医学细胞生物第五版知识点大全Word格式文档下载.docx

1、一切生物，从单细胞生物到高等动、植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。1855年R. Virchow提出“一切细胞只能来自原来的细胞”，完善了细胞学说。细胞学说创立的意义：推动作用19世纪自然科学的三大发现之一 二、光学显微镜下的细胞学研究19世纪中叶到20世纪初期技术：固定和染色发现：无丝分裂 中心体有丝分裂 线粒体减数分裂 高尔基体三、实验细胞学阶段20世纪初期到20世纪中叶主要特点：采用多种实验手段研究细胞的生化代谢和生理功能主要工作：Morgan“基因学说”： 基因是遗传性状的基本单位组织培养技术检测细胞中核酸的方法从活细胞中分离出细胞核和各种细胞器四、细胞生物

2、学的诞生与发展电子显微镜的发明和20世纪中叶分子生物学的发展，标志着亚显微结构与分子水平相结合的细胞生物学的开端4.1 电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平1933年： 德国E. Ruska等人发明了电子显微镜（透射电镜）1940-1980：电镜的技术不断革新，明确了过去在光镜下看到的高尔基体和线粒体； 发现了过去在光镜下看不到的细胞器:内质网、溶酶体、核糖体、细胞骨架结构 4.2 分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展1952年RE. Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X-衍射照片。1953年她认为DNA是一种对称结构，可能是螺旋。1953年， Watson和Cric

3、k提出DNA双螺旋模型。与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学与医学奖 。1953-1970：分子生物学进入一个快速的发展时期： 证明 DNA 复制为半保留复制 发现“中心法则”（central dogma: DNARNA蛋白质 发表三联体密码假说、确定了DNA中编码氨基酸的“密码子” 建立了 DNA 重组技术和DNA序列分析技术 以上理论和技术的建立，使细胞的形态结构和生理功能研究深入到分子水平，形成了从分子水平、亚细胞水平和细胞整体水平来探讨细胞生命活动的学科，即细胞生物学（Cytology发展为Cell Biology开始于20世纪60年代）。 DNA双螺旋模型提出之后,伴随一系列

4、分子生物学技术的建立，使细胞生物学与分子生物学紧密结合。让人们能够在分子水平上探索细胞的各种生命活动。从此细胞生物学的研究进入分子细胞生物学时代。五、细胞生物学的发展趋势 单个细胞显微、亚显微、 生物个体水平研究细胞功能的分子基础，分子水平的研究 研究细胞间相互作用、分工协作的社会关系。第三节 细胞生物学与医学1. 细胞生物学是现代医学的基础和支柱学科医学要解决的问题： 是阐明人的生、老、病、死等生命现象的机制和规律，并对疾病进行诊断、治疗和预防细胞是体现人类生、老、病、死之单位： 人类生命从受精卵开始，经过胎儿、新生儿、幼年、成年、老年直至死亡等过程，这些过程都是以细胞为单位进行的细胞的结构

5、损伤和功能紊乱是的疾病的本质所在： 癌症：是正常细胞癌变的结果 糖尿病：是胰岛细胞受损或机体细胞失去对胰岛素的反应 阿尔茨海默病（老年痴呆症）：胆碱能神经元进行性死亡 帕金森病：多巴胺能神经元受损 2. 医学细胞生物学的概念 医学细胞生物学作为细胞生物学的一个重要分支，所要探讨的主要是与医学相关的细胞生物学问题，这些问题往往是疾病发生发展的基础。 以揭示人体各种细胞在生理和病理过程中的生命活动规律为目的，期望能对人体各种疾病的发病机制予以深入阐明，为疾病的诊断、治疗和预防提供理论依据和策略，这就是医学细胞生物学的主要研究内容。 细胞生物学是转化医学研究的基石 ：转化医学强调将基础研究与解决患者

