细胞生物学复习要点.docx

细胞生物学复习要点.docx

《细胞生物学复习要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞生物学复习要点.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

细胞生物学复习要点

细胞生物学复习要点：

第一章

促进细胞生物学发展中的主要工作有：

1944年Avery等在微生物转化实验中肯定了DNA是遗传物质。

1953年美国分子遗传学家沃森（J.D.Watson）和英国分子生物学家、物理学家克利克（F.H.C.Crick）这两位生物分子舞台上的名角，提出了DNA分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的诞生。

1956年，Kornberg从E.Coli中获得DNA聚合酶，并体外合成DNA成功；

1958年，Crick提出了遗传的“中心法则”；

这期间细胞化学方面成绩卓著：

1924年，孚尔根（Feulgen）创立了定性DNA的特异方法。

1940年，希拉舍（Brachet）创立了定性RNA的方法。

（Unna法）。

除此外，40年代后期，在电镜下相继发现了某些细胞器的超微结构，内质网（Porter1945）、叶绿体（Porter1947）、高尔基体（Dalton1950）、核膜（Callan1950）、溶酶体（deDuve1952）、线粒体（Palade50年代）、核糖体（Palade1953）、单位膜（Robertson1958）。

1961年，J.Brachet集40、50年之大成绘制了细胞的超微结构，反映了电镜时代对细胞的认识水平，成为细胞学史上第3个有代表意义的细胞模式图。

第二章

细胞的基本共性：

所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。

所有的细胞都含有两种核酸：

即DNA与RNA，作为遗传信息复制与转录的载体。

作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。

所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。

第三章

1.常用的细胞形态结构的观察方法：

光学显微镜技术

电子显微镜技术

2.细胞组分的分析方法：

离心分离技术

细胞内核酸、蛋白质、酶、糖与脂类等的显示方法

特异蛋白抗原的定位与定性

细胞内特异核酸的定位与定性

放射自显影技术

定量细胞化学分析技术

第四章

1.膜脂

膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。

2.膜脂的功能

1）支撑膜脂是细胞膜结构的骨架；

2）维持构象并为膜蛋白行使功能提供环境；

3）是部分酶行驶功能所必需的。

3.膜蛋白

膜蛋白是膜功能的主要体现者。

核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。

膜蛋白的类型：

根据与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，膜蛋白分为内在蛋白（integralprotein）、外周蛋白（peripheralprotein）和脂锚定蛋白（lipid-anchoredprotein）。

第二节生物膜基本特征与功能

一、膜的流动性

1膜流动性的意义

2质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件：

31）酶活性与流动性有极大的关系，流动性大，活性高。

42）如果没有膜的流动性，细胞外的营养物质无法进入，细胞内合成的物质和废物无法达到细胞外，这样细胞就要停止新陈代谢而死亡。

53）膜流动性与信号传递有较大的关系，如果没有流动性，能量转换是不可能的。

64）膜的流动性与发育和衰老过程都有相当大的关系。

7质膜的流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。

第三节膜骨架

膜骨架指细胞膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构（meshwork），位于质膜下约0.2μm厚的溶胶层。

常与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构，它参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。

特点：

粘质性高，有较强的抗拉能力。

主要作用：

维持质膜的形态。

膜骨架首先是通过红细胞膜研究出来的。

第五章

第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输

通道蛋白及其功能：

通道蛋白（channelprotein）是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具有极高的转运速率；

②离子通道没有饱和值；

③离子通道并非连续性开放而是门控的，（离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，受控于适当的细胞信号）。

类型：

电压门通道（voltage-gatedchannel）

配体门通道（ligand-gatedchannel）

应力激活通道（stress-activatedchannel）

第二节离子泵和协同转运

离子泵

主要是以ATP水解释放的能量为能源进行主动转运的载体蛋白家族,称为ATP驱动泵（ATP-poweredpumps）.ATP驱动泵位于各种生物膜上.根据蛋白的组成、转运特点等,ATP驱动泵可分为3种类型:

①P-型离子泵（P-classionpump）.这是一种阳离子泵,定位于质膜之中,由于该泵在转运过程中α亚基被磷酸化,因此而得名.

