细胞生物学2Word格式.docx
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这种运输对于维持细胞和细胞器的正常功能来说起三个重要作用:
①保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质，即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低;
②能够将细胞内的各种物质，如分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外，即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多;
③能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适的浓度，特别是K+、Ca2+和H+的浓度。
概括地说，主动运输主要是维持细胞内环境的稳定，以及在各种不同生理条件下细胞内环境的快速调整，这对细胞的生命活动来说是非常重要的。
第二节
1，钙泵结构：
有10个跨膜区
激活:
两种激活机制，Ca2+/钙调蛋白（CaM）复合物的激活;
蛋白激酶C激活。
运输机制:
类似于Na+/K+ATPase。
每水解一个ATP将两个Ca2+离子从胞质溶胶输出到细胞外。
2，
第三节
1，膜泡转运：
胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）
作用：
完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或批量运输。
属于主动运输。
胞吐作用●组成型的外排途径所有真核细胞连续分泌过程用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子）
2，胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别
胞饮作用
小于150nm
连续发生的过程
需要笼形蛋白形成包被及接合素蛋白连接
吞噬作用
大于250nm
需受体介导的信号触发过程
需要微丝及其结合蛋白的参与
第八章细胞信号转导
1，细胞通讯：
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。
细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。
●细胞之间存在的通讯方式基本类型：
A，分泌化学信号进行通讯（包括内分泌。
旁分泌。
自分泌。
化学突触。
通过化学突触性传递神经信号。
）B，间接触依赖性的通讯；
C.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代谢耦联或电偶联。
2，细胞识别是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
●信号通路细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。
3，细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。
4，细胞的信号分子分类：
亲脂性信号分子甾类激素和甲状腺素；
亲水性信号分子神经递质，生长因子，局部介质和大多数肽类激素。
气体性信号分子
5，受体是一种能够识别和选择性结合某种配体的大分子，绝大多为糖蛋白少为糖脂，有的是糖蛋白和糖脂组成的复合物。
6，第二信使：
指第一信使与膜受体结合后诱休使cell最先产生的信号物质，包括cAMP，cGMP，Ca2+，二酰甘油（DAG），1,4,5—肌醇三磷酸（IP3）等。
●分子开关（开关蛋白通过两种状态的转换控制下游靶蛋白的活性）
7，通过细胞表面受体介导的信号途径的四个步骤：
a、不同形式的胞外的信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别b、胞外信号通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生细胞内第二信使或活化的信号蛋白c、信号放大d、细胞反应由于受体的脱敏或受体下调，启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。
其他负责的蛋白：
a、转承蛋白b、信使蛋白c、接头蛋白d、放大和转导蛋白e、传感蛋白f、分歧蛋白g、整合蛋白h、潜在基因调控蛋白
细胞内受体超家族:
为胞外亲脂性信号分子所激活本质是激素激活的基因调控蛋白
细胞表面受体:
为胞外亲水性信号分子所激活细胞表面受体分属三大家族：
第三节
1，G-蛋白偶联的受体指配体—受体复各物与靶蛋白的作用要通过与G蛋白的偶联，在cell内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内影响cell的行为。
G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白的简称。
2，所有G蛋白偶联的受体都含有7个疏水残基肽段形成跨膜ɑ螺旋区和相似的三维结构，N末端在细胞外侧，C末端在细胞质侧。
3，由G蛋白偶联受体介导细胞信号通路包括：
1CAMP为第二信使通路、2,以肌醇—1,4,5—三磷脂和二酰甘油作为双信使的磷脂酰肌醇信号通路和G蛋白耦联离子通道的信号通道。
1cAMP信号通路反应链：
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
组分及其分析：
（G-蛋白偶联受体G-蛋白活化与调节效应酶——腺苷酸环化酶
的失敏（desensitization）与减量调节细菌毒素对G蛋白的修饰作用）
GPLR的失敏：
例：
10-15秒cAMP骤增，然后在不到1min内反应速降，以至消失。
³
受体活性快速丧失（速发相）---失敏（desensitization）；
®
机制：
受体磷酸化受体与Gs解偶联，cAMP反应停止并被PDE（磷酸二酯酶）降解。
®
两种Ser/Thr磷酸化激酶：
PKA和负责受体磷酸化；
