翟中和細胞生物學筆記

翟中和細胞生物學筆記（全）

第一章緒論

細胞生物學研究的內(nèi)容和現(xiàn)狀

細胞生物學是現(xiàn)代生命科學的重要基礎(chǔ)學科

細胞生物學的主要研究內(nèi)容

當前細胞生物學研究的總趨勢與重點領(lǐng)域細胞重大生命活動的相互關(guān)系

細胞學與細胞生物學發(fā)展簡史

細胞的發(fā)現(xiàn)

細胞學說的建立其意義細胞學的經(jīng)典時期

實驗細胞學與細胞學的分支及其發(fā)展細胞生物學學科的形成與發(fā)展

細胞生物學的主要學術(shù)組織、學術(shù)刊物與教科書

細胞生物學

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

活動的基本單位，有了細胞才有完整的生命活動。

細胞生物學是研究細胞基本生命活動規(guī)律的科學，它

是在不同層次（顯微、亞顯微與分子水平）上以研究

細胞結(jié)構(gòu)與功能、細胞增殖、分化、衰老與凋亡、細

胞信號傳遞、真核細胞基因表達與調(diào)控、細胞起源與

進化等為主要內(nèi)容。核心問題是將遺傳與發(fā)育在細胞

水平上結(jié)合起來。主要內(nèi)容

細胞結(jié)構(gòu)與功能、細胞重要生命活動：細胞核、染色體以及基因表達的研究生物

膜與細胞器的研究細胞骨架體系的研究細胞增殖及其調(diào)控細胞分化及其調(diào)控

細胞的衰老與凋亡

細胞的起源與進化細胞工程總趨勢

細胞生物學與分子生物學(包括分子遺傳學與生物化學)相互滲透與交融是總的發(fā)展

趨勢。重點領(lǐng)域染色體DNA與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系

一主要是非組蛋白對基因組的作用

細胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及其調(diào)控細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究

細胞結(jié)構(gòu)體系的組裝

美國科學情報研究所(ISI)1997年SCI(ScienceCitationIndex)收錄及引用論文

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

細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)；

細胞凋亡(cellapoptosis)；

基因組與后基因組學研究(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《什麼是當今科研領(lǐng)域的熱門

話題？》(“Whatispopularinresearchtoday?")的調(diào)查報告中指出，目前全球

研究最熱門的是

三種疾?。喊┌Y(cancer)

心血.管病(cardiovasculardiseases)

愛滋病和肝炎等傳染病

(infectiousdiseases：AIDS,

hepatitis)五大研究方向：細胞周期調(diào)控(cellcyclecontrol)；細胞凋

亡(cellapoptosis)；

細胞衰老(cellularsenescence)；

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)；

DNA的損傷與修復(fù)(DNAdamage

andrepair)

“細胞學說”的基本內(nèi)容

認為細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來，并由細胞和細胞產(chǎn)物所構(gòu)

成;

每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”

生命,又對與其它細胞共同組成的整體的生命有所助益；

新的細胞可以通過老的細胞繁殖產(chǎn)生。

AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garland

publishing,Inc.1998

AlbertsBetal.MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon：

GarlandPublishing,Inc.1994

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

PublishingCompany.2000

GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments,2nd

Edition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999

LodishH.etal.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmerican

Books,Inc.2000.

學習細胞生物學的注意點

?抽象思維與動態(tài)觀點?結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的觀點

?同一性(unity)和多樣性(diversity)的問題?

細胞生物學的主要內(nèi)容：

基本概念與實驗證據(jù)；細胞器的動態(tài)特征；

化學能的產(chǎn)生與利用；細胞的活動及其調(diào)控等

*

實驗科學與實驗技術(shù)——細胞真知源于實驗室

Whatweknow//Howweknow.

