細胞生物學(xué)第三版重點總結(jié)

1、第一章 緒論一、 細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容（一） 細胞核、染色體以及基因表達的研究 （二）生物膜與細胞器的研究 （三）細胞骨架體系的研究 （四）細胞增值及其調(diào)控 （五）細胞分化及其調(diào)控 （六）細胞的衰老與凋亡 （七）細胞的起源與進化（八）細胞工程二、 細胞發(fā)現(xiàn)：英國胡克1665年發(fā)現(xiàn)死細胞；荷蘭 列文虎克1674年發(fā)現(xiàn)活細胞。三、 細胞學(xué)說基本內(nèi)容及意義 所有生物體都是由細胞構(gòu)成的； 細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位； 細胞是生命的基本單位； 新細胞來源于已存在的細胞。 意義：細胞學(xué)說的建立，使細胞及其功能有了一個較為明確的定義，證實了生命體具有共同的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和起源， 促進了自然科學(xué)和哲學(xué)的進

2、步。第二章 細胞的統(tǒng)一性與多樣性一、細胞的基本共性1、所有的細胞都有相似的化學(xué)組成分子統(tǒng)一。2、所有的細胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的脂-蛋白體系的生物膜細胞質(zhì)膜。3、所有的細胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體DNA-RNA的遺傳裝置。4、作為蛋白質(zhì)合成的機器核糖體，毫無例外地存在于一切細胞內(nèi)信息表達。5、所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。繁殖后代。二、真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系（亞顯微結(jié)構(gòu)水平）1）以脂質(zhì)和蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)體系：質(zhì)膜、細胞核被膜、細胞器膜2）以核酸和蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)。1、DNA-蛋白質(zhì)與RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體

3、形成遺傳信息載體與表達系統(tǒng)；2、DNA與組蛋白構(gòu)成了染色質(zhì)與染色體的基本結(jié)構(gòu) 核小體。3、核仁：主要由DNA-蛋白質(zhì)與RNA-蛋白質(zhì)組成，主要功能是rRNA的轉(zhuǎn)錄與核糖體亞單位的裝配。核仁DNA主要是rDNA，是 轉(zhuǎn)錄rRNA的摸板。4、核糖體由rRNA與數(shù)種蛋白質(zhì)構(gòu)成，是蛋白質(zhì)合成的場所。 3）由特異蛋白質(zhì)分子裝配構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)。是由一系列特異的結(jié)構(gòu)蛋白裝配而成的網(wǎng)架系統(tǒng)。分為胞質(zhì)骨架和核骨架。胞質(zhì)骨架：由微絲、微管與中等纖維等構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系。核骨架：包括核纖層和核基質(zhì)。三、原核細胞與真核細胞的比較 1) 細胞膜系統(tǒng)的演化和分化-核、質(zhì)分化和質(zhì)內(nèi)細胞器的分化。2）遺傳信息量和遺傳裝置的擴

4、大和復(fù)雜化-重復(fù)序列和染色體多倍性。第三章 細胞生物學(xué)研究方法一、細胞內(nèi)特異核酸序列的定位與定性細胞內(nèi)特異核酸（DNA或RNA）序列的定性和定位通常采用原位雜交技術(shù)：即用標(biāo)記的核酸探針通過分子雜交確定特異核苷酸序列在染色體上或在細胞中的位置的方法。二、特異蛋白抗原的定位與定性免疫熒光與免疫電鏡是最常用的研究細胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子定位的主要技術(shù)免疫熒光技術(shù)是將免疫學(xué)方法（抗原-抗體特異性結(jié)合）與熒光標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合用于研究特異蛋白抗原在細胞內(nèi)分布的方法。第四章 細胞質(zhì)膜一、細胞膜模型: 流動鑲嵌模型、蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)的單位膜模型流動鑲嵌模型：1. 細胞膜由流動的雙脂層和鑲嵌在其中的蛋白質(zhì)組成。2. 磷脂

5、分子以疏水性尾部相對而極性頭部朝向水相，組成生物膜的基本骨架；3. 蛋白質(zhì)或嵌在雙脂層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個雙脂層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。二、生物膜結(jié)構(gòu)的特征總結(jié)u 膜的流動性：細胞進行生命活動的必要條件。u 膜的不對稱性：決定細胞質(zhì)膜的生物學(xué)功能。u 膜的分相現(xiàn)象：影響膜的特性和生物學(xué)功能。三、細胞質(zhì)膜的基本功能Ø 為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境;Ø 選擇性的物質(zhì)運輸,包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排除,并伴隨著能量的傳遞;Ø 提供細胞識別位點,并完成細胞內(nèi)外信息跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo);Ø 為多種酶提供結(jié)合位點,使酶促反應(yīng)高效而有序地進行;Ø

6、 介導(dǎo)細胞與細胞、細胞與基質(zhì)之間的連接;Ø 參與形成具有不同功能的細胞表面特化結(jié)構(gòu)。Ø 膜蛋白的異常與某些遺傳病、惡性腫瘤、甚至神經(jīng)衰退性疾病相關(guān)，很多膜蛋白可作為疾病治療的藥物靶標(biāo)。四、 膜骨架：指細胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；參與維持細胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能；五、 血影：紅細胞質(zhì)膜極其膜骨架比較容易純化、分析。經(jīng)低滲處理，質(zhì)膜破裂，可釋放出血紅蛋白及其他可溶性蛋白，但細胞仍保持原來的基本形狀和大小第五章 物質(zhì)的跨膜運輸一、膜轉(zhuǎn)運蛋白的種類及其功能細胞膜上存在兩類主要的轉(zhuǎn)運蛋白，即：載體蛋白（carrier protein）和通道蛋白（

