医学细胞生物学概要(修改版)

30-医学细胞生物学MedicalCellBiolog第一章细胞生物学与医学细胞生物学定义：探讨细胞生命现象的发生规律及其本质的科学。研究内容：研究细胞形态结构、功能活动，包括细胞的生长分裂、分化、遗传变异、运动、兴奋传导、癌变、衰老及死亡等,以及它们相互关系和功能活动的分子基础。研究层次：细胞水平(显微水平)亚细胞水平(亚微或超微水平)分子水平活体水平第一节细胞学(Cytology)的诞生与发展细胞的发现细胞学说（CellTheory)的形成经典细胞学说的要点1.一切生物体都由细胞构成2.细胞是生命的基本单位3.细胞是生物体结构和功能基本单位4.细胞来源于已经存在的细胞第二节细胞生物学的兴起计量单位长度单位：毫米，微米，纳米，埃米重量单位：微克，纳克，皮克肉眼分辨力：0.1-0.2m光学显微镜：0.2μm电子显微镜：0.1nm第二章细胞的起源与进化病毒(virus)1.特点：唯一的非细胞形态生命体（在活细胞内才能表现出基本生命活动,在电子显微镜下才能看到)2.结构：核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体3.分类：根据其核酸类型可分为两大类：DNA病毒和RNA病毒第三章细胞的基本特征细胞(Cell)：指有膜包围的，能独立生存和繁殖的最小原生质团，是有机体结构和功能的基本单位。构成细胞的三大要素1.膜包围2.一套遗传信息繁殖3.一套完整的代谢系统独立生存第一节细胞的分子基础一．细胞的小分子物质无机成分:1.水─占细胞总重70％,细胞内最重要无机小分子2.无机盐─维持细胞内的渗透压和pH的稳定有机成分:1.单糖─主要由碳、氢、氧组成,化学组成为(CH2O)n脱水缩合形成多糖。葡萄糖C6H12O6分解以ATP和NADH两种分子形式被利用和储存。葡萄糖组成多糖动物细胞糖原植物细胞淀粉2.脂肪酸─由两个不同部分组成：疏水性长烃链和亲水性羧基一COOH。最重要功能是构成细胞膜。3.氨基酸结构：羧基氨基4.核苷酸结构：含氮环化物、五碳糖、磷酸基团腺嘌呤A鸟嘌呤G尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C细胞的大分子物质蛋白质（Protein）1.蛋白质结构蛋白质多级结构2.蛋白质功能细胞的组成成分：占细胞干重的50％以上生物催化剂┄酶：专一性，高效性物质转运和传导：膜通道蛋白，血红蛋白收缩和运动功能：肌动蛋白，肌球蛋白防御保护作用：免疫球蛋白二核酸（Nucleicacid）核酸结构与功能1.脱氧核糖核酸（DNA）2.结构：双螺旋,A-T及G-C3.特性：变性与复性4.功能：遗传信息的携带和储存核糖核酸（RNA）1.结构：单链，A-U，G-C2.分类和功能：信使RNA(mRNA)携带遗传信息转运RNA(tRNA）识别密码子及转运氨基酸核糖体RNA(rRNA）蛋白质合成场所第二节细胞的结构特征一、细胞的大小：生物大小与细胞大小无相关性与细胞数目有关二、细胞的数目：成年人约有2×1014个细胞新生儿约有2×1012个细胞四、细胞的结构：膜相结构与非膜相结构第四章细胞生物学的研究技术（自学）1.细胞培养(cellculture)在无菌条件下，从机体中取出组织或细胞，模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件，让它在培养器皿中继续生存、生长和繁殖的方法。可分为原代细胞培养和传代细胞培养。2.细胞系(cellline):原代细胞经首次传代成功后细胞3.细胞株(cellstrain)：从一个生物学鉴定的细胞系中用单细胞分离培养或通过筛选的方法由单细胞增殖形成具有特殊性状或标志的细胞群。第五章细胞膜及其表面★质膜(细胞膜)plasmamembrane：包围在整个细胞外面的细胞膜;具有稳定细胞内部环境、控制物质运输、信息传递等功能.细胞内膜：在细胞内,围绕各种细胞器的膜性结构,其起源、结构和化学组成与质膜具有相似性.★生物膜biologicalmembrane：是质膜与细胞内膜的统称;是细胞进行生命活动的重要物质基础★单位膜(Unitmembrane):电镜下，生物膜呈现“两暗夹一明”的超微结构,其中两层致密深色层各为2nm,中间疏松浅色层为3-5nm,总厚度约7.5nm,是所有生物膜的结构单位。第一节细胞膜的分子结构和特性膜的化学组成:(一)膜脂：1.磷脂:磷脂酸、卵磷脂、脑磷脂，等2.胆固醇3.糖脂★4.膜脂的共同特征：兼性分子(二)膜蛋白:1.跨膜蛋白(transmembrane/integralprot.)2.膜周边蛋白(peripheralprot.)3.脂锚定蛋白(lipid-anchoredprot.)(三)膜糖：糖脂、糖蛋白细胞膜的分子结构（三）液态镶嵌模型(Fluidmosaicmodel):1972年,由Singer等提出1、流动的脂双层构成膜的主体,具有流动性、有序性；2、镶嵌和周围蛋白质覆盖或插入脂双层;3、多数膜蛋白可在脂双层中横向扩散;4、膜脂、膜蛋白和膜糖分布不均一。（四）脂筏(Lipidraft)：膜中富含胆固醇和鞘磷脂的微区，直径70nm，比膜的其他部分结构致密，更有秩序且较少流动性。脂筏在膜内形成一个蛋白停泊的平台，参与信号转导、蛋白分选等活动。