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 细胞的分子根底 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构造：多肽链仲氨基酸的种类、数目和排列顺序形成的线性构造，化学键主要是肽键蛋白质功能：细胞的构造成分。运输和传导。收缩运动。免疫保护。催化作用酶核酸:DNA:双螺旋构造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 细胞形态构造的观察光学显微镜技术-显微构造的观察一、普通光学显微镜-染色标本二、荧光显微镜-紫外线细胞构造观察、细胞化学成分研究、DNARNA含量变化三、相差显微镜-光的衍射和干预效应活细胞构造、活动观察四、微分干预差显微镜 -平面偏振光的干预活细胞构造观察、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-亚微构造的观察分：透射、扫描、高压透射电子显微镜：电子束穿透样品而成像，观察细胞超显微构造，荧光屏上成像亚微构造观察-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别离与培养一、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展传代和扩大培养。 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，具有了癌细胞的特点细胞株从*一细胞系中，用单细胞克隆培养而形成的，具有根本一样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 细胞膜及其外表*第一节 细胞膜的分子构造和特性细胞是除病毒(virus)以外一切生物体形态构造和功能的根本单位细胞膜cell membrane ,又称质膜plasma membrane，是包围在细胞外外表的一层界膜，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构造生物膜biomembrane：细胞质膜和细胞内膜在起源、构造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构造特征，均为“两暗夹一明的三层构造，这三层构造又称为单位膜第一局部 细胞膜的化学组成l Membrane lipids 膜脂：根本成分phospholipids 磷脂：形成脂双层,构成细胞膜的根本成分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.构成生物膜的根本构造，各有其作用l Membrane proteins 膜蛋白：功能表达intrinsic protein 内在蛋白：整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部。与膜结合非常严密，只有用去垢剂才能从膜上洗脱e*trinsic protein 外在蛋白：周边蛋白，水溶性，分布在细胞膜的外表，比拟容易洗脱特点：1、是膜功能的主要表达者。2、具有双亲性l Membrane carbohydrates 膜糖类:保护细胞外表, 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局部 细胞膜的分子构造模型流动镶嵌模型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.糖分子分布于膜外外表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局部 膜的理化特征u 不对称性：膜蛋白分布的不对称、膜脂的不对称u 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展快速旋转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外表扩散。2、旋转扩散：膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进展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l 小分子和离子物质穿膜运输l 大分子和颗粒物质膜泡运输一、穿膜运输u 细胞膜是选择性半透膜u 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*些离子或分子进出细胞的跨膜蛋白分类：u 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 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、开放的连续性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u 主动转运l 高度专一性的载体蛋白介导l 消耗代谢能量l 物质从低浓度处向高浓度钠钾泵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l Endocytosis(胞吞作用) and e*ocytosis(胞吐作用)l 发生膜的融合和断裂l 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外表后，膜逐渐内陷将其包围，形成吞噬饮小泡进入细胞的过程。