细胞生物学(制)知识整理

1、著作权所有仅供学习交流 作者：2014级七年制临床医学 李书林第一章 绪论1. 细胞概念及结构细胞是组成人类和所有生物体的基本单位（非细胞形态的病毒除外）。也是非细胞生命体现其生命存在的重要平台。结构：细胞内膜双层膜：细胞核、线粒体、叶绿体膜相系统 细胞质膜单层膜：内质网、高尔基体、溶酶体、 过氧化物酶体、胞内体细胞骨架系统：微丝、微管、中间纤维遗传信息结构体系：染色质、核糖体、核仁非膜相系统2. 细胞生物学概念及发展阶段细胞生物学是从显微、亚显微、分子三个水平研究细胞各种生命活动的学科。发展阶段：一、细胞的发现和细胞学说创立 二、光学显微镜时期 三、实验细胞学时期 四、亚显微与分子细胞学时期

2、 五、当代生命科学时期3. 细胞学说细胞学说(cell theory): (l) 所有生物，从单细胞生物到高等的动物和植物都是由细胞组成的；(2) 细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单位。德.M.J.Schleiden $ T.Schwann(3)延伸：一切细胞只能来自原来的细胞 德.R.Virchow 4. 细胞与医学的关系列举三个具体例子（1）溶酶体与疾病：矽肺 （2）细胞骨架疾病：老年痴呆，亨廷顿舞蹈病 （3）核移植与医疗性克隆5. 表观遗传学、基因组印记、蛋白质组定义表观遗传学：研究没有DNA序列变化却可以遗传的基因功能变化，如：DNA 甲基化、组蛋白修饰、基因组印记、表观基因组学等

3、。基因组印记：遗传印记，指机体只表达来自亲本一方的等位基因，亲本另一方的基因被关闭。坏处：当开放的功能基因受损时，没有后备可弥补。蛋白质组：由一个细胞、一个组织或生物的基因组所表达的全部蛋白质。注：1.细胞最早于1665年由英国科学家R.Hooke发现。 2.1667年，Leeuwenhoek使用能放大300倍的显微镜观察了纤毛虫，细菌，人和哺乳动物的精子3.Schleiden（1838）和Schwann（1839）提出了细胞学说（前两点），1855年，Virchow补充：一切细胞只能来自原来的细胞第二章 细胞概念&分子基础1. 蛋白质一、二、三、四级结构是怎么区分的？一级结构：氨基酸

4、的种类、数目、排列顺序；二硫键的位置和数目二级结构：指多肽链局部区域的折叠或盘旋；ÿ 主要形式：a螺旋（球状蛋白）、B片层（纤维状蛋白）。三级结构：通过侧链非共价键形成球状蛋白构象四级结构：多个亚基通过分子间作用力形成聚合体 2. 构成细胞的无机化合物、有机小分子、有机大分子各包含哪些成分？各自功能是什么？无机化合物水细胞中含量最多的成分，良好的溶剂，生化反应的场所无机盐维持细胞内外液的PH和渗透压，与蛋白质或脂类结合构成功能蛋白有机大分子核酸组成由戊糖，碱基（含氮有机碱），磷酸组成种类RNA（mRNA,rRNA,tRNA,snRNA,miRNA,snRNA）,DNA功能遗传信息的贮

5、存、传递和表达；催化功能蛋白质结构四级结构功能多糖主要存在形式复合糖：糖蛋白，蛋白聚糖，糖脂，脂多糖功能有机小分子核苷酸组成核糖/脱氧核糖，含氮生物碱，无机磷酸种类嘌呤核苷酸，嘧啶核苷酸功能1.构成核酸分子2.作为第二信号物质3.作为生物催化剂氨基酸组成两性化合物种类非极性氨基酸，不带电荷的极性氨基酸带正电荷的极性氨基酸，带负电荷的极性氨基酸功能构建蛋白质分子脂肪酸特性1.直链肪烃有机酸，2.双亲性分子，3.与其他分子共价结合功能构成生物膜的能源物质单糖种类1.核糖和脱氧核糖，2.葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、甘露糖功能构成生物大分子；能源物质3. 细胞的分类图表及原真核细胞的异同*细胞是生命活动的

6、基本单位没有细胞就没有完整的生命病毒必须在细胞内才能表现基本的生命特征细胞原核生物特征有：细胞膜，拟核，裸露DNA，核糖体，细胞壁无：模型细胞器种类真细菌：支原体，衣原体，放线菌，螺旋体，立克次氏体，细菌（球菌，杆菌，螺旋菌）古细菌真核生物特征有：细胞壁，细胞核，DNA，核糖体，膜性细胞器无：动物细胞没有细胞壁种类种类：原生生物（包括藻类和原生动物），真菌，植物，动物真核细胞与原核细胞的区别： 原核细胞真核细胞大小较小，长度1-10um较大，长度10-100um代谢厌氧或需氧（自养或异养）需氧（主要是异养生物）细胞质无细胞骨架、胞质流动、胞吞和胞吐作用有细胞骨架、胞质流动、胞吞和胞吐作用细胞器

7、很少或没有（核糖体）有内质网、高尔基复合体、线粒体等细胞核无核膜、核仁（为拟核）有核膜、核仁DNA环状，位于细胞质中位于细胞核中，很长，含非编码区，构成染色体DNA和蛋白质同一区室内合成RNA和蛋白质核内合成和加工RNA，细胞质内合成蛋白质细胞分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂细胞数量单细胞多细胞，且种类不同第四章 细胞膜及物质跨膜运输一、 名词解释细胞膜（cell membrane）：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜或外膜，在电镜下表现为单位膜结构单位膜：电子显微镜下，生物膜呈“两明一暗”的铁轨样形态，又称单位膜流动镶嵌模型：（1） 流动的脂质分子构成膜的连续主体（2） 膜蛋白质分子以不同的

