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医学细胞生物学资料整理
第三章细胞的分子基础
生物小分子:
为掌握内容★、无机化合物:
水(游离水、结合水)1无机盐:
离子状态
、有机化合物:
单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸2
细胞大分子:
细胞的蛋白质、核酸、多糖(由小分子亚基装配而成)蛋白质一级结构:
多肽链
仲氨基酸的种类、数目和排列顺序形成的线性结构,化学键主要是肽键蛋白质功能:
①细胞的
结构成分。
②运输和传导。
③收缩运动。
④免疫保护。
⑤催化作用一酶核酸:
DNA:
双螺旋结构
RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体:
信使RNARNA(Mrna)、转录。
、复制。
31功能:
、携带和传递遗传信息。
2
细胞生物学的研究技术第四章细胞形态结构的观
察第一节------显微结构的观察光学显微镜技术染色标本一、普通光学显微镜---含量变
化&RNA(紫外线)细胞结构观察、细胞化学成分研究、二、荧光显微镜---DNA(光的衍射和
干涉效应)活细胞结构、活动观察三、相差显微镜---三维立体投影)四、微分干涉差显微镜---
(平面偏振光的干涉)活细胞结构观察、细胞工程显微操作((特殊的聚光器)观察活细胞外
形五、暗视野显微镜---;三维图像重建六、激光共聚焦扫描显微境---(激光作光源)立体
图像,组织光学切片
亚微结构的观察电子显微镜技术——分:
透射、扫描、高压透射电子显微镜:
电子束穿透
样品而成像,观察细胞超显微结构,荧光屏上成像亚微结构观察---电子显微镜技术、扫描隧道显微镜光镜与电镜的区别
第二节细胞的分离与培养
一、细胞培养
是指在体外适宜条件下使细胞继续生长、增殖的过程。
优点:
1、容易在较短的时间内获得大量的细胞
2、有利于研究单一类型的细胞
3、通过人为控制培养条件,可以减少一些未知的因素影响
细胞培养的条件
培养基:
氨基酸+糖+维生素
血清
支持物值pH环境:
无菌环境、适宜温度,
:
特性贴壁生长接触抑制(肿瘤细胞没有)
分类:
:
原代培养10代以内的细胞培养统称原代细胞培养。
1直接来自于有机体的细胞培养
称原代培养。
但常常也将第代与传:
传代培养将适应了体外条件的原代培养细胞进行传代和扩大培养。
细胞系:
代,仍保持正常细胞特点的传代细胞—指能顺利传有限:
405050永生:
代后,具有了
癌细胞的特点,
细胞株基本相同的遗传性状的细胞群体从某一细胞系中,用单细胞克隆培养而形成的,具有
二、细胞融合指自发或人工诱导下,两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程方法:
自
然方法灭活的病毒或化学物质介导、电融合技术人工诱导:
细胞膜及其表面第五章
★细胞膜的分子结构和特性第一节
以外一切生物体形态结构和功能的基本单位是除病毒(virus)细胞,是包围在细胞外表面的一层
界膜,使得细胞质与)又称质膜(plasmamembrane细胞膜(cellmembrane),外界环境相
隔开
)是在真核细胞内除了质膜以外的膜结构细胞内膜(endo-membrane
:
细胞质膜和细胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性,故总称为生物膜生物膜
(biomembrane)的三层结构,这三层"两暗夹一明”(unitmembrane):
生物膜在透射电镜下有
共同的形态结构特征,均为单位膜结构又称为单位膜
细胞膜的化学组成第一部分
Membranelipids膜脂:
基本成分
phospholipids磷脂:
形成脂双层,构成细胞膜的基本成分
cholesterols胆固醇:
具备调节膜流动性和稳定膜的作用
glycolipids糖脂:
作为受体参与细胞识别及信号转导的过程
特性:
1.双亲性分子
2.构成生物膜的基本结构,各有其作用
Membraneproteins
只有用去垢剂:
整合蛋白
膜的表面,比较容易洗脱
与膜结合非常紧密,水溶性,分布在细胞
膜蛋白:
功能体现,以不同程度嵌入脂双层的内部。
intrinsicprotein内在蛋白才能从膜上洗脱
extrinsicprotein夕卜在蛋白:
周边蛋白,
特点:
、是膜功能的主要体现者。
1、具有双亲性2细胞识别和黏着、信息传递膜糖类保护细胞表面,Membranecarbohydrates
:
以寡糖或多糖链共价结合于膜脂分子上glycolipids糖脂以寡糖或多糖链共价结合于膜蛋白分子上glycoproteins糖蛋白:
第二部分细胞膜的分子结构模型流动镶嵌模型1.由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌或附在脂质双分子层中3.糖分子分布于膜外表面强调了膜的动态性和球形蛋白质与脂双层的镶嵌关系
膜的理化特征第三部分
膜蛋白分布的不对称、膜脂的不对称不对称性:
流动性:
膜脂的流动性:
1、侧向扩散运动:
同一平面上相邻的脂分子交换位置
2、翻转运动:
膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层
3、旋转运动:
围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转
4、弯曲运动
、伸缩震荡运动
5.
