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文档简介

1、Cell 3 细胞的基本概念一、名词解释细胞(cell):细胞是有膜包围的,能进行独立繁殖的最小原生质团,同时细胞是生命活动的基本结构和功能单位。原生质(protoplasm):原生质是具有生命现象的细胞活物质,指构成细胞的全部活物质。原生质体(protoplast):由脂双层膜包围着原生质的活细胞。也有这样说的原生质体是除去全部细胞壁的“细胞”,或是一个为脂膜所包围的裸露“细胞”。细胞器(organelle):细胞质中的在光学和电子显微镜下能够分辨出的,具有一定形态特点,执行特定功能的结构,称为细胞器。如质体、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、中心体、液泡。细胞质(cytoplasm

2、):细胞质是指细胞核与细胞膜之间的原生质。胞质溶胶(cytosol):细胞质中除了膜围细胞器以外的部分称为细胞质溶质或胞质溶胶,内含有水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。原核细胞(prokarytic cell):没有典型细胞核的细胞,包括细菌和蓝藻。最主要特征是没有由膜包围的细胞核,遗传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中,这些区域与细胞质之间没有核膜隔开,所以一般把这种区域称为类核(nucleoid)又称拟核。真核细胞(eukaryotic cell) :有细胞核和膜围细胞器的细胞,包括单细胞生物、全部多细胞生物的细胞。拟核(nucleoid):原核细胞中,没有由膜包围的细胞核,遗

3、传物质通常集中于细胞的一个或几个区域中,这些区域与细胞质之间没有核膜隔开,所以一般把这种区域称为拟核。二、细胞的基本要素和基本特征?细胞进行生命活动的最基本要素: (1)一套基因组;(2)一层质膜;(3)一套完整的代谢系统。 细胞区别于无机界的最主要的特征:(1)在结构上具有自我装配的能力;(2)在生理活动中具有自我调节的能力;(3)在增殖上具有自我复制的能力。三、比较原核细胞与真核细胞?原核细胞主要形态特征:(1)细胞膜:单位膜,约10nm厚,暗亮暗形式,没有内膜系统。(2)类核:遗传物质集中区域,为一裸露环状DNA分子。(3)细胞质:没有内膜系统、细胞器(核糖体除外)。(4)细胞壁:肽聚糖

4、等成分构成。真核细胞结构:(1)质膜:即细胞膜,为暗明暗三层结构的单位膜。(2)细胞核: a. 核膜:双层核膜 b. 遗传物质:DNA组蛋白 ® 核小体 ® 染色 质 ® 染色体 c. 核仁:一或多个核仁 d. 核质:核基质,内有核骨架。(3)细胞质:存在于质膜与核被膜之间的原生质。 有各种细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、中心粒、微体等。(4)细胞壁:由纤维素组成。真核细胞与原核细胞比有以下特点: 1、细胞膜系统的分化与演变结构与功能区域化(compartmentalization)与专一化:原核细胞没有膜包围的细胞核,而真核细胞的细胞

5、核是有膜包围的;:真核细胞有内膜系统、及内膜系统演变的细胞器,原核生物没有内膜系统;2、 遗传装置及基因表达调控方式差异.基因结构:原核细胞DNA环状,一个,DNA裸露或与少量蛋白质结合;真核细胞DNA线状,多个,DNA与多种蛋白质结合成核小体结构。 DNA组蛋白核小体染色质染色体.基因表达调控: 原核细胞: DNA没有无用序列,均为编码序列;真核细胞:DNA常有内含子(intron)与外显子(exon)相间排列。 内含子:DNA中不编码蛋白质的序列 外显子:DNA中编码蛋白质的序列3、 细胞骨架系统出现Cell 4 质膜和细胞表面1、 解释名词:单位膜(unit membrane):电镜下生

6、物膜呈现的暗-明-暗三层式膜称为单位膜。其中暗线是由脂类分子极性头部和蛋白质亲水端经锇酸染色后的显示,明带为脂类分子和蛋白质疏水部分所形成。流动镶嵌模型:1.脂类分子构成膜的基质;2.蛋白有两种,插入膜中(整合蛋白),或附着于细胞表面(边周蛋白),表现出分布的不对称性;3.膜是流动的,膜分子在膜平面内可行各种运动。整合蛋白或内在蛋白(integral protein):占膜蛋白的70-80%,整合蛋白以不同程度嵌插在脂双分子层中,一次或多次穿膜,与脂双层分子结合紧密,只有用去垢剂处理,使膜崩解后才能将它们分离出来。大多数整合蛋白在质膜外表面结合有寡糖链,从而成为糖蛋白。周边蛋白(periphe

7、ral protein):占膜蛋白的20-30%,分布在膜的内外表面,与膜结合较弱,用温和的方法如改变溶液的离子强度或浓度,可将它们从膜上分离下来。细胞外被:覆盖在细胞质膜表面的一层黏多糖物质。以共价键和膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白或糖脂,对膜蛋白有保护作用,并在分子识别中起重要作用。细胞连接(cell junction):多细胞生物的组织中,细胞与细胞间和细胞与细胞外基质间往往形成一些结构关系,这些结构称为细胞连接。按功能可分为封闭连接、锚定连接、通讯连接。紧密连接(occluding junction):又称封闭小带,主要存在于脊椎动物上皮细胞间以及表皮细胞间的连接。这种连接环绕细胞表面形成

