细胞分子生物学基础.doc

细 胞 分 子 生 物 学第一章1、细胞学说：德国植物学家M.J.Schleidon(1838)和动物学家T.Schwann(1839)根据前人的工作和自己的研究成果，结论性地提出关于生物结构的学说，主张：一切生物都是由一个或多个细胞构成；细胞是生命的结构单位；细胞只能由细胞分裂而来。第二章1、福尔根反应的原理：由Feulgen和Rossenbeck (1924)发明，对DNA的反应具有高度专一性。其原理是: 标本经稀盐酸水解后，DNA分子中的嘌呤碱基被解离，从而在核糖的一端出现了醛基。Schiff试剂中的无色品红与醛基反应，形成含有醌基的化合物，醌基为发色团，呈现出紫红色。2、免疫细胞化学的原理：免疫细胞化学是根据免疫学原理，利用抗体同特定抗原结合，对抗原进行专一定位测定的技术。 如果将抗体结合上标记物，再与组织中的抗原发生反应，即可在光镜或电镜下显示出该抗原存在于组织中的部位。3、免疫荧光技术：如果将抗体结合上标记物，再与组织中的抗原发生反应，即可在光镜或电镜下显示出该抗原存在于组织中的部位。标记荧光素的称为免疫荧光法(immunofluorescent technique)，常用的萤光素有异硫氰酸荧光素(FITC)、罗丹明(rhodamine)等。 4、放射自显影技术：放射性同位素发射出的各种射线能使照相乳胶中的溴化银晶体还原(感光) 。利用放射性物质使照相乳胶膜产生该物质自身影像的技术，称为放射自显影术。 5、细胞培养、原代培养、细胞株的概念： 细胞培养：细胞培养技术(cell culture)或称组织培养技术即是选用各种最佳生存条件对活细胞进行培养和研究的技术。原代培养：从动物机体取出的进行培养的细胞群。原代培养的细胞生长比较缓慢，而且繁殖一定的代数后（一般10代以内）停止生长，需要从更换培养基。 细胞株：从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群，能够繁殖50代左右，在培养过程中其特征始终保持。 6、细胞融合的方法：真核细胞通过介导和培养，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(cell fusion)或细胞杂交(cell hybridization)。 目前诱导细胞融合的方法有三种：1. 病毒介导的细胞融合（如仙台病毒） 2. 化学介导的细胞融合（如PEG） 3. 电激介导的细胞融合第三章1、细胞进行生命活动的应具备的最基本的要素：（1) 具有一套基因组； (2) 具有一层细胞质膜； (3) 具有一套完整的代谢机构。2、细胞区别于无机界的最主要的特征： 在结构上具有自我装配的能力； 在生理活动中具有自我调节的能力； 在增殖上具有自我复制的能力。3、原核细胞与真核细胞的主要区别：要 点原 核 细 胞真 核 细 胞大小大多数很小（110）大多数较大（10100）细胞核 无膜包围，称为拟核有双层膜包围染色体形状数目组成DNA序列环状DNA分子一个基因连锁群DNA裸露或结合少量蛋白质无或很少重复序列核中的为线性DNA分子; 线粒体和叶绿体中的为环状DNA分子两个或多个基因连锁群核DNA同组蛋白结合; 线粒体和叶绿体中的DNA裸露有重复序列运动细胞器由鞭毛蛋白丝构成简单鞭毛由微管构成鞭毛和纤毛细胞壁肽聚糖、蛋白质、脂多糖、脂蛋白植物细胞具有纤维素壁营养方式吸收，有的行光合作用吸收、光合作用、内吞基因表达 RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工; 蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂或减数分裂内 膜无独立的内膜有, 分化成细胞器细胞骨架无普遍存在呼吸作用和光合作用酶的分部质 膜线粒体和叶绿体（植物）核糖体70S（50S30S）80S（60S40S）4、朊病毒：1982年S.B. Prusiner在患羊搔痒病的羊体内发现了一种蛋白质因子，是羊搔痒病的致病因子，它将其命名为prion(pr, protein; i, infectious; on, 基本单位)。蛋白质感染因子)，也有人译为朊病毒。5、核酶： RNA催化剂，具有催化性能的RNA。第四章1、流动镶嵌模型如何描述细胞膜结构：脂类双分子层构成了膜的网架，脂类分子在膜中的位置并非固定不变，具有动态流动性；蛋白质分子不同程度地镶嵌在脂双层网架中，根据镶嵌程度不同可将膜蛋白分为膜整合蛋白和边周蛋白。