浙江省杭州市2009年生物学竞赛集训营讲义9细胞

1、细胞生物学三、细胞的基本知识细胞的基本共性细胞膜核酸 核糖体增殖(一分为二)2细胞的大小和形状一般m.最大的直径cm，最小的.1m,细胞学的计量1 mm=1000m，：m1m=1000 nm， 1 nm=103细胞的一般结构（）原核生物主要特征？没有核膜，遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区，称为拟核。DNA 单个 露环状，没有结合蛋白；没有恒定的内膜系统；核糖体为 70S 型。（）真核细胞三大系统：生物膜系统遗传信息表达结构系统细胞骨架系统4细胞的分子组织层次细胞细胞器：细胞核，线粒体，叶绿体，基体等超分子复合物：核糖体，酶系，膜，微管等核酸，蛋白质，多糖，脂类核苷酸，氨基酸，单糖，

2、脂肪酸、甘油生物大分子：结构：中间代谢物：磷酸五碳糖、尿素，酮酸，磷酸酸，醋酸环境前体：，水，氨，氮等1、模式生物认识的功能，无法直接用作为实验对象。对生命活动有重要功能的在进化上是保守的。因此，可以用比较容易研究的生物作为模型来研究其的结构和生物学功能。常见的模式生物逆转录（retro）大肠杆菌（Escherichia coli）酵母(budding yeast (Saccharomycerevisiae) , fisyeast (Schizosaccharomypombe)秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)果蝇（Droso ila melanogaster）斑马鱼(z

3、ebra fish)小鼠（mouse）等模式植物：拟南芥（Arabidopsis）水稻（Rice (Oryza sativa L.) ）等逆转录、酵母菌、大肠杆菌几种模式生物2、显微镜技术分辨力：显微镜或人眼在cm 的明视距离处，能分辨被检物体细微结构最小间隔的能力。R=0.61/N.A.(其中，N.A.=nsin/2)如何提高光学显微镜的分辨能力?增大镜口率；使用波长较短的光线；增大介质折射率。显微镜的几个光学特点：介质折射率越接近镜头玻璃的（ 1. 7 ）越好。油镜介质为香柏油，镜口率可接近 1.5。sin /2 的最大值小于 1；普通光线的波长为 400700nm，光镜分辨力约为 0.2

4、m，人眼的分辨力为 0.2mm，因此显微镜的最大有效倍数为 1000。显微结构：在普通光学显微镜中能够观察到的细胞结构。(线粒体、中心体、核仁等。)亚显微结构：又称为超微结构。指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚的细胞内各种微细结构。( 内质网、核糖体、微管等。)单克隆抗体技术丹麦人，第二章细胞膜与细胞表面细胞外被细胞表面细胞膜（质膜）胞质凝胶细胞膜(质膜)生物膜内膜系统细胞内膜线粒体、叶绿体膜第一节生物膜的结构模型 .“三明治”模型和“膜”模型.液态镶嵌模型：（）膜的性；（）膜蛋白分布的不对称性。对生物膜结构的理解：（）膜脂具极性头部和非极性尾部；（）蛋白质分子以不同的方式镶嵌或结合；（）生

5、物膜是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。脂是一种人工膜。在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂。.生物膜结（）膜脂j 成分：磷脂、糖脂和胆固醇k 运动方式份及其特征侧向扩散运动：旋转运动：摆动运动：伸缩震荡运动：翻转运动：旋转异构化运动：（）膜蛋白j 膜蛋白的类型：周边蛋白和整合蛋白k 与膜脂的结合方式：膜蛋白的运动：主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制。（）膜的不对称性质膜内外的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。样品经冰冻断裂处理后，各断面命名为：ES，细胞外表面； EF，细胞外小页断面； PS，原生质表面；PF，原生质小页断面。（）细胞膜的功能：为细胞的

6、生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。第二节细胞联结 .封闭连接： .锚定连接：（）桥粒（）粘着带与粘着斑 .通讯连接：（）间隙连接：（）胞间连丝：（）化学突触：各类连接的比较第三章第一节.物质的跨膜物质的跨膜:与信号传递（）简单扩散：（）协助扩散：膜转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白水通道和离子通道水扩散通过人工膜的速率很低。1991 年 Agre 发现第一个水通道蛋白 CHIP28。目前在人类细胞中已发现的此类蛋白，被

