细胞生物学提纲附内容.docx

1、细胞生物学提纲附内容漫谈细胞生物学：1. 细胞生物学发展史上的里程碑事件事件:细胞的发现1590年J. Janssen和Z. Janssen制作第一台复式显微镜。1665年Robert Hooke出版显微图谱，观察了软木，并首次用cells来描述细胞。A van Leeuwenhoek是第一个描述活细胞的科学家。消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构和功能有了新的认识。这些工作对细胞学说的诞生具有重要意义。1831年R. Brown在兰科植物表皮细胞内发现了细胞核。1836年GG. Valentin在动物神经细胞中发现了细胞核与核仁。细胞学说通常认为施莱登（MJ. Schleiden）和施旺（T

2、.Schwann）正式提出了细胞学说。1838年Schleiden发表植物发生论，认为细胞是构成植物的基本单位。1839年Schwann发表了关于动植物结构和生长一致性的显微研究，指出动植物都是细胞的聚合物。1855年R. Virchow提出著名论断；进一步完善了细胞学说。Cell Theory是19世纪的重大发现之一，其基本内容有三条：有机体是由细胞构成的；细胞是构成有机体的基本单位；新细胞来源于已存在细胞的分裂。细胞超微结构研究1932年E. Ruska和M. Knoll发明第一台透射电镜（TEM），人类视野进入超微领域。1952年英国工程师Charles Oatley制造出了第一台扫描电

3、镜（SEM）。分子细胞生物学时代1869年瑞士人F. Miescher从脓细胞中分离出核酸，但未引起重视。1944年O. Avery等通过细菌转化试验，1952年M. Chase等通过噬菌体标记感染实验肯定了核酸与遗传的关系。1952年Franklin拍摄到清晰的DNA晶体X-衍射照片1953年，Watson 和Crick提出DNA双螺旋模型。1958 年提出中心法则。1961-1964年破译遗传密码。1972年创建DNA体外重组。1973年重组质粒，并在大肠杆菌中表达。1990年，美国国立卫生研究院（NIH）进行了世界首例基因治疗。2. 通过学习细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义?

4、1. 推动产业革命，创造新的经济生长点（转基因动植物，基因武器等）2. 推动医学革命，延长人类寿命（干细胞研究、基因改造人、抗癌婴儿）3. 推动绿色革命，解决食品危机（转基因技术）4. 创造新品种，改善生态环境（抗旱、抗寒、抗盐植物基因的发现，三废处理的基因工程）5. 发展绿色能源，解决能源危机（生物能、植物光合作用、人工光解水）细胞生物学的研究方法：1. 分辨率概念及分辨率的调节分辨率：区分邻近两个物点最小距离的能力。分辨率（R）大小决定于光的波长（）、镜口率（N.A.）和介质折射率（n）。R=0.61/N.A. （N.A.=nsin/2）2.不同显微技术的适用性光学显微镜普通光学显微镜：对

5、不同细胞组分进行选择性染色能显示出细胞中特殊部分如核或膜。相差显微镜和微分干涉差显微镜：可直接从显微中观察未经固定和染色的活细胞。细胞荧光技术（已被广泛利用）：用荧光显微镜可观察细胞中的荧光。激光扫描共聚焦显微术电子显微镜透射电子显微镜：用于观察超微结构（小于0.2m）制样技术超薄切片技术：超薄切片机固定技术：固定剂（戊二醛和锇酸）负染法和投影法：样品本身显浅色，立体的形象复刻和冷冻蚀刻技术扫描电子显微镜与电镜相关的技术扫描隧道电子显微镜3.超薄切片技术的过程一个一般大小的动物细胞要切成300片。方法与步骤：锇酸和戊二醛固定样品-丙酮逐级脱水-环氧树脂包埋-以热膨胀或机械伸缩的方式切片-重金属

6、（铀，铅）盐染色4. 电子显微镜的染色方法负染法是在将颗粒和纤维样品分散在具有亲水性支撑膜的载网上以后，滴加磷钨酸或醋酸双氧铀等染料，并随即吸去多余的染液。样品干燥后残余染料将沉积在样品的周围以及样品的凹陷、空隙处，而样品本身反而呈浅色，故称为负染。5.常用固定剂，包埋剂固定剂：戊二醛、锇酸包埋剂：环氧树脂6. 原位杂交技术用核酸探针确立特殊核苷酸序列在染色体上或在特殊类型细胞中的位置，这种方法称为原位杂交技术。细胞膜和物质运输：1. 质膜、内膜和生物膜的异同细胞膜（质膜）：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质以非共价键结合形成的薄层结构。内膜：形成各种细胞器的膜。生物膜：质膜和内膜的总称。2