7、channel protein）。u 載體蛋白：相當(dāng)于結(jié)合在細胞質(zhì)膜上的酶，有特異性結(jié)合位點，可同特異性底物結(jié)合，一種特異性載體只轉(zhuǎn)運一種類型的分子或離子；轉(zhuǎn)運過程具有類似于酶與底物作用的飽和動力曲線；既可被底物類似物競爭性的抑制，又可被某種抑制劑非競爭性抑制以及對pH有依賴性等，因此有人將載體蛋白成為通透酶。與酶不同的是酶不能改變反應(yīng)平衡點，只能增加達到反應(yīng)平衡的速率，而載體蛋白可以改變過程的平衡點，加快物質(zhì)沿自由能減小的方向跨膜運動的速率；此外，載體蛋白對轉(zhuǎn)運的溶質(zhì)分子不進行任何共價修飾。u 通道蛋白：所介導(dǎo)的被動運輸不需要與溶質(zhì)分子結(jié)合，橫跨膜形成親水通道，允許適宜大小的分子和帶電荷的離

8、子通過。絕大多數(shù)的通道蛋白形成有選擇性開關(guān)的多次跨膜通道，因為這些通道蛋白幾乎都與離子的轉(zhuǎn)運有關(guān)，所以又稱為離子通道。離子通道有三個顯著特征：1）具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運速率高（高于載體蛋白1000倍）；2）離子通道沒有飽和性；3）離子通道并非連續(xù)開放而是門控的二、被動運輸、主動運輸?shù)母拍?、特點u 被動運輸：指通過簡單擴散或協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。簡單擴散對各類物質(zhì)的通透率：分子大小和分子極性： A. 脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；B. 非極性分子比極性容易透過，不帶電荷的極性小分子，如 H2O、尿素等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；C. 小分子比大分子容易透

9、過；分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過；D. 離子和帶電荷的極性分子，如離子、氨基酸等則不能通透。協(xié)助擴散也稱促進擴散，是各種極性分子和無機離子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸及細胞代謝產(chǎn)物的順濃度梯度或電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運。特點： 協(xié)助擴散比自由擴散轉(zhuǎn)運速率高； 運輸速率同物質(zhì)濃度成非線性關(guān)系； 具有特異性和飽和特性。 u 主動運輸：由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃度低的一側(cè)向高的一側(cè)進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。主動運輸主要包括：鉀鈉泵；鈣離子泵；質(zhì)子泵；ABC轉(zhuǎn)運器和協(xié)同轉(zhuǎn)運等根據(jù)主動運輸過程所需能量來源的不同，可將主動運輸歸納為以下三大類： 由ATP直接供給能量（ATP驅(qū)動泵，如K+

10、-Na+泵、Ca+泵）； 間接提供能量（偶聯(lián)轉(zhuǎn)運蛋白-協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白）；利用光能（光能驅(qū)動泵，分布于細菌）。三、離子泵的種類和特征。u ATP驅(qū)動泵可分為4大類：P-型離子泵, V-型質(zhì)子泵, F-型質(zhì)子泵和ABC超家族，前三種只轉(zhuǎn)運離子為質(zhì)子泵，后一種轉(zhuǎn)運小分子u P-型離子泵所有P-型離子泵都具有2個獨立的a催化亞基，具有ATP結(jié)合位點；絕大多數(shù)還具有2個小的亞基，通常起調(diào)節(jié)作用。在轉(zhuǎn)運離子的過程中，至少有一個a催化亞基發(fā)生磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，從而改變泵蛋白的構(gòu)象，實現(xiàn)離子的跨膜轉(zhuǎn)運。例：鈉鉀泵，存在動物細胞的細胞質(zhì)膜上，每一循環(huán)消耗一個ATP；轉(zhuǎn)運出三個Na+，轉(zhuǎn)進兩個K+。（機制見11

11、0頁）作用： 維持細胞的滲透平衡，保持細胞的體積； 維持細胞內(nèi)高外低的高K+的濃度梯度，促使細胞靜息電位形成；維持細胞內(nèi)低外高的Na+的濃度梯度，是細胞動作電位產(chǎn)生的前提。例：鈣泵，分布于所有真核細胞的質(zhì)膜和某些細胞器（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體和液泡）膜上。每分解一個ATP分子，泵出2個Ca2+。作用：維持細胞內(nèi)較低的鈣離子濃度u V-type：廣泛存在于動物細胞溶酶體膜和植物液泡膜上。功能是利用ATP水解供能從細胞質(zhì)基質(zhì)中泵出H+進入細胞器。維持基質(zhì)pH值中性而細胞器內(nèi)酸性的pH值。u F-type：位于細菌質(zhì)膜，線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜上，能利用質(zhì)子動力勢（ H+濃度梯度）合成ATP，因此也叫

