细胞生物学知识点考点复习要点.docx
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细胞生物学知识点考点复习要点
1、载体蛋白和酶的异同点:
相同点:
①特异性,有特异的结合位点,故每种载体蛋白都具有高度选择性,通常只转运一种类型的分子;
②有饱和动力曲线;
③受抑制剂的影响,既可被底物类似物竞争性抑制,又可被非竞争性以及对pH有依赖性等,故又被称为通透酶。
不同点:
不对转运的溶质分子作任何共价修饰。
2、通道蛋白:
横跨质膜的亲水性通道,允许适当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过,又称为离子通道。
特征:
①具有离子选择性(对离子的大小和电荷有高度选择性);②具有极高的转运速度,动力来自跨膜的电化学梯度,运输方向顺电化学梯度进行;③通道没有饱和值,即使在很高的离子浓度下通过的离子量依然没有最大值;④离子通道并非连续开放而是门控的(其活性由通道开或关两种构象调节)。
包括电压门通道、配体门通道和压力激活通道三种。
3、被动运输和主动运输
被动运输:
通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运转。
A、简单扩散:
又称为自由扩散,是疏水小分子或小的不带电荷的极性分子,不需要能量也不需要膜蛋白参与的跨膜运输方式。
特点:
①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;②不需要提供能量;③没有膜蛋白的协助。
B、协助扩散:
也称促进扩散,是极性分子和无机离子在膜转运蛋白协助下顺浓度梯度(或电化学梯度)的跨膜运输。
特点:
①转运速率高;②存在最大转运速率;③有膜转运蛋白参与,有特异性。
膜转运蛋白是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。
分为载体蛋白(可介导被动和主动运输)和通道蛋白(只介导被动运输)。
主动运输:
指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度(或化学梯度)的由浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式,需要与某种释放能量的过程相耦联。
所需能量的来源主要有:
A、ATP直接提供能量(ATP驱动泵,实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运动)B、ATP间接提供能量(耦联转运蛋白:
介导各种离子和分子的跨膜运动,包括同向转运蛋白和反向转运蛋白,这两类转运蛋白使一种离子或分子逆浓度梯度的运动与一种或多种不同离子顺浓度梯度的运动耦联起来,故又称协同转运蛋白)C、光能驱动(光驱动泵)。
生物学意义:
不同方式的物质跨膜运动产生并维持了膜两侧不同物质特定的浓度分布,对细胞的生存和功能至关重要。
尤其对某些带电荷的离子来说,就形成了膜两侧的电位差。
细胞质膜电位具有重要的生物学意义。
4、ATP间接提供能量的主动运输—协同运输:
指一种物质的运输伴随另一种物质的运输。
它是一类由Na+-K+泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP完成的主动运输方式。
根据物质运输方向与离子顺电化学梯度的转移方向的关系,分为同向协同(方向相同)和反向协同(相反)两种。
能量:
钠钾泵或质子泵通过消耗ATP产生膜两侧的电化学浓度梯度,驱动协同运输的进行。
动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动,植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。
5、线粒体及其功能
线粒体一般呈粒状或杆状,直径0.5~1μm,长1.5~3.0μm,在胰脏外分泌细胞中可长达10~20μm,称巨线粒体。
植物细胞少于动物细胞;许多哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体。
通常结合在微管上,分布在细胞功能旺盛的区域。
由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。
包括:
外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区隔。
外膜:
具有孔蛋白构成的亲水通道,允许小分子物质自由通过。
标志酶为单胺氧化酶。
内膜:
内膜内陷形成嵴来扩大内膜表面积。
嵴有两种类型,板层状和管状。
心磷脂含量高,通透性很低,H+和ATP等不能自由通过,必需有载体蛋白和通透酶参与。
嵴膜上有基粒,基粒由头部(F1偶联因子)和基部(F0偶联因子)构成。
膜间隙:
内外膜之间的间隙,延伸到嵴的轴心部。
标志酶为腺苷酸激酶。
