細胞生物學進展課件09.3

1、一、細胞的發(fā)現(xiàn)1665年，R.Hooke發(fā)表了顯微圖譜一書，描述了用自制顯微鏡（30倍）觀察軟木塞切片時發(fā)現(xiàn)的“cellar”.1674年，荷蘭布商列文虎克自制了高倍顯微鏡（300倍），觀察到血細胞、池糖水滴中的原生動物、人類和其它哺乳動物的精子。二、細胞學說的建立第一階段：1838-1839年，德國植物學家施萊登和德國動物學家施旺兩人共同提出細胞學說：一切動植物都是由細胞構(gòu)成的，細胞是一切動植物的基本單位。第二階段：新的細胞可以通過老的細胞繁殖產(chǎn)生。1858年，魏爾肖指出細胞只能來源于細胞。進一步指明細胞是一個相對獨立的單位。三、細胞學的經(jīng)典時期： 主要細胞器和細胞分裂活動的發(fā)現(xiàn)。四、實驗細

2、胞學時期： O.Hertwig采用實驗方法研究海膽和蛔蟲卵發(fā)育中的核質(zhì)關(guān)系，創(chuàng)立了實驗細胞學。五、細胞生物學學科的形成與發(fā)展 20世紀50-60年代：生物化學與細胞生物學的相互滲透與結(jié)合。 20世紀70年代：分子生物學概念引入到細胞學 20世紀80年代：細胞生物學的主要發(fā)展方向為分子細胞生物學。問答題：簡述細胞學說的建立過程及主要內(nèi)容，并說明為什么說細胞學說的真正完善是1858年。第二章 細胞的統(tǒng)一性與多樣性一、支原體 最小、最簡單的細胞，具備了細胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)，并具有人微言輕生命活動基本單位存在的主要特征。 具有細胞生存所需要的最低數(shù)量的蛋白（700多種）。 以一分為二的方式進行繁殖。維持

3、細胞基本生命活動細胞的最小極限不可能小于100nm，支原體己接近該極限。二、原核細胞的兩個代表：細菌與藍藻1.細菌：沒有典型的核結(jié)構(gòu)，只有類核，核區(qū)不表現(xiàn)Feulgen正反應(yīng)。 細胞表面飲食細胞質(zhì)膜、中膜體、細胞壁、莢膜、鞭毛。 其核糖體沉降系數(shù)為70S，小部分為附著核糖體，大部分為游離。 除了核區(qū)DNA外，還存在可自主復制的遺傳因子（質(zhì)粒）2.藍藻： 遺傳物質(zhì)的所在部位為中心質(zhì)，DNA含量比原核生物大。 最簡單的光能自養(yǎng)生物之一。僅含葉綠素a。 細胞質(zhì)膜外有細胞壁和一層膠質(zhì)層（又稱為鞘），細胞體積較其它原核生物要大。問答題：為什么說支原體可能是最小最簡單的細胞存在形式？為什么說古核細胞比細菌

4、更有可能是真核細胞的祖先？簡要說明抗生素的殺菌機理及細菌對抗生素的耐藥性的形成過程。討論下面的論述：“病毒是寄生物，它們對宿主生物是有害的，使宿主生物在進化過程中處于不利的地位?！闭婧松飪?nèi)膜結(jié)構(gòu)體系的形成有什么意義？判斷下面的說法是否正確：“所有的生命體均由細胞構(gòu)成”，并解釋原因。第三章 細胞生物學的研究方法相差顯微鏡：原理：光線通過不同密度的物質(zhì)時，若密度大則光滯留的時間長，反之則短。相差顯微鏡正是利用這一點，將相位差轉(zhuǎn)換成振幅差。應(yīng)用：樣品不需要染色，可以觀察活細胞，甚至細胞核、線粒體等細胞器的動態(tài)熒光顯微鏡：原理；物質(zhì)中的電子吸收光能后由低能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣軤顟B(tài)，再加到低能狀態(tài)時釋放出的

