医学细胞生物学资料整理.docx

1、医学细胞生物学资料整理医学细胞生物学资料整理第三章 细胞的分子基础 为掌握内容生物小分子：1、无机化合物：水（游离水、结合水） 无机盐：离子状态2、有机化合物：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸细胞大分子：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：细胞的结构成分。运输和传导。收缩运动。免疫保护。催化作用酶核酸:DNA:双螺旋结构RNA：信使RNA(Mrna)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)功能：1、携带和传递遗传信息。2、复制。3、转录。第四章 细胞生物学的研究技术第一节 细胞形态

2、结构的观察光学显微镜技术-显微结构的观察一、普通光学显微镜-染色标本二、 荧光显微镜-（紫外线）细胞结构观察、细胞化学成分研究、DNARNA含量变化三、相差显微镜-（光的衍射和干涉效应）活细胞结构、活动观察四、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（三维立体投影）五、暗视野显微镜-（特殊的聚光器）观察活细胞外形六、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 ；三维图像重建 电子显微镜技术-亚微结构的观察分：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

3、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 维生素血清支持物环境: 无菌环境、适宜温度，pH值特性:贴壁生长接触抑制 (肿瘤细胞没有)分类：原代培养 :直接来自于有机体的细胞培养称原代培养。但常常也将第1代与传10代以内的细胞培养统称原代细胞培养。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：有限:指能顺利传4050代，仍保持正常细胞特点的传代细胞永生:50代后，具有

4、了癌细胞的特点细胞株从某一细胞系中，用单细胞克隆培养而形成的，具有基本相同的遗传性状的细胞群体二、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：自然方法人工诱导：灭活的病毒或化学物质介导、电融合技术第五章 细胞膜及其表面第一节 细胞膜的分子结构和特性细胞是除病毒(virus)以外一切生物体形态结构和功能的基本单位细胞膜（ cell membrane ）,又称质膜（ plasma membrane），是包围在细胞外表面的一层界膜，使得细胞质与外界环境相隔开细胞内膜（endo-membrane ）是在真核细胞内除了质膜以外的膜结构生物膜（biomembrane）：细胞

5、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，故总称为生物膜单位膜(unit membrane):生物膜在透射电镜下有共同的形态结构特征，均为“两暗夹一明”的三层结构，这三层结构又称为单位膜第一部分 细胞膜的化学组成 Membrane lipids 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 Membrane proteins 膜蛋白：功能体现intrinsic

6、protein 内在蛋白：整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部。与膜结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗脱extrinsic protein 外在蛋白：周边蛋白，水溶性，分布在细胞膜的表面，比较容易洗脱特点：1、是膜功能的主要体现者。2、具有双亲性 Membrane carbohydrates 膜糖类: 保护细胞表面, 细胞识别和黏着、信息传递glycolipids 糖脂：以寡糖或多糖链共价结合于膜脂分子上glycoproteins 糖蛋白:以寡糖或多糖链共价结合于膜蛋白分子上第二部分 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

7、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第三部分 膜的理化特征 不对称性：膜蛋白分布的不对称、膜脂的不对称 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5、伸缩震荡运动膜蛋白的运动性：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质膜的流动性：是保证其正常功能的必要条件物质运输、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

8、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 细胞膜上存在膜转运蛋白(membrane transport protein)膜转运蛋白1、载体蛋白（Carrier Protein）：细胞膜上的一类跨膜蛋白,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2、通道蛋白（Channel Protein ） ：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

9、度自由穿越脂双层的运输方式 适合简单扩散的物质: 脂溶性(疏水)小分子: 苯、氧气、氮气 不带电极性小分子: 水.尿素.二氧化碳 不适合简单扩散的物质: 带电荷的、水溶性的分子，分子量大2、离子通道扩散-依靠通道蛋白, 离子等物质顺浓度梯度的跨膜运输的方式通道蛋白(跨膜蛋白)：水通道(持续开放) 闸门通道：配体闸门通道、电压闸门通道特点：1、速度快，109个离子/秒 2、高度选择性 3、开放的间断性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 判断关键：运输方向、跨膜动力、能量消耗、转运蛋白主动转运 高度专一性的载体蛋白介导 消耗代谢能量 物质从低浓度处向高浓

