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0.2nm
1电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同?
LM利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化
TEM利用样品对电子的散射和透射形成明暗反差
2放射自显影技术的原理根据是什么?
为何常用3H、14C、32P标记物做放射自显影?
用60Co是否可以?
放射自显影术:
利用放射性物质使照相乳胶膜感光,再经显影以显示该物质自身的存在部位的技术。
放射自显影术是测定生物大分子的技术,而细胞内生物大分子为糖类、脂质和蛋白质等,C、H、P是它们的共同组成部分,用其同位素可以很好的利用该技术手段,而Co元素在生物大分子中很少几乎没有,不能完整地反应技术现象,所以不能用60Co。
第四章细胞膜与细胞表面
1细胞膜(cellmembrane)又称质膜(plasmamembrane)是细胞膜结构的总称,其围绕在细胞最外层,由脂质和蛋白质组成。
2单位膜:
3脂质体:
将少量的磷脂酰胆碱放在水溶液中,它能够自我装配成脂双层的球状结构,这种结构称为脂质体(liposome),因此,脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
4膜骨架:
指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质,实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。
5细胞表面:
6细胞外被:
7.膜的结构模型及他们的特点:
①单位膜模型强调的是蛋白质为单层伸展的β折叠片状,而不是球形蛋白。
另外,单位膜模型还认为膜的外侧表面的膜蛋白是糖蛋白,而且膜蛋白在两侧的分布是不对称的。
单位膜模型也有一些不足:
▲该模型把膜看成是静止的;
▲不同的膜其厚度不都是7.5nm,一般在
5-10nm之间;
▲认为蛋白质是伸展的
▲该模型不能解释膜蛋白分离难易的不同。
②流动镶嵌模型:
脂类双分子层是膜的“构架”,球蛋白分子有的镶嵌在脂双层的表面,有的则部分或全部嵌入其内,有的横跨整个脂双层。
主要强调膜的流动性和不对称性特点。
主要特点:
●蛋白质不是伸展的片层,而是以折叠的球形镶嵌在脂双分子层中。
●膜具有一定的流动性,不再是封闭的板块结构,以适应细胞各种功能的需要。
③脂筏模型:
生物膜上的胆固醇富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白,脂筏最初可能在内质网上形成,转运到细胞膜上后,有的脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。
这一模型可解释生物膜的某些性质与功能。
8膜蛋白的基本类型:
①外在(外周)膜蛋白:
水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜内表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合,易分离。
②内在(整合)膜蛋白:
水不溶性蛋白,形成跨膜螺旋,与膜结合紧密,需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
③脂质锚定蛋白(lipid-anchoredproteins):
通过磷脂或脂肪酸锚定,共价结合。
9膜的流动性的生理意义:
细胞质膜适宜的流动性是生物膜正常功能的必要条件。
1.酶活性与流动性有极大的关系。
2.流动性与物质运输有关。
3.膜流动性与信号转导有着极大的关系。
4.膜流动性与细胞周期也有密切的关系。
研究证明:
在M期,膜流动性最大,而在G1期和S期,膜流动性最低。
5.流动性与能量转换也有关。
6.膜的流动性与发育和衰老过程都有相当大的关系。
7.膜的流动性与植物的抗寒性的关系。
10细胞表面的特化结构及功能
特化结构包括:
膜骨架、鞭毛、纤毛、微绒毛及细胞的变形足等。
分别与细胞形态的维持、细胞运动、物质交换等有关。
膜骨架参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。
作业:
1.膜的流动镶嵌模型是怎样形成的?
它在膜生物学研究中有什么开创意义?
流动镶嵌模型:
2.如何理解生物膜结构的不对称性?
