细胞生物学复习资料精华版

细胞生物学复习资料精华版细胞生物学复习资料精华版 3 细胞增殖 细胞分化和细胞癌变之间的关系细胞增殖 细胞分化和细胞癌变之间的关系 细胞分化过程往往伴随着细胞增殖与细胞凋亡 其中细胞增殖时细胞生命活动的重要 特征之一 是生物繁育的基础 单细胞生物要保持物种的存在 必须依赖大量的细胞增殖 增加个体数量 多细胞生物往往是由一个单细胞即受精卵分裂发育而来 它的产生 肯定 需要许多次细胞增殖 并经过复杂的细胞分化过程 而细胞癌变是细胞分化领域的一个特殊问题 因为肿瘤细胞以后看作是正常细胞分化 机制失控的细胞 细胞分裂调节失控而无限增殖 其与正常分化的细胞不同的是 不同类 型的分化细胞都具有相同的基因组 而癌细胞的基因组即发生不同形式的突变 癌细胞的 细胞类型趋于一致 破坏有机体的组织器官 对细胞癌变的研究有助于了解细胞增殖 细胞分化而且也为治疗癌症提供线索和希望 5 细胞核的结构 功能及其与细胞质的关系 细胞核的结构 功能及其与细胞质的关系 1 细胞核的结构 由核被膜 核纤层 染色质 核仁及核体组成 2 功能 是遗传信息的储存场所 这里进行基因复制 转录和转录初产物的加工过程 从而控制着细胞的遗传与代谢活动 3 核质关系 细胞核和细胞质是调控胚胎发育和分化的内在因素 细胞核提供特异的 mRNA 及其他核酸分子的合成模板 细胞核基因在个体发育过程中的不同时间里 直接或 间接地调节胚胎发育 分化 而细胞质中的核蛋白体含有几乎全部蛋白质合成所需的组装 细胞质对基因的表达起调节作用 7 G 蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路 细胞外信号与相应受体结合 导致细胞内第二信使 cAMP 的水平变化而引起细胞反应 的信号通路 效应酶腺苷酸环化酶受不同受体 配体复合物的激活或抑制 激活型激素与相应激活型 受体 Rs 结合 耦联激活型三聚体 G 蛋白 Gs 激活腺苷酸环化酶活性 抑制性激素与相 应抑制性受体 Ri 结合 耦联抑制性三聚体 G 蛋白 Gi 抑制腺苷酸环化酶活性 信号通路的快速应答 cAMP 活化 cAMP 依赖的蛋白激酶 A PKA 使下游靶蛋白磷 酸化 影响细胞的代谢和行为 信号通路缓慢应答的反应链 激素 G 蛋白偶联受体 G 蛋白 腺苷酸环化酶 cAMP cAMP 依赖的蛋白激酶 A PKA 基因调控蛋白 基因转录 1 端粒 端粒酶端粒 端粒酶 Hayflick 界限界限 之间的关系之间的关系 端粒 端粒是染色体末端的重复序列 为特化结构 对于染色体的结构稳定与完整性 有重要作用 与染色体在核内的空间排布及同源染色体配对有关 端粒酶 端粒酶含有 RNA 的反转录酶 以自身 RNA 为模板 对 DNA 端粒序列进行延 长而解决线性染色体末端复制问题 Hayflick 界限 是关于细胞的增殖能力和寿命是有限的观点 细胞 至少是培养的细胞 不是不死的 而是有一定的寿命 它们增殖 negligence 不是无限的 而是有一定的界限 这个界限称 Hayflick 细胞增殖次数与端粒 DNA 长度有关 DNA 复制一次 端粒就缩短一段 当缩短到 Hayflick 点时 细胞停止复制 走向衰亡 端粒的长度与端粒酶的活性有关 三者的关系 表现在对细胞增殖与衰老的调控上 2 DNA 合成阻断法合成阻断法 用 DNA 合成抑制剂可逆地抑制 DNA 合成而不影响其他各期细胞沿细 胞周期运转 最终将细胞群体阻断在 S 期 TdR 和羟基脲 DNA 合成抑制剂 最常用 细胞最终 被阻断于 G1 S 交界处 DNA 合成阻断法诱导细胞同步化要阻断两次的原因合成阻断法诱导细胞同步化要阻断两次的原因 答 进行第一次阻断后 细胞被抑制在 S 期 其他细胞继续运行 当其他细胞也运行 S 期被 抑制 但这些 S 细胞可能处于 S 期的任何阶段 其时间段比较长 细胞仍然不能有效地同 步化运转 所以要进行两次阻断处理 将细胞最终抑制在 G1 S 交界处狭窄的时间段 此 时 抑制解除后 细胞即可以进行同步的细胞周期运转 P394 3 细胞信使体系 细胞信使体系 第一信使 细胞外信号分子 第二信使 是第一信使与受体作用后在细胞内最早产生的信号分子 包括 cAMP cGTP 三磷酸肌醇 IP3 二酰基甘油 DG 等 第三信使 现在一般认为 Ca 2 是磷脂酰肌醇信号通路的第三信使 4 共转移 后转移信号共转移 后转移信号 共转移 蛋白质在游离核糖体起始合成并在膜旁核糖体继续合成同时向内质网膜转移的 