医学细胞生物学概要

医学细胞生物学第1章绪论1.1.3细胞的类型和基本结构原核细胞(ProkaryoticCells)♦没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核，进化地位较低。♦原核细胞的基本特点：、■遗传信息量少；■内部结构简单，特别是没有分化为以膜为基础的专门结构和功能的细胞器和细胞核膜。?支原体(mycoplasma)♦是最简单的原核细胞，直径为0.1〜0.3um;♦具有细胞膜，但没有细胞壁；♦环状双螺旋DNA,能指导合成750多种蛋白质；♦惟一的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800〜1500个；♦具感染性，可在培养基上培养；♦培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清。真核细胞(EukaryoticCells)♦有完整细胞核，有核膜、核仁。♦真核细胞的基本特点：■遗传系统复杂；■有膜性细胞器，有细胞骨架。酵母是最简单的真核细胞。真核细胞与原核细胞@真核细胞与原核细胞@体积大(lOOOOum)@有完整细胞核；@有膜性细胞器；@有细胞骨架；@遗传系统复杂；@核糖体80S；@分裂方式多样。1.2细胞生物学@体积小(1-10um)@无核结构；@无膜性细胞；@无细胞骨架；@遗传系统简单；@核糖体70S；@无丝分裂。.2.1细胞生物学的形成和发展细胞学说时期?1838年，德国植物学家施来登(MathiasSchleiden)发表论文指出：植物是由细胞构成的；?1839年，德国动物学家施旺(TheodorSchwan)首次提出细胞学这个名称，并提出了细胞学说的前两条原理：♦所有的生物都是由一个或多个细胞组成的；♦细胞是生命的基本单位；?1858年，德国病理医生魏尔肖(RudolfVirchow)对细胞学说进行了重要补充并提出：♦一切细胞产自细胞。细胞学说(celltheory)①地球上的生物都是由细胞构成的；②所有活细胞在结构上相似；③生物体通过细胞的活动反映其功能：④所有细胞都来自己有细胞的分裂，即细胞来自细胞。?经典细胞学时期（1875-1900）重要细胞器的发现?实验细胞学时期（1900-1953）♦实验细胞学（experimentalcytology）是指采用实验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。3细胞生物学时期细胞生物学诞生的标志1965Robertis《普通细胞学》-《细胞生物学》1976Boston第一届国际细胞生物学大会。20世纪80年代以来，高技术手段大量应用，—分子细胞生物学（molecularcellbiology）细胞水平一超微结构水平一分子水平细胞生物学定义应用现代科技手段，从整体、超微结构和分子等3个水平上研究细胞的结构和功能、探索细胞生命活动规律的科学。.2.2细胞生物学研究内容和范围4个方面：@细胞结构和化学组成；@细胞及细胞器功能；@细胞增殖与分化；@细胞衰老与死亡。.2.3 研究技术和方法光学显微技术--利用光镜观察细胞的技术（光学显微镜技术+显微制片技术）。光学显微镜（LM）是利用光线照明使微小物体形成放大影象的仪器（机械系统+光学系统）可提高人眼分辨力（率）---在25cm明视距离处分辩被检物体细微结构最小间距能力。光学显微镜（OlympusCX21）常用光镜的类型.普通显微镜 用于组织和细胞一般形态结构观察。.暗视野显微镜 在聚光器上加遮光板，使直射光不进物镜，形成暗视野，散射光进入视野。.荧光显微镜 紫外线光源。标本中荧光物质受激发产生荧光»微小结构、微量物质观察。.倒置显微镜 光源和聚光镜在上，物镜在下。显微制片技术：玻片标本制备技术、染色技术液态材料（血液、骨髓） 涂片、滴片。固态材料（肝、脑、肾） 切片。制片：固定、脱水、包埋、切片、染色染色：苏木精、伊红、硝酸银、吉姆萨…光学显微技术：应用于细胞学、病理学、组织学、微生物学。电子显微技术=电镜技术+制片技术电子显微镜一一利用电子流使物体成像的仪器。在电磁透镜作用F.电子流照射标本后形成不同密度的透射或反射电子流，多级放大后在荧屏成像。特点：I、放大倍数高：可达100万倍以上。2、分辨率高：电镜0.2nm；光镜0.2Um；人眼0.2mm；3、两种类型：透射式电镜、扫描式电镜。］、透射电镜transmissionelectronmicroscope,TEM①样品超薄切片 ②观察内部结构③分辨力高 ④放大倍数高2、扫描电镜scanningelectronmicroscope,SEM①样品不用切片；②观察表面或断面形态；③景深大、立体感； ④分辨力、放大倍数稍低。TEM样品制备：固定脱水包埋超薄切片特殊染色样品要切成50~100nm的薄片，一个细胞要被切成100〜200个薄片。