细胞生物学课件

1、生物体形态结构和生命活动的基本单位.从细胞、亚细胞和分子三个水平上研究细胞生命活动的科学。第2节 细胞生物学的发展简史大致可以分为以下四个阶段 (basic history)：（一）细胞的发现及细胞学说的创立（二）细胞学的经典时期（三）实验细胞学的发展（四）分子细胞生物学的兴起列文· 虎克 首先发现活细胞细胞学说 由德国植物学家Schleiden （施莱登）动物学家Schwann（施旺）提出。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1858年,德国医生和病理学家魏尔肖对细胞学说进行了重要补充并提出一切细胞只能来自原来的细胞(的分裂)

2、。 一切疾病均来自细胞的改变。细胞学的经典时期(19世纪中叶至20世纪初)1861年，原生质(protoplasm)理论实验细胞学的发展(20世纪初至20世纪中叶)experimental cytology:是指采用实验的手段研究细胞学的问题,即从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学及遗传发育机理的研究。特点 :与生物科学的相邻学科互相渗透，结合多种实验手段，对细胞的结构和功能进行了大量的研究。1902年Boveri和Sutton同时提出“染色体遗传理论”。1910年Morgan提出了基因学说。细胞超微时代到来！1932年，德国人M.Knoll和发明了透视电镜，1940年，美、德制造出分辨力

3、为0.2nm的商品电镜。1940-50s用电镜观察了各类细胞超微结构。并利用超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术进一步研究细胞结构的功能。从而Cytology发展为Cell Biology。分子细胞生物学的兴起(20世纪40年代始)1944年Avery通过微生物的转化实验证明DNA是遗传物质。 分子生物学诞生的标志:1953年，Watson和 Crick提出DNA双螺旋结构模型。1972年，DA. Jackson、RH. Symons和P. Berg 创建DNA体外重组。自此，分子生物学的研究从多方面向细胞生物学渗透，使细胞生物学在原有的基础上发展为分子细胞生物学。第三节 细胞生物学与医学科学

4、细胞生物学是一门综合性的新兴基础理论学科, 是四大前沿学科之一，在医学中占有重要地位。 医学是研究疾病的发生、发展、转化规律，借此诊断、治疗、预防疾病，达到增强人体健康、延年益寿为目的的科学。 1858年，德国病理学家Virchow：“一切疾病都来自细胞的改变”。1、 细胞生物学是现代医学的重要基础理论。肿瘤的形成机理-增殖失控。2、现代医学重要课题的研究将依赖于细胞生物学的更深入发展。 3、细胞生物学技术广泛应用于医学实践。总趋势：细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与 生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。第2章 细胞的起源与进化大致分为三个阶段：1、 从分子到细胞2、从原核细胞到真

5、核细胞3、从单细胞生物到多细胞生物第一节 从分子到细胞生命源自于海洋！简单元素（C、H、O） 无机分子 自然条件 有机分子（氨基酸、核苷酸） 多肽、RNA 指导合成蛋白质 脂质膜包裹 原始细胞第2节 从原核细胞到真核细胞原始细胞 包围细胞的细胞膜、储存遗传信息的DNA、指导蛋白质合成的RNA、制造蛋白质的核糖体 原核细胞 原核细胞 氧与代谢关系的变化、细胞膜内陷成细胞器、细胞核的出现 真核细胞 细胞的进化系统：原核细胞（Prokaryotic cell）、古细菌（古核细胞） （ Archaebacteria）、真核细胞（Eukaryotic cell）1. 原核细胞：（一）支原体、（二）细菌

6、细菌是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构古核细胞：是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。1.原核生物的某些特征:如无核膜及内膜系统；2.真核生物的特征:如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；3.既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征:如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。如：嗜热细菌;嗜盐菌;产甲烷菌.三、原核细胞与真核细胞

7、的比较真核细胞与原核细胞的共同点:1.都有细胞膜(磷脂双分子层与蛋白质)；2.都含有两类核酸(DNA 和 RNA)；3. 都有蛋白质合成工厂(核糖体)。第3节 从单细胞生物到多细胞生物单细胞向多细胞生物进化可能是：首先形成群体，然后再演变为具有不同特化细胞的多细胞生物多细胞生物的两个基本特点：细胞产生了特化；细胞之间协同合作。 第5章 细胞膜的结构细胞膜是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜功能：使细胞具有相对独立和稳定的内环境；是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”。细胞内膜(endomembrane)概念：除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如线粒体膜、内质网膜、高尔基复合体膜、

8、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。除线粒体膜以外的内膜结构共同构成真核细胞的内膜系统。生物膜(biomembrane）：细胞膜和细胞内膜任何生物膜在电镜下都呈现“暗明暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。第1节 生物膜的化学组成和分子结构一、生物膜的化学组成生物膜：主要成分脂类、蛋白质、糖类，少量成分水、无机盐、金属离子蛋白质/脂类：在不同种类生物膜中有所不同。一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大；功能少而简单的膜，蛋白质/脂类 小。各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比为1:4到4:1。(1) 膜脂膜 脂：磷脂、胆固醇、糖 脂，均为双亲性分子，既有亲水性一端，又有疏水性一端的分子。双亲性分