举例说明其生物学意义。
膜的主要成分是蛋白质、脂和糖,膜的不对称性主要是指这些成分分布的不对称以及这些分子在方向上的不对称。
不对称性的表现
膜脂和糖脂的不对称性膜脂的不对称性表现在膜两侧分布的各类脂的含量比例不同,各种细胞的膜脂不对称性差异很大,糖脂均分布在动物细胞的外表面。
膜蛋白和糖蛋白的不对称性膜蛋白的分布是绝对不对称的,每种膜蛋白在膜内都有特定的排布方向。
糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面;
膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性,保证了生命活动的高度有序性。
膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面,是完成其生理功能的结构基础
膜蛋白与糖蛋白的不对称性
膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。
细胞间的识别、运动、物质运输、信号转导等都具有方向性,这些方向性的维持则依赖于膜蛋白、膜脂和膜糖的分布不对称性
3.细胞表面形成的特化结构有哪些?
有哪些功能?
膜骨架、鞭毛、纤毛、微绒毛及细胞的变形足等。
分别与细胞形态的维持、细胞运动、物质交换等有关。
第五章物质的跨膜运输
1被动运输:
指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转运。
转运的动力来自物质的浓度梯度,不需要细胞提供代谢能量。
2主动运输:
是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。
3简单扩散:
疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子在以简单的扩散方式跨膜转运中,不需要细胞提供能量,也没有膜蛋白的协助,因此称为简单扩散。
4协助扩散:
各种极性分子和无机离子,如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运,该过程不需要细胞提供能量,但需要特异的膜蛋白“协助”物质转运使其转运速率增加,转运特异性增强。
5载体蛋白(carrierproteins):
存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质,它能与特定的溶质分子结合,通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。
6通道蛋白(channelproteins):
存在于细胞膜上的一种跨膜蛋白质,其跨膜部分形成亲水性的通道,当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过,通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。
只介导被动运输。
7协同运输:
定义:
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所完成的主动运输方式。
8胞饮作用:
胞吞物位溶液,内陷形成的囊泡较小,将外界物质裹进并输入细胞的过程。
9吞噬作用:
胞吞物位大的颗粒性物质,内陷形成的囊泡较大,将外界物质裹进并输入过程。
10离子泵
11主动与被动运输的比较
12作业:
简述纳钾泵的结构特点,工作原理及生物学功能。
钠钾泵是由两个α亚基和两个β亚基组成的四聚体,β亚基是糖基化的多肽,并不直接参与离子跨膜运动,但帮助在内质网新合成的α亚基进行折叠。
工作原理:
在细胞内侧α亚基与Na+结合促进ATP水解,α亚基的一个天冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化,将Na+泵出细胞,同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合,使其去磷酸化,α亚基构象再度发生变化,将K+泵进细胞,完成整个循环。
Na+依赖的磷酸化与K+依赖的去磷酸化引起的构象变化有序交替发生,每秒钟科发生1000次左右构象变化,每个循环消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵进2个K+。
极少量的乌木苷便可抑制钠钾泵的活性,而Mg2+和少量的膜脂有助于钠钾泵活性的提高,生物氧化抑制剂如氰化物是ATP供应中断,钠钾泵失去能源以致停止工作。
功能:
①来维持细胞内低Na+高K+的离子环境,维持细胞正常的生命活动。
②对神经冲动的传播以及维持细胞的渗透平衡,恒定细胞的体积是很必要的。
③维持动物细胞渗透平衡保护植物细胞壁一防止膨胀和破裂。
第六章内膜系统
1细胞质基质:
是在真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外
的胶状物质。
2过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody),是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。