★三、膜的主要理化特性(一)膜的不对称性膜蛋白、膜脂、膜糖分布的不对称性→膜功能的方向性(二)膜的流动性1.膜脂的流动性2.膜蛋白的运动性细胞融合(cellfusion)：人鼠细胞融合中膜蛋白相互扩散运动光脱色恢复技术3.影响膜流动性因素(1)脂肪酸链长度与不饱和程度(2)胆固醇/磷脂比例(3)卵磷脂/鞘磷脂比例(4)膜蛋白影响第二节细胞表面特化结构（简）微绒毛(microvillus)[分布]动物细胞的游离面;[结构]质膜突出，直径约0.1m,长0.2-1m,内部细胞质延伸支撑[功能](1)扩大细胞膜表面积,利于物质交换;(2)游走细胞的"运动工具"二、细胞内褶(Cellinfolding)[分布]肾小管上皮细胞基底面[结构]质膜向胞质内陷[功能]扩大表面积纤毛和鞭毛(Cilliaandflagella)[分布]鞭毛是原生动物和精子的运动器官，纤毛分布于呼吸道上皮，生殖道上皮等部位[结构]质膜外突，纤毛长5-10m,直径0.4m,鞭毛长150m;内部有微管支撑[功能](1)推动液体或颗粒运动(2)精子的运动四、褶皱(ruffle)[分布]巨噬细胞的表面扁性突起[结构]突出宽而扁,厚度约0.1m,高达几微米[功能]与细胞吞噬活动有关五、圆泡(Bleb）[分布]细胞表面泡状突起[结构]直径1-10m[功能]不明第三节细胞连接(celljunction）★细胞连接:是指相邻细胞接触区域特殊分化形成的连接结构,以加强细胞间的机械连接，维持组织结构的完整性,协调细胞间的功能活动。细胞连接的种类:按功能分类封闭连接或紧密连接[结构]细胞膜跨膜蛋白相互融合成条索状结构，似拉链[功能]细胞连接;保证物质转运方向;维持膜蛋白定位[分布]上皮细胞以及表皮细胞间表面连接锚定连接由细胞骨架成分和连接蛋白共同参与的连接,其中连接蛋白包括细胞内附着蛋白和跨膜连接蛋白黏合带(adhesionbelt)与黏合斑(adhesionplaque)[结构]细胞间通过跨膜连接蛋白、附着蛋白与肌动蛋白丝连接,间隙15-20nm[功能]加强细胞连接;使细胞与细胞外基质连接[分布]上皮细胞桥粒(Desmosome)和半桥粒(Hemidesmosome)[结构]细胞间通过跨膜钙黏蛋白、桥粒斑与中间丝连接,桥粒间隙30nm。[功能]连接细胞或基底膜;限制细胞膨胀;分散切力[分布]易受牵连、摩擦组织通讯连接(communicatingjunction)1.间隙连接(gapjunction)[结构]相邻细胞间平板状连接,通过连接子形成管形通道,间隙2-3nm[功能]连接细胞;细胞间小分子交换;通讯传递[分布]动物细胞间最普遍(骨骼肌和血细胞除外)2.化学突触(Synapse)：靠电信号与化学信号互换;如神经细胞第五节细胞膜与物质的跨膜转运★一、穿膜运输(transmembranetransport)(一)小分子和离子的穿膜机制：电化学梯度物质浓度梯度跨膜电压（二)小分子和离子的穿膜运输方式1、简单扩散[特点]不耗能、不需膜蛋白、依靠物质浓度差[举例]脂溶性物质,气体物质2.离子通道扩散[特点]（1）需“通道蛋白”（2）选择性、门控（3）瞬间、大量运输[分类](1)电压门控通道：依靠膜电位(2)配体门控通道：依靠化学物质(配体)与受体结合,如乙酰胆碱通道(3)机械门控通道：感受压力、牵拉力等;将机械刺激信号转化为电化学信号3.易化扩散/帮助扩散(facilitateddiffusion)[特点](1)需载体蛋白;(2)高度特异性（载体易位机制）;（3）饱和性;(4)不消耗能量[举例]非脂溶性物质，如葡萄糖、氨基酸等进入红细胞。4.离子泵:转运蛋白,具有离子结合位点和ATP酶活性1）泵:Na+-K+ATP酶,具有载体和酶活性,分布广.膜内Na+与ATP酶结合（亲Na+构象）→ATP酶分解ATP并被磷酸化→ATP酶构象变化（亲K+构象）→Na+释放至膜外，膜外K＋与ATP酶结合→ATP酶去磷酸化,恢复亲Na+构象→K＋释放至膜内2)钙泵:Ca+-ATP酶,具有载体和酶活性;维持细胞内较低钙离子浓度,分部于质膜和内质网膜(肌浆网)5.伴随运输/协同运输(cotransport):需转运蛋白,是利用离子浓度驱动的主动运输，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸等穿膜运输:是离子、气体和小分子进出细胞膜进行物质转运的主要方式,其中脂溶性高、不带电荷的分子具有较高的通透性,包括被动运输和主动运输.1.被动运输(passivetransport)：分子顺浓度梯度的穿膜运输,不消耗代谢能ATP,包括简单扩散、离子通道扩散和易化扩散;脂溶性强、非极性小分子容易穿膜，膜转运蛋白、溶质浓度等因素可影响溶质穿膜过程。2.主动运输(activetransport):借助膜载体蛋白,逆浓度梯度,消耗代谢能ATP。包括离子泵和伴随运输.二、膜泡运输(运输蛋白质、多核苷酸、多糖等大分子）(一)胞吞作用(Endocytosis):物质附着－膜凹陷-膜分离－膜融合;耗能!!1.吞噬作用:吞入大分子固体颗粒等,形成吞噬体2.胞饮作用:吞饮大分子液体物质,形成胞饮体★3.受体介导的胞吞作用:有受体参与,特异性强,选择浓缩机制，速度快有被小泡结构:网格蛋白形成的三腿蛋白复合体受体介导的内吞一般液相内吞有受体无有被小凹（泡）有被或无被摄入物选择、浓集无摄入物：特定非特定发生时间：激发经常、持续胞吐作用/外排作用(exocytosis)[内吞与胞吐共性]膜融合;小泡运输;耗能。