胞内协作因子---结合磷酸化的受体，抑制其功能活性。
反应减弱（迟发相）---减量调节（down-regulation）
受体-配体复合物内吞，导致表面受体数量减少，发现Clathrin（网格蛋白）结合，在内吞中起adeptors作用；
受体减量调节与内吞后受体的分选有关。
2磷脂酰肌醇信号通路
“双信使系统”反应链：
胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白（CaM）→细胞反应；
磷脂酶C（PLC）→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pHÓ
第四节
1，受体酪氨酸激酶（RTKs）包括6个亚族。
信号转导：
配体→受体→受体二聚化→受体的自磷酸化→激活RTK→胞内信号蛋白→启动信号传导
2，RTK-Ras信号通路：
配体→RTK→接头蛋白﹂GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸。
对基因表达产生多种效应。
3，粘着斑的功能：
（一是机械结构功能；
二是信号传递功能）
通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路（由细胞表面到细胞核的信号通路。
由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路）
第五节
1，细胞信号传递的基本特征：
具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点
细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性
信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存
细胞以不同的方式产生对信号的适应（失敏与减量调节）
2，蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的crosstalk
思考题
P1241，2，4，6，7
P2611，2，6
第六章细胞的能量转换──线粒体和叶绿体
第一节线粒体与氧化磷酸化
1,线粒体：
存在于细胞质内，由内外二层单位膜围成的囊状结构，内膜内凹陷形成线粒体嵴。
嵴膜上有许多小球体，即基粒，也称ATP酶复合体。
2,线粒体的超微结构（和其标志酶）
◆外膜：
上有筒状圆柱，其成分为孔蛋白,通透性较高。
（单胺氧化酶）。
◆内膜：
高度不通透性，向内折叠形成嵴。
含有与能量转换相关的蛋白。
（细胞色素氧化酶）
◆膜间隙：
充满无定形液体，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。
（腺苷酸激酶）。
◆基质或内室：
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。
（苹果酸脱氢酶）。
3，线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量；
与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控有关。
4，A，电子载体四种类型：
黄素蛋白、细胞色素（含血红素辅基）、Fe-S蛋白、辅酶Q。
（前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌）
B，电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递（NAD+/NAD最低，H2O/O2最高）
C，电子传递链的四种复合物（哺乳类）
◆复合物Ⅰ：
NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体）
组成：
含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。
作用：
催化NADH氧化，从中获得2高能电子辅酶Q；
泵出4H+
◆复合物Ⅱ：
琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体）
含FAD辅基，2Fe-S中心，
催化2低能电子Fe-S辅酶Q（无H+泵出）
◆复合物Ⅲ：
细胞色素bc1复合物（既是电子传递体又是质子移位体）
包括1cytc1、1cytb、1Fe-S蛋白
催化电子从UQH2；
泵出4H+（2个来自UQ，2个来自基质）
◆复合物Ⅳ：
细胞色素C氧化酶（既是电子传递体又是质子移位体）
二聚体，每一单体含13个亚基，三维构象，cyta,cyta3,Cu,Fe
催化电子从cytc分子O2形成水，2H+泵出，2H+参与形成水
5，ATP合成机制—氧化磷酸化
第二节叶绿体与光合作用
1，叶绿体（Chloroplast）的形态结构（叶绿体膜，类囊体，叶绿体基质）
2，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。
）
3，光反应：
包括原初反应、电子传递和光合磷酸化两个步骤。
是在类囊体膜上由光引起的光化学反应，通过叶绿素等光合色素分子吸收、传递光能，水光解，并将光能转换为电能（生成高能电子），进而通过电子传递与光合磷酸化将电能转换为活跃化学能，形成ATP和NADPH并放出O2的过程。
第三节线粒体和叶绿体是半自主性细胞器
1，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）。
2，线粒体和叶绿体的DNA：
mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制其复制时，母链的双链DNA解开成两股单链，各自作为摸板指导子代合成新的互补链。
子代细胞的DNA双链，其中一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。
3，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。
第四节线粒体和叶绿体的增殖与起源
1，线粒体的增殖：
由原来的线粒体分裂或出芽而来。
叶绿体的发育和增殖：
个体发育是由前质体分化而来。
