被ATP复合体用来催化ADP磷酸化而合成ATP。l 电子传递时H+穿膜形成电化学梯度：P.mitchell提出化学渗透假说，认为氧化磷酸化耦联的基本原理是电子传递中的自由能差造成H+穿膜传递，暂时转变为横跨线粒体内膜的电化学质子梯度。然后质子顺梯度回流并释放出能量，驱动结合在内膜上的ATP合酶催化ADP磷酸化合成ATP。第七章细胞骨架：真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系，其多功能性依赖于微管、微丝和中间纤维（3类蛋白质纤维），是一个高度动态结构，可随着生理条件的变化不断组装和去组装。微管蛋白的主要成分为a管蛋白和B管蛋白（r微管蛋白定位于微管组织中心），微管在细胞中的3种存在形式为单管（13根原纤维组成，为主要存在形式，但不稳定）、二联管和三联管造成微管不稳定的因素：GTP浓度（注：ATP浓度影响的是微丝）、压力、温度、pH、离子浓度、微管蛋白临界浓度、药物等。微观结构与功能研究中起重要作用的药物：l 紫杉醇，能和微管紧密结合防止微管蛋白亚基的解聚，加速微管蛋白的聚合作用。l 秋水仙素，结合稳定游离的微管蛋白，使它无法聚合成微管，引起微管的解聚作用。l 长春新碱，结合微管蛋白异二聚体，一直它们的聚合作用。微管的功能：构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态；参与中心粒（中心体是动物细胞中主要的微观组织中心）、纤毛和鞭毛的形成；参与细胞内物质运输（沿微管运输的马达蛋白分为驱动蛋白和动力蛋白，两者运输方向相反）；维持细胞内细胞器的定位和分布；参与染色体的运动，调节细胞分裂；参与细胞内信号传导。微丝由肌动蛋白组成，其装配受G-肌动蛋白临界浓度、ATP，Ca2+，Na+，K+浓度和药物的影响。细胞松弛素B在细胞内通过与微丝的正端结合起抑制微丝聚合的作用，当其加到活细胞后，机动蛋白纤维骨架消失，动物细胞各种活动瘫痪，但对微管没有作用，也不抑制肌收缩。鬼笔环肽与细胞松弛素作用相反，只与聚合的微丝结合，抑制微丝的解体。微丝的功能：构成细胞骨架并维持细胞形态；参与细胞运动；参与细胞分裂；参与肌肉收缩；参与细胞内物质运输；参与细胞内信号传递。第八章生长旺盛的细胞细胞核较大，分化成熟的则较小。核膜的结构与区域化作用： 核膜由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成（普通光学显微镜下，难以分辨；相差显微镜下，可以看到界限；电镜下才能看清微细结构。）外核膜与粗面内质网相连接；内核膜靠向核质、表面光滑；内外核膜之间的核周间隙；内外核膜融合成的核孔。 核膜将核质与胞质限定在各自的区域并控制着核-质间的物质交换核膜的区域化作用使转录和翻译在空间上分离；核膜控制着细胞核与细胞质间的物质交换。核孔复合体是多个核孔蛋白颗粒（大多数位于核孔复合体中央通道的胞质面或核质面，少部分不对称地分布于中央通道的两侧）以特定方式排列而成的蛋白分子复合体。目前比较普遍被接受的结构模型为捕鱼笼式核孔复合体模型，即由四种组分构成：（参照P173）胞质环，环上连有8条细长纤维。核质环，环上连有8条纤维，末端形成小环。辐，核孔边缘伸向核孔中心的结构，分为“柱状亚单位”“腔内亚单位”“环带亚单位”。中央栓（中央颗粒），位于核孔中央，并非存在于所有核孔复合体中。核孔复合体介导细胞核与细胞质间的物质交换：l 核孔复合体可通过主动运输和被动运输实现核质间的物质转运；l 核定位信号介导亲核蛋白入核。核孔复合体功能: 双向选择性亲水通道，介导核内外物质的交换 被动运输：无机离子，小分子及直径小于10nm的物质 主动运输：大分子物质（特点：是一个信号识别与载体介导的耗能过程，具有饱和性）核纤层：一层紧贴内核膜的纤维蛋白网，与中间纤维及核骨架相互连接。成分：核纤层蛋白（lamin A,C and lamin B）功能：起支架作用；参与核膜重建及染色体凝集（核纤层蛋白磷酸化，核膜降解；去磷酸化，则重建）；参与细胞核构建与DNA复制。染色质与染色体是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同存在形式。染色质是间期细胞遗传物质的存在形式，由DNA、组蛋白（主要成分）非组蛋白及少量RNA等构成的细丝状复合结构，形态不规则，弥散分布于细胞核内。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，染色质经复制后反复缠绕凝聚而成的条状或棒状结构，借以保证DNA被准确地分配到子代细胞中，对物种遗传性状稳定性的维持起重要作用。