第二章細胞基本知識概要

細胞的基本概念

非細胞形態(tài)的生命體

——病毒及其與細胞的關(guān)系

原核細胞與真核細胞

第一節(jié)細胞的基本概念

細胞是生命活動的基本單位

細胞概念的一些新思考

細胞的基本共性

第二節(jié)非細胞形態(tài)的生命體一病毒及其與細胞的關(guān)系

病毒的基本知識

病毒在細胞內(nèi)增殖(復(fù)制)

病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系

第三節(jié)原核細胞與真核細胞

原核細胞(Prokaryoticcell)真核細胞(Eukaryoticcell)

古細菌(Archaebacteria)

細胞是生命活動的基本單位

一切有機體都由細胞構(gòu)成，細胞是構(gòu)成有機體的基本單位

細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位細胞是有

機體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)

細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性沒有細胞就沒有完整的生命細胞

概念的一些新思考

細胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系

細胞具有高度復(fù)雜性和組織性

細胞是物質(zhì)(結(jié)構(gòu))、能量與信息過程精巧結(jié)合的綜合體細胞完成各種化學反

應(yīng)；細胞需要和利用能量；細胞參與大量機械活動；細胞對刺激作出反應(yīng)；

細胞是高度有序的，具有自組裝能力與自組織體系。

細胞能進行自我調(diào)控；繁殖和傳留后代;

細胞的基本共性

所有的細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，即細胞膜。

所有的細胞都含有兩種核酸：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)合成的機器一核糖體，毫無例外地存在于一切細胞內(nèi)。

所有細胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。

病毒的基本知識

病毒（virus）核酸分子（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符其分為兩大類：

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；骯病毒（prion）——僅由感染

性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；

病毒在細胞內(nèi)增殖（復(fù)制）病毒侵入細胞，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

病毒與細胞在起源與進化中的關(guān)系

病毒是非細胞形態(tài)的生命體，它的主要生命活動必須要在細胞內(nèi)實現(xiàn)。病毒與細胞在起

源上的關(guān)系，目前存在3種主要觀點：生物大分子一病毒一細胞

病毒

生物大分子

細胞生物大分子一細胞一病毒原核細胞

基本特點:

遺傳的信息量小，遺傳信息載體僅由一個環(huán)狀DNA構(gòu)成；細胞內(nèi)沒有分化為以膜為

基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功能的細胞器和細胞核膜。主要代表：

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

細菌

藍藻又稱藍細菌(Cyanobacteria)

真核細胞

真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系細胞的大小及其分析

原核細胞與真核細胞的比較

真核細胞的基本結(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系統(tǒng)

由特異蛋白分子裝配構(gòu)成的細胞骨架系統(tǒng)。

細胞的大小及其分析

各類細胞直徑的比較原核細胞與真核細胞的比較

原核細胞與真核細胞基本特征的比較

原核細胞與真核細胞的遺傳結(jié)構(gòu)裝置和基因表達的比較

植物細胞與動物細胞的比較植物細胞與動物細胞的比較細胞壁液泡

葉綠體古細菌

古細菌(archaebacteria)與真核細胞曾在進化上有過共同歷程

主要證據(jù)

進化系統(tǒng)樹

主要證據(jù)

(1)細胞壁的成分與真核細胞一樣，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

真細菌類有強的抑制生長作用，而對古細菌與真核細胞卻無作用。

(2)DNA與基因結(jié)構(gòu)：古細菌DNA中有重復(fù)序列的存在。此外，多數(shù)古核細胞的基因組

中存在內(nèi)含子。(3)有類核小體結(jié)構(gòu)：古細菌具有組蛋白，而且能與DNA構(gòu)建成類似核

小體結(jié)構(gòu)。

(4)有類似真核細胞的核糖體：多數(shù)古細菌類的核糖體較真細菌有增大趨勢，含有60

種以上蛋白，介于真核細胞(70?84)與真細菌(55)之間。抗生素同樣不能抑制古核細

胞類的核糖體的蛋白質(zhì)合成。(5)5SrRNA：根據(jù)對5srRNA的分子進化分析，認為古

細菌與真核生物同屬一類，而真細菌卻與之差距甚遠。5SrRNA二級結(jié)構(gòu)的研究也說明很

多古細菌與真核生物相似。

除上述各點外，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)，說明古細菌與真核生物在進化上的關(guān)系較

真細菌類更為密切。因此近年來，真核細胞起源于古細菌的觀點得到了加強。

第三章細胞生物學研究方法如何學習細胞生物學？

抽象思維與動態(tài)觀點?結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的觀點

?同一性(unity)和多樣性(diversity)的問題,

細胞生物學的主要內(nèi)容：

結(jié)構(gòu)與功能(動態(tài)特征)；細胞的生命活動；

實驗科學與實驗技術(shù)——細胞真知源于實驗室

--Whatweknow//Howweknow.第三章細胞生物學研究方法細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀

察方法細胞組分的分析方法

細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù)