增殖：
分裂增殖
2，线粒体和叶绿体的内共生起源学说的主要论据
◆基因组在大小、形态和结构方面与细菌相似。
◆有自己完整的蛋白质合成系统，能独立合成蛋白质，蛋白质合成机制有
很多类似细菌而不同于真核生物。
◆两层被膜有不同的进化来源，外膜与细胞的内膜系统相似，内膜与细菌
质膜相似。
◆以分裂的方式进行繁殖，与细菌的繁殖方式相同。
◆能在异源细胞内长期生存，说明线粒体和叶绿体具有的自主性与共生性
的特征。
◆线粒体的祖先很可能来自反硝化副球菌或紫色非硫光合细菌。
◆发现介于胞内共生蓝藻与叶绿体之间的结构--蓝小体，其特征在很多方面
可作为原始蓝藻向叶绿体演化的佐证。
不足之处
◆从进化角度，如何解释在代谢上明显占优势的共生体反而将大量的遗传信息转移到宿主细胞中？
◆不能解释细胞核是如何进化来的，即原核细胞如何演化为真核细胞？
◆线粒体和叶绿体的基因组中存在内含子，而真细菌原核生物基因组中不存在内含子，如果同意内共生起源学说的观点，那么线粒体和叶绿体基因组中的内含子从何发生？
3，非共生起源学说主要内容：
真核细胞的前身是一个进化上比较高等的好氧细菌。
思考题：
P166～167
1，2，10，11
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输
第一节1，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称为细胞质基质。
细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半
2，细胞质基质的获取方法：
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是细胞质基质的成分。
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。
3，细胞质基质的功能：
˜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；
˜蛋白质的分选与运输；
˜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；
˜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。
第二节1，细胞内膜系统是指细胞内在结构、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。
2，内质网（ER）：
由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成互相沟通的三维网状结构。
分为糙面内质网（rER）和光面内质网（sER）
3、功能：
ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。
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；
脂类的合成。
sER的功能：
类固醇激素的合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质）；
肝
的解毒作用。
4，内质网与基因表达的调控内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。
影响内质网¦
细胞核信号转导的三种因素：
内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。
折叠好的膜蛋白的超量积累。
¿
内质网膜上膜脂成份的变化——主要是固醇缺乏
不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达
5，高尔基体是一种具有极性的细胞器，膜囊弯曲成凸面称形成面或顺面，面向细胞质膜的一面呈凹面称成熟面或反面。
电镜下高尔基体结构是由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成
高尔基体是有极性的细胞器：
位置、方向、物质转运与生化极性
高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应：
A，嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊；
B，焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示trans面1～2层膜囊；
C，胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）细胞化学反应，显示靠近trans面膜囊状和管状结构
D，烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的细胞化学反应，显示中间扁平囊
功能：
1、它与细胞的分泌活动。
2、蛋白质的糖基化及其修饰3、蛋白酶的水解和其他加工过程。
6，溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内的消化作用。
它是一种异质体。
大致可分为：
a、初级溶酶体b、次级溶酶体c、残余体
7，溶酶体膜在成分上与其他膜的不同：
a、嵌有质子泵b、具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运c、膜蛋白高度糖基化。
8，溶酶体功能：
A、消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
B、防御功能C其他重要生理功能：
a、作为细胞内的消化器官为细胞提供营养.b、在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄入分泌颗粒，可能参与分泌过程的调节.c、无尾两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退化，哺乳动物断奶后乳腺的退行性变化.d、在受精过程中，精子的顶体相当于溶酶体。
9、溶酶体的发生:
依赖于M6P的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外；
在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用。
还存在不依赖于M6P的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌溶酶体的perforin和granzyme）
10、溶酶体与过氧化物酶体:
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。
过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。
第三节1，信号肽位于蛋白质N端，一般有16~26个氨基残基，其中包括疏水核心区，信号肽的C端和N端3部分。
2，信号斑是由几段信号肽形成的一个三维结构的表面,这几段信号肽聚集在一起形成一个斑点被磷酸转移酶识别。
信号斑是溶酶体酶的特征性信号。
3，导肽:
又称转运肽）或导向序列，它是游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号。
导肽是新生蛋白N-端一段大约20～80个氨基酸的肽链,通常带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸和赖氨酸）含量较为丰富,如果它们被不带电荷的氨基酸取代就不起引导作用，说明这些氨基酸对于蛋白质的定位具有重要作用。
4，蛋白质运转的分类：
a、蛋白质的跨膜转运（指在细胞基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质体和过氧化物酶体等细胞器，但进入内质网与进入其他细胞器的机制有所不同b、膜泡运输（蛋白质通过不同类型的转运小泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体，进而选转运至细胞的不同部位）c、选择性的门控转运d、细胞质基质中的蛋白质的转运。
5，膜泡运输：
是蛋白质运输的一种特有的方式，在转运过程中不仅涉及蛋白质本身的修饰、加工和组装，还涉及多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。
COPII有被小泡介导细胞内顺向运输，即负责从内质网到高尔基体的物质运输，COPII包被由5中蛋白亚基组成。
6、COPII有被小泡：
A.网格蛋白有被小泡——负责protein从GolgiTGN向，质膜胞内体或溶酶体和植物液泡运输。
B.CopⅡ有被小泡——负责内质网到高尔基体的物质运输。
C.CopⅠ有被小泡——负责将protein从高尔基体返回。
7，生物大分子向复杂的细胞结构及结构体系的组装方式分为自我组装、协助组装、直接组装。
组装的生物学意义：
a、减少和校正蛋白质合成中出现的错误b、可大大减少所需的遗传物质信息量c、通过组装与去组装更容易调节与控制多种生物学过程
8，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、折叠或组装，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。
p215
3，6，9，10，12
第九章细胞骨架
细胞质骨架：
指真核cell中的蛋白纤维网架体系。
细胞骨架指细胞质骨架，包括微管、微丝和中间纤维。
第一节，
1，微丝（microfilament,MF）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。
微丝和它的结合蛋白（associationprotion）以及肌球蛋白（myosin）三者构成化学机械系统，利用化学能产生机械运动。
2，微丝的主要结构成分是肌动蛋白。
微丝主要由三类蛋白组成，一类是肌动蛋白，二是肌球蛋白，三就是微丝结合蛋白。
3、微丝的生物学功能：
a.参与构成细胞支架，保持细胞的一定形态。
b.与细胞运动密切相关，如有丝分裂时染色体移动，胞质分裂，肌
肉收缩，细胞移动，胞质环流都有微丝参与。
c.微丝常与其它细胞器连接。
d.与细胞内运输，细胞分泌活动有关。
e.与cell爬行有关。
4，肌球蛋白：
微丝的化学组成之一，有1杆部和2个头部，每个头部2条轻链，具有ATP酶活性。
头部具有肌动蛋白结合点，可与肌动蛋白结合在粗肌一中，作为一种收缩蛋白参与肌肉收缩活动。
5，肌肉收缩系统中的蛋白：
肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白
6、由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程：
a.动作电位的产生。
b.Ca2+的释放。
c.原肌球蛋白位移。
d.肌动蛋白丝与肌球蛋白的相对滑动。
e.Ca2+的回收。
1，微管：
细胞骨架系统中主要成分之一，由微管蛋白亚基装配成的长管状细胞器结构。
微管管壁由13条原纤维组成，原纤维的基本单位是异二聚体，异二聚体由α微管蛋白和β微管蛋白组成。
2，微管装配方式：
所有的微管都有确定的极性；
微管装配是一个动态不稳定过程。
α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体,αβ二聚体先形成环状核心（ring）,经过侧面增加二聚体而扩展为螺旋带,αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维（protofilament）。
当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。
3，微管具有极性，（+）极（plusend）生长速度快，（-）极（minusend）生长速度慢，也就是说微管蛋白在（+）极的添加速度高于-极。
（+）极的最外端是β球蛋白，（-）极的最外端是α球蛋白。
微管和微丝一样具有踏车行为。
4，微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与快速去装配的
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