9、子在水溶液中可形成两种排列方式:脂分子团、脂双分子层脂质体可作为细胞膜的研究模型；生物大分子和药物的运载体；转基因；疾病的诊断及治疗等。磷 脂 ：磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、磷脂酰丝氨酸、鞘磷脂、磷脂酰肌醇2、 糖脂糖脂普遍存在于原核和真核细胞膜上,含量约占膜 脂的5%以下;最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂,它仅有一个半乳糖 作为极性头部; 变化最多、最复杂的是神经节苷脂,它是神经原质 膜具特征性的成分;3、 胆固醇双性分子。只存在于真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。功能是提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。（2） 膜蛋白

10、膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。根据与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，膜蛋白分为:内在膜蛋白（intrinsic protein）脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）外在膜蛋白（extrinsic protein）1. 内在蛋白又称为整合蛋白(integral protein)，以不同程度嵌入脂双层，有的贯穿全膜,称跨膜蛋白(tansmembrane proteins)。两性分子。它与膜结合非常紧密，须用去垢剂(detergent)才能从膜上去除，常用SDS和Triton-X100。 内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式

11、:由多个螺旋组成亲水通道；由折叠组成亲水通道(如孔蛋白)。2. 外在膜蛋白又称为外周蛋白(peripheral protein),为水溶性的，分布在细胞膜的内外表面，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来。占膜蛋白总量的20%30%,在红细胞中占50%,如红细胞的血影蛋白和锚定蛋白都是外周蛋白。3. 脂锚定蛋白又称脂连接蛋白(lipid-linked proteins), 同脂的结合有两种方式：一种方式是通过一个糖分子间接同脂双层中的脂结合；糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶

12、C处理能释放出结合的蛋白。如细胞表面受体、酶、细胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC。一种是蛋白质直接与脂双层中的脂结合。（3） 膜糖类糖脂和糖蛋白细胞外衣 (cell coat)大多数动物细胞表明富含糖链的周缘区。又称糖萼。膜糖的种类自然界存在的单糖及其衍生物有200多种,但存在于膜的糖类只有其中的9种, 而在动物细胞膜上的主要是7种： D-葡萄糖（D-Glucose)、 D-半乳糖 (D-Galactose)、 D-甘露糖 (D-Mannose) 、L-岩藻糖 (L-Fucose) 、 N-乙酰半乳糖胺 (N-Acetyl-D-Galactosamine)、 N-乙酰葡萄糖胺 (N-Acet

13、yl-Glucosamine)、 唾液酸(N-乙酰基神经氨酸) (sialic acid)。膜糖的功能：细胞与环境的相互作用、接触抑制、信号转导、蛋白质分选、保护作用等。第2节 生物膜的特性流动性和不对称性（1） 生物膜的流动性(fluidity）影响膜脂流动性的因素1.脂肪酸链的饱和程度：饱和程度高，流 动性饱和程度低，流动性大2.脂肪酸链的长度：链长，流动性小 链短，流动性大3. 胆固醇的影响：调节膜的流动性4. 卵磷脂/鞘磷脂的比例：此比例小，流动性小此比例大，流动性大5.其它因素：环境温度，内在膜蛋白的含量2、膜蛋白的流动性膜蛋白分子的运动方式：（1）侧向移动、（2）旋转运动2、膜蛋白

14、流动性的意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、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。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。（2） 生物膜的不对称性(asymmetry)（3） 1、膜脂分布的不对称性(1) 磷脂 磷脂酰胆碱 和 鞘磷脂多分布在细胞膜的外层（非胞质面） 磷脂酰乙醇胺 和 磷脂酰丝氨酸多分布在细胞膜内层（胞质面） 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。(2) 胆固醇 因其与磷脂酰胆碱和鞘磷脂的亲和力较大，故主要分布在细胞 膜的外层。(3) 糖

15、脂 全部分布在膜的非胞质面。2、 膜蛋白分布的不对称性(1) 膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。(2) 膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。 （细胞膜内层多于外层）(3) 糖蛋白的分布是不对称的。 （均分布于细胞膜的外层，即膜的非胞质面）膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性。（2） 单位膜模型（三）液态镶嵌模型(fluid mosaic model)1972年，Singer和Nicolson提出:1. 流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。2. 膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜内外表面。3.强调了膜的流动性和不对称性。评价： 液态镶嵌模型可以解释膜

16、中发生的很多现象，为人们普遍接受，但也有不足之处：如忽视了膜的各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用。（4） 脂筏模型(lipid rafts model)1977年,美Simon提出。存在于绝大多数哺乳动物质膜和部分内膜系统。特征：脂筏与质膜微囊（caveolae），又称去污剂不溶的富含糖脂区（detergent-resistant fraction）.主要含有鞘脂和胆固醇而呈现介于液晶相和凝胶相之间的液态有序相（liquid-ordered phase）或Lo相。以Lo相为特征的脂质微区四周被流动的、液态无序相的脂质分子包围，犹如很多小筏漂浮在流动的脂质海洋中。主

