細(xì)胞生物學(xué)考試重點(diǎn)部分.ppt

1 第四章細(xì)胞質(zhì)膜 2 本章小結(jié) 細(xì)胞膜與其他生物膜一樣都是由膜脂與膜蛋白構(gòu)成的 膜脂主要包括磷脂 鞘脂和膽固醇 磷脂是構(gòu)成膜的主要成分 主要包括磷脂酰膽堿 磷脂酰絲氨酸 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇等 鞘脂是鞘氨醇的衍生物 主要包括神經(jīng)酰胺 腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂等 膜蛋白可分為內(nèi)在蛋白 外在蛋白和脂錨定蛋白3大類(lèi) 3 內(nèi)在蛋白可以 單次或多次螺旋 折疊片或形成大復(fù)合物的方式與膜脂結(jié)合 外在蛋白靠離子鍵或其他弱鍵與膜內(nèi)在蛋白或膜脂結(jié)合 脂錨定蛋白通過(guò)與之共價(jià)相連的脂肪酸 質(zhì)膜內(nèi)側(cè) 或糖基磷脂酰肌醇 質(zhì)膜外側(cè) 錨定在質(zhì)膜上 膜的流動(dòng)性與膜的不對(duì)稱(chēng)性是生物膜的最基本特性 4 膜的流動(dòng)性表現(xiàn) 膜脂分子具有側(cè)向擴(kuò)散 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 彎曲運(yùn)動(dòng)與翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 膜蛋白具有側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 但不具備翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 膜的不對(duì)稱(chēng)性表現(xiàn) 膜脂分布的不對(duì)稱(chēng)性 質(zhì)膜外小頁(yè)SM PC多 質(zhì)膜內(nèi)小頁(yè)P(yáng)S PE多 膜蛋白的不對(duì)稱(chēng)性 糖蛋白全部分布于質(zhì)膜外小頁(yè)面 5 各種不同的膜蛋白與膜脂分子的協(xié)同作用不僅為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 而且還行駛著物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 信號(hào)傳遞 細(xì)胞識(shí)別等多種復(fù)雜的功能 胞膜窖是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的新的細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu) 可能是窖蛋白與脂筏結(jié)合形成的一種特殊結(jié)構(gòu) 在細(xì)胞的胞飲 蛋白質(zhì)分選 膽固醇的發(fā)生 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 腫瘤的發(fā)生中具有重要作用 膜骨架是細(xì)胞質(zhì)膜與膜內(nèi)的細(xì)胞骨架纖維形成的復(fù)合結(jié)構(gòu) 它參與維持細(xì)胞的形態(tài) 并協(xié)助細(xì)胞質(zhì)膜完成多種的生理功能 6 難點(diǎn)與重點(diǎn) 膜脂與膜蛋白的主要類(lèi)型不同膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式膜脂與膜蛋白的運(yùn)動(dòng)方式膜的流動(dòng)性與不對(duì)稱(chēng)性特征細(xì)胞質(zhì)膜的基本功能紅細(xì)胞膜骨架的基本結(jié)構(gòu) 7 第十五章細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系 細(xì)胞連接 細(xì)胞黏著和細(xì)胞外基質(zhì) 8 本章小結(jié) 多細(xì)胞生物中 細(xì)胞不是獨(dú)立存在的 細(xì)胞與其他細(xì)胞以及與細(xì)胞外基質(zhì)間相互作用 相互制約 相互依存 對(duì)細(xì)胞的存活 發(fā)育 遷移 增殖 形態(tài)以及基因的差異表達(dá)產(chǎn)生重要的調(diào)控作用 細(xì)胞連接主要有3種類(lèi)型 封閉連接 錨定連接和通訊連接 封閉連接以緊密連接為代表 主要由相鄰細(xì)胞質(zhì)膜的封閉蛋白 occludin 和claudin緊緊靠在一起 形成封閉的嵴線(xiàn) 可形成滲透屏障 阻止溶液中的分子通過(guò)細(xì)胞間隙 并限制膜蛋白和膜脂分子擴(kuò)散 維持上皮細(xì)胞的極性 9 錨定連接包括與中間纖維相關(guān)的橋粒 半橋粒和與肌動(dòng)蛋白絲相關(guān)的黏合帶 黏合斑 橋粒和黏合帶介導(dǎo)細(xì)胞間的連接 而半橋粒和黏合斑介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的連接 錨定連接通過(guò)細(xì)胞骨架 中間纖維和微絲 將細(xì)胞與細(xì)胞 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)聯(lián)系在一起 增強(qiáng)了組織的抗機(jī)械力 通訊連接包括 間隙連接 化學(xué)突觸 胞間連絲 間隙連接由相鄰細(xì)胞膜上的兩個(gè)連接子相對(duì)構(gòu)成 在細(xì)胞間代謝耦聯(lián)和電耦聯(lián)中發(fā)揮作用 化學(xué)突觸通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng) 胞間連絲是高等植物細(xì)胞間物質(zhì)與信息交流的通道 10 細(xì)胞表面的黏著分子有4大類(lèi) 鈣黏蛋白 選擇素 免疫蛋白超家族 IgSF 及整聯(lián)蛋白 除免疫蛋白超家族外 其余黏著分子介導(dǎo)細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的黏著都是Ca2 依賴(lài)性的 鈣黏蛋白是一種同親型結(jié)合 Ca2 依賴(lài)的細(xì)胞黏著糖蛋白 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 選擇素是一類(lèi)異親型結(jié)合 Ca2 依賴(lài)的細(xì)胞黏著分子 主要參與白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與黏著 幫助白細(xì)胞從血液進(jìn)入炎癥部位 11 免疫蛋白超家族是分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類(lèi)似的結(jié)構(gòu)域的細(xì)胞黏著分子超家族 既可介導(dǎo)同親型細(xì)胞黏著 又可介導(dǎo)異親型細(xì)胞黏著 大多數(shù)IgSF介導(dǎo)淋巴細(xì)胞與需要進(jìn)行免疫反應(yīng)的細(xì)胞 如巨噬細(xì)胞 淋巴細(xì)胞 間的黏著反應(yīng) 整聯(lián)蛋白普遍存在于脊椎動(dòng)物細(xì)胞表面 屬于異親型結(jié)合 Ca2 或Mg2 依賴(lài)性的細(xì)胞黏著分子 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間或細(xì)胞與胞外基質(zhì)間的黏著 同時(shí)整聯(lián)蛋白還參與信號(hào)傳遞 調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖 生長(zhǎng) 生存 凋亡等重要生命活動(dòng) 12 動(dòng)物細(xì)胞胞外基質(zhì)成分主要有3種類(lèi)型 結(jié)構(gòu)蛋白 包括膠原蛋白與彈性蛋白 分別賦予胞外基質(zhì)強(qiáng)度和韌性 糖胺聚糖與蛋白聚糖 賦予胞外基質(zhì)抗壓的能力 粘連糖蛋白 包括纖連蛋白和層連蛋白 有助于細(xì)胞粘連到胞外基質(zhì)上 膠原是胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白 