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醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)復(fù)習(xí)知識點(diǎn)【第一章-緒論】第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)概述u 地球上所有生物均由細(xì)胞構(gòu)成,細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。一、細(xì)胞生物學(xué)的概念與研究內(nèi)容1. 概念細(xì)胞生物學(xué)是從細(xì)胞的顯微、亞顯微和分子三個水平對細(xì)胞的各種生命活動開展研究的學(xué)科。研究內(nèi)容分三個層次: 顯微(細(xì)胞)水平-光學(xué)顯微鏡技術(shù) 亞顯微(亞細(xì)胞)水平-電子顯微鏡技術(shù) 分子水平-分子生物學(xué)技術(shù)、生物物理學(xué)方法2. 研究內(nèi)容研究對象:細(xì)胞研究特點(diǎn):結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合關(guān)注細(xì)胞間的相互關(guān)系,闡明生物體的生命現(xiàn)象的機(jī)制和規(guī)律,包括:1 生長、發(fā)育2 分化、繁殖 3 運(yùn)動4 遺傳、變異5 衰老和死亡細(xì)胞遺傳學(xué) 基因組學(xué) (genomics)細(xì)胞生理學(xué) 新興領(lǐng)域 蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)分支學(xué)科 細(xì)胞社會學(xué) 細(xì)胞組學(xué)(cytomics)膜生物學(xué) 染色體生物學(xué) 干細(xì)胞生物學(xué) 細(xì)胞生物學(xué)研究的常用模式生物細(xì)菌-基因調(diào)控、細(xì)胞周期等酵母-蛋白質(zhì)分泌和膜的起源線蟲-細(xì)胞凋亡的調(diào)控果蠅-分化細(xì)胞系的產(chǎn)生斑馬魚-腦和神經(jīng)系統(tǒng)的形成和功能小鼠-(包括培養(yǎng)細(xì)胞)腫瘤等疾病模型擬南芥-器官的發(fā)育和模式二、 細(xì)胞生物學(xué)在生命科學(xué)中的地位 生命科學(xué)的重要分支學(xué)科、生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科、現(xiàn)代生命科學(xué)中的前沿學(xué)科之一、生命科學(xué)中最為活躍的研究領(lǐng)域之一細(xì)胞生物學(xué)的兩種重要研究方式:1. 表型特征 分子機(jī)制2. 生物大分子 其對細(xì)胞功能或行為的影響因此,細(xì)胞生物學(xué)也被稱為: 細(xì)胞分子生物學(xué) 或 分子細(xì)胞生物學(xué)第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的幾個主要階段一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立1. 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn) 1665年英國物理學(xué)家Robert Hooke觀察到了軟木塞中的蜂窩狀小室,并將其命名為cell(細(xì)胞)。 自1677年開始,荷蘭科學(xué)家A. Van Leeuwenhoek用自制的高倍放大鏡和顯微鏡觀察到了包括精子、細(xì)菌在內(nèi)的活細(xì)胞。 2.細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立 1838-1839年施萊登和施旺提出了細(xì)胞學(xué)說(Cell Theory)?;緝?nèi)容:一切生物,從單細(xì)胞生物到高等動、植物都是由細(xì)胞組成的;細(xì)胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動的基本單位。 1855年R. Virchow提出“一切細(xì)胞只能來自原來的細(xì)胞”,完善了細(xì)胞學(xué)說。細(xì)胞學(xué)說創(chuàng)立的意義: 推動作用 19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一 二、光學(xué)顯微鏡下的細(xì)胞學(xué)研究19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初期技術(shù):固定和染色發(fā)現(xiàn):無絲分裂 中心體有絲分裂 線粒體減數(shù)分裂 高爾基體三、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段20世紀(jì)初期到20世紀(jì)中葉主要特點(diǎn):采用多種實(shí)驗(yàn)手段研究細(xì)胞的生化代謝和生理功能主要工作: Morgan“基因?qū)W說”: 基因是遺傳性狀的基本單位 組織培養(yǎng)技術(shù) 檢測細(xì)胞中核酸的方法 從活細(xì)胞中分離出細(xì)胞核和各種細(xì)胞器四、細(xì)胞生物學(xué)的誕生與發(fā)展 電子顯微鏡的發(fā)明和20世紀(jì)中葉分子生物學(xué)的發(fā)展,標(biāo)志著亞顯微結(jié)構(gòu)與分子水平相結(jié)合的細(xì)胞生物學(xué)的開端4.1 電子顯微鏡的應(yīng)用使細(xì)胞學(xué)研究深入到亞顯微水平 1933年: 德國E. Ruska等人發(fā)明了電子顯微鏡(透射電鏡) 1940-1980:電鏡的技術(shù)不斷革新,明確了過去在光鏡下看到的高爾基體和線粒體; 發(fā)現(xiàn)了過去在光鏡下看不到的細(xì)胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、核糖體、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu) 4.2 分子生物學(xué)的研究進(jìn)展促進(jìn)了細(xì)胞生物學(xué)的形成與發(fā)展 1952年RE. Franklin拍攝到清晰的DNA晶體的X-衍射照片。1953年她認(rèn)為DNA是一種對稱結(jié)構(gòu),可能是螺旋。 1953年, Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962 年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎 。1953-1970:分子生物學(xué)進(jìn)入一個快速的發(fā)展時期: 證明 DNA 復(fù)制為半保留復(fù)制 發(fā)現(xiàn)“中心法則”(central dogma: DNARNA蛋白質(zhì) 發(fā)表三聯(lián)體密碼假說、確定了DNA中編碼氨基酸的“密碼子” 建立了 DNA 重組技術(shù)和DNA序列分析技術(shù) 以上理論和技術(shù)的建立,使細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能研究深入到分子水平,形成了從分子水平、亞細(xì)胞水平和細(xì)胞整體水平來探討細(xì)胞生命活動的學(xué)科,即細(xì)胞生物學(xué)(Cytology發(fā)展為Cell Biology開始于20世紀(jì)60年代)。 DNA雙螺旋模型提出之后,伴隨一系列分子生物學(xué)技術(shù)的建立,使細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)緊密結(jié)合。