②F型（F-classprotonpump）.这种泵由多亚基的F1和F0两大部分组成.在线粒体膜、叶绿体膜及细菌质膜上,均发现了结构与功能相似的F型泵.

③V型（V-classprotonpump）.这种泵为质子泵,其形态结构与F型相似,但在蛋白组成方面有所差异.

Na+/K+泵（Na+/K+pump，Na+/K+ATPase）的结构、作用机制及其生物学意义。

Na+/K+泵是动物细胞中由ATP驱动的将Na+输出到细胞外同时将K+输入细胞内的运输泵，又称Na+泵或Na+/K+交换泵。

实际上是一种Na+/K+ATPase。

Na+/K+ATPase是由两个大亚基（α亚基）和两个小亚基（β亚基）组成。

α亚基是跨膜蛋白，在膜的内侧有ATP结合位点，细胞外侧有乌本苷（ouabain）结合位点;在α亚基上有Na+和K+结合位点（1分）。

Na+/K+ATPase运输分为六个过程（各1分）:

①在静息状态，Na+/K+泵的构型使得Na+结合位点暴露在膜内侧。

当细胞内Na+浓度升高时，3个Na+与该位点结合；②由于Na+的结合，激活了ATP酶的活性，使ATP分解，释放ADP，α亚基被磷酸化;③由于α亚基被磷酸化，引起酶发生构型变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧，并向胞外释放3个Na+；④膜外的两个K+同α亚基结合;⑤K+与磷酸化的Na+/K+ATPase结合后，促使酶去磷酸化;⑥去磷酸化后的酶恢复原构型，于是将结合的K+释放到细胞内。

每水解一个ATP，运出3个Na+，输入2个K+。

Na+/K+泵工作的结果，使细胞内的Na+浓度比细胞外低10～30倍，而细胞内的K+浓度比细胞外高10～30倍。

由于细胞外的Na+浓度高，且Na+是带正电的，所以Na+/K+泵使细胞外带上正电荷。

第三节胞吞作用和胞吐作用

组成型的外排途径（constitutiveexocytosispathway）：

所有真核细胞都有从高尔基体成熟面管网区分泌囊泡向质膜运输的过程，其作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质、或作为营养成分和信号分子。

在粗面内质网中合成的蛋白质除了某些有特殊标志的蛋白驻留在ER或高尔基体中或选择性地进入溶酶体和调节性分泌泡外，其余的蛋白均沿着粗面内质网----高尔基体---分泌泡---细胞表面这一途径完成其转运过程。

调节型外排途径（regulatedexocytosispathway）：

分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。

调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。

其蛋白分选信号存在于蛋白本身，由高尔基体分泌面管网区上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。

第六章细胞的能量转换─线粒体和叶绿体

线粒体和叶绿体是半自主性细胞器

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（自主性有限）。

线粒体蛋白质的转运

线粒体含1000多种蛋白，而人mtDNA仅编码13条多肽：

细胞色素c氧化酶的3个亚基，F0的2个亚基，NADH脱氢酶的7个亚基和细胞色素b。

绝大多数由核基因编码，在细胞质中合成，定向转运至线粒体。

前体蛋白在运输前，以未折叠形式存在，N端的一段信号序列称为导肽或引肽，完成转运后被酶切除，成为成熟蛋白，这种现象称后转译。

ATP合成酶：

是一种可逆性复合酶，既能利用质子动力势合成ATP,又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。

ATP合成酶的分子结构由突出于膜外的F1头部和嵌入膜中的F0基部两部分组成。

第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输

第一节细胞质基质的涵义与功能

细胞质基质的功能

1、是进行某些细胞生化活动的场所，糖酵解、脂肪酸合成，有些供细胞自身结构和代谢所需蛋白，如组蛋白、非组蛋白、肌球蛋白，核糖体蛋白都在游离核糖体中合成.

