2023年高中生物競(jìng)賽課件細(xì)胞生物學(xué)

第1章緒論細(xì)胞生物學(xué)(cellbiology)是研究和揭示細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，它從顯微、亞顯微及分子水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，細(xì)胞增殖、分化、代謝、運(yùn)動(dòng)、衰老、死亡，以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等重大生命過(guò)程它是現(xiàn)代生命科學(xué)中的重要基礎(chǔ)前沿學(xué)科之一細(xì)胞是一切生物的基本結(jié)構(gòu)單位，它是由膜圍成的能獨(dú)立進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的原生質(zhì)團(tuán)。Whatiscell？

細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一般，細(xì)胞非常微小(動(dòng)物細(xì)胞為10~20μm，植物細(xì)胞為20~30μm，

支原體最小僅為μm)，肉眼mm)無(wú)法看到。因此，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)必須依靠放大工具！

一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)2.1665年RobertHooke（英國(guó)物理學(xué)家）cellulae40~140ד當(dāng)我一看到這些形像時(shí)，我就認(rèn)為這是我的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)檫@的確是我第一次看到的微小空洞，可能這也是歷史上的第一次發(fā)現(xiàn)。顯然，這使我理解了軟木為什么這么輕的原因?！币弧⒓?xì)胞的發(fā)現(xiàn)AntonievanLeeuwenhoekReplicaofmicroscopebyVanLeeuwenhoek1671年Leeuwenhoek（荷蘭）布店學(xué)徒270-500×一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

人類第一次觀察到完整的活細(xì)胞二、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立及其意義MatthiasJakobSchleidenTheodorSchwannRudolphCarlVirchow細(xì)胞學(xué)說(shuō)（Celltheory）1838年，德國(guó)的植學(xué)家——MatthiasSchleiden

(施萊登)認(rèn)為：

盡管植物的不同組織在結(jié)構(gòu)上有個(gè)很大的差異，但是植物是由細(xì)胞構(gòu)成的，植物的胚是由單個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生的。1839年，德國(guó)的動(dòng)物學(xué)家——TheodorSchwann（施旺）指出動(dòng)物和植物的細(xì)胞具類似的機(jī)構(gòu),提出：一切生物體都是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的;細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)單元1858年,德國(guó)的病理學(xué)家——RudolfVirchow

(魏爾肖),提出了細(xì)胞理論的另一條重要原理：細(xì)胞來(lái)自細(xì)胞原生質(zhì)理論的提出1840年普金耶(J.E.Pukinje)和1846年馮·莫爾(H.vonMohl)首次將動(dòng)物、植物的細(xì)胞的內(nèi)含物稱為“原生質(zhì)”(protoplasm)三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期細(xì)胞分裂的研究華爾瑟·弗萊明(W.Flemming)在動(dòng)物細(xì)胞中施特拉斯布格(Strasburger)在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有絲分裂(mitosis)實(shí)質(zhì)是核內(nèi)絲狀物(染色體)的形成及向兩個(gè)子細(xì)胞的平均分配1841年羅伯特·雷馬克(R.Remak)發(fā)現(xiàn)雞胚血細(xì)胞的直接分裂三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期1883年范.貝內(nèi)登(VanBeneden)在動(dòng)物細(xì)胞中1886年Strasburger在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂1875年赫特維希(O.Hertwig)發(fā)現(xiàn)受精卵中兩親本核的合并;1877年施特拉斯布格(Strasburger)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物的受精現(xiàn)象;三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期細(xì)胞分裂的研究細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)1883年范.貝內(nèi)登(VanBeneden)和博費(fèi)里(Boveri)發(fā)現(xiàn)了中心體1888年，沃爾德耶(Waldeyer)提出染色體概念三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期1898年高爾基(Golgi)發(fā)現(xiàn)了高爾基體1894年理查德.阿爾特曼(R.Altman)發(fā)現(xiàn)了線粒體三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期Wilson繪制的細(xì)胞模式圖三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期四、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展電鏡的發(fā)明

由于可見(jiàn)光波長(zhǎng)的特性，光學(xué)顯微鏡的分辨率無(wú)法突破μm的極限，大部分細(xì)胞器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)無(wú)法看清。20世紀(jì)上半葉的40余年，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)沒(méi)有取得突破性進(jìn)展。

1938年，科學(xué)家研制出第一臺(tái)透射電子顯微鏡。TheNobelPrizeinPhysics1986電鏡的發(fā)明1961年，根據(jù)電鏡下觀察到的結(jié)構(gòu)集合40、50年代的研究成果，在“LivingCell”一文中繪制了一副細(xì)胞模式圖。描繪出了細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，并反映出細(xì)胞活動(dòng)的動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)細(xì)胞學(xué)史上第二幅模式圖2011-2014年細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域諾貝爾獲獎(jiǎng)情況年份獲獎(jiǎng)人獎(jiǎng)項(xiàng)研究領(lǐng)域

JohnO‘KeefeMay-BrittMoser

P/M發(fā)現(xiàn)構(gòu)建大腦定位系統(tǒng)的細(xì)胞---GPS細(xì)胞

EdvardI.Moser

James

RandyW.

SchekmanP/M發(fā)現(xiàn)細(xì)胞囊泡交通的運(yùn)行與調(diào)節(jié)機(jī)制

ThomasC.Südhof

Shinya

YamanakaP/M發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可被重編程變?yōu)槎嗄苄訨ohn

GurdonRobert

J.

LefkowitzChemistryG蛋白偶聯(lián)受體Brian

K.

Kobilka

2011BruceA.Beutler先天免疫機(jī)制激活JulesA.HoffmannP/MRalphM.Steinman獲得性免疫中樹(shù)突細(xì)胞及其功能的發(fā)現(xiàn)2000-2010年細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域諾貝爾獲獎(jiǎng)情況“一切生命的關(guān)鍵問(wèn)題都要到細(xì)胞中去尋找答案”第2章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性

Chapter2

TheUniversalFeaturesandDiversityofCells第一節(jié)細(xì)胞的基本特征一、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位（一）細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位人體內(nèi)的細(xì)胞大約分為200多種不同的類型，成年人大約含有1014個(gè)細(xì)胞，剛出生的嬰兒約由2×1012個(gè)細(xì)胞組成；人的大腦是由1012個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的復(fù)雜體系Cellisthebasicunitoflife（二）細(xì)胞是代謝與功能的基本單位細(xì)胞的生命活動(dòng)：以物質(zhì)代謝為基礎(chǔ)以能量代謝（ATP）為動(dòng)力以信息調(diào)控為機(jī)制有機(jī)體一切代謝活動(dòng)均以細(xì)胞為基礎(chǔ)（三）細(xì)胞是繁殖的基本單位，是遺傳的橋梁?jiǎn)渭?xì)胞生物的繁殖表現(xiàn)為細(xì)胞一分為二多細(xì)胞生物依靠細(xì)胞分裂形成特殊形式的生殖細(xì)胞——孢子或配子孢子萌發(fā)或配子結(jié)合為合子，是下一代生命的開(kāi)始細(xì)胞核中的遺傳信息指導(dǎo)下一代生命的構(gòu)建（四）細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)有機(jī)體的生長(zhǎng)與發(fā)育是依靠細(xì)胞的分裂、分化與凋亡來(lái)實(shí)現(xiàn)的（五）細(xì)胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機(jī)體（五）細(xì)胞具有全能性，可以產(chǎn)生新的同樣的有機(jī)體（六）細(xì)胞是生命起源的歸宿，是生物進(jìn)化的起點(diǎn)生命是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化，由非生命的物質(zhì)形成的含有遺傳物質(zhì)的原始細(xì)胞的形成，標(biāo)志著生命的出現(xiàn)細(xì)胞的基本共性

相似的化學(xué)組成脂－蛋白體系的生物膜相同的遺傳裝置蛋白質(zhì)合成機(jī)器——核糖體一分為二的分裂方式具有細(xì)胞壁和葉綠體對(duì)于某些生物來(lái)說(shuō)卻遇到了分類上的困難：眼蟲(chóng)(Euglena)有葉綠體卻無(wú)細(xì)胞壁;細(xì)菌和真菌雖有細(xì)胞壁但無(wú)葉綠體;支原體既無(wú)葉綠體也無(wú)細(xì)胞壁。地球上的200萬(wàn)余種生物：一切生物動(dòng)物界植物界沒(méi)有細(xì)胞壁和葉綠體早期營(yíng)養(yǎng)方式運(yùn)動(dòng)能力細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞的進(jìn)化演變Chatton(1925年)把細(xì)胞中無(wú)由膜包圍的細(xì)胞核的生物稱為原核生物(prokaryote)

。自從原核生物概念提出之后，H.Ris則把由含有由核被膜包圍的核的細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為真核生物(eukaryote)。代表性原核生物：支原體(mycoplasma)、細(xì)菌(bacterium)和藍(lán)細(xì)菌(cyanobacterium)等原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的共存定殖于小鼠回腸末端的分節(jié)絲狀菌與腸上皮細(xì)胞的相互作用，維持宿主的免疫功能植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較植物細(xì)胞細(xì)胞壁液泡葉綠體動(dòng)物細(xì)胞溶酶體中心體植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較各類細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和所處環(huán)境不同形狀和大小千差萬(wàn)別細(xì)胞的形態(tài)