膜蛋白的运动性:
1、侧向扩散:
膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在膜表面扩散。
2、旋转扩散:
膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动
是保证其正常功能的必要条件质膜的流动性:
物质运输、信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关
细胞膜的功能物质运输、信息传递、免疫相关
★第三节、细胞膜的物质运输形式小分子和离子物质——穿膜运输大分子和颗粒物质——膜泡运输
一、穿膜运输细胞膜是选择性半透膜
(membranetransportprotein)细胞膜上存在膜转运蛋白膜转运蛋白:
CarrierProtein)1、载体蛋白(与转运的物质特异性结合而改变自身的构象,使物质跨越细胞膜细胞膜上的一类跨膜蛋白,:
2、通道蛋白(ChannelProtein)一类能形成孔道供某些离子或分子进出细胞的跨膜蛋白
分类:
被动转运
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。
1、简单扩散--物质顺浓度梯度自由穿越脂双层的运输方式
:
简单扩散的物质适合
苯、氧气、氮气小分子:
)脂溶性(疏水二氧化碳尿素.不带电极性小分子:
水.简单扩散的物质:
不适合带电荷的、水溶性的分子,分子量大
离子等物质顺浓度梯度的跨膜运输的方式2、离子通道扩散----依靠通道蛋白)(跨膜蛋白):
水通道(持续开放通道蛋白闸门通道:
配体闸门通道、电压闸门通道特
占:
八、、♦
3、易化扩散
依靠载体蛋白---,一些非脂溶性物质等物质顺浓度梯度的跨膜运输的方式
主动转运判断关
高度专一性的载体蛋白介导运输方向、
跨膜动力、消耗代谢能量
酶)钠钾泵(:
Na+-K+ATP实质:
泵为Na-K-ATP酶,具有载体和酶的双重作用大亚基:
为跨膜蛋白,是该酶的催化部位
小亚基:
为膜外侧半嵌合糖蛋白
伴随运输…离子梯度驱动的主动运输或间接的主动运输一种物质的主动运输依赖于另一种离子的被动运输能量来源:
存在膜上的离子浓度梯度
----同向运输、对向运输
载体蛋白介导的物质运输单运输:
运输一种物质协同运输:
运输两种物质
二、膜泡运输(批量运输)•
胞吐作用)
大分子或颗粒物质进岀细胞通过一系列膜泡的形成和融合来完成转运的过程
Endocytosis(胞吞作用)andexocytosis(发生膜的融合和断裂消耗代谢能,属主动运输
Endocytosis(胞吞作用):
胞外的大分子或颗粒物质靠近并结合于细胞表面后,膜逐渐内陷将其包围,形成吞噬(饮)小泡进入细胞的过程。
cellulareating()吞噬作用形成吞噬
体)大颗粒:
细菌、细胞碎片---(偶尔发生)、(中性粒细胞)(巨噬细胞cellular
drinking()胞饮作用溶液---形成吞饮小泡,发生在大多数真核细胞---连续发生的过程受体介导的胞吞作用
---细胞特异地摄取细胞外蛋白或其它化合物的胞吞方式---形成有被小泡具高度的特异性和高效性
Exocytosis(胞吐作用):
胞内的大分子或颗粒物质由膜包被形成小泡,小泡再移至质膜并与细胞膜融合将内容物排出胞外的过程
第四节、细胞膜与细胞识别
★一、受体、配体的概念、类型
受体(receptor)
是一类存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质,能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活胞内一系列生化反应,使细胞对外界刺激产生相应的效应。