2、物质贮存和运输

如:

膜系统和细胞骨架系统解聚后的物质均贮存于细胞质基质中，被称为“分子库”，当需重新组装时由此提供元件。

细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

3、对蛋白质修饰,选择性降解和构象修正

磷酸化与去磷酸化，糖基化，甲基化，酰基化

依赖泛素标记的蛋白酶体中的蛋白质降解途径

热休克蛋白HSP帮助变性或畸形蛋白质重新折叠控制蛋白质的寿命

4、提供离子环境、提供底物、物质运输通路、细胞分化等

第二节细胞内膜系统及其功能

细胞的内膜系统（endomembranesystem）：

是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构，主要包括：

内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。

细胞内膜系统出现的意义：

是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，其意义在于：

大大增加了细胞内膜的表面积；为多种酶特别是多酶体系提供了大面积的结合位点；酶系统的隔离与连接；蛋白质、糖、脂肪的合成、加工和包装；运输分泌物；扩散屏障及膜电位建立；离子梯度的维持等。

追踪活细胞中蛋白质合成与分泌过程?

包括哪几个步骤?

追踪活细胞中某种蛋白质合成与分泌的过程一般采用同位素示踪技术。

其基本步骤是：

①将放射性同位素标记的氨基酸（如常用的3H-亮氨酸）加到细胞培养基中，在很短时间内使这些与未标记的相应氨基酸化学性质相同的标记分子进入细胞（称脉冲标记）；②除去培养液并洗涤细胞，再换以含未标记氨基酸的培养基培养细胞，已进入细胞的标记氨基酸将被蛋白质合成系统作为原料加以利用，掺入到某种新合成的蛋白质中；③每隔一定时间取出一定数量的细胞（取样），利用电镜放射自显影技术探查被标记的特定蛋白质在不同时间所处的位置。

具体说，将每次取样所得的细胞经固定、包埋后制备成细胞的超薄切片，放到有支持膜的载网上，涂上核乳胶，放到暗处曝光一段时间，即让细胞内带有放射性同位素的蛋白质发射出的射线使核乳胶感光。

然后将核乳胶显影、定影便得到电镜显微放射自显影的标本。

在电镜下观察该标本中银粒的分布、相关蛋白质在细胞中的位置以及数量的多少。

通过比较不同时间细胞取样的电镜照片就可了解细胞中蛋白质合成及分泌的动态过程。

8细胞信号转导

第一节概述

细胞通讯（cellcommunication）

细胞通讯是指在多细胞生物中,细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制,并通过放大引起快速的细胞生理反应，或者引起基因活动,并发生一系列的细胞生理活动来协调各组织活动,使之成为生命的统一整体对多变的外界环境作出综合反应。

细胞通讯方式（有3种）:

1.通过分泌化学信号;

化学通讯是间接的细胞通讯，指细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能.。

包括内分泌（endocrine）、旁分泌（paracrine）、突触信号发放（distributionofSynapticsignal）、自分泌（autocrine）

2.细胞间接触性依赖的通讯;

⑴通过细胞的结构性接触，包括通过细胞粘着分子介导的细胞间粘着、细胞与细胞外基质的粘着、连接子（植物细胞为胞间连丝）介导的信号传导。

⑵通过细胞接触进行的通讯中，信号分子位于细胞质膜上，两个细胞通过信号分子的接触传递信息。

7膜表面分子接触通讯，是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程，即细胞识别（cellrecognition）。

3.细胞间形成间隙联接使细胞质相互沟通，通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联。

是细胞间的直接通讯方式。

两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。

连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。

允许小分子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞对外界信号的协同反应，如可兴奋细胞的电耦联现象。

信号转导系统的主要特征：

特异性

放大作用

信号终止或下调

细胞对信号的整合作用

第二节细胞内受体介导的信号转导

细胞内核受体及其对基因表达的调控

细胞内核受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。

在细胞内，受体与抑制性蛋白（如Hsp90）结合形成复合物，处于非活化状态。

配体（如皮质醇）与受体结合，将抑制性蛋白从复合物上解离下来，从而使受体暴露出DNA结合位点而被激活。

第三节G蛋白偶联受体介导的信号转导

细胞表面受体的类型（根据信号转导机制和受体蛋白类型的不同）：

①离子通道偶联的受体（ion-channel-linkedreceptor）:

②G蛋白偶联型受体（G-protein-linkedreceptor）

③酶偶联的受体（enzyme-linkedreceptor）

G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：

cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。

1.cAMP信号通路

在cAMP信号途径中，细胞外信号与相应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，通过第二信使cAMP水平的变化，将细胞外信号转变为细胞内信号。

