細(xì)胞生物學(xué)考研復(fù)習(xí)筆記

細(xì)胞生物學(xué)考研復(fù)習(xí)筆記

翟中和

第一章緒論

第二章細(xì)胞基本知識(shí)概要

第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法

第四章細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面

第五章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號(hào)傳遞

第六章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

第七章細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換--線粒體和葉綠體

第八章細(xì)胞核(nucleus)與染色體(chromosome)

第九章核糖體(ribosome)

第十章細(xì)胞骨架(Cytoskeleton)

第十一章細(xì)胞增殖及其調(diào)控

第十二章細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控

第十三章細(xì)胞衰老與凋亡

第一章緒論

?細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容和現(xiàn)狀

?細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科

?細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容

?當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究的總趨勢與重點(diǎn)領(lǐng)域

?細(xì)胞重大生命活動(dòng)的相互關(guān)系

?細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史

?細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

?細(xì)胞學(xué)說的建立其意義

?細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期

?實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展

?細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展

?細(xì)胞生物學(xué)的主要學(xué)術(shù)組織、學(xué)術(shù)刊物與教科書

細(xì)胞生物學(xué)

?生命體是多層次、非線性、多側(cè)面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，而細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)與生命活

動(dòng)的基本單位，有了細(xì)胞才有完整的生命活動(dòng)。

?細(xì)胞生物學(xué)是研究細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，它是在不同層次（顯微、亞顯微與

分子水平）上以研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞增殖、分化、衰老與凋亡、細(xì)

胞信號(hào)傳遞、真核細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控、細(xì)胞起源與進(jìn)化等為主要內(nèi)容。核心問題是將

遺傳與發(fā)育在細(xì)胞水平上結(jié)合起來。

主要內(nèi)容

細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞重要生命活動(dòng)：

?細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)的研究

?生物膜與細(xì)胞器的研究

?細(xì)胞骨架體系的研究

?細(xì)胞增殖及其調(diào)控

?細(xì)胞分化及其調(diào)控

?細(xì)胞的衰老與凋亡

?細(xì)胞的起源與進(jìn)化

?細(xì)胞工程

總趨勢

?細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)(包括分子遺傳學(xué)與

生物化學(xué))相互滲透與交融是總的發(fā)展趨勢。

重點(diǎn)領(lǐng)域

令染色體DNA與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系

—要是非組蛋白對(duì)基因組的作用

令細(xì)胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及其調(diào)控

。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究

令細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝

美國科學(xué)情報(bào)研究所(⑸)1997年SQ(ScienceCitationIndex)收錄及引用論文

檢索，全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是：

?細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction);

?細(xì)胞凋亡(cellapoptosis);

?基因組與后基因組學(xué)研究(genomeandpost-genomicanalysis)。

美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)在1988年底發(fā)表的一份題為《什麼是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱門話題？》

("Whatispopularinresearchtoday?")的調(diào)笥員告中指出，目前全球研究最熱門的是

?三種疾?。?/p>

令癌癥(cancer)

令心血管病(cardiovasculardiseases)

令愛滋病和肝炎等傳染病

(infectiousdiseases:AIDS,hepatitis)

?五大研究方向：

令細(xì)胞周期調(diào)控(cellcyclecontrol);

令細(xì)胞凋亡(cellapoptosis);

令細(xì)胞衰老(cellularsenescence);

令信事專導(dǎo)(signaltransduction);

令DNA的損傷與修復(fù)(DNAdamageandrepair)

“細(xì)胞學(xué)說”的基本內(nèi)容

?認(rèn)為細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞

發(fā)育而來,并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；

?每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它"自己的"

生命,又對(duì)與其它細(xì)胞共同組成的整體的生命有所助益；

?新的細(xì)胞可以通過老的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。

AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon:Garlandpublishing,Inc.

1998

AlbertsBetal.MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon:Garland

Publishing,Inc.1994

BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishing

Company.2000

GeraldKarp.CellandMolecularBiology:conceptsandexperiments,2ndEdition.

PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999

LodishH.eta/.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2000.

學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)的注意點(diǎn)

?抽象思維與動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)

?結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的觀點(diǎn)

?同一tt(unity)和多樣性(diversity)的問題

?細(xì)胞生物學(xué)的主要內(nèi)容：

基本概念與實(shí)驗(yàn)證據(jù)；細(xì)胞器的動(dòng)態(tài)特征；

化學(xué)能的產(chǎn)生與利用；細(xì)胞的活動(dòng)及其調(diào)控等

?實(shí)驗(yàn)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)一細(xì)胞真知源于實(shí)驗(yàn)室

Whatweknow//Howweknow.

第二章細(xì)胞基本知識(shí)概要

?細(xì)胞的基本概念

?非細(xì)胞形態(tài)的生命體

一病毒及其與細(xì)胞的關(guān)系

?原核細(xì)胞與真核細(xì)胞

第一節(jié)細(xì)胞的基本概念

?細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位

?細(xì)胞概念的一些新思考

?細(xì)胞的基本共性

第二節(jié)非細(xì)胞形態(tài)的生命體

一毒及其與細(xì)胞的關(guān)系

?病毒的基本知識(shí)

?病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）

?病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系

第三節(jié)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞

?原木姆胞(Prokaryoticcell)

?真木姆胞(Eukaryoticcell)

?古細(xì)菌(Archaebacteria)

細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位

?一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位

?細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，

細(xì)胞是代謝與功能的基本單位

?細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

?細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性

?沒有細(xì)胞就沒有完整的生命

細(xì)胞概念的一些新思考

?細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系

?細(xì)胞具有高度復(fù)雜性和組織性

?細(xì)胞是物質(zhì)(結(jié)構(gòu))、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體

?細(xì)胞完成各種化學(xué)反應(yīng);

?細(xì)胞需要和利用能量；

?細(xì)胞參與大量蝌靛;

?細(xì)胞對(duì)刺激作出反應(yīng);