6、实际问题相结合，实现从“实验室到床边”的转化。【第二章-细胞的概念与分子基础】一、原核细胞与真核细胞的区别？二、细胞的化学组成是什么？三、如何理解细胞组分及其表现形式的动态变化第一节 细胞的基本概念自然界中的生物：可区分为3个域细菌域生物（prokaryotic cell）：原核细胞古菌域生物（archaeon）：古核细胞真核域生物（eukaryotic cell）：真核细胞一、原核细胞种类：支原体-最小最简单的细胞；细菌-原核细胞的典型代表。原核细胞的特点：结构简单，仅由细胞膜包绕；细胞质内含有DNA区域，但无被膜包围。胞质内没有细胞器，但有核糖体（70S,大亚基50、小亚基30）。在裸露的

7、环状DNA分子中，基因的编码序列排列在一起，无内含子。蛋白质合成特点：转录与翻译同时进行。细菌结构示意图二、真核细胞高等生物由真核细胞组成真核细胞的形态：多样真核细胞的大小：10-20m,但卵细胞大。真核细胞的基本结构： 细胞膜光学显微镜下 细胞质 细胞核（可看到核仁）（光镜下的结构称显微结构）胞质中可看到: 膜性细胞器:内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物电子显微镜下 酶体、线粒体; 细胞骨架: 微管、微丝、中间纤维. 胞核中可看到：染色体、核骨架. （电镜下的结构称亚显微结构）三、原核细胞与真核细胞的比较第二节 细胞的分子基础（细胞的化学组成） 细胞中的化学元素 基本元素：C、H、O、N

8、 （占90%）、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg 、Fe （此12种占99.9%）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba 一、组成细胞的生物小分子1. 无机化合物：水和无机盐（1） 水：含量最多（70%）存在形式： 游离水，细胞代谢反应的良好溶剂 结合水，与蛋白质分子结合，是细胞结构的重要成分。水的结构特点：水分子由1个氧原子和2个氢原子组成，呈V字形，尾端带负电，两翼带正电，从而表现出极性。A. 水分子具有极性，因而是极性分子的良好溶剂。但不能溶解非极性物质（脂类）。B. 水分子可同蛋白质中的正、负电荷结合。（2）无机盐：含量：细胞干重的2%5%离子状

9、态： Cl-、HPO42-、HCO3- 、 Na+ 、 K+、Ca2+、Mg2+功能：维持细胞内外的渗透压和pH 维持神经、肌肉应激性 维持酶的活性 与蛋白质或脂类结合2. 有机小分子：是组成生物大分子的亚单位 单糖 多糖脂肪酸 脂类 氨基酸 蛋白质核苷酸 核酸（1）单糖 小分子单糖：（CH2O）n 五碳糖（戊糖）：核糖 六碳糖（己糖）：葡萄糖 （2）脂肪酸 小分子: 脂肪酸无分支的具有偶数碳原子的脂肪族羧酸。结构特点：由两部分组成，一端是疏水性的长烃链，另一端是亲水性的羧基（-COOH）。分类：短链（2 4C） 饱和（所有的碳原子均与氢原子结合）中链（6 10C） 长链（12 26C） 不饱

10、和（碳原子间含有一个或多个双键） （3）氨基酸蛋白质的基本组成单位（4）核苷酸磷酸 P- P-P- P-P-P-戊糖 核糖 脱氧核糖碱基 嘌呤 A G 嘧啶 C T U二、组成细胞的生物大分子DNA携带遗传信息RNA遗传信息表达与调控蛋白质构成细胞的主要组分（占细胞 干重的50%）、维持细胞的形状结构、细胞功能的主要执行者多糖存在于细胞表面和细胞间质脂类细胞膜结构的主要组分（占膜成分的50%）（1）DNA：由几十个几百万个单核苷酸聚合而成，核苷酸为其组成单位。（2）RNA: 由DNA转录而来、与DNA上的区别仅在于RNA中的U替代了DNA中的T，RNA种类繁多。（3）蛋白质：由几十个几百个氨基

11、酸组成的多聚体，氨基酸为蛋白质组成单位，氨基酸之间以肽键连接。1蛋白质的一级结构 : 蛋白质的一级结构是指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。2蛋白质的二级结构 : 多肽链局部区域的氨基酸的规则排列。-螺旋 （- helix）、-折叠 （- sheet）-螺旋 （- helix）：特点: 右手螺旋螺旋一圈有3.6个氨基酸残基螺距为0.54nm氨基酸侧链伸向螺旋外侧螺旋的走向都为顺时针方向-折叠（-sheet）： 多肽链充分伸展，两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段可平行 排列，两条肽链走向可相同，也可相反。并通过肽链间的肽键羰基氧和亚氨基氢形成氢 键从而巩固-折叠结构。3 蛋白质的三级结构 ： 三级结