8、程度镶嵌在脂质双分子层内 （3） 蛋白质非极性部分嵌入膜的非极性区，极性部分暴露于膜表面被动运输：是被转运物质顺电化学梯度从高浓度的一侧通过细胞膜或其他膜相结构向低浓度一侧进行的物质运输，不需要消耗能量，需要或不需要膜转运蛋白的参与简单扩散：特点：（1)顺电化学梯度(2)无需消耗能量(3)不需要膜转运蛋白 运输速度取决于分子的大小和脂溶性 协助扩散（易化扩散）：（1)顺电化学梯度(2)不需消耗能量(3)需要特异性的膜转运蛋白 （4）具有特异性，饱和性主动运输：（1）逆浓度梯度或电化学梯度（2）直接或间接需要能量，需ATP酶参与（3）需特异性的膜转运蛋白（载体蛋白）泵(具有ATP酶活性)协同运输

9、：（1）顺&逆浓度梯度；（2）溶质运输不直接由ATP提供能量，而是靠与之偶联的离子如Na+提供的电化学梯度；（3）细胞内外离子如Na+浓度梯度的正常维持需要相应的离子泵参与；（4）需载体蛋白(协同运输载体蛋白)参与包括共运输（symport）和对向运输（antiport）。（如：肠上皮细胞或肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸的吸收）吞噬作用：细胞吞入较大的固体颗粒或分子化合物,如细菌，无机尘粒，细胞碎片等物质的过程受体介导的内吞作用：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,具有高度的特异性。低密度脂蛋白颗粒（LDL）：低密度脂蛋白是一种运载胆固醇进入外周组织细胞的脂蛋白

10、颗粒，可被氧化成氧化低密度脂蛋白。LDL是富含胆固醇的脂蛋白 Na+ -K+ 泵：Na+ -K+ ATP 酶，镶嵌在质膜脂双层中，具有载体的功能和酶的活性，是细胞膜上进行主动运输的一种载体蛋白。（它利用自身对ATP的水解提供能量，逆浓度梯度一次可将3个Na+泵出细胞、2个K+泵入细胞，以维持细胞内高钾低钠的状态。）固有分泌 即结构性分泌，途径是指分泌蛋白在粗面内质网合成之后，转运至高尔基复合体经修饰、浓缩、分选，装入分泌囊泡，随即被运送至细胞膜与质膜融合将分泌物派出细胞外的过程。是一种连续的分泌方式受调分泌 regulated secretion 分泌蛋白合成后，先储存在分

11、泌泡中。只有当接受细胞外信号的刺激后，引起细胞内Ca2+浓度瞬间提高，分泌泡才移动至细胞膜处，将里面的物质排出细胞外。这种分泌途径只存在于分泌激素、酶、神经递质的细胞内。是非连续的1. 说明Na+K+ ATP酶的作用机制及其生物学意义。作用机制：（出3Na进2K）从细胞内捕获3个钠离子 亚基被ATP磷酸化，构象改变 向细胞外排出3个钠离子 从细胞外捕获2个钾离子 亚基去磷酸化，构象改变 向细胞内排出2个钾离子生物学意义：1、产生和维持细胞膜电位 2、维持细胞渗透压平衡2. 以细胞对胆固醇的摄取为例，简述受体介导的内吞作用a.LDL颗粒与受体结合凹陷进细胞形成衣被小泡b.衣被小泡去被形成平滑小泡

12、与内体融合，衣被返回细胞膜c.LDL颗粒与受体分离，LDL进去溶酶体，受体返回细胞膜d.在溶酶体中，LDL中的胆固醇酯被水解成游离的胆固醇而被利用第五章 细胞内膜系统l 名词解释内膜系统: endomembrane system真核细胞中，相对于质膜而言，在结构、功能及发生上有一定联系的膜性细胞器构成的一个完整的系统。主要包括内质网（ER）、高尔基体（GC）、溶酶体、过氧化物酶体、转运小泡和核膜。 信号肽: signal peptide是由信号密码所编码的，位于蛋白质N端的一段氨基酸序列，一般有1530个疏水性氨基酸，可被SRP识别，在引导蛋白质到达目的地后一般会被切除。

13、信号假说 : signal hypothesis指导分泌性蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素是合成肽链N端的一段特殊氨基酸序列，即信号肽；大致过程为：SRP结合信号肽；核糖体锚着与内质网；结合成新的多肽链进入内质网腔；信号肽被切除；肽链合成完成。 初级溶酶体 primary lysosome刚刚形成的只含水解酶（无活性）而没有底物的溶酶体。 次级溶酶体 secondary lysosome初级溶酶体与底物结合后的溶酶体，此时水解酶被激活开始水解底物，实质上是溶酶体的一种功能作用状态，又称消化泡。 膜流 （囊泡运输） membrane flow 是

14、指囊泡以出芽的方式从一个细胞器膜产生、脱离后又定向地与另一细胞器膜的融合的过程，是真核细胞运输大分子及颗粒物质的主要方式。（注：膜流是物质定向运输的基本途径;是细胞外膜和内膜系统间结构转换和代谢更新的桥梁；具有高度有序性，特异性）蛋白质糖基化糖基化是在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程，发生于内质网。在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。蛋白质经过糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化是对蛋白的重要的修饰作用，有调节蛋白质功能作用。（N连接糖基化:发生在粗面内质网，主要是寡糖与蛋白质天冬酰胺残基侧链上氨基集团的结合。 O连接糖基化：略）l 简答1. 简述内质网的形