其基本結(jié)構(gòu)單位為原膠原 是由三條多肽鏈盤(pán)繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu) 肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)具有 Gly X Y n重復(fù)單位 X常為脯氨酸 Y常為羥脯氨酸或羥賴(lài)氨酸 彈性蛋白是彈性纖維的主要成分 是高度疏水的非糖基化蛋白 沒(méi)有Gly X Y序列 13 糖胺聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的不分支的長(zhǎng)鏈多糖 構(gòu)成糖胺聚糖的二糖單位有透明質(zhì)酸 硫酸軟骨素 硫酸皮膚素 肝素和硫酸角質(zhì)素等 蛋白聚糖是由糖胺聚糖 除透明質(zhì)酸外 與核心蛋白共價(jià)連接形成的大分子 纖連蛋白 FN 由兩條相似肽鏈在C端由兩個(gè)二硫鍵交聯(lián)形成的V形二聚體 每條肽鏈上有與膠原 血纖蛋白以及同細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白結(jié)合的RGD序列等結(jié)合位點(diǎn) 層粘連蛋白 LN 是由一條重鏈和兩條輕鏈通過(guò)二硫鍵連接形成的十字形結(jié)構(gòu) 含一條長(zhǎng)臂及三條相似的短臂 具有同IV型膠原 肝素和細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)域 14 粘連糖蛋白通過(guò)分子上的RGD序列將細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞膜表面整聯(lián)蛋白結(jié)合在一起 使得細(xì)胞外基質(zhì)不僅提供細(xì)胞外的網(wǎng)架賦予組織以抗壓和抗張力的機(jī)械性能 而且還與細(xì)胞的增殖 分化和凋亡等重要生命活動(dòng)有關(guān) 細(xì)胞外被是指細(xì)胞表面質(zhì)膜的糖膜或糖蛋白形成的包被 起保護(hù)細(xì)胞和細(xì)胞識(shí)別的作用 細(xì)胞壁是植物細(xì)胞的胞外基質(zhì) 主要成分是纖維素 半纖維素 果膠質(zhì) 木質(zhì)素等 植物細(xì)胞依次形成中膠層 初生細(xì)胞壁和次生細(xì)胞壁 15 重點(diǎn)與難點(diǎn) 細(xì)胞連接的類(lèi)型 結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞黏著分子的類(lèi)型及其特性胞外基質(zhì)的主要成分 分子結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)功能 16 第五章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 17 本章小結(jié) 細(xì)胞質(zhì)膜具有選擇通透性 是細(xì)胞與細(xì)胞外環(huán)境之間物質(zhì)運(yùn)輸?shù)钠琳?廣義的細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸包括跨膜運(yùn)輸 胞內(nèi)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)細(xì)胞運(yùn)輸 幾乎所有小的有機(jī)分子和帶電荷的無(wú)機(jī)離子的跨膜運(yùn)輸都需要膜運(yùn)輸?shù)鞍?膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括 載體蛋白 通道蛋白以及微生物分泌的離子載體 載體蛋白是多次跨膜的整合蛋白 每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合 通過(guò)構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)分子的被動(dòng)或主動(dòng)跨膜運(yùn)轉(zhuǎn) 18 通道蛋白形成跨膜的親水性通道 介導(dǎo)溶質(zhì)的被動(dòng)跨膜運(yùn)輸 可分為離子通道與水通道 根據(jù)應(yīng)答信號(hào)的不同 離子通道可分為 電壓門(mén)通道 配體門(mén)通道和壓力激活通道 離子通道具有3個(gè)顯著特征 具有離子選擇性 不與轉(zhuǎn)運(yùn)離子結(jié)合 轉(zhuǎn)運(yùn)速率高且無(wú)飽和性 非連續(xù)性開(kāi)放而是門(mén)控的 水通道是細(xì)胞膜上四個(gè)相同水通道蛋白亞基構(gòu)成的四聚體 每個(gè)亞基為6次跨膜蛋白 特異性被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)水 19 離子載體大多是微生物合成的小的疏水分子 溶于膜的脂雙層中 能保護(hù)帶電離子被動(dòng)通過(guò)脂雙層 可分為通道形成離子載體 短桿菌肽 和可動(dòng)離子載體 纈氨霉素 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸分為被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸 載體蛋白既有介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體又有介導(dǎo)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體 而通道蛋白只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸 被動(dòng)運(yùn)輸是指通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜運(yùn)輸 協(xié)助擴(kuò)散需載體蛋白參與 具有運(yùn)輸物質(zhì)的選擇性和轉(zhuǎn)運(yùn)飽和性 比簡(jiǎn)單擴(kuò)散高幾個(gè)數(shù)量級(jí) 20 主動(dòng)運(yùn)輸是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式 主動(dòng)運(yùn)輸需要與某種釋放能量的過(guò)程相耦聯(lián) 主動(dòng)運(yùn)輸可分為ATP直接提供能量 ATP驅(qū)動(dòng)泵 ATP間接提供能量 協(xié)同運(yùn)輸 和光能驅(qū)動(dòng)3種類(lèi)型 ATP直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸可分為4類(lèi) P 型離子泵 V 型離子泵 F 型離子泵和ABC超家族 前3種只轉(zhuǎn)運(yùn)離子 后一種主要轉(zhuǎn)運(yùn)小分子 21 P 型離子泵包括 Na K 泵 Ca2 泵 P 型H 泵等 在轉(zhuǎn)運(yùn)離子過(guò)程中 P 型離子泵發(fā)生磷酸化與去磷酸化引起構(gòu)象改變 實(shí)現(xiàn)離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) Na K 泵每個(gè)循環(huán)消耗1個(gè)ATP泵出3個(gè)Na 泵入2個(gè)K 動(dòng)物細(xì)胞借助Na K 泵維持細(xì)胞滲透平衡 同時(shí)利用胞外高濃度的Na 所儲(chǔ)存的能量 通過(guò)協(xié)同運(yùn)輸從胞外攝取營(yíng)養(yǎng) 植物細(xì)胞 真菌和細(xì)菌質(zhì)膜上沒(méi)有Na K 泵而具有P 型H 泵 將H 泵出細(xì)胞 建立跨膜H 的電化學(xué)勢(shì) 驅(qū)動(dòng)細(xì)胞的協(xié)同運(yùn)輸 Ca2 泵每消耗1分子ATP泵出2個(gè)Ca2 Ca2 泵將Ca2 泵出細(xì)胞或泵入細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 線(xiàn)粒體等 維持細(xì)胞內(nèi)低濃度的Ca2 22 V 型離子泵 F 型離子泵結(jié)構(gòu)相似但功能不同 V 