細(xì)胞生物學(xué)期中復(fù)習(xí)資料

1、生物膜是質(zhì)膜與細(xì)胞核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜等細(xì)胞器膜的總稱紅細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有膜蛋白和纖維蛋白組成的膜骨架，它參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。一般認(rèn)為膜骨架蛋白的主要成分包括：血影蛋白、肌動(dòng)蛋白、原肌球蛋白、錨定蛋白、帶4.1 蛋白、內(nèi)收蛋白等紅細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)面的外周蛋白。錨定蛋白借助于帶3 蛋白將血影蛋白連接到細(xì)胞質(zhì)膜上，也就將骨架固定到質(zhì)膜上。而內(nèi)收蛋白可與肌動(dòng)蛋白及血影蛋白復(fù)合體結(jié)合，并且通過鈣離子和鈣調(diào)蛋白的作用影響骨架蛋白的穩(wěn)定性，從而影響紅細(xì)胞的形態(tài)膜的主要成分是膜脂、膜蛋白、膜糖3 大類磷脂、鞘脂、膽固醇是主要的膜脂，具有雙親媒性，只允許親脂性物質(zhì)通過生物膜。磷脂包

2、括甘油磷脂和鞘磷脂，磷脂烴鏈的長度和不飽和度的不同可以影響磷脂的相對位置，進(jìn)而影響膜的流動(dòng)性。鞘脂是鞘氨醇的衍生物，與磷脂的性質(zhì)類似。膽固醇存在真核細(xì)胞膜中，而大多數(shù)植物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜中沒有膽固醇.膽固醇分子是扁平和環(huán)狀的，對磷脂的脂肪酸尾部的運(yùn)動(dòng)具有干擾作用，調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性和加強(qiáng)膜的穩(wěn)定性。膜脂的主要功能是構(gòu)成膜的基本骨架，脂的雙層性和可塑性使膜沒有自由的邊緣而總是形成連續(xù)的不破裂的結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、分裂、融合和生殖等。根據(jù)膜蛋白的存在方式可分為整合蛋白、膜周邊蛋白、脂錨定蛋白，細(xì)胞質(zhì)膜的生物學(xué)功能主要是由膜蛋白來執(zhí)行的，包括轉(zhuǎn)運(yùn)特殊的分子和離子進(jìn)出細(xì)胞、催化與酶相關(guān)的代謝反應(yīng)、起

3、連接作用或者參與信號接收和轉(zhuǎn)導(dǎo)等；Triton X-100 是常用的溫和性去垢劑，既能使膜脂溶解，又不會(huì)使蛋白質(zhì)變性。膜糖一般以糖脂或糖蛋白的形式存在，存在于質(zhì)膜的外側(cè)面，內(nèi)膜系統(tǒng)中的膜糖則位于內(nèi)表面。在動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上，膜糖主要有7 種：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-巖藻糖、N-乙酰-D-半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺和唾液酸。在動(dòng)物細(xì)胞中，糖蛋白是糖萼的主要成分，而在植物細(xì)胞中，主要是由糖脂構(gòu)成膜包被。內(nèi)膜系統(tǒng)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體是糖蛋白和糖脂的合成場所。膜糖主要協(xié)助膜蛋白，參與細(xì)胞的信號識別和細(xì)胞的黏著。流動(dòng)鑲嵌模型是目前被廣泛接受的細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型，它強(qiáng)調(diào)了膜的不對稱性和流動(dòng)性。

4、膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不對稱性導(dǎo)致了膜功能的不對稱和方向性，保證了生命活動(dòng)的高度有序性。流動(dòng)運(yùn)輸包括膜脂的側(cè)向擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和膜蛋白的隨機(jī)移動(dòng)、定向運(yùn)動(dòng)、局部擴(kuò)散等.膜的流動(dòng)性與細(xì)胞質(zhì)膜的酶活性、物質(zhì)運(yùn)輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、能量轉(zhuǎn)換、細(xì)胞周期、發(fā)育及衰老等過程有很大關(guān)系。物質(zhì)跨膜運(yùn)輸時(shí)細(xì)胞質(zhì)膜的基本功能，分為被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸。被動(dòng)運(yùn)輸不消耗ATP，且順濃度梯度，可分為簡單擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散，后者需要載體蛋白或通道蛋白的幫助。通道蛋白有電位閘門通道、配體閘門通道、機(jī)械閘門通道等。通道蛋白在運(yùn)輸過程中并不與被運(yùn)輸?shù)姆肿咏Y(jié)合，也不移動(dòng)；而載體蛋白需要同被運(yùn)輸?shù)碾x子和分子結(jié)合，然后通過自身的構(gòu)型變化

5、或移動(dòng)完成物質(zhì)運(yùn)輸。載體蛋白既參與被動(dòng)的物質(zhì)運(yùn)輸，也參與主動(dòng)的物質(zhì)運(yùn)輸。簡單擴(kuò)散的限制性因素是物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電性；而促進(jìn)擴(kuò)散會(huì)受到類似于酶的競爭性抑制以及蛋白變性劑的抑制作用。水主要可以通過簡單擴(kuò)散方式跨膜，也可以通過水通道蛋白協(xié)助跨膜。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)? 個(gè)基本特點(diǎn)是：逆濃度運(yùn)輸、依靠膜運(yùn)輸?shù)鞍?、需要消耗能量、具有選擇性和特異性。主動(dòng)運(yùn)輸主要是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以及在各種不同生理?xiàng)l件下細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的快速調(diào)整。主動(dòng)運(yùn)輸消耗的直接能源有：ATP、光能和磷酸烯醇式丙酮酸；間接能源有：鈉離子梯度和氫離子質(zhì)子梯度。主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆较颍瑢?shí)際上是載體蛋白的運(yùn)輸方向，分為單向轉(zhuǎn)運(yùn)和偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)。參與主動(dòng)運(yùn)輸

6、的ATPase 可分為P 型泵、V 型泵、F 型泵和ABC 運(yùn)輸?shù)鞍?Na+/K+泵和Ca2+泵均屬于典型的P 型離子泵.Na+/K+泵是動(dòng)物細(xì)胞中由ATP 驅(qū)動(dòng)的將Na+輸出到細(xì)胞外同時(shí)將K+輸入細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸泵，實(shí)際上一種Na+/K+-ATPase。運(yùn)輸分為六個(gè)過程：在靜息狀態(tài)，Na+/K+泵的構(gòu)型使得Na+結(jié)合位點(diǎn)暴露在膜內(nèi)側(cè)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高時(shí)，3 個(gè)Na+與該位點(diǎn)結(jié)合；由于Na+的結(jié)合，激活了ATP 酶的活性，使ATP 分解，釋放ADP，亞基被磷酸化；由于亞基被磷酸化，引起酶發(fā)生構(gòu)型變化，于是與Na+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，并向胞外釋放3 個(gè)Na+；膜外的兩個(gè)K+同亞基結(jié)合；K+與

