细胞生物学 复习.docx

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细胞生物学复习

细胞膜主要内容

如何证明细胞膜的存在？

Ø实验一植物细胞质壁分离

Ø实验二红细胞的溶血试验

Ø实验三光学显微镜观察

Ø实验四电子显微镜观察

第一节细胞膜的化学组成和分子结构

Ø1902，Overton，细胞膜由脂类构成

Ø1925，Gorter等，膜由双层脂类构成

Ø1935，Denielli等，片层结构模型

Ø1959，Roberson，单位膜模型

Ø1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型

Ø1975，Wallach，晶格镶嵌模型

Ø1977，Jain等，板块镶嵌模型

液态镶嵌模型理论的主要内容及优缺点

1、流动的脂双层构成膜的连续主体；

流动性,有序性

2、球状蛋白质镶嵌在脂双层中；

分布不对称性

缺陷：

Ø忽视蛋白质对脂类流动性的控制；

Ø忽视膜各部分流动性的不均一性。

第二节细胞膜的重要特性

不对称性

1.膜蛋白分布的不对称性

2.膜脂分布的不对称性

3.膜糖分布的不对称性

流动性

1、膜脂的流动性

1.侧向扩散2.旋转运动3.摆动运动

4.伸缩震荡5.翻转运动6.旋转异构

2、膜蛋白的运动性

3、影响膜流动性的因素

（1）脂肪酸链的长度和不饱和程度

（2）胆固醇与磷脂的比例

（3）卵磷脂与鞘磷脂的比例

（4）膜蛋白的影响

（5）其他因素（环境温度、pH等）

第三节细胞表面特化结构

第四节细胞连接

细胞连接的种类、结构特征和功能

1.封闭连接（occludingjunction）

又称“紧密连接（tightjunction）”

[结构]

（1）相邻质膜紧密相贴；

（2）跨膜蛋白对和交联,形成拉链状“封闭索”；

（3）侧面观呈脊索状网状结构

（4）封闭索通过膜外周蛋白固定于细胞骨架上

[功能]

（1）细胞连接

（2）封闭细胞间隙，防止物质双向渗透

（3）定位膜蛋白，维持细胞功能的方向性

[分布]多见于体内管腔及腺上皮细胞靠腔面的一端

2.锚定连接（anchoringjunction）

Ø黏合带、黏合斑、隔状连接；细胞骨架为肌动蛋白

Ø桥粒、半桥粒；细胞骨架为中间丝

（1）黏合带（adhesionbelt）又称为“中间连接（intermediatejunction）

[结构]

1.相邻细胞膜中间有跨膜糖蛋白-----钙黏蛋白

2.钙黏蛋白借助于相邻细胞内的附着蛋白与肌动蛋白微丝束相互作用，形成黏合带

3.黏合带沿质膜延伸并相连成跨细胞网

[功能]细胞连接，增强组织的机械性能

[分布]上皮细胞顶部紧密连接的下方

（2）黏合斑（adhesionplaque）

[结构]

1.细胞膜与胞外基质之间的连接；

2.跨膜连接蛋白为“整合素”

3.整合素通过纤黏连蛋白与胞外基质结合，细胞内与肌动蛋白丝结合。

[功能]细胞连接，增强组织的机械性能

[分布]体外培养细胞贴壁

（3）隔状连接（septatejunction）

Ø存在于无脊椎动物组织中

Ø连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维

（4）桥粒（desmosome）

[结构]

Ø30nm细胞间隙

Ø跨膜连接糖蛋白---钙黏素

Ø相邻细胞的胞质侧有桥粒斑

Ø中间丝附着其上构成网状系统

[功能]