?細(xì)胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

?細(xì)胞能進(jìn)行自我調(diào)控；

?繁殖和傳留后代；

細(xì)胞的基本共性

?所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌

蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜。

?所有的細(xì)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。

?作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器一核糖體，毫無例外地

存在于一切細(xì)胞內(nèi)。

?所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。

病毒的基本知識(shí)

?病毒（virus）-I亥酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-

蛋白質(zhì)復(fù)合體；

根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類：

?DNA病毒與RNA病毒

?病毒的多樣性）

?類病毒（viroid）—僅由感染性的RNA構(gòu)成；

?阮病毒（prion）―僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；

病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖（復(fù)制）

?病毒侵入細(xì)胞，病毒核酸的侵染

?病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成

?病毒的裝配、成熟與釋放

病毒與細(xì)胞在起源與進(jìn)化中的關(guān)系

病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動(dòng)必須要在細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)。病毒與細(xì)胞在起

源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點(diǎn)：

?生物大分子-病毒T細(xì)胞

病毒

?生物大分子

細(xì)胞

?生物大分子T細(xì)胞T病毒

原核細(xì)胞

基本特點(diǎn)：

?遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個(gè)環(huán)狀DNA構(gòu)成;

細(xì)胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能

的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。

主要代表：

?支原體(mycoplast)目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞；

?細(xì)菌

?藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)

真核細(xì)胞

?真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

?細(xì)胞的大小及其分析

?原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系

?以脂質(zhì)及蛋白質(zhì)成分為基礎(chǔ)的生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；

?以核酸（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)

?由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)。

細(xì)胞的大小及其分析

各類細(xì)胞直徑的比較

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

?原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較

?原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達(dá)的比較

?植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較

植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的比較

?細(xì)胞壁

?液泡

?葉綠體

古細(xì)菌

古細(xì)菌(archaebacteria)與真核細(xì)胞曾在進(jìn)化上有過共同歷程

?主要證據(jù)

?進(jìn)化系統(tǒng)樹

主要證據(jù)

(1)細(xì)胞壁的成分與真核細(xì)胞一樣，而非由含壁酸的肽聚糖構(gòu)成，因此

抑制壁酸合成的鏈霉素，抑制肽聚糖前體合成的環(huán)絲氨酸，抑制

肽聚糖合成的青霉素與萬古霉素等對(duì)真細(xì)菌類有強(qiáng)的抑制生長作用，

而對(duì)古細(xì)菌與真核細(xì)胞卻無作用。

(2)DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌DNA中有重復(fù)序列的存在。此外，多數(shù)

古核細(xì)胞的基因組中存在內(nèi)含子。

(3)有類核小體結(jié)構(gòu)：古細(xì)菌具有組蛋白,而且能與DNA構(gòu)建成類似

核小體結(jié)構(gòu)。

(4)有類似真核細(xì)胞的核糖體：多數(shù)古細(xì)菌類的核糖體較真細(xì)菌有增大

趨勢,含有60種以上蛋白,介于真核細(xì)胞(70~84)與真細(xì)菌(55)

之間?？股赝瑯硬荒芤种乒藕思?xì)胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成。

(5)5SrRNA:根據(jù)對(duì)55rRNA的分子進(jìn)化分析，認(rèn)為古細(xì)菌與真核生

物同屬一類，而真細(xì)菌卻與之差距甚遠(yuǎn)。5srRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究也

說明很多古細(xì)菌與真核生物相似。

除上述各點(diǎn)外，根據(jù)DNA聚合酶分析，氨基酰tRNA合成酶的

作用，起始氨基酰tRNA與肽鏈延長因子等分析，也提供了以上類似

依據(jù)，說明古細(xì)菌與真核生物在進(jìn)化上的關(guān)系較真細(xì)菌類更為密切。

因此近年來，真核細(xì)胞起源于古細(xì)菌的觀點(diǎn)得到了加強(qiáng)。

第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法

如何學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)？

?抽象思維與動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)

?結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的觀點(diǎn)

?同一tt(unity)和多樣性(diversity)的問題

?細(xì)胞生物學(xué)的主要內(nèi)容：

結(jié)構(gòu)與功能(動(dòng)態(tài)特征)；

細(xì)胞的生命活動(dòng)；

?實(shí)驗(yàn)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)一細(xì)胞真知源于實(shí)驗(yàn)室

Whatweknow//Howweknow.

第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法

?細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法

?細(xì)胞組分的分析方法

?細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞工程與顯微操作技術(shù)

第一節(jié)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法

?光學(xué)顯微鏡技術(shù)(lightmicroscopy)

?電子顯微鏡技術(shù)(Electromicroscopy)

?掃描探針顯微鏡(ScanningProbeMicroscope)

掃描遂道顯微鏡(scanningtunnelingmicroscope)

第二節(jié)細(xì)胞組分的分析方法

?離心分離技術(shù)

?細(xì)胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、酶、糖與脂類等的顯示方法

?特異蛋白抗原的定位與定性

?細(xì)胞內(nèi)特異核酸的定位與定性

?放射自顯影技術(shù)

?定量細(xì)胞化學(xué)分析技術(shù)

第三節(jié)細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞工程與顯微操作技術(shù)

?細(xì)胞的培養(yǎng)

?細(xì)胞工程

一、光學(xué)顯微鏡技術(shù)(lightmicroscopy)

?普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡技術(shù)

?熒光顯微鏡技術(shù)(FluorescenceMicroscopy)

?激光共焦掃描顯微鏡技術(shù)(LaserConfocalMicroscopy)

?相差顯微鏡(phase-contrastmicroscope)

?微分干涉顯微鏡

(differentialinterferencecontrastmicroscope,DIC)

?錄像增差顯微鏡技術(shù)(video-enhancemicroscopy)

二、電子顯微鏡技術(shù)

?電子顯微鏡的基本知識(shí)