7、命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。2003 年 Agre 与离子通道的研究者 MacKinnon 同获化学奖。.主动：由载体蛋白介导，物质逆浓度梯度转运，耗能。（）钠钾泵（）钙泵和质子泵（）协同：（）物质的跨膜转运与膜电位:(1)钠钾泵：由 2 个大亚基、2 个小亚基组成的 4 聚体，分布于动物细胞的质膜。工作原理：Na+-K+ATP 酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与 Na+、K+的亲和力变化。Na+-K+泵的作用：维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持低 Na+高 K+的细胞内环境；维持细胞的静息电位。(2)钙离子泵作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。位置：质膜和

8、内质网膜。(3)质子泵P-type 利用 ATP 自磷酸化发生构象的改变来转移质子。V-type 水解 ATP 产生能量，但不发生自磷酸化。F-type 利用质子动力势(4)协同ATP，也叫 ATP 合酶。靠间接提供能量完成的主动方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。同向协同与反向协同。同向协同：物质方向与离子转移方向相同。反向协同：物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反。第二节膜泡的基本概念真核细胞通过内吞作用和外排作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡细胞的内吞和外排活动总

9、称为吞排作用。细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。细胞吞入液体或极小的颗粒物质。包含大分子物质的泡从细胞移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外。四、穿胞在细胞的一侧形成胞饮小泡穿越细胞质，另一侧使小泡中的物质五、胞内膜泡出去。细胞内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡第三节细胞通讯与信号传递.细胞通讯与细胞识别（）细胞通讯：（）细胞识别：（）信号分子与受体、第二信使 .细胞内受体介导的信号传递方式进行。细胞内受体激素激活的调控蛋白.细胞表面受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体G 蛋白偶联的受体酶偶联的受体第四章细胞质基质与内膜系统第一节细胞质基质.细胞质基质

10、现代关于细胞质基质的涵义： .细胞质基质的功能：（）中间代谢；（）物质、；（）细胞骨架使代谢反应区域化；（）蛋白质修饰；（）蛋白质的选择性降解第二节内质网由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。 .两种基本类型：RER, SER. 功能:（）蛋白质（）脂质（）蛋白质的修饰与加工（）新生多肽的折迭与装配（）其它功能：基体具有那三个功能区隔？基体顺面的网络结构，是基体的区域，接受由内质网的物质并分类后转入中间膜囊。基体中间膜囊，糖基修饰，糖脂的形成以及与基体有关的糖均发生此处。基体的网络结构， 由一侧的囊泡和组成，是基体的出口区域，功能是参与蛋白质的分类与包装，最后输出。 （二）功能：.

11、细胞. 蛋白质的糖基化及其修饰 .蛋白酶水解及其他加工过程（三）基体与膜泡第四节溶酶体与过氧化物酶体（一）溶酶体 .形态特征： .结构类型初级溶酶体次级溶酶体 残余体（后溶酶体）植物溶酶体液泡3.功能（）清除大分子、细胞器及细胞（）防御功能（）其它生理功能（二）过氧化物酶体第五节细胞内蛋白质分选与细胞结构的装配 .蛋白质上主要由哪两类分选信号？信号序列：是存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常 15-60 个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶切除.信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起蛋白质分选的信号。.蛋白质分选的基本途径与类型门

12、控跨膜膜泡：第五章线粒体和叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化 .一般形态（光镜下）.结构（超微结构） .功能能量转化（）底物进入及有关酶类（）蛋白质进入线粒体的机制-导肽（）三：（）电子传递与磷酸化偶联1、外膜 ：具有蛋白质的亲水通道。2、内膜 ：蛋白质和脂类的比例高于 3:1。嵴有两种：板层状，管状。嵴上覆有基粒。基粒由头部（F1）和基部（F0）。3、膜间隙：是内外膜之间的腔隙。4、基质：为内膜和嵴包围的空间。含有：催化三，脂肪酸、酸和氨基酸氧化的酶类。线粒体 DNA（mtDNA），及线粒体特有的核糖体等。丝和电子密度很大的致密颗粒状物质。呼吸链的组成第二节叶绿体与光合磷酸化.的类型:.叶绿体的

13、形态结构.叶绿体的功能光合作用（）光反应和光合磷酸化光合作用：电子传递和光合磷酸化（）暗反应关键酶：，二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco)（一）叶绿体外被双层膜组成，膜间为 1020nm 的间隙。外膜的渗透性大。内膜对通过物质的选择性很强。（二） 类囊体是膜围成的扁平囊。基粒：扁平堆叠而成，每个叶绿体含 4060 个。基质类囊体：连接基粒的没有堆叠的类囊体。膜的内在蛋白主要有：细胞色素 b6f 复合体、集合体（LHC）、醌（PQ）、（PC）、铁氧化还原蛋白（FD）、（三）基质蛋白、光系统 I、II 复合物等。是内膜与类囊体之间的空间。主要成分包括：碳同化相关的酶类(如 RuBP 羧化酶)。叶绿