8、带状区,与其四周相邻细胞构成连接。两膜之间不留空隙,使胞外物质不能通过。黏着带:此连接呈带状,环绕整个细胞,其位置一般位于上表皮顶侧面的紧密连接的下方,在黏合带处,相邻细胞间有间隙。间隙两侧的质膜有伸出的跨膜蛋白,相互黏合,将两个细胞连接在一起。黏合斑(adhesion plaque):肌动蛋白束参与的细胞与细胞外基质之间的黏合连接,使细胞中肌动蛋白丝束和基质连接起来。连接处的质膜呈盘状,也称点状黏合(focal adhesion)。桥粒(desmosome):相邻两细胞的胞质斑由跨膜糖蛋白(钙黏蛋白)黏合在一起。呈纽扣状,质膜内侧有胞质斑,许多中间丝与其相连,也称斑状黏合。半桥粒(hemid

9、esmosome):位于上皮基底层细胞的基底部,桥粒的一半,加强上皮细胞与基质的关系,防止细胞在受力时与基膜分开。间隙连接(gap junction):动物组织细胞间广泛分布的连接方式,基本结构单位是连接子,连接子由6个跨膜蛋白围成直径1.5nm的通道,相邻细胞质膜上的两个连接子对接形成间隙连接,允许分子量在1000道尔顿以下离子或分子通过。每个间隙连接含数百个连接子。2、 试述质膜的结构与化学组成。结构单位膜(unit membrane) 电镜下生物膜呈现的暗-明-暗三层式膜称为单位膜。 其中暗线是由脂类分子极性头部和蛋白质亲水端经锇酸染色后的显示,明带为脂类分子和蛋白质疏水部分所形成。流动

10、镶嵌模型脂类分子构成膜的基质;蛋白有两种,插入膜中(整合蛋白),或附着于细胞表面(边周蛋白),表现出分布的不对称性;膜是流动的,膜分子在膜平面内可行各种运动。化学组成蛋白质2070%;脂类3080%;碳水化合物10%(糖脂、糖蛋白)质膜主要由膜脂和膜蛋白组成,另外还有少量糖,主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架,膜蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。3、 解释质膜流动性和不对称性,影响膜流动性的因素有哪些?膜脂的流动性相变(phase transition):脂双层由流动性较大的液晶态到凝胶化的晶态的相互转变称为相变,引起相变的温度称相变温度。相变温度以

11、上膜脂分子的5种运动:旋转异构运动、侧向移动、旋转运动、左右摆动、翻转运动。影响膜脂流动性的因素:1、不饱和顺式双键多,分子弯曲,排列有序性降低,另外相变温度也降低,膜的流动性增高(如花生油和猪油);2、脂肪酸链越短,相变温度低,膜的流动性高;3、胆固醇在相变温度以上增加膜脂的有序性,抑制磷脂分子的脂肪酸链的旋转异构运动,降低膜的流动性;4、卵磷脂/鞘磷脂的比值高,卵磷脂脂肪酸不饱和程度高,流动性高;5、膜脂结合膜蛋白后,也影响膜脂的流动性。膜的不对称性(1)内外两层膜脂种类、数量分布明显不同PC(磷脂酰胆碱)和SM(鞘磷脂)主要分布在外小叶;PE(磷脂酰乙醇氨 )和PS(磷脂酰丝氨酸)分布在

12、内小叶。磷脂的合成发生在内质网膜的细胞质溶质面,转位酶、翻转酶、脂层爬行酶维持膜的不对称性(2)糖脂只分布于非细胞质侧。四、举例说明紧密连接、锚定连接、通讯连接的结构特点和主要功能。一、紧密连接(封闭连接的主要形式): 上皮细胞与四周相邻细胞通过膜上整合蛋白对合形成密封条索封闭细胞间隙的连接方式。相临细胞跨膜蛋白对应相接“焊接”成条状嵴线,嵴线纵横交错,汇合成网状,达到封闭、连接目的。紧密连接的功能:1、细胞连接;2、封闭细胞间隙,阻止物质从细胞间隙通过,保证了机体内环境的相对稳定,封闭作用的强弱与封闭“焊接线”的疏密有关;3、隔离膜上蛋白,限制膜蛋白的自由扩散,使其定位于膜上的某一区域。消化

13、道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障,能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同,例如小肠上皮细胞的紧密连接对Na+的渗漏程度比膀胱上皮大1万倍。 二、锚定连接: 通过骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。锚定连接具有两种不同形式: 与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括黏合带与黏合斑 与中间丝相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒 (1)黏合带(adhesion belt):相邻细胞间有间隙,间隙中相邻细胞跨膜糖蛋白相互黏合,在细胞内跨膜糖蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白微丝相连,

14、微丝平行质膜环绕呈带状。黏合带的结构:a.跨膜糖蛋白-钙粘蛋白(cadherin) 十几种:E-钙黏蛋白,N-钙黏蛋白,P-钙黏蛋白b.附着蛋白:-、-、- 锁连蛋白,-辅肌动蛋白等 c.成束肌动蛋白丝(微丝)沿质膜内侧呈连续带,使相邻细胞粘合在一起构成“肌动蛋白丝-附着蛋白-钙粘蛋白-相邻细胞”的跨细胞网络。常位于上皮细胞顶端,紧密连接下方。质膜间隙15-20nm也称黏合连接(adherens junction),中间连接(intermediate junction)黏合带的功能:连接细胞,增强组织的机械牢固性(2)黏合斑(adhesion plaque)肌动蛋白束参与的细胞与细胞外基质之间