[举例]蛋白质如胰岛素;小分子如组胺。穿胞吞吐作用：胞饮体由一侧胞饮入,另一侧外排出,胞吞作用和胞吐作用相偶联分布于上皮细胞、乳腺细胞等第六节细胞膜受体细胞膜受体的结构和分类细胞膜受体（receptor）:存在于细胞膜上,能选择性地识别外来信号，与之结合而发生继发信号,产生相应细胞效应的结构.（一）膜受体化学成分和结构：从结构角度1.细胞外域2.跨膜域3.细胞内域从功能角度(1)识别部(2)转换部(3)效应部（二）膜受体的分类(1)酪氨酸蛋白激酶(2)配体闸门通道(3)G蛋白偶联膜受体的特性(1)特异性与其非决定性空间构象互补(2)可饱和性(3)高亲和度(4)可逆性(5)特定组织定位。

三、受体的数量和分布（1）一种细胞膜上可有几种受体。（2）一种受体可分布在不同细胞膜。（3）细胞膜上受体数量可发生变化，如“反馈调节”第七节膜受体与信号转导一、细胞的化学信号分子、受体及G蛋白(一)化学信号分子及其受体(二)G蛋白:鸟苷酸结合蛋白1.G蛋白的作用机制2.G蛋白家族二、胞内主要信号通路：★（一）cAMP信号通路(二)磷脂酰肌醇信号通路:神经递质、多肽激素等DAG介导的蛋白激酶C激活（三）具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体信号通路（四）鸟苷酸环化酶与cGMP（五）一氧化氮信号三、蛋白激酶使底物磷酸化1.信号转导系统的意义：细胞内存在一个对外来信号起反应的完整转导系统,其可使细胞接受、汇聚、分析处理各种信号,从而作出最有利于细胞生存与发展的反应★2.信号转导(signaltransduction)：细胞外的化学信号分子与靶细胞的受体结合，通过信号转换机构将第一信使转变为细胞能“感知”的信号（细胞内第二信使），从而诱发细胞作出相应反应的过程。3.G蛋白偶联受体:具有多个跨膜区的蛋白,与配体结合触发自身构象改变,再进一步调节G蛋白活性,从而将配体信号传递到细胞内.★4.G蛋白(G-protein):可与鸟苷酸GTP或GDP结合的蛋白,由αβ异三聚体组成,具有GTP酶活性,G蛋白偶联受体接受外来信号可发生构象改变,并激活G蛋白等一系列细胞内效应蛋白5.第二信使:细胞表面受体接受细胞外信号后,转换而成细胞内信号,携带该信号的分子称为第二信使。第八节膜受体与细胞识别海绵细胞的相互识别(属同种细胞识别）白细胞识别细菌（属异种间细胞识别）受精作用(同种异类细胞识别)一、细胞识别的分子基础★细胞识别(cellrecognition):细胞间相互辨认和鉴别，对自己和异己分子认识的现象,具有种属、组织和细胞特异性.其分子基础是各类细胞表面受体间或受体与大分子间互补形式的相互作用。二、细胞识别所引起的反应类型1.配体进入细胞如受体介导的胞吞2.细胞的黏着如海绵细胞识别、受精作用3.信息传入细胞内，引起细胞功能改变：如激素和神经递质传递信息第十节细胞膜与医药学一、膜转运系统异常与疾病1.胱氨酸酮尿症载体蛋白先天缺陷，对氨基酸吸收先天障碍2.肾性糖尿病Na+、糖伴随运输的载体功能下降二、膜受体异常与疾病(一)遗传性高胆固醇血症（1）LDL受体先天异常（2）有被小窝受体结合部位缺失(二)肌无力症与乙酰胆碱受体(三)抗原受体缺乏与无/低丙种球蛋白血症三、癌变与细胞表面关系四、膜生物工程与医药学(一)脂质体在基因治疗中的应用(二)脂质体在制药业中的应用第六章细胞质和细胞器

(CytoplasmandOrganelle)第一节细胞质基质(自学)第二节核糖体(Ribosome）一、核糖体的形态结构★分布于几乎所有类型的活细胞中(除哺乳动物成熟红细胞外),是已知细胞内最小的细胞器,直径约25nm,不规则颗粒★与多肽链合成功能有关的四个活性部位1.A位(aminoacyl)氨酰基位点2.P位(peptidyl)肽酰基位点3.肽酰基转移酶位点4.GTP酶位点二、核糖体的类型与理化特性★（一）核糖体的类型（二）核糖体的理化特性★核糖核酸和特定蛋白质核糖核酸蛋白体三、核糖体的形成与组装:(以真核细胞为例)四、核糖体和蛋白质的合成★(一)RNA的作用(二)蛋白质合成的基本过程参与蛋白质合成主要成员主要原料20种氨基酸运输工具tRNA编码模板mRNA合成场所核糖体蛋白质合成的简要过程1.氨基酸的激活和转运2.多肽链的合成新合成肽链穿越内质网的转移机理信号肽假说信号肽:蛋白质合成时,首先在游离核糖体上翻译出一段肽链,约有15～30个氨基酸组成,是附着核糖体的标记.信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP):是核糖体蛋白,它能特异识别结合信号肽.SRP受体(SRPreceptor):是结合在内质网膜上的镶嵌蛋白,它可以识别结合SRP.信号肽酶:水解信号肽的酶.五、核糖体的存在形式核糖体有游离单糖体和附着核糖体两种每种由单体和多聚体两种形态多聚体由mRNA串连,为暂时性结合,属功能形式★多聚核糖体(polyribosome)在多肽链合成中,常常3-5个甚至几十个核糖体由mRNA串联在一起，形成螺纹状或念珠状结构，它是合成多肽链的功能形式，当肽链合成终止后，多聚核糖体重新解离成单体。