方式 protein 首先在基质游离核糖体上起始合成 当多肽链延伸至 80 个 aa 左右后 N 的 信号序列号信号识别颗粒结合使肽链延伸暂时停止 并防止新肽 N 端损伤和成熟前折叠 有至信号识别颗粒与内质网膜上的偏激蛋白 SRP 受体 结合 核糖体与内质网膜上的易 位子结合 此后 SRP 脱离了信号序列和核糖体 返回细胞质基质中重复使用 肽链又开始 延伸 以环化构象存在的信号肽和与易位了组分结合并使孔道打开 信号肽穿入内质网膜 并引来肽链以袢环的形式进入内质网腔中 这是一个需 GTP 的耗能过程 与此同时 腔面 上的信号肽被切除 肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成 这种肽链边合成边转移至 内质网腔中的方式称共转移 后转移 蛋白质在细胞基质中合成后 转移到内质网和高尔基体经加工后 再转移到线粒 体 叶绿体 过氧化酶体等细胞器中称为后转移 线粒体 叶绿体中绝大多数 protein 和过 氧化物酶体中的 protein 在导肽或前导肽的指导下进入这些细胞器 这种转移方式在 protein 跨膜过程中不仅需要 ATP 使多肽去折叠 而且还需要一些 protein 的帮助使其能够正确地 折叠成有功能的蛋白 这些蛋白基本的特征在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器 中 因此称后转移 细胞骨架的细胞周期性变化细胞骨架的细胞周期性变化 细胞骨架指真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络 包括微管 微丝和中间纤维 细胞周期是指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂 完成所经历的整个过程 包含 G1 期 S 期 G2 期 M 期四个阶段 随着细胞周期的进行 细胞骨架中的由为微管构成的中心体 纺锤体和核纤层等结构发生着细胞周期性变化 间期 中心体 G1 期末开始复制 到达 S 期 细胞含有一对中心体 但二者并不分开 到达 G2 期 一对中心体开始分离 并各自逐渐向细胞两极移动 前期 在中心体的周围 微管大量组装 中心体与周围微管一起称为星体 前中期 星体到达两极 核纤层解聚 核骨架结构发生剧烈变化 星体发出的微管 并组装成纺锤体 微管与染色体另一侧的动粒相联结 纺锤体赤道直径逐渐收缩 两极距 离拉长 染色体逐渐向赤道方向运动 后期 动粒微管变短 染色体逐渐向两极运动 极性微管长度增加 两极之间的距离 逐 渐拉长 末期 动粒微管消失 极性微管继续加长 较多地分布于两组染色单体之间 核纤层 重新组装 介导核膜重建 11 癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因 癌症是由携带遗传信息的 DNA 的病理变化而引起的疾病 癌基因是控制细胞生长和分 裂的正常基因的一种突变形式 能引起正常细胞癌变 抑癌基因实际上是正常细胞增殖过 程中的负调控因子 它编码的蛋白质往往在细胞周期的检验点上起周期过程的作用 如果 抑癌基因突变 更新丧失其细胞增殖的负调控作用 则导致细胞周期失控而过度增殖 当 抑癌基因的一个拷贝的原癌基因突变成癌基因 就会致癌 因此 癌症的发生是细胞周期 增殖失控而导致 癌基因与抑癌基因协同作用 保证细胞增殖正常进行 正常基因突变成 癌基因 或抑癌基因突变都能引起正常细胞癌变 4 孚尔根孚尔根 DNA 进行染色反应进行染色反应 DNA 是由许多单核苷酸聚合成的多核苷酸 每个单核苷酸又由磷酸 脱氧核糖和碱基 构成 DNA 经盐酸水解 其上的嘌呤碱和脱氧核糖之间的双键打开 使脱氧核糖的第一碳原子 上形成游离的醛基 这些醛基与 Schiff 试剂反应 Schiff 试剂是由碱性品红和偏重亚硫酸钠 相作用 形成无色的品红液 当无色品红与醛基结合形成紫红色的化合物 因此凡有 DNA 的地 方 都能显示紫红色 紫红色的产生 是由于反应产物的分子内含有醌基 醌基是一个发色基团 所以具有颜色 材料不经过水解或预先用热的三氯醋酸或 DNA 酶处理 得到的反应是阴性 的 从而证明了 Feulgen 反应的专一性 18 细胞如何构成具有物质运输和信息传递功能 并具有机械性能的组织 细胞如何构成具有物质运输和信息传递功能 并具有机械性能的组织 主要从细胞间连接 细胞外基质 细胞骨架系统构建 