單細(xì)胞原核生物往往是單個(gè)細(xì)胞獨(dú)立生活（即使成群體存在，細(xì)胞間的關(guān)系也不密切），每種生物的細(xì)胞往往有自己特有的形狀：如桿菌——桿狀球菌——球狀弧菌——圓弧狀；螺旋體——螺旋狀

單細(xì)胞動(dòng)物或植物的細(xì)胞形狀更復(fù)雜：如草履蟲(chóng)——鞋底狀；眼蟲(chóng)——梭形且有長(zhǎng)鞭毛；游撲蟲(chóng)和鐘形蟲(chóng)——袋狀；阿米巴——不定形等細(xì)胞的形態(tài)

高等生物是多細(xì)胞有機(jī)體，其細(xì)胞多構(gòu)成了組織，各種細(xì)胞發(fā)生了結(jié)構(gòu)和功能上的分化：細(xì)胞的形狀往往與細(xì)胞執(zhí)行的功能及存在的位置有一定的關(guān)系。高等動(dòng)物：肌肉細(xì)胞：長(zhǎng)條形或長(zhǎng)梭形紅細(xì)胞：雙面凹圓盤狀有利于O2和CO2氣體的交換利于收縮功能細(xì)胞的形態(tài)高等植物：篩管細(xì)胞：條形葉表皮保衛(wèi)細(xì)胞：半月形.以利于呼吸和蒸騰2個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍成一個(gè)氣孔于植物莖部起支持和輸導(dǎo)作用細(xì)胞的形態(tài)

形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一是生物體細(xì)胞的一個(gè)重要特征!

上述細(xì)胞形狀是指活細(xì)胞在體內(nèi)時(shí)的形態(tài)，一旦細(xì)胞離開(kāi)了有機(jī)體分散存在，形狀就要發(fā)生很大的變化。如平滑肌細(xì)胞：離體培養(yǎng)在體內(nèi)呈梭形離體培養(yǎng)時(shí)則呈多角形細(xì)胞的形態(tài)HbS細(xì)胞發(fā)生病變后，會(huì)發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)上的變化：鐮刀狀細(xì)胞貧血病非細(xì)胞形態(tài)的生命體——病毒類病毒的電鏡圖片牛傳染性鼻氣管炎病毒的超微結(jié)構(gòu)盡管病毒不是細(xì)胞，然而

1.病毒的某些屬性與細(xì)胞又有一定的共同性（共同的遺傳基礎(chǔ)），研究病毒活動(dòng)有助于對(duì)細(xì)胞活動(dòng)機(jī)制的理解

2.病毒是寄生性感染物，其宿主是細(xì)胞，病毒的活動(dòng)與細(xì)胞有密切的關(guān)系動(dòng)物病毒植物病毒細(xì)菌病毒——噬菌體雙鏈DNA病毒單鏈DNA病毒雙鏈RNA病毒單鏈+RNA病毒單鏈-RNA病毒據(jù)宿主分據(jù)結(jié)構(gòu)分據(jù)遺傳物質(zhì)分病毒的分類真病毒類病毒蛋白質(zhì)感染子蛋白外殼核酸芯子(核酸)(蛋白)第3章細(xì)胞生物學(xué)研究方法研究技術(shù)、研究工具顯微鏡的出現(xiàn)——細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立電子顯微鏡技術(shù)——進(jìn)入超微與分子形態(tài)水平超離心技術(shù)細(xì)胞成分、代謝過(guò)程的同位素示蹤技術(shù)精確定性、定量分析單克隆抗體、分子雜交——生物工程病毒

20-200nm支原體0.1-0.3μm細(xì)菌0.5-5.0μm動(dòng)植物細(xì)胞20-30μm活細(xì)胞多是無(wú)色透明的直徑第一節(jié)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法

人眼的分辨率，光學(xué)顯微鏡的分辨率μm，

而電子顯微鏡可達(dá)。

顯微鏡觀察范圍肉眼觀察范圍一、光學(xué)顯微鏡(lightmicroscope)從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立，直至今天光學(xué)顯微鏡仍然是細(xì)胞生物學(xué)研究的重要工具1.目鏡2.準(zhǔn)焦螺旋3.物鏡4.載物臺(tái)5.反光鏡（一）普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡——組成由3部分組成：光學(xué)放大系統(tǒng)（目鏡與物鏡）

照明系統(tǒng)（光源和聚光鏡）鏡架及調(diào)節(jié)系統(tǒng)（一）普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡——成像放大的倒立虛像經(jīng)物鏡形成倒立實(shí)像經(jīng)目鏡進(jìn)一步放大成虛像（一）普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡——分辨率對(duì)任何顯微鏡來(lái)說(shuō)，重要的性能參數(shù)是分辨率，而不是放大倍數(shù)。分辨率是指能區(qū)分開(kāi)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的最小距離普通光學(xué)顯微鏡最大分辨率0.2μmλ:光源波長(zhǎng)N:介質(zhì)折射率,空氣為1,油為α:物鏡鏡口角(樣品對(duì)物鏡鏡口的張角,最大140o,Sinα/2最大0.94)甲醛石蠟5μm（一）普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡——樣品制備發(fā)明：1934~1935荷蘭物理學(xué)家Zernike設(shè)計(jì)和發(fā)明相差顯微鏡，并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。優(yōu)點(diǎn)：樣品不需染色，可以觀察活細(xì)胞。原理：利用光線干涉的原理把透過(guò)標(biāo)本的可見(jiàn)光的光程差變成振幅差，表現(xiàn)為明與暗的對(duì)比，從而提高了各種結(jié)構(gòu)之間的對(duì)比度，使標(biāo)本的各種結(jié)構(gòu)變得更清晰。（二）相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡相差顯微鏡（二）相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡利用光線干涉的原理，將相位差轉(zhuǎn)換成振幅差，實(shí)現(xiàn)對(duì)非染色活細(xì)胞的觀察A.當(dāng)兩束光的相位相同時(shí)，相互干涉的結(jié)果使光波的振幅增加，亮度增強(qiáng)。B.當(dāng)兩束光的相位相反時(shí)，則導(dǎo)致光波的振幅降低（二）相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡相差顯微鏡是在普通光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上，添加“環(huán)狀光闌”和“相差板”，將光程差或相位差，轉(zhuǎn)換成振幅差。這是在構(gòu)造上，相差顯微鏡不同于普通光學(xué)顯微鏡兩個(gè)特殊之處。體外培養(yǎng)MDCK細(xì)胞在普通（明視場(chǎng)）光學(xué)顯微鏡（A）和相差顯微鏡（B）下拍攝圖像效果的比較微分干涉相差顯微鏡（DIC）1952年Nomarski發(fā)明，利用兩組平面偏振光的干涉，加強(qiáng)影像的明暗效果，能顯示結(jié)構(gòu)的三維立體投影。標(biāo)本可略厚一點(diǎn)，折射率差別更大，故影像的立體感更強(qiáng)。偏振光經(jīng)合成后，使樣品中厚度上的微小區(qū)別轉(zhuǎn)化成明暗區(qū)別，增加了樣品反差且具有立體感。適于研究活細(xì)胞中較大的細(xì)胞器。（二）相差顯微鏡和微分干涉顯微鏡1、分辨率比普通光鏡提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)2、錄像增差顯微鏡可以用來(lái)直接觀察顆粒物質(zhì)沿著微管運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)過(guò)程特點(diǎn)：Fourtypesoflightmicroscopy(A)光學(xué)顯微鏡(B)相差顯微鏡(C)微分干涉相差顯微鏡(D)暗視野顯微鏡正置顯微鏡與倒置顯微鏡比較組成一樣，倒置顯微鏡的物鏡與照明系統(tǒng)顛倒，前者在載物臺(tái)之下，后者在載物臺(tái)之上，用于觀察培養(yǎng)的活細(xì)胞，具有相差物鏡。（三）熒光顯微鏡—實(shí)物（三）熒光顯微鏡——基本原理熒光：分子吸收入射光能量后電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，再?gòu)募ぐl(fā)態(tài)回到基態(tài)而發(fā)出的可見(jiàn)光(波長(zhǎng)比入射光長(zhǎng))特點(diǎn)：1.利用汞燈或氙（xian）燈作為熒光激發(fā)光源，波長(zhǎng)較短，分辨率高于普通顯微鏡；2.核心部件是濾光片系統(tǒng)及專用物鏡鏡頭；3.濾光片系統(tǒng)由激發(fā)濾光片和阻斷濾光片組成。應(yīng)用：