讓人們能夠在分子水平上探索細(xì)胞的各種生命活動。從此細(xì)胞生物學(xué)的研究進(jìn)入分子細(xì)胞生物學(xué)時代。五、細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展趨勢 單個細(xì)胞顯微、亞顯微、 生物個體水平研究細(xì)胞功能的分子基礎(chǔ),分子水平的研究 研究細(xì)胞間相互作用、分工協(xié)作的社會關(guān)系。第三節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)1. 細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和支柱學(xué)科 醫(yī)學(xué)要解決的問題: 是闡明人的生、老、病、死等生命現(xiàn)象的機(jī)制和規(guī)律,并對疾病進(jìn)行診斷、治療和預(yù)防 細(xì)胞是體現(xiàn)人類生、老、病、死之單位: 人類生命從受精卵開始,經(jīng)過胎兒、新生兒、幼年、成年、老年直至死亡等過程,這些過程都是以細(xì)胞為單位進(jìn)行的 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)損傷和功能紊亂是的疾病的本質(zhì)所在: 癌癥:是正常細(xì)胞癌變的結(jié)果 糖尿病:是胰島細(xì)胞受損或機(jī)體細(xì)胞失去對胰島素的反應(yīng) 阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥):膽堿能神經(jīng)元進(jìn)行性死亡 帕金森?。憾喟桶纺苌窠?jīng)元受損 2. 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的概念 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)作為細(xì)胞生物學(xué)的一個重要分支,所要探討的主要是與醫(yī)學(xué)相關(guān)的細(xì)胞生物學(xué)問題,這些問題往往是疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。 以揭示人體各種細(xì)胞在生理和病理過程中的生命活動規(guī)律為目的,期望能對人體各種疾病的發(fā)病機(jī)制予以深入闡明,為疾病的診斷、治療和預(yù)防提供理論依據(jù)和策略,這就是醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容。 細(xì)胞生物學(xué)是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的基石 :轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)將基礎(chǔ)研究與解決患者實(shí)際問題相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)從“實(shí)驗(yàn)室到床邊”的轉(zhuǎn)化。 【第二章-細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)】一、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別?二、細(xì)胞的化學(xué)組成是什么?三、如何理解細(xì)胞組分及其表現(xiàn)形式的動態(tài)變化第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念自然界中的生物:可區(qū)分為3個域細(xì)菌域生物(prokaryotic cell):原核細(xì)胞古菌域生物(archaeon):古核細(xì)胞真核域生物(eukaryotic cell):真核細(xì)胞一、原核細(xì)胞種類:支原體-最小最簡單的細(xì)胞;細(xì)菌-原核細(xì)胞的典型代表。原核細(xì)胞的特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單,僅由細(xì)胞膜包繞;細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有DNA區(qū)域,但無被膜包圍。 胞質(zhì)內(nèi)沒有細(xì)胞器,但有核糖體(70S,大亞基50、小亞基30)。 在裸露的環(huán)狀DNA分子中,基因的編碼序列排列在一起,無內(nèi)含子。 蛋白質(zhì)合成特點(diǎn):轉(zhuǎn)錄與翻譯同時進(jìn)行。細(xì)菌結(jié)構(gòu)示意圖二、真核細(xì)胞 高等生物由真核細(xì)胞組成 真核細(xì)胞的形態(tài):多樣 真核細(xì)胞的大小:10-20m,但卵細(xì)胞大。真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu): 細(xì)胞膜光學(xué)顯微鏡下 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核(可看到核仁)(光鏡下的結(jié)構(gòu)稱顯微結(jié)構(gòu))胞質(zhì)中可看到: 膜性細(xì)胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過氧化物電子顯微鏡下 酶體、線粒體; 細(xì)胞骨架: 微管、微絲、中間纖維. 胞核中可看到:染色體、核骨架. (電鏡下的結(jié)構(gòu)稱亞顯微結(jié)構(gòu))三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較第二節(jié) 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)(細(xì)胞的化學(xué)組成) 細(xì)胞中的化學(xué)元素 基本元素:C、H、O、N (占90%)、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg 、Fe (此12種占99.9%)微量元素:Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba 一、組成細(xì)胞的生物小分子1. 無機(jī)化合物:水和無機(jī)鹽(1) 水:含量最多(70%)存在形式: 游離水,細(xì)胞代謝反應(yīng)的良好溶劑 結(jié)合水,與蛋白質(zhì)分子結(jié)合,是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分。水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):水分子由1個氧原子和2個氫原子組成,呈V字形,尾端帶負(fù)電,兩翼帶正電,從而表現(xiàn)出極性。A. 水分子具有極性,因而是極性分子的良好溶劑。但不能溶解非極性物質(zhì)(脂類)。B. 水分子可同蛋白質(zhì)中的正、負(fù)電荷結(jié)合。(2)無機(jī)鹽:含量:細(xì)胞干重的2%5%存在形式:離子狀態(tài): Cl-、HPO42-、HCO3- 、 Na+ 、 K+、Ca2+、Mg2+功能:維持細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓和pH 維持神經(jīng)、肌肉應(yīng)激性 維持酶的活性 與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合2. 有機(jī)小分子:是組成生物大分子的亞單位 單糖 多糖脂肪酸 脂類 氨基酸 蛋白質(zhì)核苷酸 核酸(1)單糖 小分子單糖:(CH2O)n 五碳糖(戊糖):核糖 六碳糖(己糖):葡萄糖 (2)脂肪酸 小分子: 脂肪酸無分支的具有偶數(shù)碳原子的脂肪族羧酸。