细胞生物学提纲学生用

1、第一章第一章 绪论绪论研究对象是细胞-Cell细胞生物学：就是从细胞的不同层次不同层次来研究生命活动基本规律生命活动基本规律的学科.细胞的不同层次是指：“细胞整体细胞整体”、 “细胞显微、超微结构细胞显微、超微结构”和“分子水平分子水平”三个层次绪论分三部分：一、细胞生物学研究内容；二、细胞生物学发展简史；三、细胞生物学发展现状及发展前景一、细胞生物学研究内容一、细胞生物学研究内容首先研究细胞的形态结构，细胞的形态结构，然后是细胞的功能细胞的功能。 显微结构显微结构：在光学显微镜下细胞的结构 细胞的结构结构包括 亚显微结构亚显微结构：也叫超微结构，指的是电子显微镜下细胞的结构细胞的功能功能：物

2、质的吸收、合成与分解、增殖与分化、遗传与变异等等二、细胞生物学发展简史二、细胞生物学发展简史细胞生物学发展的几个重要时期细胞生物学发展的几个重要时期（一）细胞的发现（一）细胞的发现最早发现细胞的是：胡克（胡克（Robert Hooke）Cellar (小室)Cell。最早的一架显微镜是由 Z.Jansen 于 1604 年创造的，放大倍数 1030 倍，又称为“跳蚤镜” ；半个多世纪之后，Hooke（胡克）创造了第一架有科研价值的显微镜，放大倍数 40140 倍，并从木栓中发现蜂巢状小室细胞，Hooke 于 1665 年年发表显微图谱显微图谱一书。他在这本书中描绘的“微小孔洞”被认为是细胞学史

3、上第一个细胞模式图第一个细胞模式图。第一次观察到活细胞活细胞的是：列文虎克列文虎克（A.V.Leeuwenhoek） 。（二）细胞学说的创立和细胞学的形成二）细胞学说的创立和细胞学的形成1、细胞学说的创立及其意义：1831 年，布朗（R.Brown）发现了细胞核；1835 年，杜雅丁（E.Dujardin）发现了动物细胞中的粘液质，并称其为“肉样质肉样质” （sarcode）;1839 年，蒲肯野（Purkinje）发现了植物细胞中的物质，称为“原生质原生质”(protoplasm);1839 年，冯.莫尔（Von.Mohl）发现了动物细胞中的“肉样质”和植物细胞中的“原生质”在性质上是一样的

4、。1838 年，德国植物学家施莱登（施莱登（M.Schleidon）提出：所有的植物体都是由细胞组合而成的；1839 年，德国动物学家施旺（施旺（Schwann）认为：动物体也是由细胞所组成的，并肯定了一切生物体都是由细胞组成的。二人的观点就是著名的“细胞学说细胞学说” （cell theory） ，施莱登和施旺施莱登和施旺同时成为细胞学说的创始人细胞学说的创始人。1855 年，德国病理学家魏尔肖（魏尔肖（R.Virchow）提出：“细胞来自细胞” 。“细胞学说细胞学说”包括三个内容包括三个内容：（1）细胞是多细胞生物的最小结构单位，对单细胞生物来说，一个细胞就是一个个体；（2）多细胞生物的每

5、一个细胞为一个代谢活动单位，执行特定的功能；（3）细胞只能通过细胞分裂而来。2、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）重要细胞器的发现1883 年 Von Beneden 和 Boveri 发现了中心体；1894 年 Altmann 发现了线粒体；1898 年 Golgi 发现了高尔基体，并用他的名字来命名。3、细胞学的形成和细胞学的分支赫特维希(O.Hertwig)于 1892 年发表了细胞与组织的著名著作，这一著作标志着细胞学（细胞学（Cytology）作为一门独立的生物学科的建立。Hertwig 兄弟二人（O.Hertwig 和 R.Hertwig）Wilson,

6、 E.B.于 1896 年发表了名为发育和遗传中的细胞发育和遗传中的细胞一书，(The Cell in Development and Heredity)，成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。1925 年，这本书的第二版问世，第二版中发表了 Wilson 绘制的一幅细胞模式图，这幅图是细胞学史上第二个第二个具有代表意义的细胞模式图细胞模式图。（三）电镜下的细胞和细胞生物学的兴起（三）电镜下的细胞和细胞生物学的兴起显微镜的分辨力（分辨力（resolution）即分辨能力，分辨力取决于入射光的波长，入射光波长越短，显微镜分辨本领越高。1933 年，德国科学家 Ruska（鲁斯卡）（鲁斯卡）在西门子

7、公司（西门子公司（Siemens）设计制造出世界上第一台电子显微镜，Brachet, J（布拉舍（布拉舍）于 1961 年年绘制了一幅细胞模式图，成为细胞学史上第三幅细胞模式图第三幅细胞模式图。Hooke（1665 年）第年）第一幅、一幅、Wilson（1925 年）第二幅、年）第二幅、Brachet（1961 年）第三幅年）第三幅1953 年沃森（Wstson）和克里克（Crick, F.H.）发现了 DNA 分子双螺旋结构。细胞生物学（Cell biology）提出者 De Robertis，于 1965 年将其原著的普通细胞学更名为细胞生物学出版，这标志着细胞生物学细胞生物学新学科的诞生

8、。细胞生物学与细胞学不同之处：A：深刻性；B：综合性。（四）现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现（四）现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现上世纪 50 年代，对细胞质基质的结构尚不了解，认为各种细胞器是悬浮在溶液状基质中；60 年代，电镜标本固定技术改进，人们发现基质中有微管、微丝微管、微丝的存在；70 年代，由于使用了高压电镜，人们看到了细胞的立体结构，又发现基质中除了有微管微丝外，还有网架状的微梁网架网架状的微梁网架，或称微梁系统微梁系统。至此，人们发现细胞质基质中具有一定秩序的立体空间结构“细胞骨架细胞骨架” （cytoskeleton）Darnell 等人于 1986 年提出了“分子细