14、体 DNA、蛋白质体系。一些颗粒成分：如淀粉粒、小球和植物铁蛋白等。叶绿体结构要点归纳含有 3 种不同的膜： 外膜、内膜、类囊体膜。3 种彼此分开的腔：第三节半性细胞器及其. mtDNA 和 ctDNA 与核 DNA 的不同：. 线粒体和叶绿体的蛋白质：.线粒体和叶绿体蛋白质的运送和装配： .增殖.支持内共生的主要两者都是双层膜包围的细胞器，都具有环状的 DNA，就像一个原核细胞；叶绿体的 DNA 序列与蓝藻相似，而线粒体的 DNA 序列与现存的-变形菌相似；核糖体为 70S 型，对细菌蛋白质是 N-甲酰甲硫氨酰 tRNA；抑制剂氯霉素敏感，蛋白质的起始氨酰基 tRNARNA 聚合酶可被第六章

15、细胞核与、链霉素等抗生素所抑制；第一节核被膜与核孔复合体.外核膜与内核膜外核膜：核纤层：.核周间隙核周隙：宽 2040nm，与内质网腔相通。.核孔核孔复合体（）结构模型：核孔复合体（）功能：）核质间物质交换的双向选择性亲水通道。第二节染色质.染色质的概念及化学组成染色质：（）染色质 DNA真核生物细胞染色质 DNA 序列特征：二级结构的构型变化（B, A, Z 型）：（）染色质蛋白质组蛋白：特性：富含带正电荷的碱性氨基酸。类型：有 H1, H2A, H2B, H3, H4 共种功能：非组蛋白：特性：多样性和异质性。功能：表达调控；染色质高级结构的形成。.染色质的基本结构核小体结构要点：核小体每

16、个核小体包括bp 左右的 DNA 超螺旋、一个组蛋白聚体和个 H1。组蛋白聚体H2A-H2B 二聚体。核小体的盘状，包括个（ H3)2-(H4)2 四聚体和个两侧的bp 的 DNA 分子超螺旋盘绕组蛋白聚体.圈，组蛋白 H1 在额外bpDNA,锁住核小体 DNA 的进出端，起稳定核小体的作用。.染色质包装的结构模型颗粒外结合一级结构：核小体串珠结构二级结构：螺线管三级结构：超螺线管四级结构：染色单体.常染色质和异染色质（）常染色质：间期细胞核内染色质质。（）异染色质：间期核中染色质第三节折叠压缩程度低，处于伸展状态，染色浅的染色折叠压缩程度高，处于聚缩状态，的染色质。相关的术语.核型与显带（）

17、核型：细胞中期（）核型分析（）核型模式图特征的总和。（）第四节核仁 .形态结构显带：中心:致密组分:颗粒组分： .核仁的功能（）rRNA转录的形态及组织特征（）rRNA 前体的加工（）核糖体亚的装配动物细胞结构和代谢途径糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系第七章 细胞骨架成分：微丝微管中间微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。微管确定膜性细胞器的位置和作为膜泡的导轨。中间使细胞具有张力和抗剪切力。其它骨架成分：核骨架、核纤层、细胞外基质。一、微管.与装配：微管蛋白 a微管蛋白 b2.影响微管装配与去装配的（）微管蛋白浓度（） GTP 供应（）离子浓度：（）温度；（）微管特异性药物：（）微

18、管相关蛋白：（）微管组织中心:异二聚体原片层微管3.功能（）维持细胞形态（）细胞内（）鞭毛和纤毛运动（）纺锤体和二、微丝运动.与装配分：肌动蛋白结装配：（）ATP, Ca+, Mg+ , Na+, K+浓度（）G-actin 的浓度（）微丝结合蛋白：（）微丝特异性药物： .功能三、中间 .成分：细胞核骨架.核基质（核骨架）：与 DNA支架：、转录及 RNA 加工修饰有关。.与.核纤层：高级结构有关。与中间、核骨架相互连接，形成贯穿于细胞核和细胞质的骨架结构体系。第八章细胞增殖、分化、衰老与凋亡第一节细胞周期与细胞一、细胞周期概述细胞周期：有丝期(M 期)和间期(G1 期，S 期，G2 期）二、细胞周期中各时期主要事件. G1 期：R 点，限制点或检验点。. S 期:DNA期。.G2 期:为进入