这一信号通路的首要效应酶是腺苷酸环化酶。

cAMP信号的组分

①. 激活型激素受体（Rs）或抑制型激素受体（Ri）；

②. 活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi）；

③. 催化成分，即腺苷酸环化酶（Adenylylcyclase）：

④. 蛋白激酶A（ProteinKinaseA，PKA）：

⑤. 环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMPphosphodiesterase）：

1cAMP信号途径可表示为：

激素→受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。

（二）磷脂酰肌醇信号通路

在磷脂酰肌醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号。

IP3动员细胞内源钙到细胞溶质，使胞内Ca2+浓度升高；DG激活蛋白激酶C（PKC）,活化的PKC进一步使底物蛋白磷酸化，并可活化Na+/H+交换引起细胞内pH升高。

以磷酯酰肌醇代谢为基础的信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别激动两个信号传递途径即IP3-Ca2+和DG-PKC途径，实现细胞对外界信号的应答，因此把这一信号系统又称为“双信使系统”（doublemessengersystem）。

第四节酶连接的受体介导的信号转导

受体酪氨酸激酶（receptortyrosinekinase,RTKs）及其主要类型：

RTKs是最大的一类酶联受体,它既是受体,又是酶,能够同配体结合,并将靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化。

所有的RTKs都是由三个部分组成的:

含有配体结合位点的细胞外结构域、单次跨膜的疏水α螺旋区、含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的细胞内结构域。

已发现50多种不同的RTKs,主要的几种类型包括:

①表皮生长因子（epidermalgrowthfactor,EGF）受体;

②血小板生长因子（platelet-derivedgrowthfactor,PDGF）受体和巨噬细胞集落刺激生长因子（macrophagecolonystimulatingfactor,M-CSF）;

③胰岛素和胰岛素样生长因子-1（insulinandinsulin-likegrowthfactor-1,IGF-1）受体;

④神经生长因子（nervegrowthfactor,NGF）受体;

⑤成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowthfactor,FGF）受体;

⑥血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF）受体和肝细胞生长因子（hepatocytegrowthfactor,HGF）受体等。

9细胞骨架

细胞骨架的概念

狭义的细胞骨架指细胞质骨架，包括微丝、微管、中间纤维；微丝、微管和中间纤维位于细胞质中，又称胞质骨架，它们均由单体蛋白以较弱的非共价键结合在一起，构成纤维型多聚体，很容易进行组装和去组装，这正是实现其功能所必需的特点。

广义的细胞骨架包括细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。

形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。

细胞骨架的特点：

弥散性、整体性、可变性

细胞骨架功能：

维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性；

在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离；

在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；

在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；

在白细胞的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。

另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。

第一节微丝与细胞运动

微丝：

又称肌动蛋白纤维（actinfilament）,是指真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成、直径为7nm的骨架纤维。

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。

影响微丝组装的特异性药物：

细胞松弛素B是第一个用于研究细胞骨架的药物，它是真菌分泌的生物碱。

细胞松弛素（细胞松弛素B及其衍生物）在细胞内同微丝的正端结合,并引起F-肌动蛋白解聚，阻断亚基的进一步聚合。

鬼笔环肽（philloidin）：

是一种由毒蕈产生的双环杆肽，与微丝有强亲和作用，与微丝能够特异性的结合，与微丝侧面结合使肌动蛋白纤维稳定，防止MF解聚。

且只与F肌动蛋白结合，而不与G肌动蛋白结合，荧光标记的鬼笔环肽可清晰地显示细胞中的微丝。

第二节微管及其功能

微管是直径为24～26nm的中空圆柱体。

外径平均为24nm,内径为15nm。

微管的长度变化不定，在某些特化细胞中,微管可长达几厘米（如中枢神经系统的运动神经元）。

微管壁大约厚5nm，微管通常是直的,但有时也呈弧形。

细胞内微管呈网状和束状分布,并能与其他蛋白共同组装成纺锤体、基粒、中心粒、纤毛、鞭毛、轴突、神经管等结构。

作用于微管的特异性药物：

秋水仙素是一种生物碱,能够与微管特异性结合。

秋水仙素同二聚体的结合,形成的复合物可以阻止微管的成核反应。

秋水仙素和微管蛋白二聚体复合物加到微管的正负两端,可阻止其它微管蛋白二聚体的加入或丢失。

紫杉醇（taxol）：

是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物,紫杉醇只结合到聚合的微管上,不与未聚合的微管蛋白二聚体反应,因此维持了微管的稳定。

微管组织中心（MTOC）?