15、态结构和主要功能。（1）内质网是由一层单位膜包围形成的结构，有小泡、小管、扁囊3种基本结构单位。这些结构相互连通。内质网腔是独立于细胞质基质的连续空间，内与核膜间隙相连。 （2）根据表面有无核糖体附着，分为SER(滑面内质网)和RER（粗面内质网）。 （3）RER（粗面内质网）上有许多核糖体附着，表面粗糙。电镜下多呈囊状或扁平囊状。在蛋白质合成旺盛的细胞中含量多且发达。主要功能：参与外输型蛋白质的合成、加工修饰和转运。具体来说：作为核糖体附着的支架。新生多肽链的折叠与装配。有丰富的GSSG、PDI、分子伴侣。蛋白质的糖基化（N-连接）、酰基化。蛋白质的胞内运输。（4）SER

16、(滑面内质网)上无核糖体附着，表面光滑。电镜下多呈管、泡样网状，某些部位可以和RER相连。主要功能：脂质的合成与转运（包括膜脂）。脂肪分解物SER合成新生脂类与蛋白质形成脂蛋白GC分泌。糖原的代谢。如在肝脏中。细胞解毒作用。含电子传递链。Ca+的储存和浓度调节。如在肌肉中。胃酸、胆汁的分泌和调节。 2. 简述溶酶体的类型和主要生物学功能。*（1）结构特点：溶酶体是由一层单位膜包被而形成的球囊状结构，内含多种酸性水解酶，可以消化外源性和内源性物质，被称为细胞内的消化器官。具有高度的异质性。膜上具有质子泵，能维持膜内酸性环境。膜内表面高度糖基化（lgpA/lgpB），防止自身膜蛋白降解。 

17、;（2）根据不同的生理状态分为初级溶酶体、次级溶酶体（包括：自噬溶酶体、异噬溶酶体、吞噬溶酶体）、残余体（后溶酶体）。基于其形成过程和不同发育阶段分为内溶酶体（GC芽生的运输小泡（含溶酶体酶）与晚期内体结合形成）和吞噬溶酶体。 （3）功能：细胞内消化，获得营养成分。吞噬细菌和病毒，防御作用。清除细胞内衰老和多余的细胞器。腺体组织分泌调控。个体发育调控（蝌蚪、精子）。3. 简述高尔基体的类型和主要生物学功能。（1）由一层单位膜包围而形成的复杂囊泡系统，有小泡（形成面）、扁平囊（最富特征性，由凸面到凹面依次为顺面高尔基网状结构（CGN）、高尔基中间膜囊（MGS）、反面高尔基网状结构（TG

18、N）和大泡（成熟面）3种基本形态（2）主要功能：a.蛋白质的化学修饰（O-连接糖基化）b.蛋白质进行水解加工c.蛋白质的分拣运输：细胞内蛋白质分选和膜囊泡的定向运输过程中具有极为重要的枢纽作用 d.通过膜流进行生物膜的更新 4.简述过氧化物酶体功能主要功能：解毒作用（最主要）(过氧化氢及其他毒性物质)。调节氧浓度、氧张力。参与细胞内脂肪酸等高能分子物质的分解转化。 l 问答题 1. 说明溶酶体酶蛋白（或分泌蛋白）的合成、加工和定向运输过程。加甘露糖：溶酶体蛋白酶+甘露糖（内质网腔）磷酸化：形成6-磷酸甘露糖（高尔基体顺面扁囊） 受体识别：6-磷酸甘露糖被受体识别、结合形成有被小泡（高尔基体反面

19、扁囊）脱衣被 ：衣被返回，无被小泡+ 内体形成融和囊泡 脱受体：酸性环境导致受体分离，形成空载的受体囊泡和含酶蛋白的囊泡去磷酸化：受体返回高尔基体，6-磷酸甘露糖去磷酸化，最终形成成熟的溶酶体酶蛋白第六章 细胞骨架（cytoskeleton）与细胞运动一微管（microtubule）ü 微管以，异二聚体为基本构件，二聚体首先首尾相连形成原纤维，而后原纤维进一步加长、变宽形成片层，当片层达到13根原纤维时则闭合形成微管。ü 微管具有极性，增长速度快的一端为正端，另一端为负端ü 微管有三种存在形式：单管，二联管，三联管1.微管结合蛋白的功能 (tau-帮稳)微管结合蛋

20、白不是微管的基本构件，而是结合在微管表面的辅助蛋白，执行特殊功能：使微管互相交联，形成束状 微管组装时与成核点作用 促进聚合提高微管稳定性(阿尔茨海默，AD) 沿微管运输囊泡、颗粒的马达蛋白2.马达蛋白：细胞内有一类蛋白质分子能利用ATP，通过自身构型的变化产生推动力，能够带动与之连接的结构在细胞内移动，所以，马达蛋白又被称为移动因子。称为马达蛋白。主要有3类：肌球蛋白、驱动蛋白、动力蛋白。3.马达蛋白三大家族家族结合对象运输方式运输方向肌球蛋白家族与微丝结合沿微丝运动（-）到（+）驱动蛋白家族与微管结合沿微管运动（-）到（+）动力蛋白家族与微管结合沿微管运动（+）到（-）4.微管的踏车现象当

