医学细胞生物学笔记

第四章、细胞生物学的研究技术 （简朴理解，考试题目较简朴） 一显微镜1一般显微镜（light microscope）: 重要用于染色标本的观测2相差显微镜（phase contrast microscope）: 用于观测培养的活细胞(无色的细胞)倒置相差显微镜合用于观测体外培养的活细胞的构造和活动3微分干涉差显微镜(DIC显微镜)： 合用于活细胞之类的无色透明标本的观测，广泛应用于多种细胞工程中的显微操作4暗视野显微镜：合用于无色透明标本的观测（活细胞），但不可以观测到细胞的内部构造5激光扫描共聚焦显微镜：荧光检测、细胞构造的三维重建；、微操作、定点破坏培养物中的某些细胞，实现对某些特定细胞的保存6荧光显微镜：检测细胞表面或内部特定的抗原二亚显微构造的观测1电子显微镜（electron microscope）：透射电镜TEM用于观测和研究细胞内部细微构造；扫描电镜SEM用于观测标本表面精细的三维形态构造；高压电镜2扫描探针显微镜：扫描隧道显微镜;原子力显微镜三 .细胞的分离与培养（1）细胞的分离：运用物理性质不同（沉降和离心）；运用不同类型细胞与玻璃或塑料的黏附能力不同；运用抗体特异性结合的特性；采用带有荧光染料的特异性抗体来标记悬液中的某些特定细胞，然后采用流式细胞仪将被标记的细胞分离出来（悬液：用蛋白质水解酶解决组织块，并加入一定量的乙二胺四乙酸EDTA以结合溶液中的Ca2+，再通过轻微振荡使组织解散）（2）细胞的培养（cell culture）:从组织分离出来特定的细胞在一定条件进行培养，使之可以继续生存生长以至增殖的一种措施，分为原代培养和传代培养细胞在体外生长的条件：培养基；支持物；其她（CO2浓度、合适的温度、PH） A原代培养：由起始实验材料所进行的细胞培养 B对已有的细胞（原代培养所得的培养物或已有的培养物）进行继续培养 C细胞系：通过原代培养所得的细胞培养物（可以具有原代培养所用的起始实验材料的所含细胞） D细胞株（cell strain）：由单一类型的细胞所构成的细胞系四细胞融合（cell fusion）:是指两个或两个以上的细胞互相接触并且合并而形成一种细胞（基因型相似的细胞形成融合称为同核融合，基因型不同的细胞形成的融合称为并核融合）;细胞融合的措施：生物诱导法，化学诱导法，物理诱导法五细胞连接（cell junction）:A封闭连接occluding junction（又称紧密连接tight junction）B锚定连接anchoring junction:与肌动蛋白相连的锚定连接（隔状连接、黏合带、黏合斑）；中间丝相连的锚定连接（桥粒、半桥粒）C通讯连接：间隙连接、化学突触、胞间连丝第五章、细胞膜及其表面（重点内容）、第一节、 细胞膜的分子构造和特性（一） 膜的化学构成（1） 膜脂1、磷脂 （理解分类）A、 磷脂酰胆碱（含量最多），也称为卵磷脂B、 磷脂酰乙醇胺（含量另一方面）C、 磷脂酰丝氨酸D、 磷脂酰肌酶E、 鞘磷脂2、胆固醇（懂得胆固醇的作用：a、提高脂双层的力学稳定性 b、调节脂双层的流动性 c、减少水溶性物质的通透性3、糖脂（具有一种或者几种糖基的脂类，存在于膜的非细胞质表面，糖基暴露于细胞表面，并且存在于所有细胞膜中）【注意】（膜脂的特点：一头亲水，一头疏水的兼性分子或者称为双亲酶分子，其中亲水的一头为极性头，疏水的一头为非极性头）（2）、膜蛋白（membrane proteins）跨膜蛋白（transmembrane proteins）膜周边蛋白（peripheral protein）分布在膜的内表面，为水溶性的蛋白质脂瞄定蛋白（lipid-anchoral protein）位于膜的两侧（作用：有机械支持的作用，也可以作为载体蛋白、受体，抗原、酶在运送物质、信号传导、免疫反映、细胞连接）（3）膜糖（只有真核细胞才有，重要分布在细胞膜的外表面）细胞被（糖萼）：在大多数真核细胞的表面，富含糖类的周边区，重要涉及细胞膜连接的糖蛋白与糖脂的寡糖侧链和膜蛋白聚糖上的多聚糖。（作用：保护细胞表面，与外界联系，信息交流，细胞辨认）（二）、膜的分子构造（蛋白质-脂质-蛋白质）A、片层构造模型B、单位膜模型C、液态嵌镶模型（1）长处：强调膜的动态性和蛋白质分子的嵌镶关系（2）缺陷：不能阐明具有流动性的质膜怎么样保持摸的相对完整性和稳定性（3）内容（重点）：A、流动的脂质双分子层构成了膜的骨架B、膜蛋白嵌镶或者附着在脂质双分子层中C、糖分子分布于膜的外表面 （三）、膜的理化特性 1、不对称性：膜的内外两层在构造和功能上有很大的差别A、膜蛋白的不对称分布 B、膜脂的不对称分布2、流动性A、膜脂的流动性 B.