12、H+-ATP合成酶，參與氧化磷酸化和光合磷酸化作用。四、協(xié)同轉(zhuǎn)運的種類和特征u 協(xié)同轉(zhuǎn)運：是一類靠間接消耗ATP提供能量完成的主動運輸方式，需要鈉鉀泵（或質(zhì)子泵）與載體蛋白的協(xié)同作用。u 協(xié)同轉(zhuǎn)運的物質(zhì)跨膜運動所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。第六章 細胞的能量轉(zhuǎn)換u 光合作用中電子傳遞的復(fù)合物：光系統(tǒng)I、光系統(tǒng)II及細胞色素b6 f復(fù)合物(唯一的 H+-pump)個光系統(tǒng)含有兩個主要成分：捕光復(fù)合物（LHC ） 和反應(yīng)中心復(fù)合物u 葉綠體中ATP合酶即CF1-F0偶聯(lián)因子，結(jié)構(gòu)類似于線粒體ATP合酶。u 光合磷酸化類型：非循環(huán)光合磷酸化，指由光

13、驅(qū)動的電子從H2O開始，經(jīng)PSII、Cytb6f復(fù)合物和PSI最后傳遞到NADP+；循環(huán)光合磷酸化:當(dāng)植物在缺乏NADP+時，高能電子在PS被光能激發(fā)后經(jīng)cytb6f 復(fù)合物又返回到PSu 半自主性細胞器：自身含有遺傳物質(zhì)及其表達系統(tǒng)（自主性）；但編碼的遺傳信息十分有限，其RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息（自主性有限）。第七章 真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸一、細胞質(zhì)基質(zhì)的涵義和主要功能u 用差速離心分離真核細胞勻漿物組分，先后除去細胞核、線粒體、溶酶體、高爾基體和細胞質(zhì)膜等細胞器或細胞結(jié)構(gòu)后，存留在上清液中的胞質(zhì)溶液稱為細胞質(zhì)基質(zhì)。u 細胞質(zhì)

14、基質(zhì)的功能：進行細胞中間代謝：糖酵解、磷酸戊糖途徑、 糖醛酸途徑、糖原合成與部分分解過程、蛋白質(zhì)和脂肪酸的合成等。 與細胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能: 細胞質(zhì)骨架作為細胞質(zhì)基質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)成分，不僅與維持細胞形態(tài)、運動、物質(zhì)運輸及能量傳遞有關(guān)，而且構(gòu)成細胞基質(zhì)的結(jié)構(gòu)體系。細胞基質(zhì)與骨架蛋白分子間選擇性結(jié)合，使大分子錨定在細胞骨架三維空間的特定區(qū)域。此外，細胞質(zhì)基質(zhì)中還進行著蛋白質(zhì)的修飾、分選、轉(zhuǎn)運和降解等多種功能。二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能u 參與細胞內(nèi)多種功能活動。除核酸外，細胞內(nèi)一系列重要生物大分子如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類均在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成。u 粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（RER）的主要功能是合成分泌性蛋白質(zhì)和多種膜蛋白。因此在分

15、泌細胞（如胰腺腺泡細胞）和漿細胞（分泌抗體）中非常發(fā)達。u 光面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（SER）的是細胞內(nèi)脂質(zhì)合成的重要場所。合成細胞所需的磷脂和膽固醇在內(nèi)的幾乎全部膜脂（鞘磷脂和糖脂的合成例外）。其中最重要的磷脂是磷脂酰膽堿-卵磷脂。u 功能：1、蛋白質(zhì)的合成是糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的主要功能 2、光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)合成的重要場所3、蛋白質(zhì)的修飾與加工（糖基化、羥基化、?；⒍蜴I的形成） 4、新生肽鏈的折疊與組裝5、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其它作用1）解毒 2） 調(diào)節(jié)血糖濃度3） 儲存鈣離子4） 支撐作用三、高爾基體的功能1、高爾基體與細胞分泌活動 2、蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾 3、參與蛋白酶水解四、溶酶體的功能1、自體吞噬：即清除

16、無用的生物大分子、衰老的細胞器、衰老、損傷和死亡的細胞2、防御功能 ：防御是某些細胞特有的功能，可以識別并吞噬入侵的細菌和病毒，在溶酶體中將其殺死，并一步降解。3、其它生理功能：為細胞提供營養(yǎng)、參與細胞凋亡、參與分泌過程的調(diào)節(jié)、頂體反應(yīng)溶酶體膜在成分上不同于其他生物膜，主要區(qū)別是： 嵌有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，維持內(nèi)部酸性環(huán)境； 膜蛋白高度糖基化，有利于防止自身膜蛋白降解； 具有多種載體蛋白，用于水解產(chǎn)物的外向轉(zhuǎn)運。五、信號假說(Signal hypothesis)：即分泌性蛋白質(zhì)在其N端信號序列的指導(dǎo)下轉(zhuǎn)運至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，一邊合成一邊轉(zhuǎn)運，在合成結(jié)束之前，信號肽被除去。六、蛋白質(zhì)的分選的兩種