u 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u 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E*ocytosis(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响，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)-膜外表受体，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)。根据配体的溶解性，可分为： 水溶性配体：在细胞膜上和膜受体结合，进展信号的转换。 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外表受体主要有三类：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，直接引起细胞反响。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，胞外构造域：识别信号分子配体胞内构造域：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u 细胞识别(cell recognition)-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外表受体介导的信号转导-指细胞外信号分子与细胞外表受体结合，使细胞产生胞内信号分子，进而引起细胞发生一系列反响的过程。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响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根底细胞内信号分子 -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别离，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RsG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RiG蛋白抑制型调节蛋白Gi -五、膜抗原的概念和类型细胞外表抗原(Cell Surface Antigen)-高等动物细胞外表的各种各样表示其属性的标志l 抗原(antigen)：能在机体内引起免疫反响的异物分子l 膜抗原Membrane Antigen：细胞外表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 matri* or cytomatri*)-真核细胞质中除可分辨有形构造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构造，执行特定生理功能，并为细胞所固有的有形构造小体膜性构造：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构造：核糖体、中心体、微管、微丝等第二节 核 糖 体ribosome,简称RI核糖体的形态构造l 大、小亚基结合部之 间形成特殊的间隙构造mRNA结合、穿越的部位l 大亚基中央有一管状构造中央管新生多肽链穿过释放的部位u 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(e*it 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%，分布于外表 rRNA：约占60%，分布于内部u 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-核糖体是一种动态构造，大小亚基常游离存在于细胞基质中，进展蛋白质合成时，当小亚基结合mRNA后，大亚基才与其结合，形成完整的核糖体。u 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，合成细胞所需要的构造蛋白附着核糖体：附着于内质网膜外表，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分子上高效地进展肽链合成，形成多聚核糖体第三节 内膜系统(Endomembrane System)-真核细胞内在构造、功能乃至发生上有一定联系的膜性构造的总称。 