电镜应用于细胞生物学和医学的许多领域是研究细胞和病毒的强有力工具。显微分光光度术和显微荧光光度术显微分光光度术用显微分光光度计对•细胞成分(DNA、RNA、蛋白?-)定量检测的技术显微荧光光度术用显微荧光光度计对细胞内能发荧光的物质进行定性、定位、定量测量的技术显微分光光度术和显微荧光光度术均为静态测定物质含量的方法。1980s出现流式细胞光度术。这一技术通过流式细胞仪(FCM)(flowcytometer),可对流动的活细胞进行分类检测，并且可对细胞中DNA、RNA、蛋白质含量、细胞体积等多项指标同时测量，提供可靠参数。流式细胞仪(FCM)集合了流体力学、激光技术、电子工程学、计算机技术、显微荧光计量等技术于一体的高技术仪器，可以定性和定量分析细胞的物理化学特性，特别适合于测定细胞内各种成分的含量以及细胞的生活状态，还可对不同细胞进行分离。FCM已经运用于细胞生物学、肿瘤学、免疫学、血液学、药物学等领域。细胞培养技术什么是细胞培养：使机体细胞在体外合适条件下继续生长、发育、增殖的技术。原代培养(primaryculture) 直接从机体取出细胞或组织所进行的首次培养。传代培养(subculture)——当原代培养细胞增殖到一定密度后，分装到几个容器中再培养。接触抑制现象--培养的细胞，要经常传代，否则，会发生接触抑制一衰老。人的正常细胞可传代50次退化而不能再传。体外培养而成的细胞群体称为细胞株或细胞系。细胞株与细胞系细胞系(cellline)：通过原代培养并且经过传代后所形成的细胞群体，由于来源于原代培养物，故一个细胞系往往由多个性状不同的细胞群体组成。细胞株(cellstrain)：利用单细胞分离培养法从原代培养物或细胞系中选择出来的细胞群，一个细胞株往往具有特殊的生物学性状或标记，并可持续存在。1.3 医学细胞生物学医学细胞生物学的研究对象与目的.对象：人体细胞.目的：为重大医学问题提供理论依据细胞生物学在医学教育中的地位和作用基础医学（组织学、胚胎学、病理学、药理学、生化、微生物）和临床医学的共同基础。细胞生物学已渗透到基础医学和临床医学的各学科，作为医学生，应掌握其基本理论和技能。新五大支柱课程（基础医学教育）：细胞生物学、分子生物学、医学遗传学、经生物学、免疫学。老五大支柱课程：解剖、生理、生化、病理、药理细胞生物学的学习方法1、相关知识预习和复习2、着重理解，善于比较3、立体思维与抽象思维4、动态观与整体观5、理论与实验并重实验1、光镜的使用及细胞形态结构的观察2、细胞生理活动的观察3、小鼠骨髓细胞染色体标本的制备4、细胞的原代培养与小鼠骨髓细胞染色体标本的观察本章小节重点内容：1、原核细胞与真核细胞的结构特点比较；2、细胞生物学的研究对象与范围；3、透射电镜与扫描电镜的特点与用途；4、细胞培养的相关概念；5、流式细胞仪的用途；第2章细胞的化学组成组成细胞的化学元素?宏量元素：C、H、0、N.P、S、Ca、Mg、Na、K、Cl?微量元素：Zn、Cu、Mn、Co、F、I组成细胞的化学分子无机化合物：水、无机盐有机化合物：♦有机小分子氨基酸、核甘酸、单糖、脂肪酸♦生物大分子蛋白质、酶、核酸、多糖水一细胞含量最多的成分♦水在细胞中以两种形式存在：游离水（95%）和结合水（5%）♦水在细胞中的作用:主要是溶剂作用无机盐一在细胞中以离子状态存在含量多的离子：♦阳离子？a?aNa+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+♦阴离子?a?aC1-,SO42-、PO43-、HCO3-虽然无机盐的含量不到细胞总量的1%,但它在维持细胞正常功能方面是不可缺少的。?无机离子在细胞内的作用，主要有以下四个方面：♦构成生物体某些结构的重要成分。如Ca、P、Mg是构成骨骼和牙齿的重要成分。♦构成酶、激素或者维生素的重要成分。♦维持细胞内外渗透压的平衡、pH平衡、离子平衡等；♦参与细胞内的物质运输和信号转导。糖类碳水化合物?单糖-一葡萄糖（6C）、核糖（5C）、脱氧核糖（5C）?低聚糖一-含2〜10个单糖分子的糖。其中含两个单糖分子的糖又称为二糖或双糖，如蔗糖（G+果糖）、乳糖（G+半乳糖）、麦芽糖（G+G）?多糖一-淀粉由G组成。植物细胞特有。糖原--人和动物体的多糖（肝糖原，肌糖原）人体糖原含5000个Go脂类细胞膜主成分、能量贮存形式♦脂肪甘油三酯（1甘油+3脂肪酸）♦类脂:磷脂脂肪中一个脂肪酸被磷酸取代。糖脂a由糖基取代磷脂的磷酸胆碱。类固醇脂肪衍生物，eg:胆固醉。■胆固醇：①性激素和维生素D的原料②细胞膜成分。2.2.5蛋白质-一最市:要、含量最多的大分子protein约占人体干重的50%。种类繁多（人体约3万种）。细胞生命活动的基础。执行细胞一切生命活动、机体一切生理功能。运输、收缩、调节、免疫、催化?-蛋白质的分子组成?蛋白质的元素组成C、H、O、N（所有蛋白）S、P、Fe、Mn、Zn、Cu、1（部分蛋白）?