對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位研究。反射波長(zhǎng)低于510nm的光520~560nm的綠色熒光透過(guò)450~490nm藍(lán)光透過(guò)透過(guò)波長(zhǎng)超過(guò)510nm的光物鏡樣品目鏡激發(fā)濾光片阻斷濾光片（三）熒光顯微鏡——基本原理（三）熒光顯微鏡——樣品制備免疫熒光技術(shù)熒光素直接標(biāo)記技術(shù)綠色熒光蛋白(GFP)的基因與編碼某種蛋白質(zhì)的基因相融合表達(dá)兩種以上熒光素標(biāo)記同一樣品，可同時(shí)顯示不同成分在細(xì)胞中的定位（三）熒光顯微鏡——應(yīng)用在光鏡水平上，對(duì)細(xì)胞內(nèi)特異的蛋白質(zhì)、核酸、糖類、脂質(zhì)以及某些離子等組分進(jìn)行定性定位研究的有力工具熒光顯微鏡顯示出在有絲分裂中期細(xì)胞中，紡錘體微管（綠色）、中期染色體（藍(lán)色）和原纖維狀蛋白（fibrillarin）（紅色）等結(jié)構(gòu)成分（四）激光掃描共焦顯微鏡以激光為光源聚光鏡和物鏡同時(shí)聚焦到同一點(diǎn)上，排除焦平面以外的成像利用激光掃描裝置和計(jì)算機(jī)高速采集與處理匯聚每一個(gè)點(diǎn)上的信息，形成清晰的二維圖像分辨率比普通熒光顯微鏡～1.7倍（四）激光掃描共焦顯微鏡可通過(guò)“光學(xué)切片”疊加后重構(gòu)出樣品的三維結(jié)構(gòu)zxy3DImageReconstruction熒光顯微鏡（a）和激光掃描共焦顯微鏡（b）藍(lán)色為細(xì)胞核，綠色為微管透射電子顯微鏡transmissionelectronmicroscope,TEM二、電子顯微鏡（一）透射電子顯微鏡—特點(diǎn)電子束作為光源電磁透鏡聚焦鏡筒高度真空?qǐng)D像通過(guò)熒光屏或感光膠片記錄（二）透射電鏡制樣技術(shù)——超薄切片技術(shù)戊二醛和四氧化鋨環(huán)氧樹(shù)脂厚度40-50nm重金屬鹽超薄切片黑白圖像超薄切片機(jī)超薄切片技術(shù)顯示的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)應(yīng)用超薄切片技術(shù)，幾乎可以觀察細(xì)胞的各種超微結(jié)構(gòu)Figure9-45MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)用重金屬鹽對(duì)鋪展在載網(wǎng)上的樣品進(jìn)行染色；吸去染料，樣品干燥后，凹陷處鋪了一薄層重金屬鹽，而樣品凸出的地方則沒(méi)有染料沉積，結(jié)果在圖像中背景是黑暗的，而樣品像“透明”地光亮。**負(fù)染色是只染背景而不染樣品，與光學(xué)顯微鏡樣品的染色正好相反。（二）透射電鏡制樣技術(shù)——負(fù)染色技術(shù)（二）透射電鏡制樣技術(shù)——冷凍蝕刻技術(shù)包括冰凍斷裂與蝕刻復(fù)型兩步觀察膜斷裂面上的蛋白質(zhì)顆粒和膜表面形貌特征，圖像有立體感樣品不需固定包埋

冰凍蝕刻電鏡照片—細(xì)胞斷裂面結(jié)構(gòu)（三）掃描電鏡技術(shù)利用電子“探針”在樣品表面進(jìn)行“掃描”激發(fā)樣品表面放出的二次電子成像，可以得到樣品表面的立體形貌（三）掃描電鏡技術(shù)樣品利用CO2

臨界點(diǎn)干燥法處理樣品觀察前噴鍍一層金膜一般掃描電鏡的分辨本領(lǐng)僅為3nmFigure9-49(part1of2)MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)三、掃描隧道顯微鏡探測(cè)微觀世界物質(zhì)表面形貌利用量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)具有原子尺度的高分辨本領(lǐng)可以在真空、大氣、液體等多種條件下工作非破壞性測(cè)量第二節(jié)細(xì)胞及其組分的分析方法一、用超離心技術(shù)分離細(xì)胞組分差速離心：利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，將各種質(zhì)量和密度不同的亞細(xì)胞組分和各種顆粒分開(kāi)差速離心一、用超離心技術(shù)分離細(xì)胞組分密度梯度離心：通過(guò)離心力的作用使樣品中不同組分以不同的沉降率在密度梯度溶液中沉降，形成不同的沉降帶二、細(xì)胞成分的細(xì)胞化學(xué)顯示方法顯色劑與細(xì)胞組分中特殊基團(tuán)的結(jié)合通過(guò)顯色劑在細(xì)胞中的定位及顏色的深淺來(lái)判斷蛋白質(zhì)、核酸、多糖和脂質(zhì)在細(xì)胞中的分布和相對(duì)含量福爾根反應(yīng)Feulgenstain特異顯示細(xì)胞內(nèi)呈紫紅色的DNA的分布原理：酸水解可以去除RNA，僅保留DNA，并除去DNA上嘌呤脫氧核糖核苷鍵的嘌呤，使脫氧核糖的醛基暴露。所暴露的自由醛基與希夫試劑（Schiff’sreagent）反應(yīng)呈紫紅色。三、特異蛋白抗原的定位與定性細(xì)胞內(nèi)特異蛋白的顯示可通過(guò)抗原－抗體特異結(jié)合的方法得以實(shí)現(xiàn)若抗體偶聯(lián)熒光染料，則可以通過(guò)熒光顯微鏡、激光共焦顯微鏡觀察為了觀察特異蛋白在細(xì)胞內(nèi)的精細(xì)定位，抗體需偶聯(lián)電子致密物(膠體金)，用電鏡觀察免疫熒光技術(shù)：將免疫學(xué)方法（抗原抗體特異結(jié)合）與熒光標(biāo)記技術(shù)結(jié)合起來(lái)，研究特異蛋白抗原在細(xì)胞內(nèi)分布的方法。利用熒光素所發(fā)的熒光可在熒光顯微鏡下檢出，從而可對(duì)抗原進(jìn)行細(xì)胞定位。（一）免疫熒光技術(shù)（一）免疫熒光技術(shù)直接免疫熒光技術(shù)（A）間接免疫熒光技術(shù)（B）免疫熒光染色觀察腫瘤細(xì)胞骨架將抗體進(jìn)行特殊標(biāo)記后用電子顯微鏡觀察免疫反應(yīng)的結(jié)果。免疫膠體金技術(shù)：將抗體與金顆粒偶聯(lián)，經(jīng)免疫染色后，在電鏡下金顆粒所在部位即為抗原位置。（二）免疫電鏡技術(shù)（二）免疫電鏡技術(shù)在超微結(jié)構(gòu)水平上研究特異蛋白抗原的定位免疫膠體金技術(shù)受到越來(lái)越多的青睞四、細(xì)胞內(nèi)特異核酸的定位與定性原位雜交：用標(biāo)記的核酸探針通過(guò)分子雜交確定特異核苷酸序列在染色體上或在細(xì)胞中的位置人類染色體端粒DNA的熒光原位雜交照片五、定量細(xì)胞化學(xué)分析與細(xì)胞分選技術(shù)

主要應(yīng)用：★用于定量測(cè)定細(xì)胞中的DNA、RNA或某一特異蛋白的含量； ★測(cè)定細(xì)胞群體中不同時(shí)相細(xì)胞的數(shù)量； ★從細(xì)胞群體中分離某些特異染色的細(xì)胞； ★分離DNA含量不同的中期染色體。流式細(xì)胞術(shù)（FlowCytometry）排列成單列的細(xì)胞通過(guò)激光束時(shí)，儀器可測(cè)定出標(biāo)記細(xì)胞上的熒光強(qiáng)度；儀器使帶有熒光細(xì)胞的小水滴充電；帶電水滴通過(guò)高壓偏轉(zhuǎn)板偏離原來(lái)方向，收集細(xì)胞；未含標(biāo)記的細(xì)胞或不含有細(xì)胞的水滴不偏轉(zhuǎn)。第三節(jié)細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞工程

細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是細(xì)胞生物學(xué)研究方法中最有價(jià)值的技術(shù)，通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得大量的細(xì)胞，也可通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)研究細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞的合成代謝等。一、細(xì)胞培養(yǎng)

體外培養(yǎng)細(xì)胞必須注意三個(gè)環(huán)節(jié)：物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、生存環(huán)境和廢物的排出。有限細(xì)胞系（cellline）：細(xì)胞傳至50代以后，又出現(xiàn)危機(jī)，不能再傳下去，這種傳代次數(shù)有限的體外培養(yǎng)細(xì)胞稱為有限細(xì)胞系。細(xì)胞系（cellline）：原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右就不易傳下去了，但極少數(shù)細(xì)胞能夠渡過(guò)危機(jī)傳至50代左右，這些傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞系。

**染色體改變，呈亞二倍體或非整倍性，失去接觸抑制永生細(xì)胞系：在傳代過(guò)程中部分細(xì)胞發(fā)生遺傳突變，帶有癌細(xì)胞的特點(diǎn)，在培養(yǎng)條件下可無(wú)限傳代，這種傳代細(xì)胞又叫連續(xù)細(xì)胞系。**一、細(xì)胞培養(yǎng)——?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)仍保持原來(lái)染色體的二倍體數(shù)量及接觸抑制行為腫瘤細(xì)胞失去接觸抑制行為細(xì)胞克隆：利用單細(xì)胞克隆培養(yǎng)或通過(guò)藥物篩選的方法從某一細(xì)胞系中選擇單個(gè)細(xì)胞，并由此增殖形成具有基本相同遺傳性狀的細(xì)胞群體稱為細(xì)胞克隆。****細(xì)胞株（cellstrain）：經(jīng)生物學(xué)鑒定，具有特殊的遺傳標(biāo)記或性質(zhì)的細(xì)胞克隆，稱為細(xì)胞株。

