《细胞生物学进展》PPT课件.ppt

第一章绪论、一、细胞发现1665年，R.Hooke发表了显微图谱条，记述了用自制显微镜(30倍)观察软木塞切片时发现的“cellar”。 1665年，荷兰布商文虎克制作高倍显微镜(300倍)，观察血球、池糖水滴中原生动物、人和其他哺乳动物的精子。 二、细胞学说确立的第一阶段： 1838年至1839年，德国植物学家施莱登和德国动物学家施凡，所有动植物都由细胞组成，细胞是所有动植物的基本单位。 第二阶段：新细胞由于旧细胞的繁殖而产生。 1858年，维尔肖指出细胞只来自细胞。 进一步表明细胞是相对独立的单位。 三、细胞学典型时期：发现主要细胞器和细胞分裂活动。 四、实验细胞学时期： O.Hertwig采用实验方法研究海胆与蛔虫卵发育中的核质关系，建立实验细胞学。 五、细胞生物学学科的形成和发展是20世纪50-60年代：生物化学与细胞生物学的相互渗透和结合。 70年代：分子生物学概念引入细胞学；80年代：细胞生物学的主要发展方向是分子生物学。 问题：简述细胞学说的建立过程和主要内容，为什么细胞学说的真正完善是在1858年。 第二章细胞的统一性和多样性，一、支原体最小、最简单的细胞，具有细胞的基本形态结构，具有人言轻微的生命活动基本单位存在的主要特征。 拥有细胞生存所必需的最低限度的蛋白质(700种以上)。 分两部分繁殖。 维持细胞基本生命活动的细胞最小限度不在100nm以下，支原体本身已接近该限度。 二、原核细胞的两个代表：细菌和蓝藻1 .细菌：无典型的核结构，只有类核，核区不显示Feulgen正反应。 细胞表面的饮食细胞质膜、中膜体、细胞壁、荚膜、鞭毛。 其核糖体沉降系数为70S，小部分为附着核糖体，大部分为游离。 除核区DNA外，还存在自主复制的基因(质粒)2.蓝藻：基因所在部位为中心质，DNA含量大于原核生物。 最简单的光能是生物之一。 仅含叶绿素a。 胞质膜外有细胞壁和胶质层(又称鞘)，细胞体积大于其他原核生物。 问题：为什么支原体可能是最小和最简单的细胞存在形式？为什么古核细胞比细菌更可能是真核细胞的祖先？ 简述抗生素的杀菌机理和细菌抗生素耐药的形成过程。 “病毒是寄生物，对宿主生物有害，宿主生物在进化过程中处于不利地位”，这对真核生物内膜结构体系的形成有什么意义？ 判断下面的说法是否正确，说明原因“所有的生命体都是由细胞构成的”。 第三章细胞生物学的研究方法，相位差显微镜：原理：光通过不同密度的物质时，密度大，光滞留时间长，相反短。 相位差显微镜利用这一点将相位差转换成幅度差。 应用：样品无需染色，可观察活细胞、细胞核、线粒体等细胞器官的动态荧光显微镜：原理物质中的电子吸收光能从低能状态转变为高能状态，加入低能状态时发射的光为荧光应用：鉴定细胞结构， 定性特异蛋白等生物高分子，定位负染色技术：构成生物的分子由原子序号低的轻元素(c、h、o、n )构成，散射电子的能力弱，电子显微镜几乎不形成明暗对比度。 为了增大生物样品的对比度，用重金属染色，增加散射电子的能力，提高样品的微结构。 冷冻蚀刻技术：采用快速低温冷冻法快速冷冻样品(液氮)，低温断裂。用铂、金等金属倾斜喷镀形成对应凹凸的电子对比度，通过碳垂直于截面进行真空喷镀，形成连续的碳膜，用消化液消化样品，将碳膜和构成其图案的金属微粒子转移到载体网上进行电子显微镜观察。 电镜三维重建技术：结合电镜、电子衍射技术和计算机图像处理，适用于生物高分子三维结构的分析。 首先，以不同倾斜角拍摄样本，对得到的系列图像进行傅立叶变换，得到样本的三维结构电子密度图。 目前，该技术已与x射线衍射技术、核磁共振分析技术相结合，成为当前结构生物学的主要实验手段。 细胞内核酸、蛋白质、糖和脂质等显示极高的方法：一些显色剂与被检测物质中的某些基团特异性结合，根据显色剂在细胞中的定位和颜色浓淡进行物质的定性和定量分析。 