17、途徑1）共翻譯轉(zhuǎn)運途徑：蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成起始后，邊合成邊轉(zhuǎn)運至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，合成完成后經(jīng)高爾基體加工分裝運至溶酶體、細胞質(zhì)膜或分泌到細胞外。（共轉(zhuǎn)運中參與轉(zhuǎn)運的信號序列稱為信號肽）2）翻譯后轉(zhuǎn)運途徑：首先在細胞質(zhì)基質(zhì)的核糖體上完成多肽鏈合成，然后再轉(zhuǎn)運到各種細胞器（線粒體葉綠體、細胞核、過氧物酶體等）或者成為細胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和支架蛋白。（后轉(zhuǎn)移中參與轉(zhuǎn)運的信號序列（信號肽）稱為導(dǎo)肽）根據(jù)蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運方式或機制，又可分為4大類：1）跨膜運輸：蛋白質(zhì)通過跨膜通道進入目的地。如核基因編碼，進入線粒體、葉綠體、過氧 化物酶體的蛋白質(zhì)運輸。2）膜泡運輸：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成、經(jīng)高爾基體加工和分裝，

18、以膜泡方式進行的蛋白質(zhì)運輸。3）門控運輸：指蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體的核輸入或核輸出過程。4）細胞基質(zhì)中進行的蛋白質(zhì)運輸：主要通過與細胞骨架完成第八章 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一、基本概念u 細胞通訊：指一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)（或配體）傳遞到另一個細胞并與靶細胞相應(yīng)受體相互作用，通過細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體生物學(xué)效應(yīng)的過程。u 細胞通訊可概括為三種方式：1）化學(xué)通信 2）直接接觸 3）細胞連接u 信號分子：是細胞的信息載體，包括化學(xué)信號如激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等，物理信號如聲、光、溫度變化等u 受體的概念：能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子物質(zhì)。當(dāng)與配體結(jié)合

19、后，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)將細胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號。 離子通道偶聯(lián)受體 G蛋白耦聯(lián)型受體 酶連受體 胞外信號介導(dǎo)的細胞通訊步驟細胞產(chǎn)生并合成信號分子；運送信號分子到靶細胞；信號分子與靶細胞受體特異性結(jié)合導(dǎo)致受體激活；活化受體啟動細胞內(nèi)一種或多種信號傳導(dǎo)途徑；引發(fā)細胞功能、代謝或發(fā)育的改變信號的解除并導(dǎo)致細胞反應(yīng)終止。u 第二信使：指細胞外第一信使與其特異受體結(jié)合后，通過信息跨膜傳遞機制，在細胞內(nèi)產(chǎn)生的特定信使物質(zhì)。u 開關(guān)蛋白：細胞內(nèi)一類特殊蛋白質(zhì)，能夠通過自身活性改變打開或關(guān)閉一種或多種信號通路。二、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性：特異性； 放大作用；信號終止與下調(diào)特性；對信號的整合作用。三、NO介導(dǎo)的信號

20、通路u 作用機理：神經(jīng)細胞乙酰膽堿血管內(nèi)皮細胞Ca2+濃度升高NO合酶活化NO平滑肌細胞鳥苷酸環(huán)化酶活化cGMP 蛋白激酶G活化肌動-肌球蛋白復(fù)合物信號通路被抑制 平滑肌舒張血管擴張、血流通暢。四、G蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細胞信號通路cAMP信號通路激素 G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化酶 cAMP 調(diào)節(jié)酶活性代謝調(diào)控蛋白激酶A 激活基因調(diào)控蛋白調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄磷脂酰肌醇信號通路該通路主要通過磷脂酶C（phospholipase, PLC）完成，即胞外信號分子與細胞表面受體結(jié)合，通過G蛋白激活質(zhì)膜上的磷脂酶C異構(gòu)體（PLC-），使質(zhì)膜上磷脂酰肌醇-4-5-二磷酸磷（PIP2）水解成肌醇-1-4-5-三

21、磷酸（IP3）和二酰甘油基（diacylglycerol, DAG）。（三）G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)離子通道的調(diào)控五、受體酪氨酸激酶（RTKs）及RTK-Ras蛋白信號通路u RTK介導(dǎo)的信號通路具有廣泛功能，包括調(diào)節(jié)細胞增殖與分化、促進細胞存活，調(diào)節(jié)與校正細胞代謝。主要功能是控制細胞生長、分化而不是調(diào)控細胞中間代謝。u 傳遞途徑：配體與受體結(jié)合受體二聚化受體本身的酪氨酸殘基磷酸化激酶活化一系列磷酸級聯(lián) 反應(yīng)細胞生理或基因表達的改變。u 傳導(dǎo)特點：1) 不需要偶聯(lián)蛋白（G蛋白），直接由受體本身的酪氨酸蛋白激酶的激活來完成跨膜信號傳遞。2) 具有自身磷酸化的能力。第九章 細胞骨架一、細胞骨架: 電鏡下