?電鏡與光鏡的比較

?電鏡與光鏡光路圖比較

?電子顯微鏡的基本構(gòu)造

?主要電鏡制樣技術(shù)

?負(fù)染色技術(shù)

?冰凍蝕刻技術(shù)

?超薄切片技術(shù)

?電鏡三維重構(gòu)技術(shù)

?掃描電鏡（Scanningelectronmicroscope,SEM）

SPM（Scanningprobemicroscope）

三、掃描遂道顯微鏡

?ScanningProbeMicroscope,SPM

（80年代發(fā)展起來的檢測樣品微觀結(jié)構(gòu)的儀器）

包括：STM、AFM、磁力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等

原理：掃描探針與樣品接觸或達(dá)到很近距離時(shí)，即產(chǎn)生彼此間相互作用

力，如

量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)（隧道電流）、原子間作用力、磁力、摩

擦力等，

并在計(jì)算機(jī)顯示出來，從而反映出樣品表面形貌信息、電特性或

磁特性等。

?裝置：掃描的壓電陶瓷，逼近裝置，電子學(xué)反饋控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集、

處理、顯示系統(tǒng)。

?特點(diǎn)：（1）可對(duì)晶體或非晶體成像，無需復(fù)雜計(jì)算，且分辨本領(lǐng)高。

（側(cè)分辨率為0.1~0.2nm,縱分辨率可達(dá)O.Olnm）;

（2）可實(shí)時(shí)得到樣品表面三維圖象，可測量厚度信息；

(3)可在真空、大氣、液體等多種條件下工作；非破壞性測量。

(4)可連續(xù)成像，進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察

?用途：納米生物學(xué)研究領(lǐng)域中的重要工具，在原子水平上揭示樣本表面

的結(jié)構(gòu)。

普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡技術(shù)

光鏡樣本制作

分辨率是指區(qū)分開兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的最小距離

熒光顯微鏡技術(shù)(FluorescenceMicroscopy)

?原理與應(yīng)用

?直接熒光標(biāo)記技術(shù)

?間接免疫熒光標(biāo)記技術(shù)

?在光鏡水平用于特異蛋白質(zhì)

等生物大分子的定性定位：

如綠色熒光蛋白(GFP)的應(yīng)用

激光共焦掃描顯微鏡技術(shù)

(LaserScanningConfocalMicroscopy)

?原理

?應(yīng)用：

排除焦平面以外光的干擾，增強(qiáng)

圖像反差和提高分辨率(1.4—1.7),

可重構(gòu)樣品的三維結(jié)構(gòu)。

?相差顯微鏡(phase-contrastmicroscope)

將光程差或相位差轉(zhuǎn)換成振幅差，可用于觀察活細(xì)胞

?微分干涉顯微鏡(differential-interferencemicroscope)

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

?錄像增差顯微鏡技術(shù)(video-enhancemicroscopy)

計(jì)算機(jī)輔助的DIC顯微鏡可在高分辨率下研究

活

細(xì)胞中的顆粒及細(xì)胞器的運(yùn)動(dòng)

電鏡與光鏡的比較

主要電鏡制樣技術(shù)

?超薄切片技術(shù)用于電鏡觀察的樣本制備示意圖

?負(fù)染色技術(shù)(Negativestaining)與金屬投影

染色背景，襯托出樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)

?冰凍蝕刻技術(shù)(Freezeetching)(技術(shù)示意圖)

冰凍斷裂與蝕刻復(fù)型：主要用來觀察膜斷裂面的蛋白質(zhì)顆粒

和膜表面結(jié)構(gòu)。

快速冷凍深度蝕刻技術(shù)(quickfreezedeepetching)

?電鏡三維重構(gòu)技術(shù)

電子顯微術(shù)、電子衍射與計(jì)算機(jī)圖象處理相結(jié)合而形成的

具有重要應(yīng)用前景的一門新技術(shù)。

電鏡三維重構(gòu)技術(shù)與X-射線晶體衍射技術(shù)及核磁共振

分析技術(shù)相結(jié)合，是當(dāng)前結(jié)構(gòu)生物學(xué)(structuralBiology)

—主要研究生物大分子空間結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系的主要實(shí)驗(yàn)手段。

掃描電鏡

?原理與應(yīng)用：

?電子"探針"掃描，激發(fā)樣品表面放出二次電子，探測器收集二次電子成象。

?CO2臨界點(diǎn)干燥法防止引起樣品變形的表面張

力問題

一、離心分離技術(shù)

?用途：于分離細(xì)胞器與生物大分子及其復(fù)合物

?差速離心：分離密度不同的細(xì)胞組分

?密度梯度離心：精細(xì)組分或生物大分子的分離

二、細(xì)胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、

酶、糖與脂類等的顯示方法

?原理：利用一些顯色劑與所檢測物質(zhì)中一些

特殊基團(tuán)特異性結(jié)合的特征，通過顯

色劑在細(xì)胞中的定位及顏色的深淺來

判斷某種物質(zhì)在細(xì)胞中的分布和含量。

FeulgenStaining

三、特異蛋白抗原的定位與定性

?免疫酶標(biāo)技術(shù)

?免疫膠體金?免疫熒光技術(shù)：

快速、靈敏、有特異性，但其分辨率有限（圖）

?蛋白電泳（SDS）

與免疫印跡反應(yīng)（Western-Blot）

?免疫電鏡技術(shù)：

?免疫鐵蛋白技術(shù)

技術(shù)

應(yīng)用：通過對(duì)分泌蛋白的定位，可以確定某種蛋白的分泌動(dòng)態(tài)；胞內(nèi)

酶的研究；膜蛋白的定位與骨架蛋白的定位等

四、細(xì)胞內(nèi)特異核酸的定位與定性

?光鏡水平的原位雜交技術(shù)

（同位素標(biāo)記或熒光素標(biāo)記的探針）

?電鏡水平的原位雜交技術(shù)

（生物素標(biāo)記的探針與抗生物素抗體相連的膠體金標(biāo)記結(jié)合）

?PCR技術(shù)

