細(xì)胞生物學(xué)綜述

細(xì)胞生物學(xué)綜述細(xì)胞生物學(xué)綜述細(xì)胞生物學(xué)綜述V:1.0精細(xì)整理，僅供參考細(xì)胞生物學(xué)綜述日期：20xx年X月細(xì)胞分子生物學(xué)綜述杜慶寶，農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏，學(xué)號:1102000425摘要：本文簡要了回顧細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展歷程，并綜述了近二十年來細(xì)胞生物學(xué)的重點(diǎn)、熱點(diǎn)等問題，以及就發(fā)展前景作了相關(guān)展望。關(guān)鍵詞：細(xì)胞、分子、DNA、RNA、蛋白質(zhì)近二三十年來，學(xué)者們越來越重視從分子結(jié)構(gòu)來揭示細(xì)胞生命活動的機(jī)理，并在這方面形成成一門獨(dú)立學(xué)科—即分子生物學(xué)．它主要研究生物大分子物質(zhì)，特別是核酸和蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用．而細(xì)胞生物學(xué)以生命的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和功能單位—細(xì)胞為研究對象．這兩門學(xué)科有潛在的內(nèi)在的不可分割的聯(lián)系．把細(xì)胞的生命活動同亞細(xì)胞成分的分子結(jié)構(gòu)變化聯(lián)系起來研究就形成了一門嶄新的學(xué)科—細(xì)胞分子生物學(xué)。細(xì)胞分子生物學(xué)是以真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和生活史為主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)細(xì)胞是生命活動的基本單位，突出生物膜，細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞增殖調(diào)控，細(xì)胞分化、衰老與凋亡，腫瘤生物學(xué)等熱點(diǎn)問題，從顯微水平、超微水平和分子水平等三個層次認(rèn)識細(xì)胞生命活動的本質(zhì)和基本規(guī)律[1]。今天的地球是個瑰麗多彩的生物世界。生物多樣性是指地球上所有生命形式的總和，包括數(shù)以百萬計(jì)的動物、植物和微生物品種，它們所擁有的基因，以及它們與生存環(huán)境所組成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。但是大約在30多億年以前，我們這個星球上卻是一片死寂荒涼。生命，只是原始地球發(fā)展到一定時期的產(chǎn)物。直到大約35億年前，我們這個星球上才有了最原始的細(xì)胞。細(xì)胞的出現(xiàn)，標(biāo)志著生物發(fā)展史上的一次大飛躍。思格斯說：“隨著第一個細(xì)胞的產(chǎn)生，整個有機(jī)界的形態(tài)形成的基礎(chǔ)也就隨之而產(chǎn)生了?！奔?xì)胞是所有生物體的基本單位。物質(zhì)、能量和信息則是生命活動的三個要素。在細(xì)胞內(nèi)，實(shí)現(xiàn)著物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞等一系列相互交織而又精確有序的生命過程，從而展示出、絢麗多姿的生命世界。無論人類、動植物或單細(xì)胞的生物(如細(xì)菌)都由細(xì)胞組成。細(xì)胞不僅僅是單細(xì)胞生物的基本單位，也是多細(xì)胞生物的基本單位。事實(shí)上，多細(xì)胞生物的生命也是以單細(xì)胞形式開始的。以人類為例，當(dāng)卵子與精子融合為受精卵時便是人的生命的起始。受精卵細(xì)胞一分為二，然后不斷分裂與分化成為由多達(dá)一百萬億個細(xì)胞組成的成人。人體的每個細(xì)胞在某些功能上既是獨(dú)立的又是相互依賴的。正由于一切生物都無不由細(xì)胞所組成，這就使人們從無限多樣的生物世界中看到了它的統(tǒng)一性。細(xì)胞的形成與發(fā)展是進(jìn)化的主文，但也有一條其他形式發(fā)展的進(jìn)化旁文，即類病責(zé)及病毒系統(tǒng)，它們均不能代謝，其繁殖必須依靠宿主。