5、光就是熒光應(yīng)用：鑒定來細胞結(jié)構(gòu)、對特異蛋白質(zhì)等生物大分子進行定性、定位負染色技術(shù)：構(gòu)成生物體的一些分子是由一些原子序數(shù)很低的輕元素（C、H、O、N）組成的，它們散射電子的能力很弱，在電鏡下幾乎不形成明暗反差，為使生物樣品加大反差，用重金屬對其進行染色，增加散射電子的能力，從而襯托樣品的精細結(jié)構(gòu)。冷凍蝕刻技術(shù)： 用快速低溫冷凍法對樣品迅速冷凍（液氮），并在低溫下進行斷裂。 用鉑、金等金屬進行傾斜噴鍍形成對應(yīng)于凹凸的電子反差，再經(jīng)碳垂直于斷面進行真空噴鍍，形成一連續(xù)的碳膜 用消化液將樣品消化，將碳膜及其構(gòu)成圖形的金屬微粒移到載網(wǎng)上進行電鏡觀察。電鏡三維重構(gòu)技術(shù)： 是電子顯微鏡、電子衍射技術(shù)與計算機

6、圖像處理相結(jié)合而形成的，適合于生物大分子三維結(jié)構(gòu)的分析。首先，在不同傾角下對樣品進行拍照，將所得到的系列圖片經(jīng)傅立葉變換，獲得樣品的三維結(jié)構(gòu)電子密度圖。目前，該技術(shù)與X射線衍射技術(shù)、核磁共振分析技術(shù)相結(jié)合，成為當前結(jié)構(gòu)生物學的主要實驗手段。細胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、糖與脂質(zhì)等萬分的顯示方法： 利用一些顯色劑與被檢測物質(zhì)中某些基團特異性結(jié)合，通過顯色劑在細胞中的定位及顏色的深淺來進行物質(zhì)的定性與定量分析。DNA：Feulgen反應(yīng)多糖：PAS反應(yīng)不飽和脂肪酸：四氧化俄磷脂：蘇丹III蛋白質(zhì)的酪氨酸：米倫堿性磷脂酶：格莫瑞特異蛋白抗原的定位與定性： 根據(jù)抗體能與對應(yīng)抗原自行識別并結(jié)合的免疫學原理，檢測特

7、定蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布狀況和含量。 免疫熒光技術(shù)：免疫電鏡技術(shù)（免疫酶標技術(shù)、免疫鐵蛋白技術(shù)、免疫膠體金技術(shù)）細胞內(nèi)特異核酸序列的定位與定性：確定特異核酸序列在細胞中或者染色體上的位置 原位雜交技術(shù)放射自顯影技術(shù)：生物大分子在細胞內(nèi)的動態(tài)合成過程。 放射性同位素物質(zhì)流式細胞儀：定量測定細胞中DNA、RNA或特異蛋白質(zhì)含量及對相應(yīng)類型細胞精確分選。問答題：細胞組分分析方法有哪些基本實驗技術(shù)？哪些技術(shù)可用于生物大分子在細胞內(nèi)的定性與定位？為什么說細胞培養(yǎng)是細胞生物學研究的最基本技術(shù)？在研究工作中分離得到一個與動物減數(shù)分裂直接相關(guān)的基因，如果想得到該基因的單克隆抗體，請說明實驗原理與方法。第四章 細

8、胞質(zhì)膜基本定義：脂質(zhì)體 去垢劑影響膜脂流動性的因素主要有：熒光漂白恢復技術(shù)細胞質(zhì)膜的基本功能什么是膜骨架？研究膜骨架時為什么使用紅細胞作為研究材料？請述敘紅細胞膜骨架的基本結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計兩個證明細胞膜流動性的實驗第五章 物質(zhì)的跨膜運輸載體蛋白及其功能通道蛋白及其功能根據(jù)能源來源的不同，主動運輸可以分為哪幾種類型？P型離子泵的結(jié)構(gòu)特點：V型質(zhì)子泵和F型質(zhì)子泵動物、植物和原生動物是通過什么機制應(yīng)對低滲膨脹作用的？敘述網(wǎng)格蛋白有被胞飲小泡形成的機理。為什么協(xié)同轉(zhuǎn)運是間接消耗ATP的？兩種協(xié)同轉(zhuǎn)運有什么不相同的地方？第六章 細胞的能量轉(zhuǎn)換：線粒體與葉綠體線粒體和葉綠體的DNA線粒體蛋白的運送是如何實現(xiàn)