DNA:Feulgen反应多糖： PAS反应不饱和脂肪酸：四氧化硅磷脂：苏丹蛋白酪氨酸：米伦碱性磷脂酶：葛林，特异蛋白抗原的定位和定性：根据抗体能够与对应抗原自我识别结合的免疫学原理，测定特定蛋白在细胞内的分布情况和含量。 免疫荧光技术：免疫电镜技术(免疫酶标记技术、免疫铁蛋白技术、免疫胶体金技术)细胞内特异核酸序列的定位和定性：确定特异核酸序列在细胞中或染色体上的位置的原位杂交技术是自显影技术：生物高分子在细胞内的动态合成过程。 放射性同位素流式细胞仪：定量测定细胞中DNA、RNA或特异蛋白质的含量，准确筛选对应种类的细胞。 问：细胞成分的分析方法有哪些基本实验技术？ 哪些技术可用于生物高分子在细胞内的定性和定位？ 为什么细胞培养是细胞生物学研究的最基本的技术？ 为了在研究工作中分离与动物减数分裂直接相关的基因，得到该基因的单克隆抗体，请说明实验原理和方法。 第四章细胞质膜，基本定义：脂质体洗涤剂影响膜脂流动性的因素主要是荧光漂白恢复技术细胞质膜的基本功能是什么？ 为什么在研究膜骨架时使用红细胞作为研究材料？请讲述证明叙利亚红细胞膜骨架的基本结构和功能设计这两个细胞膜流动性的实验。 第五章物质跨膜转运，载体蛋白及其功能通道蛋白及其功能根据能源的不同，主动转运又分为哪一类p型离子泵的结构特点： v型质子泵和f型质子泵动物，植物和原生动物是以何种机制对应低渗透膨胀作用的阐述网状蛋白被细胞饮用小泡形成的机理。 为什么协调运输间接消耗可承诺量？ 两种协同运输有什么区别？第六章细胞能量转化：线粒体和叶绿体、线粒体和叶绿体的DNA线粒体蛋白质运输是如何实现的？ 肽具有什么特点叶绿体蛋白是如何实现定向转运和组装的？ 核基因编码，细胞质核糖体中合成的蛋白质是如何运送到线粒体和叶绿体的功能部位的？线粒体和叶绿体为什么是半自主性细胞器？ 你认为带正电荷的脂溶性荧光染料染色代谢活动旺盛的真核细胞的话，在哪个细胞器中被观察的可能性最高？ 为什么低渗透溶液处理后线粒体内膜和外膜会发生怎样的变化？ 为什么简述ATP合成酶的结构特点、构成和主要特点。 第七章真核细胞内膜系统、蛋白质筛选和膜泡转运，阐述了两种基本类型的内质网结构和功能特征。 叙述叙利亚分泌蛋白质的分泌过程蛋白质糖基化有什么功能请说明溶体的生物发生途径。 细胞内的蛋白质有种类，请根据蛋白质的合成部位和下落等进行分类说明。粗糙面内质网合成的蛋白质有多少种？这些在内质网上合成有什么生物学意义？ 分泌蛋白质在粗糙面内质网上合成需要指导主要结构和因子吗？ 这些如何合作完成肽链在内质网上的合成？ 为什么跨膜糖蛋白糖基总是在细胞膜外侧？ 什么是重链结合蛋白(Bip )？ 它有什么作用呢？ 分泌蛋白质的运输过程简要说明吗？ 第八章细胞信号转导、信号分子与受体：化学信号分子：激素、局部介质、神经递质等物理信号分子：光、电、温度变化等气体分子： NO细胞内受体细胞表面受体的第二信使和分子开关类为GTPase蛋白磷酸化和去磷酸化cAMP 在信号传递过程中起着什么作用？ 磷脂栈肌醇二信使信号通路受体酪氨酸激酶与RTK-Ras蛋白信号通路。 细胞是如何控制信号的？ 请总结细胞信号的综合方式和控制机制。 叙利亚霍乱毒素致腹泻信号转导机制cAMP的效果为何因鞭细胞而异？第九章细胞骨架，1 .微丝：主要结构成分：肌动蛋白肌动蛋白在细胞内存在的形式：肌动蛋白单位(球状肌动蛋白)和纤维状肌动蛋白。 其外观呈碟状，中央有裂缝，可结合ATP和Mg微丝组装的动力学特性和踩踏自行车的现象。 细胞皮质、应力纤维、细胞伪足、微绒毛、肌肉收缩等均与微丝有关。 2 .微管：由a微管蛋白和b微管蛋白组成，两者均可结合GTP，前者结合的GTP不进行水解或GTP/GDP交换，后者结合的GTP可进行水解和GTP/GDP交换。 aB微管蛋白的异聚物纵向排列形成原纤维，13根原纤维闭合构成微管的管壁。 微管的体外组装过程分为成核和拉伸两个阶段。 最初的微管组装和延伸的结构叫做微管组织中心。 