组蛋白：H1、H3、H4、H2A、H2B。非组蛋白能从多方面影响染色体的结构和功能。常染色质与异染色质：化学本质相同，只是不同功能状态下染色质的不同构型而已，一定条件下可相互转化。常染色质是间期细胞核中处于伸展状态的染色质纤维：着色浅，螺旋化程度较低，有基因转录活跃部位，均匀分布，多位于核中央。异染色质是间期细胞核中处于凝缩状态的染色质纤维：着色深，螺旋化程度较高，无转录活性，多位于核周近核膜处。分为结构异染色质（主要类型，为凝集状态，参与染色质高级结构的形成，晚复制、早聚缩）兼性异染色质（常染色质转化而来，亦可转化回去，在分化程度较低的细胞中较少）染色质组装成染色体（染色质DNA需先包装成核小体，在此基础上进一步折叠、压缩，最终形成染色单体）：染色质组装的一级结构：核小体，圆盘状颗粒，由DNA分子及一个组蛋白八聚体（盘状核心结构，由H2AH2B，H3H4异二聚体各2个）构成。组蛋白H1结合在连接DNA上，起稳定核小体的作用。核小体进一步螺旋形成螺线管，螺线管进一步形成染色体。着丝粒：主缢痕处的染色质部分。着丝点：主缢痕两侧的蛋白质。中期染色体分为：中着丝粒染色体、亚着丝粒染色体、端着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体。次缢痕并非存在于所有染色体上。核仁组织区位于染色体的次缢痕处。每个细胞核可有多个核仁，核仁与蛋白质的合成密切相关，在细胞中的位置通常不固定，但在生长旺盛的细胞中常靠近核膜。核仁组成：RNA、DNA、蛋白质（最多）和酶类等。核酸部分主要是rRNA基因及其转录产物。无膜包裹，分为3个区域：纤维中心、致密纤维组分、颗粒成分。（一） 纤维中心是分布有rRNA基因的染色质区纤维中心是电镜下包埋于颗粒组分内部的低电子密度的圆形结构体，是rRNA基因rDNA的存在部位。rDNA是染色体上次缢痕处伸展出的DNA绊环，其上的每一个rRNA基因的绊环称为一个核仁组织者，它们共同构成的区域称为核仁组织区。（二） 致密纤维含有处于不同转录阶段的rRNA分子致密纤维组分是核仁内电子密度最高的区域，由致密的纤维构成，呈环状或半月形包围纤维中心。（三） 颗粒成分由正在加工和成熟的RNA及蛋白质构成电镜下核仁的颗粒成分呈致密的颗粒，由正在加工、成熟的核糖体亚单位的前体颗粒构成，多位于核仁外周，是代谢活跃的细胞核仁的主要结构。联系：纤维中心是rDNA的存在区域，rRNA的转录发生在纤维中心与致密纤维组分的交界处，这样rRNA前体转录出来后，首先在致密纤维组分开始加工，同时有些加工过程可能在颗粒成分处进行，rRNA加工完成后，在颗粒成分处与核糖体蛋白装配成核糖体亚单位。（构成核糖体亚单位的多种蛋白质在细胞质合成后被转运至核仁）核仁的功能：（一） 是rRNA基因转录和加工的场所rRNA的基因分布于很小的核仁组织区，使得转录能高效进行。小核仁RNA具有重要作用。（二） rRNA与核糖体蛋白在核仁内组装成核糖体的大、小亚基rRNA不是以游离方式而是与蛋白质形成核糖核蛋白复合体后再进行加工的。在核仁中装配成的大、小亚基经核孔运输到细胞质，在细胞质中进一步装配成成熟的功能性核糖体。第十章（各种连接建议参照课本图）细胞连接与细胞粘连是细胞间结构和功能联系的基本形式，和细胞分化一起剪成人体组织的形态。（表）细胞连接的类型功能分类结构分类主要特征主要分布封闭连接紧密连接相邻细胞膜形成封闭链上皮细胞、脑微血管内皮细胞锚定连接黏合连接肌动蛋白纤维参与的锚定连接黏合带细胞-细胞连接上皮细胞黏着斑细胞-细胞外基质连接上皮细胞基部桥粒连接中间纤维参与的锚定连接桥粒细胞-细胞连接心肌、上皮细胞半桥粒细胞-细胞外基质连接上皮细胞基部通讯连接间隙连接由连接子介导细胞通讯大多数动物组织细胞化学突触神经细胞突触通讯神经元和神经-肌细胞间紧密连接：在紧密连接处，两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起，而不是以大片区域紧密连接，点状接触部位没有缝隙。主要有2个功能：封闭上皮细胞间隙，形成一道与外接隔离的封闭带，防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或组织中的物质回流入腔中，保证组织内环境的稳定；形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。