细胞间连接时细胞有机体中相邻细胞之间通过质膜的相互联系 协同作用形成组织的 重要方式 连接功能分为封闭连接 锚定连接 通讯连接 A 封闭连接 是以紧密连接为 代表 是相邻细胞通过质膜紧密连接在一起来阻止溶液中的分子渗入体内 起隔离和一定 的支持功能和封闭作用 B 锚定连接 是指通过细胞骨架系统将相邻细胞间或细胞与基质 紧密连接在一起 形成坚挺有序的细胞群体 可分为中间纤维 有关的和与肌动蛋白有关 的两种锚定连接 C 通讯连接 主要包括间隙连接 化学突触和胞间连丝 细胞外基质指分布在细胞外空间 由细胞分泌的蛋白和多糖构成的网络结构 组织构 建是细胞相反作用的结果 细胞外基质想接触和作用 将细胞连在一起构成组织 同时提 供一个细胞外网架 在组织与组织间起支持作用 如胶原蛋白纤维 细胞骨架系统指真核细胞中蛋白纤维网络系统 广义的细胞骨架包括细胞核 质膜骨 架及细胞外质 细胞骨架不仅在维持细胞形态 保持细胞内部结构有序性中起重要作用 而且与细胞活动 物质运输 能量转换 信号传递 细胞分裂 细胞分化与基因表达等生 命活动密切相关 luxuryluxury genegene 奢侈基因奢侈基因 特定类型细胞中为其执行特定功能蛋白质编码的基因 endoplasmicendoplasmic reticulumreticulum ERER 内质网内质网 真核细胞细胞质内广泛分布的由膜构成的扁囊 小管或小泡连接形成的连续的三维网状膜系统 分为糙面内质网和光面内质网两种 GolgiGolgi bodybody 高尔基体 高尔基体 是由一些堆叠的扁平囊所组成 主要功能是参与分泌活动 参与 新细胞壁的形成 蛋白质加工以及合成多糖 LysosomeLysosome 溶酶体溶酶体 真核细胞中的一种膜包围的异质消化性细胞器 是细胞内大分子降解 的主要场所 monoclonalmonoclonal antibodyantibody 单克隆抗体单克隆抗体 由单一杂交瘤细胞克隆分泌的只能识别一种表位 抗 原决定簇 的高纯度抗体 cellcell differentiationdifferentiation 细胞分化细胞分化 一个尚未特化的细胞发育出特征性结构和功能的过程 cellcell cyclecycle 细胞周期细胞周期 连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所 经历的整个过程 包含 G1 期 S 期 G2 期 M 期四个阶段 MicrotubuleMicrotubule 微管微管 由微管蛋白原丝组成的不分支的中空管状结构 是细胞骨架成分 与细胞支持和运动有关 SpindleSpindle 纺锤体纺锤体 有丝分裂和减数分裂过程中由微管和微管蛋白构成的呈纺锤状的结构 与染色体的排列 移动和移向两极有关 MitosisMitosis 有丝分裂有丝分裂 真核细胞的染色质凝集成染色体 姐妹染色单体在纺锤丝的牵拉下 分向两极 从而产生两个相同子细胞的一种分裂方式 通常划分为前期 前中期 中期 后期和末期五个阶段 MeiosisMeiosis 减数分裂减数分裂 性细胞分裂时 染色体只复制一次 细胞连续分裂两次 染色体数 目减半的一种特殊分裂方式 Cilia 纤毛纤毛 从真核细胞表面延伸出来的膜包围的运动结构 具有微管束组成的核心 能够进行重复的拍击运动 FlagellaFlagella flagellumflagellum 鞭毛鞭毛 1 鞭毛虫和精子的鞭状延伸物 由中心粒长出 具有与纤毛相同的结构 但要长得多 其功能是推动细胞运动 2 细菌细胞表面伸出的长丝状物 G G proteinprotein linkedlinked receptorreceptor G G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体 配体与受体结合后激活相邻的 G 蛋白 被 激活的 G 蛋白又可激活或抑制一种产生特异第二信使的酶或离子通道 引起膜电位的变化 由于这种受体参与的信号转导作用要与 GTP 结合的调节蛋白相偶联 因此将它称为 G 蛋白 偶联受体 apoptosisapoptosis bodybody apoptoticapoptotic bodybody 凋亡小体凋亡小体 细胞凋亡过程中 细胞萎缩 碎裂 形成 的有膜包围的含有核和细胞质碎片的小体 可被吞噬细胞所吞噬 bio membranebio membrane biomembranebiomembrane 生物膜生物膜 