五、放射自顯影技術(shù)

?原理及應(yīng)用：

?利用同位素的放射自顯影，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；

?實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行動(dòng)態(tài)和追蹤研究。

?步驟：

?前體物摻入細(xì)胞(標(biāo)記：持續(xù)標(biāo)記和脈沖標(biāo)記)

放射自顯影

六.定量細(xì)胞化學(xué)分析技術(shù)

?細(xì)胞顯微分光光度術(shù)(Microspectrophotometry)

?利用細(xì)胞內(nèi)某些物質(zhì)對(duì)特異光譜的吸收，測定這些物質(zhì)

(如核酸與蛋白質(zhì)等)在細(xì)胞內(nèi)的含量。

包括：

紫外光顯微分光光度測定法

可見光顯微分光光度測定法

?流式細(xì)胞儀(FlowCytometry)

?主要應(yīng)用：

用于定量測定細(xì)胞中的DNA、RNA或某T異蛋白的含量;

測定細(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。

一、細(xì)胞的培養(yǎng)

?動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

?類型：原代培養(yǎng)細(xì)胞(primaryculturecell)

繼代培養(yǎng)細(xì)胞(sub-culturecell)

?細(xì)胞株(cellstrain)正常二倍體，接觸抑制

?細(xì)胞系(cellline)亞二倍體，接觸抑制喪失

?植物細(xì)胞

?類型：原生質(zhì)體培養(yǎng)(體細(xì)胞培養(yǎng))

單倍體細(xì)胞培養(yǎng)(花藥培養(yǎng))

?非細(xì)胞體系(cell-freesystem)

二、細(xì)胞工程

?細(xì)胞融合(cellfusion)與細(xì)胞雜交(cellhybridization)技術(shù)

?單克隆抗體(monocloneantibody)技術(shù)圖

?細(xì)胞拆合與顯微操作技術(shù)

?物理法結(jié)合顯微操作技術(shù)(圖1、圖2)

?化學(xué)法結(jié)合離心技術(shù)

?制備核體(karyoplast)和胞質(zhì)體(cytoplast)。

?其它技術(shù)

遺傳分析(mutant,knockout,knockin)

對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的研究成為當(dāng)今生命科學(xué)發(fā)展的瓶頸

對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的研究成為當(dāng)今生命科學(xué)發(fā)展的瓶頸

第四章細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面

?細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

?細(xì)胞連接

?細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)

第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

細(xì)胞質(zhì)膜又稱細(xì)胞膜

(plasmamembrane),(cellmembrane)o

細(xì)胞內(nèi)膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)

?細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型

?膜脂一生物膜的基本組成成分

?膜蛋白

?確定膜蛋白方向的實(shí)驗(yàn)程序

?光脫色恢復(fù)技術(shù)

?分子生物學(xué)技術(shù)在膜蛋白研究上的應(yīng)用

?生物膜結(jié)構(gòu)特征

?細(xì)胞質(zhì)膜的功能

?膜骨架與細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)

第二節(jié)細(xì)胞連接

?細(xì)胞連接的功能分類

?封閉連接

?錨定連接

?通訊連接

?細(xì)胞表面的粘連分子

一、胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型

?研究簡史

?結(jié)構(gòu)模型

?生物膜結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)模型

?E.Gorte評(píng)口F.Grendel(1925):

"蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)"三夾板質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型

?J.D.Robertson(1959年):

單位膜模型(unitmembranemodel)

?S.J.Singer和G.Nicolson(1972):

生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)

?K.Simonsetal(1997):脂筏模型(lipidraftsmodel)

FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572

生物膜結(jié)構(gòu)

?磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結(jié)構(gòu)成分，

尚未發(fā)現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)中起組織作用的蛋白；

?蛋白分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結(jié)合在其表面，膜蛋白是

賦予生物膜功能的主要決定者；

?生物膜是磷脂雙分子層嵌有蛋白質(zhì)的二維流體。

"Centraldogma"ofmembranebiology

膜的流動(dòng)性

?膜脂的流動(dòng)性

膜脂的流動(dòng)性主要由脂分子本身的性質(zhì)決定的，脂肪酸鏈越短，

不飽和程度越高,膜脂的流動(dòng)性越大。溫度對(duì)膜脂的運(yùn)動(dòng)有明顯的影

響。在細(xì)菌和動(dòng)物細(xì)胞中常通過增加不飽和脂肪酸的含量來調(diào)節(jié)膜

脂的相變溫度以維持膜脂的流動(dòng)性.在動(dòng)物細(xì)胞中，膽固醇對(duì)膜的

流動(dòng)性起重要的雙向調(diào)節(jié)作用。

◎膜蛋白的流動(dòng)

熒光抗體免疫標(biāo)記實(shí)驗(yàn)

成斑現(xiàn)象(patching威成帽現(xiàn)象(capping)

◎膜的流動(dòng)性受多種因素影響；細(xì)胞骨架不但影響膜蛋白的運(yùn)動(dòng)，

也影響其周圍的膜脂的流動(dòng)。膜蛋白與膜脂分子的相互作用也是

影響膜流動(dòng)性的重要因素

膜的不對(duì)稱性

?細(xì)胞質(zhì)膜各部分的名稱

。膜脂與糖脂的不對(duì)稱性

糖脂僅存在于質(zhì)膜的ES面，是完成其生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

?膜蛋白與糖蛋白的不對(duì)稱性

膜蛋白的不對(duì)稱性是指每種膜蛋白分子在細(xì)胞膜上都

具有明確的方向性；

糖蛋白糖殘基均分布在質(zhì)膜的ES面（GO+3HBH4labeling）;