★核糖体合成的蛋白在细胞内定位外输性蛋白质：主要在固着核糖体上合成，分泌到细胞外发挥作用，如抗体蛋白、激素等。内源性蛋白质(结构蛋白)：用于细胞本身或组成自身结构的蛋白质，主要在游离核糖体上合成，如溶酶体内的蛋白等。内膜系统一.内质网（名词解释）内膜系统：在结构、功能和发生上有一定联系的，位于细胞内部的膜性细胞器，包括核被膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、膜性转运小泡等，它们是统一的膜系统在局部区域特化的结果，是真核细胞特有的结构。（一）内质网的化学组成脂质：60%，卵磷脂为主；蛋白质：40%；内质网的标志性酶：葡萄糖-6-磷酸酶细胞色素P450网质蛋白：钙网蛋白蛋白质二硫键异构酶（非重点）分子伴侣(Chaperone):细胞中能识别正在合成的或部分折叠的多肽,并与其一定部位相结合,帮助这些多肽的正确折叠、组装或转运,但其本身并不参与最终的形成（二）内质网形态结构和类型：

形态结构：膜性管网系统，包括管状、泡状、囊状类型：粗面内质网（RER）光面内质网（SER）两种内质网的比较类型RERSER核糖体有没有结构扁囊为主，管腔与核膜腔相通分支小管或小泡,与RER相通分布合成肽类激素的细胞中多（浆细胞，胰腺细胞）分泌类固醇激素细胞中多（汗腺胞,小肠上皮细胞）性质嗜碱性嗜酸（三）内质网的功能1.粗面内质网的功能(1)核糖体附着支架:分泌性蛋白质、膜整合蛋白、可溶性驻留蛋白(2)新生多肽链的折叠与装配(3)参与蛋白质的糖基化：内质网腔内进行(4)蛋白质的胞内运输2.光面内质网的功能（1）脂质合成例如磷脂（卵磷脂）合成(2)糖原代谢葡萄糖-6-磷酸酶(3)解毒作用肝细胞上的SER有丰富的氧化酶系统，降解脂溶性药物。(4)Ca2+贮存及其浓度调节肌质网——特化的SER，贮存Ca2+。(5)胃酸、胆汁的合成与分泌(四)新合成肽链穿越内质网转移机理(五)内质网的病理性变化1.内质网的脱粒、肿胀如四氯化碳中毒。2.内质网内包含物（名词解释）多核糖体的解聚：是指多核糖体分散为单体,失去正常有规律的排列,孤立地分散在胞质中或附着在粗面内质网上。脱粒：是指粗面内质网上的核糖体脱落下来,分布稀疏,散在胞质中，粗面内质网上出现解聚和脱粒将伴随外输性蛋白生成的减少。高尔基复合体（GolgiComplex）(一)高尔基复合体的形态结构显微结构：光镜下，位于核的一侧或周围一套网状结构超微结构：大小泡、扁平囊等膜性囊泡状结构（二）高尔基体的化学组成1.脂质组成：膜成分40%，介于细胞膜和内质网之间2.含有的主要酶类糖基转移酶、磷酸酶、蛋白水解酶、其它酶类N—连接的糖基化O—连接的糖基化糖:N—乙酰葡萄糖胺糖：N—乙酰半乳糖胺氨基酸：天冬酰胺-NH2侧链氨基酸：苏氨酸、丝氨酸-OH侧链发生部位：内质网发生部位：高尔基体（主要）（三）高尔基复合体的功能1.胞内物质的转送运输和细胞的分泌活动2.糖蛋白的加工合成3.蛋白质的水解4.参与蛋白质分选和胞内膜泡运输蛋白质分选(ProteinSorting):细胞内新合成蛋白质被特异地分送到需要它的靶部位(如溶酶体等)的现象,其对于各种蛋白在细胞内的正确定位具有重要意义;主要包括囊泡、跨膜及门孔运输三种途径参与溶酶体的形成在内质网中,酶蛋白前体修饰加工为N-连接甘露糖蛋白,由转运小泡运输..在高尔基复合体中,寡糖链甘露糖残基再经磷酸化修饰加工、分选,网格蛋白有被转运小泡的形成..胞质转运过程中,脱衣被形成无被小泡后,与细胞内晚期内体融合成前溶酶体..pH下降,MGP受体分离,溶酶体成熟高尔基体功能的区隔化/房室化由于高尔基体的不同部位中所存在的与糖的加工修饰相关的酶类是不同的，故糖蛋白在高尔基体中的加工和修饰在空间上和时间上具有高度的有序性。基大致的趋势是从顺面开始，在反面完成。高尔基体在功能上的这种区域性，称作高尔基体功能的区隔化/房室化具有动态、极性、异质性的细胞器（四）病理状态下高尔基体的异常改变1高尔基体肥大2.高尔基体萎缩与损坏3.肿瘤细胞中高尔基体的变化高尔基体的发达程度与细胞分化程度成正比:细胞分化程度越高,分泌功能越旺盛,高尔基体的数量越多;对某一类型的癌细胞来说，分化程度越低，高尔基体越不发达，恶性程度越高参与溶酶体的形成在内质网中,酶蛋白前体修饰加工为N-连接甘露糖蛋白,由转运小泡运输在高尔基复合体中,寡糖链甘露糖残基再经磷酸化修饰加工、分选,网格蛋白有被转运小泡的形成胞质转运过程中,脱衣被形成无被小泡后,与细胞内晚期内体融合成前溶酶体pH下降,MGP受体分离,溶酶体成熟三、溶酶体(Lysosome)（一）结构特征1.6nm的单位膜包围成的直径0.25-0.8μm圆形、卵圆形结构2.含多种酸性水解酶，酸性磷酸酶是标志酶,为异质性细胞器;3.膜上H＋泵，使内部pH值保持5左右（二）溶酶体的类型(依据不同的生理功能状态分类)1.初级溶酶体:由高尔基体出芽形成,含溶酶体酶(非活性)、不含底物的运输小泡2.次级溶酶体:初级溶酶体成熟后与细胞内外物质相互作用,分自噬性溶酶体、异噬性溶酶体异噬性溶酶体:作用底物经由细胞的吞饮或吞噬而被摄入细胞内的细菌等外源性物质,异噬性溶酶体见于单核-巨噬细胞系统的细胞、白细胞等。自噬性溶酶体：来自细胞内衰老和崩解的细胞器等,由单位膜包围后与初级溶酶体合并形成自噬性溶酶体,即作用底物来自细胞内.