9、的？導肽有什么特點？葉綠體蛋白是如何實現(xiàn)定向運送與裝配的？由核基因編碼、在細胞質(zhì)核糖體上合成的蛋白質(zhì)是如何運送至線粒體和葉綠體的功能部位上的？為什么說線粒體和葉綠體是半自主性細胞器？假如一種帶正電荷的脂溶性熒光染料對代謝活動旺盛的真核細胞進行染色，你認為最有可能在哪種細胞器中觀察到？為什么？經(jīng)過低滲溶液處理后，線粒體內(nèi)膜和外膜將發(fā)生怎樣不同的變化？為什么？簡述ATP合成酶的結(jié)構(gòu)特點，組成和主要特點。第七章 真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸請述敘兩種基本類型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與功能特點。請述敘分泌蛋白的分泌過程蛋白質(zhì)的糖基化有什么功能？請說明溶酶體的生物發(fā)生途徑。細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)有不同的種類，請從

10、蛋白質(zhì)合成部位及去向方面對其分類并進行說明。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成哪幾類蛋白質(zhì)？它們在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成有什么生物學意義？指導分泌蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成需要哪 些主要結(jié)構(gòu)或因子？它們?nèi)绾螀f(xié)同作用完成肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成？為什么跨膜糖蛋白的糖基總在細胞膜的外側(cè)？什么是重鏈結(jié)合蛋白（Bip）？它有什么作用？簡述分泌蛋白的運輸過程？第八章 細胞的信號轉(zhuǎn)導信號分子與受體： 化學信號分子：激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等 物理信號分子：光、電、溫度的變化等 氣體分子：NO 細胞內(nèi)受體 細胞表面受體第二信使與分子開關(guān) 一類是GTPase蛋白 蛋白磷酸化與去磷酸化cAMP信號通路有哪些蛋白因子或酶參與？它們在信號傳遞過程中各

11、起到什么作用？磷脂棧肌醇雙信使信號通路受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路。細胞以什么方式實現(xiàn)對信號的控制？請總結(jié)細胞信號的整合方式與控制機制。請述敘霍亂毒素導致腹瀉的信號傳遞機制cAMP的效應(yīng)為何隨鞭細胞的不同而不相同？第九章 細胞骨架1.微絲：主要結(jié)構(gòu)成分：肌動蛋白 肌動蛋白在細胞內(nèi)存在的形式：肌動蛋白單位（球狀肌動蛋白）和纖維狀肌動蛋白。其外觀呈碟狀，中央有一裂口，可結(jié)合ATP和Mg+微絲組裝的動力學特性和踏車現(xiàn)象。細胞皮層、應(yīng)力纖維、細胞偽足、微絨毛、肌肉的收縮等都與微絲有關(guān)。2.微管：由a微管蛋白和B微管蛋白組成，兩者都可以結(jié)合GTP，前者結(jié)合的GTP從不進行水解或GTP/GD

12、P交換；后者結(jié)合的GTP可以進行水解和GTP/GDP交換。a B微管蛋白異二聚體縱向排列形成原纖絲，13根原纖絲合攏后構(gòu)成微管的管壁。微管的體外組裝過程可分為成核和延伸兩階段。具有起始微管的組裝和延伸的結(jié)構(gòu)稱為微管組織中心。細胞內(nèi)，驅(qū)動蛋白能夠介導膜泡沿微管向微管的正極移動，胞質(zhì)動力蛋白能夠介導膜泡向微管負極移動。纖毛和鞭毛是真核細胞表面具有運動功能的特化結(jié)構(gòu)，其運動靠相鄰二聯(lián)體微管之間的相互滑動。在細胞分裂過程中，動粒微管牽引染色體的運動，極微管的滑動和星體微管的解聚使細胞的兩極離得更遠。中間絲（中間纖維）：以異源二聚體的形式參與中間纖維的組裝。組裝過程不需要ATP或GTP提供能量，其去組裝