整合蛋白靠-螺旋或-折叠构象插入到脂双层中，而边周蛋白靠化学键或吸附结合到膜的内表面或外表面。膜蛋白在膜中的位置并非固定不变，也具有动态流动性。2、支持细胞膜流动性的实验： （怎么证明的）（1）.细胞融合实验； （2）.淋巴细胞的成斑和成帽反应； （3）.凝集素的凝集作用。3、质膜的特征： （1）流动性； (2) 镶嵌性； （3）不对称性； （4）蛋白质极性4、脂质体的概念：脂质体（liposome）是一种人工膜。在水中磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径251000nm不等。脂质体可用于转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部。5、质膜的物质运输一节：第五章1、蛋白质降解的泛素依赖性途径：2、微粒体：微粒体不是细胞内的一种固有结构, 而是细胞匀浆在差速离心过程中所分离出的一种膜泡成分, 它由内膜系统中各组分的膜断片自然卷曲而成，如内质网和高尔基复合体的膜等。 3、粗面内质网和滑面内质网的功能：粗面内质网：1. 蛋白质的合成 2. 蛋白质的修饰与加工3. 膜的生成 4. 物质的运输 5. 贮积钙离子滑面内质网：1. 脂类的合成 2. 解毒作用 3. 糖原代谢4、核糖体与蛋白质合成有关的活性位点：A位点(氨酰基位点)：亦称氨基酸受位, 位于大亚单位上, 为接受新氨酰-tRNA的结合位点；P位点(肽酰基位点)：亦称肽基部位或释放部位, 位于小亚单位上, 为延伸中肽酰-tRNA的结合位点；E位点：于大亚单位上, 肽基转移后将释放的tRNA的位点；T因子（肽基转移酶的催化位点）：于小亚单位上, 可催化氨基酸间形成肽键；G因子（GTP酶结合位点）：EF-G结合位点，有GTP酶活性，可催化肽酰-tRNA从A位点转移到P位点，促使肽链延伸；mRNA结合部位：于小亚单位上，16S rRNA的3端有一段序列能识别并结合mRNA的起始端。5、核糖体的成分：6、蛋白质的合成定位与合成后去向：（一）蛋白质合成的定位： 一类是由细胞质溶质内游离核糖体合成的蛋白质：其从核糖体上合成后释放出来再行转运，为翻译后转移 ! 另一类是由附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质：其合成与转运同时进行，此运转方式称为共翻译转移 !（二）蛋白质合成后的去向： 游离核糖体上合成的蛋白质：(1) 非定位性的细胞质溶质蛋白：驻留在细胞质溶质中； (2) 定位性的细胞质溶质蛋白：定位于细胞质的特定位置，如中心粒和中心粒周物质； (3) 核定位蛋白； (4) 半自主性细胞器组成蛋白。 糙面内质网上核糖体所合成的蛋白质：(1) 运往细胞外的分泌蛋白； (2) 进入溶酶体腔形成溶酶体酶等； (3) 留在或运回RER腔中的网质蛋白; (4) 插入到内质网膜中，并随膜流进入内膜系统各区和质膜，形成它们的结构成分。7、信号学说：信号假说认为，分泌蛋白、溶酶体蛋白和膜整合蛋白的翻译穿膜活动同以下几种因素有关：(1)、信号肽（由信号密码子编码）：为分泌蛋白编码的mRNA普遍带有信号序列，即mRNA核苷酸链在紧接起始密码子之后有一段编码疏水性氨基酸的序列，称为信号密码子。信号密码子序列的翻译产物是信号肽(signal peptide)，长度为1030个氨基酸不等。 (2)、信号识别颗粒 / 信号识别颗粒受体：在糙面内质网膜中存在着一种蛋白质翻译耦联易位系统，它与合成分泌蛋白的核糖体结合到糙面内质网膜上密切相关。已发现在这个系统中有两种成分：信号识别颗粒 (signal recognition particle, SRP)和信号识别颗粒受体(SRP receptor)。SRP存在于细胞质中，它的一端分别有与多肽链上信号肽结合的部位以及与SRP受体结合的部位；另一端则可与核糖体(A site)结合。SRP受体实际上是插在糙面内质网膜上的一种停泊蛋白(docking protein, DP)，由嵌入膜内的疏水部分和暴露于细胞质的亲水部分两部分组成。 (3)、核糖体受体（核糖体亲和蛋白）：在RER膜上还存在有核糖体受体，为插在RER膜上的一种整合蛋白。核糖体通过与核糖体受体结合而结合到RER膜上。 核糖体与核糖体受体结合后，SRP与SRP受体脱离， SRP参与再循环。肽链合成又可继续进行。(4)、蛋白质转运通道 / 信号肽引导新生肽链穿过通道：信号肽穿膜并整合到RER膜上，介导新生肽链沿蛋白质转运体穿膜进入RER腔内。