次级溶酶体又可分为吞噬溶酶体和多泡小体。吞噬溶酶体：初级溶酶体与吞噬体融合所成；多泡小体：初级溶酶体与吞饮体融合所成。3.三级溶酶体（终末溶酶体，残余体）*终末溶酶体(残余体,Residualbody):吞噬性溶酶体到达末期阶段时，由于水解酶活性下降，残留一些未被消化和分解的物质，溶酶体能将其残余物通过胞吐作用排出细胞或长期存留在细胞之内，形成在电镜下呈现电子密度较高，色调较深的残留小体,如脂褐素、含铁小体和髓样结构等。（三）溶酶体的形成与成熟在内质网中,酶蛋白前体修饰加工为N-连接甘露糖蛋白,由转运小泡运输在高尔基复合体中,寡糖链甘露糖残基再经磷酸化修饰加工、分选,网格蛋白有被转运小泡的形成胞质转运过程中,脱衣被形成无被小泡后,与细胞内晚期内体融合成前溶酶体pH下降,MGP受体分离,溶酶体成熟（四）溶酶体的生理功能1．物质消化分解及衰老、残损细胞器的清除更新2.细胞营养作用3.防御保护作用消化外源性有害因子，如细菌等—自杀性囊4.参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节5.在生物个体发生、发育过程中的重要作用（协助精子与卵细胞受精;参与机体组织器官变态和退化。顶体是动物精子头部一特化的溶酶体:透明脂酸酶、放射冠穿透酶、顶体素）（五）溶酶体异常与人类疾病1．与溶酶体相关的人类先天性疾病(1)泰萨病:氨基己糖酶A缺乏,(2)II型糖原累积病:溶酶体缺乏α-1,4-葡萄糖苷酶2.溶酶体酶的释放或外泄造成细胞或组织损伤性疾病:（1）矽肺(2)痛风(3)加重休克四、过氧化氢体（Peroxisome）过氧化物酶体的形态结构具有异质性，直径约0.2-1.5um，通常为0.5um,呈圆形,椭圆形，由单层膜围绕而成（二）过氧化物酶体中的酶氧化酶类、过氧化氢酶类(标志性酶)、过氧化物酶类（三）过氧化物酶体的功能1.解毒作用2.分解脂肪酸等高能分子,提供热能（在动物中过氧化物酶体参与脂肪酸的β氧化（另一细胞器是线粒体））3．调节细胞氧张力六、内膜系统与细胞内的房室化细胞内区域化(Compartmentation)即膜性细胞器对细胞的分隔作用;不仅有效扩展细胞内膜的表面积，还可将细胞内划分成许多膜性区室,使独特酶系催化的生化反应局限在细胞特定的区域,对于蛋白质的分选、运输、定位及提高新陈代谢的效率具有重要作用，是细胞结构与功能高度统一膜流（membraneflow）细胞的膜成分在质膜与内膜系统之间、以及内膜系统各结构之间流动的现象,其实质是膜质和膜蛋白在细胞内的转移与重组的过程，通过胞吞和胞吐完成的粘蛋白的合成与分泌过程五、为何说内膜系统是细胞结构整体性和功能统一性的重要体现？试举例说明。答：如糖蛋白的合成与分泌过程（详细回答）第四节线粒体（mitochondrion）一、线粒体的结构：（一）线粒体形态、数量及分布真核生物特有的细胞器(哺乳动物成熟红细胞除外)，形态多样、大小可变、数目不同、分布各异（二）线粒体的亚微结构双层单位膜构成的封闭性的膜性囊，囊中囊结构外膜厚6nm成筒状转运蛋白通透性高内膜厚6-8nm具运输蛋白，转移小分子基粒通透性低基质酶，脂类，钙环状分子DNARNA，核糖体基粒：elementaryparticle位于嵴膜上，ATP合酶F0F1偶联因子二、线粒体的化学组成蛋白质65-70%，磷脂、DNA（细胞中含酶最多的细胞器）外膜单胺氧化酶膜间腔腺苷酸激酶内膜细胞色素氧化酶基质苹果酸脱氢酶三、线粒体的功能（一）线粒体中的氧化代谢生物氧化(细胞呼吸):细胞物质耗氧氧化分解,最终生成CO2、H2O,并释放出能量贮存于ATP过程（二）电子传递偶联的氧化磷酸化氧化磷酸化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，是细胞内形成ATP主要方式呼吸链（电子传递链）(respiratorychain）由一系列能够可逆地接收和释放电子或H+的蛋白复合物构成，它们存在于线粒体内膜，形成相互关联、有序排列的功能结构体系，并以此偶联线粒体中氧化磷酸化过程，故称之为呼吸链。氧化磷酸化偶联机制：化学渗透假说(Mitchell英,1961)(1)呼吸链传递高能e-时释放能量,泵出H+(2)H+无法自由通过内膜(3)H+电化学梯度通过ATP合成酶复合物回流,催化生成ATP,实现能量转换结合变构机制(Boyer,1979年)电子传递偶联的氧化磷酸化特点（1）电子传递链将H＋由线粒体基质传到膜间腔（2）H＋顺ATP合酶回流到线粒体基质,将电化学能转换成ATP（3）线粒体内膜上进行（4）每分子葡萄糖完全氧化可产生36-38分子ATP（5）能量释放是逐步的（三）线粒体控制着某些细胞死亡过程的中心环节四、线粒体的半自主性（一）自主性的表现1、含线粒体DNA(mtDNA),自主复制2、独立合成蛋白质,部分遗传密码与通用密码不同3、蛋白质的运送具有独特的跨膜方式,蛋白不外运（二）核依赖性的表现合成蛋白质的种类少,98％蛋白质由核DNA编码,如复制和转录所需聚合酶由核DNA编码,在胞质内合成后再转运入线粒体四、核编码蛋白质向线粒体的转运五、线粒体生物发生六、线粒体与医学•线粒体疾病Leber遗传性视神经病上述突变—呼吸链复合物I中NADH脱氢酶异常—供能低下第七章细胞骨架(Cytoskeleton)Cytoskeleton:由多种不同化学性质的蛋白质纤维构成立体网架系统,分布在胞质与核质中.