多为糖蛋白,至少包括两个功能区域:
配体结合区域和产生效应的区域
类型---根据存在位置,受体可分为
膜受体(membranereceptor)---膜表面受体,位于细胞质膜上的受体
胞内受体(intracellularreceptor)---位于胞质、核基质中的受体
ligand)配体(。
由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质,又称为配体、第一信使(first
messenger)细胞外信号分子:
根据配体的溶解性,可分为:
水溶性配体:
在细胞膜上和膜受体
结合,进行信号的转换。
穿过细胞膜和核膜,和胞内受体结合,直接调节基因转录活性。
脂溶性配体:
★二、细胞膜受体的类型和特点
膜表面受体主要有三类:
①离子通道型受关键词:
概念、作用机理②受体酪氨酸激酶③G蛋
白耦联型受体
(一)离子通道型受体概念:
既为受体,又为离子通道,其跨膜信号转导无需中间步骤。
受体和配体结合后,通道蛋白改变构象,导致通道开放或关闭,直接引起细胞反应。
如配体作用机理:
闸门通道。
(二)受体酪氨酸激酶(receptortrk)端位于端位于质膜外,是配体结合的部位。
NC概念:
这类受体由一条多肽链构成的跨膜的糖蛋白组成,胞质内,是具有酪氨酸激酶功能区.受体和配体结合后,导致受体二聚化,二聚体内发生自磷酸化从而激活受体的激酶活性,引作
用机理:
发生物学效应。
G蛋白耦联型受体(三)G蛋白耦联。
概念:
七次跨膜蛋白,胞外结构域:
识别信号分子(配体)胞内结构域:
与G蛋白,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信使。
机理:
当此受体和配体结合后,激活偶联的
膜受体的特点立体构象互补,分子的立体特异性、特异性及非决定性:
1
可饱和性:
有限的结合能力,受体数目和浓度恒定2、高亲和度、:
结合能力强3:
非共
价结合可逆性、
4.
5、特定的组织定位
二、细胞识别的概念和现象细胞识别(cellrecognition)---指细胞能认识同种、
异种细胞,自己、异己物质的一种现象
★四细胞膜信息传递的概念、过程和构成细胞膜信息传递细胞表面受体介导的信号转导---指细胞外信号分子与细胞表面受体结合,使细胞产生胞内信号分子,进而引起细胞发生一系列反应的过程。
细胞膜信息传递过程
胞内第二信使引受体和配体的结受体和配体相互识别结细胞的一系列生使细胞外信号转
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。
由第一信使经转导刺激在细胞内产生,胞内信号:
细胞内信号分子例如第二信使(受体和配体结合后,由效应酶催化产生的最早的胞内信号分子)
第二信使的类型:
CAMP、cGMR二酯酰甘油(DG)、三磷酸肌醇(IP3)。
G蛋白(鸟苷酸结合蛋白Gprotein)
…属于膜蛋白,位于质膜的胞质面的外周蛋白,由a、B、丫三个不同亚基组成,具有结合
GDR和GTP的能力,并具有GTP酶活性
1、两种构象:
非活化型(三个亚基结合,且a亚基与GDP结合,此时为非活化状态)
活化型(与By亚基分离,且a与GTP结合,此时为活化状态)
2、细胞存在不同类型的G蛋白,不同G蛋白对应不同的效应酶。
G蛋白的作用机理
构象变化,即从非活化型变为活化型,调节对应的效应酶的活性。
蛋白耦联型受体的信息传递途径:
G.