(5)、信号肽酶（合成结束后切除信号肽）：ER膜内表面的信号肽酶将信号肽切除，使整个肽链游离于RER腔中。8、分子伴侣的概念： 凡是能够促进其它蛋白质正确折叠和组装的一类蛋白质分子统称为分子伴侣。 9、可溶性蛋白的合成与转移：1) 多肽链合成的起始：游离核糖体上，起始因子协助；2) 多肽链合成的延伸：肽键形成，延伸因子协助；3) 暴露出N-端信号肽，1530个疏水性氨基酸组成；4) 信号识别颗粒：与信号肽和核糖体结合，牵引核糖体移向RER；5) RER膜上有跨膜的核糖体受体：结合核糖体，将核糖体固定在RER膜上；6) 信号识别颗粒被释放：释放后的信号识别颗粒参与再循环，核糖体继续合成多肽链；7) 信号肽引发RER膜上的通道开放，使新生肽链穿膜进入内质网腔；8) 糖基化修饰：预先合成好的寡糖链经焦磷酸键连在跨膜的磷酸多萜醇上；ASN，一次性转移，N-连接寡糖链分核心区与末端区； 9) 肽链合成结束后，信号肽为信号肽酶切除； 10) 修饰好的新生蛋白以膜泡形式被运往Golgi 复合体；11) 在Golgi 复合体上继续进行糖基化修饰，切去末端区，由顺面至反面依次逐个添加新糖基，一般为O-连接寡糖，最末一个往往是唾液酸； 12) 反面Golgi网膜上分泌蛋白被包装到分泌泡中；13) 含有分泌蛋白的分泌泡被运往质膜，经与膜融合被分泌到细胞外。10、膜整合蛋白的定位机制：1) 膜整合蛋白是来自糙面内质网上核糖体所合成的蛋白质，有些合成后嵌入到膜中成为跨膜蛋白，其肽链中一些片段穿过脂双层，而另外的一些则保留在膜中。2) 具有单一跨膜片段的跨膜蛋白，像可溶性蛋白一样，转移的开始，由肽链氨基末端的信号肽序列发动。但是，这一转移过程被肽链中的另一段疏水氨基酸序列所阻断，使肽链不能再继续进入膜中。这第二个疏水氨基酸片段就称为停止-转移序列(stop-transfer sequence)，此序列在进入转移通道后即被释放，从转移通道横移到脂双层中，并形成一个a螺旋状的跨膜片段，把蛋白质锁定在膜内。同时，氨基端的信号序列也从通道释放到脂双层内并被切除。结果，转移的蛋白质便被作为一个跨膜蛋白定向插入膜中。3) 有些跨膜蛋白，是由一个内部信号序列而不是氨基末端的信号信序来起动转移，但这些内部信号序列并不被切除。这些跨膜蛋白中的这种组成形式使肽链来回反复穿过脂双层。这种情况下，疏水的信号序列是成对行动，一个内部信号序列用来起始转移，另一个是停止转移序。起始转移序列与转移器结合后，一直等到一个停止转移序列进入转移器时，这两个a螺旋的疏水序列才被释放到脂双层中，形成两次穿膜的跨膜蛋白。4) 在多次穿膜蛋白中有更多成对的起始和停止转移序列在起作用，多个疏水的a螺旋横跨脂双层。如此往返穿梭，使跨膜蛋白在合成完成之前，多次横移入膜，成为多次跨膜蛋白。插入到内质网膜中的蛋白，随膜流进入内膜系统各区和质膜，形成它们的的组构成分。第六章1、高尔基复合体的结构及其极性：结构：高尔基复合体由光滑膜构成。在三维空间上，由一摞封闭的紧密叠置在一起的碟形膜围扁囊构成。其最基本的成分就是由膜围成的扁囊，这种充满液体的扁囊称为潴泡(cisternae)，渚泡的直径约为1mm，上有窗孔；潴泡成摞存在，潴泡与潴泡之间的距离仅为2530nm，潴泡的边缘部分有许多大小不等的表面光滑的分枝状小管和圆泡。成摞存在的潴泡组成了分散高尔基体(dictyosome)。分散的高尔基体构成了高尔基复合体的主体结构，若干个分散的高尔基体相互连接成复杂的网状, 便组成了高尔基复合体(Golgi complex)。极性：分散的高尔基体本身在结构上具有极性，它多呈弓形，亦有的呈半球形或球形。在近核的一侧, 潴泡弯曲呈凸面，称为形成面(forming face)，又称顺面(Cis面)，膜较薄, 只有6nm，且“暗-明-暗”三层式的单位膜结构不明显。在远核的一侧，渚泡呈凹面，称为成熟面(maturing face)，又称反面(Trans面)，膜较厚，约为10nm，并具有典型的单位膜结构，似质膜。随着由形成面向成熟面逐渐分化，膜的厚度逐渐增加。位于形成面和成熟面之间的几个潴泡称为中间潴泡，由扁囊和管道组成，其膜的厚度也介于形成面和成熟面之间。2、高尔基复合体各部潴泡的细胞化学反应区： 嗜锇反应区：顺面12个潴泡(的标志反应)； NADP酶反应区：中间几层潴泡(的标志反应)； 胞嘧啶单核苷酸酶( CMP酶)反应区：近成熟面的一些潴泡和管状结构(的标志反应) (CMP酶也是溶酶体的标志酶：溶酶体的形成部位)。 