l Endoplasmic reticulum 内质网l Golgi ple* 高尔基复合体l lysosome 溶酶体l pero*isome 过氧化物酶体线粒体不属于内膜系统*一 质 网Endoplasmic Reticulum(ER)一ER的形态构造特点及化学组成u 遍布胞质的连续网状膜系统(占细胞总膜的一半u 由扁囊、小管、小泡组成，根本构造包括ER膜和ER腔u 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:膜外表无核糖体形态: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:膜外表附着核糖体形态: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：u 合成蛋白质的种类 膜整合蛋白跨膜蛋白：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：l 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。l 指导因子 多肽链N端的信号肽 信号识别颗粒signal recognition particle，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：u 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u 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。形态构造改变： 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 ple*, GC)一.形态构造- 一层单位膜围成的有极性的细胞器n 光镜下一般为不规则网状、颗粒状或线状n 电镜下由扁平囊和大小不等的囊泡组成n 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局部，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 network，CGN：是高尔基体的入口区域。承受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n 蛋白质和脂类介于细胞膜和ER间n 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RER2. 蛋白质的水解加工二对蛋白质进展分选运输l 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l GC是胞内膜泡运输的中心：Endocytosis 胞吞作用ER运输小泡GC分泌泡 细胞膜Cell membraneE*ocytosis 胞吐作用膜流：细胞的各种膜性构造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构造(不兴旺)2.中毒细胞中的高尔基复合体的变化(形态萎缩、构造破坏、甚至消失) 3.功能亢进时的高尔基复合体构造(肥大)*三 溶酶体Lysosome(Ly)-细胞内的消化器一、构造特征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一样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+外源性物质剩余体三级残留物三、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腔进展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*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(pero*isome, 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l 内膜系统构造上的统一性l 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外表ERGCLy 通过小泡运输分泌小泡核糖体线粒体细胞质基质细胞核 直接穿膜运输Ps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*超微构造外膜：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：. 不含胆固醇，富含心磷脂. 蛋白约占80,脂质约占20%. 高度特化，通透性小,分子量大于150的物质不能自由通过. 