蛋白质组成特点：含氮量接近，平均16%1、蛋白质结构的基本单位氨基酸（aminoacid,aa或AA）组成蛋白质的AA:20种♦蛋白质分子结构?a?a分为4个层次：一级结构？a?a基本结构二级结构？a?a高级结构三级结构？a?a更高级结构四级结构？a?a最高级结构（并非都有）肽键与肽链肽键——由一个AA的瘦基与另一AA的氨基脱水形成的化学键。肽链的形成蛋白质一级结构♦蛋白质的-一级结构由AA种类、数目、排列顺序等因素决定。♦不同蛋白，--级结构不同---AA顺序不同。♦一个蛋白分子可由多个肽链组成；♦维持一级结构的力:肽键（主键）、二硫键♦一级结构是空间结构的基础；♦AA种类、排列与功能相关。举例：胰岛素的一级结构A链：21个AAB链：30个AA蛋白质二级结构♦指蛋白分子某一段肽链局部的空间结构。♦在一级结构基础上，肽链在AA残基之间氢键作用下弯曲、折登成的结构。a螺旋（alphahelix）。折叠B折叠二级结构的维持？a?a氢键肽链中一个AA残基的亚氨基（-NH）上的H与另-AA残基谈基（-CO）上的O之间的静电吸引力（较弱）。蛋白质三级结构在二级结构基础上，多肽链进一步盘曲折叠成的空间结构。氢 键---H和O之间的静电吸引力。离子键一—一带正、负电的侧链基团间的静电吸引力。疏水键一一一非极性基团（疏水）在避水时形成的力。范德华力---侧链基团很近时形成的很弱作用力。维持蛋白质三级结构的力三级结构示意蛋白质四级结构指几个具有三级结构的肽链（亚基）以特定方式聚合而成的空间结构。注意：四级结构中的每个蛋白质分子称为亚基，亚基单独存在时无活性。维持力：氢键、离子键、疏水键、范德华力2.2.6醒♦酶是由活细胞合成，对其特异底物起高效催化作用的大分子物质。♦酶是机体内催化各种代谢反应最主要的催化剂。?能的特性：♦催化效率高♦专一性强♦反应条件温和♦稳定性差2.2.7核酸（nucleicacid)蛋白质核酸组成单位氨基酸核甘酸连接方式肽键磷酸二酯键一级结构氨基酸排列顺序核甘酸排列顺序空间结构二、三、四级结构双螺旋、超螺旋、核小体主要功能所有生命活动贮存、传递信息1、核酸的化学组成基本单位——核甘酸DNA——dAMP、dTMP、dGMP、dCMPRNA AMP、UMP、GMP、CMP核酸一核甘酸一磷酸+核甘（戊糖+碱基）戊糖（核糖、脱氧核糖）、碱基（口票吟、嚅咤）核昔酸形成：①戊糖+碱基一核甘②核甘+磷酸一核昔酸碱基分为噪吟碱和嗑嚏碱两大类喋吟碱：鸟噂吟（G）和腺喋吟（A）喀咤碱：胞嗑嚏（C）、尿嗑咤（U）,胸腺喀咤（T）DNA：A、T、G、CRNA：A、U、G、C戊糖核首结构式核昔与磷酸形成核甘酸2.核酸的种类（1）DNA商品DNA（试剂）DNA的一级结构山多个核甘酸首尾相连聚合而成（多聚核甘酸）。核甘酸3'5'磷酸二酯键DNA的二级结构DNA的二级结构？a?a双螺旋?Watson和Crick的伟大发现,发表在1953的一期Nature杂志上。提出DNA是双螺旋结构的依据Chargaff规则（A配T：G配C）碱基间可形成氢键（Jerry发现）X线衍射照片（Franklin直接依据）显示DNA为螺旋形。DNA双螺旋结构发现者DNA双螺旋结构的特点1、反向平行的双链结构。亲水的脱氧核糖和磷酸骨架位于外侧；碱基朝向内侧。2、双链的碱基间固定配对（A=T;G=C）两条单链互补配对（互补链）。3、右手螺旋（每一周10bp）走上DNA螺旋梯，则脱氧核糖-磷酸骨架位于你的右侧。DNA双螺旋结构DNA的三级结构?在双螺旋基础上盘成更高级结构（超螺旋、核小体）。?不同物种间DNA分子的大小和复杂程度差别极大，生物越高等，DNA越复杂。♦超螺旋——原核细胞DNA的三级结构。原核DNA：共价闭合环状，以此为基础拧成麻花状（超螺旋）♦核小体?a?a真核细胞DNA的三级结构。DNAf核小体—•染色质—•染色体。RNA动物细胞内RNA的种类与功能胞质和细胞核线粒体功能核糖体RNArRNAmtrRNA核糖体成分信使RNAmRNAmtmRNA蛋白合成模板转运RNAtRNAmttRNA转运氨基酸不均一核RNAhnRNA成熟mRNA前体小核RNAsnRNA参与hnRNA剪接转运小核仁RNAsnoRNArRNA的加工修饰mRNA、rRNA、tRNA的比较tRNA的结构与功能?分子小♦存在局部双链。♦二级结构：三叶草形♦三级结构：倒L形。♦有AA臂、反密码环。tRNA分子的空间结构DNA与RNA的比较DNA与RNA的比较本章重点内容1、蛋白质的结构特点；2、DNA双螺旋结构的特点；3、mRNA、rRNA、tRNA的比较;4、DNA与RNA的比较；CB第4章细胞膜的结构与功能质膜与细胞内膜细胞的生物膜体系电镜下的细胞膜细胞膜的结构模式图与细胞膜相关的概念细胞被(cellcoat)--糖蛋白、糖脂的糖链向膜外伸展、交织而成的毯状构造。也称糖被(glycocalyx)«细胞表面(cellsurface)---由细胞被、细胞膜和胞质溶胶构成的复合结构。 