不管是細(xì)胞還是病毒，生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)是生物大分子，所有的生物功能都依賴于分子水平發(fā)生的事件，這些事件是由生物大分子控制的，這些大分子可以被視作為用來完成各種具體工作的機(jī)器。生物大分子中主要包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂類以及它們的復(fù)合體。蛋白質(zhì)和核酸是所有生命活動的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，生物體的遺傳是由核酸承擔(dān)的，而生命活動則主要是蛋白質(zhì)(包括酶)功能的體現(xiàn)。一個細(xì)胞可以被視作為精確裝成的生物大分子復(fù)合體。DNA與組蛋白構(gòu)成了染色質(zhì)，細(xì)胞核中的非組蛋白又與染色質(zhì)之間形成復(fù)雜的功能聯(lián)系；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，mRNA、rRNA及tRNA相互配合進(jìn)行著蛋白質(zhì)合成，進(jìn)而再給以加工、修飾、運(yùn)輸；由類脂及蛋白質(zhì)共同組成的流動鑲嵌的膜系，將細(xì)胞空間分割成許多功能區(qū)域；位于細(xì)胞邊界的質(zhì)膜，更承擔(dān)著物質(zhì)通透、內(nèi)吞外吐及信息傳遞等重要任務(wù)。研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能和起源的科學(xué)稱為細(xì)胞生物學(xué)，而分子生物學(xué)則是一門從分子水平研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。細(xì)胞生物學(xué)并不是一門全新的科學(xué)，早在1665年，英國人Hoke及1674年荷蘭人Leeuwenhoek分別用簡陋的顯微接發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。隨后，19世紀(jì)二十年代提出了細(xì)胞學(xué)說。細(xì)胞學(xué)說的建立可以認(rèn)為是細(xì)胞生物學(xué)的起點(diǎn)，它打開了進(jìn)入生物微觀世界的大門。恩格斯高度評價細(xì)胞學(xué)說在科學(xué)史上的作用，細(xì)胞學(xué)說與能員守恒定律以及生物進(jìn)化論一起被譽(yù)為19世紀(jì)三個偉大發(fā)現(xiàn)。隨后的100余年，細(xì)胞生物學(xué)的研究集中于對細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察。由于技術(shù)的局限，不少研究僅停留于單純的形態(tài)描述和孤立靜止的觀察。20世紀(jì)30年代以后，由于大量采用了近代的物理化學(xué)技術(shù)，同時物理學(xué)家、生化學(xué)家、遺傳學(xué)家及微生物學(xué)家等一起闖入生命學(xué)領(lǐng)域，一方面建立了分子生物學(xué)這一新興學(xué)科，另一方面又使細(xì)胞生物學(xué)的研究不斷深化。細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)之間相互滲透、相得益彰，己成為生物學(xué)科中最有生氣與活力的分文。有人把本世紀(jì)細(xì)胞與分子生物學(xué)的發(fā)展響為生物學(xué)的第二次革命。細(xì)跑分子生物學(xué)研究的對象是細(xì)胞，生命寓于細(xì)胞之中。細(xì)胞分子生物學(xué)最關(guān)心的時細(xì)胞的時間、空間變化，其任務(wù)是在細(xì)胞這個生物體最基本的結(jié)構(gòu)單位里探索生命活動的規(guī)律性，并通過細(xì)胞來認(rèn)識生命的共同本質(zhì)。細(xì)胞分子生物學(xué)涉及到生物學(xué)中許多分支學(xué)科的內(nèi)容，例如遺傳、發(fā)育、生理、代謝等，但它具有自己的獨(dú)立體系，并不是各個學(xué)科內(nèi)容的簡單累加生物學(xué)各個分支學(xué)科都有各自觀察問題、分析問題的范疇和角度[2]?？墒且迅鞣N生命活動同細(xì)胞結(jié)構(gòu)例如，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)生物合成這樣復(fù)雜的過程，如果脫離細(xì)胞結(jié)構(gòu)只從生物化學(xué)角度來討論．