17、要功能：信号转导、膜的运送（内吞、外排），胆固醇运送、维持胞内Ca2+稳态平衡、蛋白分选等。第9章 细胞的内膜系统定义：指位于细胞质内，在结构，功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称，是一连续的统一体。线粒体虽然也是由膜结构组成的，但不属于内膜系统。内膜系统分布于细胞质基质中。细胞质基质也称为胞质溶胶，是细胞质中除各种细胞器和内含物以外的较为均质而半透明的液体部分。化学组成：小分子：包括水、无机离子（K+、Na+、Ca2+等）、中等分子：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等。大分子：多糖、蛋白质、脂蛋白和RNA等。此外，细胞质基质中还含有大量的酶，它们是大分子合成和代谢所必需的。 细胞质基

18、质的主要功能有离子环境、提供底物和反应场所第1节 内质网一.内质网的形态结构与类型ER是由一层单位膜围成的形状大小不同的小管、小泡、扁囊状结构，相互连接形成一个连续的网状膜系统。内质网的内腔相互连通。内质网的类型粗面内质网：粗面内质网（RER):膜表面附着核糖体；形态多为板层状排列的扁囊；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。滑面内质网：滑面内质网（SER):膜表面无核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。二.内质网的化学组成Microsome（微粒体）：细胞匀浆经过超速离心所得到的微细颗粒。分粗面微粒体和滑面微粒体。脂类含量：1/3，蛋白质含量：2/3。标志酶：葡萄

19、糖-6-磷酸酶3. 内质网的功能粗面内质网的功能1.粗面内质网与蛋白质的合成蛋白质的加工与修饰新生肽的折叠与组装 膜的合成与分化分泌蛋白:如分泌到细胞外的基质蛋白、消化酶、抗体等。膜蛋白:如膜受体蛋白，膜抗原蛋白。溶酶体蛋白:即溶酶体酶。驻留蛋白:某些可溶性蛋白质，合成后进入细胞质中。目前普遍用信号假说来解释分泌蛋白质的合成过程的。信号假说-1975年-Bloble提出主 要 过 程：游离核糖体上合成信号肽； 信号识别颗粒（SRP）识别信号肽， SRP-核糖体复合体形成，翻译暂停；核糖体与内质网膜结合，形成SRP-SRP受体-核糖体复合体；SRP脱离并参加再循环，核糖体翻译继续进行；信号肽被切

20、除，整个多肽链落入内质网腔；核糖体在一种脱落因子作用下被分解。信号肽(signal peptide)信号序列特征:15-35个氨基酸残基，其中含有4-12个疏水残基特异性:位置:N-端突出的一段肽;内信号肽信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP)存在于胞质中的核糖体结合蛋白颗粒，由6个蛋白质亚基和一个小的7SL RNA组成。含三个功能域: 翻译暂停结构域(P9/P14)信号肽识别结合位点(P54)SRP受体蛋白结合位点(P68/P72)。停泊蛋白（Docking protein, DP） 是SRP在内质网膜上的受体蛋白两个亚基:亲水的亚基, 疏水的亚基易位

21、子、核糖体结合蛋白、信号肽酶、分离因子2. 粗面内质网与多肽链的折叠与装配3. 粗面内质网与蛋白质的糖基化蛋白质的糖基化：是指单糖或寡糖与蛋白质共价结合形成糖蛋白的过程。糖与蛋白质连接方式：N-连接的寡糖蛋白：发生在内质网腔内。O-连接的寡糖蛋白：发生在高尔基复合体内。4. 粗面内质网与蛋白质的运输滑面内质网的功能1. 脂类的合成2. 糖原的合成与分解3.解毒作用分子伴侣:细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为”分子伴侣” 。 热休克蛋白(heat shock pro

22、tein ，Hsp) 能选择性的与畸形蛋白质结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象。主要包括3个家族，每一家族中都有由不同基因编码的数种蛋白成员。Protein folding in the ER Bip蛋白 Bip是一类分子伴侣是重链结合蛋白的简称(heavy-chain binding protein)结合蛋白属于热休克蛋白70家族成员，普遍存在于内质网中，能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。第2节 高尔基复合体一.高尔基复合体的形态结构光镜：网状结构电镜：大囊泡、扁平囊（反面高尔基网状结构、高尔基中间膜囊、顺面高尔

23、基网状结构）、小囊泡大 囊 泡：泡内含物质：高电子密度，浓缩泡。来 源：扁平囊周边或局部膨突脱落形成。扁 平 囊：呈盘状，3-10层 高尔基堆；凸面：形成面、顺面；凹面：成熟面、反面；囊腔内含：中等电子密度的物质；来 源：小囊泡融合。小 囊 泡：泡内含物质：低电子密度，较透明。来 源：由rER芽生而来。二.高尔基复合体的化学组成标志酶：糖基转移酶三.高尔基复合体的功能（一）分泌蛋白的加工与修饰高尔基复合体在细胞分泌活动中起着重要的运输作用；在分泌颗粒的形成过程中起着浓缩、修饰、加工等作用。（2） 高尔基复合体对蛋白质的分拣运输（三）高尔基复合体与溶酶体的形成溶酶体的酶是由rER上的核糖体合成、