①连接细胞②限制细胞膨胀③分散切力

[分布]易受牵连、摩擦的组织

（5）半桥粒（hemidesmosome）

[结构]细胞与基膜之间的连接

跨膜连接糖蛋白---整合素

只有一个桥粒斑

中间丝附着其上构成网状系统

[功能]将上皮细胞固定在基底膜上

[分布]上皮和结缔组织的交界面

几种锚定连接的化学组成

名称

跨膜

连结蛋白

细胞外

配体

结合细胞骨架类型

细胞内附着蛋白

黏合带

钙粘蛋白

相邻细胞钙粘蛋白

肌动蛋白丝

连锁蛋白

粘着斑蛋白

黏合斑

整合素

胞外基质蛋白

肌动蛋白丝

踝蛋白、粘着斑蛋白、α-辅肌动蛋白

桥粒

钙粘蛋白

相邻细胞钙粘蛋白

中间丝

桥粒片蛋白，片珠蛋白

半桥粒

整合素

胞外基质（基膜）蛋白质

中间丝

桥粒片蛋白样蛋白质

3.通讯连接

（1）缝隙连接（gapjunction）

[结构]

盘状结构,连接子（6个亚基）,中央隧道

[功能]

A机械连接

B细胞间小分子交换

C通讯传递

[分布]最普遍（骨骼肌和血细胞除外）

（2）化学突触（synapse）

各种连接的比较

封闭连接

紧密连接

上皮组织

锚定连接

骨架成分：

肌动蛋白

粘合带

上皮组织

粘合斑

上皮细胞基部

隔状连接

只存在于无脊椎动物中

骨架成分：

中间纤维

桥粒

心肌、表皮

半桥粒

上皮细胞基部

通讯连接

间隙连接

大多数动物组织中

化学突触

神经细胞间和神经—肌肉间

胞间连丝

植物细胞间

第五节细胞膜与物质的跨膜转运

一、穿膜运输

（transmembranetransport）

（一）穿膜运输的特性

•分子量小、脂溶性强则容易通过膜：

O2，苯；

•不带电荷极性分子，小分子比大分子容易穿膜：

乙醇>尿素>甘油>葡萄糖

•脂双层膜对所有带电荷的分子或离子高度不通透；

•水可以快速穿膜：

体积小，膜上有水通道。

（二）某些溶质的穿膜工具：

转运蛋白

通道蛋白（channelprotein）水通道、离子通道

载体蛋白（carrierprotein）葡萄糖载体

（三）控制溶质转运方向的因素

（四）穿膜运输的方式

1.简单扩散simplediffusion

[特点]不耗能、不需膜蛋白、依靠物质浓度差。

[举例]脂溶性物质、气体物质、水

2.离子通道扩散ionchanneldiffusion

[特点]A“通道蛋白”；B选择性；C门控性；

D瞬间、大量通过；F不耗能

[分类]A电压门通道：

靠膜电位，Na+、K+、Ca2＋等离子通道；

B配体门通道：

依靠化学物质（配体）与受体的结合，如乙酰胆碱通道。

C机械门通道：

内耳听觉毛细胞

3.易化扩散facilitateddiffusion

[特点]

（1）需“载体蛋白”（镶嵌蛋白质）

（2）高度特异性

（3）饱和性

（4）不耗能

[举例]非脂溶性物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸进入红细胞。

4.离子泵ionpump

[特点]1、需“载体蛋白”，具有两种离子的结合位点和ATP酶活性。

2、分解ATP，造成载体与离子亲和力的变化。

[举例]Na+-K+泵，Ca2＋泵，H＋泵等

5.伴随运输cotransport

[特点]

1、需“载体蛋白”（同向运输载体），不直接利用ATP，利用Na+跨膜梯度驱动。

2、需Na+泵消耗ATP转运Na+，造成膜内外Na+浓度差。

[举例]小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸等。

二、膜泡运输transportbyvesicleformation

膜泡运输的两种方式

（一）胞吞作用（endocytosis）

1、吞噬作用（phagocytosis）

[特点]

（1）吞入较大固体颗粒或分子复合物

如细菌、无机尘粒和细胞碎片

（2）物质附着－膜凹陷－膜分离－膜融合

（3）形成“吞噬体”或“吞噬泡”

[举例]