就無法闡明清楚．細(xì)胞是有秩序的立體結(jié)構(gòu)，為各種分子參加生命活動提供特定的微環(huán)境．脫離了這—微環(huán)境，大分子的某些屬性也要發(fā)生質(zhì)的變化．例如，線粒體內(nèi)膜上的F因子，作為線粒體的正常結(jié)構(gòu)時，催化ADP和磷酸根合成ATP．但將其分離到體外時卻催化ATP水解成ADP和磷酸。因此，各種分子必須在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成一定的有秩序的關(guān)系，互相協(xié)調(diào)配合才能表現(xiàn)出有生命意義的理象．單純無秩序的大分子變化，只能是生物化學(xué)反應(yīng)，還不能稱其為生命活動。因此，從分子水平闡明生命現(xiàn)象時，決不可以忽視細(xì)胞這一基本結(jié)構(gòu)單位的整體性。細(xì)胞分子生物學(xué)得發(fā)展，必然為生物學(xué)各分支學(xué)科的發(fā)展提供更深刻的依據(jù)。細(xì)胞分子生物學(xué)的飛速發(fā)展，已使“生物學(xué)不再在謊野里徘徊，而已達(dá)到了它所向往的境地”(加拿大哲學(xué)家，邁克爾·魯斯)，生物學(xué)將成為整個自然科學(xué)的帶頭學(xué)科。綜觀細(xì)胞分子生物學(xué)的科學(xué)思維與研究路線，大致可以區(qū)分為下列3種類型[3]：(1)結(jié)構(gòu)學(xué)派認(rèn)為闡明細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子的結(jié)構(gòu)，才能闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)。結(jié)構(gòu)生物學(xué)的主要任務(wù)是從細(xì)胞與分子的結(jié)構(gòu)出發(fā)，頂見它們的功能和行為。結(jié)構(gòu)生物學(xué)的基礎(chǔ)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)理論和強(qiáng)有力的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。目前，結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心問題是確定組成生物大分子的每個原子的三維空間排列。一旦明確了核酸、抗體等大分子的三維結(jié)構(gòu)，必然導(dǎo)致對其功能認(rèn)識的極大深化。(2)信息學(xué)派認(rèn)為生命現(xiàn)象的一個重要活動是信息流，因此生命現(xiàn)象的本質(zhì)是信息的形成、傳遞與演化。如果說結(jié)構(gòu)學(xué)派更多的是靜態(tài)的描述與科學(xué)的推理的話，那么信息學(xué)派則著重于動態(tài)的分析與過程的演繹。細(xì)胞內(nèi)存在兩個主要的信息流，一是基因表達(dá)的信息流，另一是外界信息對細(xì)胞的影響(也即從質(zhì)膜經(jīng)胞漿以至細(xì)胞核的過程)。(3)層次學(xué)派生命活動是有層次的，即大分子、細(xì)胞、細(xì)胞間直至人體這樣幾個不同的結(jié)構(gòu)層次。誠然，各個層次的生命活動都建立在生物大分子的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動及其相互作用的基礎(chǔ)上。對于蛋白質(zhì)、核酸結(jié)構(gòu)功能研究的已有成果，正在將生命世界各個層次的活動以及生命的全過程(如細(xì)胞分化和發(fā)育、細(xì)胞間的信息傳遞、高級神經(jīng)活動等)有機(jī)地聯(lián)系起來，從而在新的高度上揭示生命的奧秘。但是必須指出的是，生命現(xiàn)象的各個層次有著不同的規(guī)律，把復(fù)雜的生命現(xiàn)象簡單地、不分層次地分解成細(xì)胞與分子機(jī)制，是一種還原論。毫無疑問，純粹的還原論分析有其固有的局限性，任何生命現(xiàn)象都不可能單純地歸結(jié)為物理、化學(xué)的變化，也不可能簡單地從一個復(fù)雜系統(tǒng)的基本組分的性質(zhì)來外推這個系統(tǒng)是如何工作的。