膜蛋白的流动性膜脂分子的旋转运动 膜蛋白分子的侧向扩散运动膜脂分子的翻转运动 膜脂分子的弯曲运动 膜蛋白分子的旋转运动膜脂分子的伸缩震荡运动膜脂分子的旋转异构膜脂分子侧向扩散 3、影响膜脂流动性的因素 脂肪酸链的长度和不饱和度； 胆固醇与磷脂的比值；卵磷脂与鞘林子的比值；膜蛋白的影响；其她因素（温度、PH、离子强度、金属离子）二、细胞膜的跨膜运送 （1）、小分子和离子的穿膜运送与细胞膜有关的物质运送活动重要有两种方式 （2）、大分子和颗粒的膜泡运送 载体蛋白:变化设想(积极，被动运送)(1)膜转运蛋白 通道蛋白:形成通道(被动运送)(2)运送方式A.被动运送(passive transport):顺浓度梯度,转运蛋白简朴扩散(simple diffuction):脂溶性物质(如苯,醇,类固醇激素及O2,N2等离子通道扩散 电压门控通道(受膜电压控制) 配体门控通道(受化学物质控制) (Na+,K+,Ca2+等极性很强的水化离子) 机械门控通道易化扩散(facilitated diffuction):凭借载体蛋白的协助穿过细胞膜,但不耗细胞的代谢能,顺浓度梯度转运(非脂溶性的小分子,极性分子,离子或亲水性的物质如糖,氨基酸,核苷酸,金属离子等)B.积极运送离子泵(1)钠泵:是一种蛋白质(Na+-K+ATP酶),具有载体和酶的活性对向运送在细胞膜内侧,有Na+,Mg2+存在下,ATP酶被Na+激活,将ATP分解为ADP和高能磷酸根.酶磷酸化,变化设想的ATP酶,在膜外侧有K+存在时,与K+亲和力大,与之结合,发生去磷酸作用,同步酶又恢复到本来的构象,将移至膜内释放.水解一种ATP可转运3个Na+和2个K+意义:a.维持细胞的渗入压,保持细胞的体积 b.为葡萄糖协同运送泵提供了驱动力 c.维持细胞的静息电位(2)钙泵(Ca2+ATP酶)C.随着运送(协同运送):由钠泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完毕积极运送的能量来源:水解ATP,协同运送中的离子梯度(另一物质的电化学梯度)动力(2)膜泡运送(一) 胞吞作用(endocytosis)A.吞噬作用(phagocytosis):(细胞内吞入较大的固体颗粒或分子复合物)B.饱饮作用(pinocytosis):(细胞吞入溶液物质或极微小颗粒物)无特异性C.受体介导的胞吞作用:大分子与细胞膜上特异性受体相辨认并结合,然后通过膜囊泡系统完毕物质的传送-特异性很强(二)胞吐作用( exocytosis):是一种与胞吐作用相反的物质运送方式,以转运囊泡的形式从内质网出发,经高尔基体后与细胞膜融合分泌到细胞外,此外经细胞内消化后的残质体也通过细胞膜排出细胞外,这些过程称为胞吐作用.胞吐作用需要耗ATP,属细胞膜的积极运送,是通过膜的一系列膜泡融合完毕的.基本过程:细胞内被运送的物质由膜包围成小泡,小泡运送至质膜下方并与质膜融合,将内容物分泌或排出细胞外 三.膜受体 胞外区域:调节部位 胞内区域:活性部位(一)化学成分:糖蛋白,糖脂,唐脂蛋白构造:辨认部(调节单位),效应部(催化单位),转换部或传导部(转换单位)(二)分类 离子通道受体:靠启动离子通道来转导信号催化受体:靠自身的TPK活性来转导信号,其第二信使是磷酸化的靶蛋白G蛋白偶联受:通过G蛋白将信号传给效应酶(三)特异性:A.特异性与非决定性 B.饱和性 C.高亲和度 D.可逆性 E.特定的组织定位(四)功能:参与细胞与外界的通讯,细胞与细胞之间的辨认,细胞的免疫辨认和细胞功能的调节和控制四.细胞的化学信号分子及其受体(1)信号转导:由胞外信号(第一信使)转换为细胞内信号的过程第二信使:由细胞膜表面受体接受信号后转换而来的胞内信号(2)胞内重要信号通路A.cAMP信号通路:(细胞外信号分子)配体G蛋白偶联受体G蛋白激活-腺苷环化酶,AC(效应蛋白) cAMP(第二信使) 蛋白激酶A,PKA一系列蛋白磷酸化基因转录,代谢变化B.磷脂酰肌醇信号通路胞外信号分子与膜受体结合G蛋白活化磷脂酶C(效应蛋白) 4,5-二磷酸酰肌醇 二酰甘油（DAG）PKC 1,4,5-三磷酸肌醇（IP3）Ca2+浓度升高第六章、细胞质和细胞器细胞质基质（Cytoplasmic matrit）:细胞中可辨别的构造以外的无形胶状物质细胞器（Organelle）:存在于细胞基质中，具有一定的化学构成，一定的形态构造，执行特定的生理功能，并且为细胞所固有的有形构造小体。