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):由兩部分組成,一端是疏水性的長烴鏈,另一端是親水性的羧基(-COOH)。分類:短鏈(2 4C) 飽和(所有的碳原子均與氫原子結(jié)合)中鏈(6 10C) 長鏈(12 26C) 不飽和(碳原子間含有一個或多個雙鍵) (3)氨基酸蛋白質(zhì)的基本組成單位(4)核苷酸 磷酸 P- P-P- P-P-P- 戊糖 核糖 脫氧核糖 堿基 嘌呤 A G 嘧啶 C T U二、組成細(xì)胞的生物大分子 DNA攜帶遺傳信息 RNA遺傳信息表達(dá)與調(diào)控 蛋白質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞的主要組分(占細(xì)胞 干重的50%)、維持細(xì)胞的形狀結(jié)構(gòu)、細(xì)胞功能的主要執(zhí)行者 多糖存在于細(xì)胞表面和細(xì)胞間質(zhì) 脂類細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的主要組分(占膜成分的50%)(1) DNA:由幾十個幾百萬個單核苷酸聚合而成,核苷酸為其組成單位。(2) RNA: 由DNA轉(zhuǎn)錄而來、與DNA上的區(qū)別僅在于RNA中的U替代了DNA中的T,RNA種類繁多。(3) 蛋白質(zhì):由幾十個幾百個氨基酸組成的多聚體,氨基酸為蛋白質(zhì)組成單位,氨基酸之間以肽鍵連接。 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) : 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) : 多肽鏈局部區(qū)域的氨基酸的規(guī)則排列。-螺旋 (- helix)、-折疊 (- sheet) -螺旋 (- helix):特點(diǎn): 右手螺旋螺旋一圈有3.6個氨基酸殘基螺距為0.54nm氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)螺旋的走向都為順時針方向 -折疊(-sheet): 多肽鏈充分伸展,兩條以上肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的若干肽段可平行 排列,兩條肽鏈走向可相同,也可相反。并通過肽鏈間的肽鍵羰基氧和亞氨基氫形成氫 鍵從而鞏固-折疊結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) : 三級結(jié)構(gòu)是由不同側(cè)鏈間相互作用形成的肽鏈折疊,相互作用的方式有氫鍵、離子鍵和疏水鍵等。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)即表現(xiàn)出生物學(xué)活性。 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) : 是在三級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的,在四級結(jié)構(gòu)中每個獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)的肽鏈成為亞基,多肽鏈亞基之間通過氫鍵等非共價鍵的相互作用,即形成了更為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。(4) 多糖大分子糖 (動物細(xì)胞)雙糖寡糖 (植物細(xì)胞)多糖 糖原(動物細(xì)胞) 淀粉(植物細(xì)胞)“單糖分子通過脫水作用以糖苷鍵結(jié)合形成多糖。”糖類的功能:1.儲存能量(糖原和淀粉)2.構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)(如糖蛋白和糖脂是細(xì)胞膜的構(gòu)成成分)3.在細(xì)胞識別、細(xì)胞粘附及信息傳遞中發(fā)揮重要作用(如免疫球蛋白IgG、粘附分子整合素等)(5) 脂類大分子脂類甘油三酯(脂肪)磷脂 甘油磷脂(四種) 鞘磷脂 甘油三酯:3分子脂肪酸與1分子甘油以酯鍵相連構(gòu)成。 磷脂:是細(xì)胞膜脂類的主要組分(見第四章)【第四章-細(xì)胞膜與物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸】1. 掌握細(xì)胞膜的化學(xué)組成分子、生物學(xué)特性及細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型。 2. 掌握小分子物質(zhì)穿膜運(yùn)輸方式及特點(diǎn),大分子和顆粒物質(zhì)運(yùn)輸?shù)陌膛c胞吐作用,受體介導(dǎo)的胞吞作用。 3. 熟悉細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu),細(xì)胞膜異常時與某些疾病發(fā)生的關(guān)系。細(xì)胞膜又稱質(zhì)膜 (Plasma membrane) ,是包圍在細(xì)胞質(zhì)表面的一層薄膜,是生命進(jìn)化的關(guān)鍵一步。作用: 與外界環(huán)境分隔,形成特有的內(nèi)環(huán)境 物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 細(xì)胞外感受器:信號傳遞、細(xì)胞識別 質(zhì)膜 生物膜單位膜(電鏡下呈“兩暗夾一明”)內(nèi)膜非共價鍵 脂類 脂質(zhì)雙層 共價鍵非共價鍵結(jié)構(gòu)組成 蛋白質(zhì) 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、連接體、受體、酶 糖脂糖類 細(xì)胞外被 糖蛋白功能:轉(zhuǎn)運(yùn) 小分子 大分子、大顆粒第一節(jié) 細(xì)胞膜的化學(xué)組成與生物學(xué)特性一、質(zhì)膜的化學(xué)組成(一)膜脂(細(xì)胞膜上的脂類) 1.膜脂的組成成分: (1) 磷脂(phospholipid)-膜脂分子中含有磷酸基團(tuán) 是膜脂的基本成分,含量最高 50%以上 甘油磷脂 -以甘油為骨架磷脂酰膽堿 (卵磷脂)磷脂酰乙醇胺 (腦磷脂)磷脂酰絲氨酸 (負(fù)電荷)磷脂酰肌醇 鞘磷脂 (2) 膽固醇 Cholesterol散布在磷脂分子之間 結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 羥基/甾環(huán)/烴鏈(3)糖脂 glycolipid -分布在質(zhì)膜的非胞質(zhì)面結(jié)構(gòu)特點(diǎn):脂類 + 寡糖 在 植物、細(xì)菌:磷脂酰膽堿的衍生物 動物:鞘氨醇衍生物,稱鞘糖脂2.膜脂的特征:均為兩性分子 P72-73 親水(hydrophilic) 頭部 極性基團(tuán) 疏水(hydrophobic)尾部 C-H 鏈(二)膜蛋白 1.含量 髓鞘膜 25% 線粒體內(nèi)膜 75% 一般膜 50% 2.存在方式-根據(jù)膜蛋白與脂質(zhì)雙層結(jié)合的方式不同分類 (1)膜內(nèi)在蛋白(穿膜蛋白),占70%-80% 單次穿膜(下圖A) 多次穿膜(下圖B) 多亞基穿膜(下圖C)(2)膜外在蛋白(周邊蛋白)占20%-30% 位于膜兩側(cè),結(jié)合弱 蛋白質(zhì):借螺旋與脂單層互作(胞質(zhì)一側(cè),下圖D) 蛋白質(zhì):附著在穿膜蛋白上(兩側(cè),下圖G、H)(3)脂錨定蛋白(脂連接蛋白) 脂質(zhì)分子 + 蛋白質(zhì)(共價鍵) 脂肪酸鏈 + 蛋白質(zhì)(胞質(zhì)側(cè),下圖E) 與磷脂酰肌醇分子相連的寡糖鏈 + 蛋白質(zhì)(質(zhì)膜外,下圖F),稱為“糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白”。 (三)膜糖 1.組成及存在形式 糖脂: 脂類 + 寡糖 糖蛋白: 蛋白質(zhì) + 寡糖 多糖 糖基化位點(diǎn) N-連接(天冬酰胺) O-連接(絲氨酸、蘇氨酸) 糖種類:葡萄糖半乳糖甘露糖巖藻糖唾液酸N-乙酰半乳糖胺N-乙酰葡萄糖胺 2.含量 2-10% 3.存在部位 非細(xì)胞質(zhì)一側(cè) 細(xì)胞外被(糖萼)二、質(zhì)膜的特性 1.不對稱性 (1)膜脂的不對稱性 RBC 外層 磷脂酰膽堿、鞘磷脂 糖脂 內(nèi)層 磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺 負(fù)電荷(2)膜蛋白的不對稱性(3)膜糖的不對稱性 非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)2.二維流動性(1)脂類的流動性 運(yùn)動方式 側(cè)向擴(kuò)散: 107times/sec 翻轉(zhuǎn)運(yùn)動: once/month 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動: 彎曲運(yùn)動: 伸縮振蕩運(yùn)動: 影響膜流動性的因素 相變0 脂雙層的液晶態(tài)特性液態(tài) 晶態(tài) *相變:溫度的變化導(dǎo)致膜狀態(tài)的改變 *相變溫度:溫度的下降可導(dǎo)致流動的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨鶅龅木钅z”,當(dāng)溫度上升到某一點(diǎn)時又可轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài),該臨界溫度謂之相變溫度。 0 脂肪酸鏈(C-H 鏈)的飽和度: 含不飽和碳?xì)滏湹哪ち鲃有源? C-H 鏈的長度: 含短碳?xì)滏湹哪ち鲃有源? 膽固醇的含量: 雙重調(diào)節(jié)作用相變溫度以上:膽固醇含量高,膜穩(wěn)定性好 相變溫度以下:干擾晶態(tài)形成0 卵磷脂與鞘磷脂的比例 卵磷脂比例高,膜流動性好0 膜蛋白的結(jié)合方式(2)膜蛋白的流動性 側(cè)向擴(kuò)散 實(shí)驗(yàn)證實(shí): 細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)、光致漂白熒光恢復(fù)法(光脫色恢復(fù)技術(shù)) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動三、生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型1.流動鑲嵌模型是目前普遍接受的模型 脂質(zhì)雙層 內(nèi)在、外在蛋白 流動性/不對稱性 晶格鑲嵌模型、板塊模型是對該模型的有效補(bǔ)充 2.脂筏模型是在流動鑲嵌模型基礎(chǔ)上的新進(jìn)展 脂筏(lipid raft):由特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的微區(qū),富含膽固醇和鞘磷脂,聚集一些特定種類的膜蛋白。該微區(qū)比膜的其他部分厚且較少流動。利于: 蛋白質(zhì)相互作用、蛋白質(zhì)變構(gòu)功能:參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體介導(dǎo)的胞吞第二節(jié) 小分子物質(zhì)和離子的穿膜運(yùn)輸物質(zhì)跨膜運(yùn)輸可以分為被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸兩大類 被動運(yùn)輸 簡單擴(kuò)散 易化擴(kuò)散 一、簡單擴(kuò)散(simple diffusion) 特點(diǎn) 溶質(zhì)分子通過質(zhì)膜進(jìn)行自由擴(kuò)散,不需要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助。 轉(zhuǎn)運(yùn)是由高濃度向低濃度方向進(jìn)行,所需要的能量來自高濃度本身所包含的勢能,不需要細(xì)胞提供能量。膜的選擇通透性 易于通過膜的物質(zhì) 脂溶性物質(zhì)不帶電荷小分子物質(zhì) 不易通過膜的物質(zhì) 帶電荷物質(zhì)大分子物質(zhì) 條件 溶質(zhì)必須能透過膜; 溶質(zhì)在膜兩側(cè)保持一定的濃度差。二、易化擴(kuò)散(facilitated diffusion)1.定義在特異性的膜運(yùn)輸?shù)鞍捉閷?dǎo)下,一些非脂溶性(或親水性)的物質(zhì)順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。不消耗細(xì)胞的代謝能,屬于被動運(yùn)輸。膜運(yùn)輸?shù)鞍祝╩embrane transport protein)是指細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)不能通過簡單擴(kuò)散穿膜的物質(zhì)的蛋白質(zhì)。如負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各種代謝產(chǎn)物的載體蛋白和通道蛋白。 載體蛋白(carrier): 與特定溶質(zhì)分子結(jié)合,通過構(gòu)象改變進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),既介導(dǎo)被動運(yùn)輸又介導(dǎo)主動運(yùn)輸。 2.特點(diǎn) 具有選擇性、特異性 轉(zhuǎn)運(yùn)速率遠(yuǎn)高于直接穿膜的簡單擴(kuò)散,但低于通道 具有飽和性,存在最大轉(zhuǎn)運(yùn)速度 門控通道的類型 1 配體門控通道 離子通道型受體 與胞外特定配體結(jié)合后構(gòu)象改變,“閘門”打開,允許某種離子快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。如乙酰膽堿受體是典型的配體門控通道。2 電壓門控通道 跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構(gòu)象變化,使通道開放,離子順濃度梯度自由擴(kuò)散通過細(xì)胞膜。 通道開放時間只有幾毫秒,隨即迅速自發(fā)關(guān)閉。 電壓門控通道主要存在于可興奮細(xì)胞,如神經(jīng)元、肌細(xì)胞及腺上皮細(xì)胞等。3 應(yīng)力激活通道 通道蛋白受應(yīng)力作用,引起構(gòu)象改變而開啟“閘門”,離子通過親水通道進(jìn)入細(xì)胞,引起膜電位變化,產(chǎn)生電信號。 如內(nèi)耳毛細(xì)胞感受聲波震動聽覺的產(chǎn)生 離子通道的特點(diǎn) 介導(dǎo)被動運(yùn)輸;對離子有高度選擇性;轉(zhuǎn)運(yùn)速率高;不持續(xù)開放,受“閘門”控制。 水通道介導(dǎo)水的快速轉(zhuǎn)運(yùn) 1.定義: 細(xì)胞膜上由水孔蛋白(aquaporin,AQP)形成的專一性轉(zhuǎn)運(yùn)水分子的通道。2.水通道蛋白的結(jié)構(gòu)水通道在質(zhì)膜上是由四個對稱排列的圓筒狀亞基包繞而成的四聚體,每個亞基(即一個AQP1分子)的中心存在一個只允許水分子通過的中央孔,孔的直徑約0.28nm,稍大于水分子直徑。3.水通道的特點(diǎn)(1)持續(xù)開放的膜通道蛋白。