可起MTOC作用的结构

细胞内微管组装发源点称微管组织中心（MTOC（1分）），中心体是主要的微管组织中心（1分）。

纤毛基体、着丝点等细胞某些部位均能起MTOC的作用，纺锤丝、纤毛和鞭毛等微管是依靠MTOC组装起来的，在有丝分裂、细胞运动等活动中起着重要作用。

其次，在活细胞内微管装配过程中，MAP和tan蛋白可促进微管装配的启动，调节装配的范围和速率。

第三节中间丝

中间丝也叫中间纤维（intermediatefilament,IF），10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间,故被命名为中间纤维。

IF几乎分布于所有动物细胞，往往形成一个网络结构，特别是在需要承受机械压力的细胞中含量相当丰富。

在内核膜下的核纤层也属于IF。

中间丝的主要类型和组成成分

5IF是一类形态上非常相似，而化学组成上有明显差异的蛋白质，成分比微丝和微管都复杂，可根据组织来源的免疫原性分为5类：

6角蛋白（keratin）、

7结蛋白（desmin）、

8胶质原纤维酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein）、

9波形纤维蛋白（vimentin）、

10神经纤丝蛋白（neurofilamentprotein），

11此外细胞核中的核纤肽（lamin）也是一种中间纤维。

中间纤维的功能

1.支持功能

2、中间纤维的运输功能

（1）中间纤维与mRNA的运输有关

（mRNA在细胞内锚定于中间纤维可能对其在细胞内的定位及是否翻译起决定作用）

（2）神经元纤维在神经轴突运输中的作用

3.中间纤维的信息功能问题

（1）中间纤维参与传递细胞内机械式分子信息

根据中间纤维外与细胞膜和细胞外基质相连，内与核纤层直接联系，在细胞质中形成精细发达网络的特点，推测中间纤维参与传递细胞内机械式分子信息。

（2）Tranb的中间纤维核功能模型

Tranb（1985）根据Vimentin与DNA及组蛋白均有较强的亲和力，以及Ca2+激活的硫醇蛋白酶和另一种激活Ca2+的水解酶可优先水解VimentinN端，使其失去装配能力，提出“中间纤维蛋白核功能模型”。

第十章细胞核与染色体

细胞核的结构：

①核被膜、

②核仁、

③核基质、

④染色质、

⑤核纤层。

细胞核的功能：

控制生物的遗传与发育

染色质的组成：

DNA、组蛋白、非组蛋白、RNA组成，各组分的含量比例为1：

1：

0.6：

0.1。

其中DNA与组蛋白是染色质的稳定成分，非组蛋白和RNA的含量随细胞生理状态不同而发生变化。

第十一章核糖体（ribosome）

核糖体的基本类型与成分

基本类型：

附着核糖体

游离核糖体

70S的核糖体

80S的核糖体

主要成分：

r蛋白质：

40%，核糖体表面

rRNA:

60%,，核糖体内部

第十二章细胞增殖及其调控制

细胞周期长短的测定方法：

脉冲标记DNA复制和有丝分裂指数观察方法

流式细胞分选仪测定法

缩时摄像技术

细胞周期同步化

概念：

细胞同步化是指在自然过程中发生的，或经人为处理

造成的细胞周期的同步化。

前者称自然同步化，后者称为人工同步化。

类型：

自然同步化

人工同步化：

选择同步化：

有丝分裂选择法

细胞沉降分离法

诱导同步化：

DNA合成阻断法

中期阻断法

参与细胞分裂的亚细胞结构：

中心体（centrosome）

动粒（kinetochore）与着丝粒（centromere）

纺锤体（splindle）

参与染色体向分裂极分离的两类马达蛋白，一类是dynein，另一类是kinesin。

第三节细胞周期的调控

细胞周期检测点的调控

细胞在长期的进化过程中发展出了一套保证细胞周期中DNA复制和染色体分配质量的检查机制,通常被称为细胞周期检测点（checkpoint）又称为限制点（restric