一、 细胞质基质1、化学构成：无极小分子类物质（水和离子等）中分子物质（单糖、氨基酸、单核苷酸等）大分子物质（蛋白质、多糖、核酸等）2、理化特性3、功能a.为细胞生命运动提供相对独立、稳定的环境b.是细胞内多种生化反映的场合，又是细胞内营养物质贮存以及代谢产物的分散介质c.对细胞内外的物质的互换转运具有一定的调节控制作用d.参与细胞表面特化构造的形式及其功能活动过程e.为多种细胞器的完整构造的维持与正常功能活动的行驶提供必需的环境基质和作用底物f.对于细胞的分列繁殖，细胞的分化具有重要的作用 二.核糖体（Ribosome Ri）1、形态构造：不规则的颗粒状小体中间管 大亚基 结合部之间，有一特殊间隙构造，是mRNA结合、穿越的部位 小亚基2、类型： 原核细胞核糖体 真核细胞质核糖体 重要根据核糖体的沉降系数来区别 真核细胞器核糖体3、核糖体的理化特性 r蛋白质：40% 核糖体的表面 不同类型的核糖体的r蛋白和rRNA两组分，无论是种类还是数量均不同，即便是同类型的核糖体，其大小亚 rRNA： 60% 核糖体内部 基中的rRNA、r蛋白质的种类、数量也有较大的差别4、核糖体的形成和组装（自组装） 核仁组织区编码rRNA的基因（rDNA） 45S前体rRNA 被剪切18SrRNA 32SrRNA整合 被剪切细胞质中特定的小亚基r蛋白5.8SrRNA +28SrRNA 核仁体外rDNA转录的5SrRNA 整合 40S小亚基颗粒 细胞质中特定的大亚基蛋白 60S大亚基颗粒 5、核糖体的4个重要的功能活性部位a、 氨酰基位点（受点或者A点）：结合新掺入的氨酰-rRNA的位点b、 肽酰基位点（结合点或者P点）：肽酰-rRNA的结合位点c、 肽酰基转移酶位点：d、 GDP酶位点：水解GDP，供应催化肽酰基-rRNA由A位点移到P位点所需能量e、 E位点（出口位）：肽酰转移后，与即将释放的tRNA的结合位点6、核糖体的存在形式 在功能状态重要以多聚核糖体的形式存在A游离核糖体：构造蛋白 B附着核糖体：跨膜蛋白，分泌蛋白，溶酶体蛋白，驻留蛋白 7、RNA的作用1）mRNA :蛋白质合成的模板2) tRNA ：转运特定的氨基酸3) rRNA ：核糖体的重要组分，决定核糖体的空间构造8、蛋白质的合成肽链合成的起始 肽链的延长 肽链合成的终结三、内膜系统（endomembrane system）细胞内构造、功能及至发生关联的所有膜性构造细胞器统一称为内膜系统。涉及内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化酶体、多种转运小泡及核膜等功能构造。（一）、内质网（endoplasmic reticulum）1、化学构成A、内质网膜的脂质构成 B、内质网膜的蛋白质构成 C内质网网腔中的蛋白质.D、内质网膜所含的重要酶系：葡萄糖-6-磷酸酶（参与糖代谢），细胞色素P4502、形态构造A、由一层单位膜围成的持续网状膜系统，遍及细胞质B、内质网的基本单位构造：由一层单位膜所形成的大小、形状各异的管、泡、扁囊C(一)糙面内质网（RER）形态：a.有许多颗粒状核糖体附着在其表面；多为板层状排列的扁囊b.在具有肽类激素或蛋白质分泌功能的细胞中分泌较多（分泌限度高的细胞中分布丰富）功能：核糖体附着的支架；新生肽链的折叠与装配；蛋白质的糖基化；蛋白质的胞内运送； 蛋白质的合成糖基化:是指单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成的糖蛋白的过程(二)光面内质网(SER)形态：膜表面没有核糖体附着，多呈管、泡样网状构造功能：脂类的合成（磷脂，胆固醇，肾上腺皮质素）；糖原代谢；解毒作用；参与骨骼肌收缩（肌质网是Ca2+贮存场合，可通过释放和吸取Ca2+，调节肌肉收缩）；胃酸，胆汁的合成分泌3.肽链穿越内质网的转移机制：ASPR结合信号肽：信号肽SRP核糖体复合物 多肽链合成暂停B核糖体锚着于内质网：信号肽SRP核糖体SRP受体复合物 核糖体被带到ER膜上 信号肽-移位子 核糖体锚着到RER，继续合成肽链C.新合成的多肽链进入内质网腔D.信号肽被剪切E.肽链在ER网膜腔内发生修饰加工，随后核糖体大小亚基解聚，移位子通道关闭（二）高尔基复合体（Golgi complex）1.