硫胺素焦磷酸酶(TPP酶)反应区：反面12个潴泡(的标志反应)。3、高尔基复合体的功能： 形成和包装分泌物 蛋白质和脂类的糖基化 蛋白质的加工改造 细胞内的膜泡运输 膜的转化4、蛋白质糖基化类型及其功能：类型：N-连接、O-连接功能：保护蛋白质：不被水解酶降解；起运输信号作用：引导蛋白质被包装进运输泡，抵达目的细胞器；在细胞表面形成糖萼：细胞识别，保护质膜。第七章1、溶酶体的基本特性：单层膜包围； 多种酸性水解酶； 异质性囊泡状。2、溶酶体的功能：（1）细胞内消化（通过内吞作用）（2）防御功能（3）细胞内衰老和多余细胞器的清除(通过自体吞噬作用）（4）发育过程中细胞的清除功能-自溶作用（5）受精中的功能3、溶酶体与疾病：目前已知的与溶酶体有关的疾病有30余种:（1）肺结核：结核杆菌蜡质外被(2）矽肺：SiO2颗粒硅酸肺组织弹性呼吸功能（3）贮积病：多为先天性溶酶体酶缺失和异常（4）类风湿关节炎：膜脆性释酶到关节处侵蚀骨组织炎症（5）型肝糖病(glycogenosis)：缺少a -糖苷酶无法把糖原降解为葡萄糖，造成糖原在溶酶体内大量积累（6）黑蒙性先天愚型病(Tay-Sachs disease)：溶酶体中缺少b-氨基己糖酯酶，不能降解神经节苷脂，而呈同心圆状被贮积在溶酶体中；如果发生在神经细胞中，便造成精神痴呆, 26岁会死亡4、微体的概念与溶酶体的比较：微体(microbody)专指含有氧化酶、过氧化物酶，或过氧化氢酶活性的细胞器特 征溶 酶 体微 体 体形态大小多呈球形, F0.20.5mm,无酶晶体球形, F0.150.25mm,有酶晶体酶的种类酸性水解酶氧化酶类pH 值5.07.0需氧与否不需要需要功 能细胞内消化主要与糖异生有关发 生酶在RER上合成,经Golgi体出芽形成酶在细胞质基质中合成,经分裂和组装形成标 志 酶酸性水解酶过氧化氢酶5、溶酶体酶是如何合成并传输至溶酶体的：(1) 多肽链合成的起始：细胞质基质中，在起始因子协助下，mRNA、核糖体小亚单位与Met-tRNA形成翻译起始复合物；(2) 多肽链合成的延伸：在延伸因子协助下，新肽键形成，肽链延长；(3) 肽链延长至一定长度（ 50-70个氨基酸），暴露出由1530个疏水性氨基酸组成的N-端信号肽；(4) 细胞质基质中的信号识别颗粒（SRP），靠特异性结合位点分别与信号肽和核糖体A位结合，肽链合成暂停，并牵引核糖体移向RER；(5) RER膜上的SRP受体特异性结合SRP ，将核糖体定位至RER膜上；(6) RER膜上的核糖体受体特异性结合核糖体 ，将核糖体固定在RER膜上 ；(7) 信号识别颗粒从信号肽、核糖体A位和SRP受体释放出来，参与再循环利用，核糖体重新开始肽链合成；(8) 信号肽引发RER膜上的蛋白质通道开放，插入至一通道中，使新生肽链边合成边经另一通道穿膜进入内质网腔；(9) 糖基化修饰：预先合成好的寡糖链经焦磷酸键连在跨膜的磷酸多萜醇上；一旦出现Asn时，便可利用焦磷酸键的能量将寡糖链一次性转移至Asn的-NH2上，形成N-连接寡糖链（核心区与末端区；(10) 遇到终止密码子后，在释放因子的协助下，肽链合成结束，核糖体解离成大、小亚单位，从RER膜脱离至细胞质基质中；(11) 信号肽被RER腔的信号肽酶切除，新生肽链游离于RER腔中；(12) 新生蛋白以膜泡（有被小泡）形式被运往Golgi 复合体；(13) 在Golgi 复合体上继续进行糖基化修饰，切去末端区 ，由顺面至反面依次在核心区寡糖链上逐个添加新的糖基，最末一个一般是唾液酸 ；某些溶酶体酶还会发生乙酰化或羟基化等加工修饰；(14) Golgi复合体的顺面潴泡中GlcNAc磷酸转移酶可特异性识别溶酶体酶的信号斑，并催化其寡糖链上的甘露糖残基发生磷酸化形成了甘露糖-6-磷酸（M6P）；(15) Golgi复合体反面潴泡和网膜上的M6P受体与M6P特异性结合，便可把溶酶体酶从其它蛋白中分拣出来，局部浓缩后以出芽方式被包装成有被小泡；(16) 有被小泡与内体融合，在酸性环境下, M6P受体与M6P分离，重新返回到高尔基复合体反面，再去参与其它溶酶体酶的分拣及溶酶体的形成；(17) 载有溶酶体酶的膜泡与溶酶体融合，溶酶体酶进入溶酶体中，M6P去磷酸化。第八章1、细胞骨架：细胞骨架（cytoskeleton）是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构2、微丝、微管的组装特点及其特异性药物：微丝（microfilament，MF）是由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的实心骨架纤维，又称肌动蛋白纤维actin filament,它可以成束、成网或以纤维状分散存在。