3膜泡运输:
是蛋白运输的一种特有的方式,普遍存在于真核细胞中。
在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装,还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。
4分子伴侣:
细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合,从而帮助这些多肽转运、折叠或装配,这一类分子本身并不参与最终产物的形成,因此称为分子“伴侣”。
5导肽:
由核DNA编码,N末端含有识别线粒体或叶绿体膜上特异受体,指导蛋白质在线粒体或叶绿体中定位的一段氨基酸序列,称为导肽。
6信号肽:
存在于氨基酸序列的延伸节段,典型有15-60个氨基酸残基长,这种信号肽一旦完成了分选过程,常通过一种信号肽酶从已完成的蛋白上去掉。
7信号斑:
存在于完成折叠的蛋白质中,构成信号斑的信号序列之间可以不相邻,折叠在一起构成蛋白质分选的信号。
它们一般是保留在已完成的蛋白中。
8共转移:
有信号肽的序列的蛋白质在开始合成后不久即附着到内质网膜上,信号肽穿入内质网膜并引导肽链以袢环的形式进入内质网腔中,肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成。
这种肽链边合成边转移至内质网腔中的方式叫共转移。
9蛋白质的分选:
绝大多数蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上起始合成,随后继续在细胞质基质中,或转运至rER上继续合成,合成完毕后,再通过不同途径转运到细胞的特定部位并装配成结构与功能的复合体参与细胞活动,这一过程称为蛋白质分选或定向转运。
10膜蛋白:
11细胞内膜系统:
指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。
如核被膜、内质网、高尔基体溶酶体、胞内体和分泌泡等。
12黏着蛋白:
13粗面内质网与滑面内质网的形态结构与功能
答:
糙面内质网(rER)(核糖体附着的内质网)
◆多呈大的扁平潴泡,在电镜下观察排列极为整齐。
◆是核糖体和内质网共同构成的复合结构。
◆糙面内质网与细胞核的外层膜相连通。
◆内质网膜上存在易位子,是一种蛋白复合体,直径8.5nm,中心有直径2nm“通道”,与新合成的多肽进入内质网有关。
光面内质网(sER)(无核糖体附着的内质网)
◆通常为小的管状和小的泡状,而非扁平状,
◆光面内质网是脂类合成的重要场所,
◆作为出芽的位点,将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。
rER的功能:
蛋白质合成;
蛋白质的修饰与加工;
新生肽的折叠与组装
sER的功能:
糖原分解释放游离的葡萄糖;
类固醇激素的合成(生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质);
脂的合成与转运;
解毒作用(Detoxification);
储存钙离子:
肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细胞质基质中Ca2+泵入肌质网腔中
14高尔基体各部膜囊的4种标志化学反应
①嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊;
②焦磷酸硫胺素酶(TPP酶)细胞化学反应,显示trans面1~2层膜囊;
③胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)或核苷酸二磷酸的细胞化学反应,显示靠近trans面膜囊状和管状结构
④烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)或甘露糖酶的细胞化学反应,显示中间扁平囊
15高尔基体的标志酶是糖基转移酶。
16细胞质基质的功能
①完成各种中间代谢过程
如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等
②蛋白质的分选与运输
③与细胞质骨架相关的功能
维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等
④蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解
●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
●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
⑤维持细胞内环境(pH、离子环境)的稳定性
17溶酶体的结构特征、类型、功能、发生途径
溶酶体(lysosome)是一种异质性的细胞器,是一种动态的结构。
呈小球状,大小变化很大,一般0.25-0.8um。
√可与吞噬泡或胞饮泡结合,消化和利用其中的物质。
√可消化自身细胞破损的细胞器或残片,有利于细胞器的重新组装、成分的更新及废物的消除。
√当细胞被损伤时,溶酶体可释放出水解酶类,使细胞自溶。