形态构造 光镜下，一般为不规则的网状，颗粒状或线状 电镜下，由扁平囊和大小不等的囊泡构成由成簇的Golgic apparatus(body)汇集而成，是一种封闭的膜性囊泡状构造，又称高尔基堆。 顺面高尔基网(凸面，朝向细胞核或内质网)：高尔基体的入口区域，接受ER合成蛋白（Cis golgi network） 质和脂质，并分选 背面高尔基网（凹面，朝向细胞膜）:高尔基体的出口区域，参与蛋白质的分选与包装，（Trans golgi network） 最后输出 中间膜囊：重要执行多数糖基的修饰，糖脂的形成，多糖合成2.化学构成：脂质和蛋白质a.脂质含量介于质膜和内质网膜之间 b.具有重要的酶类：糖基转化酶（最具特性的酶）3功能：胞内物质转送运送和细胞的分泌活动；糖蛋白的加工合成；蛋白质水解；蛋白质的分选和胞内膜泡运送（三）溶酶体（lysosome）1. 构造特性：a. 由一层单位膜包裹而成的囊球状构造小体b. 具有丰富的水解酶（酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶）c. 膜蛋白高度糖基化，有助于避免溶酶体所含的酸性水解酶对其自身膜构造的消化分解d. 溶酶体膜上嵌有质子泵，形成和维持溶酶体囊腔内酸性的内环境e. 膜上有许多载体蛋白2. 溶酶体的类型A. 内体性溶酶体：（GC的运送小泡+内吞体）运送小泡先由Trains GCN形成，再被以内格蛋白变成有被小泡从高尔基体脱落后，网格蛋白被脱掉，成为表面光滑的运送小泡与内吞体合并后演变为内体性溶酶体B. 吞噬性溶酶体： 自噬性溶酶体：内吞性溶酶体+内源性物质 异噬性溶酶体：内吞性溶酶体+外源性物质 残存体3. 溶酶体的形成与成熟：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 进入CG顺面膜囊 寡糖链上甘露糖残基磷酸化，形成6-磷酸-甘露糖（M6P） 与背面膜囊上的M6P受体结合 出芽形成特异性运送小泡 融合+内吞体 内体性Ly4. 功能：对自身物质的分解；对细胞内吞物的消化；参与激素形成；细胞营养作用； 防御保护功能；骨骼发生重的消除旧骨质；在器官组织变态与萎缩中的作用； 协助精子与卵细胞受精（四） 过氧化物酶体（peroxisome/microbody Mb）1. 形态构造：异质性，中央常有类核体AMb中常常具有电子致密度较高，排列规则的晶格构造，称作类核体/类晶体B.在Mb界膜内表面可见一条称为边沿板的高电子致密度条带状构造2. Mb中的酶:氧化酶类，过氧化氢酶类（标志酶），过氧化物酶3. 功能：解毒作用，氧化脂肪酸，调节细胞氧张力四线粒体（Mitochondrion/mitochondria）(一)线粒体的构造1.形态与数量分布 光镜下一般呈线状、杆状、粒状；线粒体的形态随Cell发育阶段不同而异；生理活动旺盛的细胞中线粒体数目较多，哺乳动物成熟红细胞中没有线粒体2.亚微构造：由两层高度特化的单位膜套叠而成的封闭性膜囊构造。两层膜将线粒体内部空间与细胞质隔离，形成两个独立的线粒体室，构成线粒体的支架a.外膜（out membrane）:是一层单位膜，厚5-7nm，光滑有弹性；富含转运蛋白（孔蛋白）;通透性较高；标志性酶是单胺氧化酶b.内膜（inner membrane）:是一层单位膜；蛋白质：脂质=3:1；高度特化，通透性小3.基质腔：由内膜直接包围形成的空间，具有基质膜间隙：内外膜间的空间嵴：内膜向内腔突起的折叠 扩大内膜面积，提高ATP合成的效率需能较多的细胞，线粒体数量较多，嵴也多4.基粒（elementary particle）：内膜(涉及嵴)的内表面附着的凸向内腔，排列规则的球形小体A. 形态构造 头部：扁球体（F1偶联因子）-催化ATP合成 柄部： 基部：（F0偶联因子）连接F1与内膜，是质子通道B功能：将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于ADP磷酸化生成ATP的核心装置C内外膜转位接触点：内外膜上存在某些内膜与外膜互相接触的地方，膜间隙变狭窄D.基质（matrix）：线粒体内腔布满电子密度低的均质胶状物（二）功能：（1）氧化代谢：生物氧化（biological oxidation）:在细胞内特定的细胞器（重要是线粒体）内，在O2的参与下，分解多种大分子物质，产生CO2，与此同步，分解代谢所释放出的能量贮存于ATP中，这一过程称为生物氧化，也称为细胞呼吸（cellular respiration）A. 