因此，細(xì)胞分于生物學(xué)的研究一方面要深入地進(jìn)行結(jié)構(gòu)與信息交流的分析，另一方面要十分注意不同結(jié)構(gòu)層次的特有的生命現(xiàn)象的規(guī)律。隨著細(xì)胞分子生物學(xué)的興起和向各方面的滲透，生物科學(xué)的各分支學(xué)科也經(jīng)歷著興衰更替的變化。從目前的發(fā)展?fàn)顩r來看，細(xì)胞分子生物學(xué)將保持帶頭分支學(xué)科的地位，重點(diǎn)研究的領(lǐng)域是：生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能的研究；真核生物基因及基因表達(dá)調(diào)控的研究；分子神經(jīng)生物學(xué)的研究；醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)的研究；植物分子生物學(xué)的研究；分子進(jìn)化的研究，等等。由此可見，分子細(xì)胞分子生物學(xué)帶動了整個生物科學(xué)的全面發(fā)展，這是當(dāng)代生物科學(xué)的一個顯著特點(diǎn)和發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代生物科學(xué)的發(fā)展，是生物科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等科學(xué)之間相互交叉、滲透和相互促進(jìn)的結(jié)果。其他相關(guān)科學(xué)推動了生物科學(xué)對生命現(xiàn)象和本質(zhì)的研究不斷深入和擴(kuò)大，生物科學(xué)的發(fā)展也為其他相關(guān)科學(xué)提出了許多新的研究課題，開辟了許多新的研究領(lǐng)域?？梢?，生物科學(xué)與有關(guān)科學(xué)的高度的雙向滲透和綜合，也已經(jīng)成為當(dāng)代生物科學(xué)的一個顯著特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代生物科學(xué)的新進(jìn)展，許多是在采用先進(jìn)的技術(shù)和手段的條件下取得的，這些新技術(shù)有：DNA重組技術(shù)，DNA合成技術(shù)，快速DNA序列測定技術(shù)，蛋白質(zhì)人工合成技術(shù)，蛋白質(zhì)序列測定技術(shù)，核酸分子雜交技術(shù)，限制性內(nèi)切酶片段長度多樣性技術(shù)，反義RNA技術(shù)，聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增技術(shù)，單克隆抗體技術(shù)，脈沖電泳技術(shù)，磁力共振技術(shù)，掃描隧道和原子力顯微技術(shù)，同步輻射技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，等等?？梢姡芯考夹g(shù)和手段的革新是當(dāng)代生物科學(xué)的另一個顯著特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。當(dāng)代細(xì)胞分子生物學(xué)的重大研究課題主要有以下幾點(diǎn)：(一)生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及分子問的相互作用細(xì)胞的增殖、分化、生長、識別、遺傳、突變…—諸多的生命現(xiàn)象，都是由其組成的生物分子，特別是生物大分子蛋白質(zhì)、核酸和糖復(fù)合物的功能及相互間的作用而表現(xiàn)的[4]。因此，要揭露生命的秘密，要了解這些生物大分子的功能及它們之間的相互作用關(guān)系，首先要從其結(jié)構(gòu)著手。(1)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的研究已有40多年的歷史，當(dāng)前正朝自動化及微量化發(fā)展，如蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的確定，是揭示蛋白質(zhì)多種多樣生物功能的前提，是研究的一個重大問題[5]。核酸一級結(jié)構(gòu)的分析雖然已普遍成為一般分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)萬法，已有多種核酸的序列被闡明，但核酸序列列分析方法還在不斷改進(jìn)，如提南分辨率和檢測的靈敏度，延長測序片斷的續(xù)進(jìn)性，采用新型的自動化測序儀(如帶不同熒光染料的脫氧核糖核酸苷及激光掃描檢測等)。