类型:
①初级溶酶体(primarylysosome)
②次级溶酶体(secondarylysosome):
自噬溶酶体、异噬溶酶体。
③残余小体(residualbody),又称后溶酶体。
溶酶体是以含有大量酸性水解酶为共同特征、不同形态大小,执行不同生理功能的一类异质性的细胞器。
溶酶体的功能:
①溶酶体的主要功能是消化作用;
②防御功能(细胞吞噬、消化感染的病毒、细菌或其他一些颗粒);
③清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞;
④其它重要的生理功能:
作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养;
分泌腺细胞中,溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节
参与清除赘生组织或退行性变化的细胞;
受精过程中的精子的顶体(acrosome)反应。
发生途径:
18微体与初级溶酶体的特征比较
19试比较蛋白质分选的两条基本途径。
两个途径:
共转移、后转移
共转移:
有信号肽的序列的蛋白质在开始合成后不久即附着到内质网膜上,信号肽穿入内质网膜并引导肽链以袢环的形式进入内质网腔中,肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成。
蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中,称后转移(posttranslocation)。
第七章
名词解释
1光合磷酸化:
由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程,称为光合磷酸化。
2.非循环的磷酸化:
3.呼吸链:
4.ATP合成酶:
5.氧化磷酸化:
指在呼吸链上与电子传递相偶联的由ADP被磷酸化形成ATP的酶促过程
6叶绿体与线粒体形态结构比较
叶绿体内膜并不向内折叠成嵴;
内膜不含电子传递链;
除了膜间隙、基质外,还有类囊体;
捕光系统、电子传递链和ATP合成酶都位于类囊体膜上。
线粒体的超微结构
◆外膜(outermembrane):
含孔蛋白(porin),通透性较高。
◆内膜(innermembrane):
高度不通透性,向内
折叠形成嵴(cristae)。
含有与能量转换相关的蛋白
◆膜间隙(intermembranespace):
含许多可溶性酶、
底物及辅助因子。
◆基质(matrix):
含三羧酸循环酶系、线粒体基因
表达酶系等以及线粒体DNA,RNA,核糖体。
叶绿体超微结构
①叶绿体膜(chlmembrane)
是两层光滑的单位膜,也称外被(outerenvelope),是一个有选择的屏障。
分为外膜和内膜。
②基质(stroma)
在基质中存在:
(1)环状DNA
(2)70S核糖体(3)mRNA、tRNA(4)酶类(RUBP羧化酶)(5)各种离子
③类囊体
类囊体在基质中有两种形式存在,
◆基粒(grana):
是较小的扁囊,多个相互叠置成一摞形成的结构。
组成基粒的类囊体称基粒类囊体(granum-thylakoid)。
◆基粒间类囊体或基质类囊体(stroma-thylakoid)或基质片层(stromalamella)。
7为什么说线粒体和叶绿体是一种半自主性细胞器?
半自主性细胞器的概念:
自身含有遗传表达系统(自主性);
但编码的遗传信息十分有限,其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息
一、线粒体和叶绿体的DNA
●mtDNA/ctDNA形状、数量、大小
●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制
●mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期,
DNA先复制,随后线粒体分裂。
ctDNA复制的时
间在G1期。
复制仍受核控制
二、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
●线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限
●线粒体或叶绿体蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性
●不同来源的线粒体基因,其表达产物既有共性,也存在差异
●参加叶绿体组成的蛋白质来源有3种情况:
◆由ctDNA编码,在叶绿体核糖体上合成;
◆由核DNA编码,在细胞质核糖体上合成;
◆由核DNA编码,在叶绿体核糖体上合成。
三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与组装
●线粒体蛋白质的运送与组装
◆定位于线粒体基质的蛋白质的运送
◆定位于线粒体内膜或膜间隙的蛋白质运送
●叶绿体蛋白质的运送及组装
8比较一下线粒体的氧化磷酸化与叶绿体光合磷酸化电子传递链的异同点。
9.ATP合成酶的作用机制?
课本140页
10.如何证明线粒体电子传递和磷酸化是由两个不同的系统完成的?