折叠成嵴(cristae),提高ATP生产能力嵴板层状多、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。 头部：偶联因子F1 书P147解释 柄部：OSCP，能与寡酶素特异结合，解偶联作用，抑制ATP合成 基片：偶联因子F0膜间腔：内外膜之间空间基质腔：内膜直接包围的空间基质：可溶性蛋白质、脂肪、双链环状DNA、核糖体 线粒体的化学组成蛋白质酶：干重的70左右 脂类：干重 30左右 水、DNA,RNA、三羧酸循环的中间产物、辅酶 *线粒体的功能. 是细胞有氧呼吸的基地和供能的场所 -供给细胞生命活动95%的能量.主要功能：细胞氧化/细胞呼吸 -把氧化各种底物产生的自由能转化为可被细胞直接利用的形式ATP无氧酵解：1分子葡萄糖2ATP有氧呼吸：1分子葡萄糖3638ATP一糖酵解细胞质-2ATP二乙酰CoA产生线粒体基质-代谢枢纽三三羧酸循环线粒体基质-2ATP四氧化磷酸化内膜：-34ATP电子传递链/呼吸链:电子在线粒体内膜上的 酶体系上逐级传递，最后给O，同时伴随质子泵出内膜。ATP的形成:H质子电化学梯度驱使ATP合酶形成ATP电化学梯度: 内膜两侧H浓度差，膜电位差-推动ATPase合成ATP化学渗透假说：质子电化学梯度推动ATPase合成ATP 线粒体的基因组线粒体基因组组成与原核DNA类似. 缺乏组蛋白，突变率较高. 基因37个，与原核基因构造性质一样： 2种rRNA；22种tRNA；13种蛋白质。. 局部密码子不同于核基因组密码子线粒体DNA的复制转录. 不依赖核染色体而将复制后的DNA分配到子线粒体中去这个过程称为复制别离. 半保存复制方式线粒体蛋白质的合成与原核生物类似. 自身合成的蛋白13个都是细胞呼吸中的关键酶. 有自身专用tRNA,mRNA,核糖体. 线粒体自身蛋白合成与转录同时进展，与细菌类似线粒体半自主性. 两套遗传体系所控制：mtDNA和核DNA；. 多数蛋白来自核DNA，少数来自mtDNA ；. 线粒体的形成，生长，增值都需要核DNA参与； . mtDNA复制表达也必须依赖核DNA提供的酶蛋白 线粒体蛋白的转运导肽(leader squence)：定位线粒体的核编码蛋白的N端具有的一段氨基酸序列，20-80个氨基酸残基，富含带正电的碱性氨基酸Arg，具有识别、牵引和定位线粒体的信号作用。分子伴侣(molecular chaperone)：一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它与酶的作用方式类似，通过非特异性结合，催化介导蛋白质特定构象的形成，参与体内蛋白质的折叠、装配和转运，但又不构成其构造的一局部。 迄今为止发现的大多数分子伴侣属于热休克蛋白(HSP)解折叠重折叠前体蛋白导肽引导穿膜导肽水解成熟蛋白分子伴娘mt分子伴娘第五节 细胞骨架cytoskeleton真核细胞质中特有的蛋白质纤维网络骨架体系，由微丝、微管、中间纤维三类骨架成分组成,对细胞形态，运动，胞内物质运输，细胞增值，信号转导等等起重要作用。具有弥散性、整体性和变动性。广义上的细胞骨架还包括:核骨架、核纤层、细胞外基质*一、微 管microtubules 细胞骨架成分之一，由微管蛋白和微管结合蛋白组成的管状纤维构造。 具有极性。 靠近核向四周呈放射状排布。.微管的构造组成微管蛋白(二聚体)tubulin：占微管总蛋白的80%，酸性蛋白。两个亚单位:-微管蛋白和-微管蛋白。微管结合蛋白MAP：微管相关蛋白(MAP1 MAP2 MAP4)、微管聚合蛋白tauMAP的主要功能是：促进微管聚集成束；增加微管稳定性或强度；促进微管组装; 连接其他蛋白纤维.微管存在形式：单管13条原纤维、二联管1310- 纤毛和鞭毛的杆状、三联管131010- 中心粒和纤毛、鞭毛的基体.微管的动态平衡： 动态微管：存在时间很短，发生快速组装和去组装，如纺锤体。 稳定微管：存在时间较长，如纤毛。微管的组装与去组装 - 踏车现象 微管体外组装：条件-微管蛋白和GTP,Mg2，无Ca2+,Ph,温度等 以“首尾相接-的方式形成原纤维，因而具有极性成核期：微管蛋白二聚体 原纤维13根原纤维合拢成管延伸期：微管蛋白二聚体加在两端 微管体内组装：微管组织中心microtubule organizing center MTOC-是微管进展组装的区域包括：中心体、基体、着丝粒、成膜体，都具有微管蛋白成核期：环状的球蛋白复合体为模板成核先组装出短的微管 延伸期：二聚体参加末端 稳定期 影响微管体组装与组装的因素1、微管蛋白浓度2、微管正端微管蛋白结合GTP或GDP3、pH, 温度, 压力, 钙、镁离子浓度4、药物: 紫杉醇, 秋水仙素和*花碱.微管的功能 支架维持形态 形成纺锤体参与染色体移动 细胞内运输：分子马达：动力蛋白，向“运输。驱动蛋白，向“+运输。 中心粒、鞭毛、纤毛 细胞器的定位和分布 参与胞内信号传导*二、微 丝microfilament，MF - 又称肌动蛋白丝actin filament-由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤维。 