21、微管正端聚合速度等于负端解聚速度时，微管长度不变，但微管蛋白二聚体在不断地移行，这一现象称为踏车现象5.微管的装配ü 微管的装配主要表现为动态不稳定性；可分为成核期，聚合期，稳定期ü 微管装配的起始点是微管组织中心，可帮助微管的成核。微管蛋白环形复合体课刺激微管核心的形成，并包裹微管负端，阻止微管蛋白的渗入。中心体是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器。6. 影响微管组装的因素ü 主要影响因素: GTP和微管蛋白二聚体的浓度ü GTP微管蛋白聚合速度GTP水解速度，形成GTP帽，微管稳定、生长；GTP微管蛋白聚合速度<GTP水解速度，GTP帽缩短、消

22、失，微管不稳定；GDP微管蛋白趋于解离，微管解聚、缩短ü 其他因素：物理因素：温度（最适37ºC）、压力（低压组装，高压去组装）、pH（最适6.9） 化学因素：秋水仙素（促进解聚）；紫杉醇（促进聚合）7.微管蛋白二聚体与GTP的相互作用（1）微管蛋白二聚体的位点结合GTP后被激活（GTP微管蛋白）， GTP微管蛋白有相互聚集的倾向；（2）微管蛋白二聚体聚集成微管后不久，位点的GTP被水解为GDP，二聚体因此失活（GDP微管蛋白），GDP微管蛋白有相互解离的倾向。8.微管的功能（记住例子）构成细胞内的网状支架，支持和维护细胞形态 维持细胞内细胞器的分布和定位（线粒体的分布与微

23、管相伴随，游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上，内质网沿微管在细胞质中展开分布，高尔基体借助微管实现极化分布）参与细胞内物质的运输（神经轴突中的膜泡转运：内向运输：内吞泡-动力蛋白；外向运输：神经递质，分泌泡-驱动蛋白） 参与细胞的运动（形成鞭毛和纤毛）参与染色体的运动，调节细胞分裂（纺锤丝） 参与细胞内信号传导二微丝（microfilament）球状肌动蛋白(G-肌动蛋白)组成多聚体纤维状肌动蛋白（F-肌动蛋白），构成丝状的微丝。微丝有极性，正负两端。1.微丝体外组装的基本过程ü 三个阶段：成核期®聚合期®稳定期ü 组装条件：ATP和一定盐浓度（Mg2

24、+、Na+、K+）ü 影响因素：主要：G-肌动蛋白浓度 其他：Mg2+、Na+、K+离子浓度，松弛素B（抑制聚合），鬼笔环肽（抑制解聚）2.肌球蛋白的运动机制与核苷酸结合，头部与肌动蛋白纤维脱离 水解，头部转动并与新的肌动蛋白亚基结合 释放出Pi，产生滑动力 释放ADP,头部回复原始状态3.微丝的踏车行为当微丝正端的聚合速度等于微丝负端的解聚速度，此时微丝净长度保持不变4.非稳态动力学模型ATP是调节微丝组装的主要因素：（1）当ATP-G-肌动蛋白结合到纤维末端后，蛋白构象变化，ATP水解为ADP，形成ADP-G-肌动蛋白；（2）ATP-G-肌动蛋白对纤维状肌动蛋白末端亲和力高，微丝

25、生长；ADP-G-肌动蛋白对纤维末端亲和力低，易脱落，微丝缩短5.微丝的功能(重)构成细胞的支架，维持细胞的形态（微绒毛、应力纤维）参与细胞运动（伪足） 参与细胞分裂（收缩环）作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩（细肌丝）参与细胞内物质的运输 参与细胞内信号转导6.肌细胞的收缩步骤结合（ATP） 释放：肌球蛋白头部脱离细肌丝 直立：ATP水解，构象改变 产力：肌球蛋白头部结合的ADP释放，恢复到原始构象 再结合（ATP）：肌球蛋白头部又与细肌丝紧密结合三中间纤维(植物细胞没有)（intermediate filaments）1.中间纤维的几个重要类型和分布ü 酸性角蛋白：表皮细胞；&#

26、252; 波形纤维蛋白：间充质细胞，成纤维细胞；ü 结蛋白：肌细胞；ü 巢蛋白：神经干细胞2.中间纤维的组装两条中间纤维单体组成二聚体 两个二聚体组成四聚体 两个二聚体串联成原纤维 八条原纤维缠绕成中间纤维注：中间纤维蛋白单体具有极性，中间纤维分子不具极性；中间纤维的组装无须核苷酸和结合蛋白的参与；中间纤维的组装受到蛋白单体磷酸化和去磷酸化的调节；中间纤维较稳定，不受细胞松弛素或秋水仙素的影响3.中间纤维的功能在细胞内形成一个完整的网状系统(联通细胞外基质,细胞质膜,核膜,核基质)为细胞提供机械强度支持 参与细胞连接(桥粒结构和半桥粒结构)维持细胞核膜的稳定性参与细胞内信息

27、传输 参与细胞分化(待定)四.细胞骨架与疾病ü AD与tau蛋白有关(微管异常) ü 单纯性大泡性表皮松懈症与角蛋白基因缺陷有关(中间纤维异常)第七章 线粒体与细胞能量转换一、名词解释内外膜转位接触点：线粒体内、外膜上存在着一些内外膜相互接触的地方，在这些地方，膜间腔隙变窄细胞呼吸（生物氧化）：生物体内的糖类、脂肪、蛋白质等有机物在细胞的某些细胞器（线粒体）内借助O2的作用，被氧化分解，产生CO2，同时释放能量存储于ATP中的过程 氧化磷酸化：是指生物氧化过程中所释放能量的转移过程与ADP的磷酸化过程结合起来，从而将生物氧化过程中释放出来的能量转移到ATP的高能磷酸键中，又