24、rER腔内、运输小泡 、 高尔基复合体（加工修饰） 溶酶体的酶内含有甘露糖-6-磷酸，高尔基复合体反面扁囊膜上有甘露糖-6-磷酸受体，能特异与其结合，诱导溶酶体酶聚集并出芽离开高尔基复合体形成溶酶体。（4） 高尔基复合体与细胞内膜的交通内质网、运输小泡、高尔基复合体、大囊泡、细胞膜第4节 溶酶体一.溶酶体的形态特点和化学组成溶酶体的形态特征溶酶体是由一层单位膜包围，内含多种酸性水解酶的泡状结构。溶酶体膜：溶酶体膜上有H+质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环境。溶酶体膜内存在特殊的转运蛋白：可运输溶酶体消化水解的产物。溶酶体的蛋白质高度糖基化：防止自身被水解消化。溶酶体的膜含有使膜具有稳定性的胆固醇

25、。溶酶体的酶：溶酶体含60多种水解酶，这些水解酶多为酸性水解酶；PH值4-6。标志酶：酸性水解酶二.溶酶体的分类溶酶体：初级溶酶体（内体性溶酶体）：只含酶，不含底物；次级溶酶体（吞噬性溶酶体）：初级溶酶体+底物次级溶酶体：异噬性溶酶体：初级溶酶体+外源性物质异噬过程；自噬性溶酶体：初级溶酶体+内源性物质自体吞噬（自噬过程）；后溶酶体（末溶酶体、残质体）：次级溶酶体内消化分解后的残渣物质。残余小体：脂褐质、含铁小体、多泡体、髓样结构3. 溶酶体的功能（一）溶酶体对细胞内物质的消化溶酶体可谓是细胞内的消化器官，能把摄入到细胞内的各种大分子物质借助于水解酶的作用分解为简单物质。简单分子可透过次级溶酶

26、体的膜，在细胞质内继续代谢而被利用，以补充细胞内所需营养，故溶酶体对细胞有消化营养作用。（二）对细胞外物质的消化溶酶体在某些情况下可通过胞吐方式释放到细胞外，消化分解细胞外物质，这种现象体现在受精过程和骨质更新方面。（三）协助精子与卵细胞受精动物精子头部顶端的顶体是一种特化的溶酶体，含有多种水解酶。（四）在骨质更新中的作用在骨发生和骨再生过程中，溶酶体对骨质的更新起着重要作用。破骨细胞的溶酶体酶能释放到细胞外，分解和消除陈旧的骨基质，这是骨质更新的一个重要步骤。（五）溶酶体的自溶作用与器官发育无尾两栖类蝌蚪变态时的尾部吸收、哺乳类动物子宫内膜的周期性萎缩，均与溶酶体有密切关系。（六）溶酶体对激

27、素分泌的调节作用如甲状腺素则是在溶酶体的参与下形成的。四.溶酶体与疾病 先天性溶酶体病：糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病。溶酶体膜失常与疾病: 矽肺 、石棉沉着病、痛风。溶酶体与癌的关系：溶酶体酶致DNA损伤，导致细胞癌变。溶酶体与类风湿性关节炎：关节软骨细胞破坏。第5节 过氧化物酶体一.过氧化物酶体的形态特征电镜：由一层单位膜包围、高电子密度、圆形或卵圆形的细胞器。 0.3-0.5um 二.过氧化物酶体所含的酶标志酶：过氧化氢酶。3. 过氧化物酶体的功能2H2O2 过氧化氢酶 2H2O +O2防止H2O2在细胞内堆积，起保护细胞的作用。第10章 囊泡运输Vesicular transpo

28、rt:囊泡以出芽的方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又与另一内膜细胞器发生融合，这种转运过程称为囊泡转运。第1节 囊泡及其转运的分子基础囊泡的种类：依被膜小泡(coated vesicles)包被蛋白的不同分类：网格蛋白包被囊泡 (clathrin-coated vesicle)COPII被膜小泡 (COPII coated vesicles)COPI被膜小泡 (COPI coated vesicles)Caveolin (小窝蛋白)1、 网格蛋白包被囊泡介导的转运最早发现的衣被小泡。介导高尔基体到内体、溶酶体、植物液泡的运输，以及质膜到内膜区隔的膜泡运输。1.囊泡来源：由细胞膜内陷或高尔基复合

29、体反面膜外凸芽生(budding) 而成。2.网格蛋白包被囊泡的形成：网格蛋白包被小窝 (Clathrin-Coated Pit) /有被小泡 网格蛋白包被小泡 (Clathrin-Coated Vesicles) /有被小泡 (Coat Vesicles)无被小泡 (Uncoat Vesicles)参与囊泡形成的蛋白质：Adaptin(AP,衔接蛋白):两端分别与网格蛋白重链末端和被转运的分子相结合，能催化网格蛋白的聚合、捕获转运分子。Dynamin：由900个AA组成的胞浆蛋白，也是一种小 分子的GTP结合蛋白，可与GTP结合并使其水解。一 般聚合于有被小窝的颈部，起剪切作用。分子伴侣Hs