通過(guò)培養(yǎng)和誘導(dǎo)，兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過(guò)程稱為細(xì)胞融合或細(xì)胞雜交。動(dòng)物細(xì)胞融合一般用滅活的病毒（如仙臺(tái)病毒）或化學(xué)物質(zhì)（如PEG）介導(dǎo)；植物細(xì)胞融合時(shí)，先用纖維素酶和果膠酶去掉纖維素。（一）細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù)1.細(xì)胞拆合：把細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，然后把不同來(lái)源的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核相互配合，形成核質(zhì)雜交細(xì)胞。物理法：機(jī)械法或短波光細(xì)胞拆合分為化學(xué)法：細(xì)胞松弛素（二）顯微操作技術(shù)與動(dòng)物的克隆顯微操作儀顯微操作技術(shù)：顯微鏡下用顯微操作裝置對(duì)細(xì)胞進(jìn)行拆合或微量注射，如核移植、顯微注射基因等。正在進(jìn)行核移植操作（二）顯微操作技術(shù)與動(dòng)物的克隆第四節(jié)細(xì)胞及生物大分子的動(dòng)態(tài)變化MartinDN,BaehreckeEHDevelopment2004;131:275-284一、熒光漂白恢復(fù)技術(shù)親脂性或親水性的熒光分子，如熒光素、綠色熒光蛋白等與蛋白或脂質(zhì)耦聯(lián)高能激光束的照射使某一區(qū)域熒光不可逆淬滅由于生物膜的流動(dòng)性，淬滅區(qū)熒光強(qiáng)度逐漸恢復(fù)測(cè)定脂質(zhì)或蛋白質(zhì)在細(xì)胞中運(yùn)動(dòng)速率二、酵母雙雜交技術(shù)在體內(nèi)分析蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用利用轉(zhuǎn)錄激活因子的DNA結(jié)合域(DB)和轉(zhuǎn)錄激活域(AD)結(jié)合在一起才具有完整轉(zhuǎn)錄激活功能的原理檢測(cè)活細(xì)胞內(nèi)兩種蛋白質(zhì)分子是否直接相互作用如果兩個(gè)蛋白相互作用，其中一個(gè)蛋白激發(fā)后發(fā)出的熒光可激發(fā)另一蛋白產(chǎn)生熒光兩個(gè)蛋白未相互作用相互作用三、熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)(FRET)四、放射自顯影技術(shù)利用放射性同位素的電離射線對(duì)乳膠(含AgBr或AgCl)的感光作用，對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位與半定量研究?jī)蓚€(gè)主要步驟：即同位素標(biāo)記的生物大分子前體的摻入和細(xì)胞內(nèi)同位素的顯示根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的同位素研究DNA合成時(shí)通常用氚（3H）標(biāo)記的3H-TdR研究RNA合成用3H-U在研究含硫蛋白分子代謝時(shí)，用35S標(biāo)記的蛋氨酸和半胱氨酸胰島B細(xì)胞電鏡放射自顯影結(jié)果3H-亮氨酸脈沖標(biāo)記完成10分鐘后，被標(biāo)記的胰島素蛋白（黑色銀顆粒）從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入高爾基復(fù)合體中3H-亮氨酸脈沖標(biāo)記完成45分鐘后，被標(biāo)記的胰島素蛋白進(jìn)入分泌顆粒內(nèi)第五節(jié)模式生物與功能基因組的研究Figure1-44MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(?GarlandScience2008)一、細(xì)胞生物學(xué)研究常用的模式生物模式生物通常個(gè)體較小，容易培養(yǎng)，操作簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)繁殖快由于基因在進(jìn)化上的保守性以及遺傳密碼的通用性，從一種實(shí)驗(yàn)生物得到的有關(guān)基因性質(zhì)或功能方面的信息往往也適用于其他生物（一）大腸桿菌原核細(xì)胞，培養(yǎng)方便，生長(zhǎng)快，基因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，突變株的誘變，分離和鑒定容易，轉(zhuǎn)基因技術(shù)成熟，進(jìn)行基因定位簡(jiǎn)便易行（二）酵母單細(xì)胞真核生物的代表：芽殖酵母和裂殖酵母，生長(zhǎng)迅速并且易于遺傳操作常用于蛋白質(zhì)相互作用、細(xì)胞周期、基因表達(dá)調(diào)控、膜泡運(yùn)輸、細(xì)胞分化和衰老等（三）線蟲(chóng)(Caenorhabditiselegans)遺傳背景清楚、生命周期只有3天，成體只有959個(gè)細(xì)胞，通體透明，便于胚胎發(fā)育中細(xì)胞分裂、分化以及細(xì)胞的死亡的研究（四）果蠅(Drosophilamelanogaster)基因組序列已測(cè)定，與人類基因有很高的同源性，在遺傳分析、染色體特性研究、胚胎發(fā)育的基因調(diào)控和細(xì)胞分化機(jī)制的研究、神經(jīng)退行性疾病和學(xué)習(xí)、認(rèn)知等領(lǐng)域的研究發(fā)揮重要的作用（五）斑馬魚(yú)(Daniorerio)小型脊椎動(dòng)物。許多基因與人類的基因存在對(duì)應(yīng)關(guān)系3個(gè)月性成熟、產(chǎn)卵多、胚胎體外發(fā)育，利于研究胚胎發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞行為（六）小鼠(Musmusculus)小型哺乳動(dòng)物，遺傳背景清楚，進(jìn)化方面最接近人類，用于轉(zhuǎn)基因小鼠、基因打靶、條件基因打靶、RNA干涉以及疾病模型（七）擬南芥(Arabidopsisthaliana)十字花科的植物，廣泛用于植物遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的研究二、突變體制備技術(shù)——RNA水平RNA干擾（RNAi）二、突變體制備技術(shù)——DNA水平基因敲除(knockout)

基因敲除(knockout)是指一種遺傳工程技術(shù)，針對(duì)某個(gè)序列已知但功能未知的序列，改變生物的遺傳基因，令特定的基因功能喪失作用，從而使部分功能被屏障，并可進(jìn)一步對(duì)生物體造成影響，進(jìn)而推測(cè)出該基因的生物學(xué)功能。

第4章細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)膜與生物膜細(xì)胞質(zhì)膜（plasmamembrane）：細(xì)胞與其外部環(huán)境之間的生物膜，構(gòu)成細(xì)胞的界膜和選擇性滲透屏障。質(zhì)膜在物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞過(guò)程中起著重要作用。

生物膜（biomembrane）：細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)的膜系統(tǒng)統(tǒng)稱為生物膜。電鏡下的細(xì)胞膜紅細(xì)胞質(zhì)膜攝于20世紀(jì)50年代末ByRobertson體外培養(yǎng)的肌細(xì)胞示質(zhì)膜和肌質(zhì)網(wǎng)膜質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)血影（ghost）哺乳動(dòng)物的血紅細(xì)胞質(zhì)膜的組成與分子結(jié)構(gòu)方面的早期資料，主要來(lái)源于對(duì)哺乳動(dòng)物血紅細(xì)胞的研究一、細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型三明治模型單位膜模型流動(dòng)鑲嵌模型脂筏模型1988年，Simons脂筏模型膽固醇、鞘磷脂等富集區(qū)域形成相對(duì)有序的脂相，如同漂浮在脂雙層上的“脂筏”載著執(zhí)行特定生物學(xué)功能膜蛋白質(zhì)膜的研究歷史二、膜脂(membranelipid)1.磷脂具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)非極性的尾脂肪酸碳鏈為偶數(shù)除飽和脂肪酸外常含1-2個(gè)雙鍵的不飽和脂

鞘磷脂主要在高爾基體合成鞘磷脂（sphingomyelin，SM）在腦和神經(jīng)細(xì)胞膜中特別豐富。以鞘胺醇（sphingoine）為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，親水頭部也含膽堿與磷酸結(jié)合。原核細(xì)胞、植物中沒(méi)有鞘磷脂。2.固醇：膽固醇及其類似物含4個(gè)閉環(huán)，親水的頭部為一個(gè)羥基調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性，增加膜的穩(wěn)定性以及降低水溶性物質(zhì)通透性脂筏基本結(jié)構(gòu)成分，還是很多重要生物活性分子的前體化合物非極性的類固醇環(huán)極性的頭部非極性的碳?xì)湮膊吭谌鄙倌懝檀寂囵B(yǎng)基中，不能合成膽固醇的突變細(xì)胞株很快發(fā)生自溶。膜脂的運(yùn)動(dòng)方式沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)脂分子尾部擺動(dòng)雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)脂質(zhì)體(liposome)脂質(zhì)體：根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定脂雙層膜的現(xiàn)象而制備的人工膜用途：可嵌入不同的膜蛋白，

是研究膜脂與膜蛋白生物學(xué)性質(zhì)以及轉(zhuǎn)基因、藥物靶向的好材料．在細(xì)胞質(zhì)膜的組成中，膽固醇分子（

）

A．僅存在于高等動(dòng)物細(xì)胞中

B．僅存在于高等植物細(xì)胞中C．高等動(dòng)植物細(xì)胞中都存在

D．還未確定A2014.8.以下對(duì)生物膜“流動(dòng)鑲嵌模型”描述正確的是()A.脂膜由脂雙層構(gòu)成

，內(nèi)外表面各分布一層球狀蛋白質(zhì)B.脂膜由脂雙層構(gòu)成

，中間有一層蛋白質(zhì)C.脂膜由脂雙層構(gòu)成

，蛋白質(zhì)以不連續(xù)的顆粒形式嵌入脂層，脂分子可以移動(dòng)，蛋白質(zhì)不可以移動(dòng)D.脂膜由脂雙層構(gòu)成，蛋白質(zhì)以不連續(xù)的顆粒形式嵌入脂層，蛋白質(zhì)與脂均呈流動(dòng)狀態(tài)D（一）膜蛋白的三種基本類型