广义上，还包括鞭毛、纤毛、微绒毛等表面特化结构&细胞连接。细胞膜(cellmembrane)细胞表面(cellsurface)细胞表面的范畴本章内容细胞膜的化学组成细胞膜的分子结构模型与特性细胞表面及其功能细胞表面的特化结构细胞膜的化学组成膜脂 构成膜的主体。蛋白 参与构成膜主体。糖类 3%~10%(糖脂、糖蛋白)水 膜的内外表面，80%自由水。无机盐 少量，为膜蛋白组分。不同细胞的膜，三种主要物质比例相差大。膜中各成分的比例膜结构研究的好材料TheErythrocyteMembraneRedBloodCell是结构最简单的细胞：成熟的红细胞没有细胞器；质膜是红细胞惟一的膜结构；纣细胞质膜易于提纯和分离；人们对膜结构的认识，大多来自于对红细胞膜结构的研究。红细胞膜超微结构膜脂(磷脂、胆固醇、糖脂)1、磷脂磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂) 鞘磷脂---神经鞘磷脂磷脂酰肌醉磷脂酰丝氨酸卵磷脂的结构1?头部：胆碱+磷酸+甘油极性、亲水1?尾部：脂肪酸非极性、疏水磷脂分子的性质脂质体（Liposome）除作为生物膜的研究模型，更重要的用途是作为临床上各种药物的载体：遗传性疾病基因疗法中靶基因的运载体，可将靶基因高效率地导入待治疗的细胞。脂质体的形成膜中磷脂分子的排列2、胆固静（结构、分布、功能）胆固醇与磷脂的关系3、糖脂的结构与功能结构：磷脂衍生物糖基取代磷酸胆碱。神经细胞富含。eg：半乳糖脑甘脂——最简单、半乳糖头神经节甘脂——最复杂、糖链末端为唾液酸（NANA）功能：膜受体。膜蛋白种类、分布和功能膜蛋白——约占细胞总蛋白25%膜各种功能的执行者。功能上，分为：运输蛋白、催化蛋白、连接蛋白、受体蛋白……分布上，分为：外周蛋臼——膜内外表面，非共价结合镶嵌蛋白——嵌在脂双分子层中or跨膜（跨膜蛋白），共价结合。膜蛋白的分布膜蛋白的6种类型：1-单次跨膜蛋白、2-多次跨膜蛋白、3-膜内表面的外在蛋白、 4-膜外表面的外在蛋白、5-膜内表面非共价结合的外周蛋白、6-膜外表面非共价结合的外周蛋白膜蛋白的功能分类膜糖与细胞被细胞被（糖被）——糖蛋白与糖脂分子上的糖基在膜外表面形成的覆盖性构造。细胞被的功能：保护作用、细胞识别、细胞通讯、物质转运本章内容细胞膜的化学组成细胞膜的分子结构模型与特性细胞表面及其功能细胞表面的特化结构细胞膜结构模型及特性膜的分子结构模型eg：单位膜模型、流动镶嵌模型…流动镶嵌模型细胞膜的特性1、膜的不对称性（膜脂、膜蛋白不对称）2、细胞膜的流动性膜的动态结构，由膜分子的运动决定。*磷脂双分子层具流动性。生理温度下，处于液态与晶态间的过渡状态--液晶态（由磷脂的各种运动引起）。温度下降，可转变成晶态（相变）。膜脂的运动：①旋转运动②钟摆运动③测向扩散④翻转运动膜的相变膜脂的流动性示意膜蛋白的运动运动方式：转动、侧向扩散膜蛋白一一漂浮在磷脂海洋中的冰山。证明膜蛋白流动性的实验：人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验3.细胞膜的选择透性选择透性（半透性）：让部分物质通过。细胞膜对不同性质物质的通透性差异大一般地：脂溶性、分子小、不带电物质易透过。eg：水分子、磺胺药，易透过膜本章内容细胞膜的化学组成细胞膜的分子结构模型与特性细胞表面及其功能细胞表面的特化结构细胞膜的功能保护屏障、物质和信号交换的门户物质转运、信息传递、能量转换、细胞识别、细胞免疫、细胞分裂、细胞分化、细胞凋亡…细胞表面的概念功能：支撑保护、物质交换、信息传导、细胞识别、细胞通信、细胞连接、物质转运功能不同物质（小分子、大分子）以不同方式转运。跨膜转运：主动转运、被动转运膜泡转运：入胞作用、出胞作用物质的跨膜转运概况1、跨膜转运（被动、主动）（1）被动运输：不需ATP,顺浓度梯度简单扩散（自由扩散）--仅要浓度梯度易化扩散（帮助扩散）--还要载体蛋白通道扩散 还要通道蛋白小分子穿膜转运图解自由扩散（Freediffusion）又称简单扩散（simplediffusion）,它不要膜蛋白的帮助，也不消耗ATP,仅靠膜的两侧被转运的物质保持一定的浓度差。扩散与渗透红细胞的膨胀与收缩膜简单扩散转运图解易化扩散（帮助扩散）图解载体蛋白（carrierproteins）概念:载体蛋白是多回旋折叠的跨膜蛋白，它与被转运的分子特异结合使其越过质膜。特点：.具有特异性；.参与被动运输；.参与主动运输。Carrierproteins简单扩散与易化扩散通道扩散——通道蛋白介导的跨膜转运@典型的膜通道：水通道蛋白（aquaporin）离子通道蛋白（ionchannel）eg：神经细胞、肌肉细胞的离子通道。@离子通道转运的特点：1、速度快（百万每秒，比载体快千倍）；2、选择性：Na+K+Ca+Cl-通道不同；3、多数非持续开放（闸门控制）；4,被动转运，无需ATP。