细胞生物学Word下载.docx
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载体蛋白（carrierprotein）和通道蛋白（channelprotein）。
所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。
主动运输方式：
偶联转运蛋白，ATP驱动泵，光驱动泵
内吞泡的大小
转运
方式
内吞泡形成机制
胞饮作用
<
150nm
连续发生的过程
需要网格蛋白形成包被及接合素蛋白连接
吞噬作用
>
250nm
受体介导的信号触发过程
需要微丝及其结合蛋白的参与
•
•组成型的外排途径（constitutiveexocytosispathway）
所有真核细胞，是连续分泌过程。
用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子）。
•调节型外排途径（regulatedexocytosispathway）
特化的分泌细胞，储存——刺激——释放。
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。
细胞通讯（cellcommunication）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。
细胞识别（cellrecognition）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。
水溶性信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递，所以这类信号分子又称为第一信使（primarymessenger）。
第二信使（secondarymessenger）主要有：
cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+。
第二信使的作用：
信号转换、信号放大。
细胞内受体:
为胞外亲脂性信号分子所激活
激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
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：
离子通道偶联的受体（ion-channel-linkedreceptor）
G-蛋白偶联的受体（G-protein-linkedreceptor）
酶偶连的受体（enzyme-linkedreceptor）
第一类存在于可兴奋细胞。
后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，籍此使信号逐级传送和放大。
第二信使（secondmessenger）与第二信使学说
一般将细胞外信号分子称为“第一信使”，第一信使与受体作用后在细胞内产生的信号分子称为“第二信使”。
开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。
G蛋白活性转变相关的4种蛋白
GTPase激活蛋白（GTPase-activatingprotein，GAP）加速GTP的水解。
鸟苷交换因子（guaninenucleotide-exchangefactor，GEF）促进GDP从G蛋白上解离的蛋白因子。
鸟苷解离抑制蛋白（guaninenucleotide-dissociationinhibitor，GDI）抑制结合的GDP从G蛋白释放出来，使G蛋白处于非活性状态。
G蛋白信号调节因子（regulatorsofGprotein-signaling，RGSs）
细胞有两种信号转导途径：
一种是通过G蛋白偶联方式；
一种是结合的配体激活受体的酶活性，然后由激活的酶去激活产生细胞内信号的效应物。
G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递
cAMP信号通路组分及其分析
G-蛋白偶联受体G-蛋白活化与调节
效应酶——腺苷酸环化酶G蛋白βγ亚基的作用
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
“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→细胞反应
磷脂酶C（PLC）
分解磷脂酰肌醇→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH
狭义:
细胞质骨架,包括微丝、微管和中间纤维。
广义:
细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。
核骨架、核纤层与中间纤维在结构上相互连接,贯穿于细胞核和细胞质的网架体系。
一、微丝（microfilament,MF）
•细胞松弛素（cytochalasins）：
可以切断微丝,并结合在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合。
•鬼笔环肽（philloidin）：
与微丝侧面结合,防止MF解聚。
MF功能
◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度
◆细胞运动
◆微绒毛（microvillus）
◆应力纤维（stressfiber）
◆参与胞质分裂
◆肌肉收缩（musclecontraction）
•二．微管（Microtubules）
•微管可装配成单管、二联管、三联管。
•大部分细胞质微管是单管微管，它在低温、Ca2+和秋水仙素作用下容易解聚，属于不稳定微管。
•二联管是构成纤毛和鞭毛的周围小管，是运动类型的微管，它对低温、Ca2+和秋水仙素都比较稳定。
•三联管见于中心粒和基体，它对低温、Ca2+和秋水仙素是稳定的。
微管特异性药物
◆秋水仙素（colchicine）结合到未聚合的微管蛋白二聚体上，阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。
◆紫杉醇（taxol）能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。
它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。
◆为行使正常的微管功能,微管动力学不稳定性是其功能正常发挥的基础。
微管组织中心（MTOC）
◆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）
中心体（centrosome）结构：
包括中心粒和中心粒周围物质，在细胞间期位于细胞核附近，在有丝分裂期，位于纺缍体的两极。
基体（basalbody）
●位于鞭毛和纤毛根部的类似结构称为基体
●基体只含有一个中心粒而不是一对中心粒
●中心粒和基体均具有自我复制性质
微管结合蛋白