7、磷酸化的Na+/K+-ATPase 結(jié)合后，促使酶去磷酸化；去磷酸化后的酶恢復(fù)原構(gòu)型，于是將結(jié)合的K+釋放到細(xì)胞內(nèi)。Na+/K+泵具有3 個(gè)重要的作用：一是維持了細(xì)胞內(nèi)適當(dāng)?shù)腘a+/K+濃度，抵消了Na+/K+的擴(kuò)散作用；二是在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+濃度梯度的同時(shí)，為葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸泵提供了驅(qū)動(dòng)力；三是Na+泵建立的細(xì)胞膜電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。Ca2+-ATPase 將Ca2+泵出細(xì)胞質(zhì)，使Ca2+在細(xì)胞內(nèi)維持低水平從而建立Ca2+梯度，這能夠控制細(xì)胞的肌收縮、分泌和微管裝配等。Ca2+泵的工作原理類似于Na+/K+-ATPase。Ca2+-ATPase 的氨基端和羧基端都在細(xì)

8、胞的內(nèi)側(cè)，羧基端有3 個(gè)功能區(qū)域： 同激活位點(diǎn)結(jié)合區(qū)域、同CaM 結(jié)合區(qū)、磷酸化位點(diǎn)。在靜息狀態(tài)下，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2 的激活位點(diǎn)結(jié)合，使泵失去功能，這就是自我抑制。Ca2+-ATPase 有兩種激活機(jī)制，一種是受激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白（CaM）復(fù)合物的激活，另一種是被蛋白激酶C 激活。離子泵是初級主動(dòng)運(yùn)輸，而協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是次級主動(dòng)運(yùn)輸，因?yàn)閰f(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)不直接消耗ATP，但要依賴離子泵建立的離子梯度。在植物細(xì)胞（包括細(xì)菌細(xì)胞）的質(zhì)膜中沒有Na+/K+-ATPase，代之的是H+-ATPase，并通過H+的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度，使細(xì)胞外H+的濃度比細(xì)胞內(nèi)高；與此同時(shí)，H+泵在周圍環(huán)境中建立了酸

9、性pH，然后通過H+質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)的同向運(yùn)輸，將糖和氨基酸等輸入植物的細(xì)胞內(nèi)。在動(dòng)物細(xì)胞溶酶體膜和植物細(xì)胞的液泡膜上都有H+-ATPase，它們的作用都是一樣的，保持這些細(xì)胞器的酸性。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytoplasmic matrix ）：在真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中，除去可分辨的細(xì)胞器外的膠狀物質(zhì)。主要成分：中間代謝有關(guān)的數(shù)千種酶類、細(xì)胞質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能:1、完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等2、蛋白質(zhì)的分選與運(yùn)輸3、與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞等 4、蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解（1）蛋白質(zhì)的修飾 （2）控制蛋白質(zhì)的壽

10、命 （3）降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì) （4）幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，形成正確的分子構(gòu)象細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng):是指在結(jié)構(gòu)，功能乃至發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)、由膜包被的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡等。內(nèi)膜系統(tǒng)形成了一種胞內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其功能主要在于兩個(gè)方面： 擴(kuò)大膜的總面積，為酶提供附著的支架，如脂肪代謝、氧化磷酸化相關(guān)的酶都結(jié)合在細(xì)胞膜上； 是將細(xì)胞內(nèi)部區(qū)分為不同的功能區(qū)域，保證各種生化反應(yīng)所需的獨(dú)特的環(huán)境。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）:由封閉的管狀或扁平囊狀膜系統(tǒng)及其包被的空腔形成互相溝通的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。1、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough e

11、ndoplasmic內(nèi)質(zhì) reticulum，rER）多呈扁囊狀，排列較為整齊，因在其膜表面分布著大量的顆粒（核糖體）是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核糖體共同形成的復(fù)合功能結(jié)構(gòu)。主要功能：合成分泌性的蛋白和多種膜蛋白。在分泌細(xì)胞和分泌抗體的漿細(xì)胞中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)非常發(fā)達(dá)。2.光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，sER）表面沒有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)稱光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，常呈分支管狀。是脂質(zhì)合成的重要場所，廣泛存在于能合成類固醇的細(xì)胞中。幾乎全部脂類和多種重要蛋白質(zhì)都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。 蛋白質(zhì)的合成 細(xì)胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。有些蛋白質(zhì)剛合成不久便轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上

12、，繼續(xù)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成，這些蛋白質(zhì)包括： 向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)：酶、抗體、多肽類激素、胞外基質(zhì)成分等； 膜的整合蛋白：細(xì)胞質(zhì)膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體膜上的膜蛋白； 構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白：溶酶體和植物液泡中的酸性水 解酶、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中固有的蛋白。 其它的多肽是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游離”核糖體上合成的，包括:（1）預(yù)定滯留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的駐留蛋白：如糖酵解酶和細(xì)胞骨架蛋白；（2）質(zhì)膜外周蛋白：血影蛋白和錨蛋白；（3）核輸入蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過氧物酶體的蛋白。 注意：細(xì)胞中蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的，并都是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中“游 離”核糖體。脂質(zhì)的合成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成包括磷

13、脂和膽固醇在內(nèi)的幾乎全部的膜脂，其中最主要的是磷脂酰膽堿（卵磷脂 Phosphatidyl choline）。合成磷脂所需要的三種酶（?；D(zhuǎn)移酶 acyl transferases、磷酸酶、膽堿磷酸轉(zhuǎn)移酶Choline phosphptransferase）都定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成的磷脂幾分鐘后，就由細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面，這種轉(zhuǎn)運(yùn)可能借助一種磷脂轉(zhuǎn)位因子（phospholipid translocator）或稱轉(zhuǎn)位酶（flippase）來完成。合成的磷脂由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向其它膜轉(zhuǎn)運(yùn)主要有兩種方式： 以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體、溶酶體和細(xì)胞膜上； 憑借水溶性的載體蛋白磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（p

14、hospholipid exchange proteins，PEP）在膜之間轉(zhuǎn)運(yùn)磷脂。 蛋白質(zhì)的修飾與加工 進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)發(fā)生的主要化學(xué)修飾作用有糖基化、羥基化、?；投蜴I的形成等。 糖基化伴隨多肽合成同時(shí)進(jìn)行，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中最常見的蛋白質(zhì)修飾。 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面，寡糖鏈連接在插入膜內(nèi)的磷酸多萜醇上，當(dāng)與糖基化有關(guān)的氨基酸殘基出現(xiàn)后，通過在膜上的糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyltranferase）的作用，將寡糖基由磷酸多萜醇轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的天冬酰胺殘基上。寡糖基轉(zhuǎn)移到天冬酰胺殘基上稱之為N-連接的糖基化（N-linked glycosylation），與天冬酰胺直接結(jié)合的糖都是N-乙酰葡萄糖胺。有少