通道蛋白（Channelproteins）L_1发现通道蛋白50多种，主要是离子通道（ionchannel）。通道蛋白——持续开放的、非持续开放（闸门）闸门通道（gatedchannel）：间断开放通道。闸门通道（gatedchannel）①??电压闸门通道--电位差变化时开放。（要电压刺激）②??配体闸门通道--配体受体结合时开放（要配体刺激）③??离子闸门通道-一离子浓度变化时开放（要离子刺激）配体闸门通道图解电压闸门通道示意（动画）三种闸门通道的比较水的转运与膜上的水通道水分子不溶于脂，并具有极性，理应不能自由通过质膜，但实际却是很容易过膜。原因是：Theplasmamembranesofmanycellscontainproteins,calledaquaporin,thatallowthepassivemovementofwaterfromonesidetotheother,suchascellsofthekidneytubuleandplantroots.水通道蛋白（aquaporin,AQP）——水的分子通道在哺乳动物已发现有13种水通道蛋白，构成水通道蛋白家族。第一个水通道蛋白AQP1于1988年发现，是人红细胞膜的一种主要蛋白。它可使红细胞快速膨胀和收缩以适应细胞间渗透性的变化。AQP1蛋白也存在于其他组织的细胞中。AQP1能让水自由通过，不许离子或其他小分子通过。美国霍普金斯大学医学院彼得.阿格雷（PeterAgre） 教授因发现水通道蛋白获2003年诺贝尔化学奖。“水通道蛋白与肺水肿” “水通道蛋白与脑水肿”，“腹泻大鼠结肠水通道蛋白4的表达与分布研究”（2）主动运输（activetransport）特点：消耗ATP、需要载体蛋白、逆浓度梯度类型：1.ATP直接供能的（离子泵）.ATP间接供能的（协同运输）.光能驱动的（光驱动泵）主动运输的三种基本类型.ATP直接供能的主动运输钠钾泵（Na+-K+泵）—转运Na+、K+钙泵（Ca2+泵）一一转运Ca2+氢泵（H+泵） 转运H+泵的本质：有ATP酶活性的蛋白。钠钾泵的功能细胞内外总是存在很大的离子浓度差。eg：一般的动物细胞要消耗1/3ATP维持细胞内低Na+高K+的离子环境。而神经细胞要消耗2/3的总ATP来维持。这种离子环境（状态）意义：维持细胞正常活动、神经冲动的传递；维持细胞内外的渗透压平衡。钠钾泵（Na+-K+pump）又称Na+-K+ATPase或Na+/K+交换泵。存在于一切动物细胞的质膜上。由两个亚基（a、B）构成。a亚基——多次跨膜蛋白。具ATP酶活性，有Na+和K+的结合位点。B亚基——具组织特异性，糖蛋白。钠钾泉的结构特点钠钾泵的工作机理在胞内a亚基与Na+结合促进ATP水解，a上的一个天冬aa磷酸化引起亚基构象改变，将Na+泵山胞外。同时，胞外的K+与a亚基另一位点结合，使其去磷酸化，a构象变回原状，将K+泵进细胞，完成一个循环。钠钾泵工作原理（每秒运转千次）钠钾泵工作原理钠钾泵工作原理示意.ATP间接供能的主动运输——协同运输利用离子泵所产生的离子浓度差（势能）同向伴随运输（cotransportsymport）反向伴随运输（cotransportantiport）简萄糖与Na+的同向伴随运输伴随运输（共运输）动画小肠上皮细胞吸收G的过程Cotransport2、膜泡运输特点：①膜的变形与断裂②耗能③主动运输 ④转运大分子类型：入胞作用（胞吞）吞饮作用 对液体or小颗粒吞噬作用 对较大颗粒物受体介导入胞作用--特异吞噬or吞饮。需膜受体出胞作用（胞吐）：与入胞相反的过程。胞吐与胞吞示意图Endocytosis胞吞作用胞吐作用受体介导的入胞作用动画LDL（胆固静）颗粒的结构胆固醇入胞示意图有被小泡形成过程示意图4.3.3细胞表面受体与细胞通讯1、细胞表面受体与细胞识别2、信息跨膜传递的机理细胞通讯与信号传递示意图1、细胞表面受体与细胞识别细胞表面受体=膜受体（R）多为糖蛋白，种类多，能结合配体。eg：脂肪细胞上10余种受体（胰岛素、肾上腺素…）*细胞识别（cellrecognition）通过膜受体对其他细胞及各种化学信号的认识or鉴别。参与受精、细胞吞噬、激素作用……细胞表面受体举例关于受体膜受体、胞质受体、核内受体膜受体的类型：①离子通道偶联受体（可兴奋细胞）②G蛋白偶联受体（所有细胞）③能受体（所有细胞）2、信息跨膜传递的机理(1)环腺甘酸信号通路一cAMP信号体系受体--刺激性受体(Rs),抑制性受体(Ri)调节蛋白一一偶联蛋白一一G蛋白：Gs、Gi腺甘酸环化酶(AC)一一-使ATP成cAMP刺激型与抑制型G蛋白的作用cAMP信号通路示意图cAMP信号传递通路的机理①配体(第一信使)结合受体；②释放信号给G蛋白；③G蛋白结合GTP被激活；④G蛋白激活AC；⑤AC使ATP变成cAMP(第二信使)⑥cAMP激活蛋白激酶…cAMP信号通路的主要效应cAMP信号通路的主要效应激素fG蛋白偶联受体一G蛋白一腺昔酸环化醐-cAMP ~蛋白激酶A-基因调控蛋白f基因转录。