7、. 细胞膜的化学组成细胞膜主要是有脂类和蛋白质（包括酶）组成。脂类约占总量的50%（磷脂、胆固醇和糖脂）蛋白质40%【外在蛋白（或外周蛋白）内在蛋白（或整合蛋白）】糖类约占1%10%（形成糖脂和糖蛋白）3. 膜蛋白类型镶在膜内外表面的称为外在蛋白嵌入到膜内的蛋白或横跨全膜的蛋白称为内在蛋白4. 流动镶嵌模型的特点1). 细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。2). 磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；3). 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。5.膜结构不对称性的意义膜的两侧具有不同的功能（需扩展）6. 影响膜流动性的因素影

8、响膜流动的因素主要来自膜本身的组分，遗传因子及环境因子等。包括：1. 胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。2. 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。3. 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。4. 卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。5.其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等。7. 用实验说明膜蛋白具有运动性小鼠细胞（荧光抗体）和人细胞的诱导融合8. 膜的流动性的生理意义膜适宜的流动性是表现生物膜正常工作的必要条件。例如，通过膜的物质运输、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

9、动性密切相关。9. 被动运输、主动运输概念和特点被动运输：凡是由高到低顺浓度梯度，只依靠高浓度物质的势能，而不消耗细胞代谢能（分解ATP）的经膜扩散的转运方式（简单扩散、通道扩散、易化扩散）。浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；没有膜蛋白协助。主动运输：在转运过程中，除了需要借助膜上的载体蛋白外，还要消耗代谢能，才能驱动物质逆浓度转运的方式（钠钾泵、钙离子泵、质子泵、ABC转运器、协同运输）。逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量；都有载体蛋白。10. 扩散和渗透的区别扩散(diffusion)是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程，通常把这种过程称为简单扩

10、散。-溶质的相对运动渗透(osmosis)是指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。-溶剂的相对运动11. 促进扩散与简单扩散的异同简单扩散也叫自由扩散（free diffusion）-热运动沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；没有膜蛋白协助。?通透性P=KD/t （ K为分配系数， D为扩散系数，t为膜的厚度）协助扩散也称促进扩散（facilitated diffusion）。转运速率高；运输速率同物质浓度成非线性关系；特异性；饱和性。?载体蛋白：离子载体、通道蛋白12. Na+ -K+ 泵的的工作原理及其生物学意义工作原理：对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，所以叫做P-type离子

11、泵。每个周期转出个钠离子，转入个钾离子。1.在膜内侧3个Na+与酶结合，激活了ATP酶活性，使ATP分解，高能磷酸根与酶结合。2.酶的磷酸化引起酶构象变化。3.于是与Na+结合的部位转向膜外侧，这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对K+的亲和力高。因而在膜外侧释放3个Na+ ，而与2个K+结合。4. K +与磷酸化酶结合后触发酶去磷酸化，磷酸根很快解离。5. K +与去磷酸化酶的构象又恢复原状。6.于是与K+结合的部位转向膜内侧，这种去磷酸化的构象与Na+的亲和力高，与K+的亲和力低，在膜内释放2个K+，而与3个Na+结合。钠钾泵的作用：维持细胞的渗透性，保持细胞体积；维持低Na+高K+的细胞内

12、环境；维持细胞的静息电位。地高辛、乌本苷(ouabain)等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。13. 受体介导的内吞作用的原理，并举例说明在受体介导过程中，一些特定的大分子结合到特定的细胞表面受体这些受体所处的质膜部位称为有被小窝。结合于特定细胞表面受体的这些大分子经过有被小窝内化，有被小窝凹陷，并从膜上脱落下来形成小囊泡，称为有被小囊或有被小泡。低密度脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白质激素、糖蛋白等。14. 受体介导的胞吞中，胞吞泡中的配体、受体和膜成分的去向配体：降解；重新利用受体：重新回到质膜上进行再利用；降解膜成分：重新利用；被溶酶体降解细胞核与细胞遗传：1