15、數(shù)糖基化是發(fā)生在絲氨酸或蘇氨酸殘基上（也有可能發(fā)生在羥賴氨酸或羥脯氨酸）連接，稱之為O-連接的糖基化(O-linked glycosylation)，與之直接結(jié)合的是N-乙酰半乳糖胺。新生肽的折疊與裝配不同的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)停留的時(shí)間長短不一。不能正確折疊的畸形肽鏈或未裝配成寡聚體的蛋白質(zhì)亞單位，一般不能進(jìn)入高爾基體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是非還原性的內(nèi)腔，易于二硫鍵形成； 正確折疊設(shè)計(jì)駐留蛋白：具有KDEL（賴天谷亮）或HDEL（組天谷亮）信號蛋白二硫鍵異構(gòu)酶（protein disulfide isomerase，PDI）切斷二硫鍵，幫助新合成的蛋白重新形成二硫鍵并處于正確折疊的狀態(tài)。結(jié)合蛋白（Bindi

16、ng protein，Bip，chaperone）識別錯(cuò)誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞單位，并促進(jìn)重新折疊與裝配。 高爾基體（Golgi apparatus）高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和極性高爾基體是由一些（常常為48個(gè)）排列較為整齊的扁平膜囊堆疊在一起，扁囊多呈弓形、半球形或球形，膜囊周圍有大量的大小不等的囊泡結(jié)構(gòu)；高爾基體多分布在細(xì)胞核的附近趨于細(xì)胞的一個(gè)極；高爾基體一般顯示有極性，可區(qū)分出靠近細(xì)胞中心的順面（cis face）或形成面（forming face）或凸面（convexity）；遠(yuǎn)細(xì)胞中心的另一面，稱之為反面（trans face）或成熟面（maturing face）或凹面（con

17、cave）。高爾基體是有極性的細(xì)胞器：位置、方向、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與生化極性。高爾基體至少由互相聯(lián)系的4個(gè)部分組成：1、高爾基體順面膜囊（cis ）或順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（CGN）順面膜囊是中間多孔而呈連續(xù)分支狀的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。蛋白絲氨酸殘基發(fā)生O連接糖基化；跨膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)結(jié)構(gòu)域的酰基化；2、高爾基體中間膜囊（medial Golgi）由扁平膜囊與管道組成，形成不同間隔，但功能上是連續(xù)的、完整的膜囊體系。多數(shù)糖基修飾；糖脂的形成；與高爾基體有關(guān)的多糖的合成 。3、高爾基體反面的膜囊（trans）及反面高爾基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（TGN）TGN中的低pH值；標(biāo)志酶CMP酶陽性。TGN的主要功能： 參與蛋白質(zhì)的分類與

18、包裝、運(yùn)輸； 某些“晚期”的蛋白質(zhì)修飾（如唾液酸化、蛋白質(zhì)酪氨酸殘基的硫酸化及蛋白原的水解加工）在蛋白質(zhì)與脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的“瓣膜”作用，保證單向轉(zhuǎn)運(yùn) 。4、周圍大小不等的囊泡高爾基體周圍常見大小不等的囊泡。其順面一側(cè)的囊泡可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的物質(zhì)運(yùn)輸小泡，稱之為ERGIC（endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment）或稱管狀小泡叢VTCs（vesicular-tubular clusters）。高爾基體的功能 高爾基體的主要功能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類與包裝，然后分門別類地運(yùn)送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外

19、。參與細(xì)胞分泌活動(dòng)：rER上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入ER腔COP運(yùn)輸泡進(jìn)入CGN 在medial Golgi中加工在TGN形成分泌泡運(yùn)輸與質(zhì)膜融合、排出。蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運(yùn)的信息僅存在于編碼該蛋白質(zhì)的基因本身 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)腔中，蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和協(xié)助折疊的分子伴侶，均具有典型的回收信號Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能和結(jié)構(gòu)蛋白羧基端的一個(gè)同肽系列:Lys-Asp-Gly-Leu-Coo-,即KDEL信號序列。蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾蛋白質(zhì)的糖基化類型葡萄糖胺半乳糖甘露糖葡萄糖胺天冬酰胺N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺蛋白質(zhì)糖基化的兩種類型比較特征N-連接 O-連

20、接合成部位粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 主要在高爾基體羥賴合成方式來自同一個(gè)寡糖前體 一個(gè)個(gè)單糖加上去與之結(jié)合的氨基酸殘基天冬酰氨 絲氨酸、蘇氨酸、羥脯、 最終長度至少5個(gè)糖殘基 1-4個(gè)糖殘基第一個(gè)糖殘基N-乙酰葡萄糖胺 N-乙酰半乳糖胺蛋白質(zhì)糖基化的特點(diǎn)及其生物學(xué)意義溶酶體中的水解酶類、多數(shù)細(xì)胞膜上的膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白，而在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞核中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都沒有糖基化修飾。糖蛋白寡糖鏈的合成與加工都沒有模板，靠不同的酶在細(xì)胞不同間隔中經(jīng)歷復(fù)雜的加工過程才能完成。糖基化的主要作用：1、蛋白質(zhì)在成熟過程中折疊成正確構(gòu)象和；增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性；2、多羥基糖側(cè)鏈影響蛋白質(zhì)的水溶性及蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)。對

21、多數(shù)分選的蛋白質(zhì)來說，糖基化并非作為蛋白質(zhì)的分選信號。進(jìn)化上的意義：寡糖鏈具有一定的剛性，從而限制了其它大分子接近細(xì)胞表面的膜蛋白，這就可能使真核細(xì)胞的祖先具有一個(gè)保護(hù)性的外被，同時(shí)又不象細(xì)胞壁那樣限制細(xì)胞的形狀與運(yùn)動(dòng)。 溶酶體（lysosome）溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型溶酶體幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。溶酶體是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。其主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。溶酶體是一種異質(zhì)性細(xì)胞器，根據(jù)溶酶體的不同生理階段，可分為初級溶酶體（primary lysosome）、次級溶酶體（secondary lysosome）和殘余體（residual body）。初級溶酶體

22、呈球形不含明顯的顆粒物質(zhì)，外面由一層脂蛋白膜圍繞。其中含有多種水解酶類，如蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、酯酶、磷脂酶、磷酸酶和磷酸脂酶等，酶的最適pH值為5左右。溶酶體膜在成分上也與其它生物膜不同： 嵌有質(zhì)子泵，借助水解ATP釋放出的能量將H+泵入溶酶體內(nèi)，以形成和維持酸性的內(nèi)環(huán)境； 具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運(yùn)； 膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。 次級溶酶體是初級溶酶體與細(xì)胞內(nèi)的自噬泡或異噬泡、胞飲泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體，分別稱之為自噬溶酶體（autophagolysosome）和異噬溶酶體（phagolysosome），二者都是進(jìn)行消化作用的溶酶體。進(jìn)入次級溶酶體

23、的物質(zhì)經(jīng)過一段時(shí)間的消化后，小分子物質(zhì)可通過其膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，供細(xì)胞代謝利用。未被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體中形成殘余小體或后溶酶體。殘余小體可通過類似胞吐的方式將內(nèi)容物排除細(xì)胞。 溶酶體的功能： 1.清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞 2.防御功能 3.其它重要的生理功能 作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)； 在分泌腺細(xì)胞中，溶酶體常常含有攝入的分泌顆粒，可能參與分泌過程的調(diào)節(jié)； 某些特定細(xì)胞編程性死亡及周圍活細(xì)胞對其清除； 精子的頂體（acrosome）相當(dāng)于特化的溶酶體，在受精過程中的能溶解卵細(xì)胞膜。 溶酶體酶是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成并經(jīng)N-連接的糖基