（1）原生动物获取营养的方式

（2）巨噬细胞、单核细胞和中型粒白细胞防御微生物侵入，清除衰老和死亡的细胞

2、胞饮作用（pinocytosis）

[特点]

（1）大分子液体溶质或极微小颗粒；

（2）液体吸附－膜凹陷－膜分离－膜融合；

（3）形成“胞饮体”或“胞饮小泡”

[举例]主要存在于变形虫、小肠上皮细胞、毛细血管内皮细胞等

3、受体介导的内吞作用

（receptormediatedendocytosis）

[特点]

（1）有受体参与，特异性很强

（2）选择浓缩机制，速度快

（3）配体受体识别--质膜凹陷—-“有被小窝”--有被小泡--进入细胞内--无被小泡--与膜内体结合--受体泡+配体泡--受体再循环--配体被消化

[举例]铁的吸收，胆固醇的吸收等

LDL受体介导的内吞过程回去看书93页

受体介导的内吞与一般液相内吞方式的比较

受体介导的内吞

一般液相内吞

有受体

无

有被小凹（泡）

有被或无被

摄入物选择、浓集

无

摄入物：

特定

非特定

发生时间：

激发

经常、持续

（二）胞吐作用（外排作用exocytosis）

[特点]膜融合；小泡运输；耗能。

[举例]蛋白质如胰岛素；小分子如组胺。

（三）问答题：

1、简述细胞膜物质运输的方式和特点，并各举一例。

2、血液中的胆固醇是如何被转运到细胞内部利用的？

这种转运方式有什么突出特点。

第六节细胞膜受体

一、受体的概念

存在于细胞膜上或细胞内，能接受外界信号，并将这一信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对细胞的结构或功能产生影响的蛋白质分子统称为“受体（receptor）”

二、膜受体的分子结构

细胞外域（亲水区，有寡糖链结合）

跨膜域（疏水区，1个或多个）

细胞内域（亲水区）

三、化学成分、分类、特性

第七节膜受体与细胞识别

一、细胞识别概念

细胞识别（cellrecognition）是指细胞间相互辨认和鉴别，对自己和异己分子认识的现象，具有种属、组织和细胞特异性。

二、分子基础

是各类细胞表面受体间或受体与大分子间互补形式的相互作用。

相同受体之间相互作用

受体与大分子之间互补作用

受体共同连接相同大分子

三、细胞识别所引起的反应类型

1、导致配体进入细胞内

2、导致细胞的粘附

3、导致信息传入细胞

第八节膜受体与信号转导

一、信号转导的概念

信号分子与胞膜或胞内受体相互作用，通过信号转换把细胞外信号转变为细胞能“感知”的信号，诱发细胞对外界信号作出相应的反应。

二、膜受体介导的信号转导途径

第一信使

膜受体

信号转换

激活的酶

第二信使

神经递质

配体闸门

通道

化学信号变为电信号

腺苷酸环化酶（AC）

激素等

G蛋白偶联受体

G蛋白

磷脂酶C

（PLC）

cAMP

IP3,DG，cGMP等

生长因子等

受体酪氨酸激酶

受体酪氨酸蛋白激酶

受体酪氨酸激酶

三、胞内主要信号转导通路的类型：

1、cAMP信号通路通路组成及信号转导过程这部分回去看书103页

G蛋白的特点回去看书101页

2、磷脂酰肌醇信号通路

3、具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体信号通路

第九节细胞膜与医药学：

略

第一十节小结（细胞膜部分）

✓细胞膜的亚微结构和分子结构

✓细胞膜的特性

✓细胞表面特化结构、细胞连接、

✓细胞膜的功能

✓细胞膜与物质运输

✓细胞膜与细胞识别

✓细胞膜与信息跨膜传递

细胞质与细胞器

第一节细胞质基质：

略

第二节核糖体

（一）核糖体的形态结构

一、形态与分布

最小的细胞器（直径15-25nm）

非膜相结构

除哺乳类红细胞外,真核细胞、原核细胞中均有;