(2)轉(zhuǎn)運(yùn)速度快:一個AQP1通道蛋白每秒鐘可允許3109個 水分子通過。(3)水分子移動方向完全由膜兩側(cè)的滲透壓差決定。被動運(yùn)輸(passive transport)小結(jié) 比較簡單擴(kuò)散和易化擴(kuò)散 運(yùn)輸方式主動or被動運(yùn)輸?運(yùn)輸方向是否需要膜運(yùn)輸?shù)鞍??是否消耗能量?溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)速度簡單擴(kuò)散易化擴(kuò)散三、主動運(yùn)輸 主動運(yùn)輸定義載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆電化學(xué)梯度、由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)進(jìn)行的穿膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。與某種釋放能量的過程相偶聯(lián),能量來源包括ATP水解、光吸收、電子傳遞、順濃度梯度的離子運(yùn)動等。 主動運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)(1)低濃度高濃度運(yùn)輸。(2)需要能量。 主動運(yùn)輸所需的能量來源主要有:通過水解ATP獲得能量或離子濃度梯度勢能 (3)都由載體蛋白介導(dǎo)。 主動運(yùn)輸?shù)姆诸?原發(fā)性主動運(yùn)輸 繼發(fā)性主動運(yùn)輸 1、原發(fā)性主動運(yùn)輸(primary active transport):原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)是指細(xì)胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)(通常是帶電離子)逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為離子泵(ion pump)。 ATP驅(qū)動泵 特點(diǎn): 屬穿膜蛋白,在膜的胞質(zhì)側(cè)有一個或多個ATP結(jié)合位點(diǎn),能夠水解ATP使自身磷酸化,利用ATP水解所釋放的能量將被轉(zhuǎn)運(yùn)分子或離子從低濃度向高濃度轉(zhuǎn)運(yùn),所以常稱之為“泵”。 具有專一性,如鈉鉀泵、氫泵、鈣泵等。ATP驅(qū)動泵類型 P-型離子泵:驅(qū)動陽離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),如鈉鉀泵。V-型質(zhì)子泵:需ATP供能,對H+的轉(zhuǎn)運(yùn)。F-型質(zhì)子泵:合成ATP,在能量轉(zhuǎn)換中起重要作用,如線粒體ATP酶。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體:參與糖、氨基酸及小分子物質(zhì)的運(yùn)輸。 Na+-K+泵(Na+-K+-ATP酶) 結(jié)構(gòu)組成:由2個亞基(大亞基)和2個亞基(小亞基)組成。亞基是一個多次穿膜的膜整合蛋白,具有ATP酶活性,亞基具有組織特異性,功能不清楚。 功能 1水解一個ATP分子 2向細(xì)胞外輸出3個Na+,轉(zhuǎn)入2個K+ 3維持滲透壓平衡、保持細(xì)胞容積恒定、產(chǎn)生和維持膜電位、為某些物質(zhì)的吸收提供驅(qū)動力。4為蛋白質(zhì)合成及代謝活動提供必要的離子濃度。 2、繼發(fā)性主動運(yùn)輸(secondary active transport) 間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運(yùn)過程。即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)時,能量非直接來自ATP的分解。 特點(diǎn) 由Na+-K+泵(或H+泵)建立離子電化學(xué)梯度,載體蛋白間接消耗ATP所完成的主動運(yùn)輸方式。 物質(zhì)穿膜運(yùn)動所需要的直接動力來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)梯度的勢能。 協(xié)同運(yùn)輸類型 共運(yùn)輸(symport):物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同,如:小腸細(xì)胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入。 對向運(yùn)輸(antiport):物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反,如動物細(xì)胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運(yùn)H+以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的pH值。第三節(jié) 大分子和顆粒物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸小泡運(yùn)輸(vesicular transport) 定義:大分子和顆粒物質(zhì)被運(yùn)輸時并不穿過細(xì)胞膜,物質(zhì)進(jìn)出是由膜包圍,形成囊泡,通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成轉(zhuǎn)運(yùn)過程。 發(fā)生位點(diǎn):質(zhì)膜及胞內(nèi)各種膜性細(xì)胞器之間的物質(zhì)運(yùn)輸。 作用:促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換、信息交流等。胞吞(endocytosis) 定義:指質(zhì)膜內(nèi)陷,包圍細(xì)胞外物質(zhì)形成胞吞泡,脫離質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程 ,又稱入胞或內(nèi)吞。 類型:根據(jù)胞吞物質(zhì)的大小、狀態(tài)及特異程度不同分為吞噬、胞飲和受體介導(dǎo)的胞吞。 n 吞噬(phagocytosis) u 定義:細(xì)胞膜凹陷或形成偽足,攝入直徑大于250nm的顆粒物質(zhì)(如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等)的過程,形成的小囊泡稱吞噬體(phagosome)或吞噬泡(phagocytic vesicle)。 u 細(xì)胞:具有吞噬功能的細(xì)胞中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞。 u 功能:在機(jī)體防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用 。 n 胞飲(pinocytosis)u 定義:細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷,非特異性攝入溶質(zhì)或液體的過程,形成的小囊泡稱胞飲體(pinosome)或胞飲泡(pinocytic vesicle)。 u 細(xì)胞分布:常見于巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管內(nèi)皮細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞等。n 受體介導(dǎo)的胞吞 (receptor-mediated endocytosis)u 定義:細(xì)胞通過受體的介導(dǎo)攝取細(xì)胞外特異性蛋白質(zhì)或其他化合物的過程。