30、p70:分子伴侣Hsp70蛋白参与该过程，并且需要ATP。另外Ca2+也参与了包被的形成和去被 的过程。2、 COPI包被囊泡主要介导蛋白质从高尔基复合体运回内质网。包括：外侧高尔基体®内侧高尔基体；内侧高尔基体®内质网分选信号：KDEL（内质网蛋白的滞留信号： Lys-Asp-Glu-Leu） KDXX（ Lys-Asp-X-X） 三、COP包被囊泡第二节 囊泡与靶细胞器的特定锚定与融合NSF(N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein,NSF)可溶性细胞质蛋白。SNAP(可溶性NSF附,solubleNSFattachment p

31、rotein,SNAP) V-SNARE(vesicle-SNAPreceptor) SNAP受体。T-SNARE (target-SNAP receptor)第3节 胞吞作用1、 内吞作用细胞表面发生内陷，由细胞膜将胞外大分子或颗粒物质包围成膜泡，脱离细胞膜进入细胞内的运输过程。分类：根据吞入物质的状态、大小及特异程度的不同，分为三种：吞噬作用；吞饮作用；受体介导的内吞作用。（1） 吞噬作用是指细胞内吞较大的固体颗粒或分子复合物的过程，如细菌、细胞碎片、无机尘粒等。吞噬作用形成的囊泡称吞噬体。是原生动物获取营养的重要方式。在高等动物和人类是机体免疫系统的重要功能。（2） 吞饮作用是指细胞内吞

32、液体或小溶质分子的活动。吞饮形成的囊泡称吞饮体。大多数细胞具有吞饮作用。（三）受体介导的内吞作用大分子的内吞除了一般进行的非选择性的内吞作用外，往往首先与质膜上的受体特异性结合，然后内陷成有被小窝，继之形成有被小泡，这种内吞方式称。特点：A.特异性强，可大大提高内吞效率； B.内吞过程中形成一类特殊的膜 囊泡有被小泡。实例：细胞对胆固醇的摄取不同类型受体的胞内体的分选途径：（1）返回原来的质膜结构域，重新发挥受体的作用；（2）进入溶酶体中被消化掉，称为受体下行调节；（3）被运至质膜的不同结构域，称为跨细胞的转运。第四节 胞吐作用细胞内某些物质由膜包围成小泡从细胞内部逐步移到质膜下方，与质膜融合

33、，把物质排到细胞外的运输过程。两种形式：以分泌蛋白为例，其外吐作用有两种形式固有分泌：核糖体内质网腔（转运囊泡）高尔基复合体（分泌囊泡）细胞膜胞外受调分泌：核糖体内质网腔（转运囊泡）高尔基复合体（分泌囊泡）细胞膜胞外 （胞外信息）三、质膜循环在细胞的内吞与外吐过程中，质膜与细胞内膜之间不断地进行着移位、融合或重组，并处于一种动态平衡中，这一现象称。第十一章 线粒体形态：光镜:线状、粒状、短杆状。大小：细胞内较大的细胞器。一般直径：0.51.0um;长度：3um。数目：不同类型的细胞中差异较大。正常细胞中：10002000个。分布：因细胞形态和类型的不同而存在差异。通常分布于细胞生理功能旺盛的区

34、域和需要能量较多的部位。第一节 线粒体的结构及化学组成一.线粒体的结构及化学组成线粒体（mitochondrion）是由两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构。包括四个功能区隔：外膜（outer membrane）、内膜（inner membrane）、膜间隙（intermembrane）、基质（matrix）。线粒体的超微结构电镜：线粒体是由两层单位膜围成的封闭的囊状结构。外膜、内膜、膜间隙（膜间腔、外室）、嵴、嵴间隙（嵴间腔、内室）外膜(outer membrane)Ø 厚67nm，平整、光滑。外膜含有多种膜转运蛋白（孔蛋白，porin） ，围成筒状圆柱体，中央有小孔，孔径：2-3n

35、m，允许分子量为 5 000以内的物质可以自由 通过。标志酶:单胺氧化酶外膜含有较大的通道蛋白:孔蛋白;内膜(inner membrane)标志酶:细胞色素氧化酶线粒体进行电子传递和氧化磷酸化的部位,通透性差; 含有大量的心磷脂， 心磷脂与离子的不可渗透性有关; H+和ATP等不能自由通过，必需有载体蛋白和通透酶参与。膜间隙(intermenbrane space)内外膜之间的间隙，延伸到嵴的轴心部。标志酶:腺苷酸激酶功能:建立电化学梯度线粒体基质(matrix)可溶性蛋白质的胶状物质。标志酶:苹果酸脱氢酶功能: 生化角度:细胞生物学角度: 嵴与基粒 嵴Ø 内膜向内室折叠形成，可增加