第一節(jié)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法光學顯微鏡技術(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(scanning

tunnelingmicroscope)

第二節(jié)細胞組分的分析方法離心分離技術(shù)

細胞內(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胞內(nèi)特異核酸的定位與定性放射自顯影技術(shù)

定量細胞化學分析技術(shù)

第三節(jié)細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù)細胞的培養(yǎng)

細胞工程

一、光學顯微鏡技術(shù)(lightmicroscopy)普通復(fù)式光學顯微鏡技術(shù)

熒光顯微鏡技術(shù)(FluorescenceMicroscopy)激光共焦掃描顯微鏡技術(shù)(Laser

ConfocalMicroscopy)

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

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到很近距離時，即產(chǎn)生彼此間相互作用力，如

量子力學中的隧道效應(yīng)(隧道電流)、原子間作用力、磁力、摩擦力等，

并在計算機顯示出來，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，電子學反饋控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集、處理、顯示系

統(tǒng)。

特點：(1)可對晶體或非晶體成像，無需復(fù)雜計算，且分辨本領(lǐng)高。

(側(cè)分辨率為0.1?0.2nm,縱分辨率可達0.Olnm)；

(2)可實時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，進行動態(tài)觀察

用途：納米生物學研究領(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)式光學顯微鏡技術(shù)

光鏡樣本制作

分辨率是指區(qū)分開兩個質(zhì)點間的最小距離

熒光顯微鏡技術(shù)(FluorescenceMicroscopy)原理與應(yīng)用直接熒光標記技術(shù)

間接免疫熒光標記技術(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

活細胞中較大的細胞器

錄像增差顯微鏡技術(shù)(video-enhancemicroscopy)計算機輔助的DIC顯微鏡可在

高分辨率下研究活細胞中的顆粒及細胞器的運動

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染色技術(shù)(Negative

staining)與金屬投影染色背景，襯托出樣品的精細結(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)、電子衍射與計算機圖象處理相結(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，是當前結(jié)構(gòu)生物學(StructuralBiology)

-主要研究生物大分子空間結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系的主要實驗手段。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：分離密度不同的細胞組分

密度梯度離心：精細組分或生物大分子的分離

二、細胞內(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)中一些特殊基團特異性結(jié)合的特征，通過顯色

劑在細胞中的定位及顏色的深淺來判斷某種物質(zhì)在細胞中的分布和含量。

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：通過對分泌蛋白的定位，可以確定某種蛋白的分泌動態(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)

（同位素標記或熒光素標記的探針）

電鏡水平的原位雜交技術(shù)

（生物素標記的探針與抗生物素抗體相連的膠體金標記結(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，對細胞內(nèi)生物大分子進行定性、定位與半定量研究；

實現(xiàn)對細胞內(nèi)生物大分子進行動態(tài)和追蹤研究。步驟：

前體物摻入細胞（標記：持續(xù)標記和脈沖標記）

放射自顯影

六.定量細胞化學分析技術(shù)

細胞顯微分光光度術(shù)（Microspectrophotometry）

利用細胞內(nèi)某些物質(zhì)對特異光譜的吸收，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胞儀(FlowCytometry)

主要應(yīng)用：

用于定量測定細胞中的DNA、RNA或某一特異蛋白的含量；

測定細胞群體中不同時相細胞的數(shù)量；從細胞群體中分離某些特異染色的細胞：

分離DNA含量不同的中期染色體。

一、細胞的培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)

類型:原代培養(yǎng)細胞(primaryculturecell)

繼代培養(yǎng)細胞(sub-culturecell)

細胞株(cellstrain)正常二倍體，接觸抑制

細胞系(cellline)亞二倍體，接觸抑制喪失植物細胞

類型：原生質(zhì)體培養(yǎng)(體細胞培養(yǎng))

單倍體細胞培養(yǎng)(花藥培養(yǎng))

非細胞體系(cell-freesystem)

二、細胞工程

細胞融合(cellfusion)與細胞雜交(cellhybridization)技術(shù)

單克隆抗體(monocloneantibody)技術(shù)圖細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)對細胞生命活動的研究成為當今生命科學

發(fā)展的瓶頸

對細胞生命活動的研究成為當今生命科學發(fā)展的瓶頸

第四章細胞質(zhì)膜與細胞表面

細胞質(zhì)膜與細胞表面特化結(jié)構(gòu)