膜蛋白的不對(duì)稱性是生物膜完成復(fù)雜的在時(shí)間與空間上

有序的各種生理功能的保證。

二、膜脂一一生物膜的基本組成成分

?成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。

?膜脂的4種熱運(yùn)動(dòng)方式

?脂質(zhì)體（liposome）

膜脂成分

?磷脂：膜脂的基本成分（50%以上）

⑥分為二類：甘油磷脂和鞘磷脂

令主要特征：①具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)非極性的尾（脂肪酸鏈）

（心磷脂除外）；②脂肪酸碳鏈碳原子為偶數(shù)，多數(shù)碳鏈由

16,18或20個(gè)組成;③頸口脂肪酸（如軟B酸）及不飽和脂肪

酸（如油酸）；

?糖脂：糖脂普遍存在于原?？谡婧思?xì)胞的質(zhì)膜上（5%以下），神經(jīng)細(xì)胞糖脂含量較高；

?膽固醇：膽固醇存在于真核細(xì)胞膜上（30%以下），細(xì)菌質(zhì)膜不含有膽固醇，但某些細(xì)菌的膜脂

中含有甘油脂等中悵旨類。

運(yùn)動(dòng)方式

?沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)(基本運(yùn)動(dòng)方式)，其擴(kuò)散系數(shù)為10-8cm2/s;

?脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)；

?脂分子尾部的擺動(dòng)；

?雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生頻率還不到脂分子側(cè)向交換頻率的IO」。。但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

膜上，新合成的磷脂分子翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻率很高。

脂質(zhì)體(liposome)

脂質(zhì)體是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢而制備的人工膜。

?脂質(zhì)體的類型。

?脂質(zhì)體的應(yīng)用

脂質(zhì)體的應(yīng)用

令研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)；

。脂質(zhì)體中裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移；

◎在臨床治療中,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體

三、膜蛋白

?基本類型

?內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式

?外在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式

?去垢劑(detergent)

?外在(外周)膜蛋白

(extrinsic/peripheralmembraneproteins);

令水溶性蛋白，靠離子鍵或其它弱鍵與膜內(nèi)表

面的蛋白質(zhì)分子或脂分子極性頭部非共價(jià)結(jié)合，

易分離。

?內(nèi)在(整合)膜蛋白

(intrinsic/integralmembraneproteins),,

令水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，與膜結(jié)合緊密,

需用去垢劑使膜崩解后才可分離。

?脂質(zhì)錨定蛋白(lipid-anchoredproteins)

令通過磷脂或脂肪酸錨定，共價(jià)結(jié)合。

?膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心的相互作用。

?跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶正電荷的氨基雌基與磷脂分子帶

負(fù)電的極性頭形成離子鍵，或帶負(fù)電的氨基酸殘基通過

Ca2+、Mg2+等陽離子與帶負(fù)電的磷月群及性頭相互作用。

?某些膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基上共價(jià)結(jié)

合脂肪酸分子，插入脂雙層之間，進(jìn)一步加強(qiáng)膜蛋白與脂

雙層的結(jié)合力，還有少數(shù)蛋白與糖脂共價(jià)結(jié)合。

?去垢劑是一端親水、另一端疏水的兩性小分子，是分離與研究膜蛋

白的常用試劑。

?離子型去垢劑(SDS)和非離子型去垢劑(TritonX-100)

+

SDS:CH3-(CH2)ii-OSO3-Na

CH3CH3

CH3-C-CH2-C-(0-CH2-CH2)IO-OH

CH3CH3

四、確定膜蛋白方向的實(shí)驗(yàn)程序

?胰酶消化法

?同位素標(biāo)記法

五、光脫色恢復(fù)技術(shù)

(fluorescencerecoveryafterphotobleaching,FRAP)

?研究膜蛋白或膜脂流動(dòng)性的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一。

?程序：

根據(jù)熒光恢復(fù)的速度可推算出

膜蛋白或膜脂擴(kuò)散速度。

?膜的流動(dòng)性：生物膜的基本特征之一，

細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件。

?膜的不對(duì)稱性

?膜的分相現(xiàn)象。

七、細(xì)胞質(zhì)膜的功能

?為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；

?選擇性的物質(zhì)運(yùn)輸,包括代謝底物的輸入與代謝

產(chǎn)物的排除，其中伴隨著能量的傳遞；

?提供細(xì)胞識(shí)別位點(diǎn)，并完成細(xì)胞內(nèi)外信息跨膜傳遞；

?為多種酶提供結(jié)合位點(diǎn)，使酶促反應(yīng)高效而有序地進(jìn)行;

?介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的連接；

?質(zhì)膜參與形成具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)。

八、膜骨架與細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)

細(xì)胞質(zhì)膜常常與膜下結(jié)構(gòu)(主要是細(xì)胞骨架系統(tǒng))相互聯(lián)系，

協(xié)同作用，并形喀田胞表面的某些特化結(jié)構(gòu)以完成特定的功能.

?膜骨架

?膜骨架的概念

⑥指細(xì)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)，

它參與維探田胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種短功能。

?紅細(xì)胞的生物學(xué)特性

?膜骨架賦予紅細(xì)胞質(zhì)膜既有很好的彈性又具有較高強(qiáng)度。

?紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架

紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架

?紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的SDS

?紅細(xì)胞膜骨架的結(jié)構(gòu)

一、細(xì)胞連接的功能分類

?封閉連接(occludingjunctions)

?緊密連接(tightjunction)

?錨定連接(anchoringjunctions)

?通訊連接(communicatingjunctions)

?間隙連接(g叩junction);

?神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸(chemicalsynapse);

?植物細(xì)胞中的胞間連絲(plasmodesmata)。

錨定連接(anchoringjunctions)

?與中間纖維相關(guān)的錨定連接：

令橋粒(desmosome)

令半橋粒(hemidesmosome);

?與肌動(dòng)蛋白纖維相關(guān)的錨定連接：

令粘合帶(adhesionbelt);

令粘合斑(focaladhesion)

二、封閉連接

?緊密連接是封閉連接的主要形式，存在于上皮細(xì)胞之間

?緊密連接的結(jié)構(gòu)