外在膜蛋白或外周膜蛋白

內(nèi)在膜蛋白或整合膜蛋白

脂錨定膜蛋白脂錨定膜蛋白的3種類型A：脂肪酸結(jié)合到膜蛋白N端的甘氨酸殘基上B：烴鏈結(jié)合到膜蛋白C端的半胱氨酸殘基上C：通過(guò)糖脂錨定在細(xì)胞質(zhì)膜上（GPI錨定）膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心相互作用跨膜結(jié)構(gòu)域兩端帶正電荷的氨基酸殘基或帶負(fù)電的氨基酸殘基通過(guò)Ca2+、Mg2+與帶負(fù)電的磷脂極性頭部相互作用通過(guò)自身在胞質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基共價(jià)結(jié)合到膜脂肪酸分子上（二）內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式內(nèi)在膜蛋白為跨膜蛋白可分為：胞質(zhì)外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)域◆運(yùn)輸?shù)鞍祝恨D(zhuǎn)運(yùn)特殊的分子和離子進(jìn)出細(xì)胞;◆受體：起信號(hào)接收和傳遞作用；◆酶：催化相關(guān)的代謝反應(yīng);◆連接蛋白：起連接作用。膜蛋白的功能（三）去垢劑一端親水、一端疏水的兩性小分子，是分離與研究膜蛋白的常用試劑插入膜脂與膜脂或膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域等疏水部位結(jié)合，形成可溶性的微粒（三）去垢劑離子型去垢劑：如SDS，可破壞蛋白質(zhì)中離子鍵和氫鍵等非共價(jià)鍵，甚至改變蛋白質(zhì)親水部分的構(gòu)象非離子去垢劑：如TritonX-100，對(duì)蛋白質(zhì)作用比較溫和，用于膜蛋白的分離與純化四、膜糖糖脂糖蛋白細(xì)胞質(zhì)膜上的膜糖都位于質(zhì)膜外表面，內(nèi)膜系統(tǒng)中的膜糖則面向細(xì)胞器腔面！第二節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜的基本特征與功能流動(dòng)性不對(duì)稱性膜骨架質(zhì)膜的基本功能（一）膜脂的流動(dòng)性脂肪酸鏈越短、不飽和程度越高，流動(dòng)性越大溫度對(duì)膜脂的運(yùn)動(dòng)有明顯影響膽固醇對(duì)膜的流動(dòng)性起著雙重調(diào)節(jié)作用相變溫度（二）膜蛋白的流動(dòng)性熒光標(biāo)記人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)成斑現(xiàn)象（patching）或成帽現(xiàn)象（capping）二、膜的不對(duì)稱性膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不對(duì)稱分布糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)電鏡冷凍蝕刻技術(shù)2011.2．生物膜的流動(dòng)性表現(xiàn)在:()A．膜脂和膜蛋白都是流動(dòng)的B．膜脂是流動(dòng)的，膜蛋白不流動(dòng)C．膜脂不流動(dòng)，膜蛋白是流動(dòng)的D．膜脂和膜蛋白都是不流動(dòng)的，流動(dòng)性由其它成分決定A2021.4.甘油磷脂、鞘脂和固醇等是生物膜的基本組成成分。脂分子本身的性質(zhì)在很大程度上決定了膜脂的流動(dòng)性。為了提高細(xì)胞膜脂的流動(dòng)性，下列對(duì)膜脂組分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的說(shuō)法中，正確的是()B2021.1.磷脂雙分子層是生物膜的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，大部分細(xì)胞器的膜都是磷脂雙分子層，因?yàn)槠鋬?nèi)外是親水環(huán)境，但是有一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)比較特殊是磷脂單分子層，因?yàn)槠鋬?nèi)部是疏水環(huán)境。請(qǐng)根據(jù)如下細(xì)胞結(jié)構(gòu)的功能，判斷下列哪種膜是磷脂單分子層（

）

D第5章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（二）通道蛋白及其功能3種類型：離子通道、孔蛋白以及水孔蛋白大多數(shù)通道蛋白都是離子通道轉(zhuǎn)運(yùn)底物時(shí)，通道蛋白形成選擇性和門控性跨膜通道孔蛋白水孔蛋白離子通道2.水孔蛋白：水分子的跨膜通道(2003諾獎(jiǎng))水分子借助質(zhì)膜上的水孔蛋白實(shí)現(xiàn)快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)Fig.XenopusoocytesmicroinjectedwithAQP1mRNAswellrapidlywhenplacedinahypo-osmoticmedium,incontrasttononinjectedoocytes.（三）主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)載體蛋白所介導(dǎo)、逆著電化學(xué)梯度或濃度梯度3種類型ATP驅(qū)動(dòng)泵（ATP直接供能）協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)或偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)（ATP間接提供能量）光驅(qū)動(dòng)泵一、P型泵(P-typepump)2個(gè)α催化亞基，具有ATP結(jié)合位點(diǎn)；2個(gè)β調(diào)節(jié)亞基至少有一個(gè)α催化亞基發(fā)生磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，改變轉(zhuǎn)運(yùn)泵的構(gòu)象，實(shí)現(xiàn)離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)泵水解ATP使自身形成磷酸化的中間體1.Na+-K+

泵結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制由2個(gè)α和2個(gè)β亞基組成四聚體α亞基具有ATP酶的活性；

β亞基是具有組織特異性的糖蛋白。泵入2K+結(jié)合3Na+磷酸化泵出3Na+結(jié)合2K+

去磷酸化二、V型質(zhì)子泵和F型質(zhì)子泵溶酶體膜線粒體內(nèi)膜葉綠體類囊體膜第6章線粒體和葉綠體Figure14-37MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)第三節(jié)線粒體和葉綠體的半自主性及其起源Figure14-53MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)一、線粒體和葉綠體的半自主性

自身含有遺傳表達(dá)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)。線粒體和葉綠體的半自主性1.線粒體與葉綠體DNA

裸露環(huán)狀，基因容量小，類似于原核生物2.線粒體與葉綠體蛋白質(zhì)線粒體和葉綠體合成蛋白質(zhì)的種類十分有限線粒體或葉綠體蛋白質(zhì)合成體系對(duì)核基因組具有依賴性

參加葉綠體組成的蛋白質(zhì)來(lái)源有３種情況： 由ctDNA編碼，在葉綠體核糖體上合成； 由核DNA編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成；

由核DNA編碼，在葉綠體核糖體上合成。3.線粒體與葉綠體有獨(dú)立的遺傳系統(tǒng)二、線粒體和葉綠體的起源內(nèi)共生起源學(xué)說(shuō)線粒體和葉綠體分別起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的行有氧呼吸的細(xì)菌和行光能自養(yǎng)的藍(lán)細(xì)菌主要論據(jù)基因組與細(xì)菌基因組具有明顯的相似性具備獨(dú)立、完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)分裂方式與細(xì)菌相似膜的特性其他佐證2015.90下面哪種細(xì)胞中的線粒體所占總體積與細(xì)胞體積之比最大？()A.肝細(xì)胞

B.心肌細(xì)胞C.神經(jīng)細(xì)胞D.胰腺細(xì)胞B2021.2.線粒體是細(xì)胞內(nèi)重要的產(chǎn)能細(xì)胞器，下列對(duì)于線粒體的描述中，錯(cuò)誤的是()A.線粒體是雙層膜細(xì)胞器，線粒體的呼吸鏈蛋白復(fù)合體位于線粒體內(nèi)膜D.線粒體有獨(dú)立的基因組，編碼線粒體內(nèi)重要蛋白質(zhì)C2013.1.線粒體是半自主的細(xì)胞器，下列有關(guān)其蛋白質(zhì)來(lái)源的描述，錯(cuò)誤的是：()A.線粒體可以獨(dú)立合成蛋白質(zhì)B.線粒體蛋白質(zhì)的大部分由核基因編碼C.線粒體外膜的蛋白質(zhì)為核基因編碼，內(nèi)膜的蛋白質(zhì)由線粒體編碼C第7章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)二、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能完成各種中間代謝過(guò)程

如糖酵解過(guò)程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等為某些蛋白質(zhì)合成和脂肪酸合成提供場(chǎng)所與細(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；細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)結(jié)構(gòu)體系的組織者與細(xì)胞膜相關(guān)的功能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)產(chǎn)生區(qū)室化；依靠細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜上的泵蛋白和離子通道維持細(xì)胞內(nèi)外跨膜的離子梯度蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解1.蛋白質(zhì)的修飾輔酶或輔基與酶的共價(jià)結(jié)合磷酸化與去磷酸化蛋白質(zhì)糖基化作用甲基化修飾酰基化2.控制蛋白質(zhì)的壽命N端第一個(gè)氨基酸殘基是決定蛋白質(zhì)壽命的信號(hào)若N端的第一個(gè)氨基酸是Met（甲硫氨酸）、Ser（絲氨酸）、Thr（蘇氨酸）、Ala（丙氨酸）、Val（纈氨酸）、Cys（半胱氨酸）、Gly（甘氨酸）或Pro（脯氨酸），則蛋白質(zhì)往往是穩(wěn)定的；如是其他氨基酸，則往往是不穩(wěn)定的。3.降解變性和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的變性蛋白質(zhì)、錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、含有被氧化或其他非正常修飾氨基酸的蛋白質(zhì)，不管其N端氨基酸殘基是否穩(wěn)定，常常很快被降解清除4.幫助變性或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊熱休克蛋白（heatshockprotein，HSP）：一類進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)家族，作為分子伴侶（molecularchaperone）發(fā)揮多種作用，協(xié)助細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成、分選、折疊與裝配等2013.8.分子伴侶的功能是：()