具有弥散性、整体性、可动性特点,对细胞形态的形成和维持、细胞的生长运动及信息传递起重要作用;包括微管、微丝、中间纤维第一节概述•组成与功能•研究方法第二节微管(Microtubule)一、微管的结构与微管蛋白1.中空圆柱状细胞器2.由13条原纤维纵向螺旋排列围成3.化学组成为球状酸性微管蛋白(tubulin)4.基本结构为α、β微管蛋白异二聚体;分布有GTP或GDP、Mg2+、秋水仙素等结合位点5.γ-微管蛋白对微管极性、形成和位置起重要作用,其定位于微管组织中心二、微管结合蛋白(MAP)可促进微管组装;增加微管稳定性三、微管的组装和极性(一)体内装配中心体：1中心粒2.中心粒外周围物质构成(二)体外装配影响微管组装因素促进聚合紫杉醇抑制聚合秋水仙素微管的功能(一)构成细胞支架,维持细胞形态(二)维持细胞器空间定位和分布线粒体与微管相伴随;游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上(三)参与细胞内物质运输马达蛋白motorprotein：驱动蛋白(kinesin)动力蛋白(dynein)(四)参与染色体的运动,调节细胞分裂有丝分裂时,中心粒由(9×3)微管组成,且微管形成纺锤体,牵引染色体到达分裂极(五)参与细胞的运动纤毛和鞭毛的结构杆部:为“9×2+2”微管结构基体:为“9×3”微管结构(六)细胞内信号传递微丝（microfilament，MF）一、微丝的结构与肌动蛋白1.形态结构:实心纤维,直径7nm，有极性2.化学成分:肌动蛋白,包括球状肌动蛋白(G-actin)和纤维状肌动蛋白(F-actin)两种形式3.有Mg2+、ATP等结合位点二、肌动蛋白结合蛋白对纤维状肌动蛋白结构和行为起调节作用，与微丝的装配及功能有关三、微丝的组装（一）微丝的组装过程（二）影响微丝组装因素促进聚合鬼笔环肽抑制聚合细胞松弛素B微丝的功能（一）构成细胞的支架,维持细胞形态微丝参与细胞分裂参与细胞运动1.微丝纤维生长,使细胞表面突出,形成片足2.在片足与基质接触的位置形成粘着斑3.解除细胞后方的粘和点（四）参与受精作用(五)参与细胞内信号传递（六）微丝参与肌肉收缩肌原纤维就是特化的微丝中间纤维（intermediatefilaments，IF）一、中间纤维蛋白的形态结构1.直径10nm左右,介于微丝和微管之间2.中间纤维单体共同结构域包括阿尔法-螺旋杆状区(高度保守性)和非螺旋区(头部和尾部)3.根据基因结构、氨基酸顺序及分布组织特异性,分为Ⅰ～Ⅵ种主要类型Ⅰ酸性角质蛋白胞质上皮细胞Ⅲ波形蛋白胞质成纤维细胞结蛋白胞质肌肉细胞Ⅳ神经丝蛋白胞质神经元Ⅴ核纤层蛋白胞核各类细胞Ⅵ巢蛋白中央神经系统的干细胞中间纤维的装配组装特点1.大部分聚合成纤维状态2.不需要结合蛋白的辅助及核苷酸的参加,不依赖蛋白的浓度和温度3.四聚体中的阿尔法-螺旋呈反向平行,两端对称,IF非极性4.中间纤维的双股超螺旋杆部区氨基酸顺序很相似;而头、尾部非螺旋区起稳定IF和连接其它结构作用中间纤维的功能在细胞内形成一个完整的支持网架系统（二）增强细胞的机械强度支持（三）参与细胞分化第五节细胞骨架与疾病一、细胞骨架与肿瘤二、细胞骨架与神经系统疾病Alzheimer’sDisease(阿尔茨海默病)三、细胞骨架与遗传性疾病1.遗传性溶血性贫血（微丝异常）2.纤毛、鞭毛异常（微管异常）先天性纤毛、鞭毛不动综合征后天性呼吸道纤毛异常3.角蛋白异常(中间纤维异常)单纯性大泡性表皮松解症细胞核(Nucleus)第一节核膜(nuclearmembrane)核膜的化学组成二、亚微结构核膜核孔核周间隙核孔复合体:电镜下,核膜上分布着由多个蛋白质组成的特定复合体,其包括胞质环、核质环、中央栓和轮辐.它是核-质间物质交流的通道,可选择性运输大分子物质(四)核膜功能1、区域化作用2、控制核质间的物质交换3、合成生物大分子4、在细胞分裂中参与染色体的定位和分离第二节核纤层与核骨架一、核纤层内核膜下高电子密度的纤维蛋白壳层,厚10～20nm,核内与核骨架相连，核外与中间纤维相连(一)核纤层组成成分核纤层蛋白A核纤层蛋白B1、B2核纤层蛋白C（二）核纤层的功能1.与核膜重建有关2.与染色体凝集有关3.与细胞核构建有关二、核骨架:纤维直径3-30nm,与核纤层和中间纤维构成贯穿于核、质之间的复合网格系统(一)核骨架的形态结构化学成分:核基质蛋白和核基质结合蛋白（二）核骨架的功能:DNA或RNA可通过核基质结合区锚定在核骨架上1.与DNA复制2.与基因表达3.与hnRNA加工修饰及定向转运4.与细胞分裂5.与细胞分化DNA

1组蛋白

1DNA

1组蛋白

1非组蛋白

0.5－1.5RNA和脂类

0.05-0.1H1，H2A，H2B，H3，H4染色质(Chromatinandchromosome)透射电镜下染色质为念珠状纤丝一、化学组成二、染色质的种类状态凝集状态松散状态状态凝集状态松散状态分布位置核内膜附近、核中央