細胞連接

細胞外被與細胞外基質(zhì)

第一節(jié)細胞質(zhì)膜與細胞表面特化結(jié)構(gòu)

細胞質(zhì)膜(plasmamembrane),又稱細胞膜(cellmembrane)o

細胞內(nèi)膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模

型

膜脂——生物膜的基本組成成分膜蛋白

確定膜蛋白方向的實驗程序光脫色恢復(fù)技術(shù)

分子生物學技術(shù)在膜蛋白研究上的應(yīng)用生物膜結(jié)構(gòu)特征細胞質(zhì)膜的功能

膜骨架與細胞表面的特化結(jié)構(gòu)第二節(jié)細胞連接細胞連接的功能分類封閉

連接錨定連接通訊連接

細胞表面的粘連分子

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.Gorter和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，尚耒發(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膜的流動性膜脂的流動性

膜脂的流動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,膜脂的流動性越大。溫度對膜脂的運動有明顯的影

響。在細菌和動物細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性。在動物細胞中，膽固醇對膜的

流動性起重要的雙向調(diào)節(jié)作用。膜蛋白的流動

熒光抗體免疫標記實驗

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

膜的流動性受多種因素影響；細胞骨架不但影響膜蛋白的運動，

也影響其周圍的膜脂的流動。膜蛋白與膜脂分子的相互作用也是

影響膜流動性的重要因素

膜的不對稱性

細胞質(zhì)膜各部分的名稱膜脂與糖脂的不對稱性

穗脂僅存在于質(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稱性

膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都

具有明確的方向性；

糖蛋白糖殘基均分布在質(zhì)膜的ES面(G0+3HBH4

labeling)；

膜蛋白的不對稱性是生物膜完成復(fù)雜的在時間與空間上

有序的各種生理功能的保證。二、膜脂——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種熱運動方式脂質(zhì)體(liposome)膜脂成分

磷脂：膜脂的基本成分(50%以上)分為二類：甘油磷脂和鞘磷脂

主要特征：①具有一個極性頭和兩個非極性的尾（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個組成；③飽和脂肪酸（如軟脂酸）及不飽和脂肪酸（如油酸）；

糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核細胞的質(zhì)膜上（5%以下），神經(jīng)細胞糖脂含量較

晨I；

膽固醇：膽固醇存在于真核細胞膜上（30%以下），

細菌質(zhì)膜不含有膽固醇，但某些細菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂類。運動方式

沿膜平面的側(cè)向運動（基本運動方式），其擴散系數(shù)為10-8cm2/s；

脂分子圍繞軸心的自旋運動；脂分子尾部的擺動；

雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運動，發(fā)生頻率還不到脂分子側(cè)向交換頻率的10—10。但在內(nèi)

質(zhì)網(wǎng)膜匕新合成的磷脂分子翻轉(zhuǎn)運動發(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

研究膜脂與膜蛋白及其生物學性質(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）；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結(jié)合，易分離。

內(nèi)在（整合）膜蛋白

(intrinsic/integralmembraneproteins)<,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)

通過磷脂或脂肪酸錨定，共價結(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酸殘基與磷脂分子帶

負電的極性頭形成離子鍵，或帶負電的氨基酸殘基通過

Ca2+、Mg2+等陽離子與帶負電的磷脂極性頭相互作用。

某些膜蛋白在細胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基上共價結(jié)

合脂肪酸分子,插入脂雙層之間,進一步加強膜蛋白與脂

雙層的結(jié)合力,還有少數(shù)蛋白與糖脂共價結(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)1l-0S03-Na+CH3CH3

CH3-C-CH2-C-(0-CH2-CH2)10-OHCH3CH3四、確定膜蛋白方向的實驗程

序

胰酶消化法

同位素標記法

五、光脫色恢復(fù)技術(shù)

(fluorescencerecoveryafterphotobleaching,FRAP)研究膜蛋白或膜脂流動性

的基本實驗技術(shù)之一。程序：根據(jù)熒光恢復(fù)的速度可推算出

膜蛋白或膜脂擴散速度。

膜的流動性：生物膜的基本特征之「細胞進行生命活動的必要條件。

膜的不對稱性膜的分相現(xiàn)象。七、細胞質(zhì)膜的功能

為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；選擇性的物質(zhì)運輸，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；