微丝组装特点： 在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。 微丝组装分为两个阶段：种子形成（成核）和延长阶段。G-actin的二聚体不稳定，三聚体时稳定，成为种子。 延长阶段：ATP-actin（结合ATP的肌动蛋白)对微丝纤维末端的亲和力高，ADP-actin对纤维末端的亲和力低，容易脱落。当溶液中ATP-actin浓度高时，微丝快速生长，在微丝纤维的两端形成ATP-actin“帽子”，这样的微丝有较高的稳定性。伴随着ATP水解，微丝结合的ATP就变成了ADP，当ADP-actin暴露出来后，微丝就开始去组装而变短。微丝特异性药物：细胞松弛素（cytochalasin）可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性的抑制微丝功能。鬼笔环肽（phalloidin）与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。微管(microtubule, MT) 由13条原纤维（protofilament）构成的中空管状结构,每一条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。微管的成分是微管蛋白（a-微管蛋白、b-微管蛋白）。微管的特性：自我装配、微管组织中心、极性、动态不稳定性微管的特异性药物：抑制微管组装：秋水仙素、秋水酰胺、鬼臼素、长春花碱、美登本、氯丙榛、1-苯胺基-8-磺酸萘 稳定微管的药物：紫杉酚、重水3、微丝、微管的功能：微丝的功能：（1）肌肉收缩 （2）胞质环流 （3）变形运动（4）形成微绒毛 （5）形成应力纤维 （6）胞质分裂微管的功能：（1）支持和维持细胞的形态 （2）细胞内物质运输 （3) 细胞运动 （4）纺锤体与染色体运动（5）植物细胞壁形成 （6）纤毛和鞭毛运动4、微管构成的细胞器： 中心体、纤毛和鞭毛、有丝分裂器、轴足第九章1、线粒体超微结构：线粒体的三维结构：外膜、膜间隙、内膜和基质2、线粒体酶的定位：部 位酶 的 名 称外 膜单胺氧化酶*犬尿氨酸羧化酶 NADH-细胞色素c还原酶脂肪酸辅酶A连接酶膜 间 隙腺苷酸激酶*核苷二磷酸激酶内 膜细胞色素氧化酶*ATP合成酶NADH脱氢酶 b-羟丁酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶等呼吸链酶系丙酮酸氧化酶肉毒碱脂肪酸酰基转移酶b-羟丙酸脱氢酶线粒体基质苹果酸脱氢酶*脂肪酸氧化酶系 蛋白质和核酸合成酶系谷氨酸脱氢酶柠檬酸循环酶系3、电子传递与氧化磷酸化及其偶联机制：4、线粒体的半自主性：半自主性细胞器的概念： 自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码 的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、 自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。线粒体的生长和增殖是受核基因组和线粒体基因组两套遗传系统的共同控制半自主性的细胞器。5、细胞内各种膜与细胞器的特征性酶：第十章1、叶绿体的超微结构： 叶绿体外被：双层单位膜，每层约厚68nm，外膜的通透性大，内膜选择性强（特殊载体）； 膜间隙：内、外两层膜之间厚约1020nm的空隙； 类囊体：由膜围成的圆盘状扁囊； 包括： 基粒类囊体：基粒； 基质类囊体：基质片层； 基质：可溶性成分：各种酶类； 有形成分：70S核糖体、DNA、RNA、淀粉粒、质体小球、植物铁蛋白和RuBPcase颗粒。2、光合色素和电子传递链成分： 光合色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素 ，与蛋白质以非共价键结合 集光复合体（light harvesting complex）由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成 ，大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。 