细胞内，驱动蛋白通过膜泡沿微管向微管的正极移动，细胞质动力蛋白通过膜泡向微管的负极移动。 纤毛和鞭毛是真核细胞表面具有运动功能的特殊结构，其运动依赖于相邻双连体微管之间的相互折射。 在细胞分裂过程中，动粒微管牵引染色体的运动，极微管的滑动和星微管的解聚使细胞的两极更加远离。 中间丝(中间纤维):作为异源二聚体参与中间纤维的组装。 组装过程不需要ATP或GTP提供能量，其组装和组装过程与中间纤维蛋白的磷酸化和磷酸化有关。 核纤维层结构是位于内层核膜内侧的薄层纤维网架结构，由v型中间纤维蛋白质组成。 核纤维层的组装与核纤维层蛋白的去磷酸化和磷酸化有关。 其磷酸化是由细胞分裂促进因子(MPF )调节的。 问题：如何理解细胞骨架的动态不稳定性？ 这种现象与细胞的生命活动过程有什么关系？ 第十章：核与染色体、核包膜在细胞周期的衰变与组装：调节为MPF，这一过程与核纤维层蛋白、核孔复合体蛋白的磷酸化和去磷酸化有关。 核孔复合物的功能：被动扩散自主转运染色质激活和基因激活：形成DNA局部结构的组蛋白的修饰HMG组蛋白的影响。 染色体DNA的3个功能要素：自主复制DNA序列：保证染色体能够以细胞周期自发复制着丝粒DNA序列：保证染色体DNA平均分配给子细胞的DNA序列：保证染色体的独立性和稳定性(有丝分裂定时器)，细胞如何在多个生命活动细胞核内维持秩序？ 核定位信号是永久信号，这对生命活动有意义吗？ 如果在细胞核中分离出的蛋白质中发现了o键和n键糖基化修饰，请推测这些蛋白质在核中的定位及其参与可能性机制。第11章核糖体为什么真核生物总RNA在电泳时呈三条条纹？ 为什么核糖体是蛋白质的生物合成场所，请设计并实验证明，第12章细胞增殖及其调控，细胞周期中各不相同的相及其主要事件的特殊细胞周期，说明CDK激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的。 第十三章细胞死亡与细胞衰老、细胞凋亡的分子机制：重要分子有caspase超家族、天然caspase抑制剂、IAP、bcl-2家族等。 细胞凋亡是由什么因素控制的？哪些机制可能复制衰老？ 凋亡的分子机制：途径： caspase依赖细胞凋亡不依赖于caspase依赖细胞凋亡途径，caspase依赖细胞凋亡： caspase :细胞质中存在的具有类似结构的蛋白质特异性切断靶蛋白天冬氨酸残基的肽键，靶蛋白根据细胞周期执行的功能，caspase可以分为细胞凋亡的起始者和细胞凋亡的执行者2种。 两者均以无活性的酶原形式存在于细胞质基质中，受到凋亡信号刺激后，酶原分子在特异天冬氨酸残基部位被切断，形成大小由2个亚基组成的异二聚体，成为活性的caspase。 其中，开始caspase同性活化，即酶原子分子聚集在复合体上达到一定浓度时，相互切断活化。 实行caspase是异性活性化，从开始caspase开始募集，切断。 发起者有责任切断执行者的前驱体，生成活性执行者。 执行者切断结构蛋白质和功能蛋白质，使切断的蛋白质失活。 (信号放大)、凋亡时，DNA的切断和凋亡小体的形成机制： caspase切断基质可激活酶。 例如，细胞内caspase被激活的DNA酶(CDA )通常与其抑制因子结合形成ICAD，在本例中不被激活。 细胞凋亡时caspase被激活，ICAD被切断，CAD被释放，CAD切断核小体间的DNA，最终生成200bp左右的DNA片段。 激活的执行caspase还能切断核纤维层蛋白，导致核纤维层解离，同时切断核孔蛋白和细胞支架蛋白，中断核质之间的信号转导，细胞质和染色质凝集，产生凋亡小体。 Caspase相关性凋亡的信号通路：配体(主要为肿瘤坏死因子，TNF )和细胞表面受体(代表： TNF-R1，Fas )结合受体聚集凋亡信号通路中的信号分子，诱导死亡信号复合体(DISC ) 开始Caspase激活并执行Caspase激活切断的功能蛋白