细胞内的信号转导(2)肌醇信号通路DG-IP3-Ca信号体系特点：①以三磷酸肌醇(IP3)和甘油二脂(DG)作为第二信使；②作用更广泛；相关受体25种以上。构成：受体、G蛋白、磷脂醐C(PLC)肌醇信号通路的作用机理①配体结合并激活受体②受体激活G蛋白③G蛋白激活磷脂酶C(PLC)④PLC水解磷脂酰肌醇(PIP2)fDG、IP3肌醇信号通路示意图肌醇信号通路的机理肌醇信号通路的机理吸毒上瘾与戒毒难@人脑天然存在吗啡肽，起到镇痛、消除疲劳的作用，含量极少。@鸦片类药物，如鸦片、吗啡(鸦片中的生物碱)、海洛因(吗啡衍生物)以及度冷丁、美沙酮等，具有与吗啡肽类似的结构。一经摄取，就会同吗啡肽受体结合，产生极度的兴奋和愉快；@毒品的摄取量远超出人体内吗啡肽的含量，导致人自身吗啡肽分泌被抑制，完全靠毒品来替代吗啡肽的生理功能一一上瘾。吸毒上瘾的细胞学基础吸毒上瘾一一细胞适应刺激的表现。脑神经细胞吗啡肽受体结合毒品后，会活化Gi而抑制AC并降低PKA活性，导致细胞内PKA和AC基因的表达代偿性提高。因此，一旦不吸毒，神经细胞内cAMP浓度异常高，使人出现极难受的综合生理反应。本章小结细胞膜的化学成分；细胞膜的分子结构(图解)；细胞膜的特性；三种被动转运方式的比较；钠钾泵的作用原理；受体介导的入胞作用的过程：环腺甘酸信号通路与磷酸肌醇通路的比较第四章完第5章核糖体与蛋白质的生物合成概述全称：核糖核蛋白体(核蛋白体)由几种rRNA和几十种蛋白构成。主成分rRNA(60%)和r蛋白(40%)非膜性的颗粒状结构(游离。r附着)直径12~30nm,存在所有细胞。1958年，Robinsin和Brown发现。正在工作的核糖体(电镜观)核糖体的大小亚基核糖体化学组成与形态结构化学组成线粒体(哺乳类):55S核糖体(35S+25S)*真核细胞：80s核糖体(60S+40S)60S—3种rRNA(28S、5.8S、5S)+49种蛋白。40S---1种rRNA(18S)+33种蛋白。*原核细胞：70s核糖体(5OS+3OS)50S--2种rRNA(23S,5S)+34种蛋白。30S--1种rRNA(16S)+21种蛋白。核糖体的超微结构核糖体主要功能部位A位-受位-氨酰基位P位-供位-肽酰基位T位-肽基转移前（T因子）位置。G位一GTP酶（移位酶）位置。E位一即将离开的tRNA所暂时停留的位点。核糖体的功能部位核糖体结构特点由大小两个亚单位组成的小体。有左右贯通隧道一mRNA通道。大亚基有中央管---多肽链出口。核糖体上存在几个重要功能部位。蛋白质的生物合成中心法则图解蛋白合成装置——核糖体复合物遗传密码与密码子遗传密码（geneticcode）mRNA三个核苜酸一组的特定排列所构成的,一套aa的代码。由64个密码子组成。密码子（codon）-mRNA分子上每3个相邻的核甘酸所组成的含特定信息的三联体。遗传密码表翻译过程所需模板——mRNA遗传密码的特性①方向性——读码方向：5'f3'②简并性一一除蛋aa&色aa,其余aa均由2-6个密码子编码。（多个密码子决定同一aa）。同义密码子---前2碱基大多相同。③连续性—一密码子间无间隔（连续排列）。④摆动性——密码与反密码结合有时不严格。⑤通用性——细菌到人类，遗传密码相同。反密码环一反密码子反密码子——反密码环上的三联体。其第1碱基（5'）与密码子的第3碱基（3'）配对不严格（可摆动）。IRNA与反密码子20种aa与tRNA的关系密码子有简并性（2—6种编码一种aa）。理论上，如果一种密码子对应一种tRNA,那么一种aa可由2—6种tRNA转运。密码子有摆动性使得61种密码子不需61种tRNA来配合原核细胞：30—40种tRNA真核细胞：50余种tRNA蛋白质合成的基本过程1、AA的活化与转运2、肽链合成的起始3、肽链的延伸4、肽链的终止与释放蛋白合成的过程转录和翻译的偶联蛋白合成基本步骤I、aa活化与转运（氨酰tRNA合成）①aa、ATP、氨酰tRNA合成酶-复合体②复合体+tRNAf氮酰tRNA、酶、AMP2、肽链合成起始：3种起始因子（1F）协助30s起始复合物（小亚基一mRNA-fMet-tRNA）+50S亚基-70S核糖体复合物合成的基本步骤3、肽链的延伸：延伸因子（EF）o入位f转肽f移位4、肽链终止与释放：释放因子（RF）A位出现终止码，RF进入，激活肽基转移酶，水解肽链与tRNA间的酯键。肽链的延伸（入位、转肽）肽链的延伸（第二循环）肽链合成的终止多聚核糖体同时工作多聚核糖体在内质网上核糖体合成蛋白的速度真核细胞：每秒2个AA加到多肽链。原核细胞：每秒20个AA加到多肽链所以，合成一条完整肽链平均需要20秒——几分钟。蛋白合成后的加工修饰刚合成的蛋白往往无活性（蛋白前体、酶原），需要进行加工、修饰才有活性。