型離子泵分布于動(dòng)物細(xì)胞胞內(nèi)體 溶酶體和植物細(xì)胞液泡膜上等 是利用ATP水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆H 電化學(xué)梯度泵出H 進(jìn)入細(xì)胞器 以維持基質(zhì)pH中性和細(xì)胞器內(nèi)pH酸性 F 型離子泵又稱(chēng)為H ATP合酶 分布于細(xì)菌質(zhì)膜 線(xiàn)粒體內(nèi)膜和葉綠體類(lèi)囊體膜上 利用H 順濃度梯度運(yùn)動(dòng)所釋放的能量合成ATP ABC超家族由2個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域 T 和2個(gè)胞質(zhì)側(cè)ATP結(jié)合域 A 構(gòu)成 T結(jié)構(gòu)域形成運(yùn)輸分子的跨膜通道 正常生理?xiàng)l件下 ABC蛋白是細(xì)菌質(zhì)膜上糖 氨基酸 磷脂和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 是哺乳類(lèi)細(xì)胞親脂性藥物 膽固醇和其他小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 23 協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是一類(lèi)由Na K 泵 或H 泵 與載體蛋白協(xié)同作用 靠間接消耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式 可分為同向轉(zhuǎn)運(yùn)和反向轉(zhuǎn)運(yùn) 真核細(xì)胞通過(guò)胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 又稱(chēng)為批量運(yùn)輸 胞吞作用又可分為胞飲作用和吞噬作用 胞飲作用是所有真核細(xì)胞都具有的一個(gè)連續(xù)發(fā)生的過(guò)程 攝入溶液和分子 胞飲泡的形成多為受體介導(dǎo)的過(guò)程 需要網(wǎng)格蛋白 結(jié)合素蛋白等參與 吞噬作用是某些特化的細(xì)胞具有的信號(hào)觸發(fā)過(guò)程 攝入大的顆粒性物質(zhì) 需要微絲及其結(jié)合蛋白的幫助 24 胞吐作用是將細(xì)胞內(nèi)的分泌泡或其他某些膜泡中的物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)出細(xì)胞的過(guò)程 可分為組成型胞吐途徑和調(diào)節(jié)型胞吐途徑 組成型胞吐是所有真核細(xì)胞都有的胞吐 其缺省途徑是 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 分泌泡 細(xì)胞表面 調(diào)節(jié)型胞吐是特化的分泌細(xì)胞受到信號(hào)刺激是 儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi)的分泌泡與質(zhì)膜融合釋放內(nèi)含物的途徑 胞吞作用與胞吐作用均涉及膜的融合 需要細(xì)胞提供為此提供能量 因此屬于主動(dòng)運(yùn)輸 胞吞作用與胞吐作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)質(zhì)膜更新 膜流 和維持細(xì)胞的生存與生長(zhǎng)是必要的 25 難點(diǎn)與重點(diǎn) 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的類(lèi)型和功能被動(dòng)運(yùn)輸?shù)闹饕?lèi)型和各自特點(diǎn)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?種主要類(lèi)型ATP驅(qū)動(dòng)泵的類(lèi)型及其作用機(jī)制協(xié)同運(yùn)輸?shù)膬煞N主要類(lèi)型胞飲作用與吞噬作用的聯(lián)系與區(qū)別組成型胞吐與調(diào)節(jié)型胞吞的聯(lián)系與區(qū)別 26 第六章線(xiàn)粒體 27 本章小結(jié) 線(xiàn)粒體和葉綠體都具有雙層膜結(jié)構(gòu) 都具有內(nèi)外膜 膜間隙和基質(zhì) 外膜含有通透性高的孔蛋白 內(nèi)膜通透性低 線(xiàn)粒體向內(nèi)折疊形成嵴 葉綠體內(nèi)膜并不向內(nèi)折疊成嵴 但具有膜結(jié)構(gòu)的類(lèi)囊體 線(xiàn)粒體是氧化代謝的中心 糖酵解生成的丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體基質(zhì) 經(jīng)TCA生成CO2 NADH或FADH2 電子進(jìn)入呼吸鏈進(jìn)行氧化磷酸化 最后生成ATP和水 線(xiàn)粒體內(nèi)膜上分布有由黃素蛋白 細(xì)胞色素 泛醌 鐵硫蛋白和銅原子組成的4種電子傳遞復(fù)合物 I II III IV 由復(fù)合物I III IV組成NADH 主 呼吸鏈 由復(fù)合物II III IV組成FADH2 次 呼吸鏈 28 來(lái)自NADH和FADH2的電子經(jīng)呼吸鏈傳遞到O2 在此過(guò)程中釋放的能量將線(xiàn)粒體基質(zhì)中的H 轉(zhuǎn)移到膜間隙 以此建立H 動(dòng)力勢(shì) H 在沿ATP合酶跨膜回流時(shí) 驅(qū)動(dòng)ATP合酶合成ATP ATP合酶由F1頭部和F0基部?jī)刹糠謽?gòu)成 F1頭部含有催化位點(diǎn) F0基部形成一個(gè)H 通道 H 由此通道從膜間隙轉(zhuǎn)運(yùn)到基質(zhì)時(shí) 驅(qū)動(dòng)F0基部旋轉(zhuǎn) 繼而帶動(dòng)與其相連 亞基的旋轉(zhuǎn) 引發(fā)ATP合酶F1催化位點(diǎn)的構(gòu)象改變 從而驅(qū)動(dòng)ATP的生成 29 線(xiàn)粒體和葉綠體都為半自主性細(xì)胞器 在基質(zhì)中含有環(huán)狀DNA RNA 核糖體等 可合成自身編碼的蛋白質(zhì) 但構(gòu)成線(xiàn)粒體和葉綠體的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由核DNA編碼并在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成后通過(guò)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入到特定的部位上 這些蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)需要其N(xiāo)端特異性的導(dǎo)肽發(fā)揮作用 線(xiàn)粒體和葉綠體的增殖主要是通過(guò)分裂進(jìn)行的 成熟的線(xiàn)粒體可以進(jìn)行分裂 但成熟的葉綠體不能分裂 有關(guān)線(xiàn)粒體和葉綠體的起源主要有內(nèi)共生學(xué)說(shuō)和非內(nèi)共生學(xué)說(shuō) 30 第七章真核細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸 31 本章小結(jié) 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)指結(jié)構(gòu) 功能乃至生物發(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 過(guò)氧化物體 分泌泡和胞內(nèi)體等 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可分為rER和sER兩大類(lèi) rER的主要功能包括合成分泌性蛋白 膜蛋白及細(xì)胞器留駐蛋白 蛋白質(zhì)的修飾加工 主要為N 糖基化 和多肽鏈的折疊 sER的主要功能是合成脂類(lèi) 并具有解毒等功能 高爾基體是一個(gè)極性細(xì)胞器 由高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) CGN 順面膜囊 中間膜囊 反面膜囊 反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) TGN 5部分組成 是蛋白質(zhì)加工 主要發(fā)生O 連接的糖基化 分選 包裝與運(yùn)輸?shù)闹行?