為細(xì)胞提供了高效、選擇性地攝取細(xì)胞外大分子物質(zhì)的方式。 u 特點(diǎn):具有選擇性和高效性。 胞吐(exocytosis) 定義:細(xì)胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜,與質(zhì)膜融合后將物質(zhì)排出細(xì)胞外的過程稱為胞吐作用,也稱為外排或出胞。 胞吐作用分為兩種類型 連續(xù)性分泌(constitutive secretion) 受調(diào)分泌(regulated secretion)n 連續(xù)性分泌u 定義:連續(xù)性分泌途徑指分泌蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后,轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基復(fù)合體修飾、濃縮、分選、裝入分泌膜泡,隨即被運(yùn)送到細(xì)胞膜,與質(zhì)膜融合,將分泌物排出的過程。u 分布:普遍存在于所有的動物細(xì)胞中n 受調(diào)分泌u 定義:調(diào)節(jié)性分泌途徑是指細(xì)胞分泌蛋白合成后被儲存于分泌囊泡內(nèi),只有當(dāng)細(xì)胞接受到細(xì)胞外信號的刺激,才能啟動胞吐過程,將分泌物釋放到細(xì)胞外。u 分布:存在于分泌激素、酶、神經(jīng)遞質(zhì)的特化細(xì)胞中?!镜谖逭?細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)】1. 掌握內(nèi)膜系統(tǒng)的概念及結(jié)構(gòu)組成。2. 掌握糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過氧化物酶體的主要化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特征與生理功能。3. 熟悉內(nèi)膜系統(tǒng)之間在結(jié)構(gòu)、功能及來源發(fā)生上的相互關(guān)系。4. 熟悉囊泡的主要類型及其在胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中的重要作用。細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng): 真核細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu) 與原核細(xì)胞相互區(qū)別的重要標(biāo)志之一 在結(jié)構(gòu)、功能或發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)的一些由膜圍繞的細(xì)胞器(核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體和各種小泡);相互分隔成封閉性區(qū)室且各有一套獨(dú)特的微環(huán)境。有相對固定的比鄰關(guān)系;各部分互不干擾、但又互相依存、高度協(xié)調(diào)地進(jìn)行各種代謝活動。 主要功能是蛋白質(zhì)的合成和分選核糖體(ribosome) (不屬于細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)) 又名核蛋白體,沒有膜包裹的顆粒狀細(xì)胞器,蛋白質(zhì)合成的機(jī)器,普遍存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中。 核糖體唯一的功能是按mRNA的指令指導(dǎo)氨基酸高效而精確地合成蛋白質(zhì)或多肽一 化學(xué)組成和基本類型RNA:60%,構(gòu)成核糖體的骨架蛋白質(zhì):40% 兩種基本類型:70S的核糖體 原核細(xì)胞2500 X 103 真核細(xì)胞 線粒體內(nèi)的核糖體 葉綠體內(nèi)的核糖體 80S的核糖體: 除線粒體、葉綠體以外的真核細(xì)胞的核糖體4800 X 103分布 原核細(xì)胞:大部分核糖體游離存在真核細(xì)胞:大部分為附著核糖體二核糖體的結(jié)構(gòu) 電鏡下:顆粒狀 大亞基 小亞基 一般以游離狀態(tài)存在,只有當(dāng)小亞基與mRNA結(jié)合后,大亞基才與小亞基結(jié)合,形成完整的核糖體。 三細(xì)胞內(nèi)分布與蛋白質(zhì)合成分布 附著核糖體 附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上(合成分泌蛋白和膜蛋白) 游離核糖體 游離在細(xì)胞質(zhì)中(合成基礎(chǔ)性蛋白) 多聚核糖體: 多個核糖體結(jié)合到一條mRNA鏈上排列,形成蛋白質(zhì)合成的功能單位 附著和游離核糖體的結(jié)構(gòu)和功能相同,不同點(diǎn)在于合成蛋白質(zhì)的種類不同。第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)v 19世紀(jì):在光鏡下觀察動物腺細(xì)胞時發(fā)現(xiàn),稱為動質(zhì)。v 1945年:Porter等在電鏡下觀察小鼠成纖維細(xì)胞時發(fā)現(xiàn),命名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum, ER)。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與基本類型(一)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu) 由一層生物膜包裹的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊組成的網(wǎng)狀系統(tǒng),膜厚約56nm。內(nèi)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核外膜連續(xù) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔與核膜腔相通分布: 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布于內(nèi)質(zhì)區(qū),并擴(kuò)展、延伸至靠近細(xì)胞膜的外質(zhì)區(qū)。 除哺乳類成熟的紅細(xì)胞之外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)普遍存在于各類細(xì)胞之中。(二)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本類型1、 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER) 呈板層狀整齊排列的扁囊 表膜面附著許多顆粒狀的核糖體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核糖體共同形成復(fù)合機(jī)能結(jié)構(gòu) 主要功能合成分泌性蛋白和膜蛋白 分泌蛋白合成旺盛的細(xì)胞(胰腺和漿細(xì)胞)豐富、發(fā)達(dá) 分化程度低(胚胎細(xì)胞、干細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞或)較少,但游離核糖體增多 2、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(sER) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面無核糖體附著,少有扁囊結(jié)構(gòu),多由分支小管或小泡構(gòu)成較為復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu),常與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通。 