特点：生物氧化本质上是在线粒体中进行的一系列由酶系所催化的氧化还原反映所产生的能量贮存于ATP的高能磷酸键中反映是分步进行的，能量也是逐渐释放的反映在恒温、恒压条件下进行反映过程中需要H2O的参与B. 基本过程：无氧酵解（糖酵解）：在细胞质进行 三羧酸循环（TAC）：在线粒体基质进行 电子传递 在线粒体内膜上进行 氧化磷酸化 淀粉 葡萄糖能源物质 丙酮酸 线粒体 能量（贮存于ATP）蛋白质 氨基酸(2)氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：细胞内ATP形成的重要方式，是释放代谢能的重要环节。由底物氧化而产生的电子在呼吸链传递过程中偶联ADP的磷酸化，由此而生成ATP。1.氧化磷酸化的构造基本（1）呼吸链（repiratory chain）:在线粒体内膜上，一系列能可逆接受、释放H+和e-的蛋白质复合物有关联地有序排列成传递链，称呼吸链或电子传递链（electron transport chain）（2）ATP合成酶的构造构成2.氧化磷酸化的偶联机制：质子转移和质子驱动力的形成 化学渗入假说（3） 细胞凋亡（apoptosis）:指细胞在一定的生理和病理条件下，由基因控制的细胞自主性的死亡过程，又称细胞程序性死亡。（三） 线粒体的半自主性：线粒体有自己的遗传系统，在线粒体基质中存在线粒体DNA(mtDNA)、RNA、核糖体、蛋白质合成所需的酶，可以独立体现和进行蛋白质合成。但线粒体基因组编码序列有限，哺乳动物细胞线粒体DNA仅能编码13种多肽，大部分线粒体蛋白质靠核基因组的编码，线粒体自身的复制、转录、翻译过程也必须靠核基因提供酶蛋白才干进行。（四） 核编码蛋白质向线粒体转运（1） 核编码蛋白质向线粒体基质中转运1.基质导入序列和分子伴侣导肽：大部分线粒体蛋白质在细胞质Ri上合成时，（其N端带有一肽端）前体蛋白质N端有一由10-80个氨基酸残基构成的序列，富含碱性氨基酸，内含定向转运线粒体的信息的肽段。结合线粒体前体蛋白的因子：前体蛋白的结合因子、线粒体输入刺激因子基质导入序列:导肽的长短与被导的蛋白质定位在线粒体的不同部位有一定的关系，定位于基质中的蛋白质一般具有较短的导肽。2.镶嵌于线粒体外膜的跨外膜转位酶复合体3.定位于线粒体基质的蛋白质的运送（2） 核编码蛋白质向线粒体其她部位转运：向线粒体外膜转运；向线粒体内膜转运（五） 线粒体的发生线粒体的增值：出芽分裂；收缩分裂；间壁分裂 第七章、细胞骨架细胞骨架（Cytosketleton）存在与真核细胞细胞质中，由细胞内蛋白成分构成的一种复合网架系统，重要由微管、微粒和中间丝构成，能维持细胞的形态，参与细胞运动，参与细胞分裂等。一、微管（microtubule,MT）微管是真核细胞中普便存在的细胞骨架成分之一，是由微管蛋白和微管结合蛋白的中空性圆管筒状构造构成，重要存在于细胞质中，是一种动态的构造，以适应细胞质常常变化的状况，完毕微管的功能；它的重要功能有维持细胞的形态，参与细胞运送和细胞分裂，形成鞭毛和纤毛、中心体等构造，控制膜性细胞器的定位和胞内物质运送。（1） 微管的构成成分 微管蛋白 单管（13根原纤维）微管蛋白 聚合 异二聚体 原纤维 微管 二联管（23根原纤维） 微管蛋白 三联管（33根原纤维）微管结合蛋白微管结合分子（2）、微管的组装1、体外组装a)过程：涉及三个时期：成核时期，聚合时期，稳定期期成核时期：微管蛋白聚合形成短的寡聚体，即核心形成，然后微管蛋白在其异二聚体在其两端和侧面添加使之扩展成为片状带，当片状带加宽至13=根原纤维时，即合成一段微管（此过程也称为延迟期）聚合时期（延长期）：新的异二聚体不断加到这段微管的端点，使微管不断延长。（该时期细胞内的高浓度的游离微管蛋白使微管的聚合速度快于解离速度）稳定期期：随着细胞质中游离微管蛋白浓度下降，达到临届浓度时，微管的聚合与解离速度达到平衡，即微管的组装与去组装达到速度相等，微管相对稳定b)微管两端的异二聚体微管蛋白具有不同的构型，决定了它们添加异二聚体的能力不同样，因而微管两端具有不同的装配速度。正端（最外端是球蛋白）装配快，负端（最外端是球蛋白）装配慢。c)踏车（treadmilling）现象：当微管两极聚合和解聚达到平衡时，微管的长度相对恒定。