24、化修飾，然后轉(zhuǎn)至高爾基體，在高爾基體的順面膜囊中寡糖鏈的甘露糖殘基發(fā)生磷酸化形成M6P，在高爾基體的反面膜囊和TGN膜上存在M6P受體，將溶酶體的酶與其它蛋白區(qū)分開來，并得以濃縮，最后以出芽的方式轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體中。分選途徑多樣化：1、M6P是溶酶體水解酶分選的重要識別信號。所有糖蛋白離開ER都具有N-連接的寡糖鏈，只有溶酶體水解酶的寡糖鏈被磷酸化形成M6P，在每個(gè)水解酶上有其特異的信號斑（signal patch），再通過兩種酶的相繼催化作用而形成。2、依賴于M6P的分選途徑的效率不高，部分溶酶體酶通過運(yùn)輸小泡直接分泌到細(xì)胞外；在細(xì)胞質(zhì)膜上也存在依賴于鈣離子的M6P受體，同樣可與胞外的溶酶體酶結(jié)

25、合，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將酶送至前溶酶體中，M6P受體返回細(xì)胞質(zhì)膜，反復(fù)使用。3、還存在不依賴于M6P的分選途徑（如酸性磷酸酶、分泌溶酶體的perforin和granzyme）溶酶體與過氧化物酶體 過氧化物酶體（peroxisome）又稱微體（microbody），是由單層膜圍繞的、內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器。過氧化物酶體與溶酶體的區(qū)別過氧化物酶體的特征：和溶酶體形態(tài)大小類似，所含尿酸氧化酶等呈晶格狀結(jié)構(gòu)；含有氧化酶類；內(nèi)環(huán)境pH值為7左右；酶在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，經(jīng)分選與裝配形成；識別的標(biāo)志酶為過氧化氫酶。 過氧化物酶體的功能在動(dòng)物細(xì)胞中過氧化物酶體的功能： 1、 動(dòng)物細(xì)胞（肝細(xì)胞或腎

26、細(xì)胞）中的過氧化物酶體可氧化分解血液中的有毒成分，起到解毒的作用。 2、 過氧化物酶體分解脂肪酸等高能分子向細(xì)胞直接提供熱量。在植物細(xì)胞中過氧化物酶體的功能： 1、在綠色植物葉肉細(xì)胞中，它催化 CO2 固定反應(yīng)副產(chǎn)物的氧化，即所謂光呼吸反應(yīng)； 2、乙醛酸循環(huán)的反應(yīng)，在種子萌發(fā)過程中，過氧化物酶體降解儲(chǔ)存的脂肪酸 乙酰輔酶A 琥珀酸 葡萄糖。 蛋白質(zhì)的分選（protein sorting）：又稱蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)（protein targeting），指絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體上開始合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的特定部位，裝配成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，才能參與細(xì)胞的生命活動(dòng)這一過程。信號假說（

27、signal hypothesis），即分泌性蛋白N端作為序列信號肽（signal sequence或signal peptide），指導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白合成結(jié)束前信號肽被切除。信號識別顆粒(SRP)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號識別顆粒的受體（停泊蛋白,DP）等因子協(xié)助完成這一過程。信號肽（signal peptide）：引導(dǎo)新合成的肽鏈轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的信號序列稱為信號肽，位于新合成肽鏈的N端，一般16-26個(gè)氨基酸殘基，含有6-15個(gè)連續(xù)排列的帶正電荷的非極性氨基酸，包括疏水核心區(qū)、信號肽的C端和N端三部分。由于信號肽又是引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的一段序列，又稱開始轉(zhuǎn)移序列（star

28、t transfer sequence）；信號肽沒有嚴(yán)格的專一性，目前尚未發(fā)現(xiàn)共同的信號序列。信號序列（signal sequence）：存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)上的線性序列，通常由15-60個(gè)氨基酸殘基組成，有些信號序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶（ signal peptidase）切除；通常信號序列對所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒有特異性要求。信號斑（signal patch）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。每一種信號序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式稱為共轉(zhuǎn)移?？缒さ鞍椎钠鹗嫁D(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列 起始轉(zhuǎn)移

29、序列：蛋白質(zhì)氨基末端的信號序列除作為信號被SRP識別外，還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用。 停止轉(zhuǎn)移序列：肽鏈中還有某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜具有很強(qiáng)的親合力而結(jié)合在脂雙層之中，能阻止肽鏈繼續(xù)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，使其成為跨膜蛋白質(zhì)，稱為停止轉(zhuǎn)移序列。起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)。指導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體、葉綠體和過氧化物酶體中的信號序列稱為導(dǎo)肽。某些蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移至線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等細(xì)胞器中稱后轉(zhuǎn)移（post translocation）。蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要ATP使多肽去折疊，還需要一些蛋白質(zhì)的幫助（如熱休克蛋白Hsp70）使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。 蛋白

30、質(zhì)分選的途徑： 1、翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器，如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體及細(xì)胞核，或者成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和支架蛋白 2、共轉(zhuǎn)運(yùn)翻譯途徑：蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始之后由信號肽引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，再經(jīng)高爾基體加工包裝并有其膜泡運(yùn)送至溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到胞外。途徑1 表示核基因編碼的mRNA在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成。途徑2 表示合成的蛋白質(zhì)不含信號序列，并留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。途徑3.4.5 分別表示通過跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體、葉綠體和過氧化物酶體。途徑6 .表示通過

31、門控轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核。途徑7 表示核基因編碼的mRNA在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上起始合成，然后在信號肽引導(dǎo)下與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合并完成蛋白質(zhì)合成（途徑8）。途徑9 表示以膜泡運(yùn)輸方式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體。途徑12、11、10 表示以膜泡運(yùn)輸方式分選至質(zhì)膜、溶酶體和分泌到細(xì)胞表面。蛋白質(zhì)分選的類型： 1、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體和過氧化物酶體等細(xì)胞器； 2、膜泡運(yùn)輸：通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，進(jìn)而分選轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的不同部位； 3、選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)：通過核孔復(fù)合體選擇性的核輸入和輸出； 4、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。膜泡運(yùn)輸

32、 膜泡運(yùn)輸是蛋白運(yùn)輸?shù)囊环N特有的方式，普遍存在于真核細(xì)胞中。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中不僅涉及蛋白本身的修飾、加工和組裝，還涉及到多種不同膜泡定向運(yùn)輸及其復(fù)雜的調(diào)控過程。 1、COPII包被小泡介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體的運(yùn)輸，順向運(yùn)輸； 2、COPI包被小泡負(fù)責(zé)將蛋白從高爾基體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，逆向運(yùn)輸； 3、網(wǎng)格蛋白有被小泡介導(dǎo)從高爾基體TGN質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體或植物液泡等的運(yùn)輸；在受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜內(nèi)吞泡(細(xì)胞質(zhì)) 胞內(nèi)體溶酶體運(yùn)輸。膜泡融合是特異性的選擇性融合,從而指導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膜流的方向。選擇性融合基于供體膜蛋白與受體膜蛋白的特異性相互作用。線粒體(mitochondrion)線粒體(mit