9、胞生物学”的概念（molecular cell biology）细胞生物学主要经历了四个发展阶段：细胞生物学主要经历了四个发展阶段：1、细胞的发现(1665 年 R.Hooke; 1675 年 Leeuwenhoke)2、细胞学说的创立和细胞学的形成(1838 年 Schleidon; 1839 年 Schwann)3、细胞生物学的出现(1965 年 De Robertis)4、分子细胞生物学的兴起(1986 年 Darnell)cellcytologycell biologymolecular cell biology三、细胞生物学的发展现状和发展前景三、细胞生物学的发展现状和发展前景生物工

10、程一般包括四类：遗传工程（基因工程） ，细胞工程，酶工程和发酵工程。细胞工程（细胞工程（cell engineering）是在细胞水平上的生物工程细胞工程最早最成功的一个例子就是单克隆抗体技术（单克隆抗体技术（McAb） ，简称单抗单抗。所谓单抗技术是来自一个杂交瘤杂交瘤细胞的细胞株所产生的抗体。单抗技术的发明人为英国免疫学家 Milstein 和当时还是博士后的青年科学家 Kohler，他们于1975 年完成这项技术，1984 年获诺贝尔医学奖。细胞生物学的另一个重要应用就是现在非常时髦的转基因动物或转基因植物转基因动物或转基因植物研究，这项技术的根本目的在于改良生改良生物品种性状或物品种性

11、状或利用转基因生物体生产对人类有经济价值的蛋白质产品生产对人类有经济价值的蛋白质产品。较早较成功的转基因动物为 1982 年美国四家实验市的共同的研究成果：“超级小鼠超级小鼠” （super mouse） 。1997 年克隆羊多莉克隆羊多莉诞生。基础研究方面：1985 年，日本一研究组在高压电镜下观察到了 DNA 的三维双螺旋结构的三维双螺旋结构；1986 年，美国、日本又研制成功了扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜，能显示出晶体表面的原子布阵晶体表面的原子布阵。第二章第二章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法第一节第一节 细胞形态结构的观察方法细胞形态结构的观察方法一、光学显微镜一、光学显微镜（

12、一）普通显微镜普通显微镜主要结构为三部分：（1）光学放大系统：包括目镜和物镜；（2）照明系统：包括光源、折光镜和聚光器；（3）支架和机械系统。分辨力（分辨力（resolution）：）：是指显微镜将物体放大成像后，能将物体相近两点分辨清楚的距离极限。D 代表分辨力：D= 0.61 / N.A.其中其中： 代表光波波长； N. A. 为镜口率，也称数字孔径数字孔径。 N. A. =N Sin /2 (Numerical Aperture) 从公式中可以看出，镜口率与 N 和 Sin /2 成正比，通常我们用的介 物镜镜口 质为空气，空气，N=1；油镜用的香柏油香柏油 N=1.515；一般不能再提

13、高介质折射率， 而镜口角最大也不能超过 1800，所以 Sin /2 的最大值小于 1；那么根据 这些数值推算，普通显微镜的最小分辨距离不会小于 0.2um，所以通常认 为光镜的分辨力极限为 0.2um，放大倍数最高为 1000 倍。 标本一点 （二）特殊显微镜（二）特殊显微镜1、紫外光显微镜（ultraviolet microscope）2、荧光显微镜（fluorescent microscope）3、暗场显微镜（也叫暗视野显微镜 darkfield microscope）背景是暗的，样品是亮的特殊装置：中央遮中央遮光板光板和暗视野聚光器暗视野聚光器4、相差显微镜（phase contras

14、t microscope）将光程差（光程差（也就是相位差）相位差）转化为光强差（光强差（即振幅差）振幅差） 相差相差：是指同一光线经过折射率不同的介质时，引起相位发生的变化。相位：相位：是指某一时间光的波动所能达到的位置。直射光和衍射光相遇，会产生干涉现象，这时：如果两者相位相同，则两束光合光的振幅加大；物体变亮。若两者相位相反，则两束光合光的振幅减小，物体变暗。相差显微镜的特殊部件：加在物镜中的环形相板环形相板和加在聚光器中的环形光阑环形光阑。凸形相板凸形相板明反差（bright contrast）或负反差（negative contrst） ；凹形相板凹形相板暗反差（dark contra

15、st）或正反差（positive contrast） 。环形光阑作用：把光分成直射光和衍射光，保证直射光线通过环形相板的环形区。5、激光共聚焦扫描显微镜也称为激光扫描显微镜（Laser-scanning microscope）简称 LSM二、电子显微镜（二、电子显微镜（electron microscope）简称电镜）简称电镜电镜用的光源是电子束，透镜为电磁场。光源是电子束，透镜为电磁场。电子束波长与电压成反比，即电压越高、波长越短。例如，电压为 6 万伏，则 =0.0488 埃，比最短的可见光 4000 埃约小 10 万倍。电镜的基本构造主要如下：电子束照明系统；电磁透镜成像系统；真空系统；

16、记录系统；电源系统。 电镜与光镜的主要区别： 光镜光镜 电镜电镜 光源 可见光 电子束 介质 空气（香柏油） 真空 聚光镜 光学透镜 电磁透镜 分辨力 0.3 0.1um 0.1nm 放大倍数 1000 倍 百万倍 透射式电子显微镜（TEM：transmission electron microscope ）观察标本内部细微结构 扫描式电子显微镜（SEM：scanning electron microscope）观察标本表面形态结构负染色技术：负染色技术：背景发暗，样品发亮。冰冻断裂和冰冻蚀刻电镜技术：（冰冻断裂和冰冻蚀刻电镜技术：（freezefracture ;freezeetching）