这种现象状况称为踏车现象2、内装配：除了遵循体外装配的规律外，还受届时间和空间的限制时间控制：细胞生命活动的特殊时刻（如有丝分裂前期）1、微管的定向延长、排列和与细胞其她成分连接等空间控制：2、a)过程：13个微管蛋白在中心体的无定形致密周质中螺旋状排列形成一种开放的环状构造（每一种微管蛋白环都是微管生长的起点或叫成核部）；微管组装时，游离的微管蛋白二聚体以一定的方向添加到微管蛋白环上，并且微管蛋白只与二聚体中的微管蛋白结合，成果产生的微管在中心体一端的是负端，另一端是正端，但它们都是微管蛋白。由于微管的负端附着在MTOC上而受到保护，因此在细胞内微管的延长或缩短的变化多发生在正端。b)中心体：动物细胞中的重要MTOC，位于间期的细胞核一侧中心粒：93+0中心球（中心粒外周边物质）MTOC（在空间上为MT装配提供始发区域控制细胞质中的微管的数量、位置及方向）（注：MTOC涉及中心体、纤毛和鞭毛的基质）轴丝：92+2即：9组二联管在周边等距离排成一圈中央是两根由中央鞘包围的单体管纤毛和鞭毛基体：93+0（3）、影响装配的因素：1、微管蛋白的浓度 2、GTP的浓度 3、压力、温度、酸碱度 4、离子浓度 5、药物（秋水仙素、紫杉醇）（4）、微管的功能：1构成细胞的支架和维持细胞的形态 2参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成3参与细胞内物质运送 4参与细胞内的信号传导5参与细胞体运动，调节细胞分裂 6维持细胞内细胞器的定位和分布二、微丝（microfilament,MF）微丝是真核细胞普遍存在的细胞股价成分之一，由肌动蛋白构成的实心纤维，可成束、网状或纤维状。参与细胞形态的维持和细胞运动等生理功能 （1）、构成成分：肌动蛋白单体（球状肌动蛋白，G-肌动蛋白，G-actin） 1、肌动蛋白纤维状肌动蛋白（F-肌动蛋白，F-actin） 1）、与F-actin聚合的有关蛋白：胸腺素、前纤维蛋白2）、与微丝构造有关的蛋白：截断蛋白等 2、肌动蛋白结合蛋白3）、与微丝收缩有关的蛋白：肌球蛋白（ mysion）原肌蛋白、肌钙蛋白等 （2）、组装：微丝组装涉及3个阶段：成核期、延长期、平衡期，成核期（延迟期）：球状肌动蛋白聚合成三或四聚体的核心生长期（延长期）：G-actin迅速达到核心两端聚合，正端的组装速度明显快于负端。平衡期：肌动蛋白渗入微丝的速度与其从微丝上解离的速度达到平衡，微丝长度基本不变，但是仍然进行聚合与解离的活动。（3）、影响微丝组装的因素：1.G-actin的浓度 2.MF结合ATP或ADP 3.Ca2+、K+、Na+、Mg2+的浓度4 .药物（细胞松弛素、鬼笔环肽）（4）、功能：构成细胞的支架和维持细胞的形态；参与细胞内的信号传导；参与细胞分裂 参与细胞运动（变形运动、物质运送）；参与肌肉收缩；参与细胞内物质运送三、 中间丝（intermidiate filament,IF）中间丝是细胞普遍存在的骨架成分之一，由不同的蛋白质分子构成的空心纤维构造，直径介于微管与微丝之间，是一种坚韧耐久的蛋白质纤维，参与构成细胞骨架，细胞内物质运送等1构成成分：中间丝蛋白、中间丝结合蛋白2组装：一方面由2条中间丝蛋白链平行且互相的方式形成双股超螺旋，然后双股超螺旋再与反向平行且两端平齐的方式组装成四聚体，最后两个四聚体围成一根亚丝，四根亚丝围成一根完整的中间丝。3功能：1参与构成细胞骨架 2为细胞提供机械强度支持 3参与细胞连接4参与细胞内信号传导及物质运送 5参与细胞分化 6维持核膜稳定 第八章 细胞核细胞核(nucleus):由双层单位膜构成的最大、最重要的细胞器。是细胞遗传物质储存、复制、及转录的场合,也是细胞代谢、生长、分化及增殖的控制中心,对细胞活动有着重要的作用。*构造完整的细胞核存在于真核细胞的间期细胞中:核被膜、核仁、染色质、核纤层、核骨架(核基质)一.核膜(nuclear membrane)(一)概念核膜:又称核被膜(nuclear envelope),是一种包被核内物质的膜构造,是内膜系统的一部,具有不对称性的双层膜。(二)化学成分:蛋白质、脂类、少量的DNA和RNA(三)核膜的亚微构造外核膜(outer nuclear membrane):与粗面内质网相续,外表面附着核糖体1.核膜 内核膜(inner nuclear membrane):外表面无核糖体附着,表面光滑,具有核纤层蛋白B受体2.核周间隙(perinuclear space):为内外核膜间的腔隙。核周间隙与粗面内质网腔相通,是细胞质与细胞核之间物质交流的重要通道3.核孔(nuclear pore):核孔复合体(nuclear pore complex):内外膜融合处,由多种蛋白质颗粒以特定的方式排列形成的复合物。