33、ochondrion)是存在于真核細(xì)胞中的一種較大細(xì)胞器，在光學(xué)顯微鏡下觀察呈“短線狀”或“顆粒狀”的形態(tài)學(xué)特征而命名為線粒體，是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場所,細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量有95來自線粒體，因此有細(xì)胞“動(dòng)力工廠”之稱。 同一類型細(xì)胞中，線粒體的數(shù)目是相對穩(wěn)定的。在不同類型的細(xì)胞中線粒體的數(shù)目相差很大。生理活動(dòng)旺盛的細(xì)胞（心肌細(xì)胞）線粒體多。線粒體較多分布在需要ATP的部位！電鏡下，線粒體是由兩層高度特化的單位膜套疊而成的囊狀結(jié)構(gòu)，主要由外膜（Outer membrane）、內(nèi)膜(Inner menbrane)、膜間腔(Intermembrane space)和基質(zhì)腔(Mat

34、rix space)四部分組成。嵴（Cristae）：內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成，可增加內(nèi)膜的表面積。嵴的形態(tài)和排列方式差別很大，主要有兩種類型： 板層狀（大多數(shù)高等動(dòng)物細(xì)胞中線粒體的嵴）; 小管狀（原生動(dòng)物和其它一些較低等的動(dòng)物細(xì)胞中線粒體的嵴）?；＃ˋTP酶復(fù)合體F1 particles）：基質(zhì)面上許多帶柄的小顆粒，與膜面垂直而規(guī)律排列。外膜（Outer membrane）：包圍在線粒體外表面的一層單位膜。平整、光滑。外膜含有多套運(yùn)輸?shù)鞍祝ㄍǖ赖鞍祝?，圍成筒狀園柱體，中央有小孔，孔徑2-3nm，允許分子量為10 000以內(nèi)的物質(zhì)可以自由通過。標(biāo)志酶:單胺氧化酶內(nèi)膜(Inner menbrane

35、)：位于外膜內(nèi)側(cè)，由一層單位膜構(gòu)成。其通透性很差，但有高度的選擇通透性，借助載體蛋白控制內(nèi)外物質(zhì)的交換。線粒體進(jìn)行電子傳遞和氧化磷酸化的部位。通透性差，含有大量的心磷脂(cardiolipin)，心磷脂與離子的不可滲透性有關(guān)；3類酶：運(yùn)輸酶類、合成酶類、電子傳遞和ATP合成的酶類；內(nèi)膜的標(biāo)志酶是細(xì)胞色素氧化酶。 基質(zhì)（matrix）：內(nèi)膜和嵴圍成的腔隙，腔內(nèi)充滿較致密的物質(zhì)線粒體基質(zhì)。 標(biāo)志酶:蘋果酸脫氫酶。 功能:TCA循環(huán); 脂肪酸氧化; 氨基酸降解; 合成部分線粒體蛋白。糖的氧化: 葡萄糖細(xì)胞 胞質(zhì)中分解為丙酮酸(不需要氧，糖酵解)糖氧化成丙酮酸丙酮酸脫羧生成乙酰CoA：丙酮酸跨膜進(jìn)入線

36、粒體基質(zhì)；在丙酮酸脫氫酶 (pyruvate dehydrogenase)作用下氧化成乙酰輔酶A。乙酰CoA進(jìn)入三羧酸TCA循環(huán)(tricarboxylic acid cycle）徹底氧化化學(xué)滲透偶聯(lián)假說(chemiosmotic coupling hypothesis)解釋氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)理。該學(xué)說認(rèn)為:在電子傳遞過程中, 伴隨著質(zhì)子從線粒體內(nèi)膜的里層向膜間腔轉(zhuǎn)移，形成跨膜的氫離子梯度，這種勢能驅(qū)動(dòng)了氧化磷酸化反應(yīng)(提供了動(dòng)力)，合成了ATP 。細(xì)胞氧化：在酶的催化下，氧將細(xì)胞內(nèi)各種供能物質(zhì)氧化而釋放能量的過程。由于細(xì)胞氧化過程中，要消耗O2釋放CO2和H2O所以又稱細(xì)胞呼吸。電子傳遞和氧

37、化磷酸化：供能物質(zhì)經(jīng)過酵解乙酰輔酶A生成，三羧酸循環(huán)脫下的氫原子，通過內(nèi)膜上的一系列呼吸鏈酶系的電子傳遞 ，最后與氧結(jié)合生成水，電子傳遞過程中釋放的能量被用于ADP磷酸化形成ATP. 伴隨電子傳遞鏈的氧化過程所進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換和ATP的生成稱氧化磷酸化或稱氧化磷酸化偶聯(lián)。呼吸鏈 (resqiratory chain) ：呼吸鏈即電子 (包括 H+) 的傳遞鏈，起自 NADH (Nicotine Adenylate Dinucleotide，尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸)，終端為02， NADH到02 共產(chǎn)生 3 個(gè) ATP。其間任何環(huán)節(jié)缺陷將導(dǎo)致電子傳遞障礙。線粒體的半自主性：線粒體具有獨(dú)立的遺傳體系

38、，能夠合成蛋白質(zhì)，但是合成能力有限。大多數(shù)線粒體蛋白都是由核基因編碼， 在細(xì)胞質(zhì)中合成后，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體的，因此線粒體被稱為半自主性細(xì)胞器（semiautonomous organelle）。線粒體DNA （mtDNA）: 是雙鏈環(huán)狀的DNA分子、裸露不與組蛋白結(jié)合,分散在線粒體基質(zhì)中，長約5um、分子量小,含15 000堿基對。人類線粒體基因組是一個(gè)環(huán)狀雙鏈DNA， 包括37個(gè)基因 ，可以編碼2種rRNA、22種tRNA和13種mRNA ，所有的 13 種蛋白質(zhì)產(chǎn)物均參與組成呼吸鏈。特點(diǎn)：1.幾乎全部基因組都是編碼序列 2.密碼子的特殊性 3.裸露的DNA，不與組蛋白結(jié)合 4.其遺傳密碼與