eg:胰岛素合成：胰岛素原（分子较大），要切去一部分肽段，成为胰岛素。加工好的人胰岛素（51aa）A链：21个AA,B链30个AA核糖体的分工游离核糖体：合成结构性蛋白(内源性蛋白)附着核糖体：合成分泌性蛋白(输出性蛋白)核糖体的2种工作状态细菌蛋白合成与抗生素很多抗生素通过干扰核糖体而杀菌：四环素——可与30S亚基结合，阻止氨酰tRNA的进入。氯霉素——可与50S亚基结合，抑制该亚基中转肽酶的活性。链霉素——可结合30s亚基，改变其构象，引起读码错误。本章小结核糖体的化学组成与结构特点。核糖体装配多肽链的基本过程。遗传密码的基本特性。一些抗生素的抗菌原理。名词：遗传密码、密码子、反密码子、简并性、摆动性、多聚核糖体。第6章内膜系统的结构与功能细胞内膜系统endomembranesystem内膜系统示意内膜系统的构成内膜系统概述内膜系统——在结构上、功能上及发生上有密切关系的膜相结构的总称。组成一质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜、各种小泡。真核细胞特有，进化的产物，使代谢高效。第6章细胞内膜系统内质网高尔基复合体溶酶体内质网endoplasmicreticulum,ER*扁囊、小管和小泡互连成网状膜系统典型膜性结构。分为：粗面内质网(roughER,RER)滑面内质网(smoothER,SER)多功能的结构。内质网的模式图内质网的形态粗面内质网粗面内质网结构特点1、多层扁囊堆积连通而成。2、有核糖体附着。3、膜中镶嵌有2种特殊受体。4、不同细胞含量不同。分化程度高、蛋白合成旺的细胞，RER发达。如浆细胞.SER的电镜观滑面内质网的结构1、分支小管或小泡连通成的网状结构，表面光滑。2、一些特化细胞（肝、肌），SER发达3、骨骼肌细胞有特化SER-肌质网粗面内质网的功能1、参与蛋白质合成。2、蛋白质加工。蛋白质初步糖基化（N-连接糖基化）3、蛋白质转运。附着核糖体功能特殊性已知：所有蛋白的合成且都在胞质中开始，但有些合成起始不久便转移到RER膜上进行。问题：1、核糖体为何能结合内质网？2、附着核糖体合成的蛋白如何进入RER腔or镶嵌在膜中？信号假说解释了这2个问题。信号假说signalhypothesis布洛贝尔1975年提出。Blobel_德裔美国人；纽约洛克菲勒大学细胞生物学家；1999年获诺贝尔奖；*洛大第4位因CB成果而获奖者。信号学说的基本内容1、分泌性蛋白N端序列（15—30AA）为信号肽，可引导核糖体附着RER,腔中被切。2、核糖体的附着需要的因子：信号肽（signalpeptide,核糖体上）信号识别颗粒（SRP,细胞质中）信号识别颗粒受体（SRPreceptor,rER上）核糖体受体（ribosomerecepter.rER上）——核糖体结合蛋白信号学说示意图粗面内质网上的蛋白合成蛋白质的糖基化（N连接糖基化）糖基化的意义：①为各种蛋白质加上不同的标志，以利于蛋白质的分类：②影响多肽的构象：③增强构象的稳定性；④影响蛋白质的水溶性；糖蛋白合成=蛋白+低聚糖N-连接：糖结合在天冬酰胺残基侧链基团的N上，在ER上完成。O-连接：糖结合丝AA-苏AA残基侧链基团的0H上，在GC上完成。N连接糖蛋白——多为分泌蛋白、溶酎体前。连接糖蛋白——多为膜镶嵌蛋白蛋白的分选与转运驻留蛋白返回rER滑面内质网的功能1、脂类合成？？有整套合成脂类的醐系，合成类型比rER多。2、糖原合成与分解参与糖原合成、分解过程。3、解毒作用肝脏解毒作用由sER完成。在肝细胞sER上分布有氧化麻系、羟化酶系，对毒物进行氧化（降毒性）或羟化（易排出）。4、肌细胞收缩第6章细胞内膜系统内质网高尔基复合体溶酶体高尔基复合体高尔基体结构与特点又称高尔基器；扁平囊+大小囊泡；中介性细胞器：有极性、动态结构；多方面功能不同细胞GC差别大：——高分化、分泌强的细胞GC发达，如神经细胞、肝C…高尔基体的超微结构高尔基复合体的功能1、蛋白的加工---0-连接糖基化；2、糖蛋白的修饰--剪接N-连接的寡糖；3、蛋白的分选--将不同蛋白分类运输。4、细胞分泌活动--生成分泌泡。5、生成溶酶体--由部分大囊泡发育。6、参与膜的转移--ER膜可转给GC-o蛋白的分选运输水解醐的分选与溶醒体形成蛋白合成、加工、转运蛋白在细胞中转运（动画）6.细胞内膜系统第一节 内质网第二节 高尔基复合体第三节 溶醐体6.3溶酶体@lysosome的结构特点1、单层膜的囊状结构；2、含多种酸性水解酶（60余种）；3、膜上有H+泵，囊内酸性；4、膜蛋白高度糖基化，使膜免受水解；5、多型性（异型性）细胞器。溶酶体与过氧化物酶体电镜照@溶酶体的类型初级溶酶体（primarylysosome）次级溶能体（secondarylysosome）A异生性溶酶体（初级溶酶体+吞噬体）A自噬性溶酶体（初级溶酶体+自噬体）人残余小体---残质体（终末溶酶体）@溶酶体的功能一、细胞内消化作用.