15、的黏合连接。 也称点状黏合(focal adhesion)主要结构和功能特点:通过整联蛋白同细胞外基质相连,而不是与另一个细胞的表面相连。附着蛋白:为黏着斑蛋白和-辅肌动蛋白肌动蛋白束(3)桥粒(desmosome): 相邻两细胞的胞质斑由跨膜糖蛋白(钙黏蛋白)黏合在一起。呈纽扣状,质膜内侧有胞质斑,许多中间丝与其相连,也称斑状黏合。桥粒的完整性依赖于Ca2+的存在。中间丝成分依细胞类型不同而不同。桥粒功能:坚韧的细胞连接。 桥粒连接的细胞耐受机械压力,使上皮细胞不因外界张力而分离。 在皮肤、口腔、食道表皮等易受斯拉和摩擦处桥粒多。(4)半桥粒位于上皮基底层细胞的基底部,桥粒的一半,加强上皮细

16、胞与基质的关系,防止细胞在受力时与基膜分开3、 通讯连接1、 间隙连接(gap junction)动物组织细胞间广泛分布的连接方式,基本结构单位是连接子,连接子由6个跨膜蛋白围成直径1.5nm的通道,相邻细胞质膜上的两个连接子对接形成间隙连接,允许分子量在1000道尔顿以下离子或分子通过。每个间隙连接含数百个连接子。间隙连接的主要功能:代谢偶联:允许小分子代谢物和信号分子通过,实现物质的快速平均分配。协调细胞群体的生物学功能。在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用。 电偶联:电偶联在神经冲动传递过程中起重要作用; a电突触:神经元之间或神经元与效应细胞之间的间隙连接完成神经冲动的传导。b在具有电

17、兴奋性的细胞构成的组织中形成电偶联。2. 胞间连丝:植物细胞间通过胞间连丝相互连接,完成细胞间的通讯联络。由穿过细胞壁的质膜围成的细胞质通道,直径约2040nm。因此植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体(syncytium)。通道中有一由膜围成的筒状结构,称为连丝小管。连丝小管由光面内质网特化而成,管的两端与内质网相连。连丝小管与胞间连丝的质膜内衬之间,填充有一圈细胞质溶质(cytosol)。一些小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间传递。 胞间连丝的功能 a实现细胞间由信号介导的物质有选择性的转运;b实现细胞间的电传导;c在发育过程中,胞间连丝结构的改变可以调节植物细胞间的物质运输。 3.化学突

18、触:神经细胞间和神经肌肉间存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式,它通过释放神经递质来传导神经冲动。化学突触是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式,其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。由突触前膜(presynaptic membrane)、突触后膜(postsynaptic membrane)和突触间隙(synaptic cleft)三部分组成。 Cell 5细胞膜与物质运输1、 解释名词:内吞作用、吞噬作用、受体介导内吞、穿胞运输、载体蛋白、通道蛋白、被动运输、主动运输、Na+-K+泵、协同运输内吞作用(endocytosis):通过质膜的变形运动将细胞外颗粒或大分子物质包裹在囊泡内运输入细胞内的过

19、程。包括吞噬作用和胞饮作用。吞噬作用(phagocytosis):细胞内吞入较大的固体颗粒的过程,如细菌、细胞碎片等。受体介导内吞(receptor-mediated endocytosis):细胞膜受体专一性识别并结合相应配体,在细胞内微丝的作用下,此处内吞质膜胞质面有成笼蛋白,结合部位质膜向内凹陷,形成衣被小窝,衣被小窝与质膜脱离形成衣被小泡将细胞外物质摄入细胞内,与溶酶体融合。细胞特异性摄取细胞外大分子物质的过程。穿胞运输(transcytosis):物质被细胞膜上受体结合后内吞,从一个细胞外区间穿过细胞质转运到细胞外另一个区间。载体蛋白(carrier proteins):能与特异性分

20、子结合,通过构象改变将物质运输到膜的另一侧。介导被动运输和主动运输。通道蛋白(channel proteins ):通道蛋白能形成贯穿膜脂双分子层的充水的通道,使某些物质通过而运输到膜的另一侧。通道蛋白只介导被动运输。被动运输(passive transport):顺浓度梯度、不耗能。即溶质分子顺其浓度梯度穿过脂双层的运输,不需要消耗细胞的代谢能,包括简单扩散(物质分子直接穿过脂双层)和协助扩散(在运输蛋白的协助下)两种方式。主动运输(active transport):逆浓度梯度、耗能、需载体蛋白帮助。在膜运输蛋白的帮助下,使被运送物质逆浓度梯度或电化学梯度消耗能量跨越膜的运输方式,介导此运

21、输方式的蛋白全为载体蛋白。Na+-K+泵(Na+-K+ pump):动物细胞膜上穿膜运输的载体蛋白,又称Na+-K+ ATP酶,能水解ATP,通过自身构象变化将Na+泵出细胞,将K+泵入细胞。由大、小两个亚基组成,大亚基为一多次穿膜跨膜蛋白,小亚基为一糖蛋白。协同运输(co-transport):一种物质的逆浓度梯度穿膜运输依赖于另一种物质的顺浓度梯度的穿膜运输,二者协同进行,是一种间接消耗ATP的主动运输方式。物质运输方向与离子转移方向相同为同向共运输,物质运输方向与离子转移方向相反为反向共运输。二、举例说明受体介导内吞的过程。 配体与膜受体结合,形成衣被小窝(coated pit); 衣被