基质:
可溶性蛋白质的胶状物质。
标志酶为苹果酸脱氢酶。
主要功能是进行三羧酸循环和氧化磷酸化合成ATP,为细胞的生命活动提供直接能量。
线粒体是氧化代谢的中心,是糖类、脂质和蛋白质最终氧化释能的场所。
其中的TCA循环是物质氧化的最终途径,氧化磷酸化是生物体获得能量的主要途径。
此外线粒体还与细胞中的氧自由基的形成和电解质的稳态平衡等有关。
复合物Ⅰ:
NADH脱氢酶,以二聚体形式存在,作用是催化NADH的2个电子传递至辅酶Q,同时将4个质子由线粒体基质(M侧)转移至膜间隙(C侧)。
电子传递的方向为:
NADH→FMN→Fe-S→Q
复合物Ⅱ:
琥珀酸脱氢酶,含有一个FAD,2个铁硫蛋白,作用是催化电子从琥珀酸转至辅酶Q。
电子传递的方向为:
琥珀酸→FAD→Fe-S→Q
复合物Ⅲ:
细胞色素c还原酶,以二聚体形式存在,每个单体包含两个细胞色素b、一个细胞色素c1和一个铁硫蛋白。
催化电子从辅酶Q传给细胞色素c,每转移1对电子,同时将4个质子由线粒体基质泵至膜间隙。
复合物Ⅳ:
细胞色素c氧化酶,以二聚体形式存在,将细胞色素c接受的电子传给氧,每转移1对电子,在基质侧消耗2个质子,同时转移2个质子至膜间隙。
根据接受代谢物上脱下的氢的原初受体不同,分为NADH呼吸链(复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ组成,催化NADH的脱氢氧化)和FADH2呼吸链(复合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组成,催化琥珀酸的脱氢氧化)。
各组分的排列是高度有序的,使电子按氧化还原电位从低向高传递,链中有三个部位有较大的自由能变化,足以使ADP与无机磷结合形成ATP。
部位Ⅰ在NADH至CoQ之间。
部位Ⅱ在细胞色素b和细胞色素c之间。
部位Ⅲ在细胞色素a和氧之间。
6、叶绿体及其功能
结构:
由叶绿体膜、类囊体和基质三部分组成。
a、叶绿体膜:
包括内膜和外膜,膜间为10~20nm的膜间隙。
成分为蛋白质和脂质。
b、类囊体:
在叶绿体基质中,由许多单位膜封闭形成的扁平小囊。
分基粒类囊体(象圆盘一样叠在一起的类囊体。
基粒片层)和基质类囊体(贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠的类囊体。
基质片层)两种。
主要成分是蛋白质和脂类(3:
2)。
蛋白质分为外在蛋白和内在蛋白。
脂类中的脂肪酸主要是不饱和脂肪酸,具有较高的流动性。
c、基质:
内膜与类囊体间的流动性成分,中间悬浮着片层系统,含碳同化相关的酶类(RUBP羧化酶)、叶绿体DNA、蛋白质合成体系和一些颗粒成分等。
7、细胞质基质的涵义和功能
概念:
用差速离心法分离细胞匀浆物组分,先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后,存留在上清液中的主要成分。
生物化学家多称之为胞质溶胶。
主要成分:
中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。
主要特点:
细胞质基质是一个高度有序的体系;通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。
功能:
A、完成各种中间代谢过程,如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成与分解、蛋白质的合成与脂肪酸的合成等。
B、蛋白质的分选与运输C、与细胞质骨架相关的功能:
胞质骨架可作为细胞质基质结构体系的组织者,为基质中其它成分或细胞器提供锚定位点;维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。
D、蛋白质的修饰和选择性的降解:
包括蛋白质的修饰、控制蛋白质的寿命、降解变性和错误折叠的蛋白质和帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠,形成正确的分子构象等E、提供离子环境、提供底物、物质运输通路、细胞分化等。
1.细胞通讯及其方式:
概念:
细胞通讯是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并产生相应的反应。
细胞通讯方式:
A接触性依赖的通讯(细胞间直接接触,通过与质膜结合的信号分子影响其它细胞)B间隙连接实现代谢偶联或电耦联(动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通,通过交换小分子来实现偶联)。
C分泌化学信号进行通讯:
a内分泌:
由内分泌细胞分泌信号分子(激素)到血液中,通过血液循环运送到体内各个部位,作用于靶细胞。
(①低浓度;②全身性;③长时效。
)b旁分泌:
细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。