22、經(jīng)非離子去垢劑處理后，在細胞質(zhì)內(nèi)觀察到的一個纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。狹義：細胞質(zhì)基質(zhì)中微絲、微管和中間纖維-細胞質(zhì)骨架。廣義：包括膜骨架、細胞質(zhì)骨架、核骨架 、核纖層和細胞外基質(zhì) 二、列表比較3種細胞骨架在組成，結(jié)構(gòu)，分布和功能方面的不同（見作業(yè)本）第十章 細胞核與染色體一、核孔復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特征和功能核孔復(fù)合體：鑲嵌在細胞膜上由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成的呈圓形或八角形的特殊的跨膜運輸?shù)鞍讖?fù)合體。u 核孔復(fù)合體主要4種結(jié)構(gòu)組分：核質(zhì)環(huán)、胞質(zhì)環(huán)、輻（柱狀亞單位 腔內(nèi)亞單位 環(huán)帶亞單位）、栓。u 核孔復(fù)合體的功能: 物質(zhì)交換的雙向性、雙功能親水通道雙功能:兩種運輸方式，被動擴散（自由擴散、協(xié)助擴散）和主動運輸（生物

23、大分子的核質(zhì)分配的主要方式，具有高度的選擇性）。雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運，又介導(dǎo)RNA、核糖核蛋白顆粒的出核轉(zhuǎn)運。u 主動運輸?shù)倪x擇性主要表現(xiàn)在三方面： 1）對運輸顆粒大小的限制。 2）這種主動運輸是一個信號識別與載體介導(dǎo)的過程，需要消耗ATP能量，并表現(xiàn)出飽和動力學(xué)特征。3）具有雙向性，即核輸入與核輸出。 u 核定位信號 (nuclear localization signal，NLS) ：引導(dǎo)蛋白質(zhì)進入細胞核、具有 “定向”、“定位” 作用的信號序列。核定位信號與信號肽的區(qū)別：1、NLS序列存在于親核蛋白的不同部位，對連接的蛋白質(zhì)無特殊要求 。2、在指導(dǎo)完成核輸入后不被切除。二、染色質(zhì)

24、的組成u 染色質(zhì)DNA類型：1）蛋白編碼序列 2）編碼rRNA、tRNA、snRNA 和 組蛋白的串聯(lián)重復(fù)序列。3）含有重復(fù)序列的DNA 4）未分類的間隔DNA。 u 染色質(zhì)蛋白：組蛋白和非組蛋白 1、組蛋白是真核生物染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷的Arg和 Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，可與酸性的DNA緊密結(jié)合；主要參加核小體的形成，形成染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)。2、非組蛋白的特性1）具有多樣性：占染色質(zhì)蛋白的 6070，代謝周轉(zhuǎn)快，具有種屬和組織特異性。包括參與核酸代謝和修飾的酶、HMG蛋白、染色體支架蛋白和基因表達調(diào)控蛋白等。2）能識別特異的DNA序列：通過氫鍵和離子鍵。3）功能多樣性：

25、基因表達調(diào)控和染色體高級結(jié)構(gòu)形成。4）非組蛋白含有較多天冬氨酸、谷氨酸，帶負電荷，屬酸性蛋白質(zhì)。三、核小體的結(jié)構(gòu)特點（由組蛋白核心顆粒和DNA連結(jié)線兩部分組成） 1、每個核小體包括DNA超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子組蛋白H1。 2、組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的盤狀核心顆粒 3、組蛋白H1在核心顆粒外結(jié)合額外20bp DNA，鎖住核小體DNA的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用。 4、兩個相鄰核小體之間以連線 DNA 相連。5、組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的序列特異性，實驗表明，核小體具有自組裝（self-assemble）的性質(zhì)。6、核小體沿DNA的定位受不同因素的

26、影響，通過核小體相位改變可影響基因表達 。四、活性染色質(zhì)（具有轉(zhuǎn)錄活性）的特性1、活性染色質(zhì)具有DNase I 超敏感位點2、活性染色質(zhì)在生化上具有特殊性：1）很少有組蛋白H1結(jié)合；2）4種核心組蛋白乙酰化程度高；3）核小體組蛋白H2B很少被磷酸化；4）核小體組蛋白H2A在許多物種很少出現(xiàn)變異；5）HMG14和HMG17為活性染色質(zhì)所特有。3、活性染色質(zhì)在組蛋白修飾上的特殊性：乙酰化一般是活性染色質(zhì)的標(biāo)志，而甲基化和磷酸化則在活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)中都有五、染色體DNA的三種功能元件：1、自主復(fù)制DNA序列 2、著絲粒DNA序列 3、端粒DNA序列 第十二章 細胞增殖及其調(diào)控一、細胞周期中各

27、個不同時相及其主要事件1、G1期：多種物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂類等的合成，為細胞生長和染色質(zhì)復(fù)制進行物質(zhì)準(zhǔn)備。2、S期： 1）DNA復(fù)制與組蛋白的同步合成；2）核小體組裝成串珠結(jié)構(gòu)。3、G2期：繼續(xù)合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子。4、M期：即細胞分裂期，真核細胞的細胞有絲分裂（mitosis）和減數(shù)分裂（meiosis）。u 有絲分裂過程1、前期：第一個特征：染色質(zhì)開始濃縮 ；第二個特征：中心體分裂極的確立與紡錘體開始裝配;晚前期，動粒形成;核仁解體、核膜消失標(biāo)志著前期結(jié)束前中期的開始。.2、前中期：1）染色體進一步凝聚凝縮，變短變粗；隨著動粒的形成，紡錘體進一步裝配； 2）染色