28、称为氧化磷酸化偶联 底物水平磷酸化：是由高能底物水解放能，直接将高能磷酸键从底物转移到ADP上，使ADP磷酸化生成ATP的过程 电子传递链（呼吸链）：一系列能够可逆的接受和释放H+和e-的酶体系，在内膜上有序的排列成相互关联的链状 电子传递途径：H首先解离出H+和e-，电子经过线粒体内膜上酶体系的逐级传递，最终使1/2O2成为O2-,后者再与基质中的2个H+化合成H2O 基粒：是存在于线粒体内膜的ATP酶复合体，由头部（F1）、柄部(对寡霉素敏感)和基片(F0)构成，包括多个蛋白质亚基，具有催化ADP合成ATP的功能 二、简答1. 简述线粒体结构及各部分标志酶。（1）外膜：线粒体最外层所包绕的

29、一层膜，厚度约5-7nm，光滑平整，蛋白质：脂类=1:1，标志酶为单胺氧化酶（2）膜间腔：内外膜之间的腔隙，标志酶为腺苷酸激酶（3）内膜：厚度约4.5nm，蛋白质：脂类=8:2，内膜上有大量向内腔突起的折叠，形成嵴，内膜表面附着有基粒，标志酶为细胞色素氧化酶（4）基质：分布于线粒体内腔的电子密度较低的可溶性蛋白质和脂肪成分，含数百种氧化酶类，标志酶为苹果酸脱氢酶2. 说明线粒体DNA特性及产物种类。特性：为裸露的双链环状DNA 一个线粒体内有1个至数个不等 根据转录密度可分为重链(H链)和轻链(L链)，各有一个启动子,都具编码功能 线粒体DNA两条链有各自的复制起始点产物种类:编码37种产物,

30、2种rRNA,22种tRNA,13种mRNA3. 以图表方式解析1分子葡萄糖完全氧化可形成多少分子ATP？ 4. 化学渗透假说(1)NADH或FADH2提供2e- ，经电子传递链传递给O2；(2)2e-传递过程中，同时起质子泵的作用,向外腔排放2H+；(3)线粒体内膜具有离子不通透性，能隔绝H+、OH- 等，从而形成跨线粒体内膜的电化学质子梯度；(4)2H+顺浓度经F0F1ATP合酶回流，释放自由能产生1分子ATP。5. 简述线粒体的母性遗传。形成受精卵的精子和卵细胞为后代提供的成分有所不同，精子主要提供半数的染色体，而卵细胞提供本身所携带的线粒体和半数的染色体，所以称这里的线粒体为母系遗传6

31、. 简述线粒体的半自主性。线粒体虽具有自己的遗传物质,可以合成线粒体所需要的某些组分,但是线粒体内绝大多数蛋白质仍依赖细胞核基因,因而在遗传上的自主性是不完整的,故为半自主性。第八章 细胞核l 间期核的基本结构包括：核被膜，核仁，染色质，核基质一核膜（nuclear membrane）1化学组成：蛋白质和脂类，还有少量DNA和RNA （跟粗面内质网相似）2.结构核被膜是由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成的，包括外核膜、内核膜、核周间隙、核孔复合体以及核纤层等结构.(1)外核膜：与粗面内质网膜连续，使核周腔与内质网腔相通,表面结合核糖体，是粗面内质网的特化区域，胞质面常附着有细胞骨架成分（I

32、F和MT）(2)内核膜：内侧衬以核纤层蛋白形成的骨架网络体系(3)核周间隙：与粗面内质网腔相连续；内含多种蛋白质和酶。(4)核孔（nuclear pore）：核孔数量与细胞活力成正相关3.功能区域化效应（稳定细胞核、转录翻译在时空上的分隔）；核质间物质交换（NPC）4.核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）结构及其功能结构：核孔具有复杂的结构，由一组蛋白颗粒按特定的方向排列形成八面对称的复合体，称为核孔复合体 。核孔复合体的捕鱼笼式结构模型，由胞质环、核质环（核篮）、辐、中央栓及若干短纤维组成功能：NPC是核质间物质交换的双向选择亲水通道，可通过主动运输或被动运输来实现

33、物质转运（无机离子和小分子物质（直径<10nm）可通过被动运输自由转运；生物大分子物质(蛋白质、RNA等)可以通过主动运输进行转运）Ø （名解）亲核蛋白：是一类在细胞质中合成，需要或能够进入细胞核发挥功能的蛋白质，其氨基酸序列具有核定位信号（NLS），能介导蛋白质通过NPC进入核内。发现亲核信号：用标记法5.核纤层（nuclear lamina）结构及功能核纤层的化学组成为核纤层蛋白，由A、B两种亚基装配而成，在分裂时呈周期性变化功能：（1）核纤层在细胞核中起支架作用:维持核的形态；与中间纤维及核骨架形成连续网络（2）核纤层与核膜重建及染色体凝集关系密切（参与核膜重建：核纤层蛋

34、白通过磷酸化和去磷酸化的作用，在细胞周期中对核膜的崩解和重建起调控作用；核纤层为染色质提供锚定位点，与染色体凝集有关）（3）参与DNA的构建和复制二染色质（chromatin）和染色体（chromosome）染色质（丝状）和染色体（棒状，条状）是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同存在形式，由DNA，组蛋白，非组蛋白，少量RNA组成1.基因组：真核细胞单倍染色体组中所含的全部遗传信息称为一个基因组。2.染色质DNA必须的功能序列：端粒序列：于染色体的末端;在复制过程中维持DNA分子末端的完整性;保持染色体的稳定 着丝点序列：姐妹染色单体的连接部位;在细胞分裂中期通过动粒与纺锤丝相连，使复制后的染色