?緊密連接的功能

?形成滲漏屏障，起重要的封閉作用；

?隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；

?支持功能

?緊密連接崎線中的兩類蛋白：

?封閉蛋白(occludin),跨膜四次的膜蛋白(60KD);

?claudin蛋白家族(現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)15種以上)

三、錨定連接

?錨定連接在組織內(nèi)分布很廣泛，在上皮組織，心肌和子宮頸等組織中含量尤為

豐富

?錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能

?錨定連接的結(jié)構(gòu)組成

錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能

?與中間纖維相連的錨定連接

令橋粒：聊接相鄰細(xì)胞，提供細(xì)胞內(nèi)中間纖維的錨定位點(diǎn)，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起西都口抵抗外界壓力與張

力的作用。

?半橋粒：半橋粒與橋粒形態(tài)類似，但功撕口化學(xué)組成不同.它通過細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將上皮細(xì)

胞固著在基底膜上，在半橋粒中，中間纖維不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。

?與肌動(dòng)蛋白纖維相連的錨定連接

令粘合帶：

o,1123,

i?6uV26AUA-l^6iAVi,iaAUi>uViaDFEd?,dA-D0|iA0x^ai￡%aiHdV415i?2Onm,d/E0x(；AA￡(belt

desmosome)j￡

^d30i°B：細(xì)胞通過肌動(dòng)蛋白纖維和整連蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式。

錨定連接的結(jié)構(gòu)組成

?通過錨定連接將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與基質(zhì)相連形

成一個(gè)堅(jiān)挺、有序的細(xì)胞群體。錨定連接具有兩種不同形式：

?與中間纖維相連的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；

?與肌動(dòng)蛋白纖維相連的錨定連接主要包括粘合帶與粘合斑。

?構(gòu)成錨定連接的蛋白可分成兩類：

?細(xì)胞內(nèi)附著蛋白(attachmentproteins),將特定的細(xì)胞骨架成分

(中間纖維或微絲)同連接復(fù)合體結(jié)合在一起(desmoplakin)

?跨膜連接的糖蛋白，其細(xì)胞內(nèi)的部分與附著蛋白相連，細(xì)胞

外的部分與相鄰細(xì)胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外

基質(zhì)相互作用。(desmoglein,desmocollin)

四、通訊連接

?間隙連接：分布廣泛，幾乎所有的動(dòng)物

組織中都存在間隙連接。

?神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸

?存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式，

它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。

?胞間連絲：高等植物細(xì)胞之間通過胞間

連絲相互連接，完成細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。

?胞間連絲結(jié)構(gòu)

?胞間連絲的功能

間隙連接

?間隙連接結(jié)構(gòu)

?間隙連接的蛋白成分

?間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制

?間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的

間隙連接結(jié)構(gòu)

令間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為2~3nm。

◎連接子(connexon)是間隙連接的基本單位。

每個(gè)連接子由6個(gè)connexin分子組成。

連接子中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道。

令連接單位由兩個(gè)連接子對(duì)接構(gòu)成。

間隙連接的蛋白成分

◎已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白，屬同一蛋白家族，

其分子量26—60KD不等；

令連接子蛋白具有4個(gè)a-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家

族最保守的區(qū)域。

令連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都比較保守，并有相似的抗原性。

令不同類型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接的孔

徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。

間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制

令間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用

?間隙連接允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過，是細(xì)胞間代謝

偶聯(lián)的基礎(chǔ)

?代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細(xì)胞中的證實(shí)

?代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用.

令間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過程中的作用

?電突觸(electronicjunction)快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間信號(hào)通訊

?間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元群的行為

令間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過程中的作用

?胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供信號(hào)物質(zhì)的通路，從而為某一

特定細(xì)胞提供它的“位置信息"，并根據(jù)其位置影響其分化。

?腫瘤細(xì)胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似

”腫瘤抑制因子”。

間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的

令降低胞質(zhì)中的pH值和提高自由Ca2+的濃度

都可以使其通透性降低

令間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào)

控及細(xì)胞外化學(xué)信號(hào)的調(diào)控

胞間連絲

?胞間連絲結(jié)構(gòu)

相鄰細(xì)胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑20-40nm的管狀結(jié)構(gòu)

?胞間連絲的功能

令實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間由信號(hào)介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運(yùn)；

令實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的電傳導(dǎo)；

令在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)

植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸。

五、細(xì)胞表面的粘連分子

同種類型細(xì)胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細(xì)胞與細(xì)胞間的粘連是

由特定的細(xì)胞粘連分子所介導(dǎo)的。

?粘連分子的特征與類型

?粘連分子均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與

細(xì)胞骨架成分相連；

?多數(shù)要依賴Ca2+或Mg2+才起作用。

?粘連分子類型及細(xì)胞間粘著方式

⑥類型

。粘著方式

類型

?鈣粘素(Cadherins)

?選擇素(Selectin)

?免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily,IgSF)

?整合素(Integrins)

?質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導(dǎo)細(xì)胞間的粘著。

Cadherins:

屬同親性依賴Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白，介導(dǎo)依賴Ca2+的細(xì)胞粘著和從ECM到細(xì)胞

質(zhì)傳遞信號(hào)。對(duì)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞識(shí)別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主

要作用。(30多個(gè)成員的糖蛋白家族)

E-Cadherins(epithelial),

N-Cadherins(neural),

P-Cadherins(placental),

橋粒鈣粘素。

Selectin:

屬異親性依賴于Ca2+的能與特異糖基識(shí)

別并相結(jié)合的糖蛋白，其胞外部分具有凝

集素樣結(jié)構(gòu)域

(lectin-likedomain)o

主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的

識(shí)別與粘著。

P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素

和L(Leukocyte)選擇素。

Ig-Superfamily,IgSF:

分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域的CAM超家族。介導(dǎo)