17、主要用于研究生物膜结构生物膜结构主要步骤：主要步骤：A.冰冻标本（-1000C 冰或-1960C 液氮） B.冷刀断开标本（冰冻断裂） C.升温，冰升华，断裂面结构暴露（蚀刻） D.表面喷一层蒸汽碳和铂， E.将组织溶掉，碳和铂的膜称复膜（replica） F.电镜下观察复膜，复膜构造=标本构造三、扫描隧道显微镜（三、扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope） 简称 STM，可观察原子图像；扫描探针：钨丝或白金丝，直径几个埃扫描探针：钨丝或白金丝，直径几个埃隧道电流：电子在样品与探针之间（距离几个埃）转移形成的电流优点：分辨力高；三维图像；电压低（2mV2V）

18、 ； 不用真空（常压、液态均可） ；速度快。第二节第二节 细胞组分的分析方法细胞组分的分析方法一、细胞及细胞组分的分离与纯化一、细胞及细胞组分的分离与纯化（一）细胞分离术（一）细胞分离术 1、组织细胞分离 酶法：动物组织胰蛋白酶胰蛋白酶；植物组织果胶酶果胶酶 非酶法：EDTA 与 Ca2+螯合 2、混合细胞分离：流式细胞分离术流式细胞分离术 又称流式细胞术（流式细胞术（flow cytometry） 简称 FCM 应用仪器：流式细胞计（流式细胞计（flow cytometer） 特点：细胞是高速运动的（二）超离心技术（ultracentrifugation） 转速在 25000r/min 以上

19、 沉降系数:单位离心场强度下溶质分子的沉降速度。 沉降系数以“S”表示，1S 相当于 110-13s 离心 分析离心制备离心 差速离心差速离心： 密度梯度离心密度梯度离心：介质蔗糖、氯化铯（三）细胞的选择性抽提非离子去垢剂：如 TritonX100、辛基葡萄糖苷 可行成去垢剂类脂 去垢剂类脂蛋白质混合分子团 能保护蛋白质天然构象离子去垢剂：十二烷基磺酸钠（SDS） 易使酶和蛋白质变性，丧失活性二、组织化学法：二、组织化学法：细胞内核酸、蛋白质、酶、糖和脂等生物大分子的显示方法利用染色的方法进行原位分析福尔根（福尔根（Feulgen）鉴定鉴定 DNAPAS（高碘酸席夫反应）（高碘酸席夫反应）鉴定

20、多糖类物质鉴定多糖类物质二者皆有醛基醛基与 Schiff 试剂试剂反应，生成红色化合物三、免疫细胞化学三、免疫细胞化学特异蛋白抗原的定性与定位特异蛋白抗原的定性与定位（一）原位分析（一）原位分析 直接法：Ag+Ab*镜检（*代表标记物）免疫反应 间接法：Ag+Ab1+ Ab2*镜检标记物可以为多种：1.荧光素免疫荧光技术或称荧光抗体法2.酶免疫电镜技术或称酶标抗体法3.放射性同位素标记4.铁蛋白标记5.免疫胶体金技术（二）体外蛋白质分析：蛋白质印迹法（二）体外蛋白质分析：蛋白质印迹法（western blotting）蛋白质由蛋白质由 SDS 聚丙烯凝胶聚丙烯凝胶硝酸纤维素膜硝酸纤维素膜转移的

21、过程即为印迹印迹（blotting）四、细胞内特异核酸的定性定位四、细胞内特异核酸的定性定位细胞内细胞内原位杂交；原位杂交； Southern blotting体外体外 Northern blotting分子杂交（分子杂交（molecular hybridization）：）：利用 DNA 高温变性、低温复性原理；高温变性、低温复性原理；DNADNA; DNARNA; RNARNA原位杂交（原位杂交（in situ hybridization）:在不破坏细胞或细胞器的前提下，用带有标记的特定核酸分子作为探针，在不破坏细胞或细胞器的前提下，用带有标记的特定核酸分子作为探针，来测定特定核苷酸顺序在

22、染色体上或在细胞中的位置的技术。来测定特定核苷酸顺序在染色体上或在细胞中的位置的技术。第三节第三节 细胞培养、细胞工程与显微操作技术细胞培养、细胞工程与显微操作技术一、细胞培养（一、细胞培养（cell culture）条件：条件：适合的培养液；培养温度 37oC; 小牛血清（动物培养） ；无菌室； Co2培养箱；培养瓶；多孔培养板等（一）动物细胞培养1、克隆培养（clonal culture）由同一个细胞分裂而来的多个细胞形成的集落，称为一个克隆。克隆又称无性繁殖系无性繁殖系或无性系无性系2、群体培养（mass culture）体外培养细胞生长特点：生长特点：a:贴壁生长贴壁生长 单层细胞培养

23、单层细胞培养 b:接触抑制现象接触抑制现象原代培养（原代培养（primary culture）原代细胞原代细胞传代培养（传代培养（subculture）传代细胞传代细胞细胞系和细胞株细胞系和细胞株 例：HeLa 细胞系；CHO 细胞系动物细胞的无血清培养动物细胞的无血清培养（二）植物细胞培养动物细胞：体外不能分化，不能形成组织；植物细胞：体外可分化发育为植株，即再生植株。植物细胞培养分为：1.花药或花粉培养：花粉培养液培养液 愈伤组织分化培养基分化培养基 长出茎叶另一分化培养基另一分化培养基 根形成花花 盆盆植株2.胚和胚株培养：胚幼胚培养基幼胚培养基23 周分化胚状体的培养基分化胚状体的培养

24、基 长出茎叶3.颈顶端培养： 茎顶或叶片组织酶消化酶消化 单细胞愈伤组织途径愈伤组织途径4.叶肉细胞培养：5.原生质体培养：植物细胞经纤维素酶纤维素酶或果胶酶果胶酶去掉细胞壁即成原生质体，原生质体，原生质体可进行细胞融合细胞融合及转基转基因因操作 原生质体高渗培养基高渗培养基 生成细胞壁分化培养基分化培养基 愈伤组织二、细胞工程（一）细胞融合和细胞杂交技术(cell fusion, cell hybridization)细胞融合细胞融合：两个或两个以上的细胞合并成一个双核或多核细胞的技术。（二）单克隆抗体技术（monoclonal antibody） 小鼠脾脏脾脏 B 淋巴细胞淋巴细胞 小鼠骨