10、度钠钾泵（Na+-K+ ATP酶）：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-同向运输、对向运输二、膜泡运输（批量运输） -大分子或颗粒物质进出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) and exocytosis(胞吐作用) 发生膜的融合和断裂 消耗代谢能，属主动运输Endocyto

11、sis(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。 吞噬作用 (cellular eating)大颗粒：细菌、细胞碎片-(形成吞噬体)(巨噬细胞)、(中性粒细胞)- 偶尔发生 胞饮作用 (cellular drinking)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

12、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(membrane receptor)-膜表面受体，位于细胞质膜上的受体 胞内受体（intracellular receptor）-位于胞质、核基质中的受体 配体（ligand）细胞外信号分子：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)。根据配体的溶

13、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。 脂溶性配体：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。二、细胞膜受体的类型和特点膜表面受体主要有三类：关键词：概念、作用机理离子通道型受体受体酪氨酸激酶G蛋白耦联型受体（一）离子通道型受体v 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。v 作用机理：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。如配体闸门通道。（二）受体酪氨酸激酶(receptor trk)v 概念：这类受体由一条多肽链构成的跨膜的糖蛋白组成，N端位于质膜外，是配体结合的部位。C端位于胞质内，是具有酪氨

14、酸激酶功能区.v 作用机理：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，引发生物学效应。（三）G蛋白耦联型受体v 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蛋白耦联。v 机理：当此受体和配体结合后，激活偶联的G蛋白，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使。膜受体的特点 1、特异性及非决定性：立体构象互补，分子的立体特异性 2、可饱和性：有限的结合能力，受体数目和浓度恒定 3、高亲和度：结合能力强 4、可逆性：非共价结合 5、特定的组织定位三、细胞识别的概念和现象 细胞识别(cell recognition)-指细胞能认识同种、异种细胞

15、，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 胞内第二信使引发细胞的一系列生物学反应受体和配体的结合使细胞外信号转化为胞内第二信使受体和配体相互识别结合（信息转导的基础） 细胞内信号分子 -胞内信号：由第一信使经转导刺激在细胞内产生，在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。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）v 第二信使的类型： cAMP、cGMP、二酯酰甘油(DG)、三磷酸肌醇(IP3)。G蛋

16、白(鸟苷酸结合蛋白 G protein) -属于膜蛋白，位于质膜的胞质面的外周蛋白，由、三个不同亚基组成，具有结合GDP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，且亚基与GDP结合，此时为非活化状态）活化型（与亚基分离，且与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。G蛋白耦联型受体的信息传递途径：配体 受体 蛋白 效应酶 第二信使 蛋白激酶 酶或其他功能蛋白 生物学效应-最为重要的信息传递途径cAMP(环化腺苷酸)信号体系概念：以cAMP为第二信

17、使的G蛋白耦联型受体介导信号传递途径路线一：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(Cell Surface Antigen)-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（Membrane Antigen：）：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(cytoplasmic matrix or cytomatri

18、x)-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、微丝等第二节 核 糖 体（ribosome,简称RI）核糖体的形态结构 大、小亚基结合部之 间形成

19、特殊的间隙结构mRNA结合、穿越的部位 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）1.氨酰基位点(aminoacyl site ,A位,受位):与氨酰-tRNA的结合位点2.肽酰基位点(peptigyl site ,P位,给位)：与肽酰-tRNA的结合位点3.肽酰基转移酶位点：催化氨基酸之间形成肽键 4.GTP酶位点：水解GTP，为肽酰tRNA从A位转移到P位供能5.E位点(exit site)：（原核细胞）肽酰转移后，与即将释放的tRNA的结合位点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） r蛋白质：约占40%，分布于

20、表面 rRNA：约占60%，分布于内部 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mRNA后，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 核糖体合成蛋白质的场所 mRNA合成蛋白质的模板（密码子） tRNA转运特定的氨基酸 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 多肽链合成的延伸-延长因子 多肽链合成终止-释放因子

21、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)核糖体常几个或几十个串联在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成，形成多聚核糖体第三节 内膜系统(Endomembrane System)-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。 Endoplasmic reticulum 内质网 Golgi complex 高尔基复合体 lysosome 溶酶体 peroxisome 过氧化物酶体（线粒体不属于内膜系统）一 内 质 网Endoplasmic