28、體通過動粒附著于紡錘體微管并移向赤道板。3、中期：所有染色體排列到赤道板上，標(biāo)志著細胞分裂已進入中期。（著絲粒微管動態(tài)平衡形成的張力確保了染色體正確排列在赤道板上）4、后期：姊妹染色單體分開并移向兩極的時期，當(dāng)子染色體到達兩極后，標(biāo)志這一時期結(jié)束。（后期 A：動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運動。后期 B：極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運動。）5、末期：1）核膜開始重新組裝 。2）高爾體和核糖體重新形成并生長。3）核仁也開始重新組裝，RNA 合成功能逐漸恢復(fù)，有絲分裂結(jié)束。 u 減數(shù)分裂過程1）前期 I細線期：又稱為凝縮期。染色質(zhì)凝縮成細絲狀，具有念珠狀的染色粒。偶

29、線期：又稱配對期。同源染色體配對，即聯(lián)會，形成聯(lián)會復(fù)合體。粗線期：又稱為重組期。同源染色體配對完成，染色體進一步縮短、變粗，結(jié)合緊密，非姊妹染色單體之間發(fā)生交叉和交換，合成減數(shù)分裂專有的組蛋白。雙線期：染色體進一步縮短。聯(lián)會的染色體相互排斥、開始分離，聯(lián)會復(fù)合體解體。終變期： 染色體變短、變粗，形成短棒狀結(jié)構(gòu)，是觀察染色體的良好時期。2）中期 I：仁消失，核被膜解體，標(biāo)志前期I結(jié)束進入中期I 紡錘體組裝（類似有絲分裂）。染色體排列在赤道面上。3）后期 I：兩條同源染色體分開，分別向兩極移動，每一染色體有兩個染色單體4）末期 I：胞質(zhì)分裂和減數(shù)分裂間期1、前期 II：與有絲分裂的前期一樣，每個染

30、色體具有兩條染色單體。2、中期 II：染色體排列在赤道板上，紡綞絲附著在著絲粒上。3、后期 II：著絲?？v裂，姐妹染色單體由紡綞絲拉向兩極。4、末期 II：4 個子細胞形成。二、與有絲分裂直接相關(guān)的亞細胞結(jié)構(gòu)u 中心體：一種與微管組裝和細胞分裂密切相關(guān)的細胞器；兩個相互垂直的中心粒（9 組三聯(lián)體微管組成）和周圍不定形物組成；在細胞分裂中能夠進行自我復(fù)制。u 動粒與著絲粒：動粒又稱著絲點，是附著于著絲粒上的一種細胞結(jié)構(gòu)，著絲粒是染色體主縊痕部位的染色質(zhì)。動粒是著色粒三個結(jié)構(gòu)域之一（動粒結(jié)構(gòu)域、中央結(jié)構(gòu)域和配對結(jié)構(gòu)域）；動粒外側(cè)附著紡錘體微管，每條中期染色體上含有兩個動粒。u 紡錘體：由微管和微管

31、結(jié)合蛋白組成一種動態(tài)、臨時性細胞裝置，在分裂細胞中牽引染色體的運動。紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)： 極體微管：負責(zé)將兩極推開。 著絲點微管：由中心體發(fā)出，連接在著絲點上，負責(zé)將染色體牽引到紡錘體上。 星體微管：由中心粒放射出來的微管。植物沒有中心粒和星體，其紡錘體稱無星紡錘體。參與中心體的分離和染色體移動的馬達蛋白：驅(qū)動蛋白、動力蛋白。三、減數(shù)分裂的特點：1）減數(shù)分裂I發(fā)生同源染色體分離，導(dǎo)致染色體數(shù)目減半。2）較長、變化復(fù)雜的前期I 是減數(shù)分裂的另一顯著特征。四、細胞周期的調(diào)控u 成熟促進因子（MPF）：MPF是細胞分裂促進因子，具有恢復(fù)細胞分裂的能力，主要活動于M期，在S期基本處非活性狀態(tài)。MPF

32、由兩個亞基組成：Cdc2蛋白和周期蛋白（大的調(diào)節(jié)亞基）。當(dāng)兩者結(jié)合后并被特定蛋白質(zhì)激活才能表現(xiàn)出激酶活性，其中，Cdc2為其催化亞單位，周期蛋白為其調(diào)節(jié)亞單位。u 周期蛋白：周期蛋白在細胞周期不同時期出現(xiàn)和表達，影響細胞周期進程；不同的周期蛋白在細胞周期中表達的時間不同，并與不同的CDK結(jié)合，調(diào)節(jié)不同的CDK激酶活性u CDK：Cdc 與細胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)。Cdc2是第一個被發(fā)現(xiàn)的蛋白激酶，又被稱為CDK1，可將特定蛋白磷酸化，促進細胞周期運行。u CDKI：CDK激酶抑制物，對CDK激酶活性起負性調(diào)控。u G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1激酶的關(guān)鍵

33、性調(diào)控作用CDK1激酶即MPF或 p34cdc2激酶，由p34cdc2(或p34cdc28）蛋白和周期蛋白B結(jié)合而成。 p34cdc2蛋白在細胞周期中的含量相對穩(wěn)定，而周期蛋白B的含量則成周期性變化。 周期蛋白B從G1晚期開始合成，經(jīng)S期到G2期含量最大，CDK1活性也隨之變化。 CDK1通過使某些蛋白質(zhì)磷酸化，改變下游的某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)并啟動其功能，實現(xiàn)對細胞周期的調(diào)節(jié)；u APC：后期促進因子，在M的中期當(dāng) MPF 活性達到最高時，激活A(yù)PC。介導(dǎo)兩類蛋白降解: Anaphase Inhibitors 和Mitotic Cyclin。前者維持姐妹染色單體粘連，抑制后期啟動；后者的降解意味著