（MicrotubuleAssociatedProtein,MAP）MAP的功能：
•使微管相互交联形成束状结构，也可使微管同其它细胞结构交联。
•通过与微管成核点的作用促进微管的聚合
•在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒
•提高微管的稳定性
三、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。
除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。
细胞周期
连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
整个细胞周期又可分为G1期、S期、G2期和M期四个时期。
间期（interphase）:
G1期，S期，G2期
M期:
有丝分裂期（Mitosis）,胞质分裂期（Cytokinesis）
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转，在间期细胞体积增大（生长），在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。
S+G2+M的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期
有些分裂增殖的细胞（早期胚胎细胞）缺乏G1、G2期
根据增殖状况，细胞分类三类
连续分裂细胞（cyclingcell）（表皮生发层细胞等）
休眠细胞（G0细胞）有些细胞会暂时离开细胞周期,停止细胞分裂,但受到适当剌激时又可重新进入细胞周期的细胞称为G0期细胞
终末分化细胞
体内的某些细胞由于分化程度很高，一经形成终生不再分裂。
测量细胞周期
◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法
◆流式细胞仪测定法（FlowCytometry）
◆缩时摄像技术
G1期
与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。
G1期早期合成的物质主要与细胞生长相关；
后期合成的物质主要与细胞进入S期相关。
不同的物种G1期的长短不同。
G1期能否进入S期取决于细胞能否通过限制点（restrictionpointR点）。
如能通过R点则细胞就可以进入S期，如不能通过则细胞就会进入G0期或进一步分化。
影响细胞从G1期进入S期的因素
G2期
DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质、ATP和RNA分子，包括微管蛋白和促成熟因子,为细胞进入M期做准备。
细胞在从G2期向M期过渡的时候也存在R点。
只有少数种类的细胞不能通过R点从而停在G2期
M期
M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂（mitosis）和减数分裂（meiosis）。
遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。
S期
DNA的复制是以复制单位来进行双向复制的；
DNA复制与组蛋白合成同步·
，组成核小体串珠结构，新合成的组蛋白结合于滞后链上；
复制单位的打开有先后顺序，常染色质先于异染色质复制，富含GC的区域先于富含AT的区域，因此造成的DNA合成不同步。
在前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复合物称为动粒（kinetochore）
前中期（prometaphase）
核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层蛋白中特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体
是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？
着丝粒微管动态平衡形成的张力
后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动
·
后期B，极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动
第一次减数分裂
前期I分为细线期，偶线期，粗线期，双线期，终变期等五个阶段
细线期
染色体端粒通过接触斑与核膜相连
偶线期
同源染色体配对形成联会复合体（SynaptonemalComplex,SC）同源染色体配对的过程称为联会；
粗线期
发生等位基因之间部分DNA片段的交换和重组
合成一小部分DNA，称为P-DNA，这些DNA编码一些与DNA点切和修复相关的酶类。
合成减数分裂期专有的组蛋白，并将体细胞类型的组蛋白置换下来。
双线期
同源染色体相互分离，仅有几入相互联系同源染色体间遗传物质重组,产生新的基因组合；
同源染色体或多或少地发生去凝集，RNA转录活跃；
终变期
染色体凝集成棒状结构；
交叉向染色体臂的端部移行，这个过程称为端化。
细胞周期调控系统：
正调控、负调控、环境因子
1970sRao和Johnson发现与M期细胞（Hela）融合的间期细胞染色体发生凝缩，称为早熟凝集染色体（prematurelycondensedchromosome，PCC）。
G1期PCC为单线状，因DNA未复制。
S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。
G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。
甚至不同类的M期细胞也可诱导PCC产生，说明M期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子（maturationpromotingfactor，MPF）。
人们从不同物种成功分离到了十多个cdc相关基因，它们编码的产物共同之处在于：
含有一段类似的AA序列
都可以与周期蛋白结合并将周期蛋白作为其调节亚单位，进而表现出蛋白激酶的活性。
这些蛋白被称为周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependentkinase），简称CDK。
CDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependentkinase，CDK）。
CDC2又被称为CDK1，可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行，又称作细胞周期引擎。
如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失；
将H1磷酸化导致染色体的凝缩等。
蛋白质的含量随细胞周期的进程变化而变化，这种蛋白质被命名为细胞周期蛋白。