在膜流中起樞紐的作用 32 溶酶體中含有多種酸性水解酶 主要的功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用 溶酶體的發(fā)生是蛋白質(zhì)分選的典型代表 其分選信號(hào)是M6P 是在信號(hào)斑指導(dǎo)下發(fā)生的特異位點(diǎn)的磷酸化 通過(guò)高爾基體網(wǎng)格蛋白有被小泡分選入特定的分泌泡 過(guò)氧化物體是一種異質(zhì)性的細(xì)胞器 其發(fā)生是通過(guò)已有過(guò)氧化物體的分裂形成的 蛋白質(zhì)分選主要分為三條途徑 共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn) 共翻譯插入和翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn) 從細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)運(yùn)輸方式看 蛋白質(zhì)可分為四類(lèi) 跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 膜泡運(yùn)輸 選擇性門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的留駐蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn) 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)上的信號(hào)肽及停止轉(zhuǎn)移序列決定不同蛋白質(zhì)通過(guò)不同途徑分選入特定的細(xì)胞器或細(xì)胞位置 執(zhí)行各自功能 信號(hào)假說(shuō) 33 膜泡運(yùn)輸是細(xì)胞內(nèi)分泌蛋白分泌 胞吐 和細(xì)胞攝取物質(zhì)的重要途徑 膜泡運(yùn)輸中有三種有被小泡參與 COPII COPI和網(wǎng)格蛋白有被小泡 COPII有被小泡負(fù)責(zé)rER Gol的正向運(yùn)輸 COPI有被小泡負(fù)責(zé)Gol rER的反向運(yùn)輸 網(wǎng)格蛋白有被小泡負(fù)責(zé)高爾基體TGN向質(zhì)膜 胞內(nèi)體 溶酶體的出芽及細(xì)胞的內(nèi)吞作用 運(yùn)輸小泡的形成 轉(zhuǎn)運(yùn)及與靶膜的融合是一個(gè)特異性的過(guò)程 由運(yùn)輸泡上的v SNARE和靶膜上的t SNARE間特異性識(shí)別負(fù)責(zé) Rab蛋白在此過(guò)程中起輔助作用 34 本章重點(diǎn)及難點(diǎn) 認(rèn)識(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體的功能 溶酶體的的生物發(fā)生過(guò)程 信號(hào)肽假說(shuō) 蛋白質(zhì)分選的基本途徑及類(lèi)型 COPII COPI及網(wǎng)格蛋白有被小泡形成的機(jī)理 小泡的定向運(yùn)輸和融合機(jī)理 35 第八章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 36 本章小結(jié) 細(xì)胞通訊是多細(xì)胞生物細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過(guò)高度精確和高度有效的接受信息的通訊機(jī)制并通過(guò)放大作用引起快速的細(xì)胞生理反應(yīng) 細(xì)胞通訊可概括為3種方式 膜結(jié)合分子的信號(hào)傳遞 通過(guò)通訊連接 間隙連接和胞間連絲 的細(xì)胞通訊 通過(guò)分泌信號(hào)分子的細(xì)胞通訊 這是多細(xì)胞生物普通采用的通訊方式 37 通過(guò)分泌信號(hào)分子的細(xì)胞通訊依據(jù)分泌細(xì)胞與靶細(xì)胞的距離分為4種 自分泌 旁分泌 內(nèi)分泌和通過(guò)化學(xué)突觸傳遞神經(jīng)信號(hào) 其中內(nèi)分泌是大多數(shù)分泌信號(hào)分作的作用方式 信號(hào)分子主要分為三類(lèi) 親脂性分子 親水性分子 氣體信號(hào)分子 38 信號(hào)分子的受體分兩類(lèi) 細(xì)胞內(nèi)受體 細(xì)胞表面受體 細(xì)胞內(nèi)受體與親脂性分子結(jié)合 細(xì)胞表面受體與親水性分子結(jié)合 細(xì)胞內(nèi)受體主要含3個(gè)功能結(jié)構(gòu)域 位于C端的配體結(jié)合位點(diǎn) 位于中部與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域 位于N端的激活基因轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)域 正常情況下 胞內(nèi)受體與抑制蛋白復(fù)合物結(jié)合處于無(wú)活性狀態(tài) 激素與受體結(jié)合成復(fù)合物后 引起抑制復(fù)合物解離 受體結(jié)合DNA的部位暴露出來(lái) 受體由此被激活 39 細(xì)胞表面受體主要分為三大家族 離子通道耦聯(lián)受體 G蛋白耦聯(lián)受體 酶連受體 這些受體都具有配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域和產(chǎn)生效應(yīng)的結(jié)構(gòu)域 分別具有結(jié)合特異性和效應(yīng)特異性 細(xì)胞表面受體的活化依賴(lài)于配體的結(jié)合 通過(guò)效應(yīng)器蛋白的活化導(dǎo)致產(chǎn)生胞內(nèi)第二信使 目前公認(rèn)的第二信使主要包括cAMP cGMP Ca2 DAG IP3等 cAMP活化PKA cGMP活化PKG Ca2 通過(guò)與CaM結(jié)合引起蛋白質(zhì)磷酸化 DAG活化PKC IP3作用于細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)引起內(nèi)源性Ca2 濃度升高 40 在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中 除受體和第二信使外 還有兩類(lèi)蛋白起分子開(kāi)關(guān)作用 一類(lèi)是GTPase開(kāi)關(guān)蛋白 包括三聚體G蛋白和單體G蛋白 其活性受GEF GAP和GDI的調(diào)節(jié) 另一類(lèi)是通過(guò)蛋白激酶和蛋白磷酸酶調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化 NO作為氣體信號(hào)分子 具脂溶性 可快速擴(kuò)散透過(guò)細(xì)胞膜 改變鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶的構(gòu)象 使cGMP合成增多 激活PKG 引起平滑肌舒張 血管擴(kuò)張 41 離子通道耦聯(lián)受體是多亞基組成的受體 離子通道復(fù)合體 屬配體門(mén)離子通道 配體與受體結(jié)合引起離子通道的開(kāi)啟或關(guān)閉 受體本身既有信號(hào)結(jié)合位點(diǎn) 又是離子通道 其跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)無(wú)需中間步驟 G蛋白耦聯(lián)受體是細(xì)胞膜表面單條多肽經(jīng)7次跨膜形成的受體 該信號(hào)通路中配體與受體結(jié)合后引起靶蛋白反應(yīng)需要通過(guò)三聚體G蛋白 根據(jù)第二信使不同分為cAMP信號(hào)通路和磷酯酰肌醇信號(hào)通路 42 cAMP信號(hào)通路的反應(yīng)鏈為 激素 G蛋白耦聯(lián)受體 G蛋白 