人類基因組計(jì)劃從1990年開始。計(jì)劃用15年時間把構(gòu)成人類全部基因的序列(約30億個堿基對)一個不漏地測定清楚,耗資約30億美元。經(jīng)過10年努力,至2000年6月26日,科學(xué)家們終于繪出了一張人類基因組序列的“工作草圖”。弄清人類的全部基因,對生物學(xué)和醫(yī)學(xué)來說將會發(fā)生革命性變化[6]。由于對人類基因組計(jì)劃的實(shí)施,人們對疾病的認(rèn)識已經(jīng)不是傳統(tǒng)的所謂“頭疼醫(yī)頭,腳疼醫(yī)腳”的簡單診斷,而是采用最新科技成果、最新的儀器設(shè)備對疾病進(jìn)行檢測和診斷,CT、核磁共振儀、PCR……核酸構(gòu)型的研究也是近年的重要課題。DNA的精細(xì)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)和其他生物活性分子識別DNA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。80年代以來，RNA的研究有很大的發(fā)展，如具催化活性的RNA——ribozymes的發(fā)現(xiàn)、RNA的編織、mRNA前體的剪接等。(2)生物大分子之間的相互作用，包括蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)，以及核酸與其他生物大分子之間等，可以說各種生物功能都是在這種相互作用中產(chǎn)生的。例如病毒感染肝細(xì)胞后，病毒的核酸蛋白與肝細(xì)胞的核酸蛋白等生物大分子之間的相互作用是病毒致病的主要分子機(jī)制之一研究蛋白的功能，常常通過改變蛋白的表達(dá)水平，觀察細(xì)胞的生物學(xué)特性的變化，來研究蛋白相應(yīng)的生物學(xué)功能[7]。近年來，基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子生物學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)分析技術(shù)結(jié)合起來，形成了目前極具潛力的新興交叉學(xué)科-生物信息學(xué)技術(shù)。酸與核酸之間的相互作用。蛋白質(zhì)與核酸的相互作用則存在于基因表達(dá)的各個水平上，辦即基因的復(fù)制；轉(zhuǎn)錄和翻譯，其分子機(jī)制的核心是蛋白質(zhì)對核酸的專一識別和相互作用。對于一種新基因，同時把其編碼的新蛋白的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能，生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)之間的相互關(guān)系以及新基因表達(dá)調(diào)節(jié)的機(jī)制闡明，是目前基因的分子生物學(xué)研究領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)性的工作。(3)以基因結(jié)構(gòu)與功能、基因的復(fù)制與表達(dá)、基因分離、基因的克隆、基因的轉(zhuǎn)移、基因產(chǎn)物的后加工等為基礎(chǔ)研究的基因工程，在細(xì)胞分子生物學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用，成為研究揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)和規(guī)律的一種重要工具。基因工程是利用重組DNA技術(shù)，在體外通過人工剪切和拼接等方法，對生物的基因進(jìn)行改造和重組，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，是重組的細(xì)胞在受體中表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物[8]?；蚬こ坍a(chǎn)品己逐漸發(fā)展成為生物技術(shù)重要的新興產(chǎn)業(yè)，并衍生初發(fā)展了蛋白質(zhì)工程、轉(zhuǎn)基因動植物、基因治療等新研究領(lǐng)域（二)細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能(1)蛋白質(zhì)合成是細(xì)胞的主要生理活動之一，為細(xì)胞提供各種酶、細(xì)胞骨架的配件、細(xì)胞膜蛋白、核糖體b染色體及其他重要結(jié)構(gòu)的配件。