C.與多肽的特定結(jié)構(gòu)結(jié)合，協(xié)助其形成正確的三維結(jié)構(gòu)C第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能（一）蛋白質(zhì)的修飾與加工發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的蛋白質(zhì)糖基化在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生二硫鍵的形成蛋白質(zhì)折疊和多亞基蛋白的裝配在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和分泌泡發(fā)生特異性的蛋白質(zhì)水解切割蛋白質(zhì)糖基化N-連接糖基化與O-連接糖基化的比較

N-連接糖基化與之直接結(jié)合的糖是N-乙酰葡糖胺O-連接糖基化與之直接結(jié)合的糖是N-乙酰半乳糖胺蛋白質(zhì)糖基化類型比較特征N-連接O-連接合成部位粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體合成方式來(lái)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胺絲氨酸、蘇氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸最終長(zhǎng)度至少5個(gè)糖殘基一般1～4個(gè)糖殘基，但ABO血型抗原較長(zhǎng)第一個(gè)糖殘基N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺等（二）高爾基體的功能高爾基體是細(xì)胞內(nèi)大分子加工轉(zhuǎn)運(yùn)的樞紐對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類與包裝，然后定向轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的一部分脂質(zhì)向細(xì)胞質(zhì)膜和溶酶體膜等部位運(yùn)輸高爾基體還是細(xì)胞內(nèi)糖類合成的工廠1.高爾基體與細(xì)胞的分泌活動(dòng)高爾基體TGN區(qū)是蛋白質(zhì)包裝分選的關(guān)鍵樞紐，至少有3條分選途徑（1）溶酶體酶的包裝與分選途徑甘露糖-6-磷酸（M6P）標(biāo)記（2）可調(diào)節(jié)性分泌（regulatedsecretion）途徑特化類型的分泌細(xì)胞（3）組成型分泌（constitutivesecretion）途徑所有真核細(xì)胞，均可通過(guò)分泌泡連續(xù)分泌某些蛋白質(zhì)至細(xì)胞表面（三）溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型溶酶體含有多種酸性水解酶類，酶的最適pH為5.0左右酸性磷酸酶是常用的標(biāo)志酶溶酶體膜成分特殊①嵌有質(zhì)子泵②具有多種載體蛋白③膜蛋白高度糖基化次級(jí)溶酶體分為自噬溶酶體和異噬溶酶體溶酶體的功能溶酶體的基本功能是細(xì)胞內(nèi)的消化作用，一般可概括成內(nèi)吞作用、吞噬作用和自噬作用3種途徑1.清除無(wú)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AaronCiechanover.NatureReviewsMolecularCellBiology,2005,6,79-872.防御功能防御功能是某些細(xì)胞特有的功能，它可以識(shí)別并吞噬入侵的病毒或細(xì)菌，在溶酶體作用下將其殺死并進(jìn)一步降解3.其他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(yíng)養(yǎng)在分泌腺細(xì)胞中，溶酶體常常攝入分泌顆粒，參與分泌過(guò)程的調(diào)節(jié)程序性死亡后的細(xì)胞被周圍吞噬細(xì)胞溶酶體消化清除受精過(guò)程中的頂體反應(yīng)溶酶體與疾病溶酶體儲(chǔ)積癥（lysosomalstoragediseases）：溶酶體缺乏某種水解酶，導(dǎo)致相應(yīng)的底物不能被降解而積蓄在溶酶體內(nèi)如泰－薩二氏??；Ⅰ細(xì)胞病等溶酶體膜穩(wěn)定性下降，水解酶外溢導(dǎo)致的相關(guān)疾病如矽肺、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等（四）過(guò)氧化物酶體又稱微體(microbody)，是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器存在于所有動(dòng)物細(xì)胞和很多植物細(xì)胞中鼠肝細(xì)胞超薄切片所顯示的過(guò)氧化物酶體和其他細(xì)胞器如線粒體等過(guò)氧化物酶體與溶酶體在成分、功能及發(fā)生方式等方面的差異過(guò)氧化物酶體與溶酶體的特征比較過(guò)氧化物酶體的功能動(dòng)物細(xì)胞中：①參與脂肪酸的β-氧化②具有解毒作用，過(guò)氧化氫酶利用H2O2將酚、甲醛、甲酸和醇等有害物質(zhì)氧化，飲入的酒精1/2是在微體中氧化為乙醛植物細(xì)胞中：①參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫②在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪酸β-氧化，產(chǎn)生乙酰輔酶A，經(jīng)乙醛酸循環(huán)，由異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循環(huán)，因涉及乙醛酸循環(huán)，又稱乙醛酸循環(huán)體2019.10.細(xì)胞自噬是真核細(xì)胞對(duì)細(xì)胞內(nèi)成分進(jìn)行降解和周轉(zhuǎn)的重要過(guò)程。日本科學(xué)家大隅良典因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞自噬的機(jī)制獲得2016諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。在細(xì)胞自噬過(guò)程中，細(xì)胞組分的降解發(fā)生在（

）A.溶酶體

B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C.高爾基體

D.自噬體A．下列哪種細(xì)胞最適合用來(lái)研究溶酶體()A．肌肉細(xì)胞B．神經(jīng)細(xì)胞

C．具有吞噬作用的白細(xì)胞D．細(xì)菌細(xì)胞C2017.4.經(jīng)常接觸粉塵的人容易患肺部疾病，如矽粉引起的矽肺，下列哪種細(xì)胞器和矽肺的形成直接相關(guān)()A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

B.線粒體 C.高爾基體 D.溶酶體D2014.83.

有核糖體附著的結(jié)構(gòu)或細(xì)胞器是()A.

核膜

B.

高爾基體

C.

中心體

D.微體

A高等植物細(xì)胞不具有下列哪個(gè)結(jié)構(gòu)?()A．溶酶體B．乙醛酸循環(huán)小體C．中心體D．線粒體A第8章蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)分選：真核細(xì)胞中絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由核基因編碼，在游離核糖體上起始合成，然后翻譯過(guò)程或在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（游離核糖體）中完成，或在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上完成，再以不同機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞特定部位第一節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選一、信號(hào)假說(shuō)與蛋白質(zhì)分選信號(hào)1999年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)由內(nèi)部信號(hào)決定其在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)移和定位1.信號(hào)假說(shuō)信號(hào)肽（signalpeptide）信號(hào)識(shí)別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱停泊蛋白，dockingprotein，DP）（1）信號(hào)肽（signalpeptide）位于蛋白質(zhì)的N端，一般由16～26個(gè)殘基組成包括疏水核心區(qū)、信號(hào)肽的C端和N端等3部分原核細(xì)胞某些分泌性蛋白的N端也具有信號(hào)序列圖

信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)序列（2）信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）由6種不同的蛋白質(zhì)和一個(gè)由300個(gè)核苷酸組成的7SRNA

結(jié)合組成的一種核糖核蛋白復(fù)合體（3）分泌性蛋白的合成與其共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)

分泌性蛋白向rER（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）腔內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)是同蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程偶聯(lián)進(jìn)行的，這種分泌蛋白在信號(hào)肽引導(dǎo)下邊翻譯邊跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程稱為共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再在某種信號(hào)序列（導(dǎo)肽）的指導(dǎo)下進(jìn)入某些細(xì)胞器中，稱后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（posttranslocation）。蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過(guò)程需要ATP使多肽去折疊，還需要一些蛋白質(zhì)的幫助使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。例：線粒體、葉綠體、過(guò)氧化物酶體蛋白后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)2.蛋白質(zhì)分選信號(hào)序列

線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)的信號(hào)序列特稱為導(dǎo)肽（leaderpeptide），其基本的特征是蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的游離核糖體上合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細(xì)胞器中，因此稱這種翻譯后再轉(zhuǎn)運(yùn)的方式為后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)。需要能量和分子伴侶（如Hsp70）真核細(xì)胞蛋白質(zhì)分選的主要途徑與類型轉(zhuǎn)運(yùn)類型1.門控運(yùn)輸（gatedtransport）：如核孔可以選擇性的主動(dòng)運(yùn)輸大分子物質(zhì)和RNP復(fù)合體，并且允許小分子物質(zhì)自由進(jìn)出細(xì)胞核。2.跨膜運(yùn)輸（transmembranetransport）：蛋白質(zhì)通過(guò)跨膜通道進(jìn)入目的地。3.膜泡運(yùn)輸（vesiculartransport）：蛋白質(zhì)被選擇性地包裝成運(yùn)輸小泡，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸、高爾基體分泌形成溶酶體、細(xì)胞攝入某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或激素，都屬于這種運(yùn)輸方式。4.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn):與細(xì)胞骨架密切相關(guān)．構(gòu)成溶酶體的各種酶完成合成最終是在哪一個(gè)部位（