生物学效应
效应酶配体
最为重要的信息传递途径
第二信使
受体
酶或其他功能蛋白G蛋白蛋白激酶
★信号体系环化腺苷酸
)cAMP(概念:
以
CAMP为第二信使的
G蛋白耦联型受体介导信号传递途
路线一:
激活型配体
激活型受体Rs
G蛋白)活化型调节蛋白Gs+
腺苷酸环化酶
cAMP
路线二:
抑制型配体
抑制型受体Ri
G蛋白)抑制型调节蛋白Gi-
五、膜抗原的概念和类型细胞表面抗原(CellSurfaceAntigen)---高等动物细胞表面的各种各样表示其属性的标志抗原(antigen):
能在机体内引起免疫反应的异物分子膜抗原(MembraneAntigen:
):
细胞表面具有抗原性质的大分子,多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂
第六章细胞质和细胞器
第一节细胞质基质
细胞质基质(cytoplasmicmatrixorcytomatrix)
真核细胞质中除可分辨(有形)结构外的无定形胶状物质体系化学组成
无机小分子:
水和各种离子中分子类:
脂类、糖类、氨基酸、核苷酸大分子类:
蛋白质、脂蛋白、RNA多糖等
功能
提供离子环境、提供底物,多种代谢过程的场所(糖酵解、糖原代谢等)物质运输通路
细胞增殖、分化中起重要作用
细胞器(organelle)在细胞质基质中,具有一定化学组成和形态结构,执行特定生理
功能,并为细胞所固有的有形结构小体----膜性结构:
内质网、高尔基复合体、溶酶体、线粒
体、过氧化物酶体等非膜性结构:
核糖体、中心体、微管、微丝等
)简称RI糖第二节核体(ribosome,
核糖体的形态结构间形成特殊的间隙结构一一mRNA吉合、穿越的部位大、小亚基结合部之
大亚基中央有一管状结构(中央管)——新生多肽链穿过释放的部位
几个功能活性部位(了解)的结合位点):
与氨酰-tRNA(aminoacylsite,A1.氨酰基位点位,受位的结合位点与肽酰-tRNA:
(peptigylsite,P位,给位)2.肽酰基位点肽酰基转移酶位点:
催化氨基酸之间形成肽键3.P位供能A,为肽酰tRNA从位转移到酶位点:
水解GTPtRNA的结
合位点位点(exitsite):
(原核细胞)肽酰转移后,与即将释放的6.与其他起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点
核糖体的理化特性(化学组成),分布于表面r蛋白质:
约占40沁,分布于内部:
约占60%
※rRNA
核糖体的形成与装配——自组装
1、染色体的核仁组织者区是rRNA基因(rDNA)所在部位(5SrRNA基因除外)
2、r蛋白质在细胞质中合成
3、核仁是合成rRNA和组装核糖体亚基的场所
核糖体是一种动态结构,大小亚基常游离存在于细胞基质中,进行蛋白质合成时,当小亚基结合mRNAB,大亚基才与其结合,形成完整的核糖体。
核糖体与蛋白质合成参与的成分核糖体一一合成蛋白质的场所一一合成蛋白质的模板
(密码子)mRNA――转运特定的氨基酸tRNA许多与蛋白质合成有关的因子
蛋白质合成过程的三个阶段多肽链合成的起始…始动因子延长因子多肽链合成的延伸…
释放因子多肽链合成终止…
核糖体的存在形式游离核糖体:
游离于细胞质中,合成细胞所需要的结构蛋白附着核糖体:
附着于内质网膜表面,合成跨膜蛋白、驻留蛋白、溶酶体酶蛋白、分泌蛋白
多聚核糖体(polyribosome)mRNA分子上高效地进行肽链合成,形成多聚核糖体核糖体常几个或几十个串联在一条
(EndomembraneSystem)第三节内膜系统一真核细胞内在结构、功能乃