多細(xì)胞生物還要合成將分泌到細(xì)胞外的蛋白質(zhì)、酶、激素、生長因子、抗體等成分。蛋白質(zhì)在胞質(zhì)內(nèi)的合成過程已基本闡明，目前的研究變點(diǎn)是在蛋白質(zhì)合成、輸送及分泌外吐過程中，信號與受體之間的分子識別機(jī)制。(2)線粒體是真核生物細(xì)胞核外特殊的細(xì)胞器，它有以下特點(diǎn)：(1)在脊椎動物中，基因組是環(huán)狀雙鏈DNA；(2)mtDNA編碼了線粒體所必需的一部分蛋白。由于其編碼有限，線粒體還需要依賴核基因編碼的一些蛋白共同保障線粒體功能。除了核編碼的復(fù)合體Ⅰ的39個亞基、復(fù)合體Ⅱ的所有亞基、復(fù)合體Ⅲ的10個亞基、復(fù)合體Ⅳ的10個亞基和復(fù)合體Ⅴ的14個亞基外[9]，線粒體本身的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程還需要核編碼的一些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行調(diào)控[10]。線粒體的主要功能是產(chǎn)生ATP，ATP又是紹胞完成各種功能的直接能源。研究細(xì)胞核和線粒體基因組之間的相互作用，研究氧化磷酸化復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)，對于了解細(xì)胞作為一個生活單位是如何實(shí)現(xiàn)其機(jī)能是十分重要的。(3)細(xì)胞運(yùn)動對于所有生物的存活是必需的。細(xì)胞沿物體表面的運(yùn)動對很多生物學(xué)過程是非常重要的,比如,胚胎細(xì)胞學(xué)、傷口的愈合和細(xì)胞免疫系統(tǒng)的功能等,而受損細(xì)胞的運(yùn)動也是許多病理學(xué)研究的核心,像大家都知道的癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。精子不運(yùn)動不能受精，沒有細(xì)胞運(yùn)動也就沒有細(xì)胞分裂，沒有細(xì)胞的變形運(yùn)動及吞噬活動也就失去了防御能力。一般認(rèn)為,細(xì)胞沿表面的運(yùn)動是一種像蠕蟲爬行一樣的周期性過程,其中包括運(yùn)動方向前端細(xì)胞部分的“突出”和后端細(xì)胞部分的“收縮”。肌動蛋白纖維的多聚化驅(qū)動細(xì)胞向前“突出”,其中一些聚合的蛋白纖維會伸出偽足“抓住”運(yùn)動表面,而在細(xì)胞后端聚合的蛋白纖維則解聚合,這些彈性纖維會收縮從而“推動”細(xì)胞向前運(yùn)動。在一些結(jié)構(gòu)簡單的小細(xì)胞中,這些運(yùn)動過程是連續(xù)地進(jìn)行的,而在那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大細(xì)胞中,這些運(yùn)動過程會在細(xì)胞的不同部分同時進(jìn)行[11]。盡管已經(jīng)知道肌動蛋白絲、微絲和微管是細(xì)胞骨架及細(xì)胞運(yùn)動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，但對于其分子機(jī)制及如何精確地調(diào)控還不很清楚。(4)膜結(jié)構(gòu)是生物體的基本結(jié)構(gòu)之一。除細(xì)胞的質(zhì)膜之外，細(xì)胞內(nèi)還有功能各不相同的膜結(jié)構(gòu)。細(xì)胞內(nèi)的各種生物膜不僅在結(jié)構(gòu)上有一定的聯(lián)系，在功能上也既有分工，又有緊密的聯(lián)系。細(xì)胞膜、核膜以及由膜圍繞而成的細(xì)胞器，在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，它們所形成的結(jié)構(gòu)體系，叫做生物膜系統(tǒng)[12]。生物膜不僅是極性物質(zhì)的通透屏障，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對恒定，而且參與各種生命活動。細(xì)胞通過其質(zhì)膜有選擇地從外界吸取營養(yǎng)，接受信息，并排斥有害物質(zhì)。