13、和重組裝過程與中間纖維蛋白的磷酸化與去磷酸化有關(guān)。核纖層結(jié)構(gòu)是位于內(nèi)層核膜內(nèi)側(cè)的一薄層纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由V型中間纖維蛋白組裝而成。核纖層的組裝與去組裝與核纖層蛋白的去磷酸化和磷酸化有關(guān)。其磷酸化受細胞分裂促進因子（MPF）調(diào)節(jié)。問答題：如何理解細胞骨架的動態(tài)不穩(wěn)定性？這一現(xiàn)象與細胞生命活動過程有什么關(guān)系？第十章：細胞核與染色體核被膜在細胞周期中的崩解與組裝：受MPF調(diào)節(jié)，該過程與核纖層蛋白、核孔復合體蛋白的磷酸化與去磷酸化有關(guān)。核孔復合體的功能：被動擴散；主動運輸；染色質(zhì)活化與基因激活： DNA局部結(jié)構(gòu)的形成組蛋白的修飾HMG結(jié)構(gòu)域蛋白的影響。染色體DNA的3種功能元件： 自主復制DNA序列：確

14、保染色體在細胞周期能夠自主復制 著絲粒DNA序列：保證染色體DNA平均分配到子細胞中去 端粒DNA序列：保證染色體的獨立性和穩(wěn)定性（有絲分裂計時器）細胞是如何保證眾多的生命活動在細小的細胞核內(nèi)有序進行的？核定位信號是一種永久性的信號，這是否對生命活動有意義？假如在分離于細胞核的一種蛋白上發(fā)現(xiàn)了O-連接和N-連接糖基化修飾，請推測這些蛋白在核上的定位及其中可能牽涉到的機制。第十一章 核糖體為什么真核生物的總RNA在電泳時呈現(xiàn)出3條帶？為什么說核糖體是蛋白質(zhì)生物合成的場所，請設(shè)計一個實驗進行證實？第十二章 細胞增殖及其調(diào)控細胞周期中各個不同時相及其主要事件特殊的細胞周期舉例說明CDK激酶在細胞周期

15、中是如何執(zhí)行調(diào)節(jié)功能的。第十三章 程序性細胞死亡與細胞衰老細胞凋亡的分子機制：重要分子有：caspase超家族、天然caspase抑制劑、IAP、bcl-2家族等。細胞凋亡受到哪些因素的調(diào)控？復制衰老的可能機制是什么？細胞凋亡的分子機制： 途徑：caspase依賴性細胞凋亡 不依賴于caspase的凋亡途徑caspase依賴性細胞凋亡：Caspase：存在于細胞質(zhì)中的具有類似結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，能夠特異性切割靶蛋白天冬氨酸殘基的肽鍵，從而使靶蛋白活化或失活。根據(jù)其在細胞周期中執(zhí)行的功能不同，可以將caspase分為兩類：凋亡起始者和凋亡執(zhí)行者。兩者通過均以沒有活性的酶原形式存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中，接受凋

16、亡信號刺激后，酶原分子在特異的天冬氨酸殘基位點被切割，形成由大小兩個亞基組成的異二聚體，成為有活性的caspase。其中，起始caspase屬于同性活化，即酶原分子聚集成復合物達到一定濃度時，就彼此切割而活化。執(zhí)行caspase屬于異性活化，即由起始caspase對其招集并切割。起始者負責對執(zhí)行者前體進行切割，產(chǎn)生有活性的執(zhí)行者。執(zhí)行者負責切割結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，導致被切割蛋白失活。（信號放大）細胞凋亡時，DNA的切割與凋亡小體的形成機制： caspase對于底物的切割，有時會使一些酶活化。如：在細胞內(nèi)，caspase激活的DNA酶（CDA）通常是與其抑制因子結(jié)合在一起的形成ICAD，此時是沒

17、有活性的。細胞凋亡時，執(zhí)行caspase被活化，它會切割I(lǐng)CAD，使CAD釋放出來，CAD將對核小體間的DNA進行切割，最終產(chǎn)生200bp左右的DNA片斷。 活化的執(zhí)行caspase還可以切割核纖層蛋白，導致核纖層解聚，同時，也對核孔蛋白和細胞支架蛋白進行切割，導致細胞核質(zhì)間信號傳遞中斷，細胞質(zhì)與染色質(zhì)凝聚，產(chǎn)生凋亡小體。Caspase依賴性的細胞凋亡的信號通路： 配體（主要是腫瘤壞死因子，TNF） 與細胞表面受體（代表為：TNF-R1、Fas）結(jié)合 受體召集凋亡信號通路中的信號分子，形成死亡誘導信號復合物（DISC） 起始caspase活化 執(zhí)行caspase活化 切割相應(yīng)的功能蛋白 細胞凋亡執(zhí)行caspase活化 切割Bcl-2家