12、构是由不同侧链间相互作用形成的肽链折叠，相互作用的方式有氢键、离子键和疏水键等。具有三级结构的蛋白质即表现出生物学活性。4 蛋白质的四级结构 ： 是在三级结构基础上形成的，在四级结构中每个独立的三级结构的肽链成为亚基，多肽链亚基之间通过氢键等非共价键的相互作用，即形成了更为复杂的空间结构。5多糖（4）大分子糖 （动物细胞）（5）双糖寡糖 （植物细胞）多糖 糖原（动物细胞） 淀粉（植物细胞）“单糖分子通过脱水作用以糖苷键结合形成多糖。”糖类的功能：1.储存能量（糖原和淀粉）2.构成细胞的结构物质（如糖蛋白和糖脂是细胞膜的构成成分）3.在细胞识别、细胞粘附及信息传递中发挥重要作用（如免疫球蛋白Ig

13、G、粘附分子整合素等）（6）脂类大分子脂类甘油三酯（脂肪）磷脂 甘油磷脂（四种） 鞘磷脂甘油三酯：3分子脂肪酸与1分子甘油以酯键相连构成。磷脂：是细胞膜脂类的主要组分（见第四章）【第四章-细胞膜与物质的穿膜运输】1.掌握细胞膜的化学组成分子、生物学特性及细胞膜的分子结构模型。2.掌握小分子物质穿膜运输方式及特点，大分子和颗粒物质运输的胞吞与胞吐作用，受体介导的胞吞作用。3.熟悉细胞表面的特化结构，细胞膜异常时与某些疾病发生的关系。细胞膜又称质膜 （Plasma membrane） ，是包围在细胞质表面的一层薄膜，是生命进化的关键一步。作用：与外界环境分隔，形成特有的内环境 物质转运 细胞外感受

14、器：信号传递、细胞识别 质膜 生物膜单位膜（电镜下呈“两暗夹一明”）内膜 脂类 脂质双层 共价键非共价键结构组成 蛋白质 转运蛋白、连接体、受体、酶 糖脂糖类 细胞外被 糖蛋白转运 小分子 大分子、大颗粒第一节 细胞膜的化学组成与生物学特性一、质膜的化学组成（一）膜脂（细胞膜上的脂类） 1.膜脂的组成成分： （1） 磷脂（phospholipid）-膜脂分子中含有磷酸基团 是膜脂的基本成分,含量最高 50%以上 甘油磷脂 -以甘油为骨架磷脂酰胆碱 （卵磷脂）磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂）磷脂酰丝氨酸 （负电荷）磷脂酰肌醇 鞘磷脂 （2） 胆固醇 Cholesterol散布在磷脂分子之间 结构特点：

15、羟基/甾环/烃链（3）糖脂 glycolipid -分布在质膜的非胞质面脂类 + 寡糖 在 植物、细菌：磷脂酰胆碱的衍生物 动物：鞘氨醇衍生物，称鞘糖脂2.膜脂的特征：均为两性分子 P72-73 亲水（hydrophilic） 头部 极性基团 疏水（hydrophobic）尾部 C-H 链（二）膜蛋白 1.含量 髓鞘膜 25% 线粒体内膜 75% 一般膜 50% 2.存在方式-根据膜蛋白与脂质双层结合的方式不同分类 （1）膜内在蛋白（穿膜蛋白）,占70%-80% 单次穿膜（下图A） 多次穿膜（下图B） 多亚基穿膜（下图C）（2）膜外在蛋白（周边蛋白）占20%-30% 位于膜两侧，结合弱 蛋白质