两条肌动蛋白丝以螺旋的形式组成的纤维，有极性。 不稳定，能形成稳定的构造，常成束。 分布：靠近细胞膜内侧.微丝的构造 -构造单位: 肌动蛋白 球形单体的肌动蛋白又称球状肌动蛋白G肌动蛋白纤维状多聚体形成肌动蛋白丝, 称为纤维状肌动蛋白F肌动蛋白.微丝的结合蛋白 结合蛋白的种类：原肌球蛋白肌球蛋白(myosin)肌动蛋白纤维的分子发动机，是一种特殊的ATP酶。肌钙蛋白等 结合蛋白的功能 ：封端、交联、膜结合.微丝的组装 G-肌动蛋白能够聚合成F-肌动蛋白F-肌动蛋白也可以解聚成G-肌动蛋白 成核需要一种蛋白复合体ARP2/3催化.微丝的动态性质 极性 踏车现象(treadmilling) 微丝的动态平衡 .微丝的功能1.细胞支架，维持形态：应力纤维微丝+肌球蛋白II2.细胞运动3.参与细胞分裂：收缩环：类似肌肉样的构造微丝+肌球蛋白II4.胞内物质运输5.肌肉收缩6.信号传导 7.肌动蛋白的新功能 三、中间丝纤维intermediate filament,IF -平均直径介于微管和微丝之间, 故称为中间纤维。由于其直径约为10nm, 故又称10nm 纤维。 .中间纤维构造：由长的、杆状的蛋白装配而成。 .中间纤维装配：单体2-二聚体2-四聚体2-原纤维2-亚丝4-10nm中间纤维IF装配与MF,MT装配相比，有以下几个特点： 1、IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)；2、反向平行的四聚体导致IF不具有极性；3、IF在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助，在体内装配后，细胞中几乎不存在IF单体。.中间纤维的成分与分布IF成分比MF,MT复杂，较稳定，具有组织特异性。IF在形态上相似，而化学组成有明显的差异。 中间纤维的6种类型，不同种细胞不一样，同一种细胞也会出现不同，分布整个细胞。.中间纤维功能1、增强细胞抗机械压力能力2、完整的网状骨架系统3、神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用 4、中间纤维与mRNA的运输有关 5、参与传递细胞内机械的或分子的信息 微管、微丝、中间丝的比拟微管微丝中间丝形状中空的管状纤维，最粗外径24nm实心丝状纤维，最细直径7nm实心线状，粗细居中直径10nm组成蛋白微管蛋白(tubulin)肌动蛋白(actin)角蛋白等多种蛋白极性正极、负极正极、负极无第七章 细胞核Nucleus真核细胞eukaryotic cell细胞核是细胞中由双层单位膜组成的最大、最重要的细胞器，是细胞遗传物质贮存、复制和转录的场所,也是细胞代谢、生长、分化及繁殖的控制中心，对细胞生命活动有重要的调控作用。细胞核的形态、大小、位置和数目因细胞类型不同而异*细胞核的构造核膜，染色质，核仁，核基质第一节、核膜nuclear membrane一、核膜的化学组成：蛋白质和脂质，其中蛋白质占65%-75%*二、核膜的亚微构造：一核膜的两层膜构造：外核膜：与粗面内质网相连续，附有核糖体。内核膜：外表光滑，无核糖体附着，含有核纤层蛋白B受体，内侧有一层致密纤维蛋白网络-核纤层二核周间隙perinuclear space：内外核膜之间的间隙。 与RER腔相通，是细胞质与细胞核之间物质交流的重要通道之一。*三核孔Nuclear Pore ：核孔复合体Nuclear Pore ple*，NPC：、外核膜融合处,其数目与细胞的类型和生理状态有关，由多个蛋白质颗粒以特定方式排列形成的蛋白质分子复合物捕鱼笼式模型：1.胞质环2.核质环3.中央栓4.轮辐*三、核膜的功能u 区域化作用：使基因转录和蛋白质合成在时间和空间上分开u 合成生物大分子：外核膜上附着核糖体,可合成蛋白质u 在细胞分裂中参与染色体的定位与别离u 控制细胞核与细胞质的物质交换被动运输:*些小分子物质和无机离子可自由通过核膜或核孔复合体。 主动运输：大分子物质和颗粒物质通过核孔复合体介导。被转运的核蛋白上一般要有供核孔复合体上的核转运受体识别的核定位信号。第二节 核纤层和核骨架一、核纤层nuclear lamina-紧贴内核膜的一层高电子密度纤维蛋白网,在细胞核内与核骨架相连,在细胞核外与中间纤维相连,形成贯穿于细胞核与细胞质之间的网架构造体系成分: Lamin A、Lamin B1、Lamin B2、 Lamin C *功能：1支持核膜，维持核孔的位置和核膜的形态2核膜重建及染色体凝集相关；二、核骨架nuclear scaffold，又称核基质nuclear matri*。-在真核细胞间期核内，除去染色质、核膜与核仁以外的由非组蛋白组成的纤维网架构造。构成:主要由纤维蛋白构成。核基质蛋白；核基质结合蛋白。*功能：1与DNA的复制密切相关2基因转录、RNA加工及其定向运输；3与细胞分裂、分化有关；第三节 染色质和染色体u 同一物质的两种形态染色质：间期细胞核中呈伸展、细网状的DNA蛋白质复合物。