激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及某些藥物等，部分首先與細(xì)胞表面的受體蛋白結(jié)合，才能把信息傳到內(nèi)部，從而調(diào)聲細(xì)胞的新陳化謝以適應(yīng)外深的環(huán)境。現(xiàn)己認(rèn)識到，許多種內(nèi)臟器官和組織細(xì)胞的疾病主要涉及膜的界常，稱為膜疾病。(三)細(xì)胞之間的信息傳遞機(jī)制細(xì)胞與細(xì)胞之間信息傳遞的機(jī)制，是細(xì)胞分子生物學(xué)研究中與醫(yī)學(xué)密切相關(guān)的一個領(lǐng)域。許多化學(xué)、物理信號若不經(jīng)過細(xì)茵膜受體而啟動一系列反應(yīng)便不能直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，其中有相當(dāng)部分的細(xì)胞外信號要通過G蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)為細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)。目前已知與G蛋白偶聯(lián)的受體數(shù)百種，這類受體的共同特點(diǎn)是具有七個跨膜區(qū)，是很大—類受體蛋白，雖然它們都跨膜七次，但各自氨基酸順序卻千差萬別[13]。生長因子、激素及其受體連同信號傳說機(jī)制以及細(xì)胞內(nèi)第二信使活動形成了傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)，細(xì)胞因此對用因環(huán)境發(fā)生反應(yīng)。一般認(rèn)為，許多疾病，包括癌和某些精神病是細(xì)胞調(diào)節(jié)失常造成的。因此了解細(xì)胞之間的信息傳遞機(jī)制將能更深刻地了解人類的疾病，并可能改進(jìn)治療方法，甚或治愈疾病。(四)細(xì)胞的識別機(jī)體的所有生理活動從某種意義上來說都可以歸納為識別與瀑布效應(yīng)兩個步驟。激素與受體識別引起一連串生理變化，精于與卵子識別發(fā)生受精作用……由此可見，識別起著一切生理活動的扳機(jī)作用。細(xì)胞間識別（cellrecognition）是細(xì)胞通過它表面的分子選擇性地和其他分子結(jié)合的現(xiàn)象[14]。表面的分子主要是蛋白質(zhì)和糖蛋白，其他分子可以是有關(guān)細(xì)胞的分泌產(chǎn)物，也可以是這些細(xì)胞表面的分子。細(xì)胞間識別在植物和動物細(xì)胞間普遍地存在，它對生物的生長、發(fā)育、代謝、神經(jīng)傳遞等都具有重要的作用。細(xì)胞間識別主要分為植物細(xì)胞間識別和動物細(xì)胞間識別兩種類型。在植物中，細(xì)胞間識別可以涉及兩個不同物種的細(xì)胞，如根瘤菌和豆科根細(xì)胞；也可以發(fā)生在同一物種的細(xì)胞之間，如花粉粒和柱頭。細(xì)胞識別依賴細(xì)胞表面的多糖、糖蛋白和糖脂等分子中的特有順序。一般認(rèn)為負(fù)責(zé)識別表面糖順序的是植物凝集素?；ǚ哿：椭^之間相互識別就是植物凝集素作用的一個實(shí)例，甘藍(lán)科識別系統(tǒng)的分子組成是由S基因復(fù)合體編碼的，分子組成包括柱頭表面的一個大分子糖蛋白和花粉粒表面一個能識別它的植物凝集素。識別促使柱頭釋放水分，花粉粒吸水、伸出花粉管、生長并和卵受精。但是，花粉粒只在表達(dá)S基因復(fù)合體的不同等位基因的植物中才能引起上述一系列反應(yīng)。如果花粉粒先經(jīng)過從表達(dá)相同等位基因的柱頭提純的糖蛋白處理，它就不能在一個正?？膳湮榈闹^上發(fā)芽。這就說明了識別的專一性。在動物中，情況就更為復(fù)雜。每一類細(xì)胞都具有獨(dú)特的受體蛋白，它們使細(xì)胞能夠識別相應(yīng)的信號分子并起反應(yīng)。這些信號分子的結(jié)構(gòu)，和其功能一樣，變化很大，包括小肽、較大的蛋白質(zhì)分子、糖蛋白、甾體、脂肪酸的衍生物等。對某信號分子來說，具有能識別它的、獨(dú)特受體的細(xì)胞稱為靶細(xì)胞。激素識別就屬這一類。激素通過血流影響分布全身各部分的靶細(xì)胞，以協(xié)調(diào)各種生理活動。許多激素是蛋白質(zhì)，也有一些是甾體。