同親性細(xì)胞粘著或介導(dǎo)異親性細(xì)胞粘著,但其粘著作用不依賴

C#+,其中N-CAMs在神經(jīng)組織細(xì)胞間的粘著中起主要作用。

粘著方式

?細(xì)胞中主要的粘連分子家族

?與細(xì)胞錨定連接相關(guān)的粘連分子

?非錨定連接(nonjunctionaladhesion)的細(xì)胞粘連分子及其作用部位

與細(xì)胞錨定連接相關(guān)的粘連分子

第三節(jié)細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)

?基本概念

?膠原(collagen)

?氨基聚糖和蛋白聚糖

?層粘連蛋白和纖粘連蛋白

?彈性蛋白(elastin)

?植物細(xì)胞壁

一、基本概念

?細(xì)胞外被(celIcoat)又稱糖萼(glycocalyx)

?細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

?真核細(xì)胞的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)(extracellularstructures)

二、膠原(collagen)

?膠原是胞外基質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)成份之一，

動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白(總量的

30%以上)。

?常見的膠原類型及其在組織中的分布

?膠原及其分子結(jié)構(gòu)

?膠原的合成與加工

?膠原的功能

三、氨基聚糖和蛋白聚糖

?氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)

?蛋白聚糖(proteoglycan)

四、層粘連蛋白和纖粘連蛋白

?層粘連蛋白(laminin)

?纖粘連蛋白(fibronectin)

五、彈性蛋白(elastin)

?彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要

存在于脈管壁咫市。

?彈性纖維與膠原纖維共同存在，分別賦予

組織以彈性及抗張性。

?彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具

有兩個(gè)明顯的特征：

令構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài)；

令通過Lys殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

六、植物細(xì)胞壁

?植物細(xì)胞壁的組成

?植物細(xì)胞壁的功能

?增加細(xì)胞強(qiáng)度，提供支持功能；

?信息儲(chǔ)存庫的功能：產(chǎn)生多種寡糖

素作為信號(hào)物質(zhì)，或抵抗病、蟲害，

或作為細(xì)胞生長和發(fā)育的信號(hào)物質(zhì)。

細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

?結(jié)構(gòu)組成：

指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

?主要功能：

令構(gòu)成支持細(xì)胞的框架，負(fù)責(zé)組織的構(gòu)建；

令胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化，改變細(xì)

胞微環(huán)境從而對(duì)細(xì)胞形態(tài)、生長、分裂、

分化和凋亡起重要的調(diào)控作用。

令胞外基質(zhì)的信號(hào)功能

細(xì)胞外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)

?結(jié)構(gòu)組成：

指細(xì)胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，實(shí)際指細(xì)胞表面與質(zhì)膜中

的蛋白或脂類分子共價(jià)結(jié)合的寡糖鏈。

?功能：

不僅對(duì)膜蛋白起保護(hù)作用，而且在細(xì)胞識(shí)別中起重要作用。

真核細(xì)胞的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)(extracellularstructures)

常見的膠原類型及其在組織中的分布

?膠原是細(xì)胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白；

?I~in型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結(jié)構(gòu)；

但并非所有膠原都形成纖維；

令I(lǐng)型膠原纖維束，主要分布于皮膚、肌腱、

韌帶及骨中，具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度；

令n型膠原主要存在于軟骨中；

令ni型膠原形成微細(xì)的原纖維網(wǎng)，廣泛分布于

伸展性的組織，如疏松結(jié)締組織；

令I(lǐng)V型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)，是基膜的主要

成分及支架。

膠原及其分子結(jié)構(gòu)

?膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原；

?原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)；

?原膠原肽鏈具有Gly-x-y重復(fù)序列，對(duì)膠原纖

維的高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成是重要的；

?在膠原纖維內(nèi)部，原膠原蛋白分子呈1/4交替平

行排列，形成周期性橫紋。

膠原的合成與加工

?前體a肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，并形成前原膠原(preprocollagen);

令前原膠原(preprocollagen)是原膠原的前體

和分泌形式，

令在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、加工與組裝，

經(jīng)高爾基體分泌；

?前原膠原在細(xì)胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶

作用，分別切去N-末端前肽及C-末端前肽，成為原膠

原(procollagen);

?原膠原進(jìn)而聚合裝配成膠原原纖維(collagenfibril)

和膠原纖維(

collagenfiber)o

膠原的功能

?膠原在胞外基質(zhì)中含量最高,剛性及抗張力強(qiáng)度最

大,構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外基質(zhì)中的其

它組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體

?在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式，以適

應(yīng)特定功能的需要；

?膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號(hào)

傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。

氨基聚糖

?氨基聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖

令二糖單位之一是氨基己糖

(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)+糖醛酸；

令氨基聚糖：透明質(zhì)酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、

硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角質(zhì)素等。

?透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)及其生物學(xué)功能

?透明質(zhì)酸是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的胞外基質(zhì)主要成

分，也是蛋白聚糖的主要結(jié)構(gòu)組分

令透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強(qiáng)化、彈性和潤滑作用

令透明質(zhì)酸使細(xì)胞保持彼此分離，使細(xì)胞易于運(yùn)動(dòng)遷

移和增殖并阻止細(xì)胞分化

蛋白聚糖

?蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細(xì)胞外基質(zhì)及許多細(xì)胞表面

?蛋白聚糖由氨基聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘

基共價(jià)連接形成的巨分子

?若干蛋白聚糖單體借連接蛋白以非共價(jià)鍵與透明質(zhì)酸結(jié)合

形成多聚體

?蛋白聚糖的特性與功能

令顯著特點(diǎn)是多態(tài)性：不同的核心蛋白，不同的氨基聚糖；

令軟骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一，賦予軟骨以凝

膠樣特性和抗變形能力；

令蛋白聚糖可視為細(xì)胞外的激素富集與儲(chǔ)存庫，可與多

種生長因子結(jié)合，完成信號(hào)的傳導(dǎo)。

層粘連蛋白(laminin)