25、髓瘤细胞骨髓瘤细胞 （经绵羊红细胞免疫） 仙台病毒 （酶缺陷型突变株） PEG 杂交瘤细胞 HAT 选择培养液 杂交瘤 抗体检测为阳性 扩大培养，提取抗体（三）细胞拆和细胞拆和细胞拆和：把细胞核和细胞质分开，然后把不同来源的细胞核与细胞质相互配合，形成核质杂交细胞。主要用于研究核质关系。细胞拆和方法分为：1、物理法：玻璃针、微吸管、紫外光或激光2、化学法：细胞松弛素 B 核体（小细胞） (破坏微丝) 胞质体三、显微操作术（micromanipulation）显微操作仪第四节第四节 生理测定生理测定1、膜电位的测定：外高内低，、膜电位的测定：外高内低，6070mV膜电位膜电位2、细胞电泳（、细胞

26、电泳（cell electrophoresis）：）：第三章第三章 细胞的基本知识概要细胞的基本知识概要一、细胞的基本概念一、细胞的基本概念1、细胞概念、细胞概念细胞一词是由罗伯特.胡克（R. Hooke）于 1665 年提出的。细胞概念：细胞是有膜包围有膜包围的，能进行独立繁殖能进行独立繁殖的最小最小原生质团，同时细胞是生命活动的基本单位。病毒只能称为“半生命半生命” 。原生质概念原生质概念：原生质是具有生命现象的细胞活物质，指构成细胞的全部生活物质。原生质体（原生质体（protoplast）：由脂双层膜包围着原生质的活细胞。也有这样说的原生质体是除去全部细胞壁的“细胞” ，或是一个为脂膜所

27、包围的裸露“细胞” 。细胞的基本构成细胞的基本构成 纤毛、鞭毛 质膜外结构 细胞 细胞壁 细胞膜 细胞器 原生质（体） 细胞质 细胞核 细胞质基质细胞质概念细胞质概念：细胞质是指细胞核与细胞膜之间的原生质。细胞器（细胞器（organelle）：凡是在光学和电子显微镜下能够分辨出的，具有一定形态特点，执行特定功能的结构，称为细胞器。如线粒体和叶绿体。细胞质中除了细胞器以外的物质称为基质（基质（cytoplasmic matrix） 。2. 细胞的基本共性细胞的基本共性细胞进行生命活动的最基本要素：（结构共性）（1）一套基因组；（2）一层细胞膜；（3）一套完整的代谢系统。细胞中的四大类有机化合物：

28、（化学成分共性）（1）糖类：单糖：主要作用是提供能源； 多糖：主要作用有二：一是作为食物贮存方式，二是参加结构组成。（2）脂类：细胞中脂类化合物种类较多，如脂肪、脂肪酸、磷脂、糖脂、鞘脂等，磷脂又称双性脂类。（3）蛋白质：氨基酸多肽链蛋白质（4）核酸：分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）除了上述这四种有机物以外，细胞中还有大量的无机分子无机分子水和无机盐水和无机盐等。细胞中的水分子有两种存在形式 游离水 结合水组成细胞的最基本元素为 C、H、O；其余的元素还有：N、S、P、Ca、N、K、Fe 等；任何生物分子都离不开 C、H、O；N、S 等元素是组成蛋白质的主要成分；P 元素在脂类分

29、子中经常存在。二、细胞的分类二、细胞的分类1、细胞分类：、细胞分类：经典分类学 动物界、植物界动物界、植物界1925 年，年，Chatton 把细菌、蓝藻等细胞核没有膜包围的生物细胞核没有膜包围的生物称为原核生物原核生物；60 年代年代 Hans Ris (H. Ris)将细胞划分为 原核细胞（原核细胞（procaryotic cell） 真核细胞（真核细胞（eucaryotic cell） 原核生物原核生物：由原核细胞构成的生物称为原核生物；生物划分 真核生物真核生物：由真核细胞构成的生物称为真核生物。2.原核细胞与真核细胞的区别原核细胞与真核细胞的区别（书中 26 页有表）原核细胞与真核细

30、胞的差异主要有两方面 结构与功能结构与功能上的差异 遗传装置及基因表达方式遗传装置及基因表达方式的差异。（）结构上的差异（）结构上的差异：原核细胞没有膜包围的细胞核，而真核细胞的细胞核是有膜包围的;：真核细胞有内膜系统、及内膜系统演变的细胞器，原核生物没有内膜系统；：真核细胞有细胞骨架，原核细胞没有。（）遗传装置及基因表达调控方式的差异：（）遗传装置及基因表达调控方式的差异： 基因结构基因结构： 原核细胞环状，一个，裸露或与少量蛋白质结合； 真核细胞线状，多个，DNA 与多种蛋白质结合成核小体结构。真核细胞：组蛋白真核细胞：组蛋白 核小体核小体 染色质染色质 染色体染色体基因表达调控基因表达调

31、控： 原核细胞： DNA 没有无用序列，均为编码序列； 真核细胞：DNA 常有无用序列，内含子（intron）与外显子（exon）相间排列 内含子内含子为 DNA 中不编码不编码蛋白质的序列 外显子外显子为 DNA 中编码编码蛋白质的序列基因 exon intron （DNA）转录 切掉 切掉 （mRNA）翻译 （蛋白质)三、原核生物（三、原核生物（procaryotic cell）最主要特征是没有由膜包围的细胞核没有由膜包围的细胞核，遗传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中，这些区域与细胞质之间没有核膜隔开，所以一般把这种区域称为类核（类核（nucleoid）又称拟核。拟核。原核细胞主要形态