第八章
1细胞骨架是指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系有广义和狭义两种概念。
广义:
胶原,弹性蛋白
1细胞外基质层粘连蛋白,纤粘连蛋白
蛋白聚糖,氨基聚糖
2细胞膜骨架
微丝
细胞骨架3细胞质骨架微管
中间纤维
核基质
4细胞核骨架核纤层--核孔复合体体系
染色体骨架
狭义:
细胞质骨架
2踏车现象:
在一定的肌动蛋白浓度下,F-肌动蛋白正极聚合的速度与负极解聚速度相等,使F-肌动蛋白处于平衡状态,其纤维长度不变,新聚合上的肌动蛋白单体从正极向负极作踏车式移动。
这种现象称为踏车现象。
3核纤层(nuclearlamina),在与核质相邻的核膜内表面有一层厚30-160nm网络状蛋白质
4核骨架
5微丝又称肌动蛋白纤维:
是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋,形状如双线捻成的绳子,直径约7nm
6微管:
微丝在胞质中形成网络结构,作为运输路轨并起支撑作用。
微管是由微管蛋白组成的管状结构,对低温、高压和秋水仙素敏感。
7合成纤维
8细胞骨架的主要功能是
(1)维持细胞形态多样性
(2)行使细胞运动
(3)保持细胞内结构的合理空间布局与有序性
(4)参与细胞内物质的传递与运输和信号传导
(5)是细胞的分裂机器
(6)核骨架、染色体骨架参与染色质和染色体的构建
(7)核骨架为基因表达提供空间支架
(8)细胞骨架参与细胞周期的调节,并与细胞分化和细胞衰老关系密切。
9核纤层与中间纤维之间的共同点
·
两者均形成10nm纤维;
两者均能抵抗高盐和非离子去垢剂的抽提;
某些抗中间纤维蛋白的抗体能与核纤层发生交叉反应
LaminA和LaminC的cDNA克隆推导出核纤层蛋白的氨基酸顺序与中间纤维蛋白高度保守的α-螺旋区有很强的同源性,说明核纤层蛋白是中间纤维蛋白.
10简述中间纤维蛋白的结构特征,中间纤维在细胞内是如何装配的?
直径10nm左右,介于微丝和微管之间,故名
◆IF是最稳定的细胞骨架成分,主要起支撑作用。
◆IF在细胞中围绕着细胞核分布,成束成网,并扩展到细胞质膜,与质膜相连结。
结构特点:
由螺旋化杆状区,以及两端非螺旋化的球形头(N端)尾(C端)部构成。
杆状区高度保守,由螺旋1和螺旋2构成,每个螺旋区还分为A、B两个亚区。
过程:
–①两个单体形成超螺旋二聚体(角蛋白为异二聚体)
–②两个二聚体反向平行组装成四聚体;
–③四聚体首尾相连组成原纤维;
–④8根原纤维组成中间纤维。
特点:
IF没有极性;
无动态蛋白库;
装配与温度和蛋白浓度无关;
不需要ATP、GTP或结合蛋白的辅助。
11微管是如何进行胞内膜性细胞器的空间定位的?
12什么叫微管组织中心,哪些起微观组织中心的作用?
微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处称为微管组织中心。
是微管进行组装的区域,都具有γ微管球蛋白,如:
中心体、鞭毛基体。
◆间期细胞MTOC:
中心体(动态微管)
分裂细胞MTOC:
有丝分裂纺锤体极(动态微管)
◆鞭毛纤毛细胞MTOC:
基体(永久性结构)
13微管的功能
支架作用
细胞内运输
形成纺锤体在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极
微管对植物细胞壁的纤维素纤维形成方向有一定的控制作用。
细胞内膜性细胞器的空间定位分布
鞭毛(flagella)运动和纤毛(cilia)运动
14胞质骨架三种组分的比较
第九章
1、亲核蛋白(karyophilicprotein)在细胞质内合成后,需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。
2、核定位信号:
NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段,富含碱性氨基酸残基,如Lys、Arg,此外还常含有Pro。
3、常染色体:
指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于伸展状态(典型包装率750倍),用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。
4、异染色体:
碱性染料染色时着色较深的染色质组分。
结构异染色质(或组成型异染色质)(constitutiveheterochromatin)兼性异染色质(facultativeheterochromatin)。
5、核小体:
1974年Kornberg等人提出染色质结构的串珠模型。
6、端粒酶:
是一种核糖核蛋白复合物,具有逆转录酶的性质,端粒重复序列的长度与细胞分裂次数和细胞衰老有关。
核型(karyotype)是指染色体组在有丝分裂中期的表型,包括染色体数目、大小、形态特征的总和。
7、活性染色质:
是具有转录活性的染色质,活性染色质的核小体发生构象改变,具有疏松的染色质结构,从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和RN
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