）

A．在游離核糖體上

B．在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體上C．同時(shí)在游離和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體上D．在這兩種核糖體上輪流進(jìn)行B2012.4．肽鏈生物合成時(shí)，信號(hào)肽（

）A．是線粒體的定位信號(hào)

B．將新生肽鏈導(dǎo)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C．控制蛋白質(zhì)分子的最終構(gòu)象

D．處于肽鏈的C末端B2013.6.人的ABO血型抗原位于紅細(xì)胞質(zhì)膜上，它們?cè)诎麅?nèi)合成、修飾和轉(zhuǎn)運(yùn)的路線可能是（

）A.核糖體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體-質(zhì)膜

B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體-質(zhì)膜

C.核糖體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-質(zhì)膜

A2017.27.如果A蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中加工合成，推測(cè)該蛋白質(zhì)可能是()A.轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì) B.細(xì)胞分泌蛋白質(zhì) C.溶酶體中蛋白質(zhì) D.線粒體蛋白質(zhì)BC2014.9.細(xì)胞中的核糖體根據(jù)定位不同可分為游離核糖體和結(jié)合核糖體，下列哪一組細(xì)胞器蛋白由游離核糖體合成？()A.線粒體，葉綠體，分泌泡

B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，細(xì)胞核，高爾基體C.細(xì)胞核，線粒體，溶酶體

D.線粒體，細(xì)胞核，葉綠體

D2016.20.下列哪種蛋白質(zhì)以翻譯后運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)()A.免疫球蛋白B.激素C2016.8.BFA（BrefeldinA）是一種常用的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑，能夠抑制蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)，請(qǐng)問(wèn)當(dāng)用這種藥物處理細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞內(nèi)還有哪些結(jié)構(gòu)會(huì)在短期內(nèi)發(fā)生變化？()

A．溶酶體，膜泡，質(zhì)膜B．溶酶體，過(guò)氧化物酶體，質(zhì)膜C．膜泡，線粒體，質(zhì)膜D．溶酶體，膜泡，葉綠體E．細(xì)胞內(nèi)所有的細(xì)胞器和膜結(jié)構(gòu)A2021.9.在動(dòng)物細(xì)胞中，下列四種蛋白質(zhì)無(wú)糖基化修飾的是()C2013.8.指導(dǎo)分泌蛋白質(zhì)在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的決定因素除了信號(hào)識(shí)別顆粒和停泊蛋白外，還有()A.蛋白質(zhì)中的內(nèi)在停止轉(zhuǎn)移錨定序列B.蛋白質(zhì)N端的信號(hào)肽

C.蛋白質(zhì)C端的信號(hào)肽

B第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞常常通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。膜泡運(yùn)輸是一種高度有組織的定向運(yùn)輸，各類運(yùn)輸泡之所以能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要是因?yàn)榧?xì)胞器的胞質(zhì)面具有特殊的膜標(biāo)志蛋白。不同的膜標(biāo)志蛋白組合，決定膜的表面識(shí)別特征。膜流（membraneflow）第二節(jié)細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸需要多種轉(zhuǎn)運(yùn)膜參與，根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡表面包被蛋白的不同，有三種不同類型：COPⅡ（coatproteinⅡ）包被膜泡COPⅠ（coatproteinⅠ）包被膜泡網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白（clathrin/adaptorprotein）包被膜泡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基體高爾基體TGN面→CGN面，高爾基體CGN面→ER從高爾基體TGN向胞內(nèi)體、分泌泡、溶酶體等運(yùn)輸。受體介導(dǎo)的胞吞途徑中負(fù)責(zé)將物質(zhì)從細(xì)胞表面運(yùn)往胞內(nèi)體轉(zhuǎn)而到溶酶體的運(yùn)輸。第9章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單細(xì)胞生物——直接作出反應(yīng)多細(xì)胞生物——通過(guò)細(xì)胞間復(fù)雜的信號(hào)傳遞系統(tǒng)來(lái)傳遞信息，從而調(diào)控機(jī)體活動(dòng)。外界環(huán)境變化時(shí)一、細(xì)胞通訊化學(xué)信號(hào)通訊接觸依賴性通訊（contact-dependentsignaling）間隙連接（gapjunction）胞間連絲（plasmodesma）細(xì)胞通訊可概括為3種方式細(xì)胞分泌化學(xué)信號(hào)通訊方式內(nèi)分泌旁分泌化學(xué)突觸自分泌細(xì)胞間接觸依賴性通訊細(xì)胞分泌化學(xué)信號(hào)的作用方式

內(nèi)分泌（endocrine）：①低濃度；②全身性；③長(zhǎng)時(shí)效。

旁分泌（paracrine）：細(xì)胞分泌的信號(hào)分子通過(guò)擴(kuò)散作用于鄰近的細(xì)胞。包括各類細(xì)胞因子和氣體信號(hào)分子。

自分泌（autocrine）：信號(hào)發(fā)放細(xì)胞和靶細(xì)胞為同類或同一細(xì)胞，常見(jiàn)于癌變細(xì)胞。

化學(xué)突觸（chemicalsynapse）：神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜釋放，經(jīng)突觸間隙擴(kuò)散到突觸后膜，作用于特定的靶細(xì)胞。信號(hào)通路（signalingpathway）指細(xì)胞接受外界信號(hào)，通過(guò)一整套特定的機(jī)制，將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào)，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)。在細(xì)胞中，各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子相互識(shí)別、相互作用將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳遞，構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（signaltransductionpathway）信號(hào)通路二、幾個(gè)基本概念信號(hào)分子受體第二信使分子開(kāi)關(guān)氣體性信號(hào)分子：疏水性信號(hào)分子：親水性信號(hào)分子：1.化學(xué)信號(hào)分子NO、CO主要是甾類激素和甲狀腺激素神經(jīng)遞質(zhì)、局部介質(zhì)和多數(shù)蛋白類激素信號(hào)分子的特點(diǎn)：

①特異性；②高效性；③被滅活性。受體（recsptor）：受體是一種能夠識(shí)別和選擇性結(jié)合某種配體（信號(hào)分子）的大分子，大多數(shù)為糖蛋白，少數(shù)是糖脂，還有的是糖蛋白和糖脂組成的復(fù)合物。細(xì)胞內(nèi)受體與細(xì)胞表面受體：細(xì)胞內(nèi)受體位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或核基質(zhì)中，主要識(shí)別和結(jié)合小的脂溶性信號(hào)分子。細(xì)胞表面受體位于細(xì)胞質(zhì)膜上，主要識(shí)別和結(jié)合親水性信號(hào)分子。同一細(xì)胞具有不同受體，受多信號(hào)的調(diào)控，如心肌細(xì)胞上有乙酰膽堿受體和腎上腺素受體。不同細(xì)胞具有相同受體，但反應(yīng)各異。如心肌和分泌細(xì)胞上的乙酰膽堿受體相同。（不同的靶細(xì)胞以不同的方式應(yīng)答于相同的化學(xué)信號(hào)）2.受體細(xì)胞表面受體轉(zhuǎn)導(dǎo)胞外信號(hào)引發(fā)快反應(yīng)和慢反應(yīng)受體至少有2個(gè)功能域：不管哪種類型的受體，一般至少有2個(gè)功能域，即結(jié)合配體的功能域和產(chǎn)生效應(yīng)的功能域，分別具有結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性。受體通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引發(fā)2種主要的細(xì)胞反應(yīng)：快反應(yīng)和慢反應(yīng)3.第二信使第二信使學(xué)說(shuō)：指第一信使分子（胞外激素或其他配體）與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，導(dǎo)致在胞內(nèi)產(chǎn)生（或釋放）的非蛋白類小分子，通過(guò)其濃度變化（增加或減少）來(lái)應(yīng)答胞外信號(hào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶和非酶蛋白的活性，從而在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中行使攜帶和放大信號(hào)的功能。目前公認(rèn)的第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3、PIP3cAMP是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的第二信使。1971年獲諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

薩瑟蘭（EarlW.Sutherland,Jr）1915~19744.分子開(kāi)關(guān)——GTPase超家族分子開(kāi)關(guān)：分子開(kāi)關(guān)是指通過(guò)活化（開(kāi)啟）和失活（關(guān)閉）2種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來(lái)控制下游靶蛋白的活性的調(diào)控蛋白。4.分子開(kāi)關(guān)——蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化通過(guò)蛋白激酶使靶蛋白磷酸化，通過(guò)蛋白磷酸水解酶使靶蛋白去磷酸化，從而調(diào)節(jié)靶蛋白的活性。血管內(nèi)皮細(xì)胞接受乙酰膽堿，引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活NO合酶，細(xì)胞釋放NO，NO擴(kuò)散進(jìn)入平滑肌細(xì)胞，與胞質(zhì)鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶活性中心的Fe2＋結(jié)合，導(dǎo)致酶活性的增強(qiáng)和cGMP合成增多。

cGMP激活依賴cGMP的蛋白激酶G，抑制肌動(dòng)-肌球蛋白復(fù)合物信號(hào)通路，引起血管平滑肌的舒張，血管擴(kuò)張、血流通暢。NO在導(dǎo)致血管平滑肌舒張中的作用硝酸甘油Nitroglycerin炸藥？抗心絞痛藥？舌下含化？為啥不是口服？硝酸甘油治療心絞痛，其作用機(jī)理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，減輕心臟負(fù)荷和心肌的需氧量。這是因?yàn)橄跛岣视椭饕诟闻K代謝，口服后因肝臟的首過(guò)作用，生物利用度僅為8％，而舌下含化時(shí)，藥物通過(guò)口腔豐富的毛細(xì)血管被迅速直接吸收進(jìn)入血液循環(huán)，生物利用度可高達(dá)80％。