22、小窝向内凹陷后同质膜脱离形成衣被小泡(coated vesicle) 衣被小泡的衣被脱去,形成无被小泡(早期内体);P84动物细胞对胆固醇的吸收是研究的比较清楚的一种受体介导内吞。 胆固醇主要在肝细胞中合成,随后与磷脂和蛋白质形成低密脂蛋白(low-density lipoproteins,LDL),释放到血液中。LDL颗粒的质量为3X106Da,直径2030nm,芯部含有大约1500个胆固醇分子,这些胆固醇分子被酯化成长链脂肪酸。芯部周围由一脂单层包围,脂单层包含磷脂分子和未酯化的胆固醇以及一个非常大的单链糖蛋白质 (apolipoprotein B-100),这个蛋白质分子可以和靶膜上的受

23、体结合 当细胞进行膜合成需要胆固醇时,细胞即合成LDL跨膜受体蛋白,并将其嵌插到质膜中。受体与LDL颗粒结合后,形成衣被小泡;进入细胞质的衣被小泡随即脱掉笼形蛋白衣被,成为平滑小泡,同早期内体融合,内体中PH值低,使受体与LDL颗粒分离;再经晚期内体将LDL送人溶酶体。在溶酶体中,LDL颗粒中的胆固醇酯被水解成游离的胆固醇而被利用。细胞对胆固醇的利用具有调节能力,当细胞中的胆固醇积累过多时,细胞即停止合成自身的胆固醇,同时也关闭了LDL受体蛋白的合成途径,暂停吸收外来的胆固醇。3、 参与物质穿膜运输的运输蛋白包括哪几类?各有何特点?1、 通道蛋白(channel proteins ):通道蛋白

24、能形成贯穿膜脂双分子层的充水的通道,使某些物质通过而运输到膜的另一侧。通道蛋白只介导被动运输。特点:1、快:是载体蛋白运输速率的1000倍。 2、高度离子选择性 3、闸门控制2、载体蛋白(carrier proteins):能与特异性分子结合,通过构象改变将物质运输到膜的另一侧。介导被动运输和主动运输。Cell 7内质网和核糖体 1、 名词:内膜系统, 细胞质溶质, 微粒体,信号肽,多聚核糖体内膜系统(Endomembrane system):真核细胞胞质中除线粒体和叶绿体外由其它细胞器相互关联而组成的庞大、精密而复杂的膜系统称为内膜系统,主要包括核膜、内质网、高尔基复合体三部分,质膜、溶酶体

25、和分泌泡均可看作是它的衍生物。胞质溶质:细胞质内除细胞器和内含物以外的、较为均质和半透明的无定形胶状物质,在为各种生化反应提供适宜环境和维持细胞内环境稳定性等方面具有非常重要的作用。微粒体(microsome): 应用蔗糖密度梯度离心法从组织匀浆中分离出的由内质网膜等膜性碎片断裂形成的封闭小泡,有粗面微粒体和滑面微粒体。信号肽(signal peptide):信号肽是由mRNA 链上5 端的信号密码编码的 16-26个疏水氨基酸序列,其作用是与SRP结合,将游离核糖体引导到内质网膜上继续合成蛋白质。多聚核糖体(polyribosome):多个核糖体结合到一个mRNA分子上成串排列,形成蛋白质合

26、成的功能单位。一条mRNA链上可同时有多个核糖体进行蛋白质合成,大大提高了合成效率。2、 内质网有哪些功能。 粗面内质网由扁囊和附着在其外表面的核糖体构成,表面粗糙,细胞核周围的粗面内质网可与核膜外层通连。主要功能是合成分泌蛋白质。滑面内质网表面光滑无核糖体附着,主要参与类固醇、脂类的合成与运输,糖代谢及激素的灭活等。1RER(糙面)的功能:(一)蛋白质合成 蛋白质都是在核糖体上合成的,并且起始于细胞质基质,但是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成,这些蛋白质主要有:向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素;跨膜蛋白,并且决定膜蛋白在膜中的排列方式;需要与其它细胞组合严格分开的酶,如溶酶体的各

27、种水解酶;需要进行修饰的蛋白,如糖蛋白。(二)蛋白质的修饰与加工包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等,其中最主要的是糖基化,几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。内质网上进行的为N-连接的糖基化。(3) 膜的生成 粗面内质网合成膜蛋白 滑面内质网合成膜脂 依次添加专一性的酶、糖、脂质等,逐步转变为不同功能的各种膜-膜分化(四)物质的运输 内质网合成的蛋白质有不同的去向 驻留蛋白C末端有KDEL序列(赖-天-谷-亮)、溶酶体酶蛋白、分泌蛋白、膜蛋白、折叠错误的被运出内质网腔,被降解内质网合成的细胞内蛋白运送的第一步就是通过内质网膜和腔进行,且运送途径定位定向。2 SER(光面内质网)的功

28、能:不结合核糖体,不参与蛋白质的合成(一)脂类合成包括磷脂、胆固醇、脂肪、皮质激素、糖脂等。 以卵磷脂(磷脂酰胆碱)为例描述脂类的合成:三步,三种酶,酶的活性部位位于内质网膜的细胞质面 P137合成磷脂、胆固醇等膜脂,合成后以出芽的方式转运至高尔基体、溶酶体和质膜上,或借磷脂转换蛋白形成水溶性复合物,转至其它膜上。(二)解毒作用肝细胞中滑面内质网上细胞色素b5,细胞色素P450,NADPH-细胞色素C还原酶, NADH -细胞色素b5还原酶通过氧化、羟化有毒物质,使毒性破坏、极性增强易溶于水排出体外(三)参与糖原的代谢参与糖原分解:肝细胞滑面内质网胞质面 糖原磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖 6-磷