13、. 细胞核的基本结构核膜（外核膜、内核膜、核周隙、核孔、核纤层）；核仁；染色质；核基质2. 核被膜的超微结构外核膜：来源于内质网，附有核糖体。内核膜：与外核膜平行排列，无核糖体核周隙：宽2040nm，与ER腔相通。核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连。核孔：物质运输的通道3. 核孔复合体的结构与功能在孔的周围有一层贯穿核内、外膜的环状结构的环，构成核孔的外壁。环状结构的本身是由上、下两圈，各8个对称分布的圆形小体所组成，圆形小体在电镜下为丝状结构，在小体之间充满电子密度高的不定形物质。核孔与环状结构统称为核孔复合物。通过核孔的物质运输与信号序列有关4. 核纤层的结构

14、和功能核纤层：核纤层蛋白（lamin）构成的纤维网状结构，紧贴核膜内层；核纤层蛋白是一类中间纤维蛋白，分A、B、C三种类型。功能：与核膜的重建及染色质凝集有关；为核被膜提供支架，与细胞核构建有关；参与DNA的复制和基因的表达5. 从DNA到染色体的包装过程由多个核小体连在一起形成的纤丝状结构-一级结构压缩7倍螺线管-二级结构压缩6倍超螺线管-三级结构压缩40倍染色单体-四级结构压缩5倍DNA总共压缩了8 00010 000倍。6. 常染色质和异染色质的异同 常染色质异染色质螺旋化程度小，呈分散状态大，呈凝集状态折光性强弱染色不易染上染料，染色浅易染上染料，染色深分布位置多在核中央多在核内膜边缘

15、转录活性活跃低转录活性7. 核仁的超微结构和功能核仁组织区（纤维中心）；纤维成分（致密纤维组分）；颗粒成分；核仁周边染色质。功能：转录rRNA；rRNA的加工；核糖体大、小亚基前体的组装；线粒体：1. 线粒体的超微结构（4 结构）内膜：标志酶细胞色素C氧化酶外膜：标志酶单胺氧化酶膜间隙：标志酶腺苷酸激酶基质（内室）：标志酶苹果酸脱氢酶2. 葡萄糖彻底氧化的主要过程和位置（3 阶段）糖的有氧氧化【葡萄糖的转运、糖酵解过程（胞质-线粒体）】；三羧酸循环（线粒体基质）；氧化磷酸化（线粒体内膜）3. 线粒体的半自主性环形DNA； 70S核糖体，对氯霉素敏感，对放线菌酮不敏感；RNA聚合酶可被利福平、链

16、霉素等抑制；tRNA和氨酰基-tRNA合成酶不同于细胞质中的；蛋白质合成的起始氨基酸为N-甲酰甲硫氨酸。4. 线粒体增殖方式新线粒体来源于线粒体的分裂（间壁分离、收缩后分离、出芽-酵母和藓类植物）85. 呼吸链概念、组成顺序及功能代谢物脱下的氢通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，由于此过程与细胞利用氧气生成二氧化碳的呼吸有关，所以将此传递链称为呼吸链。顺序：复合物-CoQ-复合物-复合物；复合物-CoQ-复合物-复合物功能：进行电子传递、H+传递及氧的利用，产生H2O和ATP6. 构成呼吸链的复合体（4 复合体）复合体（NADH脱氢酶）、（琥珀酸脱氢酶）、（细胞色素c

17、还原酶）、（细胞色素c氧化酶）7. 主要呼吸链（2 呼吸链）NADH氧化呼吸链：复合物I-III-IV组成，催化NADH的脱氢氧化FADH2氧化呼吸链：复合物II-III-IV组成，催化琥珀酸的脱氢氧化细胞骨架：1. 细胞骨架的概念细胞骨架是由蛋白纤维交织而成，是由蛋白纤维交织而成的立体网架结构，它充满整个细胞质的空间，与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系，以保持细胞特有的形状并与细胞运动有关。2. 细胞骨架的分类以及特点微丝，又叫肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白构成的两股螺旋形成的细丝，普遍存在于真核细胞中。微管，是由微管蛋白单体构成的基本组件形成的中空的管状结构，普遍存在于真核细胞中。中