16、：借螺旋与脂单层互作（胞质一侧,下图D） 蛋白质：附着在穿膜蛋白上（两侧,下图G、H）（3）脂锚定蛋白（脂连接蛋白） 脂质分子 + 蛋白质（共价键） 脂肪酸链 + 蛋白质（胞质侧，下图E） 与磷脂酰肌醇分子相连的寡糖链 + 蛋白质（质膜外，下图F），称为“糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白”。（三）膜糖 1.组成及存在形式 糖脂: 脂类 + 寡糖 糖蛋白: 蛋白质 + 寡糖 多糖 糖基化位点 N-连接（天冬酰胺） O-连接（丝氨酸、苏氨酸） 糖种类:葡萄糖半乳糖甘露糖岩藻糖唾液酸N-乙酰半乳糖胺N-乙酰葡萄糖胺 2.含量 2-10% 3.存在部位 非细胞质一侧 细胞外被（糖萼）二、质膜的特性 1.不对称性

17、 （1）膜脂的不对称性 RBC 外层 磷脂酰胆碱、鞘磷脂 糖脂 内层 磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺 负电荷（2）膜蛋白的不对称性（3）膜糖的不对称性 非细胞质一侧2.二维流动性（1）脂类的流动性 运动方式 侧向扩散: 107times/sec 翻转运动: once/month 旋转运动: 弯曲运动: 伸缩振荡运动：影响膜流动性的因素 1脂双层的液晶态特性液态 晶态 *相变：温度的变化导致膜状态的改变 *相变温度：温度的下降可导致流动的液晶态转变为“冰冻的晶状凝胶”，当温度上升到某一点时又可转变为液晶态，该临界温度谓之相变温度。2脂肪酸链（C-H 链）的饱和度: 含不饱和碳氢链的膜流动性大3C-H

18、 链的长度: 含短碳氢链的膜流动性大4胆固醇的含量: 双重调节作用相变温度以上：胆固醇含量高,膜稳定性好 相变温度以下：干扰晶态形成5卵磷脂与鞘磷脂的比例 卵磷脂比例高,膜流动性好6膜蛋白的结合方式（2）膜蛋白的流动性1侧向扩散 实验证实： 细胞融合实验、光致漂白荧光恢复法（光脱色恢复技术） 2旋转运动三、生物膜的分子结构模型1.流动镶嵌模型是目前普遍接受的模型 脂质双层 内在、外在蛋白 流动性/不对称性 晶格镶嵌模型、板块模型是对该模型的有效补充 2.脂筏模型是在流动镶嵌模型基础上的新进展 脂筏（lipid raft）:由特殊脂质和蛋白质组成的微区，富含胆固醇和鞘磷脂，聚集一些特定种类的膜蛋

19、白。该微区比膜的其他部分厚且较少流动。利于: 蛋白质相互作用、蛋白质变构参与信号转导、受体介导的胞吞第二节 小分子物质和离子的穿膜运输物质跨膜运输可以分为被动运输和主动运输两大类 被动运输 简单扩散 易化扩散 一、简单扩散（simple diffusion） 特点溶质分子通过质膜进行自由扩散，不需要膜转运蛋白协助。转运是由高浓度向低浓度方向进行，所需要的能量来自高浓度本身所包含的势能，不需要细胞提供能量。膜的选择通透性易于通过膜的物质 脂溶性物质不带电荷小分子物质不易通过膜的物质 带电荷物质大分子物质 条件溶质必须能透过膜；溶质在膜两侧保持一定的浓度差。二、易化扩散（facilitated d

20、iffusion）1.定义在特异性的膜运输蛋白介导下，一些非脂溶性（或亲水性）的物质顺电化学梯度的跨膜转运。不消耗细胞的代谢能，属于被动运输。膜运输蛋白（membrane transport protein）是指细胞膜上负责转运不能通过简单扩散穿膜的物质的蛋白质。如负责转运各种离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各种代谢产物的载体蛋白和通道蛋白。载体蛋白（carrier）：与特定溶质分子结合，通过构象改变进行物质转运，既介导被动运输又介导主动运输。2.特点具有选择性、特异性转运速率远高于直接穿膜的简单扩散，但低于通道具有饱和性，存在最大转运速度 门控通道的类型 1 配体门控通道离子通道型受体与胞外特