32、特征：原核细胞主要形态特征：1、细胞膜、细胞膜：单位膜，约 10nm 厚，暗亮暗形式，没有内膜系统。2、类核、类核：遗传物质集中区域，为一裸露环状 DNA 分子。3、细胞质、细胞质：没有内膜系统、细胞器（核糖体除外） 。4、细胞壁、细胞壁：肽聚糖等成分构成四、真核细胞（四、真核细胞（eucaryotic cell）（一）电镜下真核细胞结构：（一）电镜下真核细胞结构：1、质膜、质膜：即细胞膜，为暗明暗三层结构的单位膜。2、细胞核：、细胞核： a.核膜核膜：双层核膜 b.遗传物质遗传物质：组蛋白组蛋白 核小体核小体 染色质染色质 染色体染色体 c.核仁：核仁：一或多个核仁 d.核质：核质：核基质，

33、内有核骨架。3、细胞质、细胞质：有各种细胞器4、细胞壁：、细胞壁：由纤维素组成。（二）真核细胞的三大结构体系：（二）真核细胞的三大结构体系：1、生物膜系统：、生物膜系统：以磷脂磷脂和镶嵌蛋白质镶嵌蛋白质构成的膜系统2、遗传信息表达结构系统：、遗传信息表达结构系统： DNApr RNApr； 信息表达包括 DNA 复制、转录复制、转录与蛋白质翻译蛋白质翻译3、细胞骨架体系：（、细胞骨架体系：（celluar skeleton system）微管、微丝及微梁系统等构成的网架系统，细胞骨架又分为胞质骨架胞质骨架与核骨架核骨架。（三）动、植物细胞比较（三）动、植物细胞比较植物细胞中的叶绿体、液泡及细胞

34、壁是动物细胞所没有的五、细胞的形状和大小五、细胞的形状和大小1、细胞的形状、细胞的形状红血细胞红血细胞为双面凹的圆盘状，表面积大，有利于 O2和 CO2交换；神经细胞神经细胞具有传导作用，有很长的突起；保卫细胞保卫细胞，呈半圆形，两个半月形细胞围城一个气孔气孔。2、细胞的大小、细胞的大小 A 生物体各种细胞体积差别很大B 细胞的大小与生物体体积无关，即“细胞体积的守恒定律”C 细胞体积的极限问题：细胞不可以无限制的小或者无限制的大六、病毒六、病毒1、病毒分类：、病毒分类： 按宿主宿主分为：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体） 按核酸类型核酸类型分为：DNA 病毒和 RNA 病毒病毒大多由核酸

35、芯子核酸芯子外包以蛋白质外壳蛋白质外壳组成。有的病毒只由核酸构成，没有蛋白质外壳，称为类病毒（类病毒（viroid） ，只由蛋白质构成的病毒，这种蛋白质具感染能力，被命名为朊病毒（朊病毒（prion） 。据此，病毒又分为：真病毒、类病毒和朊病毒三大类。2、病毒生活周期、病毒生活周期病毒的增殖又称复制增殖又称复制，必须利用宿主代谢系统进行第四章第四章 质膜和细胞表面质膜和细胞表面第一节第一节 质膜的分子结构质膜的分子结构一、质膜的结构模型：1、双分子片层模型(Bimolecular leaflet model)，2、单位膜模型(Unit membrane model)，3、流动镶嵌模型。 （液晶

36、模型和板块模型）二、膜流动性的控制因素： 1、膜脂类的流动性（Fluidity）:对分子本身而言：A 构象变化，B 侧向移动，C 分子旋转，D 尾部摆动，E 倒翻（Flip-flop） 。对整个膜而言：A 脂肪酸链的饱和程度，B 脂肪酸链的长度，C 胆固醇/磷脂，D 卵磷脂/鞘磷脂，E 蛋白含量。2、蛋白的运动性(protein mobility)第二节第二节 细胞连接细胞连接(Cell Junction)一、紧密连接(Tight Junction)二、黏和连接（中间连接）(Adherens junction)三、隔状连接(Septate junction)四、桥粒(desmosome)五、缝

37、隙连接 Gap junction)：1、功能：（1）细胞分化；（2）协调代谢，例证：缺陷型细胞-不能利用次黄嘌呤合成核酸，野生型则能，两者混合培养后均能。 （3）传递电兴奋，实验：脑发育中，神经细胞未产生时靠此连接传递电兴奋。六、胞间连丝(Plasmodesmata)， （图 4-44） ，连丝小管（内质网衍生物） ，中央棒（电子密度深的线）第三节第三节 质膜的特化结构质膜的特化结构一、微绒毛(Microvilli)，结构：（图 4-47） ，功能：扩大表面积，其类似结构：微刺和丝足二、褶皱(Ruffle)-细胞表面的扁形突起，与吞饮有关三、圆泡(Bleb)细胞表面泡状突起，多出现在 M 和

38、G1 期，微绒毛、圆泡在细胞周期中的变化：M 晚期、G1 期S 期G2M 期 圆泡多 表面平滑 微绒毛逐渐增多四、内褶(Infolding)：向内扩大表面积。五、纤毛和鞭毛（Cilia, Flagella） （细胞骨架一章中讲）第四节第四节 质膜与物质运输质膜与物质运输一、膜泡运输(Transport by vesicle formation)：内吞作用(Endocytosis)，外排作用(Exocytosis)，两者总称为吞排作用(Cytosis)。（一）膜泡运输的类型：吞噬作用(Phagocytosis)。胞饮作用(Pinocytosis)。穿胞运输。陷穴小泡胞饮(Caveolae)（有被