34、有絲分裂即將結(jié)束，即染色體開始去凝集，核膜重建。 第十三章 程序化細胞死亡與細胞衰老一、細胞凋亡細胞凋亡是一個主動的、由基因決定的自動結(jié)束生命過程，是生物為更好適應(yīng)環(huán)境進行的程序性細胞死亡動物細胞的死亡方式主要包括：1）凋亡；2）壞死；3）自噬。1、重要特征：1）質(zhì)膜保持完整，內(nèi)含物不外泄，不引發(fā)機體炎癥反應(yīng)； 2）需要ATP提供能量，是一個耗能的過程。2、生物學(xué)作用： 清除沒有用的細胞：這種細胞大多在發(fā)育早期階段死亡； 清除多余細胞：在發(fā)育過程中某些細胞產(chǎn)生過多，則多余細胞死亡； 清除發(fā)育不正常的細胞； 清除已完成任務(wù)的細胞； 清除有害的細胞。3、生理意義：1）動物個體的正常發(fā)育、自穩(wěn)態(tài)維持

35、、免疫耐受的形成、腫瘤監(jiān)控等多種生理及病理過程具有重要意義。2）細胞凋亡失調(diào)會引起多種疾病：細胞凋亡不足會引起腫瘤等疾?。坏蛲鲞^度會導(dǎo)致機體免疫功能喪失、自身免疫疾病或炎癥如艾滋病。多種急性或慢性疾病如敗血病、心肌梗塞、急性肝損傷、帕金森綜合癥等都與過度細胞凋亡有關(guān)4、形態(tài)學(xué)特征 染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上，胞質(zhì)凝縮，最后核斷裂，細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體； 凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細胞吞噬消化，因始終有膜封閉，沒有內(nèi)溶物釋放，故不會引起炎癥；核酸內(nèi)切酶活化，導(dǎo)致染色質(zhì) DNA 在核小體連接部位斷裂，形成約200 bp 整數(shù)倍的核酸片段，凝膠電泳圖譜呈

36、梯狀；凋亡細胞中仍需要合成一些蛋白質(zhì)，但是在壞死細胞中ATP和蛋白質(zhì)合成受阻或終止；凋亡通常是生理性變化，而細胞壞死是病理性變化。二、細胞凋亡和細胞壞死的區(qū)別區(qū)別點 細胞凋亡 細胞壞死起因 生理或病理性 病理性變化或劇烈損傷 范圍 單個散在細胞 大片組織或成群細胞 細胞膜 保持完整，一直到形成凋亡小體 破損 染色質(zhì) 凝聚在核膜下呈半月狀 呈絮狀 細胞器 無明顯變化 腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解 細胞體積 固縮變小 腫脹變大 凋亡小體 有，被鄰近細胞或巨噬細胞吞噬 無，細胞自溶，殘余碎片被巨噬細胞吞噬基因組DNA 有控降解，電泳圖譜呈梯狀 隨機降解，電泳圖譜呈涂抹狀 蛋白質(zhì)合成 有 無 調(diào)節(jié)過程 受基因調(diào)控

37、 被動進行 炎癥反應(yīng) 無，不釋放細胞內(nèi)容物 有，釋放內(nèi)容物。三、細胞衰老細胞衰老一般是指復(fù)制衰老，即體外培養(yǎng)的正常細胞經(jīng)有 限次數(shù)分裂后，停止分裂，形態(tài)和生理代謝發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象1、衰老細胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)特征1）細胞核變化：隨著分裂的進行，細胞核體積增大、染色質(zhì)固縮。2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)變化: 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成分彌散地分散于核周胞質(zhì)中，且總量減少。3）線粒體變化：隨年齡增大，線粒體的數(shù)量減少，體積增大。4）致密體生成：溶酶體數(shù)目增加體積增大，色素積累，形成老年斑。5）膜系統(tǒng)變化：膜流動性降低，物質(zhì)運輸功能下降，細胞連接也變異。6）細胞總變化：水分減少，酶活性降低，細胞萎縮，細胞體積變小。2、復(fù)制衰老機制 1）細胞

38、增殖次數(shù)與端粒DNA長度有關(guān)：端粒是染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，其DNA由簡單的串聯(lián)重復(fù)序列組成。 正常體細胞染色體的端粒DNA會隨細胞分裂次數(shù)增加而不斷縮短，當(dāng)縮短到一定程度至Hayflick點時，會啟動DNA損傷檢測點，通過一系列機制導(dǎo)致細胞不可逆地退出細胞周期，走向衰亡。2） 端粒的長度與端粒酶活性有關(guān) 端粒酶是一種反轉(zhuǎn)錄酶，由RNA和蛋白質(zhì)組成。能以自身的RNA為模板合成端粒DNA，避免了隨細胞分裂引起的端粒DNA縮短。研究發(fā)現(xiàn)，抑制端粒酶的活性能引發(fā)癌細胞的衰老，因此端粒被看作細胞的“分子時鐘”。在性母細胞、干細胞和腫瘤細胞中，端粒酶具有較高的活性，而在正常體細胞中則活性很低，呈抑制狀