染色体：细胞分裂期核中呈高度浓缩、折叠、盘曲成条状或棒状的DNA蛋白质复合物一、化学组成：由DNA、组蛋白和非组蛋白及少量RNA组成 真核细胞染色体的DNA序列1、单一序列：单一拷贝序列，绝大局部构造基因属于此类。2、中度重复序列：重复拷贝数在104105，组蛋白基因、rRNA基因和tRNA基因属于此类3、高度重复序列：重复拷贝数在105以上，分布于着丝粒区和端粒区，大多组成异染色质 组蛋白histone 富含精氨酸和赖氨酸、带正电荷，为碱性蛋白。 H2A、H2B、H3、H4形成核小体八聚体核心 H1在形成核小体中起连接作用 非组蛋白：维持染色体构造、调控基因表达 RNA：含量少，多为新合成的RNA前体二、染色质的种类1、常染色质 -间期细胞核中构造松散、螺旋化程度较低、碱性染料着色较浅的染色质。转录功能活泼的染色质，分布于细胞中央或核仁中2、异染色质 -间期细胞核中构造严密、螺旋化程度较高、碱性染料着色较深的染色质丧失转录活性或转录不活泼的染色质，分布于细胞核周围或形成核仁的相随染色质 1构造异染色质-整个细胞周期中处于凝集状态的染色质,多处于着丝粒、端粒或染色体凹陷部位 2兼性异染色质-在*些细胞类型中，可以向常染色质转变，恢复转录活性的染色质*三、染色质的构造与装配 1、染色质的一级构造11nm染色质纤维DNA被压缩7倍核小体(nucleosome)-由约200dp长度的DNA区域和一个组蛋白组成的八聚体，呈圆盘型颗粒状核心部：组蛋白-2H2A、H2B、H3、H4DNA分子-146bp、1.75圈连接部：组蛋白H1DNA-60bp 2、染色质的二级构造30nm染色质纤维，6个核小体缠绕一圈形成的中空性管，组蛋白H1位于螺旋管内侧。DNA又被压缩6倍3、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又被压缩40倍 4、四级构造-染色单体-超螺线管进一步折叠又被压缩成为四级构造染色单体。DNA又被压缩5倍人的一个细胞DNA由DNA到染色体其长度被压缩约800010000倍染色体支架-放射环模型- 一条染色单体约有106个微带四、中期染色体1.染色单体：每一中期染色体都有两条，由细胞分裂间期时组成染色体的DNA与组蛋白复制后组装形成，彼此以着丝粒相连，又称姐妹染色单体。2.着丝粒与着丝点动粒：是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕两侧的一个附加的圆盘状构造着丝粒- 位于两条染色单体相连处，染色体上凹陷的、浅染的缢痕，即主缢痕的中心部位。 着丝点动粒-位于染色体主缢痕两侧、一个附加的特化圆盘状构造，由蛋白质组成，可与纺锤丝微管接触，是微管蛋白聚合的中心之一。着丝粒-动粒复合体- 是一种高度有序的、在构造和组成上都是非均一的整合构造动粒构造域：内板：呈颗粒状，高电子密度。中间间隙：呈半透明状，电子密度最低，无构造。外板：是动粒微管连接的位点。纤维冠：没有动粒微管存在时，微管蛋白覆盖在外板外表形成的中心构造域：位于动粒构造域的内外表，是由富含重复序列的DNA、高度浓缩的异染色质组成。配对构造域：位于中心构造域的内外表，中期时两条染色单体在此处相互连结，该构造域有内部着丝粒蛋白和 染色单体连接蛋白两种蛋白。这3种构造域在细胞分裂中相互配合、共同作用，可保证有丝分裂中染色体与纺锤体的整合及有序的配对和别离。着丝粒是鉴别染色体的重要标志根据着丝粒的位置将染色体分为：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3.次缢痕：除主缢痕外，在染色体上的浅染缢缩部位。核仁组织者区nucleolar organizing region NOR)：染色体上含有rRNA基因5SrRNA基因除外，与间期细胞核仁形成有关的一种构造，对于核仁有缔合作用。随体：位于染色体末端的球形或棒形构造，通过次缢痕区的染色体短臂相连，主要由异染色质组成，不具活性端粒：是染色体端部的特化构造，具有极性，由端粒DNA和端粒蛋白构成。五、核型与带型核型：指一个物种中的全套染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、长度、着丝粒的位置、随体的有无、次缢痕的数目等特征的总和核型分析: 对染色体进展测量计算，并加以分组、排队、配对以进展形态分析带型分析: 染色体经物理、化学因素处理后，再进展分化染色，使其沿纵轴方向显示出一系列带纹的方法*第四节 核 仁核仁见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般1-2个，有时多达3-5个。主要功能是转录rRNA和组装核糖体单位。一、核仁的化学组成：蛋白质、RNA、DNA和少量的脂类。*二、核仁的超微构造：1、核仁相随染色质：核仁周围染色质:异染色质核仁内染色质：伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载有rRNA基因rDNA此段DNA称核仁组织者区NOR它是形成核仁的部位。