35、体平均分配到两个子细胞中 复制源序列：是DNA复制起点，一条DNA具有多个复制源起点3.组蛋白：是真核生物染色体的基本结构蛋白，是一类带正电的碱性蛋白，能与DNA中带负电荷的磷酸基团相互结合，参与线性DNA纤维的包装;组蛋白的修饰（乙酰化或甲基化）可调控基因的表达。包括：H1，H2A,H2B,H3，H4、4.非组蛋白：指与染色质DNA结合的除组蛋白以外的蛋白质成分，其作用包括：参与维持染色体的结构;为DNA折叠及复制提供支架;参与基因的表达和调控高迁移率组（HMG）非组蛋白：含量最为丰富的非组蛋白；动态、可逆地结合于染色质的活性基因部位，参与调节基因的转录及表达5.常染色质和异染色质（1）常染

36、色质：间期细胞核内染色较浅，螺旋化程度较低，处于伸展状态的染色质细丝，具有活跃的转录活性，多位于核中央，均匀分布。（2）异染色质：间期细胞核内染色深、呈凝缩状态，无转录活性的染色质，多位于核周近核膜处，结构致密 异染色质包括：结构异染色质：在所有细胞类型和各个发育阶段，都处于凝集状态的异染色质，如着丝粒、端粒等兼性异染色质：在某些细胞类型，或特定发育阶段中，原有的常染色质发生凝聚并丧失转录活性后转变为异染色质，如女性的巴氏小体、淋巴细胞的异染色质，在特定条件下兼性异染色质可转变回常染色质6.染色质组装成染色体（1）核小体：是染色质的基本结构单位，由200bp的DNA和一个组蛋白八聚体构成（2）

37、多级螺旋化模型：DNA核小体螺线管超级螺线管染色单体染色体DNA共压缩了约8400倍（3）骨架-放射环模型：DNA核小体螺线管伸展的袢环浓缩的袢环染色体· 染色质分级结构（附）8 一级结构：核小体8 二级机构：螺线管8 三级机构：超螺线管8 四级结构：染色单体染色体支架绊环结构模型螺线管纤维折叠成7.中期染色体的形态结构主缢痕：中期染色体两条姐妹染色单体的连接处，有一向内凹陷的缢痕。着丝粒：主缢痕的染色质部分。动粒：主缢痕两侧的圆盘状结构，是细胞分裂时纺锤丝的附着位点，参与染色体的定位和移动。次缢痕:是染色体上除主缢痕以外的缢缩部位，次缢痕部位的染色体为rDNA序列，能编码rRNA，

38、参与核仁的组装，因此称为核仁组织区（NOR），而rDNA则称为核仁组织者。随体:是位于染色体末端的球状或棒状结构，通过次缢痕与染色体主体相连。端粒：是染色体两端的特化结构【功能】1.维持染色体的稳定性；2.维持染色体的完整性；3.参与染色体在核内的空间排布及同源染色体的正确配对特殊类型的染色体：多线染色体，等刷染色体（卵母细胞减双线期）8.核型：是指某一个体细胞的全部染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体的数目，大小和形态特征。三核仁（nucleolus） （趋边效应）1.核仁的大小与细胞代谢活跃程度正相关，组成成分为蛋白质，RNA和少量DNA2.核仁包括：纤维中心(fc ): 纤维中心是包埋

39、于颗粒组分内部的低电子密度的圆形结构，是rDNA的存在部位,人类rDNA位于5条染色体上，因此体细胞就有10个rDNA共同构成纤维中心 致密纤维组分(dfc):核仁内电子密度最高，含有处于不同转录阶段的rRNA分子 颗粒组分(gc)：由正在加工核糖体亚单位构成3. 功能：是rRNA基因转录和加工的场所；与核糖体蛋白在核仁内组装成核糖体的大小亚基大小亚基的形成：45S rRNA前体与来自胞质的80多种蛋白质结合形成核糖核蛋白复合体，在酶的催化下，裂解成18S rRNA,28S rRNA, 5.8S rRNA，其中18S rRNA与33种蛋白质装配成40S小亚基，28S rRNA, 5.8S rR

40、NA 连同来自核仁外的5S rRNA与49种蛋白质装配成60S大亚基。4.核仁周期：前期：rDNA开始收回到染色体中，核仁分散成许多小核仁，染色质凝集形成染色体，rRNA合成停止； 中期和后期：rDNA完全收进染色体中，核仁消失； 末期：rRNA重新开始合成，形成多个小核仁，并进一步汇合成一个大核仁四核骨架（nuclear scaffold）指核内一个由非组蛋白为主构成的网架结构体系,对细胞核及染色质起支持作用，也称核基质狭义：核内的纤维蛋白网络 广义：还包括核纤层，核孔复合体，中间纤维五细胞核与疾病【染色体疾病】21三体综合症；睾丸、卵巢退化症；慢性粒细胞白血病（CML）（费城染色体：由22

41、号染色体的长臂与9号染色体长臂之间的部分区段发生易位形成）；视网膜母细胞瘤；猫叫综合症【基因缺陷与疾病】镰状细胞贫血症；苯丙酮尿症；早年衰老症；白化病；原发性高血压；遗传性少年糖尿病；动脉粥样硬化症第九章 基因信息的传递与蛋白质的合成一.基因及其结构1.基因(gene)的概念及分类基因是细胞内遗传物质的最小功能单位，是负载有特定遗传信息的DNA片段，产物为RNA和多肽 基因分为结构基因和调控基因：结构基因是指编码无调控功能的任何蛋白质或RNA基因；调控基因的产物（蛋白质或RNA）对结构基因的表达发挥调节作用2.基因组：是指细胞或生物体的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