提供細胞識別位點,并完成細胞內(nèi)外信息跨膜傳遞；為多種的提供結(jié)合位點，使

酶促反應(yīng)高效而有序地進行；

介導(dǎo)細胞與細胞、細胞與基質(zhì)之間的連接；質(zhì)膜參與形成具有不同功能的細胞

表面特化結(jié)構(gòu)。

八、膜骨架與細胞表面的特化結(jié)構(gòu)

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

協(xié)同作用，并形成細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

指細胞質(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)，它參與維持細胞質(zhì)膜的形狀并

協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。紅細胞的生物學特性

膜骨架賦予紅細胞質(zhì)膜既有很好的彈性又具有較高強度。

紅細胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架紅細胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架紅細胞質(zhì)膜蛋白的SDS

紅細胞膜骨架的結(jié)構(gòu)

一、細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(gapjunction)；

神經(jīng)細胞間的化學突觸(chemicalsynapse)；植物細胞中的胞間連絲

(plasmodesmata)。

錨定連接(anchoringjunctions)

與中間纖維相關(guān)的錨定連接：橋粒(desmosome)半橋粒(hemidesmosome);

與肌動蛋白纖維相關(guān)的錨定連接：

粘合帶(adhesionbelt)；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

橋粒：鉀接相鄰細胞，提供細胞內(nèi)中間纖維的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵

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，但功能和化學組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的膜蛋

白整合素將上皮細胞固著在基底膜上，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)。與肌動蛋白纖維相連的錨定連接

粘

合

帶

I?6U^6AuA^6lA?%,IdACl,0u%aDi3￡0?,6^0^'0X'i?20nm,O23^0

X-CAA￡(beltdesmosome)j￡03°1°f3:細胞通過肌動蛋白纖維和整連蛋白與細胞外基

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胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓毎c基質(zhì)相連形

成一個堅挺、有序的細胞群體。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：

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

(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,其細胞內(nèi)的部分與附著蛋白相連，細胞

外的部分與相鄰細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，幾乎所有的動物組織中都存在間隙連接。神經(jīng)細胞間的化

學突觸

存在于可興奮細胞之間的細胞連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。

胞間連絲：高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，完成細胞間的通訊聯(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)

間隙連接處相鄰細胞質(zhì)膜間的間隙為2?3而。

連接子(connexon)是間隙連接的基本單位。每個連接子由6個connexin分子組

成。連接子中心形成一個直徑約L5nm的孔道。

連接單位由兩個連接子對接構(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；

連接子蛋白具有4個a-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。

連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都比較保守，并有相似的抗原性。

不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機制有所不同。間隙

連接的功能及其調(diào)節(jié)機制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分子通過，是細胞間代謝

偶聯(lián)的基礎(chǔ)

代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細胞中的證實

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

間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用電突觸(electronicjunction)快

速實現(xiàn)細胞間信號通訊

間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細胞

分化過程中的作用

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

特定細胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。

腫瘤細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

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

間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào)控及細胞外化學信號的調(diào)控胞間連絲胞

間連絲結(jié)構(gòu)

相鄰細胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑20T0nm的管狀結(jié)構(gòu)

胞間連絲的功能

實現(xiàn)細胞間由信號介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運；實現(xiàn)細胞間的電傳導(dǎo)；

在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細胞間的物質(zhì)運輸。五、細胞表

面的粘連分子

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

的細胞粘連分子所介導(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。粘連分子類型及細胞間粘著方式類型

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)細胞間的粘著。

Cadherins：

屬同親性依賴Ca2+的細胞粘連糖蛋白，介導(dǎo)依賴Ca2+的細胞粘著和從ECM到細胞質(zhì)傳

遞信號。對胚胎發(fā)育中的細胞識別、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(lectinTikedomain)(,主要參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的識別與粘著。

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)同親性細胞粘著或介導(dǎo)

異親性細胞粘著,但其粘著作用不依賴Ca2+,其中N-CAMs在神經(jīng)組織細胞間的粘著中起

主要作用。

粘著方式

細胞中主要的粘連分子家族

與細胞錨定連接相關(guān)的粘連分子

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

與細胞錨定連接相關(guān)的粘連分子第三節(jié)細胞外被與細胞外基質(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)

植物細胞壁一、基本概念

細胞外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)

細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

真核細胞的細胞外結(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；主要存在于脈管壁及肺。

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，具有兩個明顯的特征：構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲

狀態(tài)；

通過Lys殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

六、植物細胞壁植物細胞壁的組成

植物細胞壁的功能

增加細胞強度，提供支持功能；信息儲存庫的功能：產(chǎn)生多種寡糖素作為信號物

質(zhì)，或抵抗病、蟲害，或作為細胞生長和發(fā)育的信號物質(zhì)。細胞外基質(zhì)(extracellular

matrix)結(jié)構(gòu)組成：

指分布于細胞外空間，由細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：

構(gòu)成支持細胞的框架，負責組織的構(gòu)建；胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細

胞微環(huán)境從而對細胞形態(tài)、生長、分裂、

分化利凋亡起重要的調(diào)控作用。

胞外基質(zhì)的信號功能

細胞外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)結(jié)構(gòu)組成：指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的

一層粘多糖物質(zhì)，實際指細胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類分子共價結(jié)合的寡糖鏈。功

能：

不僅對膜蛋白起保護作用，而且在細胞識別中起重要作用。

真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)(extracellularstructures)常見的膠原類型及其在組織中

的分布

膠原是細胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白；I?III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；I型膠原纖維束，主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨

中，具有很強的抗張強度；II型膠原主要存在于軟骨中；

III型膠原形成微細的原纖維網(wǎng),廣泛分布于

伸展性的組織，如疏松結(jié)締組織；

IV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，對膠原纖維的高級結(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

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

前原膠原(preprocollagen)是原膠原的前體

和分泌形式，

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)；

原膠原進而聚合裝配成膠原原纖維(collagenfibril)

和膠原纖維(collagenfiber)?膠原的功能

膠原在胞外基質(zhì)中含量最高,剛性及抗張力強度最大,構(gòu)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu),細

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)成的長鏈多糖二糖單位之?是氨基己糖

(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)+糖醛酸；

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)及其生物學功能

透明質(zhì)酸是增殖細胞和遷移細胞的胞外基質(zhì)主要成

分，也是蛋白聚糖的主要結(jié)構(gòu)組分透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作用

透明質(zhì)酸使細胞保持彼此分離，使細胞易于運動遷

移和增殖并阻止細胞分化蛋白聚糖

蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細胞外基質(zhì)及許多細胞表面

蛋白聚糖由氨1基聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘

基共價連接形成的巨分子

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

特性與功能顯著特點是多態(tài)性：不同的核心蛋臼，不同的氨基聚糖；

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：

蛋白聚糖可視為細胞外的激素富集與儲存庫，可與多

種生長因子結(jié)合，完成信號的傳導(dǎo)。層粘連蛋白(laminin)

層粘連蛋白是高分子糖蛋白(820KD),動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)成細胞通過層粘連蛋白錨定于基

膜上；

層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結(jié)合部位：與IV型膠原的結(jié)合部位；與

細胞質(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胞的轉(zhuǎn)

移有關(guān)。

纖粘連蛋白(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：介導(dǎo)細胞粘著，進而調(diào)節(jié)細胞的形狀和細胞骨

架的組織，促進細胞鋪展；

在胚胎發(fā)生過程中,纖粘連蛋白對于許多類型細胞的遷移和分化是必須的；

在創(chuàng)傷修復(fù)中，纖粘連蛋白促進巨噬細胞和其它免疫細胞遷移到受損部位；

在血凝塊形成中，纖粘連蛋白促進血小板附著于血管受損部位。

血漿纖粘連蛋白是二聚體，由兩條相似的A鏈及鏈組成,整個分子呈V形。細胞纖

粘連蛋白是多聚體。

纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產(chǎn)物，每個亞單位由數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，

RGD三肽序列是為細胞識別的最小結(jié)構(gòu)單位纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成

員之?，在其細胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位。植物細胞壁的組成

纖維素分子纖維素微原纖維(microfibril),

為細胞壁提供了抗張強度

半纖維素(hemicellulose):木糖、半乳糖和葡萄糖等組成的高度分支的多糖

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))連接

果膠質(zhì)(pectin)：含有大量攜帶負電荷的糖，結(jié)合Ca2+等陽離子，被高度水化形成

凝膠

果膠質(zhì)與半纖維索橫向連接，參與細胞壁復(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,并以共價鍵與細胞壁多糖交聯(lián),大大增

加了細胞壁的強度與抗降解第五章物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞物質(zhì)的跨膜運輸