腺苷酸環(huán)化酶 cAMP PKA 基因調(diào)控蛋白 基因轉(zhuǎn)錄 磷酯酰肌醇信號(hào)通路也稱(chēng)雙信使通路 反應(yīng)鏈為 激素 G蛋白耦聯(lián)受體 Gq蛋白 PLC 催化PIP2水解為IP3和DAG IP3引起Ca2 升高 Ca2 與CaM結(jié)合引起蛋白質(zhì)磷酸化 DAG活化PKC 引起蛋白質(zhì)磷酸化 從而引起細(xì)胞反應(yīng) 43 受體酪氨酸蛋白激酶 RTK 是細(xì)胞表面一大類(lèi)重要的酶連受體 配體與受體結(jié)合 導(dǎo)致受體二聚化 激活受體的酪氨酸蛋白激酶活性 引起一系列磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng) 終致細(xì)胞生理和 或基因表達(dá)的改變 RTK Ras信號(hào)通路是這類(lèi)受體所介導(dǎo)的重要信號(hào)通路 其基本途徑是 配體 受體 接頭蛋白 GEF Ras Raf MAPKKK MAPKK MAPK 進(jìn)入細(xì)胞核 其他激酶或基因調(diào)控蛋白的磷酸化修飾 44 酶連受體均為單次跨膜蛋白 除受體酪氨酸蛋白激酶外 還包括受體絲氨酸 蘇氨酸激酶 受體酪氨酸磷酸酯酶 受體鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶和酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體等幾種類(lèi)型 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與受體酪氨酸蛋白激酶的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相似 均涉及受體的二聚化和受體磷酸化激活 進(jìn)而引起的底物蛋白發(fā)生磷酸化 去磷酸化 鳥(niǎo)苷酸環(huán)化等 引起細(xì)胞反應(yīng) 45 細(xì)胞因子受體是細(xì)胞表面一類(lèi)酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體 這類(lèi)受體的活化激活Jak STAT信號(hào)通路 進(jìn)而調(diào)節(jié)基因表達(dá) 黏著斑除了起錨定連接作用外 在細(xì)胞通訊中也發(fā)揮作用 由細(xì)胞表面到細(xì)胞核信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑為 細(xì)胞外基質(zhì) 整聯(lián)蛋白結(jié)合 酪氨酸激酶Src 斑蛋白激酶FAK GRB2 Sos Ras Raf MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)途徑 46 細(xì)胞對(duì)信號(hào)反應(yīng)表現(xiàn)出發(fā)散性和收斂性 且不同信號(hào)通路間存在 交叉對(duì)話(huà) 串?dāng)_ 現(xiàn)象 使得細(xì)胞通訊非常復(fù)雜 在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中 信號(hào)的解除與終止同樣非常重要 細(xì)胞通過(guò)對(duì)信號(hào)分子和第二信使的降解減少對(duì)細(xì)胞的刺激 通過(guò)受體脫敏 受體內(nèi)化 信號(hào)中斷等方式減少細(xì)胞對(duì)信號(hào)的反應(yīng) 47 本章難點(diǎn)與重點(diǎn) 1 信號(hào)分子和信號(hào)分子受體的類(lèi)型2 胞內(nèi)受體的結(jié)構(gòu)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式3 三聚體G蛋白與G蛋白耦聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)及在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用4 cAMP信號(hào)通路與磷酸酰肌醇信號(hào)通路的區(qū)別與聯(lián)系5 RTK Ras信號(hào)通路的主要過(guò)程6 細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白的信號(hào)通路7 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的發(fā)射性 收斂性與信號(hào)間的串?dāng)_ 48 第九章細(xì)胞骨架 49 本章小結(jié) 細(xì)胞骨架是真核細(xì)胞中由蛋白質(zhì)亞基組裝成的纖維網(wǎng)絡(luò)體系 主要包括微絲 微管和中間絲 細(xì)胞骨架是一類(lèi)高度動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu) 它們通過(guò)蛋白質(zhì)亞基的組裝 去組裝過(guò)程來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)骨架網(wǎng)絡(luò)的分布和結(jié)構(gòu) 微絲又稱(chēng)肌動(dòng)蛋白絲 是由球形肌動(dòng)蛋白G actin單體形成的螺旋狀纖維 F actin 微絲具有極性 G actin結(jié)合ATP的方向?yàn)槲⒔z的負(fù)端 微絲組裝時(shí)具有踏車(chē)現(xiàn)象 細(xì)胞松弛素B導(dǎo)致微絲解聚 鬼筆環(huán)肽穩(wěn)定微絲 防止微絲解聚 50 肌球蛋白是細(xì)胞內(nèi)最重要的依賴(lài)于微絲的馬達(dá)蛋白 微絲的功能與幾乎所有形式的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān) 如參與肌肉收縮 細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng) 胞質(zhì)分裂以及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)然顒?dòng) 微絲與膜整合的鈣粘蛋白構(gòu)成黏著帶與黏著斑 構(gòu)成細(xì)胞與細(xì)胞 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的錨定連接 提高細(xì)胞的抗機(jī)械強(qiáng)度 微管是由 微管蛋白二聚體組裝而成的中空管狀結(jié)構(gòu) 細(xì)胞內(nèi)微管通常以單管 二聯(lián)微管或三聯(lián)微管形式存在 中心體和基體細(xì)胞內(nèi)最主要的微管組織中心 51 微管具有極性 二聚體以首 尾排列的方式進(jìn)行組裝 tubulin端為 端 tubulin端為 端 沿微管驅(qū)動(dòng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)鸟R達(dá)蛋白主要包括驅(qū)動(dòng)蛋白和動(dòng)力蛋白 驅(qū)動(dòng)蛋白由兩條重鏈組成的頭部和重鏈末端與輕鏈共同組成的尾端構(gòu)成 頭部具有ATPase活性 可以沿微管由負(fù)端向正端運(yùn)動(dòng) 尾端與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)或膜泡結(jié)合 動(dòng)力蛋白由2條或3條重鏈及多條輕鏈組成 驅(qū)動(dòng)物質(zhì)沿微管從正端向負(fù)端運(yùn)行 微管的主要功能是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸 維持細(xì)胞形態(tài) 構(gòu)成鞭毛和纖毛 紡錘體與染色體運(yùn)動(dòng)及細(xì)胞器的定位等 52 中間絲是細(xì)胞中成份最復(fù)雜 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分 中間絲具有組織特異性 不同組織細(xì)胞具有不同的中間絲蛋白 中間絲沒(méi)有極性 中間絲的組裝由單體組裝為極性的二聚體 兩個(gè)二聚體以反向平行形式形成四聚體 