39、態(tài)。第十四章細胞分化與基因表達調(diào)控一、細胞分化u 概念：指個體發(fā)育中，由一 種相同類型細胞經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同細胞類群的過程。u 實質(zhì)是基因的差別表達，即通過選擇性表達專一性蛋白質(zhì)導(dǎo)致細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的差異。兩個基本機制是細胞分裂的不對稱性和細胞間的相互作用。二、兩大類基因1）管家基因：與細胞分化無關(guān)，但與生存密切相關(guān)的基因，是所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物對維持細胞基本生命活動所必需。2）奢侈基因，或稱組織特異性基因：與細胞分化有關(guān)，但不影響細胞存活的基因，是不同的類型細胞進行特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和特異功能。

40、三、干細胞是一類具有分裂和分化能力的細胞，即具有多潛能性（喪失了發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型及構(gòu)建組織的潛能）的細胞。u 根據(jù)分化能力，分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。u 根據(jù)個體發(fā)育過程中出現(xiàn)的先后次序，可分為胚胎干細胞和成體干細胞。四、細胞全能性：細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機體的潛能或特性。五、真核細胞基因表達的調(diào)控 1）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控； 2）加工水平的調(diào)控；3）翻譯水平的調(diào)控；4）翻譯后水平的調(diào)控 啟動子是位于基因上游的一個調(diào)節(jié)區(qū)，與RNA聚合酶結(jié)合，開啟基因轉(zhuǎn)錄和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄效率增強子是位于所作用的基因上游或下游的一段調(diào)控序列，無論距離長短或是否倒置，均能通過

41、影響啟動子而促進轉(zhuǎn)錄。六、腫瘤細胞是動物體內(nèi)因分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞，具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤為惡性腫瘤，上皮組織的惡性腫瘤稱為癌（也為惡性腫瘤的通用名稱）癌細胞的形態(tài)特征1）核質(zhì)比顯著高于正常細胞，可達1:1；核形態(tài)不一，出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈非整倍態(tài)，有些染色體缺失；2）線粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生；3）細胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。細胞表面特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗體癌細胞的基本生物學(xué)特征1）生長與分裂失去控制：具無限增殖能力，成為“永生” 細胞。2）具有侵潤性和擴散性： -癌細胞間粘著性下降，具有侵潤性和擴散性，這也是惡性腫瘤細胞（癌 細胞）與良性腫

42、瘤的最大區(qū)別。 -分化程度低于良性腫瘤細胞，且失去了許多原組織細胞的結(jié)構(gòu)和功能。3）細胞間相互作用改變：表達一些水解酶類，異常表達表面抗原，破壞原有的細胞識別，不斷產(chǎn)生新的細胞連接。4）基因表達及其調(diào)控方式改變：纖連蛋白減少、蛋白激酶Src轉(zhuǎn)錄因子Myc等過表達，且產(chǎn)生一些胚胎細胞蛋白；具有較高端粒酶活性；呈現(xiàn)出異質(zhì)性特征。癌基因：控制細胞生長和分裂的正?；虻囊环N突變形式， 能引起正常細胞癌變。它存在于人類、動物細胞及致癌病毒基因組內(nèi)。正常細胞內(nèi)為生長因子、生長因子受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分、細胞周期蛋白、細胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、DNA修復(fù)蛋白基因。抑癌基因：正常細胞基因組內(nèi)存在的抑制腫瘤發(fā)生的

43、基因。正常情況下，抑癌基因?qū)毎鲋秤胸撜{(diào)控作用、編碼蛋白常在細胞周期檢驗點上阻止周期進程。這類基因的功能是抑制細胞生長和促進細胞分化。腫瘤干細胞：腫瘤組織中數(shù)量稀少的癌細胞，在腫瘤形成過程中充當(dāng)干細胞的角色，具有自我更新、增殖和分化的潛能，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移中起著重要作用。第十五章 細胞社會的聯(lián)系 -細胞連接、細胞黏著和細胞外基質(zhì)一、細胞連接是細胞質(zhì)膜的特化區(qū)域，通過膜蛋白、細胞支架蛋白和細胞基質(zhì)形成的細胞與細胞間、細胞與細胞外基質(zhì)間的連接結(jié)構(gòu)（一） 封閉連接（緊密，間壁連接在無脊椎動物）緊密連接是封閉連接的主要形式，由圍繞在細胞四周的“焊接線”（ 嵴線）形成。相鄰細胞的嵴線相互交聯(lián)封閉了細胞之間的間隙。分布：一般存在于上皮細胞之間，是小腸上皮細胞之間的閉鎖區(qū)琙。結(jié)構(gòu)：1）相鄰細胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有縫隙。 2） 連接區(qū)域具有嵴線，由串聯(lián)的跨膜蛋白組成，可阻止水分子通過。 功能：1）形成滲透屏障，起重要的封閉作用；它能封閉相鄰細胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內(nèi)，存在于上皮細胞間、血管內(nèi)皮細胞間， 如腦血屏障和睪血屏障。 2）形成上皮細胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴散屏障，維持上皮細胞的極性，使游