18、间纤维，又叫中间丝，粗细位于微丝和肌球蛋白粗丝之间，普遍存在于真核细胞中，是三种骨架系统中结构最为复杂的一种。3. 微管的存在形式和组成成分存在形式：单管：质膜下的微管，不稳定二联管：鞭毛、纤毛的杆部，稳定三联管：中心粒、鞭毛、纤毛的基体部，稳定组成成分：微管蛋白构成，包括微管蛋白、。4. MTOC微管组织中心:活细胞中，微管组装时，总是以某部位为中心开始聚集，这个中心称为微管组织中心，包括中心粒、星体和动粒等.微管组织中心决定细胞微管的极性，微管的负端指向微管组织中心，正端离开微管组织中心。5. 微管的功能和特异性药物功能：构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞形态;参与中心粒、纤毛和鞭毛形成

19、;维持细胞内细胞器的定位和分布;为细胞内物质运输提供轨道(膜泡运输，马达蛋白)。敏感药物：紫杉酚（加速聚合）；秋水仙素（解聚）；长春碱（抑制聚合）；nocodazole（阻断聚合）6. 微丝的形态、化学组成和功能形态：在真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成的细丝,实心纤维，直径57nm，成束或弥散分布。化学组成：G肌动蛋白、F肌动蛋白功能：形成应力纤维（stress fiber）：结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。形成微绒毛。细胞的变形运动。胞质分裂。顶体反应（海胆）；其他功能：抑制微丝的药物（细胞松弛素）可增强膜的流动、破坏胞质环流。7. 微丝特异性药物细胞松弛素：结合在微丝的正端，阻

20、抑肌动蛋白聚合，并将聚合的肌动蛋白临界浓度提高，最后导致微丝的解聚。鬼笔环肽：它能与微丝强烈亲合，结合在微丝中actin亚单位之间，并有稳定微丝、抑制解聚和促进微丝聚合的作用。且只与F肌动蛋白结合，而不与肌动蛋白结合。8. 中间纤维的形态和分类形态：中空管状结构；结构极稳定分类：角蛋白纤维：上皮细胞、毛发、指甲。神经元纤维：神经元轴突等。波形蛋白样纤维：间质细胞、肌肉细胞、胶质细胞等。核纤层蛋白：细胞内层核膜。9. 中间纤维的组装过程(1) 二聚体（两相邻亚基对应螺杆区形成双股超螺旋）。(2) 四聚体亚单位（指向相反的超螺旋二聚体交错排列而成）。(3) 八聚体原纤维（四聚体组装成）。(4) 中

21、空管状中间丝（八聚体疏水侧面相互作用组装成中空管状的中间丝）。10. 中间纤维的生物学功能（一）细胞内支撑作用（二）参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接（三）参与细胞内信息传递及物质运输（四）与细胞分化有关核糖体和内膜系统：1. 内膜系统特点和概念概念：指位于细胞质内在形态结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。【内质网、高尔基体、溶酶体、内吞体、分泌泡、各种转运囊泡及核膜等。?Except 线粒体】2. 多聚核糖体的概念及生物学意义概念：由多个甚至几十个核糖体串联在一条mRNA分子上高效的进行肽链合成，具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。意义：同时合成多条肽

22、链；不论多肽相对分子质量的大小或是mRNA的长短如何，单位时间内所合成的多肽分子数目都大体相等（对mRNA的利用及对其数量的调控更为经济和有效）。3. 核糖体的功能位点mRNA结合位点；P位，又称供位或肽酰-tRNA位；A位，又称受位或氨酰-tRNA位；E部位，位于大亚基上，是tRNA脱离核糖体的部位；T因子位，即肽基转移酶位；G因子位，是GTP酶位。4. 蛋白质的生物合成过程氨酰-tRNA的合成；肽链合成的起始；肽链的延伸；肽链合成的终止及释放5. 内质网的分类根据有无核糖体附着，可将内质网分为：粗面内质网（rER）-有、滑面内质网(sER)6. 粗面内质网参与蛋白质合成的过程信号肽与SRP

23、结合肽链延伸终止SRP与受体结合SRP脱离信号肽肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切除肽链延伸至终止翻译体系解散。7. 高尔基复合体组成、极性及其功能组成：大囊泡（扁平囊周边或局部球状膨突脱落形成）；扁平囊（凸面：形成顺面、凹面：成熟反面）；小囊泡（由rER芽生而来）极性：结构上的极性：高尔基体的结构可分为几个层次的区室；靠近内质网的一面称为顺面，或称形成面；高尔基体中间膜囊；靠近细胞质膜的一面称为反面高尔基网络。功能上的极性：高尔基体执行功能时是流水式操作，上一道工序完成了，才能进行下一道工序。功能：1、分泌蛋白的加工、浓缩、储存和运输；2、溶酶体的形成；3、参