細胞通訊與信號傳遞

第一節(jié)物質(zhì)的跨膜運輸

?被動運輸(passivetransport)

?主動運輸(activetransport)

?胞吞作用(endocytosis)與胞吐作用(exocytosis)

第二節(jié)細胞通訊與信號傳遞

?細胞通訊與細胞識別?細胞的信號分子與受體?通過細胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞

?通過細胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞?由細胞表面整合蛋白介導(dǎo)的信號傳遞?細胞

信號傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息

被動運輸(passivetransport)

特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運蛋白

類型：簡單擴散(simplediffusion)、協(xié)助擴散(facilitateddiffusion)膜

轉(zhuǎn)運蛋白：

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

介導(dǎo)被動運輸與主動運輸。通道蛋白(channelproteins)

具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運速率高；

離

子通道是門控的；只介導(dǎo)被動運輸類型：電壓門通道(voltage-gatedchannel)

配體門通道(ligand-gatedchannel)

壓力激活

通道(stress-activatedchannel)

主動運輸(activetransport)

?特點：運輸方向、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運蛋白被動與主動運輸?shù)谋容^?類型：三種基本

類型由ATP直接提供能量的主動運輸一

鈉鉀泵(結(jié)構(gòu)與機制)

鈣泵(Ca2+-ATP酶)

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

醐

協(xié)同運輸(cotransport)

由Na+-K+泵(或H+-泵)與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式

物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運與膜電位

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)的跨膜運輸，又稱膜泡運輸或批量運輸

(bulktransport)。屬于主動運

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)或信號分子)

defaultpathway：除某些有特殊標志的融留蛋白和調(diào)節(jié)型分泌泡外，其余蛋白的轉(zhuǎn)運

途徑：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一高爾基體一分泌泡一細胞表面

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

特化的分泌細胞儲存——刺激——釋放

產(chǎn)生的分泌物(如激素、粘液或消化酶)具有

共同的分選機制，

分選信號存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白

來決定?膜流：動態(tài)過程對質(zhì)膜更新和維持細胞的生存與生長是必要的

?囊泡與靶膜的識別與融合

細胞通訊與細胞識別

?細胞通訊(cellcommunication)

?細胞識別(cellrecognition)

細胞通訊(cellcommunication)

一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。細胞間的通訊對于多

細胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)細胞的功能，控制細胞的生長、分裂、分化和凋亡

是必須的。

?細胞通訊方式：

分泌化學信號進行通訊

內(nèi)分泌(endocrine)旁分泌(paracrine)自分泌(autocrine)

化學突觸(chemicalsynapse)接觸性依賴的通訊

細胞間直接接觸，信號分子與受體都是

細胞的跨膜蛋白

間隙連接實現(xiàn)代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián)

細胞識別(cellrecognition)?概念：

細胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子(配體)選擇性地相互作用，進而導(dǎo)致胞內(nèi)

一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應(yīng)的過程。

?信號通路(signalingpathway)

細胞識別是通過各種不同的信號通路實現(xiàn)的。

細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特

定基因的表達，引起細胞的應(yīng)答反應(yīng)，這種反應(yīng)系列稱之為細胞信號通路。

細胞的信號分子與受體

?信號分子(signalmolecule)親脂性信號分子親水性信號分子氣體性信號

分子(NO)

?受體(receptor)多為糖蛋白?第二信使(secondmessenger)?分子開關(guān)

(molecularswitches)

細胞內(nèi)受體：為胞外親脂性信號分子所激活

激素激活的基因調(diào)控蛋白(胞內(nèi)受體超家族)細胞表面受體：為胞外親水性信號分

子所激活

細胞表面受體分屬三大家族：

離子通道偶聯(lián)的受體(ion-channelTinkedreceptor)

G-蛋白偶聯(lián)的受體(G-protein-1inkedreceptor)

酶偶連的受體(enzyme-linkedreceptor)

通過細胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞

?留類激素介導(dǎo)的信號通路

兩步反應(yīng)階段：

初級反應(yīng)階段：直接活化少數(shù)特殊基

因轉(zhuǎn)錄的，發(fā)生迅速；

次級反應(yīng)：初級反應(yīng)產(chǎn)物再活化其它基因產(chǎn)生延遲的放大作用。

?一氧化氮介導(dǎo)的信號通路

通過細胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞?離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞

?G-蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞

?細胞表面