核仁组织者区的染色质在细胞分裂中期成为染色体的次缢痕。2、纤维构造：高密度区，染色深，呈环形或半月形，RNA和蛋白质组成3、颗粒成分：密布于纤维构造的外侧，并延伸到核仁周边，RNA和蛋白质，核糖体亚基的前体物质4、核仁基质：含蛋白质和无定形的液体物质，电子密度低，和核基质相连三、核仁组织者区和核仁周期1、核仁组织区NOR：人类有5对染色体上存在核仁组织区，它们都是短臂上带有随体的染色体，这些染色体称核仁组织者染色体。其短臂末端与随体之间有染色质细丝相连DNA细环，上含转录rRNA基因,它可指导rRNA的合成。2、核仁周期：间期存在 分裂期消失 分裂末期重建核仁组织者染色体解旋,rDNA伸展成细环,在酶的作用下合成rRNA,经积累和包装,rDNA细环周围又组建成新的核仁 染色质浓缩,rDNA细环逐渐缩回到染色体,rRNA合成停顿,核仁缩小继而消失。 12核仁或更多*四、核仁的功能合成核糖体的亚基1.rRNA的合成2.rRNA的加工与成熟20S RNA 18SrRNA+核仁蛋白小亚基40S 降解 45S RNA 41S RNA28S rRNA 32S RNA 5.8S rRNA大亚基60S5S rRNA 核仁蛋白3.核糖体大小亚基的装配P197 图2-7-20*第五节 细胞核的功能一、遗传信息的贮存二、遗传信息的复制：半保存复制、双向性、多起点性、半不连续性、不同步性三、DNA的转录：1、RNA链的起始2、RNA链的延伸3、RNA链的终止RNA转录后的加工：1.在5端加帽子：封闭5端使之不被核酸降解酶降解。 2.在3端加尾巴：促进mRNA通过核孔由细胞核进入细胞质，封闭3端使之不被核酸降解酶降解,保持mRNA的稳定性。3.剪接 ：剪去内含子，连接外显子第八章 细胞增殖和细胞周期细胞增殖cell proliferation - 是细胞生命活动的重要特征之一 概念：细胞通过生长和分裂，产生与母细胞具有一样遗传特性的子细胞，使细胞数目增加的过程。方式：无丝分裂 - amitosis有丝分裂- mitosis减数分裂- meiosis第一节 细胞分裂(Cell division)一、无丝分裂amitosis：指细胞核与细胞质的直接分裂，细胞核拉长呈哑铃形，中央变细断开，细胞分裂成两个。鸡胚血细胞、低等生物常见。二、有丝分裂mitosis：又称间接分裂，特点是细胞通过有丝分裂装置或纺锤体将遗传物质准确的等分到两个细胞中，以保证细胞增殖过程中的遗传稳定性。 1、前期prophase：染色质凝集成染色体核膜破裂和核仁消失确定分裂极，形成早期纺锤体有丝分裂器(mitotic apparatus)：由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合形成的临时性纺锤形构造，能确保将已复制好的两套遗传物质平均分配给两个子细胞。 2、中期metaphase：染色体排列在赤道面，形成完整的纺锤体 3、后期anaphase：着丝粒一分为二，姐妹染色单体别离,并移向两极 4、末期telophase：形成两个子核，胞质分裂cytokinesis有丝分裂过程中染色体的动力机制： 1、染色体整列排队：指染色体整齐的排列到赤道板上的过程，是启动染色体别离并向两个子细胞中平均分配的先决条件。解释染色体向赤道板排列的两种假说：牵拉假说、外推假说 2、染色体别离：后期染色单体别离和向两极移动的运动机制，后期A和后期B两个阶段假说P217三、减数分裂meiosis：减数分裂是特殊的有丝分裂，仅发生于有性生殖细胞形成过程中的*个阶段，细胞仅进展一次DNA复制，随后进展两次细胞分裂1、减数分裂前间期：G1期、S期特别长、G2期 2、第一次分裂： 1前期Iprophase I：细线期：染色质凝集和同源染色体开场配对偶线期：同源染色体配对和联会，形成二价体配对后，两条同源染色体严密结合在一起形成的复合构造和联会复合体同源染色体在联会的部位形成的特殊复合构造。粗线期：染色体缩短变粗, 出现四分体；在联会复合体SC中部出现球状椭圆形重组结；非姐妹染色单体发生重组和交换；合成一小局部P-DNA，编码一些与DNA点切和修复有关的酶；合成减数分裂期专有的组蛋白。双线期：重组完毕，同源染色体开场别离，同源染色体间的联会复合体消失，大局部片断分开，仅留一些连接点，称穿插。RNA合成活泼，持续时间一般较长，其长短变化很大终变期：染色体继续缩短变粗,同源染色体重组完成；核仁、核膜消失，纺锤体形成；四分体较均匀的分布在细胞核中。2中期Imetaphase I：同源染色体没有完全分开，仍有穿插；成对的同源染色体排列于赤道面上 3后期Ianaphase I：同源染色体分开并向两极移动，染色体数目减半 4末期Itelophase I：子细胞核重建，胞质分裂，形成两个间期子细胞；立即准备减数第二次分裂 3、减数分裂间期：短暂，没有DNA复制，只有中心体的复制4、第二次分裂： 1前期II：形成染色体和纺锤体，核膜核仁消失 2中期II：各染色体排列在赤道面上 3后期II：姐妹染色单体分