42、DNA总和，它含有一个生物体进行各种生命活动所需要的全部遗传信息（注：基因组的大小与基因组的复杂性无关，人类基因组约有30亿个碱基对，却只有23万个基因）3.中心法则的内容： DNA的复制 RNA的转录 蛋白质的翻译x 逆转录现象 RNA及蛋白质的复制4.原核基因的结构(以乳糖操纵子为例)简单的结构：无内含子，基因排列连续紧密，转录后不需要剪切和加工；高效的组织形式：操纵子（多顺反子），基因转录产生一条mRNA分子,能翻译成数种多肽链；原核启动子：RNA聚合酶识别结合的部位，包括-35区及-10区5.真核基因的基本结构结构复杂而冗余:编码序列（外显子）与非编码序列（内含子）间隔排列形成断裂基因

43、；非编码序列与编码序列比例（9：1)；非编码序列中存在大量重复序列 组织形式：单顺反子，基因转录产生一条mRNA分子,并只能翻译成一条多肽链 基本元件构成：启动子(TATA盒，CAAT盒及GC盒)；外显子及内含子（GT-AG法则）；5及3非翻译区；终止子(转录后形成发夹，终止转录）6.基因家族和重复序列（1）基因家族：真核细胞基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因，是由一个祖先基因经重复和变异形成的。 基因家族的分类：家族成员紧密地排列在一起，成为基因簇，如组蛋白基因簇; 家族成员广泛分散于整个染色体，如珠蛋白基因家族（2）重复序列：基因组中含有的大量功能未知，有多个拷贝的DNA重复序

44、列。中度重复序列：属非编码序列，与基因调控有关（Alu家族人类含量最丰富的） 高度重复序列：由基因组中非常短的序列组成，重复几千次以上二.基因转录和转录后加工1.模板链（反义链）与编码链（有义链）DNA分子两条链中只有一条具有转录功能,这条具有转录功能的链叫做模板链（反义链），另一条无转录功能的链叫做编码链（有义链）。2.基因转录的概念：以DNA双链中的反义链（模板链）为模板，以四种脱氧核苷三磷酸为原料，在RNA聚合酶的作用下，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程3.真核基因转录后加工包括什么内容（1）戴帽：对hnRNA 5进行化学修饰 （2）加尾：对mRNA前体3端的修饰过程 （3）剪接：

45、将RNA前体分子中内含子切除，将外显子拼接的过程三.真核基因表达调控1.基因表达：指生物体基因组所携带的遗传信息经转录及翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定生物学功能，使个体展示特定性状的全过程（1）具有特异性：时间特异性（阶段特异性），空间特异性（组织特异性）（2）两种方式：a.组成性表达:基因较少受环境因素的影响,基因产物为所有类型细胞的生存所必需，如各种管家基因 b. 诱导和阻遏表达（适应性表达）2.真核基因表达的多级调控（1）DNA/染色质水平的调控：依赖ATP的物理修饰：ATP释放能量，使组蛋白及DNA的构象发生局部变化 共价化学修饰：对组蛋白进行乙酰化(激活转录)/甲

46、基化（停止转录）/磷酸化/泛素化修饰 核小体重塑（2）转录水平调控：通过顺式作用元件和反式作用因子相互作用而实现顺式作用元件：a.启动子：与RNA聚合酶识别、结合并导致转录起始的具有方向性的一段DNA序列,包括核心启动子（TATA盒）和上游启动子控制元件（CAAT/GC盒）b.增强子：指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列c.沉默子：负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用反式作用因子（转录因子）：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，是一类参与调控靶基因转录效率的蛋白质 eg.RNA聚合酶a.与DNA直接结合的转录因子，通常含有DNA结合域，转录激

47、活域及二者的连接区（DNA-蛋白质相互作用）b.不与DNA直接结合的转录因子，没有DNA结合域，但能借助蛋白质-蛋白质相互作用影响转录效率（3）转录后调控（4）蛋白质翻译水平调控：通过磷酸化作用改变起始因子第十章 细胞分裂与细胞周期1.细胞分裂的概念细胞分裂(cell division)是一个亲代细胞形成子代细胞的过程；通过分裂，亲代细胞的遗传物质及某些细胞组分可相对均等地分配到子代细胞中。细胞分裂的生物学意义：1细胞分裂缓解表面积/体积压力；2有效保证了生物遗传的稳定性；3细胞分裂是个体发生的基础；4是多细胞生物个体生长的基础；5参与器官组织的维持和更新；6机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞

48、周期：连续分裂的细胞从上一次分裂结束到下一次分裂终了所经历的过程2细胞分裂：1 无丝分裂（amitosis） 最简单的细胞分裂方式，包括细胞核分裂和细胞质分割两个阶段；分裂时没有纺锤丝的形成,没有染色体的组装，子细胞核由母细胞核直接断裂形成，也称为直接分裂。 分裂进程中耗能少，且细胞仍可行使功能，因此，常见于低等生物及创伤、癌变、衰老组织中。 （如动物的上皮组织，疏松结缔组织，肌组织及肝脏等细胞）1 有丝分裂（mitosis） · 有丝分裂（mitosis）是真核生物体细胞的分裂方式，其主要特征是分裂时期出现了由纺锤体和染色体组成的有丝分裂器，将遗传物质平均分配到两个子细胞中保证了细