至发生上有一定联系的膜性结构的总称。
Endoplasmicreticulum内质网高尔基复合体
Golgicomplexlysosome溶酶体
peroxisome过氧化物酶体
(线粒体不属于内膜系统)★网质EndoplasmicReticulum(ER)内一
(一)ER的形态结构特点及化学组成遍布胞质的连续网状膜系统(占细胞总膜的一半)
ER腔ER由扁囊、小管、小泡组成,基本结构包括膜和,分布于胞质面和腔面,参与电P450
细胞色素分布在腔面,参与糖代谢。
磷酸酶,-6-标志酶:
葡萄糖
形态:
子传递ER的类型
(二)滑面内质网(SER):
膜表面无核糖体特点多为分支小管或小泡肌细胞、合成类固醇激素的细胞中较丰富分布:
粗面内质网(RER)特点:
膜表面附着核糖体形态多为板层状排列的扁囊:
多在分泌活动旺盛的细胞内分布:
(三)内质网的功能:
RER:
与蛋白质的合成、加工、运输有关1、①蛋白质合成:
合成
蛋白质的种类
:
膜抗原、膜受体、通道蛋白等膜整合蛋白(跨膜蛋白)分泌蛋白(外输性蛋白):
抗体、肽类激素、消化酶、细胞因子等溶酶体酶蛋白Gi等细胞器内的可溶性蛋白驻留蛋白:
定位于ER、
信号肽假说:
信号肽引导的蛋白质合成过程
-SRP-核糖体复合物形成1、信号肽受体复合物形成-SRP-2、信号肽核糖体-SRP上3、核糖体锚着到RER4、新合成的多肽链进入内质网腔5、肽链合成完成,Ri大、小亚基解离,移位子通
道关闭指导因个多肽细胞质基质中由多肽链N端的信号肽
分子组成的核糖RN基1SRP,信号识别颗粒(signalrecognitionparticlRER蛋白,其上有
信号
肽、.
)信号识别颗粒受体(SRP-receptor通道蛋白移位子
2新生多肽链的折叠和装配蛋白二硫键异构酶一一二硫键形成
促进肽链折叠结合蛋白(Bindingprotein,Bip)蛋白质的加工修饰③蛋白质的糖
基化:
上:
寡糖连接到肽链的天冬酰胺残基侧链的氨基(—NH)完成于N-连接的糖基化(始于ER
(全部或主要于
腔,GC)2:
寡糖连接到蛋白质多肽链的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基侧链
GC完成)0-连接的糖基化一的羟基(0H)上
④蛋白质的运输运输小出芽靶细胞器或高尔基RER
2、SER多功能的细胞器
1脂质的合成
2类固醇激素的合成
3参与糖原分解代谢(肝细胞)
4具有解毒作用(肝细胞)
5参与骨骼肌的收缩
6胃酸、胆汁的合成与分泌
内质网的病理性改变
ER是一个敏感的细胞器。
形态结构改变:
肿胀——水样变性
肥大——药物中毒、病毒感染等
囊池塌陷——膜损伤致合成障碍
癌细胞:
多ER高分化一一少ER低分化一一
ER多少低侵袭力一一ER
咼侵袭力
★(Golgicomplex,GC)二高尔基复合体形态结构一.一层单位膜围
成的有极性的细胞器光镜下一般为不规则网状、颗粒状或线状
电镜下由扁平囊和大小不等的囊泡组成
或顺面或形成面,朝向常分布于内质网和细胞膜之间,ER(有极性;扁平囊是最具特征的主体部
分,凸面称,朝向细胞膜;凹面称反面或成熟面细胞核)扁平膜囊功能区隔ER合成的物质并
分选CGN1顺面高尔基网(cisGolginetwork,):
是高尔基体的入口区域。
接受:
蛋白质的
加工和修饰,糖脂的形成2.膜囊(包括顺面、中间和反面))3.反面高尔基网(transGolgi
network,TGN:
是高尔基体的出口区域,参与蛋白质的分选与包装,最后输出。