39、小泡）表面覆盖陷穴蛋白(Caveolin)，功能是钙运输和信号转导。胞内膜泡运输过度性小泡（图 4-53） ，沿微管进行（后述） 。（二）受体介导内吞(Receptor-mediated endocytosis)：1、定义：2、内吞过程（图 4-57） ，参与此过程的两种蛋白：成笼蛋白(Clathrin)和衔接蛋白(Adaptin)。3、例据：胆固醇的吸收（图 4-58） ，低密度脂蛋白(Low-density lipoprotein)二、跨膜（穿膜）运输(Transmembrane transport)（一） 、物质穿膜的特点：1、通透性和通透系数，2、影响物质通透性的因素。（二） 、物质穿

40、膜运输的类型（图 4-62）：被动运输(Passive transport)和主动运输(active transport)；参与物质穿膜运输的蛋白：载体蛋白(Carrier protein)和通道蛋白(Channel protein)。1、 简单扩散(Simple diffusion)；2、协助扩散；3、主动运输（图 4-63） 。（三） 、离子泵：Na+-K+泵; （图 4-64） ，钙泵第五章第五章细胞外基质细胞外基质(Extracellular matrix)*定义：细胞外基质*与细胞外被的不同之处（图 4-8 和图 5-1 与 5-19）第一节细胞外基质的组分 凝胶样基质：成分-多糖：

41、糖胺聚糖、蛋白聚糖细胞外基质 结构作用：胶原、弹性蛋白 纤维网架：成分纤维蛋白 粘合作用：纤连蛋白、层黏连蛋白一多糖的结构与功能（一） 、糖胺聚糖：透明质酸、硫酸软骨素和硫酸皮肤素、硫酸类肝素和肝素、硫酸角质素。 （透明质酸的作用：抵御压力、填充物的作用、润滑作用、伤口愈合等）（二） 、蛋白聚糖除透明质酸外的糖胺聚糖与蛋白共价结合形成的高分子复合物。 （图 5-4） 。蛋白聚糖功能：1、渗滤作用；2、 细胞间化学信号传递3、 调节分泌蛋白的活性4、 细胞表面的辅助受体二纤维蛋白（一） 、胶原(Collagen)（图 5-19）（二） 、弹性蛋白（图 5-9）：作用使组织具有弹性。（三） 、起粘

42、合作用的纤维蛋白1、 纤连蛋白(Fibronectin（图 5-12）糖蛋白。与细胞结合的 RGD 序列。其功能：（1）介导细胞与其它细胞外基质结合。 （2）对细胞迁移具有导向作用。2、 层粘连蛋白(Laminin)（5-18）为基膜的主要成分。3、 基膜(Basal Laminae)的分子结构和功能：（1）结构见图 5-19） ；（2）功能A：上皮与结缔组织之间的结构连接。B：分子筛滤作用。C 细胞筛选作用。D：组织再生。E 细胞导游三细胞外基质与膜整联（连）蛋白的相互作用（一） 、膜整联（连）蛋白(Integrin)的分子结构（5-24 和 25）（二） 、膜整联（连）蛋白的功能：1、 细

43、胞外基质与细胞骨架连接的桥梁2、 激活细胞反应3、 激活细胞内的信号转导途径第二节植物细胞壁主要成分：纤维素。图 5-29第三节细菌的细胞壁主要成分：N-乙酰胞壁酸（NAM） ；N-乙酰葡糖胺（NAG）第六章第六章内质网和核糖体内质网和核糖体*概念：概念：1、胞质溶质；2、内膜系统(Endomembrane system)；3、半自主性细胞器。第一节细胞质溶质一成分四大类物质二功能四方面：1中间代谢反应的进行。2大分子的定位。3蛋白的修饰和选择性降解。4维持细胞内环境（PH、离子环境）的稳定性。第二节内质网(Endoplasmic Reticulum)一内质网的结构（见图 3-3 和 6-8）

44、粗面内质网（Rough Endoplasmic Reticulum）RER，滑面内质网（ Smoth Endoplasmic Reticulum）SER。二、化学成分：磷脂+蛋白质1、 NADHcyt C，2、NADHcyt b5（两种电子传递系统） ，SER 有 cyt P450三、内质网的功能：1 RER 的功能：（1）进行蛋白合成；（2）膜生成；（3）物质运输与膜结合为膜蛋白（图 6-14） ，运到膜外的为分泌蛋白。 （4）改造蛋白糖基化（图 6-12） ；蛋白的羟基化；（5）贮积钙离子2 SER 的功能：（1）合成脂类；（2）解毒；（3）利用肝糖原（图 6-15）四、内质网的特化类型髓

45、样小体，环孔片层，肌质网。五、内质网的来源：细胞分裂时 ER 大体上平分为二，然后进行扩增。第二节 核糖体（Ribosome）一、结构：直径一般为 15-20nm（图 6-19、6-21、6-22）二、化学组分（图 6-23）三、功能（蛋白合成一章中讲）第七章第七章高尔基复合体高尔基复合体(Golgi Complex or Apparatus)和细胞分泌和细胞分泌一、高尔基复合体的形态结构（图 3-3 和 7-3）：具有极性，靠细胞核的面形成面（Forming Face, cis 顺面） ，远离核的面成熟面（Maturing Face, trans 反面） ，每一个扁囊称为高尔基潴泡(池)。二

46、、高尔基复合体的成分：1、组成：60%左右的蛋白（酶） ，40%的脂类（磷脂和胆固醇） ，菲律宾素专一性与胆固醇结合，可研究其在膜上的分布。2、 高尔基复合体的分区化：顺面潴泡(Cis Cisternae)，中间潴泡(Medial Cisternae)，反面潴泡(Trans Cisternae)。各区在成分、厚度上具有极性，此极性与高尔基复合体的功能有关。3、 四种标志性细胞化学反应区：（1）嗜锇区顺面 1-2 潴泡；（2）NADP 酶中间潴泡；（3）胞嘧啶单核苷酸酶靠近反面；（4）硫胺素焦磷酸酶（TPP）反面 1-2 潴泡三、高尔基复合体的功能1 形成和包装分泌物2 糖基化(glycosid