49、胞在遗传上的稳定性。· 根据染色体的形态变化，基本分为前、中、后、末四个时期间期：细胞核膜完整，具有明显的核仁，染色体均匀分布在细胞核中前期：核仁解体、核膜破裂；染色质凝集成为染色体、中心体放出微管形成纺锤体，并确定了分裂极，染色体逐渐向纺锤体的赤道面移动-结束的标志：纺锤体的形成。具体：核仁组织者组装至所属染色体中，核仁分解并最终消失； 核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层降解，核膜随之破裂； 组蛋白H1磷酸化，使染色质(螺线管)组装成染色体，并在着丝粒两侧附着动粒; 中心体发出微管形成星体并向细胞两极移动，形成纺锤体中期：染色体聚集在纺锤体的赤道面上，并与纺锤体共同形成有丝分裂器，每条染

50、色体有两条姐妹染色单体-结束的标志：着丝粒分离有丝分裂器包括纺锤体和染色体，纺锤体由位于中心体附近的星体微管、与染色体着丝点相连的动粒微管以及由贯穿两极的极间微管共同构成，三种微管都是由中心体发射的。染色体通过动粒与动粒微管相连，分裂期间所有的染色体行为都与动粒微管的动态变化有关。机制：“搜索与捕获”机制：首先，有纺锤体一极的中心体放射性发出的一根星体微管的正端不断发生变化，最终其侧面与染色体的一个姐妹染色单体的动粒相连，将其捕获，动粒微管形成，其次染色体将沿着该微管向中心体滑动，在这一过程中，纺锤体微管对染色体动粒的连接方式由侧面附着转换为末端附着。后期：姐妹染色单体发生分离并移向细胞两极

51、核仁组织者以袢环形式游离出所属染色体，并开始转录rRNA，形成核仁；【后期末或末期初：肌动蛋白，肌球蛋白II及其他结构蛋白构成收缩环】末期：细胞核、核仁重新出现，染色体解聚成为染色质，纺锤体消失，细胞质通过收缩环的作用发生分割 -开始的标志：染色体到达两极具体：核纤层蛋白去磷酸化，核纤层重建，核膜随之重建； 由于组蛋白H1去磷酸化，染色体解聚成丝状染色质; 细胞质发生分割1 减数分裂（meiosis）减数分裂（meiosis）是指有性生殖个体产生生殖细胞（配子）的过程中所发生的一种特殊细胞分裂方式，主要特点是：细胞连续分裂两次，而DNA只复制一次，所形成的四个配子中染色体数目都减少了一半（单倍

52、的染色体,n）；在分裂的过程中，同源染色体发生交换、重组和自由组合，使得子细胞的遗传物质发生了变异。减数分裂的生物学意义：1减数分裂使配子染色体数目减半（2nn），保证了世代间染色体数量的恒定； 2减数分裂过程中发生遗传物质的交换、重组及随机分配，使生殖细胞呈现遗传上的多样性，为生物的变异提供基础减数分裂过程：前期I细线期：染色体已复制，但仍呈单条细丝状，彼此缠绕；通过端粒附着于核膜上；染色体上出现大小不一的珠状结构，称为染色粒偶线期：染色体缩短、变粗；同源染色体发生配对，即联会出现二价体(四分体)与单价体（二分体）；【联会通过联会复合体（SC）结构得以实现，该复合体在同源染色体之间沿纵轴方向

53、形成。其微细结构包括侧生组分和中央组分。在联会后，通过重组结的作用，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生部分片段的交换和重组。Z-DNA （占0.3%），出现于偶线期，参与联会复合体的形成。】-SC形成偶线期，成熟于粗线期，消失于双线期。粗线期:染色体再进一步缩短变粗，联会后的染色体发生片段的交换。双线期:已发生片段交换的同源染色体发生去联会，随后彼此分开，但在染色单体之间还残留一些接触点，即为交叉，是粗线期非姐妹染色单体之间发生片段互换的形态学证据；在某些生物中，双线期持续时间最长，染色体呈灯刷状（人卵母细胞可长达50年）终变期：交叉开始端化，同源染色体仅在其端部靠交叉结合在一起，使染色体（四

54、分体）呈现O、8等特殊形态；此时，前期I接近尾声，核仁消失，核膜崩解，纺锤体形成，中期I即将来临。中期：同源染色体排列在赤道面后期：同源染色体分离，移向细胞两极。末期：核仁、核膜重新出现，形成两个子细胞减数第二次分裂：姐妹染色单体的分离，与有丝分裂过程相似。分裂间期：G1期、S期、G2期· 细胞周期时间的长短主要决定于G1期的长短· 根据细胞在细胞周期中的运转特点，可将真核细胞分为三类：1、持续分裂细胞,又称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的细胞，如各种类型的干细胞 2、终端分化细胞, 即永久性失去分裂能力的细胞（肌、神经细胞） 3、G0细胞,又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期,但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期，如肝细胞 · 为了研究细胞周期的不同阶段的生化特性，必须获得大量细胞周期一致性的细胞, 这就是细胞同步化，分为自然同步化和人工同步化； 常见人工同步化方法 1、诱导同步法 2、选择同步法 周期内细胞形态的变化：间期细胞常处于贴附状态，为扁平状，胞内形态无明显变化；从间期向分裂期过渡时，细胞由贴附状态转变为（半）漂浮状态，细胞变为球形。分裂期细胞内结构剧烈变化（核膜、核仁、染色体、纺锤体