四聚體是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)中間絲組裝的最小單位 由四聚體進(jìn)一步組裝成中間絲 中間絲的組裝與去組裝受中間絲蛋白的磷酸化和去磷酸化控制 中間絲蛋白磷酸化引起去組裝 去磷酸化引起組裝 53 核內(nèi)膜下的核纖層由中間絲構(gòu)成 主要由核纖層蛋白A和B組成 細(xì)胞分裂過(guò)程中核纖層出現(xiàn)周期性的解聚與聚合 中間絲的功能包括 增強(qiáng)細(xì)胞抗機(jī)械壓力的能力 參與橋粒與半橋粒的形成 維持細(xì)胞核膜的穩(wěn)定 與DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄有關(guān)等 54 本章難點(diǎn)與重點(diǎn) 微絲的組成與組裝肌球蛋白的結(jié)構(gòu)與肌肉收縮機(jī)理微管的組裝與去組裝驅(qū)動(dòng)蛋白與動(dòng)力蛋白的結(jié)構(gòu)與功能微管滑動(dòng)的機(jī)理微管的功能中間絲的成份與組裝特點(diǎn)核纖層的組成與周期性變化 55 第十章細(xì)胞核和染色體 56 本章小結(jié) 細(xì)胞核是真核細(xì)胞內(nèi)最大 最重要的細(xì)胞器 是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心 細(xì)胞核主要由核被膜 包括核孔復(fù)合體 核纖層 染色質(zhì) 核仁及核體組成 核被膜與核孔復(fù)合體是真核細(xì)胞所特有的結(jié)構(gòu) 作為細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的界膜 將基因轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程在時(shí)空上分開(kāi) 核被膜主要由核外膜 核內(nèi)膜 核孔復(fù)合體 核周隙和核纖層組成 57 核孔復(fù)合體主要由胞質(zhì)環(huán) 核質(zhì)環(huán) 輻和栓4種結(jié)構(gòu)亞單位組成 核質(zhì)環(huán)在核內(nèi)形成 捕魚(yú)籠 結(jié)構(gòu) 核孔復(fù)合體構(gòu)成核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道 通過(guò)核孔復(fù)合體的物質(zhì)運(yùn)輸小分子的自由擴(kuò)散和大分子的主動(dòng)運(yùn)輸 通過(guò)核孔復(fù)合體的主動(dòng)運(yùn)輸包括核輸入和核輸出 核輸入需要核定位信號(hào) NLS 而核輸出需要輸出信號(hào) NES 同時(shí)還需要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白importin 等的參與 親核蛋白通過(guò)核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)主要包括結(jié)合 轉(zhuǎn)移和解離三個(gè)過(guò)程 58 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(xiàn)性復(fù)合結(jié)構(gòu) 構(gòu)成染色質(zhì)的DNA包括B型 A型和Z型3種構(gòu)型 不同構(gòu)型的DNA其大溝和小溝的特征在遺傳信息的表達(dá)中起關(guān)鍵作用 真核生物染色質(zhì)DNA序列的組織性復(fù)雜 包括單一序列 中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列 組成染色質(zhì)的蛋白分為組蛋白和非組蛋白 組蛋白很少有組織特異性 包括H2A H2B H3 H4四種核小體組蛋白和H1組蛋白 非組蛋白多數(shù)是序列特異性DNA結(jié)合蛋白 具有組織特異性 是重要的基因表達(dá)調(diào)控蛋白 59 非組蛋白以多種方式與DNA結(jié)合 包括 螺旋 轉(zhuǎn)角 螺旋模式 鋅指模式 亮氨酸拉鏈模式 螺旋 環(huán) 螺旋結(jié)構(gòu)模式和HMG框結(jié)構(gòu)模式 核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位 每個(gè)核小體由組蛋白八聚體核心及200bp左右的DNA分子和一分子H1組蛋白構(gòu)成 核小體使染色質(zhì)成為10nm的串珠結(jié)構(gòu) 再通過(guò)螺旋化形成30nm的螺線(xiàn)管結(jié)構(gòu) 螺線(xiàn)管再通過(guò)多級(jí)螺旋模型或骨架 放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型形成染色體 使染色質(zhì)高度壓縮 60 間期染色質(zhì)可分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 異染色質(zhì)又可分為結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì)和兼性異染色質(zhì) 處于常染色質(zhì)狀態(tài)是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件 染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)密切相關(guān) 引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的因素包括 DNA局部結(jié)構(gòu)與核小體相位的改變 組蛋白的修飾 乙?；?甲基化和磷酸化等 DNA甲基化 HMG結(jié)構(gòu)域蛋白以及染色質(zhì)重構(gòu)因子等直接參與基因活性的調(diào)控 這種可遺傳的 與核酸序列沒(méi)有直接關(guān)系的控制基因活性的調(diào)控方式稱(chēng)之為表觀遺傳調(diào)控 在基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程中 核小體不一定發(fā)生解聚 RNA聚合酶可以通過(guò)核小體進(jìn)行基因的轉(zhuǎn)錄 61 染色體是細(xì)胞分裂時(shí)遺傳物質(zhì)存在的特殊形式 是間期染色質(zhì)緊密組裝的結(jié)果 染色體可分為中著絲粒染色體 亞中著絲粒染色體 亞端著絲粒染色體和端著絲粒染色體 染色體的主要結(jié)構(gòu)包括 著絲粒與動(dòng)粒 次縊痕與核仁組織區(qū) 隨體和端粒 染色體的3種重要功能元件包括 自主復(fù)制DNA序列 著絲粒DNA序列和端粒DNA序列 這3種元件是保證真核生物染色體正常復(fù)制和穩(wěn)定遺傳的基礎(chǔ) 用特殊染色技術(shù)可使染色體顯示特殊的帶型 包括Q帶 G帶 R帶 C帶等帶型 62 在某些生物的細(xì)胞中 可以觀察到特殊的巨大染色體 包括多線(xiàn)染色體和燈刷染色體 多線(xiàn)染色體來(lái)源于核內(nèi)有絲分裂 即核內(nèi)DNA多次復(fù)制而細(xì)胞不分裂 燈刷染色體是卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂時(shí)停留在雙線(xiàn)期的染色體 核仁是真核細(xì)胞間期核中最顯著的結(jié)構(gòu) 核仁普遍存在3種基本組分 纖維中心 FC 致密纖維組分 DFC 和顆粒組分 GC FC是rRNA基因的儲(chǔ)存位點(diǎn) DFC是rRNA轉(zhuǎn)錄和加工的主要場(chǎng)所 GC是核糖體亞單位成熟和儲(chǔ)存的位點(diǎn) 63 核仁的主要功能與核糖體的生物發(fā)生有關(guān) 包括rRNA基因的轉(zhuǎn)錄 rRNA前體的加工和核糖體亞單位的組裝 在細(xì)胞分裂過(guò)程中 核仁表現(xiàn)出周期性地解體與重建 間期核核仁結(jié)構(gòu)整合性的維持和有絲分裂后期核仁的重建 都需要rRNA基因的活性 核仁組織中心有助于核仁的重新形成 核仁內(nèi)還存在一些亞核結(jié)構(gòu) 包括 Cajal體 GEMS和染色質(zhì)間顆粒 