47、ation)3 改造蛋白质 胰岛素（Insulin）加工4 胞内膜泡运输5 膜转化（膜成熟）四、高尔基复合体的来源：来自内质网或核膜.第八章第八章溶酶体和微体（溶酶体和微体（Lysosome and Microbody）一一溶酶体的特性溶酶体的特性大小0.5 微米左右，小泡状，含 60 多种酶，多为水解酶，最适 PH3.5-5.5。溶酶体定义溶酶体定义由单层膜包围的含有多种酸性水解酶的异质性囊泡状细胞器。二二溶酶体与内吞作用溶酶体与内吞作用1 动物细胞中的溶酶体：普遍存在。初级溶酶体最初形成的含没膜小泡（Primary lysosome） 。内吞小泡+初级溶酶体 次级溶酶体（Secondary

48、 lysosome） ；根据内含物的不同将次级溶酶体分三类或三级：（1）异噬小体；（2）自噬小体；（3）残余小体2 植物细胞中的溶酶体：功能不专一，名称不同，如液泡，造粉体。3 细菌中无溶酶体，酸性水解酶存在于质周隙（Periplasmic space） ，细菌感染宿主时先放出水解酶破坏宿主细胞。三三内体与膜的再循环内体与膜的再循环(Endosome)1 膜循环的过程：典型例子是 LDL 的内吞与膜循环。2 内体的作用：内体PH 在 5.0 左右的酸性膜小泡，与内吞小泡融合后使其 PH 降至 6 左右，有利于受体与配体的脱离。四溶酶体的功能溶酶体的功能：归纳为 6 方面1 细胞内消化2 消除衰

49、老的细胞器3 在发育中的作用4 在受精中的作用 顶体5 防御：白血球中的颗粒6 种子发芽五溶酶体与疾病的关系：肺结核；矽肺；贮积病；类风湿病。六溶酶体的来源：来自高尔基复合体，并能分拣各种不同类型的膜小泡。七微体由单层膜包围的含有氧化酶、过氧化物酶、或过氧化氢酶的细胞器。 （微粒体内质网破碎时的小泡） 。1 过氧化物酶体，动物、植物细胞中均有。2 乙醛酸循环体，仅存在于植物细胞中。3 微体的发生：来自内质网。溶酶体与微体的区别： 溶酶体 微体1、含有酸性水解酶 不含有酸性水解酶2、来自高尔基复合体 来自内质网出芽3、其中的酶在 RER 上合成 其中的酶在游离核糖体上合成第九章第九章细胞骨架与细

50、胞运动细胞骨架与细胞运动微管（Microtubule）狭义的细胞骨架： 微丝（Microfilament） 纤丝 中间丝（Intermediate filament） 粗丝（Thick filament）第一节第一节微管微管一一微管的形态结构和组成微管的形态结构和组成1 形态：微管由微管蛋白组成的一种细长而具有一定刚性的圆管状的结构。、 沿一方向连成一条原丝，13 条原丝组成一个微管。2 组成：、 微管蛋白(Tubulin)；微管结合蛋白( Microtubule-Associated Protein,MAP )tau,MAP1,MAP2。Tau 的作用：加快微管的形成；MAP 调节微管的组装

51、，MAP 的主要功能：（1）调节微管装配， （2）稳定微管排列方式， （3）有的 MAP 具有 ATP 酶活性。3 异二聚体上的 5 个结合位点：GTP 结合位点；秋水仙素结合位点；长春花碱结合位点；鸟嘌呤核苷酸结合位点；二价阳离子结合位点。二二微管的特性微管的特性1 1自我组装， （1）装配方式。踏车现象（Treadmilling） 。 （2）体外微管装配条件：A：微管蛋白浓度1mg/ml； B：最适 PH6.9；C：温度，37装配，0解聚；D：Mg2+必须，钙离子尽可能除去；E：需要 GTP 供能。2 2极性（Polarity） ，正极（+）以装配为主；负极（-）以拆除为主3 3微管组织中

52、心微管装配开始的区域（Microtubule Orgnanizing Center, MTOC） 。MTOC 是中心体（后述） 。4 4动态变化性（稳定性）微管只有处于动态不稳定状态时，才能行使其正常功能。三三微管的特异性药物微管的特异性药物：两类，1、抑制微管组装药物；2、稳定微管的药物。四四微管的功能微管的功能1 支持和维持细胞形态2 维持细胞内的膜性细胞器的空间定位分布3 细胞内的运输靠微管提供轨道和指导运输方向（图 9-14） 。两种摩托蛋白：胞质动力蛋白具有 ATP酶活性，移动方向+ -；有识别能力，选择性运输；驱动蛋白有 ATP 酶活性，移动方向- +。4 细胞运动，细胞的运动器纤

53、毛、鞭毛由微管构成。5 纺锤体与染色体的运动，纺锤体由微管构成（15 章讲）6 植物细胞壁的形成7 纤毛与鞭毛的运动五五微管组成的细胞器微管组成的细胞器（一）（一）中心体中心体1 中心体的组成：中心粒+中心粒周围的物质，GAMA 微管蛋白诱导起点， “晶种”2 中心粒的结构：9 组三联体微管从内到外编号 A，B，C（1，2，3） 。3 中心粒的自我装配，在 S 期产生前中心粒，延长后的两个成熟中心粒分配到 2 个子细胞。4 中心粒的主要功能组织形成纤毛、鞭毛和纺锤体（二）纤毛、鞭毛纤毛、鞭毛 1.结构：两者结构基本相同 2.化学组成：微管蛋白，动力蛋白，连接蛋白3.纤毛的运动机制：纤毛摆动假说