分布于细胞质、核质、核仁、线粒体。

二、超微结构：

电镜下，不规则颗粒,含大、小亚基

三、核糖体的类型：

1、真核细胞质核糖体

2、原核细胞质核糖体

3、真核细胞器核糖体

（二）核糖体的理化性质

（三）核糖体与蛋白质的生物合成

一、参与蛋白质合成的主要成员

主要原料

20种氨基酸

运输工具

tRNA

编码模板（图纸）

mRNA

合成场所（制造车间）

核糖体

其它必需“材料”

蛋白因子及酶、ATP和GTP等

二、蛋白质合成的简要过程

1、起始initiation

氨基酸活化、起始复合物形成

2、延伸elongation

进位、成肽、转位

3、终止termination

终止密码子辨认

肽链和mRNA释出

核糖体解聚

多个核糖体可以同时翻译一条mRNA，两个相邻的核糖体可以相距6个核苷酸，此时就形成多聚核糖体的状态。

（四）核糖体的功能？

------多肽链的“装配机”

为多肽链合成提供场所

稳定mRNA和保护合成的肽链。

（五）核糖体的异常改变和功能抑制：

略

第三节内膜系统*

（一）内质网

一、糙面内质网

1、结构特征：

扁囊为主，管腔与核膜腔相通

2、功能：

与外输性蛋白及多种膜蛋白的合成有关

二、滑面内质网

1、结构特征：

分支小管交织成网，与RER相通

2、功能：

多功能细胞器（脂类合成，糖原代谢，解毒，钙储存与调节等）

高尔基体

1、结构特征：

扁平囊flattencisternae

•边缘膨大

•分枝小管和圆泡

•成摞存在反面高尔基网中间高尔基网顺面高尔基网

2、功能：

1、参与胞内物质的转运和细胞的分泌活动；

•2、糖蛋白的加工合成；

•3、蛋白质的水解；

•4、蛋白质的分选与胞内膜泡运输。

三、溶酶体

1、结构特征：

1.6nm的单位膜包围成的圆形，卵圆形的结构；

2.含多种酸性水解酶（溶酶），酸性磷酸酶是标志酶；

3.膜上H＋泵（H＋－ATP酶），使内部pH值保持5左右.