锚定连接：一类由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞之间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接，主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固黏合，重要功能是参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动以及发育和分化等多种过程。锚定连接由两大类蛋白组成：细胞内锚定蛋白，跨膜粘连蛋白。参与形成黏合带，黏着斑的跨膜粘连蛋白分别是钙黏素，整合素。桥粒连接依赖Ca2+的黏合机制将两个相邻细胞连接在一起，半桥粒的胞质斑由网蛋白（胞内锚定蛋白）组成，跨膜粘连蛋白是整联蛋白。通讯连接：间隙连接是动物组织中最普遍存在的，由6个连接子蛋白（相同或者相似的跨膜蛋白）环绕而成，其通讯方式有：代谢耦联和电耦联。化学突触主要存在于神经细胞之间和神经细胞与肌细胞的接触部位。（表）细胞表面主要黏附分子家族黏附分子类型主要成员Ca2+/Mg2+依赖性在胞内相连的细胞骨架成分与细胞连接关系介导细胞与细胞连接钙黏蛋白E,N,P-钙黏蛋白+肌动蛋白纤维黏合带桥粒-钙黏蛋白+中间纤维桥粒选择素P-选择素+-免疫球蛋白类神经细胞黏附分子-血细胞整联蛋白aLB2+肌动蛋白纤维-介导细胞与细胞外基质连接整联蛋白20多种类型+肌动蛋白纤维黏着斑A6B4+中间纤维半桥粒细胞黏附分子均为跨膜糖蛋白，由3部分组成：胞外区，是与配体识别的部位；跨膜区，多为一次跨膜的疏水区；胞质区，与质膜下的细胞骨架成分或与胞内的信号传导分子结合，介导细胞之间及细胞与细胞外基质之间的黏附。细胞黏附分子类型：钙黏素家族，选择素，免疫球蛋白超家族，整联蛋白家族。第十二章蛋白激酶：一种磷酸转移酶，可将ATP的磷酸基转移到底物特定氨基酸上。信号转导：信号分子通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信号做出适当的反应。细胞所接受的信号包括物理信号、化学信号（最重要的是“第一信使”，这类信号分子主要是蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物，也包括类固醇激素和一氧化氮等）化学信号分子（大部分水溶性，不可穿膜；少数脂溶性可穿膜）可分激素、神经递质和局部化学介质三种。激素：内分泌细胞合成，如胰岛素，甲状腺素，肾上腺素等，经血液或淋巴循环传播，特点是距离远，范围大，持续时间较长。神经递质：神经元突触前膜释放作用于突触后膜，如乙酰胆碱，去甲肾上腺素，特点是作用时间和作用距离短。局部化学介质：某些细胞产生并分泌的，如生长因子，前列腺素和一氧化氮等，不进入血液，通过细胞外液介导，作用于附近的靶细胞。（表）细胞外信息物质影响细胞功能的途径信息物质受体引起细胞内变化神经递质乙酰胆碱、谷氨酸、氨基丁酸膜受体引起离子通道开闭生长因子类胰岛素生长因子-1、表皮生长因子、血小板衍生生长因子膜受体引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化和脱磷酸化，改变细胞的代谢和基因表达激素蛋白质、多肽及氨基酸衍生类激素膜受体同上类固醇激素、甲状腺激素膜内受体调节转录维生素维生素A、维生素D膜内受体调节转录受体：存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号分子，进而激活胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。l 膜受体包括离子通道型受体、G蛋白（非受体）耦联受体、具备酶活性的受体。l 胞内受体分为胞浆受体和核受体。配体：与受体结合的生物活性物质。包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。第二信使（即在受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称细胞内信使）包括：cAMP，cGMP，二酯酰甘油，三磷酸肌醇和钙离子等。cAMP信使体系，cGMP信使体系，二酯酰甘油/三磷酸肌醇信使体系，钙离子/钙调蛋白信使体系。第十三章细胞周期：细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的规律性变化。（G1SG2M（分裂期），有些细胞可能有G0期）G1期（DNA复制的准备期）主要特点：l 细胞中进行着活跃的RNA及蛋白质合成，细胞体积显著增大，RNA聚合酶活性升高，使得rRNA、tRNA、mRNA不断地产生，蛋白质含量也迅速增加。l 细胞中发生了多种蛋白质的磷酸化，如组蛋白、非组蛋白及某些蛋白激酶的磷酸化。