包括各类细胞因子和气体信号分子。
c自分泌:
信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞,常见于癌变细胞。
d化学突触:
当神经元接受刺激后,神经信号以动作电位的形式传至神经末梢,电压门通道的钙离子通道将电信号转换为化学信号,神经递质由突触前膜释放,经突触间隙扩散到突触后膜,在经后膜上配体门控通道将化学信号转换回电信号,作用于特定的靶细胞,实现电信号-化学信号-电信号的快速转换。
8、第二信使学说和分子开关:
由Sutherland于70年代提出,主要内容:
胞外化学物质(第一信使)不能进入细胞,它作用于细胞表面受体,而导致产生胞内第二信使,从而激发一系列生化反应,最后产生一定的生理效应,第二信使降解使其信号作用终止。
第二信使是指胞内产生的小分子,其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结合,并在细胞信号转导中行使功能。
第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇、二酰基甘油等。
分子开关:
①磷酸化和去磷酸化:
通过蛋白激酶使靶蛋白磷酸化,通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化,从而调节蛋白质的活性。
因为磷酸化可以改变蛋白质的电荷和构象,可显著改变该蛋白对配体的结合,导致该蛋白质活性的增加或降低。
②GTP和GDP的交替结合:
信号诱导的开关蛋白从失活态向活化态的转换,由鸟苷酸交换因子(GEF)所介导,GEF引起GDP从开关蛋白释放,继而结合GTP并引起G蛋白构象改变使其活化;随着结合GTP水解形成GDP和Pi,开关蛋白又恢复成失活的关闭状态;GTP的水解速率被GTPase促进蛋白(GAP)和G蛋白信号调节子(RGS)所促进,被鸟苷酸解离抑制物(GDI)所抑制。
9、NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合介导过程(图P230):
NO是一种自由基性质的气体,具脂溶性,可快速扩散透过细胞质膜,到达邻近靶细胞发挥作用。
由于体内存在氧及其他与NO反应的化合物(如超氧离子、血红蛋白等),NO在胞外极不稳定,只能在组织中局部扩散,被氧化后以NO3-或NO2-形式存在于细胞外液中。
血管内皮细胞和神经元是NO的生成细胞,NO的生成需一氧化氮合酶的催化,以L-精氨酸为底物,以NADPH作为电子受体生成NO和L-瓜氨酸。
NO没有专门的储存及释放调节机制,作用于靶细胞的NO的多少直接与NO的合成有关。
血管内皮细胞接受的乙酰胆碱作用于G蛋白耦联受体并激活磷脂酶C,通过第二信使IP3引起胞内Ca2+浓度升高,激活一氧化氮合酶,细胞释放NO,NO扩散进入平滑肌细胞,与胞质鸟苷酸环化酶(GC)活性中心的Fe2+结合,改变酶的构象,导致酶活性的增强和cGMP合成增多。
cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+离子浓度。
引起血管平滑肌的舒张,血管扩张、血流通畅。
硝酸甘油治疗心绞痛,其作用机理是在体内转化为NO,可舒张血管,减轻心脏负荷和心肌的需氧量。
10、(图P236)以cAMP为第二信使的信号通路:
细胞外信号和相应的受体结合,导致胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。
对基因转录的激活过程:
信号分子与受体结合通过Gα活化腺苷酸环化酶,导致细胞内cAMP浓度增高激活PKA(蛋白激酶A),被激活的PKA(催化亚基)转位进入细胞核,使基因调控蛋白(cAMP应答元件结合蛋白,CREB)磷酸化,磷酸化的基因调控蛋白与靶基因调控序列结合,增强靶基因的表达。
反应链:
激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录
11.双信使:
指信使IP3和DAG,它们的合成来自膜结合的磷脂酰肌醇(PI)。
IP3扩撒于细胞质中,主要功能是引发储存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中,使胞质中游离Ca2+浓度提高。
DAG是亲水分子,结合在质膜上,可活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)。
7、双信使信号通路:
以磷脂酰肌醇代谢为基础的信号通路即胞外信号被膜受体接受后,同时产生两个胞内信使,分别激活不同的信号通路,即胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→
①→IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应
PLC→