29、酸葡萄糖,SER膜上的葡萄糖-6-磷酸酶脱掉6-磷酸葡萄糖的磷酸根,葡萄糖转移到内质网腔中,最后被释放到血液 。(四)Ca2+贮存及调节膜上有钙泵,如肌质网。 内质蛋白和钙网蛋白可以结合储存钙离子肌质网: 高Ca2+ 细胞质: 低Ca2+3、 粗面内质网合成哪几类蛋白质?如何合成?分泌蛋白、整合膜蛋白、溶酶体酶蛋白等内质网驻留蛋白: 网质蛋白,C末端序列KDEL序列(赖天谷亮) 1 蛋白质的合成(内质网合成蛋白质的转移机制)1) 信号肽合成,SRP与之结合 多肽链起始合成于游离核糖体,先合成信号肽。 SRP识别并结合信号肽,形成SRP-核糖体复合体,此时,蛋白质合成暂停直至结合到内质网膜上。2

30、) 核糖体结合到内质网膜上 SRP-核糖体复合体附着于内质网膜SRP受体上,SRP完成使命后,与SRP受体分离,可继续被循环使用。此时,多肽链继续合成。3) 新生肽链经膜穿入内质网腔 信号肽及合成的新肽链通过中央管和转移通道进入内质网腔4) 信号肽被切除 信号肽完成使命后即被内质网膜上的信号肽酶切去并降解。与之相连的合成中的肽链继续进入内质网腔直到合成完整的多肽。5) 肽链合成完成 合成的肽链在内质网腔中加工,核糖体也脱离内质网,大小亚基分离,重新进行“核糖体循环”2 新生肽的折叠组装: 非还原性的内腔,易于二硫键形成; 蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase

31、,PDI): 切断二硫键,帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处于正确折叠的状态结合蛋白(Binding protein,Bip,chaperone): 识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位,并促进重新折叠与装配。 3 合成蛋白的修饰糖基化内质网中:Asn (-H2N*)N-乙酰葡萄糖胺N-连接糖基化多萜醇磷酸酯连接寡糖链(最初7个糖基,后来14个) 转移给蛋白质的天冬酰胺残基上 寡糖的转移是在内质网的腔面进行的4、 细胞质溶质在细胞生命活动中的作用。1 维持一些代谢反应途径:细胞质溶质中含有许多酶,若干代谢反应是在细胞质溶质中进行的。例如糖酵解的起始步骤。2 保持细胞内环境的稳定:如使酸度大

32、约保持着pH7.2,使某些离子保持适当的浓度。3 维持细胞内信号转导通路:各种信号转导途径的级联反应4 蛋白质合成的修饰:细胞质溶质蛋白、细胞骨架蛋白、和核蛋白是在细胞质溶质中的游离核糖体上合成的。在细胞质溶质发生的蛋白质修饰主要有N-端甲基化、糖基化、酰基化、磷酸化、去磷酸化以及辅酶和辅基的共价结合等,维持调节蛋白质生物活性,今晚哦保证生命活动的进行。5 降解废弃的蛋白质:折叠错误的蛋白,可通过转移体由内质网腔转移到细胞质溶质中,随后通过泛素化途径被降解。6 胞内物质运输:细胞质溶质为胞内物质运输提供了通路,特别是膜泡运输均沿细胞骨架转运。五、核糖体有几种类型?在细胞中的分布如何?按存在的生

33、物类型可分为两种类型:真核生物核糖体和原核生物核糖体。原核细胞的核糖体较小,沉降系数为70S,由50S和30S两个亚基组成; 而真核细胞的核糖体体积较大,沉降系数是80S,由60S和40S两个亚基组成。按在细胞中的分布分类可分为游离核糖体和附着核糖体。游离核糖体位于细胞质基质中,主要合成胞内蛋白,分泌在细胞内;附着核糖体主要附着在糙面内质网上,负责合成外运蛋白,分泌在细胞外。六、核糖体上与蛋白质合成有关的6个活性位点是什么?核糖体上的相关活性部位 mRNA结合位点,小亚基 A位点:氨酰-tRNA结合部位,大亚基 P位点:肽酰-tRNA结合部位,小亚基 E位点:肽基 转移后即将释放的tRNA的结

34、合位点,大亚基 肽基转移酶催化位点:催化氨基酸间形成肽键,大亚基中的rRNA具有此功能 GTP酶结合位点: 所结合的酶可催化肽酰-tRNA从A位转到P位Cell 72高尔基复合体和细胞分泌1、 高尔基体的结构特点?有哪四种细胞化学标志反应?这些化学反应差异说明了什么问题,有何生物学功能?高尔基复合体的基本形态和结构(一)显微结构及特点是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。呈弓形或半球形。凸出的一面对着内质网称为形成面(forming face)或顺面(cis face),膜较薄,约6nm,与内质网的厚度接近,暗-明-暗三层式单位膜结构不明显。凹进的一面对着质膜称为成熟面(matur

35、e face)或反面(trans face),约10nm。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡。无论在cis面,还是trans面,都在顶面部位存在一特殊区域,在此区域中,小管和潴泡连接成网,此谓高尔基网。(二)高尔基体的功能隔区:顺面的网络结构( cis Golgi network ,CGN):是高尔基体的入口区域。中间膜囊(medial Golgi):与高尔基体有关的糖合成均发生此处。【顺面潴泡(Cis Cisternae),中间潴泡(Medial Cisternae),反面潴泡(Trans Cisternae)。】反面的网络结构( trans Golgi network ,TGN): 高尔