24、与糖蛋白、糖脂、多糖等的生物合成；4、对蛋白质加工、浓集、分选并运输到各自目的地。5、参与膜的转化8. 分泌蛋白的运输过程？附着的核糖体内质网高尔基体细胞膜9. 分子伴侣的概念一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份10. 蛋白质糖基化类型及生物学意义类型：N-连接的加糖：发生在内质网腔内。O-连接的加糖：发生在高尔基复合体内意义：1、使蛋白质能够抵抗消化酶的作用.2、赋予蛋白质传导信号的作用.3、某些蛋白只有在糖基化以后才能正确折叠.11. 溶酶体结构特点、分类及功能结构特点：是

25、一层单位膜围界而成的球形成卵圆形囊状结构，大小不一，常见直径在0.20.8m之间，最小的为0.05m，最大可达数微米。内含物的电子密度较高。含丰富的酸性水解酶。分类：内体性溶酶体：运输小泡与胞内体合并而成。吞噬性溶酶体：内体性溶酶体与含有底物的小泡融合而成。残余体：含有残余底物的溶酶体脂褐素、髓样结构、含铁小体功能：1.细胞内消化作用 2.细胞外消化作用 3.自溶作用12. 自噬、异噬、自溶作用的概念自噬作用：内体性溶酶体与自噬体融合，消化分解由于病理或生理因素而被损伤、破坏或衰老的细胞器的过程。异噬作用：溶酶体对细胞外源物质的消化作用称为异噬作用自溶作用：细胞内溶酶体的膜破裂后，内含的水解酶

26、释放到细胞质中，导致细胞本身被消化的现象。13. 内膜系统形成的意义使细胞的结构复杂化，为细胞生命活动提供了丰富的膜表面；使细胞的功能活动区域化，生化反应互不干扰，提高细胞的代谢活动效率；使得各细胞器间以及细胞器与胞质间相互依存、高度协调的进行各种细胞内的代谢过程及生命活动。14. 内膜系统中各种细胞器的标志酶内质网标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶高尔基复合体标志酶：糖基转移酶溶酶体标志酶：酸性磷酸酶过氧化物酶体标志酶：过氧化氢酶细胞的信号转导：1. 细胞间相互通讯方式A. 细胞间隙连接(By Gap Junction)B. 细胞直接接触(Contact-dependent Signaling)C.

27、 化学通讯(By Secreted Signal Molecule)2. 信号分子分类及比较第一信使：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。第二信使：起信号转换和放大的作用，如cAMP、cGMP、IP3、DAG、Ca2+。3. 受体分类以受体药理学的效应特性分类：神经递质(或调质)受体；激素受体；药物受体；毒素受体；免疫因子受体；神经因子受体等以激动剂为主的分类方法：乙酰胆碱受体:M1, M2, M3, N1, N2；肾上腺素受体: 1, 2, 1, 2；多巴胺受体；阿片肽受体4. 信号转导概念当外界信号分子作用于细胞时，细胞通过某种机制了解到外界

28、环境中信号分子的存在，并将外界信号(第一信使)转换为细胞能感知的信号(第二信使)，从而使细胞对外界信号作出相应的反应。这种由细胞外信号转换为细胞内信使的过程叫信号转导(signaltransduction)。5. 主要信号转导途径一、通过细胞内受体介导信号的机制（小分子的甾类激素、甲状腺素、维甲酸和维生素D等）二、通过细胞表面受体转导信号的通路（离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶联受体）6. 胞内受体介导的信号转导机制皮质酮、黄体酮甲状腺素、维生素D、维甲酸和雌激素 结合结合核内进入细胞核受体胞质受体暴露受体与基因DNA暴露配体与核内配体与胞质受体复合物调节序列结合的部位受体复合物进入细胞核与基因调节序列结合，调节基因的表达7. G蛋白偶联受体介导的信号途径G蛋白使受体和腺苷酸环化酶偶联起来，使细胞外信号转换为细胞内的信号即cAMP第二信使。8. cAMP信号通路的组成及过程细胞外信号与相应受体结合，通过调节细胞内第二信使cAMP的水平而引起细胞反应。9. 磷脂酰肌醇信号通路功能通过质膜上的磷脂酰肌醇代谢产生两个第二信使：1，4，5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)，使细胞外信号转换为细胞内信号。