36、内膜的表面积。Ø 嵴的形态和排列方式差别很大。主要有两种类型： 板层状和管状。基 粒ATP合成酶是一种可逆性复合酶，既能利用质子动力势合成ATP, 又能水解ATP将质子从基质泵到膜间隙。头部：合成ATP柄部：调节质子通道基片：质子的通道F1头部：为水溶性蛋白质，它可以利用质子动力势合成ATP，也可以水解ATP，转运质子，属于F型质子泵。 F1是由9个亚基组成的33复合体，具有三个ATP合成的催化位点。F0基部：嵌合在内膜上的疏水蛋白复合体，形成一跨膜的质子通道。基质(matrix)ü 内膜和嵴围成的腔隙，腔内充满较致密的物质线粒体基质。脂 类、蛋白质、酶 类、线粒体 DNA

37、、线粒体 mRNA、线粒体 tRNA、线粒体核糖体、基质颗粒第二节 线粒体的半自主性线粒体有自己的DNA和蛋白质合成系统独立的遗传系统，表明有一定的自主性。mtDNA分子量小、基因数量少、编码的蛋白质有限，只占线粒体蛋白质的10%,而大多数线粒体蛋白质（90%）由核基因编码的，并在细胞质中合成后转运到线粒体中去。线粒体遗传系统受控于细胞核遗传系统。因此，线粒体为半自主性细胞器。线粒体基因组mtDNA: 是双链环状的DNA分子、裸露不与组蛋白结合,分散在线粒体基质中，长约5um、分子量小,含16569个碱基对。mtDNA 16569 bp ：37个基因（2种 编码 rRNA(12S和16S）基因

38、、22种 编码 tRNA基因、13种 编码 蛋白质基因)总之,mtDNA:排列紧凑、高效利用、可自我复制，但其遗传密码与“通用”的遗传密码表也不完全相同 如:UGA®色氨酸而不是终止密码。线粒体的蛋白质合成与原核细胞相似，而与真核细胞不同：原 因：1.mRNA的转录和翻译几乎在同一时间、同一地点进行。 2.蛋白质合成的起始tRNA与原核细胞一样，为N-甲酰甲硫氨酰tRNA,真核细胞起始的tRNA为甲硫氨酰tRNA. 3.线粒体蛋白质合成系统对药物的敏感性与细菌一致，而与细胞质系统不一致。导肽(leading peptide)导向序列、导向信号、转运肽前导肽的性质:1. 长约20-80

39、个氨基酸，通常带正电荷的碱性氨基酸(特别是精氨酸和赖氨酸)含量较为丰富; 2. 序列中不含有或基本不含有带负电荷的酸性氨基酸，并且有形成两性(既亲水又疏水)螺旋的倾向。前导肽的特异性:1. 具有细胞结构的特异性2. 前导肽的不同片段含有不同的信息第三节 线粒体的功能线粒体是糖、脂肪、氨基酸等能源物质最终氧化释放能量的场所。生命活动中95%的能量来自线粒体细胞的动力工厂。细胞氧化：在酶的催化下，氧将细胞内各种供能物质氧化而释放能量的过程。由于细胞氧化过程中，要消耗O2释放CO2和H2O所以又称细胞呼吸。细胞氧化的基本过程：糖酵解 乙酰辅酶A生成 三羧酸循环 电子传递和氧化磷酸化第十二章 细胞骨架

40、第一节 微管一.微管的形态结构与化学组成微管的形态结构：中空的圆柱状结构，横断面上看：它是由13根原纤维呈纵向平行排列而成。微管的化学组成微管蛋白：a微管蛋白、b微管蛋白聚合，异二聚体，首尾相连，原纤维，微管微管的三种存在形式：单管、二联管、三联管二.微管的结合蛋白Ø 微管结合蛋白（MAP）是一类可与微管结合并与微管蛋白共同组成微管系统的蛋白；Ø 主要包括MAP-1、MAP-2、tau、MAP4；Ø 主要功能是调节微管的特异性并将微管连接到特异性的细胞器上。三.微管的组装三个时期：延迟期：又称成核期，由a、 b微管蛋白聚合成寡聚体核心，接着二聚体在其两端和侧面增加

41、使之扩展成片状带，加宽成13根原纤维即构成一段微管。聚合期：又称为延长期，该期微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延长。稳定期：微管的聚合和解聚速度相等。Ø 微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心体和纤毛的基体，称为微管组织中心。微管的体内组装Ø 微管的体内组装除遵循体外装配的规律外，还受严格的时间和空间的控制。时间控制：细胞生命活动的特殊时刻。（纺锤丝微管的聚合与 解聚发生在细胞分裂期）。可受特殊因素的影响：某些特殊蛋白质、Ca2+浓度等。空间控制：1.微管装配的特殊始发区域的影响（微管组织中心：着丝点、中心体）。 2.微管的定向、延长和排列及与细胞其它成分的连接等