36、基体的出口区域,参与蛋白质的分类与包装,最后输出。特点: 具有极性物质运输具极性; 顺面 反面位置具极性;顺面近核,反面靠近质膜 结构具极性 ;靠细胞核的面,潴泡弯曲呈凸面形成面(Forming Face, cis顺面);远离核的面,潴泡呈凹面成熟面(Maturing Face, trans反面)。四种细胞化学标志反应:高尔基复合体的潴泡具有4种标志细胞化学反应区:嗜锇反应区:用饿酸染色时,高尔基复合体顺面的1-2个潴泡发生特异性着色,即嗜锇反应是顺面潴泡的标志反应。烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶(NADP酶)反应区:可特异性显示中间潴泡,是中间潴泡的标志反应。胞嘧啶单核苷酸酶(CMP酶)反应区:显

37、示高尔基复合体反面上的一些潴泡和管状结构。 CMP酶也是溶酶体的标志酶,预示着CMP酶特异性反应的潴泡和管状结构区为溶酶体的形成部位。硫胺素焦磷酸酶(TPP酶)反应区:特异性显示高尔基复合体反面的1-2个潴泡,为反面潴泡的标志反应。高尔基复合体的各种标志反应有助于深入了解高尔基复合体在结构和化学组成上的极性,并可用来更准确地鉴别高尔基复合体各部潴泡及其极性。2、 高尔基体的功能有哪些? 高尔基复合体在内膜系统中处于中介地位,它的主要功能是参与细胞分泌活动,在对细胞内合成物质的加工、修饰、分选、包装和运输中具有重要作用。许多重要大分子的运输和分泌都要通过高尔基复合体,因而高尔基复合体的膜也要不断

38、地进行连续转变。一、高尔基复合体与细胞分泌活动 高尔基体的主要功能之一是形成和包装分泌物,将内质网合成的蛋白质和脂质进一步加工、浓缩、运输,形成各种分泌颗粒,运送到胞外。 高尔基复合体的反面高尔基网对蛋白还有分拣作用(sorting),可根据蛋白所带有的分拣信号,将不同命运的蛋白质分拣开,并以膜泡形式运输至靶部位,如溶酶体酶。植物细胞含有果胶质和纤维素的细胞壁物质也是在高尔基复合体上进行加工和包装的。高尔基复合体在植物细胞壁的形成过程中具有重要作用。二、蛋白质和脂类的糖基化及其修饰在糙面内质网上合成的蛋白质,大部分都要进行糖基化修饰而形成糖蛋白,糖蛋白中的寡糖链在细胞内蛋白质的分拣和运送中具有

39、一定作用。蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和高尔基复合体中进行。高尔基复合体中有多种糖基转移酶和加工寡糖链的酶,催化蛋白质和脂类的糖基化并对蛋白的寡糖链按顺序依次修饰。(O链接)三、高尔基复合体对蛋白的分拣作用反面高尔基网可根据蛋白所带的分拣信号,将不同命运的蛋白分拣开来,以膜泡形式运输至靶部位。四、蛋白质的加工改造在糙面内质网上合成的蛋白质有些是无生物活性的前体物,称为蛋白原(proprotein)。蛋白原经过加工改造才能具有生物活性。3、 内质网和高尔基体的糖基化有什么区别?蛋白质的糖基化修饰主要在糙面内质网和高尔基复合体中进行。 N-连接的糖链合成起始于内质网,完成于高尔基体。在内质网

40、形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,发生了一系列有序的加工和修饰,原来糖链中的大部分甘露糖被切除,但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。糖蛋白的空间结构决定了它可以和那一种糖基转移酶结合,发生特定的糖基化修饰。许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接的糖链。O-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr和Hyp的OH基团,然后逐次将糖基转移到上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记,改变多肽的构象和增加

41、蛋白质的稳定性。 内部构造在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上,形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层,有些锚定在膜上。P1564、什么是膜流,其意义?膜流:细胞的各种膜性结构相互联系和转移现象。 内质网高尔基复合体细胞质膜这种由高尔基复合体参与的膜流活动不仅在物质运输上起重要作用,而且还使膜性细胞器的膜成分不断得到补充和更新。Cell 8溶酶体和微体1、 名词:初级溶酶体, 次级溶酶体, 自噬性溶酶体,异噬性溶酶体,吞噬性溶酶体, 多泡小体, 残余小体初级溶酶体(Primary lysosome):刚刚从反面高尔基体形成的小囊泡,

42、外面由一层脂蛋白膜包围,囊泡中仅含有处于非活性状态的水解酶类,但没有作用底物。多呈球形,内含物较均一,无明显颗粒。只有当溶酶体破裂,或其它物质进入,才有酶活性。次级溶酶体(Secondary lysosome):当初级溶酶体融入来自细胞外或细胞内的消化物后,所形成的复合小体。此类溶酶体体积较大,形态不规则,具有异质性,其内含有水解酶和相应的底物如颗粒性物质、膜碎片等,是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同, 分为自噬性溶酶体、异噬性溶酶体,前者消化的物质来自细胞本身的各种组分,后者消化的物质来自外源。自噬性溶酶体(autophagic lysosome):融入细胞自身多