它們可能是snRNA和snoRNA最后加工及蛋白質(zhì)組裝的場(chǎng)所 真核細(xì)胞內(nèi)除染色質(zhì) 核膜 核仁及一些亞核結(jié)構(gòu)外 還有蛋白質(zhì)為主構(gòu)成的核骨架體系 主要由核纖層 核基質(zhì)構(gòu)成 64 本章難點(diǎn)及重點(diǎn) 細(xì)胞核的基本結(jié)構(gòu)及功能核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu)及親核蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程核小體的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)非組蛋白與DNA的結(jié)合方式中期染色體的3種功能元件及其功能核仁的結(jié)構(gòu)與主要功能 65 第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控 66 本章小結(jié) 細(xì)胞增殖是生命活動(dòng)的基本特征之一 也是生物繁殖和生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ) 細(xì)胞周期是細(xì)胞生命活動(dòng)的全過(guò)程 細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)間為一個(gè)細(xì)胞周期 細(xì)胞周期長(zhǎng)短差別很大 可以通過(guò)多種方法測(cè)定細(xì)胞周期的長(zhǎng)短 細(xì)胞周期可以通過(guò)自然選擇同步法或人工誘導(dǎo)同步法使其同步 其中人工誘導(dǎo)同步法是最常用的方法 主要包括DNA合成阻斷法和分裂中期阻斷法 67 根據(jù)細(xì)胞增殖狀況 有機(jī)體內(nèi)所有細(xì)胞可分為3類(lèi) 連續(xù)分裂細(xì)胞 周期中細(xì)胞 終末分化細(xì)胞 不分裂細(xì)胞 和G0期細(xì)胞 靜止期細(xì)胞 真核細(xì)胞的細(xì)胞周期包括分裂間期和分裂期 一般可分為G1 S G2和M四個(gè)時(shí)期 G1在不同細(xì)胞差異較大 而后三個(gè)時(shí)期差異較小 G1期為開(kāi)始合成細(xì)胞生長(zhǎng)所需要的各種蛋白質(zhì) 糖類(lèi) 脂類(lèi)等 但不合成DNA G1期晚期的細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn) 酵母的start點(diǎn)或真核生物的R點(diǎn) 調(diào)控細(xì)胞能否進(jìn)行DNA合成 68 S期進(jìn)行DNA與組蛋白的合成 G2期為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備 G2檢驗(yàn)點(diǎn)檢查DNA是否完成復(fù)制 DNA損傷是否得到修復(fù) 環(huán)境因素是否有利于細(xì)胞分裂等 M期可分為體細(xì)胞的有絲分裂和生殖細(xì)胞的減數(shù)分裂 細(xì)胞通過(guò)有絲分裂將遺傳物質(zhì)平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中 有絲分裂可以分為前期 前中期 中期 后期 末期和胞質(zhì)分裂幾個(gè)連續(xù)的時(shí)期 前期的特點(diǎn)是染色體開(kāi)始凝集 核膜解體 核仁消失 紡錘體逐漸形成 69 前中期時(shí)染色體動(dòng)粒被動(dòng)粒微管所捕獲 形成由動(dòng)粒微管 極微管和星體微管構(gòu)成的紡錘體 中期時(shí)通過(guò)染色體列隊(duì)使其排列在赤道板上 染色體列隊(duì)假說(shuō)主要有牽拉假說(shuō)和外推假說(shuō) 后期期染色體移向紡錘體兩極 后期可分為連續(xù)的兩個(gè)時(shí)期 后期A和后期B 后期A是由于動(dòng)粒微管解聚引起染色體分開(kāi) 后期B是由于極微管間的相對(duì)滑動(dòng)引起染色體和中心體向兩極移動(dòng) 星體微管與質(zhì)膜搭橋并解聚引起中心體移向兩極 70 末期時(shí)核仁和核膜重新出現(xiàn) 染色體解螺旋形成細(xì)絲 動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂大體分為4個(gè)連續(xù)的步驟 分裂溝的定位 收縮環(huán)形成 收縮環(huán)收縮 細(xì)胞膜融合與子細(xì)胞形成 分裂溝的定位與星體微管有關(guān) 植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂先形成成膜體 成膜體使植物細(xì)胞一分為二 生殖細(xì)胞通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生單倍體的配子 以保持遺傳的穩(wěn)定性和生物的多樣性 減數(shù)分裂可人為劃分為減數(shù)分裂I和減數(shù)分裂II 71 減數(shù)分裂I又可分為前期I 前中期I 中期I 后期I 末期I和胞質(zhì)分裂I6個(gè)階段 前期I持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng) 又可劃分為細(xì)線(xiàn)期 偶線(xiàn)期 粗線(xiàn)期 雙線(xiàn)期和終變期5個(gè)階段 細(xì)線(xiàn)期 又稱(chēng)凝集期 的主要特點(diǎn) 染色質(zhì)凝集 染色質(zhì)纖維逐漸折疊螺旋化 變短變粗成細(xì)線(xiàn)狀 偶線(xiàn)期 又稱(chēng)配對(duì)期 時(shí) 同源染色體配對(duì) 形成聯(lián)會(huì)復(fù)合體 粗線(xiàn)期 又稱(chēng)重組期 時(shí) 同源染色體之間發(fā)生DNA片段的交換 引起基因組合 雙線(xiàn)期 又稱(chēng)合成期 時(shí) 同源染色體分開(kāi) 明顯可見(jiàn)四分體 出現(xiàn)燈刷染色體 終變期 又稱(chēng)再凝集期 時(shí) 染色體變成緊密凝集狀態(tài) 72 中期I時(shí)同源染色體排列上 不過(guò)紡錘體一極中心體發(fā)出的微管只與一條同源染色體的兩個(gè)相融合的動(dòng)粒結(jié)合 從另一極發(fā)出的微管也只與另一個(gè)同源染色體的動(dòng)粒結(jié)合 細(xì)胞經(jīng)過(guò)后期I 末期I和胞質(zhì)分裂I 使來(lái)自父母的同源染色體分別移到兩個(gè)子細(xì)胞 染色體數(shù)目減半 減數(shù)分裂II與有絲分裂過(guò)程基本相同 不同的是減數(shù)分裂II時(shí) 來(lái)自?xún)蓸O的動(dòng)粒微管與融合在一起的染色體動(dòng)粒結(jié)合 動(dòng)粒分離導(dǎo)致姐妹染色單體分別移向兩極 73 細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)受到細(xì)胞內(nèi)外各種因素的調(diào)控 周期蛋白依賴(lài)性CDK激酶是細(xì)胞周期調(diào)控的重要因素 是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的引擎分子 CDK激酶至少含有2個(gè)亞基 即周期蛋白和CDK蛋白 周期蛋白為調(diào)節(jié)亞基 CDK蛋白為催化亞基 周期蛋白有多種 在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中包括A B C D E F G H L T等 CDK激酶也有多種 包括CDK1 CDK12 在細(xì)胞周期的不同時(shí)期 不同的周期蛋白與不同的CDK激酶結(jié)合行駛功能 74 周期蛋白具有周期蛋白框和破壞框 或PEST序列 周期蛋白框介導(dǎo)周期蛋白與CDK激酶的結(jié)合 而破壞框 或PEST序列 是周期蛋白通過(guò)泛素化途徑降解的信號(hào) 泛素化途徑涉及泛素激活酶E1 泛素結(jié)合酶E2 泛素連接酶E3和蛋白酶復(fù)合體 是周期蛋白等多種蛋白質(zhì)降解的重要方式 