39、“通用”的遺傳密碼表也不完全相同 如:UGA 色氨酸， 而不是終止密碼。線粒體蛋白質(zhì)合成： 線粒體有自身的蛋白質(zhì)合成體系，線粒體的蛋白質(zhì)合成與原核細(xì)胞相似，而與真核細(xì)胞不同。線粒體的增殖線粒體的起源假說內(nèi)共生假說：線粒體體來源于被原始的前真核生物吞噬的好氧性細(xì)菌；這種細(xì)菌和前真核生物共生，在長期的共生過程中演化成了線粒體。 分化假說：線粒體在進(jìn)化過程中的發(fā)生是由于質(zhì)膜的內(nèi)陷，再分化后形成的。細(xì)胞核與染色體細(xì)胞核(nucleus)是細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存遺傳物質(zhì)的場所。真核生物的細(xì)胞都有細(xì)胞核, 只有成熟的紅細(xì)胞和植物成熟的篩管沒有細(xì)胞核。細(xì)胞核主要有兩個(gè)功能: 一是通過遺傳物質(zhì)的復(fù)制和細(xì)胞分裂保持細(xì)胞世代

40、間的連續(xù)性(遺傳); 二是通過基因的選擇性表達(dá), 控制細(xì)胞的活動(dòng)。真核生物細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)由五個(gè)主要組成部分核膜、核質(zhì)(nucleoplasm)、核仁、核基質(zhì)(nuclear matrix)、DNA 纖維。核膜：核被膜的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 它由外核膜、內(nèi)核膜、核周腔、核孔復(fù)合物和核纖層等5 個(gè)部分組成。外核膜(outer nuclear membrane)： 外核膜面向細(xì)胞質(zhì)基質(zhì), 常附有核糖體, 有些部位與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連, 外核膜可以看成是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的一個(gè)特化區(qū)。內(nèi)核膜(inner nuclear membrane) 內(nèi)核膜面向核基質(zhì)，與外核膜平行排列, 其表面沒有核糖體顆粒。核纖層(lamina) 在與

41、核質(zhì)相鄰的核膜內(nèi)表面有一層厚30160nm 網(wǎng)絡(luò)狀蛋白質(zhì), 叫核纖層, 對核被膜起支撐作用。核周腔(perinuclear space) , 是兩層核膜之間的空隙, 寬1530nm, 其中充滿無定形物質(zhì)。由于外核膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連, 所以核周腔常與ER 的腔相通。核孔復(fù)合物(nuclear pore complexs,NPCs)：核被膜上有許多孔, 稱為核孔( nuclear pore ),是細(xì)胞核膜上溝通核質(zhì)與胞質(zhì)的開口, 由內(nèi)外兩層膜的局部融合所形成, 核孔的直徑為80120nm。NPC 是一輪形結(jié)構(gòu), 外經(jīng)120 nm, 并呈現(xiàn)8 面對稱。輪轂是一個(gè)圓柱形的活塞(plug), 稱之為中央

42、運(yùn)輸?shù)鞍?central transporter)。從中央運(yùn)輸?shù)鞍紫蛲馍斐? 個(gè)輻條(spoke)并與核孔復(fù)合物的細(xì)胞核面的核質(zhì)環(huán)(nucleoplamic ring)和細(xì)胞質(zhì)面的胞質(zhì)環(huán)(cytoplasmic ring)相連。在胞質(zhì)環(huán)的表面常有8 個(gè)細(xì)胞質(zhì)顆粒位于其上, 而核質(zhì)環(huán)上有細(xì)纖絲伸向核質(zhì),形成籠形結(jié)構(gòu), 稱之為籃。后來發(fā)現(xiàn)在胞質(zhì)環(huán)上也有細(xì)胞質(zhì)纖維伸向細(xì)胞質(zhì)。由于這種結(jié)構(gòu)象魚籠, 所以有人稱之為魚籠模型。核孔復(fù)合物的主要功能就是進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸。核被膜的功能基因表達(dá)的時(shí)空隔離真核生物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 而且大多數(shù)基因都有內(nèi)含子, 轉(zhuǎn)錄后需要經(jīng)過復(fù)雜的加工, 所以核膜的出現(xiàn), 為基因的表達(dá)提供了

43、時(shí)空隔離的屏障, 便于DNA 在核內(nèi)活動(dòng)的多樣性,DNA 轉(zhuǎn)錄形成RNA 的多樣性, 從而導(dǎo)致細(xì)胞的多樣性。 核膜作為保護(hù)性屏障, 使核處于一微環(huán)境中核膜的出現(xiàn)，為細(xì)胞遺傳信息的保存、復(fù)制、傳遞及發(fā)揮其對細(xì)胞代謝和發(fā)育的指導(dǎo)作用創(chuàng)造了特定的微環(huán)境，提高了上述各項(xiàng)活動(dòng)的效率；避免直接受細(xì)胞內(nèi)其它各種生命活動(dòng)的干擾，并防止細(xì)胞中這個(gè)調(diào)度中樞的功能輕易地隨環(huán)境條件的變化而變化，以保持其相對的穩(wěn)定性，這些都是核膜出現(xiàn)的進(jìn)化意義。 染色體的定位和酶分子的支架另外, 核內(nèi)的一些酶是以膜蛋白的形式存在的, 這就有利于核內(nèi)生化反應(yīng)的區(qū)域化, 從而發(fā)揮高度的催化活性。所以核膜是染色體和酶分子的支架和固著部位。核

44、孔運(yùn)輸?shù)男盘栔笇?dǎo)在生理狀態(tài)下, RNA 的輸出可能是一種具有高度選擇性的信號指導(dǎo)的過程。在RNA 聚合酶指導(dǎo)下合成RNA(mRNA 和snRNA), 當(dāng)其5端具有m7 GpppG 帽子結(jié)構(gòu)時(shí), 即被定位于細(xì)胞質(zhì), 而沒有帽子結(jié)構(gòu)的snRNA 則定位在細(xì)胞核。核蛋白(nuclear protein)：是指在細(xì)胞質(zhì)中合成, 然后運(yùn)輸?shù)胶藘?nèi)起作用的一類蛋白質(zhì)。核定位信號(nuclear localization signal, NLS)：核定位信號是另一種形式的信號肽, 這種信號肽序列可以位于多肽序列的任何部分。一般含有 48 個(gè)氨基酸,且沒有專一性, 作用是幫助親核蛋白進(jìn)入細(xì)胞核。核輸出信號(nu

45、clear expotr-signal,NES), 作為核內(nèi)物質(zhì)輸出細(xì)胞核的信號，幫助核內(nèi)的某些分子迅速通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。另外, 有些蛋白并非是核內(nèi)常駐人口, 通常要往返于核質(zhì)和胞質(zhì)之間, 這些穿梭蛋白既有NLS 又有NES。 輸入蛋白(importin)僅有核定位信號的蛋白質(zhì)自身不能通過核孔復(fù)合物,它必須在水溶性的NLS 受體的幫助下才可進(jìn)入核孔復(fù)合物,這種受體稱為輸入蛋白, 分布在胞質(zhì)溶膠。它們作為一種穿梭受體(shuttling receptor)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)與核蛋白的核定位信號結(jié)合, 然后一起穿過核, 在核內(nèi)與親核蛋白分離后再返回到細(xì)胞質(zhì)中。 輸出蛋白(exportin)存在于細(xì)胞核中