43、余或衰老细胞器的一类次级溶酶体,清除细胞内衰老和多余的细胞器,或解决细胞急需。异噬性溶酶体(heterophagic lysosome):初级溶酶体与吞噬体或胞饮体融合形成,消化来源于细胞外的物质。如果异噬性溶酶体的消化物质来自吞噬泡,又可称为吞噬溶酶体;若消化来自胞饮泡,则可称为多泡小体。残余小体:次级溶酶体中消化不掉的物质便残留在溶酶体中,形成残余小体。又称后溶酶体,已失去酶活性,残体可通过外排作用排出细胞,也可能留在细胞内逐年增多。 2、 溶酶体化学组成有何特点?溶酶体是怎样形成的? 它有哪些功能? 化学组成:溶酶体膜、溶酶体酶。一 溶酶体膜(一层由双层磷脂构成的厚710nm的单位膜):

44、² 1 嵌有质子泵,形成和维持溶酶体中酸性内环境;² 2 具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运;² 3 膜蛋白高度糖基化,可能有利于防止自身膜蛋白的降解。(1) 膜脂:多萜醇衍生物Bis单酰甘油磷酸(2) 膜蛋白 :溶酶体结合膜蛋白(LAMP ) 溶酶体整合膜蛋白(LIMP ) 溶酶体膜糖蛋白C端具有高度保守性,可能是该蛋白向溶酶体运输的识别信号。二 溶酶体酶酸性磷酸酶:溶酶体的标志酶,蛋白酶、核酸酶、脂酶等最适PH3.55.5底物 :蛋白质、多糖、脂类等形成:内质网上核糖体合成溶酶体蛋白进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰,溶酶体酶蛋白先带上3个葡萄糖、9个甘

45、露糖和2个N-乙酰葡萄糖胺,后切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖进入高尔基体Cis面膜囊N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在12个甘露糖残基上在中间膜囊由N-乙酰葡萄糖苷酶切去N-乙酰葡糖胺,产生甘露糖6磷酸 (M6P)残基,形成M6P配体与trans膜囊上的受体结合选择性地包装成初级溶酶体。溶酶体水解酶的发生途径:功能 P181 1细胞内消化 2消除衰老的细胞器 3在发育中的作用 4在受精中的作用 5防御6种子发芽3、 溶酶体有哪几种类型?哪些疾病与溶酶体异常相关?溶酶体类型:根据溶酶体的功能状态和底物来源分类 1 初级溶酶体 2 次级溶酶体: 自噬溶酶体-

46、自噬小体;异噬溶酶体-异噬小体 3 残余小体(三级溶酶体) 详见前面名词解释溶酶体功能异常导致的疾病:(一)先天性溶酶体病(酶缺乏造成) 底物贮积,溶酶体过载。 如黑朦性先天愚型,缺乏-氨基己糖酯酶,脑组织中神经节苷脂大量积累,造成患者精神呆滞,2-6岁死亡。 型肝糖病,缺乏-糖苷酶,糖原不能降为葡萄糖,心脏增大,肌无力,2岁前死亡。(二)溶酶体与矽肺SiO2 硅酸 破坏溶酶体膜 巨噬细胞死亡 纤维化因子 肺组织弹性下降(三)溶酶体与类风湿关节炎 溶酶体膜不稳定导致软骨细胞减少 可的松治疗(四)肺结核 结核杆菌上硫酸脑苷脂抵御溶酶体的溶菌杀伤作用链霉素治疗(五)休克: 缺氧缺血导致溶酶体膜不稳

47、定 肾上腺皮质激素4、 为什么说溶酶体和过氧化物酶体是异质性细胞器?异质性(heterogeneous)的细胞器,:是指在不同生物及不同发育阶段,该细胞器的形态、大小, 甚至所含有酶的种类都有很大的不同,如溶酶体、过氧化物酶体。溶酶体根据其内含物的不同可以分为很多类别,细胞里最初形成的是初级溶酶体,初级溶酶体要经过变化后成为溶酶体,溶酶体又可以接受来自细胞内吞而形成的吞噬泡并与之融合,进而演变为次级溶酶体,次级溶酶体经过消化酶降解其中的大分子成分并将有用物质运输到细胞质或其他细胞器之中,剩余的不能被降解的成分依然保留在次级溶酶体中,这时的次级溶酶体就被成为残余小体。这些都总称为溶酶体,其形状、

48、大小、内含物等均不相同,故称为异质性细胞器。过氧化物酶体是一种具有异质性的细胞器,在不同生物及不同发育阶段有所不同。过氧化物酶体的形态大小因生物体和细胞类型不同而有差异,一般有圆球形、卵圆形或哑铃形,有的甚至呈小管状。因此为异质性细胞器。5、 微体与溶酶体有哪些区别? 微体和初级溶酶体的形态与大小类似,但微体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构,可作为电镜下识别的主要特征。通过离心可分离微体和溶酶体 溶酶体 含有酸性水解酶 来自高尔基复合体 酶在RER上合成 微体 不含有酸性水解酶 来自内质网出芽 酶在游离核糖体上合成六、过氧化酶体与内质网的解毒作用有何区别?肝和肾细胞的过氧化酶体能起解毒作用。例