是脂質(zhì)合成的重要場所,所占的區(qū)域較小 在某些細(xì)胞中非常發(fā)達(dá)并具有特殊功能 如:肝細(xì)胞中豐富解毒作用 睪丸、腎上腺細(xì)胞豐富合成激素大多數(shù)細(xì)胞兩者同時存在,但比例不同(胰腺外分泌細(xì)胞全部為rER ,肌細(xì)胞全部為sER)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成(占膜結(jié)構(gòu)的50%,細(xì)胞體積10%以上,占細(xì)胞質(zhì)量15-20%)脂類:30%40%較細(xì)胞膜少,主要成分為磷脂,磷脂酰膽堿較多,鞘磷脂較少。 蛋白質(zhì):60%70%較細(xì)胞膜多,約30種。 標(biāo)志酶葡萄糖-6-磷酸酶 含多種酶系:蛋白質(zhì)加工轉(zhuǎn)運(yùn)酶系、解毒酶系、脂類代謝酶系、碳水化合物代謝酶系等微粒體(microsome):將組織勻漿經(jīng)低速離心去除核及線粒體后再超速離心后分離出的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能l 蛋白質(zhì)、脂類和糖類合成的重要基地l 擴(kuò)大膜的表面積,有利于酶的分布提高代謝效率l 使細(xì)胞質(zhì)區(qū)域化,為物質(zhì)代謝提供特定的內(nèi)環(huán)境l 參與物質(zhì)運(yùn)輸,物質(zhì)交換和解毒作用l 對細(xì)胞起機(jī)械支持作用(一)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 1、信號肽介導(dǎo)的蛋白質(zhì)的合成 1975年,G. Blobel等提出信號肽假說,獲1999年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎。主要成分 信號肽 信號肽識別顆粒(SRP) 信號肽識別顆粒受體(SRP-R) 通道蛋白移位子、停止轉(zhuǎn)移序列信號假說(signal hypothesis):(1)信號肽引導(dǎo)核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜; 信號肽蛋白質(zhì)合成中最先被翻譯的氨基酸序列 信號識別顆粒(SRP)細(xì)胞質(zhì)溶膠中識別信號肽的顆粒 (2)新生肽鏈到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn); 協(xié)同翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)多肽鏈穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜入腔是與翻譯同步進(jìn)行(3)蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的折疊; 分子伴侶協(xié)助多肽折疊、裝配和轉(zhuǎn)運(yùn)(4)大部分蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)需糖基化,形成糖蛋白;(5)蛋白質(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基復(fù)合體的運(yùn)輸: 小泡將分泌蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸?shù)礁郀柣鶑?fù)合體;(6)蛋白質(zhì)在高爾基復(fù)合體內(nèi)加工分選;(7)運(yùn)輸出細(xì)胞外;附著核糖體合成的蛋白質(zhì)包括: 細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)(抗體、酶、肽類激素、胞外基質(zhì)蛋白) 膜嵌入蛋白(細(xì)胞膜蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等膜性細(xì)胞器膜上的膜蛋白,還有膜受體和膜抗原) 與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離的蛋白質(zhì) 需要進(jìn)行復(fù)雜修飾的蛋白質(zhì) 某些可溶性蛋白合成后進(jìn)入細(xì)胞基質(zhì)中游離核糖體主要合成: 細(xì)胞本身所需要的結(jié)構(gòu)蛋白 某些特殊蛋白質(zhì)(紅細(xì)胞中的血紅蛋白)2.合成脂質(zhì):合成細(xì)胞所需要的全部膜脂(磷脂和膽固醇),其中最主要的是卵磷脂。磷脂向其他膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式 出芽方式:轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體、細(xì)胞膜 水溶性載體蛋白:在膜之間轉(zhuǎn)移磷脂3蛋白質(zhì)合成的質(zhì)量控制 從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸送到高爾基復(fù)合體的蛋白質(zhì)必須正確的折疊和組裝否則將被留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi) 通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的逆轉(zhuǎn)運(yùn)器輸送到細(xì)胞質(zhì)中并最終到細(xì)胞中降解 由分子伴侶完成(可識別錯誤折疊和未完全裝配的蛋白)(二)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能 1固醇類激素的合成和脂類代謝: 合成細(xì)胞所需的大部分膜脂,含有合成膽固醇的全套酶系和使膽固醇轉(zhuǎn)化為類固醇激 素的酶類 2參與糖原的代謝: 與糖原的合成無關(guān)但與糖原的分解有關(guān) 3解毒功能: 肝臟的解毒作用由滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)完成(由腸道吸收的外源性毒物或藥物以及代謝產(chǎn)生 的內(nèi)源性毒物,均由肝細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過氧化、甲基化、結(jié)合等方式降低或排除毒性) 4肌細(xì)胞中含有發(fā)達(dá)的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(稱肌漿網(wǎng)) : 膜上有Ca2+-ATP,可將細(xì)胞基質(zhì)中的Ca2+泵入肌漿網(wǎng)中貯存起來。當(dāng)受到N沖動刺激 后,肌漿網(wǎng)釋放Ca2+到肌絲之間,激活A(yù)TP酶,使ATPADP,釋放能量,肌肉收縮。第二節(jié) 高爾基復(fù)合體(Golgi complex)蛋白質(zhì)合成、加工、糖基化的場所一. 