其数目与cell的类型和生理状态有关 胞质环(胞质颗粒+胞质纤维):朝向胞质面与外核膜相连 核质环:朝向核基质与内核膜相连 中央栓:位于核孔中央 轮辐4.核膜的重要功能:A.区域化作用 无机离子及小分子物质自由通过核膜B.控制细胞核与细胞质的物质互换 核孔复合体以积极运送方式进行大分子,颗粒物质运送 (选择性 核转运受体+双向性)*核定位信号:被转运的核蛋白上一般有供核转运受体辨认的位点C.在细胞分裂中参与染色体的定位与分离D.合成生物大分子:参与合成蛋白质二.核纤层与核骨架(一)核纤层(nuclear lamina):广泛存在与真核细胞中一层紧贴内核膜的高电子密度纤维蛋白网。核纤层在细胞核内与核骨架相连,在细胞核外与中间纤维连接,构成了贯穿于细胞核与细胞质的网架构造体系。1.化学成分:核纤层蛋白,核纤层有关蛋白2.功能:A.支持核膜 B.核膜重建核纤层蛋白的磷酸化(核膜消失)与去磷酸化(膜重现) C.参与染色体凝聚的调节(二)核骨架(nuclear scaffold):又称核基质(nuclear matrix)，是真核细胞间期细胞核内除了染色质、核膜及核仁以外的非组蛋白构成的纤维网架。1.化学成分: 蛋白质(核基质蛋白,核基质结合蛋白) RNA2.功能:A,与核内DNA复制 B.与基因体现 C.与RNA转录后的加工修饰及定向运送 D.与细胞分裂 E.与细胞分化 三.染色质(chromatin)与染色体(chromosome)1.化学构成: 单一序列:单一拷贝序列,绝大部分构造基因属于此类DNA 中度反复序列: 反复拷贝数在104-105，组基因蛋白高度反复序列:拷贝数不小于105 核小体蛋白(H2A、H2B、H3、H4)组蛋白(真核生物染色体的基本构造蛋白)非组蛋白: H1组蛋白2.染色质的种类常染色质:间期构造松散,螺旋化限度较低,碱性染料着色较浅异染色质:间期构造紧密,螺旋化限度高,碱性染料着色较深 构造染色质:处在永久凝聚状态 转 变 兼性染色质:在某些细胞类型或特殊发育阶段呈凝聚状态。3.染色质的组装染色质的一级构造-11nm染色质纤维(核小体构造)H2A、H2B、H3、H4各两分子聚合成组蛋白八聚体,构成核小体的核心,DNA分子向左盘绕组蛋白八聚体1.75圈,共146bp.核小体间通过平均长度为60 bp的DNA片段相连,一种分子的H1组蛋白与该DNA片段结合.(DNA被压缩7倍)染色质的二级构造30nm染色质纤维(螺线管)6个核小体缠绕一圈形成中空性管,组蛋白H1 位于螺线管的内侧(DNA被压缩6倍)染色质的三级构造-超螺线管由螺线管进一步盘曲而形成,进一步将螺线管长度压缩,DNA被压缩约40倍,染色质的四级构造染色单体超螺线管进一步折叠又压缩(DNA被压缩5倍)4.染色体的构造染色单体 着丝粒与动粒i着丝粒(centromere):位于两个染色单体相连处,为染色体上向内凹陷的,浅染的缢痕,即主缢痕或初级缢痕的中心部位,由高度反复的异染色质构成ii动粒 电子密度中档的外板(大部分纺锤丝微管连接的位点) 高电子密度的内板,呈颗粒状(可与着丝粒中心构造域相联系) 电子密度最低,呈透明状,无构造的中间间隙iii着丝粒-动粒复合体:着丝粒与动粒所在的区域总称,是一种高度有序、构造和构成都是非均一的整合构造.涉及沿着着丝粒外表面的动粒构造域,位于动粒构造域的内表面的中心构造域,位于中心构造域内表面的配对构造域(内着丝粒蛋白及染色体连接蛋白)iv染色体类型:中着丝粒染色体,亚中着丝粒染色体,亚端着丝粒染色体,端着丝粒染色体着丝粒的存在是鉴别染色体的重要形态学标志次缢痕:除主缢痕外,在染色体的浅染溢缩部位.可作为鉴定染色体的一种标记核仁组织区(NOR):为染色体上具有rRNA基因的区域,它是与间期细胞核仁形成有关的一种构造.NOR在形态上体现为次缢痕,但并非所有次缢痕都是NOR随体(satellite):由异染色质构成,含高度反复的DNA序列.随体的形态,大小在染色体上是恒定的,因此是辨认染色体的重要形态特性端粒(telomere):是染色体端部特化构造,具有极性,由端粒蛋白和端粒DNA构成.对维持染色体构造的稳定性有重要意义.在正常细胞周期中,随染色体复制次数增长,端粒的长度逐渐减少.(四)核仁(nucleolus) 是细胞核内无包膜, 折光率较强的球状小体,核仁的大小,形状,数目,位置随生物种类,细胞类型,生理状态不同而异,由原纤维,颗粒成分,核仁相随染色质和基质构成.