?層粘連蛋白是高分子糖蛋白(820KD)，動(dòng)物胚胎

及成體組織的基膜的主要結(jié)構(gòu)組分之一；

?層粘連蛋白的結(jié)構(gòu)由一條重鏈和兩條輕鏈構(gòu)成

令細(xì)胞通過層粘連蛋白錨定于基膜上；

令層粘連蛋白中至少存在兩個(gè)不同的受體結(jié)合部位：

.與IV型膠原的結(jié)合部位；

?與細(xì)胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的

Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。

?層粘連蛋白在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用;

層粘連蛋白也與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。

纖粘連蛋S(fibronectin)

?纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白(220-250KD)

?纖粘連蛋白分型：

?纖粘連蛋白的主要功能：

令介導(dǎo)細(xì)胞粘著，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的形狀和細(xì)胞骨

架的組織,促進(jìn)細(xì)胞鋪展；

令在胚胎發(fā)生過程中，纖粘連蛋白對(duì)于許多類型細(xì)

胞的遷移和分化是必須的；

◎在創(chuàng)傷修復(fù)中，纖粘連蛋白促進(jìn)巨噬細(xì)胞和其它

免疫細(xì)胞遷移到受損部位；

令在血凝塊形成中，纖粘連蛋白促進(jìn)血小板附著于

血管受損部位。

令血漿纖粘連蛋白是二聚體，由兩條相似的A鏈及

鏈組成，整個(gè)分子呈V形。

◎細(xì)胞纖粘連蛋白是多聚體。

令纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達(dá)產(chǎn)

物，每個(gè)亞單位由數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，RGD三肽

序列是為細(xì)胞識(shí)別的最小結(jié)構(gòu)單位

令纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之

一，在其細(xì)胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位。

植物細(xì)胞壁的組成

?纖維素分子今纖維素微原纖維(microfibril),

⑥為細(xì)胞壁提供了抗張強(qiáng)度

?半纖維素(hemicellulose):木糖、半?L糖和葡萄糖

等組成的高度分支的多糖

令介導(dǎo)微原纖維連接彼此連接或介導(dǎo)微原纖維與其

它基質(zhì)成分(果膠質(zhì))麒

?果膠質(zhì)(pectin):含有大量攜帶負(fù)電荷的糖，結(jié)合

Ca2+等陽離子,被高度水化形成凝膠

◎果膠質(zhì)與半纖維素橫向連接，參與細(xì)胞壁復(fù)雜網(wǎng)架的形成。

?伸展蛋白(extensin):糖蛋白，在初生壁中含量可多達(dá)15%,

糖的總量約占65%。

?木質(zhì)素(lignin):由酚殘基形成的水不溶性多聚體。

?參與次生壁形成并以共價(jià)鍵與細(xì)胞壁多糖交聯(lián)大大增

加了細(xì)胞壁的強(qiáng)度與抗降解

第五章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號(hào)傳遞

?物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

?細(xì)胞通訊與信號(hào)傳遞

第一節(jié)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

?被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)

?主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)

?胞吞作用(endocytosis)與胞吐作用(exocytosis)

第二節(jié)細(xì)胞通訊與信號(hào)傳遞

?細(xì)胞通訊與細(xì)胞識(shí)別

?細(xì)胞的信號(hào)分子與受體

.通過細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞

?通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞

.由細(xì)胞表面整合蛋白介導(dǎo)的信母專遞

?細(xì)胞信號(hào)傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息

被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)

?特點(diǎn)：運(yùn)輸方向、跨膜動(dòng)力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

?類型：簡單擴(kuò)散(simplediffusion)、協(xié)助擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

?膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：

?載體蛋白(carrierproteins)通透酶(permease)性質(zhì);

介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸。

?通道蛋白(channelproteins)——具有離子選擇性,轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；

離子通道是門控的；只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸

類型：電壓門通道(voltage-gatedchannel)

配體門通道(ligand-gatedchannel)

壓力激活通道(stress-activatedchannel)

主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)

?特點(diǎn)：運(yùn)輸方向、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

被動(dòng)與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^

?類型：三種基本類型

?由ATP直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸一

?鈉鉀泵(結(jié)構(gòu)與機(jī)制)

令鈣泵(Ca2+-ATP酶)

令質(zhì)子泵：P-型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵、H+-ATP酶

?協(xié)同運(yùn)輸(cotransport)

由Na+-K+泵(或H+-泵)與載體蛋白協(xié)同作用，

靠間接肖耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式

?物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位

胞吞作用(endocytosis)

與胞吐作用(exocytosis)

作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜

運(yùn)輸，又稱膜泡運(yùn)輸或批量運(yùn)輸

(bulktransport)。屬于主動(dòng)運(yùn)輸。

?胞吞作用

?胞吐作用

胞吐作用

?組成型的外排途徑(constitutiveexocytosispathway)

所有真核細(xì)胞

連續(xù)分泌過程

用于質(zhì)膜更新(膜脂、膜蛋白、胞外基質(zhì)組分、營養(yǎng)或信號(hào)分子)

defaultpathway:除某些有特殊標(biāo)志的gi留蛋白和調(diào)節(jié)型分泌泡外，

其余蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一高爾基體一分泌泡一細(xì)胞表面

?調(diào)節(jié)型外排途徑(regulatedexocytosispathway)

特化的分泌細(xì)胞

儲(chǔ)存一刺激一釋放

產(chǎn)生的分泌物(如激素、粘液或消化酶)具有共同的分選機(jī)制，

分選信號(hào)存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白

來決定

?膜流：動(dòng)態(tài)過程對(duì)質(zhì)膜更新和維持細(xì)胞的生存與生長是必要的

?囊泡與靶膜的識(shí)別與融合

細(xì)胞通訊與細(xì)胞識(shí)別

?細(xì)胞通訊(cellcommunication)

?細(xì)胞識(shí)別(cellrecognition)

細(xì)胞通訊(cellcommunication)

一個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。細(xì)胞間的通訊對(duì)于多細(xì)胞生物體的發(fā)生和

組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)