光系统（PS）吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。包括一个集光复合体（light-hawesting comnplex ，LHC ）、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体（oxygen evolving complex）。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。 细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基（被认为是质体醌的结合蛋白）。光系统（PSI）能被波长700nm的光激发，又称P700。由集光复合体和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。3、光合作用的基本过程：光合作用包括:1) 光反应：根据反应的先后顺序又可分三个阶段：原初反应，电子传递，光合磷酸化释放出O2，产生NADPH和ATP；2) 暗反应：在无光条件下，利用光反应所产生的ATP和NADPH，将CO2还原合成碳水化合物的过程，有C3和C4两种途径。4.、光合作用单位： 捕光色素 作用中心：1个中心色素分子，1个电子供体，1个电子受体。5、光合磷酸化，非循环式、循环式： 在有光的条件下，当电子沿电子载体链传递时，亦合成了ATP，这一过程称为光合磷酸化(photophosphorylation)光合磷酸化专指由光照所引起的电子传递与磷酸化偶联在一起形成ATP过程, 又可分为循环式和非循环式两种形式。 所谓非循环式是指P680从水获得电子，电子沿连接PSI和PSII两个光系统的线形电子载体链传递，传至P700，最后并入到NADPH中。在电子由H2O向NADPH传递的过程中，同时释放出自由能，使ADP+Pi合成ATP。其中，电子的传递经两个光系统，形成的产物为ATP和NADPH，磷酸化的发生部位是在质体醌到质体蓝素之间。因而，每一光合磷酸化过程均需供体分子提供新的电子，电子能量最后贮存于NADPH和ATP分子中。 在循环式光合磷酸化中，为电子再循环，勿需外部供体补充电子。P700在光能激发下所发出的电子通过铁氧化还原蛋白、质体醌、细胞色素b6，细胞色素f和质体蓝素，又返回P700。在返回过程中形成的产物只有ATP。其电子的传递只经过PSI一个光系统，与PSII无关。6、RUBD羧酸酶： RUBP羧化酶，也就是核酮糖二磷酸羧化酶（ribulose diphosphatecarboxylase）催化1，5-二磷酸核酮糖和CO2生成二分子甘-3-磷酸甘油酸反应的酶。亦称羧基歧化酶。可由于Mg离子的存在被激活。植物中非常多，大约占总叶绿蛋白的一半。 在高等植物中，它是一个杂多聚体（88），由八个相同的大亚基和八个小亚基组成。大亚基是酶的催化单位，它能结合底物CO2和RuBP以及镁离子（二价）。小亚基是调节酶活性的单位，它能使催化速度常数增加100倍以上。大亚基是由叶绿体DNA的一个基因编码的，小亚基是由核DNA的一个多基因家族编码的。第十一章1、核孔复合体，结构与功能： 核孔复合体是胞质与核质之间进行物质运输的通道。 结构：在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，一般认为其结构如fish-trap，主要包括以下几个部分：胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；转运器（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒；辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物。 功能：核孔复合体是核质与胞质之间进行物质交换的通道，经过核孔复合体的运输具有双向选择性，因此, 可视它为一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，主要参与被动运输(自由扩散)和主动运输两种运输方式。 包括：核蛋白的运进 和RNA和核糖体亚单位的运出。2、核纤维层的结构、功能： 结构：核纤层是由三种核纤层蛋白交织而成的网络状结构，核纤层一方面通过与核纤层蛋白受体与内层核膜紧密结合在一起，另一方面为染色质纤维提供附着位点。 