46、識別并與輸出信號結(jié)合的蛋白質(zhì), 幫助核內(nèi)物質(zhì)通過核孔復(fù)合物輸出到細(xì)胞質(zhì), 而后快速通過核孔回到細(xì)胞核中。核運(yùn)輸系統(tǒng)(nuclear-transport system)核質(zhì)蛋白(nucleoplasmin)的輸入作用細(xì)胞核內(nèi)輸出到細(xì)胞質(zhì)的兩類主要物質(zhì)是各種RNA和核糖體亞基。輸出的RNA中, mRNA是最多也是最重要的。細(xì)胞核中合成的RNA 很快與蛋白質(zhì)形成hnRNPs(含有加工成熟的RNPs 稱之為mRNPs)后被運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)溶膠。分子伴侶(molecular chaperones):是由不相關(guān)的蛋白質(zhì)組成的一個(gè)家系，它們介導(dǎo)其它蛋白質(zhì)的正確裝配，但自己不成為最后功能結(jié)構(gòu)中的組分。分子伴侶是細(xì)胞

47、中一大類蛋白質(zhì), 它們的作用廣泛, 但都有一個(gè)基本的特性, 就是“樂于助人”。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的分子伴侶 :核質(zhì)蛋白(nucleoplasmin):它在細(xì)胞核中通過降低組蛋白的正電荷, 幫助組蛋白和DNA 形成正常的核小體, 其本身并不成為核小體的組成成分。三個(gè)特點(diǎn):凡具有介導(dǎo)功能的蛋白, 都稱為分子伴侶；作用機(jī)理不清楚；分子伴侶一定不是最終組裝完成的結(jié)構(gòu)的組成部分, 但也不一定是一個(gè)分離的實(shí)體。分子內(nèi)伴侶(intramolecular chaperones)：一些位于信號肽和成熟蛋白之間的前序列, 不僅抑制酶原蛋白的活性, 還作為分子伴侶幫助酶原蛋白折疊。去除前序列, 剩余部分便會(huì)形成穩(wěn)定的中間

48、物, 既不沉淀, 也不折疊;加入前序列,才能折疊成活性構(gòu)象,將這種序列稱為分子內(nèi)伴侶。與一般的分子伴侶相比, 這種分子內(nèi)伴侶具有高度的專一性, 通過水解作用釋放, 不需要ATP。分子伴侶的功能和作用機(jī)制 幫助蛋白質(zhì)折疊和裝配這是所有分子伴侶家族成員共同的、最重要的功能。驅(qū)使蛋白質(zhì)折疊和組裝的主要作用力是蛋白質(zhì)疏水區(qū)域間的疏水作用。蛋白質(zhì)多肽鏈在核糖體上合成時(shí)就開始進(jìn)行折疊。在體內(nèi)溶液環(huán)境中，肽鏈形成天然構(gòu)象或亞基裝配成復(fù)合物之前，它們原來包埋在蛋白質(zhì)中心的疏水區(qū)瞬間會(huì)暴露而易錯(cuò)誤折疊或聚集形成不正確的產(chǎn)物; 分子伴侶識別這些未折疊的肽鏈和未組裝的亞基，與它們形成復(fù)合物防止錯(cuò)誤折疊或聚集成包涵體

49、。 幫助蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位分子伴侶在蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位中起重要作用,它們與新生肽鏈結(jié)合，阻止它們折疊成天然構(gòu)象或聚集，使新生肽保持輸出感受態(tài)的構(gòu)象，即完全或部分折疊并且不被細(xì)胞內(nèi)蛋白酶水解，利于跨膜轉(zhuǎn)位。并且發(fā)現(xiàn)在新生肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的共翻譯運(yùn)輸?shù)哪Ｐ椭?，肽鏈插入?nèi)質(zhì)網(wǎng)膜除了與信號肽、信號肽識別顆粒和停泊蛋白有關(guān)，還與分子伴侶有關(guān)。 參與細(xì)胞器和細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的發(fā)生 應(yīng)激反應(yīng)分子伴侶中除少數(shù)成員外，大部分成員均可被高溫或低溫和乙醇、亞砷酸鹽、重金屬等因素誘導(dǎo)合成，它們使生物體逆境耐受力大大增強(qiáng)。 參與信號傳導(dǎo)染色質(zhì)(chromatin)染色體(chromosome)是細(xì)胞在有絲分裂和減數(shù)分裂過程中由

50、染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)骨架DNA一個(gè)生物儲(chǔ)存在單倍體染色體組中的總遺傳信息稱為該生物的基因組(genome)。染色質(zhì)中的DNA 是雙螺旋結(jié)構(gòu)。在構(gòu)型上,主要是Waston 和Crick 提出的右手雙螺旋DNA, 即B-型DNA。此外還有A 型和Z 型DNA。DNA 序列的復(fù)雜性單一序列(unique sequence) 又稱非重復(fù)序列, 在一個(gè)基因組中一般只有一個(gè)拷貝。真核生物的絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)基因在單倍體中是單拷貝或幾個(gè)拷貝(15 個(gè)拷貝)。重復(fù)序列(repetitive sequence)拷貝數(shù)在10 個(gè)以上的序列稱為重復(fù)序列。DNA 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定遺傳的功能序列DNA 是遺傳物質(zhì),它的穩(wěn)

51、定遺傳依賴于復(fù)制和分離的準(zhǔn)確性。要達(dá)到這個(gè)目的, 在染色體上必須具有三個(gè)功能單位, 即: 自主復(fù)制序列、著絲粒序列和端粒序列。 ARS 序列(autonomous replicating sequence) 即自主復(fù)制序列, 又叫復(fù)制起點(diǎn)序列(replication origin sequence)。真核生物染色體上有多個(gè)ARS 序列。上下游各200 個(gè)bp 左右的序列是維持ARS 功能所必需的。 CEN 序列(centromeric sequence) 即著絲粒序列，功能是形成著絲粒，均等分配兩個(gè)子代染色單體。 端粒順序(telomeric sequence，TEL) 是線性染色體兩端的特殊

52、序列，在人類，這種序列是GGGTTA。功能是保持線性染色體的穩(wěn)定，即不環(huán)化、不粘合、不被降解。端粒是由端粒酶合成的。該酶是反轉(zhuǎn)錄酶, 自身含有一個(gè)RNA 分子，可作為延長DNA 末端合成的模板，合成的方向是53。端粒酶是一種蛋白和RNA 的復(fù)合物, 用自身的RNA 作為模板, 反轉(zhuǎn)錄成DNA, 使DNA 鏈不斷加長, 然后在DNA聚合酶的作用下將DNA 雙鏈中的未合成的缺口填補(bǔ)。人工染色體(artificial chromosome)基于ARS、CEN、TEL 是線性染色體穩(wěn)定的功能序列,人們利用這些序列構(gòu)建載體, 重組后的DNA 以線性狀態(tài)存在, 這樣不僅穩(wěn)定,而且大大提高了插入外源基因的能