S期中完成DNA复制和中心粒复制：S期是细胞周期进程中最重要的一个阶段，此期细胞主要的特征是进行大量的DNA复制，同时也合成组蛋白及非组蛋白，最后完成染色体的复制。G2期是细胞分裂的准备期：此期细胞中大量合成RNA、ATP及一些与M期结构功能相关的蛋白质，如作为M期纺锤体微管形成基本单位的微管蛋白。以及对核膜破裂，染色质凝集有重要作用的成熟促进因子。M期中细胞进行分裂：染色体凝集及分离，核膜、核仁破裂及重建，纺锤体、收缩环在胞质形成，细胞核分裂为2个子核，胞质一分为二，细胞变圆。在生化合成方面，可能因染色质凝集成染色体降低了其模板活性，该期细胞中RNA合成处于抑制状态，除了非组蛋白以外，细胞中蛋白质合成显著降低。细胞周期的调控：l 细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖激酶构成细胞周期调控系统的核心。l 细胞周期检测点监控细胞周期的运行（未复制DNA检测点，纺锤体组装检测点，染色体分离检测点，DNA损伤检测点）l 多种因素与细胞周期调控密切相关（生长因子，抑素，cAMP与cGMP，RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异的激酶）无丝分裂：有间期，但进入分裂期后，细胞核膜不消失，无纺锤丝形成及染色体组装，两个子代细胞所获得的遗传物质和其他胞质成分并不一定是均等的。可与有丝分裂互相转化。有丝分裂：前期：变化的主要特征为染色质凝集（与核小体组装相关的组蛋白发生的磷酸化起促进作用）、分裂极确定、核仁缩小解体以及纺锤体形成。（核纤层蛋白B磷酸化）中期：染色体达到最大程度的凝集，并且非随机的排列在细胞中央的赤道面上。后期：染色体两姐妹染色单体分离并移向细胞的两极。末期：主要特点是子代细胞的核形成与胞质分裂。染色上的组蛋白H1发生去磷酸化。出现由大量肌动蛋白和肌球蛋白聚集形成的环状结构（收缩环）注意：着丝点为蛋白结构，着丝粒为染色质。减数分裂：第一次减数分裂分为前期I、中期I、后期I和末期I。前期I（细胞核显著增大，染色质凝集以及染色体配对和片段交换等）分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。 细线期：染色质开始凝集和同源染色体配对。 偶线期：同源染色体配对联会，形成二阶体（四分体）。（联会的同源染色体之间，沿纵轴方向形成了联会复合体，主要成分为蛋白质（还包括DNA、RNA等）其侧生成分（蛋白质与DNA）与电子密集的中央成分由L-C纤维相连。联会复合体的形成中还可能与DNA如Z-DNA的参与有关） 粗线期：同源染色体进一步凝集而缩短，变粗，同源染色体间出现染色体片段的交换及重组。（会产生重组小结。会合成减数分裂特有的组蛋白和P-DNA。） 双线期：同源染色体去联会，仅在非姐妹染色单体间的某些部位上残留些接触点（交叉）（此时期交叉逐渐远离着丝粒，数目由此减少，此现象称为交叉端化）某些生物中此时期持续时间较长。 终变期：染色体的再凝集。中期I：以端化的交叉连接在一起的同源染色体即四分体，向细胞中部汇集，最终排列在细胞的赤道面上，通过动粒微管分别与细胞不同级相连。虽然此时每一染色体仍有两个动粒，但一侧纺锤体动粒微管只连接于同侧的动粒上。后期I：受纺锤体微管的作用，同源染色体彼此分裂并开始移向细胞的两极，非同源染色体之间以自由组合方式进入两极。末期I：染色体去凝集，逐渐成为细丝状的染色质纤维，核仁和核膜重新出现，胞质分裂后，两个子代细胞形成。第一次减数分裂后出现短暂的间期，不发生DNA合成，某些生物可以不经过这一间期。第二次减数分裂与有丝分裂过程相似。（表）减数分裂与有丝分裂的比较有丝分裂减数分裂发生范围体细胞生殖细胞分裂次数12分裂过程前期无染色体的配对、交换和重组有染色体的配对、交换和重组（前期I）中期二分体排列于赤道面上，动粒微管与染色体的两个动粒相连四分体排列于赤道面上，动粒微管只与染色体的一个动粒（中期I）后期染色单体移向细胞两极同源染色体分别移向细胞两极（后期I）末期染色体数目不变染色体数目减半（末期I）分裂结果子代细胞染色体数目与分裂前相同，子代细胞遗传物质与亲代细胞相同子代细胞染色体数目比分裂前少一半，子代细胞遗传物质与亲代细胞及子代细胞之间均不相同分裂持续时间一般为1-2h较长，可为数月、数年、数十年第十四章细胞分化：由单个受精卵产生的细胞，在形态结构、生化组成和功能等方面均有明显的差异，将个体发育中形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。多细胞生物个体发育的一般过程与细胞分化潜能：动物胚