CDK激酶具有CDK激酶結(jié)構(gòu)域 介導(dǎo)CDK激酶與周期蛋白的結(jié)合 MPF即CDK1 是由p34cdc2與周期蛋白B組成的復(fù)合體 其活性受Wee1 Mik1 CAK激酶和Cdc25磷酸酶共同的調(diào)節(jié) 75 MPF可以催化多種蛋白底物發(fā)生磷酸化 特別是使核纖層蛋白磷酸化 引起核被膜解體 MPF是M期的重要CDK激酶 MPF的積累引起細(xì)胞周期由G2期向M期轉(zhuǎn)化 M期中期后 在后期CDK激酶和后期促進(jìn)因子APC的作用下 MPF通過(guò)泛素化途徑大量降解 MPF活性下降 細(xì)胞周期由M期中期向后期轉(zhuǎn)化 細(xì)胞由G1期向S期轉(zhuǎn)化主要受G1期周期蛋白依賴(lài)性Cdk激酶所控制 哺乳動(dòng)物細(xì)胞中 G1期周期蛋白包括周期蛋白D E Cdk激酶包括Cdk2 Cdk4和Cdk6 周期蛋白D與CDK4和CDK6結(jié)合 而周期蛋白E與CDK2結(jié)合 76 周期蛋白D CDK4 CDK6和周期蛋白E CDK2復(fù)合物主要通過(guò)磷酸化Rb 類(lèi)Rb 蛋白 解除Rb蛋白對(duì)E2F的抑制作用 E2F可促進(jìn)有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄 促使細(xì)胞周期由G1期向S期轉(zhuǎn)化 DNA復(fù)制執(zhí)照假說(shuō) 解釋了在細(xì)胞周期中為何DNA只復(fù)制一次 DNA復(fù)制結(jié)束后 細(xì)胞周期由S期自動(dòng)轉(zhuǎn)化到G2期 并準(zhǔn)備進(jìn)行細(xì)胞分裂 但DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)S期向G2期的轉(zhuǎn)化起著調(diào)控作用 DNA復(fù)制尚未完成時(shí) 細(xì)胞周期便不能向下一階段轉(zhuǎn)化 77 細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)受細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)的調(diào)控 主要有三個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn) G1檢驗(yàn)點(diǎn) G2檢驗(yàn)點(diǎn)和M檢驗(yàn)點(diǎn) G1期檢驗(yàn)點(diǎn)主要檢驗(yàn)細(xì)胞DNA是否損傷 細(xì)胞是否足夠大 細(xì)胞外環(huán)境是否有利于細(xì)胞生長(zhǎng)等 DNA受到損傷時(shí) 激活p53基因的轉(zhuǎn)錄 P53作為p21基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子激活p21表達(dá) 產(chǎn)生大量P21蛋白 P21作為S期周期蛋白 CDK激酶復(fù)合體的抑制因子 抑制其活性 引起DNA復(fù)制受阻 P21可以與PCNA的亞基結(jié)合從而引起DNA合成受阻 78 G2期末期的檢驗(yàn)點(diǎn)檢驗(yàn)DNA復(fù)制是否完全 細(xì)胞生長(zhǎng)是否完成等 若DNA未復(fù)制完全 細(xì)胞不能進(jìn)入M期 M期檢驗(yàn)點(diǎn)也稱(chēng)為紡錘體裝配檢驗(yàn)點(diǎn) 檢驗(yàn)染色體的動(dòng)粒是否被動(dòng)粒微管所捕獲 若染色體動(dòng)粒未與動(dòng)粒微管結(jié)合 動(dòng)粒上的Mad2不能從動(dòng)粒上消失 Mad2與Cdc20結(jié)合 有效地抑制Cdc20的活性 進(jìn)而使得APC無(wú)活性 只有紡錘體組裝完成后 動(dòng)粒全部被動(dòng)粒微管捕獲 Mad2從動(dòng)粒上消失 對(duì)Cdc20的抑制作用解除 促使APC活化 降解M期周期蛋白 使M期CDK激酶活性喪失 細(xì)胞才能離開(kāi)M期 79 本章重點(diǎn)與難點(diǎn) 細(xì)胞周期不同時(shí)相的主要事件有絲分裂與減數(shù)分裂的異同點(diǎn)有絲分裂染色體整列與染色體分向兩極的機(jī)制Cyclin與CDK激酶的結(jié)構(gòu)與表達(dá)特征MPF活性調(diào)節(jié)與降解途徑細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控 80 第十三章程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老 81 本章小結(jié) 細(xì)胞死亡往往受到細(xì)胞內(nèi)某種由遺傳機(jī)制決定的 死亡程序 控制 所以被稱(chēng)為細(xì)胞程序性死亡 動(dòng)物細(xì)胞典型的程序性死亡方式包括細(xì)胞凋亡 細(xì)胞壞死和細(xì)胞自噬 細(xì)胞凋亡是由基因控制的主動(dòng)性 自殺性的程序死亡過(guò)程 對(duì)動(dòng)物體的正常發(fā)育 自穩(wěn)態(tài)的維持等生理及多種病理過(guò)程具有重要的意義 其特征是凋亡過(guò)程中細(xì)胞質(zhì)膜保持完整 細(xì)胞內(nèi)含物沒(méi)有泄漏到細(xì)胞外 不引發(fā)機(jī)體的炎癥反應(yīng) 82 細(xì)胞凋亡可以通過(guò)形態(tài)學(xué)觀測(cè) DNA電泳 TUNEL測(cè)定法 彗星電泳和流式細(xì)胞分析等方法進(jìn)行測(cè)定 鑒定細(xì)胞凋亡最簡(jiǎn)便可靠的方法是DNA電泳 在動(dòng)物細(xì)胞凋亡過(guò)程中 胱天蛋白酶Caspase家族成員發(fā)揮了重要作用 哺乳動(dòng)物的Caspase家族分為兩類(lèi) 凋亡起始者 包括Caspase 2 8 9 10 11 凋亡執(zhí)行者 包括Caspase 3 6 7等 起始者位于上游 負(fù)責(zé)對(duì)執(zhí)行者的前體進(jìn)行切割 產(chǎn)生有活性的執(zhí)行者 執(zhí)行者負(fù)責(zé)切割細(xì)胞核內(nèi) 細(xì)胞質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白等 執(zhí)行凋亡 83 動(dòng)物細(xì)胞凋亡途徑主要包括 Caspase依賴(lài)性細(xì)胞凋亡途徑和Caspase非依賴(lài)性細(xì)胞凋亡途徑 其中Caspase依賴(lài)性細(xì)胞凋亡途徑通過(guò)兩條途徑引發(fā) 由細(xì)胞表面死亡受體介導(dǎo)的外源途徑和由線(xiàn)粒體介導(dǎo)的內(nèi)源途徑 在死亡受體介導(dǎo)的外源性途徑中 死亡受體為跨膜蛋白 屬腫瘤壞死因子受體超家族 如Fas 部分受體胞內(nèi)具有死亡結(jié)構(gòu)域 DD 配體與受體結(jié)合 受體聚合 通過(guò)胞內(nèi)死亡結(jié)構(gòu)域招募同樣具有死亡結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白FADD和Caspase 8酶原 Caspase 8酶原通過(guò)自身切割而被激活 進(jìn)而切割執(zhí)行者Caspase 3酶原 產(chǎn)生有活性的Caspase 3 導(dǎo)致細(xì)胞凋亡 84 在線(xiàn)粒體介導(dǎo)的內(nèi)源性細(xì)胞凋亡途徑中 細(xì)胞受到死亡信號(hào)刺激時(shí) 細(xì)胞色素c從線(xiàn)粒體釋放到胞質(zhì)并與胞質(zhì)中的Apaf 1結(jié)合 Apaf 1的N端具有Caspase募集結(jié)構(gòu)域 CARD 招募細(xì)胞質(zhì)中的Caspase 9酶原 形成大的凋亡復(fù)合體 apoptosome Caspase 9酶原在凋亡復(fù)合體中發(fā)生自身切割而活化 活化的Caspase 9再進(jìn)一步激活執(zhí)行者Caspase 3和Caspase 7酶原 引起細(xì)胞凋亡 85 在Caspase非依賴(lài)性細(xì)胞凋亡途徑中 凋亡誘導(dǎo)因子