形態(tài)結(jié)構(gòu)具有極性(有比較恒定的位置和方向)富有特征性扁囊堆疊(弓形)大量大小不等的囊泡順面形成面、近內(nèi)質(zhì)網(wǎng),有許多運(yùn)輸小泡(vesicles),篩選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類,(凸面)然后將其輸入中央扁囊區(qū),一小部分再返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)反面成熟面、近細(xì)胞膜,數(shù)目不等體積較大分泌泡(vacuoles)(凹面)中央扁平囊區(qū)(cisternae)順、反面之間高爾基復(fù)合體的3個區(qū)室的功能接受粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運(yùn)輸小泡;篩選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂類,將大部分轉(zhuǎn)入扁囊去,少部分返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被標(biāo)志性的化學(xué)反應(yīng)嗜鋨反應(yīng)顯示蛋白質(zhì)的糖基化、合成糖脂和多糖可被標(biāo)志性的化學(xué)反應(yīng)NADP酶反應(yīng)顯示體積較大的分泌泡,進(jìn)行蛋白質(zhì)的分選功能二. 化學(xué)組成蛋白質(zhì) :60% 含量低于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,高于細(xì)胞膜,含有多種酶類 標(biāo)志性酶糖基轉(zhuǎn)移酶脂 類 :40% 卵磷脂介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細(xì)胞膜之間三功能 對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)糖基化和分選發(fā)送 (一)分泌蛋白的加工與修飾 1糖蛋白的合成和修飾: 蛋白質(zhì)的糖基化;糖脂的糖基化 2蛋白質(zhì)的加工改造: 蛋白由無活性的酶原有活性的蛋白(二)參與蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸 分選:不同區(qū)室對蛋白質(zhì)糖鏈按順序修飾分泌蛋白、跨膜蛋白、溶酶體蛋白 運(yùn)輸:高爾基反面形成運(yùn)輸小泡達(dá)細(xì)胞膜/溶酶體膜膜融合、排出內(nèi)容物 挽救受體識別錯誤分選而丟失的蛋白并將其運(yùn)回高爾基復(fù)合體(三)形成溶酶體 先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處合成溶酶體的膜蛋白、膜脂和各種酶,在高爾基復(fù)合體處加工修飾從反面分選運(yùn)輸,從反面以出芽方式形成。第四節(jié) 溶酶體溶酶體的發(fā)現(xiàn):1955年, Christian de Duve等人應(yīng)用電鏡觀察鼠肝細(xì)胞時,發(fā)現(xiàn)一種富含各種水解酶的顆粒,將其命名為溶酶體(lysosome)。 分布廣泛(除成熟紅細(xì)胞外,在原核細(xì)胞中尚未觀察到溶酶體) 內(nèi)含多種酸性水解酶(60多種) 細(xì)胞內(nèi)消化器官 溶酶體 異質(zhì)性細(xì)胞器(不同的溶酶體的形態(tài)大小甚至內(nèi)容物都不完全一致) 標(biāo)志酶酸性磷酸酶 膜蛋白高度糖基化 (免受溶酶體內(nèi)蛋白酶的消化) 內(nèi)部酸性環(huán)境(靠質(zhì)子泵維持)溶酶體膜(與細(xì)胞膜和其他內(nèi)膜不同):v 含有特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(質(zhì)子泵),可借助水解ATP釋放出能量將H+泵入溶酶體內(nèi),使其內(nèi)的H+濃度比細(xì)胞質(zhì)中高100倍以上,以形成和維持酸性內(nèi)環(huán)境v 溶酶體膜的蛋白質(zhì)高度糖基化,以防止自身膜蛋白的降解v 具有多種載體蛋白可使水解后的產(chǎn)物向外運(yùn)送一 形態(tài)特點(diǎn)和化學(xué)組成 顆粒狀,球形,一層單位膜包裹,內(nèi)含多種高濃度酸性(ph 5.0)水解酶,可分解核酸、蛋白、多糖和脂類。二. 溶酶體的類型傳統(tǒng) 初級溶酶體: 前溶酶體成熟溶酶體,只有酶而無底物 次級溶酶體: 初級溶酶體+底物按形成過程、功能狀態(tài) 內(nèi)體性:由高爾基體芽生的運(yùn)輸小泡和內(nèi)體合并而成 吞噬性:內(nèi)體性溶酶體+被水解的各種吞噬底物融合形成自噬性底物來自細(xì)胞內(nèi)衰老崩解的細(xì)胞器 底物的來源、性質(zhì) 異噬性底物來自細(xì)胞外細(xì)菌、異物等 三級溶酶體殘余小體(residual body)定義:未被消化和分解的物質(zhì)殘留在溶酶體中形成的電子密度較高、色調(diào)較深的小體。酶活性逐漸降低以致最 終消失,進(jìn)入溶酶體生理功能作用的終末狀態(tài)。常見的殘余小體: 脂褐質(zhì)(lipofusion):神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞 含鐵小體(siderosome):單核巨噬細(xì)胞 多泡體(multivesicular):神經(jīng)細(xì)胞、卵母細(xì)胞、鹽酸細(xì)胞 髓樣結(jié)構(gòu)(myeline figure):腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞、巨噬細(xì)胞系統(tǒng)內(nèi)體性溶酶體的形成過程: 酶蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并糖基化形成帶有甘露糖的糖蛋白; 甘露糖糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基復(fù)合體形成面,被磷酸化形成溶酶體酶的分選信號M-6-P; 在反面高爾基網(wǎng)腔面,被M-6-P受體識別,包裹形成網(wǎng)格蛋白有被小泡; 有被小泡脫被形成無被小泡與胞內(nèi)晚期內(nèi)吞體結(jié)合成內(nèi)體性溶酶體; 在前溶酶體膜上質(zhì)子泵作用下形成酸性內(nèi)環(huán)境,溶酶體酶與M-6-P受體解離,去磷酸化而成熟。三溶酶體的功能: 內(nèi)/外源性物質(zhì)的消化,參與生理活動和發(fā)育過程 (一)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化 內(nèi)源性 衰老、病變的細(xì)胞器 胞質(zhì)中某些蛋白(含KFERQ序列) 更新細(xì)胞成分、維持生理功能 外源性 細(xì)菌、異物、紅細(xì)胞、胞飲攝入的可溶性物質(zhì)是細(xì)胞中膽固醇的來源 (二)細(xì)胞外物質(zhì)的消化 受精精子的頂體 骨質(zhì)更新破骨細(xì)胞的溶酶體 (三)自溶作用與器官發(fā)育 兩棲類尾部的消失(細(xì)胞凋亡亦參與) (四)參與激素分泌的調(diào)節(jié)分泌自溶現(xiàn)象 參與甲狀腺素的生成第五節(jié) 過氧化物酶體僅存在于動物和人體細(xì)胞中(以肝、腎細(xì)胞中較為豐富)l 過氧化物酶體的發(fā)現(xiàn)1954年:過氧化物酶體(peroxisome )又稱微體(microbody),是 J. Rhodin首次發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞中的一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。 l 形態(tài)結(jié)構(gòu):一層單位膜包裹圓形或卵圓形直徑0.2-1.7m異質(zhì)性電鏡下:有些細(xì)胞過氧化物酶體內(nèi)含有晶格結(jié)構(gòu),稱為類核體或類晶體(尿酸氧化酶)。l 化學(xué)組成 含40多種氧化酶 過氧化氫酶標(biāo)志酶l 功能 消除氧化底物產(chǎn)生的過氧化氫及毒物 參與肝、腎

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