42、。影响微管聚合与解聚的因素1、温度：温度超过20有利于组装，低于4引起分解。2、药物：秋水仙素和长春花碱引起分解，紫杉酚促进组装。3、离子：Ca2+低时促进组装，高时引起分解。四.微管的功能（一）维持细胞的形态；（二）构成纤毛、鞭毛和中心粒等细胞运动器 官，参与细胞运动；（三）维持细胞器的位置，参与细胞器的位移；（四）参与细胞内物质运输；（五）参与染色体的运动，调节细胞分裂；（六）参与细胞内信号转导。微管组织中心(microtubule organizing center, MTOC)微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处。MTOC功能（功能控制位点）：在细胞质微管装配过程的成核步骤起

43、重要作用。常见的MTOC：1.间期细胞MTOCè 中心体(动态微管)2.分裂细胞MTOCè有丝分裂纺锤体极(动态微管)3.鞭毛纤毛细胞MTOC：è基体(永久性结构) 纤毛的整体结构纤毛本体：由细胞表面向外伸出的细柱状突起。（9 X 2 + 2）基 体：纤毛基部质膜下的圆筒状结构。纤毛小根：基体发出的微细原纤维，尖端集中形成一圆锥形束，止于细胞核的一侧。（9 X 3 + 0） 中心粒的结构与功能结构 光镜：中心体:球状小颗粒。中心体：中心球（透明细胞质区）、中心粒电镜：圆柱状小体中心粒 （9 X 3 + 0）功能：1.组织形成鞭毛和纤毛并参与细胞的有丝分裂与微管蛋白

44、的合成、微管的聚合有关。 2.其上存在ATP酶与细胞能量代谢有关为细胞运动和染色体移动提供能量。第二节 微丝· 广泛存在于所有真核细胞中，以束状、网状或纤维状分散分布于细胞质的特定空间位置上。一.微丝的组成基本单位肌动蛋白(actin)肌动蛋白分子具有极性，一端有氨基和羧基的暴露，称为正端，另一端则称为负端。肌动蛋白在细胞中的存在方式有两种：球状肌动蛋白(肌动蛋白单体 G-actin)、纤维状肌动蛋白(肌动蛋白聚合体 F-actin)肌动蛋白(actin), 由375个AA组成, 单体actin分子的分子量为43kDa, 其上有三个结合位点。一个是ATP结合位点, 另两个都是肌动蛋白

45、结合蛋白的结合位点。二.微丝的结构Ø 是一类由蛋白纤维组成的实心纤维细丝。F 5-9nm，长短不一。在电镜下，单根的微丝呈双螺旋结构，每14个球状肌动蛋白分子旋转一圈。微丝具有极性。Ø 微丝在细胞质中分布不均匀，于细胞皮质区比较集中，即细胞膜的内侧。三.微丝的组装过 程：成核期(发生在质膜内侧)、生长期或延长期、平衡期G-actin形成三聚体核心，在后者的基础上形成F-actin，F-action可解聚成G-actin细胞皮层(cell cortex):又称为肌动蛋白皮层(actin cortex),是指细胞质膜下的一层由微丝和各种微丝结合蛋白组成的网状结构,密度较高.成核

46、的调控受外部信号的调节.ARP2/3复合物:Actin-related proteins,是指一些肌动蛋白的结合蛋白组成的一种调节肌动蛋白成核作用的复合体.四.微丝组装的动态调节u ATP是调节微丝组装的动力学不稳定性行为的主要因素。u 微丝结合蛋白(ABP)对微丝的组装也具有调控作用。影响微丝聚合与解聚的特异性药物与离子：l 细胞松弛素：与MF的正端结合,特异性的破坏微丝组装。但对肌收缩不抑制,为什么?l 鬼笔环肽：只与聚合的MT结合,稳定微丝、促进微丝聚合。l 在含：ATP和Ca2+、低浓度的单价离子(Na+、K+等)溶液中微丝趋向解聚®G-actinl 在含：Mg2+和高浓度的

47、Na+、K+离子溶液中微丝趋向聚合（G-actin®F-actin）。五.微丝结合蛋白及其功能Ø 微丝结合蛋白有40余种；Ø 它们从不同的水平调控微丝的组装，影响微丝的稳定性、长度和构型。Ø 在细胞中起控制微丝的形成、交联、盖帽和截断的作用，并可移动细胞中的微丝。Ø 按功能可分为掺入因子、聚合因子、交联和捆绑蛋白、成核因子和移动因子五类。六.微丝的功能Ø 构成细胞的支架，维持细胞的形态Ø 作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩Ø 参与细胞分裂Ø 参与细胞运动Ø 参与细胞内物质运输Ø 参与细

48、胞内信号转导第三节 中间纤维Intermediate filament(IF)u 直径介与微管与微丝之间，故得名中间纤维（IF）F 10nm。u IF结构稳定：既不受秋水仙素也不受细胞松弛B素影响，并且也没有极性。u 直径介与微管与微丝之间，故得名中间纤维（IF）F 10nm。u IF结构稳定：既不受秋水仙素也不受细胞松弛B素影响，并且也没有极性。一.中间纤维的形态结构中间纤维的基本组成单位中间纤维单体中间纤维单体共同结构域：1、a-螺旋杆状区（310个氨基酸残基(I-IV型和VI型IF)或356个氨基酸残基(V型IF)组成。 2、非螺旋区（头部（N-端）、尾部（C-端）IF蛋白单体有明显的极