围绕细胞或细胞器的脂双层膜 由磷脂双层结合有 蛋白质和胆固醇 糖脂构成 起渗透屏障 物质转运和信号转导的作用 细胞内的膜系统 与质膜的统称 SignalSignal transductiontransduction 信号转导信号转导 细胞外信号与细胞表面受体相互作用 使其转变为细 胞内信号 并发生胞内信号传递级联反应的过程 调节细胞的生理和遗传过程 强调信号 的接收与接收后信号转换的途径和结果 TransportationTransportation 翻译翻译是蛋白质生物合成 过程中的一步 翻译是根据中心法则 将成熟的 信使 RNA 分子中 碱基的排列顺序 解码 并生成对应的特定氨基酸序列的过程 TranscriptionTranscription 转录转录 以 DNA 的碱基序列为模板 在 RNA 聚合酶催化下合成互补的单链 RNA 分子的过程 CompartmentalizationCompartmentalization 区室化 区室化 passivepassive transporttransport 被动运输被动运输 离子或小分子在浓度差或电位差的驱动下顺电化学梯度 穿膜的运输方式 activeactive transporttransport 主动运输主动运输 特异性运输蛋白消耗能量使离子或小分子逆浓度梯度穿膜 的运输方式 Chromosome 染色体染色体 染色质在细胞分裂时凝缩成的特定结构的小体 RibosomeRibosome 核糖体核糖体 生物体的细胞器 是蛋白质合成的场所 通过信使核糖核酸与携带氨 基酸的转移核糖核酸的相互作用合成蛋白质 由大小亚基组成 MicrofilamentMicrofilament 微丝微丝 真核细胞内由肌动蛋白组成的直径为 5 7nm 的骨架纤丝 CentrosomeCentrosome centralcentral bodybody 中心体中心体 主要见于动物细胞中的一种近核的细胞结构 由一对 中心粒和中心粒周物质组成 中心粒周物质起微管组织中心作用 MatureMature PromotingPromoting Factor Factor MPFMPF 成熟促进因子 成熟促进因子 细胞周期的每一环节都是由一特定的 细胞周期依赖性蛋白激酶 周期蛋白结合和激活调节的 MPF 为首先发现的细胞周期蛋白 依赖性激酶家族成员 H Ha ay yf fl li ic ck k l li im mi it ta at ti io on n H Ha ay yf fl li ic ck k 界界限限 关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点 细胞 至少是培养的二倍体细胞 不是不死的 而是有一定的寿命 它们的增殖能力不是 无限的 而是有一定的界限 这就是 Hayflick 界线 Hayflick 界限与端粒 CentromereCentromere 着丝粒着丝粒 染色体中将两条姐妹染色单体结合起来的区域 由无编码意义的高 度重复 DNA 序列组成 是动粒的形成部位 SignalSignal SequenceSequence 信号序列信号序列 分泌蛋白新生肽链 N 端的一段 20 30 氨基酸残基组成的肽 段 可引导分泌蛋白进入内质网 进入内质网腔时此肽段被切除 cytoskeleton cytoskeleton 细胞骨架细胞骨架 真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络 包括微管 微丝和中间丝 奢奢侈侈基基因因 L Lu ux xu ur ry y g ge en ne e 在特别细胞类型中大量 通常 表达并编码特殊功能产物的 基因 核孔复合体 核孔复合体 核被膜上沟通核质和细胞质的复杂隧道结构 由多种核孔蛋白构成 隧道的 内 外口和中央有由核糖核蛋白组成的颗粒 对进出核的物质有控制作用 cdc 基因基因 酵母中这些与细胞分裂和细胞周期调控 有关的基因 被称为 cdc cell division cycle 基因 Totipotency 细胞全能性 指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜 能或特性 后转移后转移 蛋白质在细胞基质中合成后 转移到内质网和高尔基体经加工后 再转移到线 粒体 叶绿体 过氧化酶体等细胞器中称为后转移 leader peptide 导肽 导肽 又称导向序列 targeti