生物膜组成成份：
膜脂膜蛋白膜糖
膜蛋白的基本类型
⏹内在（整合）膜蛋白
（intrinsic/integralmembraneproteins）
水不溶性蛋白，多数形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
⏹外在（外周）膜蛋白
（extrinsic/peripheralmembraneproteins）
水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，可用高盐和碱性pH条件分离。
⏹脂锚定蛋白（lipid-anchoredproteins）
通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。
去垢剂是一端亲水、另一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。
去垢剂可分为离子型去垢剂（SDS）和非离子型去垢剂（TritonX-100）
⏹离子型去垢剂不仅可以使细胞膜崩解，使膜蛋白释放出来，而且可以破坏蛋白质内部的共价键，破坏蛋白质的空间构象。
⏹非离子型去垢剂也可以引起膜崩解，但对于蛋白质的作用比较温和，因此为了获得有生物活性的膜蛋白时，常使用非离子型去垢剂。
⏹膜的流动性：
生物膜的基本特征之一,是细胞进行生命活动的必要条件，膜的流动主要是由脂类和蛋白质的流动引起的。
膜蛋白的流动
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膜的不对称性
⏹膜骨架
指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构,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。
细胞外基质：
胶原（collagen）、弹性蛋白（elastin）、糖胺聚糖和蛋白聚糖、层粘连蛋白和纤粘连蛋白、基膜与细胞外被
细胞粘着因子（celladhesionmolecule，CAM）
Ø
细胞粘着因子类型
◆钙粘素（Cadherins）
◆选择素（Selectin）
◆免疫球蛋白超家族的CAM（Ig-Superfamily,IgSF）
◆整合素（Integrins）
其中①、②、④是钙依赖性的，③为钙非依赖性的。
细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的、由膜围绕细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。
内质网（endoplasmicreticulum,ER）
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
细胞分化（celldifferentiation）：
在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。
当家基因（house-keepinggenes）：
是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；
组织特异性基因（tissue-specificgenes），或称奢侈基因（luxurygenes）：
是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的功能；
外核膜（outernuclearmembrane），附有核糖体颗粒
内核膜（innernuclearmembrane），有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体）
核纤层（nuclearlamina）是紧贴内层核膜下的一层由纤维蛋白构成的网架结构，对核被膜起支持作用，它由A、B、C三种亚单位组成，属于中间纤维的一种。
核周间隙（perinuclearspace）
核孔（nuclearpore）
核孔复合体
（nuclearporecomplex,NPC）
生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度的选择性，并且是双向的。
核定位信号（nuclearlocalizationsignal，NLS）
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。
NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。
NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切除。
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件。
亲核蛋白入核转运的步骤
结合：
需NLS识别并结合importin；
转运：
需GTP水解提供能量
转录产物RNA的核输出
RNA分子的出核转运都是以核糖核蛋白体的方式进行的，在这些蛋白质分子上协带有出核的信号，这些信号序列称为核输出信号（NuclearExportSignal，NES）。
染色质（chromatin）:
指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。
染色体（chromosome）:
指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。
常染色质（euchromatin）
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。
异染色质（heterochromatin）
概念：
指间期细胞核中,折叠压缩程度高,处于聚缩状态的染色质组分。
类型
结构异染色质（或组成型异染色质）
（constitutiveheterochromatin）
兼性异染色质（facultativeheterochromatin）
染色体的主要结构
◆着丝粒（centromere）与着丝点（kinetochore）
◆次缢痕（secondaryconstriction）
◆核仁组织区（nucleolarorganizingregion,NOR）
◆随体（satellite）
◆端粒（telomere）
染色体DNA的三种功能元件
自主复制DNA序列（autonomouslyreplicatingDNAsequence,ARS）：
、着丝粒DNA序列（centromereDNAsequence,CEN）、端粒DNA序列（telomereDNAsequence,TEL）
1.多线染色体（polytenechromosome）
2.灯刷染色体（lampbrushchromosome）
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