②→DAG→激活PKC→使底物蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH升高
IP3(肌醇三磷酸)DAG(二酰甘油)PKC(蛋白激酶C)磷脂酶C(PLC)
①(IP3-门控Ca2+通道对Ca2+水平调控)IP3-门控Ca2+通道由4个亚基组成,每个亚基在N端胞质结构域有一个IP3结合位点,IP3的结合导致通道开放,Ca2+从内质网腔释放到细胞质基质中,产生瞬时的Ca2+水平升高。
Ca2+与钙调蛋白(CaM)结合形成活化态的Ca2+-CaM复合体,再与靶结合将其活化引起细胞反应。
12、染色体DNA的三种功能元件:
①自主复制DNA序列(ARS):
具有一段11-14bp的同源性很高的富含AT的共有序列及其上下游各200bp左右的区域是维持ARS功能所必需的。
②着丝粒DNA序列(CEN):
不同来源的CEN序列的共同点是两个相邻的核心区,即80-90bp的AT区和11bp的保守区。
③端粒DNA序列(TEL):
端粒起到细胞分裂计时器的作用,端粒核苷酸复制和基因DNA不同,由端粒酶合成后添加到染色体末端来完成且每复制一次减少50-100bp。
端粒酶是一种核糖核蛋白复合物,具有反转录酶的性质,由物种特异的内在RNA作模板,把合成的端粒重复序列再加到染色体的3′端。
13、r蛋白与rRNA的主要功能
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点,如mRNA的结合位点【首先与小亚单位结合。
16SrRNA的3`端有一段顺序同多数原核生物的mRNA(AUG上游3-9个碱基)的核糖体结合位点有互补关系】、A位点【氨酰基位点,与新掺入的氨酰-tRNA的结合位点,位于大亚单位】、P位点【肽酰基位点,与延伸中的肽酰-tRNA的结合位点,位于小亚单位】、E位点【肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点,位于大亚单位】、GTP酶的结合位点【催化肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶,即延伸因子EF-G的结合位点】、肽酰转移酶的催化位点【催化氨基酸之间形成肽键的酶(催化P位上肽酰tRNA的羟基与处在A位上氨酰基tRNA的氨基之间形成肽链),位于大亚基上】及与蛋白质合成有关的其它起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点。
在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分。
rRNA主要功能:
具有肽酰转移酶的活性;为tRNA提供结合位点(A位点、P位点和E位点);为多种蛋白质合成因子提供结合位点;在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合;核糖体大小亚单位的结合、校正阅读、无意义链或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都与rRNA有关。
r蛋白质的主要功能:
对rRNA折叠成有功能的三维结构是十分重要的;在蛋白质合成中,某些r蛋白可能对核糖体的构象起“微调”作用;在核糖体的结合位点上甚至可能在催化作用中,核糖体蛋白与rRNA共同行使功能。
14、细胞凋亡的生理意义
细胞凋亡对动物个体的正常发育,自稳定的维持,免疫耐受的形成,肿瘤监控等多种生理及病理过程具有重要意义。
细胞凋亡实现发育过程中幼小器官的缩小和退化(如蝌蚪尾巴的消失)。
动物胚胎发育中,胚胎期指/趾之间的细胞凋亡,形成手和足。
是一种生理保护机制,能够清除体内多余、受损或危险的细胞而不损害周围的细胞或组织。
成熟动物个体通过调节细胞凋亡和细胞增殖的速率来维持组织器官细胞数量的稳定。
基于细胞凋亡,各种杀伤细胞对被感染细胞进行攻击使其死亡。
15、细胞衰老的过程(各部分的变化)
(一)衰老过程中细胞核的变化
在衰老变化中细胞核结构的最明显变化是核膜内折。
衰老细胞核形状不规则、内陷和断裂。
在体内细胞中,核膜发生不同程度的内折,神经细胞尤为明显,这种内折随年龄增长而增加,最后可能导致核膜崩解。
染色体固缩化是衰老细胞核中另一个重要变化。
在衰老细胞中,细胞核固缩,还常常出现核内容物,核质染色加深,核的细致结构逐渐消失,核仁也发生明显的变化。
(二)内质网的变化
在衰老细胞中,内质网排列变得无序,膜腔膨胀扩大甚至崩解,膜面上核糖体数量减少。
(三)衰老过程中线粒体的变化
细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少,体积随着年龄的增长而增大。
衰老的神经元,肝脏细胞和肌细胞的线粒体数目减少,但体积增大。
同时,线粒体的结构也发生变化,肿胀空泡化,内部嵴大大减少。
线粒体崩解是细胞衰老变化的重要标志。
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