功能：维持核孔的位置和核被膜的形状;为间期染色质提供附着位点，是染色质的结构支架;在有丝分裂过程中，还与核被膜的解体和重建有关。3、染色质的化学组成： 染色质由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，比例为1：1：（1-1.5）：0.05。可见DNA与组蛋白的含量比较恒定，非组蛋白的含量变化较大，RNA含量最少。4、基因组： 细胞内一套形态大小各不相同、协调工作的染色体（即单倍染色体组）及其上的全部基因，称为染色体组或基因组（genome)。5、染色质的分子结构、念珠模型、核小体： 染色质的基本结构单位核小体 念珠模型：染色质的基本结构是由DNA和蛋白质组成的重复单位，每个亚单位由200bpDNA链结合9个蛋白质分子组成，这种组蛋白DNA亚单位称为核小体。核小体的核心为8个组蛋白分子，染色质丝由很多核小体连接而成，形似念珠。相邻核小体间的DNA链，类似关节，可使染色质纤维进一步折叠盘曲。 核小体是一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线DNA两部分组成，可描述如下：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分子以左手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。6、常染色质和异染色质： 常染色质的DNA序列主要为单一序列和一些重复序列，碱基组成富含G、C，遗传活性大，复制较早。异染色质通常具有3个特点：(1)在间期中处于凝缩状态；(2)是遗传惰性区，只含有极少数不表达的基因；(3)复制时间晚于其它染色质区域。 异染色质可分为两种类型：一种是在各种在细胞中总处于凝缩状态，最后进行复制的称为恒定型异染色质；另一种，只是在几种细胞中或在一定的发育时期和生理条件下可变为常染色质的，则称为兼性异染色质。7、着丝粒： 着丝粒为有丝分裂时纺锤丝附着的部位，位于染色体主缢痕处。 在电镜下可以看出，纺锤丝并不直接和着丝粒相连，而是连接在着丝粒一侧的一个盘状蛋白质结构上，这一结构称为动粒或着丝盘。 将哺乳动物细胞中染色体的主缢痕区域称为着丝粒-动粒复合体，着丝粒-动粒复合体的结构模型：该复合体可分为动粒结构域(kinetochore domain)、中心结构域(central domain)和配对结构域(pairing domain)三个结构域。8、端粒：由端粒DNA与端粒蛋白构成。功能：维持染色体的稳定性；保证DNA的完全复制；参与染色体在核内的分布。端粒的表达：端粒长：细胞分裂和存活；端粒短：不能分裂甚至不能存活。9、染色体DNA的关键序列，酵母的人工染色体： 自主复制DNA序列(autonomously replicating sequence, ARS)： 具有一复制起点，能确保染色体在细胞周期中能够自我复制，从而保证染色体在世代传递中具有稳定性和连续性。 着丝粒DNA序列(centromere DNA sequence, CEN)：DNA的平均分配；着丝粒DNA序列均含有两个紧密相连的核心区，一个是8090bp的AT区，另一个是11bp的保守区。一旦改变这两个核心区中的序列，着丝粒DNA序列便会丧失其生物学功能。端粒DNA序列 (telomere DNA sequence, TEL)： DNA复制的完整性。10、特殊染色体： (1) 多线染色体：多存在于双翅目昆虫(如果蝇)幼虫的唾腺细胞、肠细胞、气管细胞、马尔比基小管细胞以及植物的胚珠细胞中。其特点是：体积巨大，比其它体细胞染色体长100-200倍，体积大1000-2000倍，这是由于核内有丝分裂的结果，即染色体多次复制而不分离多线性，每条多线染色体由500-4000条解旋的染色体合并在一起形成。体细胞联会，同源染色体紧密配对，并合并成一个染色体。横带纹，染色后呈现出明暗相间的带纹。膨突和环，在幼虫发育的某个阶段，多线染色体的某些带区疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏环（Balbiani ring）。 (2) 灯刷染色体：这种染色体最早发现于鱼类、两栖类和爬行类卵母细胞减数分裂的双线期。双线期是卵黄合成的旺盛期。由于染色体主轴两侧有侧环，状如灯刷，故名灯刷染色体。由两条同源染色体组成，在交叉处结合，每条同源染色体含2条染色单体。