“人類為什么能感受到梔子花的香氣，并在任何時(shí)候都能提取出這種嗅覺(jué)上的記憶”。人能夠分辨和記憶約1萬(wàn)種不同的氣味，但人具有這種能力的基本原理是什么？香氣---受體結(jié)合--G蛋白---纖毛膜上的離子通道----產(chǎn)生電信號(hào)---沿著神經(jīng)細(xì)胞的軸突傳送---嗅球

第三節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一、G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活含有7個(gè)疏水肽段形成的跨膜α螺旋區(qū)和相似的三維結(jié)構(gòu)，N端在細(xì)胞外側(cè)，C端在胞質(zhì)側(cè)第10章細(xì)胞骨架細(xì)胞為什么能維持一定的形態(tài)？“人”有一定的形態(tài)是由于有骨骼系統(tǒng)作為支架。細(xì)胞質(zhì)：微管微絲中間纖維細(xì)胞核：核骨架上皮細(xì)胞（紅色：微絲；綠色：微管）細(xì)胞骨架(cytoskeleton):是指真核細(xì)胞中由微管、微絲和中間纖維等蛋白質(zhì)成分構(gòu)成的一個(gè)復(fù)合的網(wǎng)架系統(tǒng)。作用：維持細(xì)胞一定的形狀網(wǎng)絡(luò)各游離的細(xì)胞器與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)微絲，又叫肌動(dòng)蛋白纖維，是由肌動(dòng)蛋白構(gòu)成的兩股螺旋形成的細(xì)絲，普遍存在于真核細(xì)胞中微管，是由微管蛋白單體構(gòu)成的基本組件形成的中空的管狀結(jié)構(gòu)。普遍存在于真核細(xì)胞中中間纖維，又叫中間絲，粗細(xì)位于微絲和肌球蛋白粗絲之間，普遍存在于真核細(xì)胞中，是三種骨架系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的一種影響微絲組裝的特異性藥物細(xì)胞松弛素（cytochalasin）：一種真菌的代謝產(chǎn)物，切斷微絲，結(jié)合末端，阻抑聚合，對(duì)解聚無(wú)明顯影響，用于是破壞微絲網(wǎng)絡(luò)，阻止細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。鬼筆環(huán)肽（phalloidin）：一種毒蘑菇產(chǎn)生的雙環(huán)桿肽，與微絲表面有強(qiáng)親和力，不與肌動(dòng)蛋白單體結(jié)合，只與F-肌動(dòng)蛋白結(jié)合，阻止微絲解聚，保持微絲穩(wěn)定，用于顯示微絲分布，阻止細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。作用于微管的特異性藥物秋水仙素諾考達(dá)唑紫杉醇長(zhǎng)春花（新）堿第11章細(xì)胞核與染色質(zhì)細(xì)胞核概述真核細(xì)胞中，除高等植物成熟的篩管和哺乳類成熟的紅細(xì)胞外，都有細(xì)胞核。在原核細(xì)胞中，DNA集中，但無(wú)核膜包圍，故稱擬核（nucleiod）。真核細(xì)胞大多具細(xì)胞核原核細(xì)胞的擬核分布：所有真核細(xì)胞（高等植物韌皮部成熟的篩管和哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞除外）數(shù)量：通常一個(gè)，成熟的篩管和紅細(xì)胞（0）、肝細(xì)胞、心肌細(xì)胞(1-2）、破骨細(xì)胞(6~50）、骨骼肌細(xì)胞(數(shù)百)、植物氈絨層細(xì)胞(2~4)。大小：占總體積的10%，高等動(dòng)物一般5-10um,高等植物5-20um,低等植物1-4um。形態(tài)：一般呈圓球狀與卵圓形，隨物種和細(xì)胞類型不同有很大變化。組成：核被膜、核纖層、染色質(zhì)、核仁及核體組成。功能：①遺傳②發(fā)育。細(xì)胞核特征第一節(jié)核被膜核被膜位于細(xì)胞核最外層，是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的界膜。核被膜由內(nèi)外兩層平行但不連續(xù)的單位膜構(gòu)成。外核膜胞質(zhì)面附有核糖體，與糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相聯(lián)。核周隙與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通，外核膜是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分。核被膜內(nèi)層光滑，內(nèi)表面緊貼一層致密的核纖層；可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連。

核周間隙寬20-40nm，腔內(nèi)電子密度低，一般不含固定的結(jié)構(gòu)，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。雙層核膜在某些部位相互融合，形成環(huán)狀開(kāi)口，稱為核孔。在核孔上鑲嵌著一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)叫做核孔復(fù)合體。（一）核膜結(jié)構(gòu)間期存在，分裂期解體分裂期：雙層核膜崩解成單層泡膜，核孔復(fù)合體解體，核纖層去裝配；分裂末期：核被膜開(kāi)始圍繞染色體重新形成。核膜的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)在真核細(xì)胞中，核膜伴隨著細(xì)胞周期進(jìn)行有規(guī)律的解體與重建。（二）核膜的崩解與組裝一般哺乳動(dòng)物細(xì)胞平均有3000個(gè)核孔。細(xì)胞核活動(dòng)旺盛的細(xì)胞中核孔數(shù)目較多，反之較少。核被膜上由內(nèi)外兩層膜局部融合形成的許多核孔，核孔是由一組蛋白質(zhì)（至少50種不同的蛋白質(zhì)）以一定方式排布形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可溝通核質(zhì)和胞質(zhì)。從功能上講，可看作一種特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體（一個(gè)雙功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道）

雙功能——有兩種運(yùn)輸方式：被動(dòng)擴(kuò)散與主動(dòng)運(yùn)輸。

雙向性——既介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，又介導(dǎo)RNA、核糖核蛋白顆粒（RNP）的出核轉(zhuǎn)運(yùn)。（一）功能主動(dòng)運(yùn)輸通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)受體把大分子運(yùn)入和運(yùn)出核孔從胞質(zhì)運(yùn)入核的轉(zhuǎn)運(yùn)受體為importins，從核運(yùn)入胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)受體為

exportins。被動(dòng)運(yùn)輸

簡(jiǎn)單擴(kuò)散運(yùn)輸離子、小分子及直徑在10nm以下的物質(zhì)。1）親核蛋白的入核轉(zhuǎn)運(yùn)（karyophilicprotein）

親核蛋白：指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)。

大多數(shù)的親核蛋白往往在一個(gè)細(xì)胞周期中一次性地被轉(zhuǎn)運(yùn)到核內(nèi)，并一直停留在核內(nèi)行使功能活動(dòng)，典型的如組蛋白、核纖層蛋白等；

有一些親核蛋白需穿梭于核質(zhì)之間進(jìn)行功能活動(dòng)，如importins。核定位序列或核定位信號(hào)（NLS）親核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，這些內(nèi)含的特殊短肽保證了整個(gè)蛋白質(zhì)能夠通過(guò)核孔復(fù)合體被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核內(nèi)。這段具有“定向”、“定位”作用的序列被命名為核定位序列或核定位信號(hào)。NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，并且在指導(dǎo)親核蛋白完成核輸入后并不被切除。核纖層:為核膜內(nèi)表面由核纖層蛋白構(gòu)成的一層連續(xù)致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。三、核纖層第二節(jié)染色質(zhì)染色質(zhì)是間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA

組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和重組都是在染色質(zhì)水平上進(jìn)行（一）組蛋白屬堿性蛋白質(zhì)，富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，可以和酸性DNA緊密結(jié)合，一般不要求特殊核苷酸序列核小體組蛋白H2A、H2B、H3和H4沒(méi)有種屬及組織特異性，進(jìn)化上十分保守H1組蛋白有一定的種屬和組織特異性五、染色質(zhì)類型常染色質(zhì)（euchromatin）異染色質(zhì)（heterochromatin）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)或組成型異染色質(zhì)（constitutiveheterochromatin）兼性異染色質(zhì)（facultativeheterochromatin）（一）常染色質(zhì)與異染色質(zhì)常染色質(zhì)是指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低，處于伸展?fàn)顟B(tài)，用堿性染料染色時(shí)著色淺的那些染色質(zhì)。異染色質(zhì)是指間期核中，染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度高，處于聚縮狀態(tài)，用堿性染料染色時(shí)著色深的那些染色質(zhì)。

異染色質(zhì)中了解最多的是雌性哺乳類動(dòng)物的X染色體。兩個(gè)X染色體中的一個(gè)染色體常表現(xiàn)為異染色質(zhì)，稱巴氏小體（Barrbody）。（一）表觀遺傳與遺傳遺傳學(xué)變化通過(guò)DNA序列突變實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)生殖細(xì)胞得以遺傳表觀遺傳變化通過(guò)組蛋白和DNA不同修飾實(shí)現(xiàn)，只在體細(xì)胞中出現(xiàn)。CellResearch(2006)16:742–749概念：指基因的DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因的表達(dá)水平與功能發(fā)生改變，并產(chǎn)生可遺傳表型的遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳學(xué)機(jī)制DNA甲基化