核仁周围转录活性无有复制先后后复制先复制分布比例高度分化转录活跃二、染色质的种类异染色质型结构异染色质：指在整个细胞周期中都处于凝缩状态的染色质。大多位于着丝粒区和端粒区，不具有转录活性。兼性异染色质：指在特定细胞的一定发育阶段所具有的凝缩状态的染色质。如X染色质三、染色质的结构与组装（一）染色质的一级结构11nm染色质纤维核小体(nucleosome):直径10nm，是染色质的基本结构单位，每个核小体包括组蛋白H2A、H2B、H3、H4各2分子组成八聚体核心，外面缠绕1.75圈约146bpDNA，核小体之间通过一长60bpDNA相互连接，组蛋白H1位于连接部DNA上染色质的二级结构——螺线管6个核小体缠绕一圈形成的中空性管，将串珠状小体染色质的三级结构—超螺线管是由螺线管进一步盘曲而形成,=400nm（四）染色质的四级结构—染色单体染色质的多级螺旋化模型染色体骨架-放射环模型：染色体结构的“袢环”模型：由螺线管形成DNA复制环染色体的结构着丝粒-动粒结构域(主缢痕)端粒(telomere):染色体末端特化部位,维持染色体的稳定性,保证染色体DNA的完整复制核型与带型核型(karyotype)将一个体细胞中的全套染色体按照形态特征进行分组,构成核型核仁（nucleolus）一、核仁的化学组成蛋白质(80％)RNA(10％)DNA(8％)脂类(少量)核仁的结构纤维结构2.颗粒成分3.核仁基质4.核仁相随染色质核仁组织者区和核仁周期核仁相随染色质rDNA转录rRNA活跃核仁相随染色质rDNA转录rRNA活跃无转录活性纤维结构纤维结构颗粒成分颗粒成分转录的rRNA+核糖体前体蛋白四、核仁的功能1.rRNA的合成2.核糖体的组装第五节细胞核的功能一、遗传信息的贮存核苷酸排列数目3*109核苷酸排列方式4n(n=3*109)二、遗传信息的复制复制特点：1.半保留2.双向性3.多起点4.不连续性5.不同步性三、遗传信息的转录(一)转录的基本过程1.复制与转录的比较相同或相似点不同点~都需要解开DNA双链~都以DNA为模板~聚合过程都为核苷酸之间形成磷酸二酯键~链延伸方向为5’→3’~都遵守碱基配对规律复制转录模板两股链均复制模板链转录原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA(半保留复制）mRNAtRNArRNA2.原核生物的转录起始过程3.真核生物转录起始:需要3至5个转录因子,它们互相结合,生成有活性、专一性的聚合物,再与RNA聚合酶形成转录起始复合物4.转录的延长1.转录速度大约是每秒钟30-50个核苷酸。2.RNA聚合酶是沿着DNA链3’→5’方向移动。3.转录延长阶段，原核生物与真核生物之间没,太大差别5.转录终止:RNA聚合酶在DNA模板终止子上停止前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。(二)转录的调节顺式作用元件：真核基因转录调控的DNA序列，包括1、增强子：一种可远距离对各种基因作用，能够促进基因转录2、沉默子：与增强子的作用相反，即抑制转录的顺式作用元件反式作用因子：主要存在于真核生物的细胞核内的一类蛋白质，通过它们之间以及与顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调节转录活性；也称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)(三)转录后的加工hnRNA戴帽hnRNA剪接hnRNA加尾第九章细胞的增殖与分化第一节细胞分裂(celldivision)一、无丝分裂(amitosis)二、有丝分裂(mitosis)（一）一般过程间期前期前中期中期后期末期胞质分裂（二）各阶段发生的事件１.前期(prophase)中心粒逐步分开纺锤体出现染色质变为染色体核膜崩解核仁消失2.前中期(prometaphase)染色体剧烈振动，纺锤体微管试图捕获染色体,并将其排列在赤道板上3.中期（metaphase）成对的动粒微管作用力平衡,染色体排列在赤道面10-20min４.后期（anaphase）着丝粒纵裂,子代染色体0.2-0.5m/min5.末期(telophase)染色体解螺旋，基因转录活动恢复；动粒微管消失;hnRNAmRNAhnRNAmRNA断裂基因转录戴帽、加尾剪接６.胞质分裂有丝分裂的生物学意义:使形成的两个子细胞获得了与母细胞完全相同的遗传物质，确保了细胞增殖过程中遗传性状的稳定性有丝分裂器:是一个处于细胞分裂中期的动态结构,包括有丝分裂中期的纺锤体、星体,以维持染色体的平衡、运动和均等分配.三、减数分裂（meiosis）(一)一般过程前期Ⅰ：时间长，分5个时期(1)细线期染色质开始凝集,可见染色粒构成细线染色体成单一线状,分不清两条染色单体(2)偶线期同源染色体之间联会形成二价体,即四分体(3)粗线期(重组期)染色体明显缩变短重组小节出现,非姐妹染色单体之间发生重组与交换(4)双线期(合成期)配对的同源染色体开始分离,端化现象四分体清晰，交叉结构清晰(5)终变期核仁、核膜消失染色体进一步螺旋化、压缩,四分体形成各种形状纺锤体形成联会:在减数分裂偶线期中,同源染色体两两配对的现象。二价体:同源染色体联会后,配对结构中的2条同源染色体,称二价体重组交换:减数分裂前期Ⅰ的粗线期,由于同源染色体之间的联会,使两条非姐妹染色单体之间发生某些片段的交换,它是遗传物质发生变异的基础中期I四分体排列于赤道板后期I同源染色体分离,分别移向两极末期I同源染色体分别到达两极，解螺旋成细线状；染色体数为原来一半,即由2n变为n.