核仁在细胞分裂前期消失,后期在染色体的核仁组织区重新形成,核仁是合成核糖体,核糖核酸的场合.化学构成:蛋白质, RNA,DNA,微量的脂类核仁的构造 核仁相随染色质: 核仁周边染色质(不活跃的异染色质) 核仁内染色质(常染色质) 核仁相随染色质重要构成部分纤维构造颗粒成分:RNA与蛋白质构成核仁基质核仁组织者区和核仁周期核仁的功能:合成核糖体的亚基1.rRNA的合成 核仁蛋白45sRNA 降解 41sRNA 20sRNA 18srRNA 小亚基40s 32SRNA 28srRNA 5.8srRNA 5srRNA 大亚基60s 核仁蛋白核仁不能合成所有Rrna(5srRNA 不能合成)2.核糖体的组装:*(五)细胞核的功能:遗传信息的储存遗传信息的复制: DNA复制所需的酶及蛋白质 DNA复制的特性:半保存性、双向性、多起点性、半不持续性、不同步性半不持续:其中一条链的合成方向与复制叉推动的方向一致,能持续合成,称为前导链，另一条的合成方向与复制叉推动的方向相反 ,称后随链.所有的DNA聚合酶催化合成新的DNA链的方向均为53，而DNA双链的方向彼此是反向平行的,一条为53,另一条为35,遗传信息的转录: 转录的实质:将遗传信息从DNA传递给RNA A转录的过程:转录的起始、转录的延伸、转录的终结B转录后的加工 原核细胞:真核细胞:hnRNA的5戴帽、hnRNA 的3加尾、剪接(剪去内含子,连接外显子)第九章 细胞的增值与分化一. 细胞分裂（一） 无丝分裂（amitosis）-直接分裂特点：没有染色体组装，也没有纺锤体形成 无核膜、核仁消失、重建 不能保证遗传物质均等稳定分派 （二） 有丝分裂（mitosis）-间接分裂（由核分裂和饱质分裂构成的一种持续分裂过程）1. 分裂间期（S期）：G1期 G1初期：细胞生长发育，合成RNA，蛋白质（重要用于形成细胞器等构造） G1晚期：合成RNA、蛋白质 为DNA复制，G1期向S期的转变做准备S期：DNA复制，组蛋白及非组蛋白合成，中心粒复制G2期：合成剩余0.3%的DNA，合成新的RNA、蛋白质2. 分裂期（M期）：A 前期：染色质凝聚成染色体（至晚期，在着丝粒的两个外侧形成成熟的动粒(kinetochore) 核仁消失 纺锤体：由动粒微管和极间微管构成拟定分裂极，形成初期纺锤体 星体：环绕中心体向外辐射状发射的微管（星体微管）纺锤体和两极的星体构成的有丝分裂器，保证复制和包装后的染色体能均匀分派到子细胞中B.前中期：C.中期：染色体排列在赤道板中央 形成完整的纺锤体D.后期：着丝粒一分为二，姐妹染色单体分开并向两极迁移E.末期：核膜、核仁重现，染色体又变成松散的染色质状态F.胞质分裂：开始于分裂后期，终结于末期（与微丝有关）三减数分裂（meiosis）（一）减数分裂的一般过程减数分裂前间期：G1期，S期（特别长）、G2期1,减数分裂：（1）前期：细线期：染色质不断凝聚，形成光镜下可观测到的细线状构造，即染色线 偶线期：合成剩余0.3%的DNA；同源染色体配对，形成二价体联会（synapsis）：同源染色体配对的过程。一对同源染色体通过联会复合体结合在一起称二价体。联会复合体：临时性构造，不是染色体成分，是染色体以外细胞内其他蛋白质构成的 粗线期：染色体缩短变粗，二价体涉及四条姐妹染色单体，称四分体；非姐妹染色单体发生互换、重组 双线期：同源染色体开始分离，有交叉现象终变期：染色体再凝聚，核仁消失，四分体均匀分别在核中（2）中期：（3）后期：交叉现象消失，同源染色体完全分开并向两极移动（4）末期及间期：2.减数分裂：前期： 中期：排列在赤道面上 后期：姐妹染色单体分开并向两极移动 末期：形成4个子细胞（二）减数分裂的特性及意义1.特性：DNA复制一次，细胞分裂两次，DNA减半2.意义：保证世代间遗传的稳定性；增长变异机会；四细胞周期调控：（一）细胞周期调控系统的构成：1.细胞周期蛋白与依赖性蛋白激酶（1）细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK):以磷酸化的形式作用于细胞周期事件。CDK活性的增长导致细胞内蛋白质磷酸化的增长，而蛋白质磷酸化控制着染色体浓缩、核膜破裂和纺锤体装配。（2）细胞周期蛋白（cyclin）:使CDK磷酸化和活化蛋白 G1期 G1初期：CDK保持灭活状态 G1晚期：G1期cyclin转录活性升高G2期：合成M期cyclin，并活化M-CDK（3） CKI：重要参与G1期和S期的调控2细胞周期检查点