22、Reticulum(ER)（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） 由扁囊、小管、小泡组成，基本结构包括ER膜和ER腔 标志酶：葡萄糖-磷酸酶，分布在腔面，参与糖代谢。细胞色素P450，分布于胞质面和腔面，参与电子传递（二）ER的类型滑面内质网(SER)特点: 膜表面无核糖体形态: 多为分支小管或小泡分布: 肌细胞、合成类固醇激素的细胞中较丰富粗面内质网(RER)特点: 膜表面附着核糖体形态: 多为板层状排列的扁囊分布: 多在分泌活动旺盛的细胞内（三）内质网的功能：1、RER：与蛋白质的合成、加工、运输有关蛋白质合成： 合成蛋白质的种类 膜整合蛋白（跨膜

23、蛋白）：膜抗原、膜受体、通道蛋白等 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 驻留蛋白 ：定位于ER、Gi等细胞器内的可溶性蛋白 信号肽假说： 信号肽引导的蛋白质合成过程1、信号肽-SRP-核糖体复合物形成2、信号肽-SRP-核糖体-SRP受体复合物形成3、核糖体锚着到RER上4、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 细胞质基质中由6个多肽亚基和1个RNA分子组成的核糖核蛋白，其上有信号肽、Ri及RER上SPR受体的结合位点。指导因子 多肽链N端的信号肽 信号识别颗粒（signal recognition particl

24、e，SRP） 信号识别颗粒受体（SRP-receptor） 通道蛋白移位子新生多肽链的折叠和装配 蛋白二硫键异构酶二硫键形成 结合蛋白（Binding protein，Bip）促进肽链折叠蛋白质的加工修饰 蛋白质的糖基化： N-连接的糖基化(始于ER腔,完成于GC)：寡糖连接到肽链的天冬酰胺残基侧链的氨基(NH2)上 O-连接的糖基化(全部或主要于GC完成)：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 的羟基(OH)上蛋白质的运输：RER 出芽 运输小泡 靶细胞器或高尔基体2、SER：多功能的细胞器脂质的合成 类固醇激素的合成参与糖原分解代谢（肝细胞）具有解毒作用（肝细胞）参与骨骼

25、肌的收缩胃酸、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： 低分化ER少 高分化ER多 低侵袭力ER少 高侵袭力ER多二 高尔基复合体(Golgi complex, GC)一.形态结构- 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 常分布于内质网和细胞膜之间，有极性；扁平囊是最具特征的主体部分，凸面称顺面或形成面，朝向ER(或细胞核)；凹面称反面或成熟面 ，朝向细胞膜扁平膜囊功能区隔1、顺面高尔基网（cis Golgi networ

26、k，CGN）：是高尔基体的入口区域。接受ER合成的物质并分选2. 膜囊(包括顺面、中间和反面)：蛋白质的加工和修饰，糖脂的形成3. 反面高尔基网（trans Golgi 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 蛋白质和脂类（介于细胞膜和ER间） 标志酶：糖基转移酶三.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

27、胞吞作用ER 运输小泡 GC 分泌泡 细胞膜Cell membraneExocytosis 胞吐作用膜流：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

28、解5、膜上有多种载体蛋白，可将消化产物运出二.Ly的分类(根据形成过程和功能状态)类 型成 分内体性溶酶体（初级）GC的运输小泡+内吞体(内体)吞噬性溶酶体（次级）自噬性溶酶体内体性溶酶体+内源性物质异噬性溶酶体内体性溶酶体+外源性物质残余体（三级）残留物三、溶酶体的形成内体性Ly出芽形成特异性运输小泡+内吞体与反面膜囊上的M6P受体结合寡糖链上甘露糖残基磷酸化，形成-磷酸-甘露糖(M6P)进入GC顺面膜囊ER上核糖体合成溶酶体酶蛋白进入ER腔进行N-连接糖基化 融合四、溶酶体的功能（一）对细胞内吞物质的消化-溶酶体对外源性物质的消化过程（胞吞作用）（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 -溶酶体膜破裂，酶释放入胞质中引起细胞本身被消化(自溶)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, Ps)溶酶体Ly过氧化物酶体Ps形态特征多型、异质性异质性，中央常有类核体酶酸性水解酶氧化酶和过氧化物酶、H2O2酶标志酶酸性磷酸酶H2O2酶功能细胞消化氧化脂肪酸、解毒形成ERGCRER/自体分裂内膜系统的总括 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