二、高尔基复合体的化学组成ER蛋白质和脂类(介于细胞膜和间)标志酶:
糖基转移酶
3.高尔基复合体的功能---蛋白质的分类加工、运输,膜的转变等
(一)加工和修饰作用
1.蛋白质糖基化(同RER)
2.蛋白质的水解加工
(二)对蛋白质进行分选运输
蛋白质分选:
新合成的蛋白质被特异地分送到需要它的靶部位
GC是胞内膜泡运输的中心:
Endocytosis胞吞作用
ER运输小GC分泌细胞膜Cellmembrane
胞吐作用Exocytosis
膜流:
细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象
(三)参与细胞的分泌活动
四、高尔基复合体与疾病
1.癌细胞中的高尔基复合体结构(不发达)
2.中毒细胞中的高尔基复合体的变化(形态萎缩、结构破坏、甚至消失)
3.功能亢进时的高尔基复合体结构(肥大)
★三溶酶体Lysosome(Ly)(细胞内的消化器)
一、结构特征
1、具有多型性和异质性,即形态及内含的水解酶种类不完全相同
2、内含60多种酸性水解酶,标志酶是酸性磷酸酶
3、膜有质子泵(H+)维持内环境酸性(pH=5)
4、膜蛋白高度糖基化,防止溶酶体膜被降解
5、膜上有多种载体蛋白,可将消化产物运出
类型成分
GC的运输小泡+内吞体(内体性溶酶体(初级)内体)
内体性溶酶体+内源性物质自噬性溶酶体吞噬性溶酶体(次级)+内体性溶酶体异噬性溶酶体外源性物质
残留物残余体(三级)
三、溶酶体的形成
上核糖体ER寡糖链上甘与反入面膜进出芽形成特合成溶酶体融合体内露糖残基磷的囊上顺
GC异性运输小酶蛋白进入酸化,形成体受膜面M6PN腔进行ER
四、溶酶体的功能溶酶体对外源性物质的消化过程(胞吞作用)
(一)对细胞内吞物质的消化
…
(二)对自身物质的分解(衰老细胞器、分泌颗粒)(三)细胞营养作用(四)防御保护
功能(五)参与激素的形成(六)在个体发生发育过程中的作用自溶)----溶酶体膜破
裂,酶释放入胞质中引起细胞本身被消化(
五、溶酶体与疾病
(一)先天性溶酶体病(缺乏某种水解酶)
(二)溶酶体膜的稳定性失常
所致疾病(三)溶酶体与休克
四过氧化物酶体(peroxisome,Pspl溶酶过氧化物酶异质性,中央常有类核多型、异质形态特
氧化酶和过氧化物酶酸性水解酸性磷酸标志氧化脂肪酸、解细胞消功
RERER'G自体分形
内膜系统的总括
内膜系统结构上的统一性
内膜系统功能上的统一性
是细胞内蛋白质的加工、分选和运输系统
细胞表面
通过小泡运输
ERGCLy
分泌小泡
核糖体
线粒体
细胞核直接穿膜运输
Ps
细胞质基质
第四节线粒体(mitochondrion,复数-ria)线粒体的形态特征形状类似细菌,分布于能量需求多的细胞,线粒体数量也多
★超微结构
外膜:
脂类与蛋白质比例:
1:
1,富含转运蛋白(孔蛋白,porin),允许分子量在10000以下的物质自由通过,包括小的蛋白质
内膜和内部空间:
内膜:
I.不含胆固醇,富含心磷脂
n.蛋白约占80%,脂质约占20%
皿.高度特化,通透性小,分子量大于150的物质不能自由通过
(cristae),提高ATP.折叠成嵴生产能力W嵴(板层状多、管状)
基粒(ATP合酶复合体),附在嵴上,是将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP磷酸化
生成ATP的关键装置。
书P147解释1
ATP合成
膜间腔:
内外膜之间空间
DNA核糖体
柄部:
头部:
偶联因子FOSCP能与寡酶素特异结合,解偶联作用,抑制
基片:
偶联因子F0基