4.膜的腔面富含高度糖基化的跨膜整合蛋白，保护自身膜结构。

溶酶体的类型（“异质性”细胞器）

1）初级溶酶体（primarylysosome）

2）次级溶酶体（secondarylysosome）：

3）吞噬性溶酶体自噬性溶酶体（自体吞噬泡）

多泡体异噬性溶酶体（异体吞噬泡）

4）三级溶酶体tertiarylysosome脂褐素含铁小体髓样结构

2、功能：

A.消化营养作用

B.防御作用

C.参与激素合成，释放与降解

D.参与生物个体发生、发育过程

（1）协助精子与卵细胞受精

（2）骨骼发育中吸收陈旧的骨基质

四、过氧化物酶体的结构特征，功能：

略

五、房室化

概念：

即膜性细胞器对细胞的分隔作用。

内膜系统在细胞内形成一个个彼此隔离、相互独立的功能性结构区域，称细胞内房室化或区域化。

意义：

扩大细胞内的表面积，为提高细胞代谢功能奠定基础

•形成细胞内不同的特殊微环境，有效提高了细胞新陈代谢的质量和效率

•形成一个严密而完善的细胞内体系

六、膜流的概念：

指细胞的膜成分在质膜与内膜系统之间，以及在内膜系统各结构之间的穿梭、转移、转换与重组的过程。

意义：

？

第四节线粒体

（一）线粒体的形态结构

一、形态、大小、数量与分布

形态多样大小可变数目不同分布各异

二、超微结构

双层单位膜套叠构成的封闭性的膜囊，囊中囊结构

外膜膜间腔（外腔）内膜嵴，基粒嵴间腔嵴内空间基质（内腔）

（二）线粒体的化学组成及酶系分布

水、无机盐、蛋白质、脂类、其他

（三）线粒体的功能

（1）氧化供能

一、细胞呼吸（cellularrespiration）

二、细胞呼吸的特点

1、本质是酶系所催化的氧化还原反应

2、能量形式ATP

3、反应分步进行，能量逐步释放

4、恒温恒压条件下进行

5、反应需要H2O参与

三、细胞呼吸的主要步骤

1、糖酵解

2、乙酰辅酶A的生成

3、三羧酸循环

4、电子传递偶联氧化磷酸化

（2）与细胞死亡的关系：

略

第五节线粒体的遗传体系

一、线粒体在遗传信息表达方面的自主性

1、线粒体是核外唯一含DNA（mtDNA）的细胞器；

mtDNA:

双链环状DNA分子，裸露，一个mt中有5-10个DNA分子.

2、具蛋白质合成系统：

55S核糖体，独特的遗传密码

3、线粒体蛋白不外运；

4、线粒体与核之间无DNA、RNA的交换。

二、线粒体蛋白质的合成受核控制

1、合成蛋白质的种类少，很多蛋白质需要在核的遗传信息控制下才能合成。

2、其转录和翻译过程完全依赖于细胞核的遗传装置.如核糖体蛋白质，rRNA,DNA聚合酶，氨酰tRNA合成酶是由核DNA编码的。

3、内外膜的形成接受核的控制；

4、生长时90％的蛋白质来源于核mRNA的转录和翻译。

第六节线粒体的生物发生

一、线粒体的增殖

线粒体来源于已有的线粒体的分裂。

1、间壁分离：

分裂时先由内膜向中心皱褶，将线粒体分为两个，常见于鼠肝和植物分生组织中。

3.收缩后分离：

通过中部缢缩分裂为两个。

4.出芽：

见于酵母和藓类植物，线粒体出现小芽，脱落后长大，发育为线粒体。

二、线粒体的起源*

第七节线粒体异常与疾病

一、线粒体遗传病：

由mtDNA突变引起的各种疾病，其传递和表达完全不同于核基因突变引起的遗传病，最突出的特点是呈现母系遗传的特点。

细胞骨架（cytoskeleton）

第一节微管的结构、组装和功能

一、形态结构

中空管状蛋白纤维内径15nm,外径25nm长度：

微米－厘米

二、微管的存在形式和类型

单管：

不稳定，对温度、压力、抗分裂药物敏感；例如构成纺锤丝的微管

二联管三联管：

稳定，对温度、压力、抗分裂药物不敏感；例如构成纤毛和鞭毛的微管

三、微管的组装回去看书第165页

四、微管的体内组装的特征

1、遵循体外装配规律，时空性

2、“微管组织中心MTOC”（microtubuleorganizingcenter）的参与

组装开始的位置；决定微管的极性；

控制微管的数量、位置和方向。

包括中心体、纤毛和鞭毛的基体

五、微管的功能

1、构成细胞的网架结构，维持细胞形态，固定和支持细胞器的位置

2、参与细胞的收缩与变形运动，是纤毛与鞭毛等细胞运动器官的主体结构成分。

3、参与细胞器的位移和细胞分裂过程中染色体的定向运动。

4、参与胞内物质特别是大分子颗粒的运送，并具有运输的定向作用。

第二节微丝结构、组装和功能

一、形态结构

实心纤维,直径6nm,成束存在极性

二、化学成分

肌动蛋白单体（球形）：

G-actin

多聚体（纤维形）:

F-actin

三、组装回去看书第173页

装配过程

i.G-actin

ii.ATP结合actin

iii.稳定actin寡聚体

iv.成核期

v.延长期

vi.平衡期

四、功能

（一）构成细胞的支架并维持细胞的形态

（二）微丝参与细胞运动

（三）参与细胞质的分裂

（四）微丝参与受精作用

（五）微丝参与细胞内信息传递

（六）微丝参与肌肉收缩

1、与肌肉收缩有关的微丝结合蛋白

原肌球蛋白（tropomyosin）

肌球蛋白（myosin）

肌钙蛋白（troponin）

五、微丝的分布和类型

张力丝：

人体皮肤上皮深层细胞中。

肌丝：

肌细胞中

神经丝：

神经细胞的轴突和树突中。

第三节中间纤维结构、组装和功能

一、形态结构

最复杂的一种柱状纤维，直径10nm。

无极性，最稳定。

粗细：

微管>中间纤维>微丝

组成：

中间纤维蛋白

分布特点：

组织特异性，细胞特异性

二、中间纤维的组装

双股超螺旋多肽2个四聚体原纤维8条中间丝

中间纤维的组装特征

非极性结构组装不需结合蛋白参加，不需核苷酸参加，不依赖蛋白浓度，不受温度变化影响；

头、尾部非螺旋区可稳定中等纤维，对组装必不可少。

中间纤维蛋白生理条件下可迅速自我装配成

四聚体中2个二聚体以反向平行排列

三、中间丝的功能

1、构成细胞完整的支撑网架系统：

固定核在胞质中央并维持细胞形态

2、为细胞提供机械强度支持

3、参与细胞的分化

4、参与细胞内的信息传递

第四节细胞骨架与疾病：

略

•遗传性溶血性贫血

•纤毛、鞭毛异常

先天性纤毛、鞭毛不动综合征

后天性呼吸道纤毛异常

•老化细胞内的骨架

•中间纤维与疾病诊断

一、细胞骨架建立在由三类蛋白丝组成的网络上

二、细胞骨架构成细胞内支撑和区域化的网架

三、细胞骨架参与细胞的运动和细胞内物质的运输

四、细胞骨架具有信息传递功能

微管

微丝

中间纤维

组成成分

、微管蛋白

微管结合蛋白

G－肌动蛋白

肌动蛋白结合蛋白

中间纤维蛋白

－螺旋多肽

头部、尾部

结构

外径24nm

中空管状纤维

直径7nm

实心纤维

直径10nm

实心纤维

极性

有

有

无

组装

一定的微管浓度

需GTP、MTOC

微管结合蛋白

肌动蛋白结合蛋白G－actin浓度

耗ATP

不需中间丝

结合蛋白

特异性药物

秋水仙素

细胞松弛素B

无

细胞核与染色体

*第一节间期核的超微结构

一、核被膜核孔：

超微结构内、外核膜核周间隙核孔复合体。

外核膜上有核糖体附着，核膜腔与糙面内质网腔相通。

内核膜内侧有核纤层。

*核孔复合体（nuclearporecomplex）超微结构

•胞质环

cytoplasmicring

•胞质纤维

cytoplasmicfilament

•核质环nuclearring

•核质纤维

basketfilament

•核篮nuclearcage

•中央栓centralplug

•轮辐spokes

Functionsofnuclearmembrane

1.区域化作用Compartmentation

遗传信息被完整、准确地传递，并得以高效表达和精确调控，使细胞以更大的多样性适应环境变化。

2.控制核质间的物质交换regulatetheexchangeofmaterialslikeproteinsbetweenthenucleusandthecytoplasm

无机离子和小分子可以自由通过核膜

大分子和某些小颗粒物质可以通过核孔复合体

Contributetothelocationandseparationofchromosomeincelldivision

Contributetothebiosynthesisoflargemolecular

二、核纤层

核内与核基质相连，核外与中间纤维相连，构成核与质的网架结构体系

内核膜下高电子密度的纤维蛋白壳层，厚10－20nm

不同的中间纤维蛋白都有保守的杆状区，但氨基端和羧基端的序列变异大

核纤层蛋白LaminA、LaminB1,B2、LaminC

核纤层的功能

•稳定细胞核的结构

•参与核膜重建

•参与染色体凝集

•参与细胞核构建

核纤层

•与核膜重建有关

•与染色体凝集有关

•与细胞核构建有关

三、核骨架（核基质）

蛋白质纤维直径3-30nm,与核纤层和中间纤维构成贯穿于核、质之间的复合网格系