轴上有一些染色粒，代表染色质紧密螺旋化的部位。同时两条染色单体向两边伸出许多侧环，侧环是RNA活跃转录的区域。11、核糖体组装：第十二章1、信号分子： (signaling cells)通过外排分泌和穿膜扩散释放出信号分子。包括：旁分泌信号：信号细胞分泌的信号分子只能影响到周围近邻的细胞。突触信号：神经末梢分泌神经递质，作用于突触后靶细胞，传递信号。内分泌信号：激素(hormone)：可远距离传递，随血流或汁液（植物）散布全身。 自分泌信号：细胞分泌的信号分子只作用于同种细胞及自身；具有 “信号细胞” 和“靶细胞”的双重身份 。2、信号转导：靶细胞依靠受体识别专一性的细胞外信号，并把细胞外信号转变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。3、靶细胞反应特征：概念： 信号分子作用的效应细胞。特征： 专一识别信号、反应差异、靶细胞中的受体。4、表面受体型： 包括：离子通道关联受体、G-蛋白关联受体、酶关联受体。5、信号传递级联反应： 胞外信号分子并不是直接对基因活动发生作用，而是要经过一个复杂的反应过程。过程的第一步是靶细胞的受体与配体的专一结合，受体同信号分子结合后被激活，把细胞外信号转变为胞内信号，最后信号才被传递到核，影响专一基因的表达。在此过程中要涉及到一系列信号传递蛋白，像阶梯一样经历一环扣一环的连锁中继步骤。我们把细胞以这种方式传递信号的连锁称为信号传递级联反应(signaling cascade)。6、G蛋白关联受体和G蛋白这一节，包括第二信使：7、酪氨酸激酶性受体：为跨膜蛋白，其跨膜部分为螺旋，尾部深入细胞质溶质。尾部含由酪氨酸激酶区。第十三章1、细胞周期概述： 指从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束所经历的整个过程。分为：物质积累期（间期或静止期）和细胞分裂期。 细胞周期时相组成：G1SG2M。2、细胞周期长短的测定： 标记有丝分裂百分数法 原理：是对测定细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标记细胞，通过统计标记有丝分裂细胞百分数的办法来测定细胞周期。优点：可以测定细胞周期的总时间和各阶段的时间，结果明了易分析。缺点：操作技术有一定的难度；具有一定的危险性；同位素的放射性逐渐衰减，误差较大。 流式细胞分选仪测定法 缩时摄像技术3、细胞周期同步化的概念与方法： 概念： 细胞同步化是指在自然过程中发生的，或经人为处理造成的细胞周期的同步化。 类型： 自然同步化 选择同步化： 有丝分裂选择法 人工同步化： 细胞沉降分离法 诱导同步化： DNA合成阻断法 中期阻断法4、染色单体分离及其向两级移动：后期A，指染色体向两极移动的过程。这是因为染色体着丝点微管在着丝点处去组装而缩短，在分子马达的作用下染色体向两极移动。染色体的移动机制 1： 染色体向两极移动及动粒微管(+)端逐渐解聚的动力来自ATP驱动的马达蛋白。染色体的移动机制 2：染色体向两极移动的动力来自动粒微管(+)端的逐渐解聚。5、胞质分裂： 动物细胞的胞质分裂是以形成收缩环的方式完成的，收缩环在后期形成，由大量平行排列的肌动蛋白和结合在上面的myosin II等成分组成，用细胞松驰素及肌动蛋白和肌球蛋白抗体处理均能抑制收缩环的形成。动物胞质分裂的另一特点是形成中体。末期纺锤体开始瓦解消失，但在纺锤体的中部微管数量增加，其中掺杂有高电子密度物质和囊状物，这一结构称为中体。在胞质分裂中的作用尚不清楚。6、减数分裂期： 前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂期等6个阶段。 7、早熟染色体凝集： Rao和Johnson(1970、1972、1974)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurely condensed chromosome，PCC)，这种现象叫做早熟染色体凝集(premature chromosome condensation)。G1期PCC为单线状，因DNA未复制。S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)。 8、细胞周期中的检验点： 细胞周期中的检验点：由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成