21、定配体结合后构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运。如乙酰胆碱受体是典型的配体门控通道。2 电压门控通道跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象变化，使通道开放，离子顺浓度梯度自由扩散通过细胞膜。通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。电压门控通道主要存在于可兴奋细胞，如神经元、肌细胞及腺上皮细胞等。3 应力激活通道通道蛋白受应力作用，引起构象改变而开启“闸门”，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产生电信号。如内耳毛细胞感受声波震动听觉的产生 离子通道的特点 介导被动运输；对离子有高度选择性；转运速率高；不持续开放，受“闸门”控制。水通道介导水的快速转运 1.定义： 细胞膜上由水孔蛋

22、白（aquaporin，AQP）形成的专一性转运水分子的通道。2.水通道蛋白的结构水通道在质膜上是由四个对称排列的圆筒状亚基包绕而成的四聚体，每个亚基（即一个AQP1分子）的中心存在一个只允许水分子通过的中央孔，孔的直径约0.28nm，稍大于水分子直径。3.水通道的特点（1）持续开放的膜通道蛋白。（2）转运速度快：一个AQP1通道蛋白每秒钟可允许3109个 水分子通过。（3）水分子移动方向完全由膜两侧的渗透压差决定。被动运输（passive transport）小结 比较简单扩散和易化扩散 运输方式主动or被动运输？运输方向是否需要膜运输蛋白？是否消耗能量？溶质转运速度简单扩散易化扩散三、主动

23、运输主动运输定义载体蛋白介导的物质逆电化学梯度、由低浓度一侧向高浓度一侧进行的穿膜转运方式。与某种释放能量的过程相偶联，能量来源包括ATP水解、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动等。主动运输的特点（1）低浓度高浓度运输。（2）需要能量。主动运输所需的能量来源主要有：通过水解ATP获得能量或离子浓度梯度势能 （3）都由载体蛋白介导。 主动运输的分类 原发性主动运输 继发性主动运输 1、原发性主动运输（primary active transport）：原发性主动转运是指细胞直接利用代谢产生的能量将物质（通常是带电离子）逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白称为离子泵（i

24、on pump）。ATP驱动泵 特点：属穿膜蛋白，在膜的胞质侧有一个或多个ATP结合位点，能够水解ATP使自身磷酸化，利用ATP水解所释放的能量将被转运分子或离子从低浓度向高浓度转运，所以常称之为“泵”。具有专一性,如钠钾泵、氢泵、钙泵等。ATP驱动泵类型 P-型离子泵：驱动阳离子跨膜转运，如钠钾泵。V-型质子泵：需ATP供能，对H+的转运。F-型质子泵：合成ATP，在能量转换中起重要作用，如线粒体ATP酶。ABC转运体：参与糖、氨基酸及小分子物质的运输。Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）结构组成:由2个亚基（大亚基）和2个亚基（小亚基）组成。亚基是一个多次穿膜的膜整合蛋白，具有ATP酶

25、活性，亚基具有组织特异性，功能不清楚。功能 1水解一个ATP分子 2向细胞外输出3个Na+，转入2个K+ 3维持渗透压平衡、保持细胞容积恒定、产生和维持膜电位、为某些物质的吸收提供驱动力。4为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度。2、继发性主动运输（secondary active transport） 间接利用ATP能量的主动转运过程。即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP的分解。由Na+-K+泵（或H+泵）建立离子电化学梯度，载体蛋白间接消耗ATP所完成的主动运输方式。物质穿膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度的势能。 协同运输类型 共运输（symport）：

26、物质运输方向与离子转移方向相同，如：小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。对向运输（antiport）：物质运输方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+以调节细胞内的pH值。第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输小泡运输（vesicular transport）定义：大分子和颗粒物质被运输时并不穿过细胞膜，物质进出是由膜包围，形成囊泡，通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成转运过程。发生位点：质膜及胞内各种膜性细胞器之间的物质运输。促进细胞内外物质交换、信息交流等。胞吞（endocytosis）指质膜内陷，包围细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的转运过程 ，又称入胞或内吞。类型：根据胞吞物质的大小、状态及特异程度不同分为吞噬、胞