54、。动力蛋白臂有 ATP 酶活性，可以水解 ATP 放出能量，动力蛋白与相邻二联丝 B 管发生时附时离的变化，导致二联丝间相互滑动。放射辐的辐头也有 ATP 酶活性，放射辐与中央鞘之间也可以滑动，使纤毛弯曲，引起纤毛摆动。4.纤毛的发生：由基体直接产生。基体出芽使纤毛增多。（三）有丝分裂器细胞周期章节中讲解。（四）轴足：轴足中的轴丝由微管构成。六六细菌的鞭毛（自学）第二节纤丝（FILAMENT）纤丝的种类：微丝，中间丝，粗丝一横纹肌的结构及收缩机制二平滑肌的收缩机制三非肌肉细胞中的微丝（普遍性）（一）微丝的组成：图 9-42，主要为肌动蛋白，6 种肌动蛋白。（二）微丝的装配：G 肌动蛋白；F 肌

55、动蛋白；微丝具有极性；其装配也有踏车现象。永久性微丝；暂时性微丝。影响微丝装配的因素：体内；体外（三）非肌肉细胞中微丝结合蛋白三大类：横连蛋白；戴帽蛋白；单体稳定蛋白。（四）微丝的特异性药物：细胞松弛素；鬼笔环肽。（五）微丝的功能：胞质凝胶层胞质凝胶层紧靠质膜下方含有大量网络状的微丝的细胞质，该微丝网使质膜具有一定强度和韧度，对驱动细胞质环流、维持细胞外形和细胞运动具有特别重要的意义。1 维持细胞外形2 胞质环流3 变形运动 9-504 支持微绒毛5 形成应力纤维6 细胞质分裂7 肌肉收缩四四中间丝中间丝（一）（一）中间丝类型：中间丝类型：角蛋白丝；波形蛋白丝；结蛋白丝；神经丝；神经胶质丝；核

56、纤层蛋白丝。（二）（二）中间丝的结构中间丝的结构（三）（三）中间丝的装配（四）（四）中间丝的功能1 增强细胞的机械应力2 保持细胞的整体性3 参与桥粒和半桥粒的形成第十章第十章线粒体与氧化磷酸化线粒体与氧化磷酸化一线粒体的形态、大小和分布：线粒体的形态、大小和分布：光镜下为线状，电镜下为“香肠”状，形态和大小可变。数量和分布：动物细胞比植物细胞多，代谢旺盛的细胞多；一般随即分布，可自由移动，需能部位比较集中。二线粒体的超微结构：线粒体的超微结构：电镜下由双层膜围成的一个封闭的长囊式结构。由四大部分组成。1线粒体外膜线粒体外膜：一层单位膜，其上的孔可让 10KD 以下的分子通过。2线粒体内膜线粒

57、体内膜：对物质透性低，通过专一性运载系统进行物质运输。内膜向内室的伸出部分称为嵴，嵴，其形状和数量可变，其作用是增大内膜的表面积和内膜的代谢率。嵴上的圆球状颗粒称为基本颗粒或F1 颗粒或 F1 因子，也称 F1-ATP 酶，内膜中与 F1 因子结合的蛋白称为 F0 因子，其复合体称为 F0F1-ATP 酶或 ATP 合成酶。其作用：在氧化磷酸化中起偶联作用，将 H+梯度势能转化为 ATP。3膜间隙膜间隙：内外膜间的空隙。嵴内的空间称为嵴内间隙，两者相通，充满液体，并含有可溶性酶、底物和辅助因子。4线粒体基质：线粒体基质：内膜包围的空间，充满胶状物质。主要成分：酶、核糖体、环状 DNA、RNA、

58、离子，线线粒体粒体也为钙离子储存器，具有控制细胞质中钙离子浓度的作用。三线粒体化学组成：线粒体化学组成：外膜，蛋白：脂类=1：1；内膜，蛋白：脂类=4：1。线粒体线粒体中约含 120 多种酶。主要为氧化还原酶、合成酶、水解酶。各大组成部分有标志酶。外膜 膜间隙 内膜 基质 单胺氧化酶，腺苷酸激酶，细胞色素氧化酶，苹果酸还原酶四四线粒体的功能：氧化磷酸化，产生线粒体的功能：氧化磷酸化，产生 ATP，储积钙离子。，储积钙离子。1 氧化磷酸化的过程（或分区）氧化磷酸化的过程（或分区） （图 10-10） ，三大阶段第一阶段（细胞质中） 第二阶段（基质中） 第三阶段（内膜） 提供一对电子和一个 H+2

59、.氧化磷酸化的机制氧化磷酸化的机制：研究工具研究工具亚线粒体小泡亚线粒体小泡。超声波 内外膜均破 内膜自然形成内翻外小泡 亚线粒体小泡 蛋白酶处理 调节条件基本颗粒的结构和偶联假说：基本颗粒的结构和偶联假说：（1）F1-F0 偶联因子：头部即 F1 因子，10 条多肽构成，分离下来后，可以水解 ATP。丙部连接 F1和 F0 的脂蛋白（丙部也可能是 F0 因子的伸出部分） ，为寡霉素敏感性传受蛋白，若去掉丙部，寡霉素就不能抑制 F1 因子的活性。（2）电子传递链（呼吸链）：一对电子 3 次跨膜，向外室排放 3 对 H+，结果合成了 3 个 ATP 分子。（3）偶联假说：电子传递与 ATP 合成

60、的偶联机制目前仍不清楚。三个相关假说化学偶联假说；构象偶联假说；化学渗透假说。证据较多的是化学渗透假说。化学渗透假说的要点：化学渗透假说的要点：5 个要点个要点P304-305（4）化学渗透假说的证据：A随电子传递进行，外室酸性增加。B消除H+差后，不能合成 ATP。如何消除H+差？使用 K+离子载体（缬氨霉素） 。K+离子通过缬氨霉素到基质中，使基质中的K+升高，消除了内膜两边的电荷差，结果不能合成 ATP。C盐细菌的视紫质（H+泵）和 F1-F0 因子同时组装到脂质体中，能合成 ATP。五线粒体的半自主性（图 10-23）：线粒体在核 DNA 和线粒体的 DNA 的双重控制下活动。六线粒体