49、如,酒精经过这种细胞器中酶的作用可以氧化为醛。此外,脂肪经过氧化酶体酶解后所产生的乙酰辅酶A,可以经由液泡运输到线粒体中,供柠檬酸循环的需要,或供细胞内其他部位生物合成反应的需要。内质网光面内质网能够对外来的有毒物质,如农药、毒素和污染物进行解毒。多数解毒反应与氧化作用有关,有些也涉及还原和水解,或者三者结合,使有毒物质由脂溶性转变成水溶性而被排出体外,此过程称为肝细胞的解毒作用, 主要在肝细胞的光面内质网中进行。解毒作用:SER中的P450酶系属于单加氧酶,主要分布在SER中,但也存在于质膜、线粒体、高尔基体、过氧化物酶体、核膜等细胞器的膜中,具有解毒作用,通常可将脂溶性有毒物质,代谢为水溶

50、性物质,使有毒物质排出体外。有时也会将致癌物代谢为活性致癌物。P450种类繁多,但都是与其他辅助成分组成一个呼吸链来实现其功能,呼吸链中的P450还原酶实际就是一种黄素蛋白。P450催化O2分子中的一个原子加到底物分子上使之羟化,另一个氧原子被NADH或NADPH提供的氢还原生成水,在此氧化过程中无高能磷酸化合物生成。Cell 9细胞骨架与细胞运动一、名词:细胞骨架 (cytoskeleton) 、微管组织中心(microtubule organizing center,MTOC)细胞骨架(cytoskeleton):是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构。广义的细胞骨架包括细胞质骨架、细胞核骨架、

51、细胞膜骨架、细胞外基质四部分,形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。其中细胞质骨架包括微管、纤丝,纤丝包括微丝、中间丝、粗丝。微管组织中心(Microtubule Orgnanizing Center, MTOC):微管的装配总是先由一定区域开始的,该区域为MTOC。所有动物细胞中,中心体(centrosome)是主要的微管组织中心。真正起MTOC作用的可能是位于中心粒周围的一些蛋白质成分。2、 简述微管的结构及存在形式?微管的形态结构:内径约15nm、外径2426nm、壁厚约5nm的中空圆管结构,由13根平行于中心轴的原丝围绕而成,每根原丝由微管蛋白异二聚体首尾相接而成。存在形式

52、:单管微管(是以单支存在的微管,大部分细胞质微管是单管微管, 属于不稳定微管。虽然绝大多数单管是由13根原纤维组成的一个管状结构,在极少数情况下,也有由11根或15根原纤维组成的微管。)、二联微管(两条微管共用3根原纤维形成“(|)”的形状。)、三联微管。 3、 简述微管的功能。P2601 支持和维持细胞的形态2 维持胞内膜性细胞器的空间定位分布3 细胞内运输(真核细胞内部是高度区域化的体系, 细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中的微管及其Motor protein有关。)4 细胞运动(纤毛和鞭毛主管运动)5 纺锤体与染色体运动(形成纺锤体在细胞分

53、裂中牵引染色体到达分裂极)6 植物细胞壁形成(微管对植物细胞纤维素纤维形成的方向有一定的控制作用)7 纤毛和鞭毛运动4、 影响微管和微丝组装的药物有哪些?微管的特异性药物1、抑制微管组装药物:秋水仙素、秋水仙胺、鬼臼素、长春花碱等。秋水仙素(colchicine)结合的微管蛋白可加合到微管上,但阻止其他微管蛋白单体继续添加,从而破坏纺锤体结构,长春花碱具有类似的功能。 2、稳定微管的药物:紫杉酚、nocodazole、重水。紫杉酚(taxol)等能促进微管的装配, 并使已形成的微管稳定。但这种稳定性会破坏微管的正常功能。影响微丝组装的药物:细胞松弛素B、D与微丝正端结合,抑制微丝聚合而使其解聚

54、,因而可抑制细胞移动、吞噬作用、胞质分裂等鬼笔环肽与聚合的微丝结合,结合在actin单体之间,抑制微丝的解体而使微丝保持稳定。5、 细胞中哪些结构是由微丝参与组成的?1 胞质凝胶层紧靠质膜下方含有大量网络状的微丝的细胞质,该微丝网使质膜具有一定强度和韧度,对驱动细胞质环流、维持细胞外形和细胞运动具有特别重要的意义。2 参与形成肌原纤维3 形成应力纤维(stress fiber):上皮细胞的细胞膜内表面,微丝束的基部参与构成黏着连接。参与黏着带、黏着斑的形成。4 形成微绒毛5 参与细胞的变形运动:微丝纤维生长,使细胞表面突出,形成片足(lamellipodium)。在片足与基质接触的位置形成粘着

55、斑。6 参与胞质分裂:有丝分裂末期,两个即将分离的子细胞内产生收缩环,收缩环由平行排列的微丝和myosin II组成。7 参与顶体反应:在精卵结合时,微丝使顶体突出穿入卵子的胶质里,融合后受精卵细胞表面积增大,形成微绒毛,微丝参与形成微绒毛,有利于吸收营养。6、 微丝有哪些生物学功能?A.维持细胞外形 B.胞质环流:植物细胞中央液泡周围的原生质分为外质和内质。外质中静止排列有一些叶绿体,而内质为溶胶状态,含有许多颗粒随内胞质一起沿内外质之间的界面流动。C.变形运动:细胞的变形运动与外质中F-肌动蛋白的凝胶与溶胶状态之间的相互转变有关。D.形成微绒毛 :由微丝形成的包有一层质膜的指状突起,微丝形成的微丝束构成了微绒毛的骨架。 E.形成应力纤维 :细胞内由微丝束构成的较为稳定的纤维状结构,在细胞连接中发挥重要作用。F.

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