53、力,并且可以像天然染色體一樣在寄主細(xì)胞中穩(wěn)定復(fù)制和遺傳，稱為人工染色體。組蛋白(histone)：是真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白, 是一類小分子堿性蛋白質(zhì), 有五種類型：H1 、H2A 、H2B 、H3 、H4，它們富含帶正電荷的堿性氨基酸, 能夠同DNA 中帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)相互作用。染色質(zhì)中的組蛋白與DNA 的含量之比為1:1。組蛋白的功能5 種組蛋白在功能上分為兩組:一組是核小體組蛋白(nucleosomal histone), 包括H2A、H2B、H3 和H4,它們的作用是將DNA 分子盤繞成核小體。H1 屬于另一組組蛋白, 它不參加核小體的組建, 在構(gòu)成核小體時(shí)起連接作用, 并賦予染

54、色質(zhì)以極性。組蛋白的化學(xué)修飾大多數(shù)細(xì)胞中都有部分組蛋白的某些堿性氨基酸側(cè)鏈被磷酸化、乙?；蚣谆约癆DP 的核糖化等修飾, 這些修飾中和了側(cè)鏈的正電荷或被轉(zhuǎn)變成帶負(fù)電。非組蛋白(nonhistone proteins)與染色體組蛋白不同, 非組蛋白是指細(xì)胞核中組蛋白以外的酸性蛋白質(zhì)。非組蛋白不僅包括以DNA 作為底物的酶，也包括作用于組蛋白的一些酶, 如組蛋白甲基化酶。非組蛋白的特性非組蛋白是一類不均一的蛋白質(zhì)，所含酸性氨基酸超過堿性氨基酸，故呈酸性，帶負(fù)電荷。另外, 非組蛋白常常是被磷酸化的。非組蛋白在作用時(shí)具有以下特性： 能識別特異的DNA序列, 識別的信息來源于DNA核苷酸序列的本身

55、, 識別位點(diǎn)存在于DNA 雙螺旋的大溝部分; 識別與結(jié)合靠氫鍵和離子鍵,而非共價(jià)鍵； 在不同的基因組文庫之間發(fā)現(xiàn)這些序列特異性結(jié)合蛋白所識別的DNA 序列在進(jìn)化上是保守的。非組蛋白的功能：參與染色體的構(gòu)建、啟動(dòng)基因的復(fù)制、調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄 反式作用因子(trans-acting factor)參與基因表達(dá)調(diào)控的因子, 它們與特異的靶基因的順式元件相結(jié)合起作用。編碼反式作用因子的基因與被反式作用因子調(diào)控的靶序列(基因)不在同一染色體上。 順式作用元件(cis-acting element) 存在于基因旁側(cè)序列中能影響基因表達(dá)的序列。順式作用元件包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、負(fù)調(diào)控序列和可誘導(dǎo)元件等, 它們的

56、作用是參與基因表達(dá)的調(diào)控。異固縮(heteropythosis)細(xì)胞分裂時(shí), 核內(nèi)染色質(zhì)要凝縮成染色體結(jié)構(gòu),對堿性染料著色很深,一旦脫離分裂期, 染色體去凝集成松散狀態(tài),此時(shí)染色著色力減弱。但是,有些染色體或其片段的凝縮周期與其它的不同,這種現(xiàn)象稱為異固縮。其中在間期或前期過度凝縮,染色很深的稱為正異固縮。在中期凝縮不足,染色很淺,稱為負(fù)異固縮。根據(jù)染色體在分裂期與間期的染色不同, 將染色質(zhì)分為異染色質(zhì)(heterochromatin)和常染色質(zhì)(euchromatin)。異染色質(zhì)和常染色質(zhì)可通過染色進(jìn)行觀察,間期染色深的是異染色質(zhì),染色淺的是常染色質(zhì)。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)核小體(nucleoso

57、me)： DNA和組蛋白組成重復(fù)的亞單位核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。由200 個(gè)(160-240)左右堿基對的DNA 和五種組蛋白結(jié)合而成。其中四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4)各2 分子組成八聚體的小圓盤，146個(gè)堿基對的DNA 在小圓盤外面繞1 3/4 圈。每一分子的H1與DNA 結(jié)合, 鎖住核小體DNA 的進(jìn)出口, 起穩(wěn)定核小結(jié)構(gòu)的作用。兩相鄰核小體之間以連接DNA(linker DNA)相連(圖11-24), 連接DNA 的長度變化不等, 因不同的種屬和組織而異, 但通常是60 個(gè)堿基對。核小體與DNA 的復(fù)制一旦組蛋白和DNA 裝配成核小體, 組蛋白基本上不再與所結(jié)合的DNA

58、分開。在DNA復(fù)制時(shí), 核小體也不會(huì)解體。因此, 在DNA 復(fù)制期間, 復(fù)制叉必須以某種方式通過核小體。按照一種假說, 在DNA 復(fù)制時(shí), 每一個(gè)核小體暫時(shí)分成兩半, 允許DNA 聚合酶復(fù)進(jìn)行DNA 的復(fù)制(圖11-28)。在電鏡下觀察正在復(fù)制的染色質(zhì)時(shí), 可以看到復(fù)制叉上有一條DNA 鏈沒有核小體結(jié)構(gòu)。并進(jìn)一步證明, 有核小體的是先導(dǎo)鏈, 無核小體的是滯后鏈。復(fù)制叉通過后核小體重新裝配。在該模型中，核小體組蛋白能夠永久性與DNA 結(jié)合，不過核小體只是完整地遺傳到前導(dǎo)鏈的DNA 中，滯后鏈復(fù)制后要重新裝配核小體。染色體的包裝1、核小體的裝配是染色體裝配的第一步, DNA 包裝成核小體, 大約壓

59、縮了7 倍。2、核小體通過自身形成螺旋的方式形成致密的、外徑為30nm 的管狀結(jié)構(gòu),稱為螺線管, 又稱30nm 染色質(zhì)纖維。從核小體到螺線管壓縮了6 倍。從螺線管到超螺線管(supersolenoid)：進(jìn)一步螺旋化形成。又壓縮了40 倍。從超螺線管到染色體：超螺線管進(jìn)一步螺旋化, 形成直徑為12m, 長度為210m 的中期染色體,從超螺線管到染色體大約壓縮了5倍。由此看來, DNA 經(jīng)核小體到染色體, DNA 總共壓縮了8400 倍。著絲粒(centromere)和動(dòng)粒(kinetochore)著絲粒是染色體中連接兩個(gè)染色單體, 并將染色單體分為兩臂: 短臂(p)和長臂(q)的部位。 中著絲

60、粒染色體(metacentric chromosome), 著絲粒位于染色體的中部,兩臂長度相等或大致相等。 亞中著絲粒(submetacentric chromosome), 著絲粒偏離中部, 染色體的兩個(gè)臂長短不一, 短的叫做短臂, 簡寫為p, 來自法文petit 的字頭; 長的叫做長臂, 簡寫為q, 為p 的下一個(gè)字母。 亞端部著絲粒染色體(subtelocentric chromosome),著絲?？拷旧w一端, 長臂極長, 短臂極短, 甚至不易覺察, 又叫做近端著絲粒染色體。 端部著絲粒染色體(telocentric chromosome), 著絲粒位于染色體末端, 只有一個(gè)長臂。