49、性,为什么IF却没有极性?二.中间纤维的组装单体 二聚体 四聚体 原丝 八聚体原纤维 中等纤维组装过程中间纤维蛋白单体*2（平行且相互对齐） 双股超螺旋二聚体（反向平行，半分子长度交错） 四聚体原丝（基本亚基）*2（半分子长度交错） 八聚体原纤维* 4 中间纤维中等纤维组装的动态调节Ø 中间纤维在体外装配时不需要核苷酸和结合蛋白，也不依赖于温度和蛋白质的浓度；Ø 在体内，大多数中间纤维蛋白都处于聚合状态，并装配成了中间纤维，很少有游离的四聚体，不存在相应的可溶性蛋白库，也没有与之平衡的踏车行为；Ø 目前认为中间纤维蛋白丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化作用是中间纤维动态调

50、节最常见最有效的调节方式。四.中等纤维的功能（一）是细胞骨架系统的一部分（二）提供细胞的机械强度支持（三）参与细胞连接（四）参与细胞内信息传递及物质运输（五）维持细胞核膜稳定 (六)参与细胞分化微丝微管中间纤维单体球蛋白球蛋白丝状蛋白结合核苷酸ATP-G-actin2GTP/二聚体无纤维直径7nm24nm10nm细胞内布质膜内侧靠近细胞核整个细胞结构双链螺旋13根源纤丝组成空心管状纤维32个原纤维组成的非空心多级螺旋极性有有无组织特异性无无有蛋白库有有无踏车形为有有无动力结合蛋白肌球蛋白动力蛋白，驱动蛋白无特异性药物细胞松驰素鬼笔环肽秋水仙素，长春花碱，紫杉酚第十三章 细胞核l 正常细胞NP0

51、.5，分裂期细胞NP>0.5，衰老细胞NP<0.5。 细胞核是真核细胞内最大的细胞器，是遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞生命活动的控制中心。间期细胞核包括核 膜、核 仁、染色质、核基质细胞核的主要功能有两个方面：遗传:表现为通过DNA染色体的复制和细胞分裂，维持物种的世代连续性。发育:表现为通过调节基因表达的时空顺序，控制细胞的分化，完成个体发育的使命。第一节 核被膜核被膜由两层单位膜构成。主要化学成分l 蛋白质:65%-75%,组蛋白、基因调节蛋白、DNA和RNA聚合酶、RNA酶以及与电子传递有关的酶类。l 脂类：l DNAl RNA一、外核膜面向细胞质，表面附有核糖体，常

52、见与粗面内质网相连，可视为内质网在局部的特化。二、内核膜面向核基质，与外核膜平行排列，无核糖体附着。内表面附着有一层纤维状的蛋白网，称核纤层，该结构对内核膜有支持作用。三、核纤层是附着于内核膜下的纤维状蛋白质层，其化学成分是核纤层蛋白，在哺乳动物及鸟类细胞中由3种蛋白质构成：lamina a、lamina b、lamina g作用：保持核的形态：核纤层为核膜提供结构支架，以维持核孔位置和核被膜形状；参与染色质和核的组装：在细胞间期，为染色质提供锚定部位，分裂期通过其磷酸化和去磷酸化过程对核膜的崩解和重组起调控作用。四、核间隙内外核膜之间的腔隙，宽20-40nm，与内质网腔相通，充满液态无定形物

53、质，内含多种蛋白质和酶。 五、核孔 核孔是内外核膜融合产生的圆环状结构，是“核质”物质交换的通道。l 核孔由至少50种不同蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体（nuclear pore complex，NPC）。l 一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。l 细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。l 在电镜下观察，核孔是呈圆形或八角形，现在一般认为其结构如fish-trap。电镜下，核孔呈圆形或八角形，一般认为其结构如fish-trap，主要包括：胞质环：位于胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；核质环：位于核质一侧，上面伸出8条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；中

54、央栓：核孔中央的一个栓状的中央颗粒；辐：核孔边缘伸向核孔中央的突出物。核孔复合体的结构:鱼笼(fish-trap)模型胞质环(cytoplasmic ring)细胞质颗粒(cytoplasmic granular)核质环(nucleoplasmic ring)中央运输蛋白(central)辐条(spoke)核被膜网格(Nuclear Envelope lattice)笼状体(basket)核孔复合体的功能：l 介导细胞核与细胞质的物质运输l 1.允许水溶性物质通过。l 2.选择性运输大分子物质。l 核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的蛋白都是在细胞质中合成的，通过核孔定向输入细胞核，另一方面细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位需要通过核孔运到细胞质。此外注射实验证明，小分子物质能够以自由扩散的方式通过核孔进入细胞核。核孔运输特点：被动运输主动运输信号引导双向性核定位信号(Nuclear localization signals) 核质蛋白的核定位信号及其功能核被膜的主要功能：稳定细胞