甾體激素不溶于水，但可與專一的載體蛋白結(jié)合而成為可溶性的；一旦從載體釋放，它們就通過靶細(xì)胞的細(xì)胞膜，和細(xì)胞質(zhì)中專一的甾體激素受體蛋白結(jié)合，然后到細(xì)胞核中進(jìn)一步起作用。每一甾體激素只識別一個受體蛋白，但是，同一受體蛋白在不同的靶細(xì)胞中可調(diào)控不同的基因，也就是說，受體是相同的，被激活的基因卻不相同。因此，同一激素和相同的受體蛋白結(jié)合，在不同細(xì)胞中所引起的效應(yīng)也就不同。另一種信號分子和激素不同，它們非常迅速地被附近靶細(xì)胞攝取，或者，就在合成部位附近被專一的酶破壞，以致進(jìn)入血循環(huán)的量一般是微不足道的。如分屬9類的16個不同的前列腺素中，有許多都能和不同的細(xì)胞表面受體結(jié)合并具有不同的生物效應(yīng)。無論單綱胞生物或多細(xì)胞生物都需要通過對自身識別相對外界環(huán)境因子識別的系統(tǒng)，才能使其生命活動按一定的程序進(jìn)行。從某種意義上講，許多疾病的本質(zhì)是識別障礙，可稱為“識別病”。(五)細(xì)胞的增殖與分化從受精卵發(fā)展為一個成年機(jī)體，是一個從單細(xì)胞向多細(xì)胞發(fā)展的過程。這個發(fā)育過程中不但有細(xì)胞分裂，也有細(xì)胞分化一般認(rèn)為，分裂和分化兩者是相互拮抗的，分化常常發(fā)生于細(xì)胞間期，或在細(xì)胞完全停止分裂后開始分化從細(xì)胞生物學(xué)的分子機(jī)制來看，細(xì)胞只能有一個“開關(guān)”，如果進(jìn)行DNA復(fù)制而分裂，就不再同時進(jìn)行基因轉(zhuǎn)錄而分化反之亦然。研究細(xì)胞增殖與分化調(diào)控的分子機(jī)制，無疑有重要的理論意義與實(shí)用價值。腫瘤的發(fā)病關(guān)鍵不在于分裂過快而在子無休止的分裂。根治腫瘤的目標(biāo)之一是消滅具有幾乎是無限增殖潛能的干細(xì)胞。很長一段時間，人們把腫瘤的發(fā)病機(jī)制歸結(jié)為去分化，也即認(rèn)為腫瘤細(xì)胞回復(fù)到未分化的胚胎細(xì)胞。然而，隊(duì)胎發(fā)育與腫瘤形成畢竟是兩個不同的過程，胚胎發(fā)育導(dǎo)致正常分化，而腫瘤形成是惡性分化。逆轉(zhuǎn)腫瘤的惡性分化是當(dāng)前的一個研究熱點(diǎn)。微小RNA(micmRNA，miRNA)是一類新發(fā)現(xiàn)的單鏈小子RNAs，長度約22核昔酸(nt)，廣泛存在于真核生物中。miRNA主要通過與靶mRNA的3’端非翻譯區(qū)(3PUTR)完全或部分互補(bǔ)結(jié)合，導(dǎo)致靶mRNA降解或轉(zhuǎn)錄后翻譯抑制，從而調(diào)控靶基因的表達(dá)。miRNA參與早期胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖與凋亡、細(xì)胞分化、脂肪代謝等一系列重要的生命活動。而細(xì)胞增殖及凋亡等常在腫瘤中發(fā)生異常，因此推測miRNA的異常缺夫、突變或過表達(dá)與腫瘤的形成有關(guān)，miRNA起著癌基因或抑癌基因的作用[15]。未來生物學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域從現(xiàn)在到21世紀(jì)中，細(xì)胞分子生物學(xué)的研究將帶動生物科學(xué)全面迅速地發(fā)展，生物科學(xué)的眾多分支學(xué)科，將在更高層次上實(shí)現(xiàn)理論的大綜合。參考文獻(xiàn)[1]袁仕取.細(xì)胞分子生物學(xué)[M].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1994.08[2]艾波茨.基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué):細(xì)胞分子生物學(xué)入門[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002.08[3]宋今丹.醫(yī)學(xué)細(xì)胞分子生物學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社，2003.127[4]吳江鋒，肖和杰.豬血清聯(lián)合ConA建立Balb/c小鼠肝纖維化模型及評價[J].解剖學(xué)雜志，2009，32(4）：546—548[5]DUNNMA，ROJKINDM，WARRENKS，