间期时间短，有的无间期。前期Ⅱ:同有丝分裂中期Ⅱ:姊妹单体排列在赤道板后期Ⅱ:姐妹染色单体分开rDNA非转录区转录RNA聚合酶IrRNArDNA非转录区转录RNA聚合酶IrRNA转录单位（transcriptionunit）减数分裂的意义1.维持物种间世代染色体数目的相对恒定,即遗传性的相对稳定.2.使生物种的生殖细胞遗传基础多样性、变异性的一种机制.第二节细胞周期一、细胞周期概念细胞周期(Cellcycle):细胞从一次分裂结束开始生长,到下一次分裂结束所经历的过程.细胞增殖是通过细胞周期实现的.暂不增殖(Go)细胞：暂时脱离细胞周期，在结构和功能上发生分化，代谢活动下降，但在适当刺激下可重新进入细胞周期的细胞，如肝细胞.二、细胞周期各时相动态关系与生物大分子合成染色体提前凝集（PCC）将分裂期细胞与间期各时期细胞进行融合,会导致间期染色质的提前凝集，这是M期细胞中存在的成熟促进因子作用的结果.G2期(常2小时)M期所需结构和功能蛋白：蛋白质合成,如微管蛋白成熟促进因子(MPF)合成G1期(常10小时)早期细胞体积较小，细胞器结构蛋白合成(RNA、脂类)晚期细胞体积增大DNA复制有关的酶(如DNA聚合酶)G1→S转变的触发蛋白白、细胞周期蛋白等G1末期易受许多体内外因素的影响S期(常6-8小时)DNA复制组蛋白与DNA同步复制RNA及非组蛋白合成中心粒复制M期(常1小时)1.染色质开始凝集是进入M期的标志2.核膜崩解与重建3.着丝粒的纵裂4.染色体移动、均分三、细胞周期的调控(一)常用的真核细胞系统爪蟾胚胎细胞酵母体外培养的哺乳动物细胞(二)细胞周期调控系统组成1.激活细胞周期（1）细胞周期蛋白(Cyclins)(调节单位)(2)细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cdk)(活性单位)(3)Cdk活化激酶(CAK):辅助催化Cyclins-Cdk2.抑制细胞周期(1)Cdk活性抑制因子,如Wee1蛋白激酶.(2)Cdk活性抑制蛋白(CKI):哺乳动物中p21、p27,调控G1、S期3.促进Cdk调节因子降解的酶复合物:(1)APC:使Cyclins泛素化(2)SCF:使CKI泛素化细胞周期的主要控制点G1检查点（DNA有无损伤，环境是否适合进入S期）G2检查点（DNA是否完全复制,环境是否适合进入M期）有丝分裂中期检查点（染色体是否全部与纺锤体结合）4.癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用(1)癌基因：如myc，ras(2)抑癌基因：如视网膜母细胞瘤基因(Rb)，p53基因(三)细胞周期的胞外调控因素有丝分裂原(mitogen)：如血小板生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)第三节细胞分化(celldifferentiation)细胞分化:从受精开始的个体发育过程中,细胞之间产生稳定性差异的过程,具有预定性、时空性等特点.一、细胞分化的基本特征(一)细胞形态结构出现稳定性差异(二)细胞分化的时空性(三)细胞分化的可逆性(四)细胞分化的潜能性1.发育过程中细胞分化潜能变窄全能性细胞:具有能重新形成完整个体能力多能性细胞：具备演变成多种类单能细胞：仅具有趋向某一特定方向分化能力细胞能力2.分化细胞细胞核的全能性二、细胞分化的调控(一)细胞分化与基因差异表达管家基因(Housekeepinggene)指在各种细胞中都处于活动状态,是细胞生存所必需的，而对细胞分化一般只起协助作用，如核糖体蛋白基因等奢侈基因(Luxurygene)指在各种组织中有不同的选择表达的基因，丧失这类基因对细胞的生存并无直接影响，如皮肤角蛋白基因等细胞分化的实质——就是细胞按照一定程序发生的差别基因表达,导致细胞的定向分化（二）差别基因表达的调控:主要发生在转录水平（自学）三、影响细胞分化的因素(自学)细胞质、细胞相互作用、信号分子、环境因素细胞分化与肿瘤(P256,自学)细胞分化正常与否是健康细胞与恶性细胞的分水岭第十章细胞的衰老与死亡第一节细胞衰老一、细胞衰老概念指细胞形态结构、化学成分和生理功能逐渐衰退的现象；是不可逆的生命过程。二、细胞衰老表现1.细胞膜处于固相,间隙连接减少2.细胞内水分减少3.细胞器退行性变4.细胞内脂褐素等沉积5.核膜内折,染色质固缩6.DNA、脂类、蛋白质等成分损伤,酶失活三、细胞寿命与Hayflick界限体外培养的细胞的增殖能力和寿命与个体年龄和种属关系四、细胞衰老的发生机制1.遗传决定学说2.自由基学说3.端粒钟学说4.代谢废物累积学说5.线粒体DNA损伤学说6.基因转录或翻译差错学说第二节细胞死亡一、细胞死亡定义细胞生命现象的终结;包括正常性死亡(如细胞凋亡)和非正常性死亡(如细胞坏死)细胞凋亡（apoptosis）指体内的健康细胞发生主动的、由基因决定的死亡过程,是个体发育中维持机体自稳的一种机制。二、细胞凋亡的特征细胞固缩变小染色质致密呈半月状核固缩DNA片段化凋亡小体形成五、细胞凋亡与疾病（一）细胞凋亡过低（二）细胞凋亡过度细胞凋亡通路第十二章细胞与个体发育第一节