异噬作用一一对外源性异物的消化分解。.自噬作用一一对衰老破损细胞器的消化分解。.粒溶作用一一对细胞剩余营养颗粒的消化分解。二、自溶作用对细胞本身的消化分解作用。三、协助受精（特化溶酶体）。（特化溶酶体）。溶酶体的消化作用异噬体、自噬体与溶酶体溶酶体参与受精过程（动画）精子与卵子结合瞬间溶酶体与疾病■溶酶体累积症---基因缺陷、水解酶缺乏，底物不能降解所致的一类疾病。♦II型糖原累枳症一肝细胞溶酶体缺a葡萄糖甘酶，糖原不能被分解，在肝脏、肌肉中大量累积一发病（肌无力、心脏增大、衰竭）。♦矽肺病--一矽粉末（二氧化硅）一肺巨噬细胞吞噬一进溶酶体一不能消化一矽酸破坏膜一水解酶释放一细胞溶解一矽又被吞一巨噬细胞大量死亡一成纤维细胞分泌胶原一肺弹性降低一一肺功能衰竭。本章小结细胞内膜系统的组成粗面与滑面内质网结构与功能的比较；高尔基复合体的结构特点与功能；溶酶体的形成、类型、结构特点与功能；名词：内膜系统、信号学说、信号肽、异噬作用、自噬作用、粒溶作用、自溶作用、第7章线粒体mitochondria线粒体的形态（光镜）真核细胞与线粒体线粒体概述mitochondria独特的膜性细胞器；具复杂的超微结构；真核细胞的供能中心；具DNA、核糖体、RNA；合成部分蛋白，有一定自主性；寿命10余天，能分裂增殖。线粒体的形态结构形态、大小、数目和分布形态：随细胞与状态而变（线状、粒状）大小：直径0.5~l?m数目：生理旺盛细胞线粒体多（eg:肝C、肾C）肝细胞含1000余个线粒体：分布：小肠上皮细胞——集中于顶部；肝细胞——均匀分布。问题：红细胞无线粒体，其膜上钠钾泵所需能量来自哪里？线粒体的超微结构线粒体的电镜照片线粒体的电镜照片线粒体的超微结构环状DNA分子的高级结构线粒体的超微结构线粒体超微结构的特点1、外膜——有孔蛋白，高透性。2、内膜——高蛋白膜，低透性；内陷成崎，有基粒。3、膜间腔——多种酶、底物、辅助因子。4、基质——mtDNA、核糖体、tRNA、多种酶系。线粒体的内膜*基粒——ATP合成酣（F1F0—ATP酶），含多个亚基。头部——F1因子。突出膜外——合成ATP。基部——F0因子。嵌入膜内——质子通道。*电子传递链——呼吸链（2种）线粒体结构示意图基粒：头部（5种亚基，FI）、柄部（OSCP）、基部（F0）基粒——ATP酶复合体。 有柄的小球体。由头、柄和基部组成头部：ATP合成酶柄部：OSCP（对寡酶素敏感的蛋白）基部：疏水蛋白、嵌于膜中线粒体的氧化供能作用细胞中的供能物质糖类ffGf线粒体淀粉fG（直接供能）一~糖原（能量贮存）脂肪 脂肪酸f线粒体蛋白ffAA—f有机酸f线粒体细胞氧化作用示意图7.2糖酵解反应地点——细胞质1分子葡萄糖（60 2分子丙酮酸（30.葡萄糖分解代谢的第一步，可产生少量ATP。无需氧气，存在于所有细胞。糖酵解的地点与产物氧化磷酸化——线粒体功能三大步骤（细胞氧化的核心）1、乙酰辅酶A生成2、三竣酸循环、3、e传递偶联磷酸化。地点：线粒体中（基质、内膜）、需氧。多个酶系——丙酮酸脱氢酶系、三陵酸循环酶系、呼吸链酶系与ATP合成酶系。氧化磷酸化的步骤与地点1、乙酰辅航A生成——线粒体基质丙酮酸+脱氢酶系——乙酰辅酶A+C022、三拨酸循环——线粒体基质在三段酸酶系作用下，使乙酰辅酶A彻底氧化，产生2个C02,4x2H»3、电子传递偶联磷酸化——内膜线粒体的基本功能三峻酸循环简图三按酸循环过程图NAD、FAD——递氢体NAD——烟酰胺腺喋吟二核甘酸（辅随【）FAD——黄素腺喋吟二核甘酸两者均为含有B族维生素的辅酶。NAD++2H NADH+H+FAD+2H FADH2三拨酸循环的4步脱氢——4对氢原子其中3对氢原子由NAD结合传递。NAD+ NADHFAD FADH2呼吸链（电子传递链）的组成复合物I——NADH脱氢酶（e递体、H+泵）使NADH脱氢，H脱e一辅酶Q（CoQ,泛醍），使CoQ-CoQH2泵出H+复合物II——琥珀酸脱氧酶。使琥珀酸脱H、FAD结合H,再使CoQ-CoQH2.复合物HI——cytc还原酶（e递体、H+泵）将CoQH2的e传给cytc,泵出H+复合物IV——cytc氧化酶（e递体、H+泵）催化e从cytC-0结合2H+形成水。泵出H+。细胞色素C的辅基——铁口卜琳cytc——铁吓啾为辅基的蛋白通过Fe3+与Fe2+的变化传递电子呼吸链电子传递示意图电子传递与磷酸化e传递驱动质子泵将H泵入膜间腔电子传递链（动画）氧化磷酸化的偶联机制化学渗透假说（chemiosmoticcouplinghypothesis）英国的Mitchell在1961提出，获1978年诺贝尔化学奖。化学渗透学说解释电子传递如何偶联磷酸化构成呼吸链的3个复合物具有质子泵功能，当H原子的高能电子在复合物间传递时，所释放能量可驱动质子泵转运H+到膜间腔，形成H+梯度。另一方面，泵出的H+总是有顺浓度返回基质的倾向，当H+从基粒的质子通道回流时，释放的能量使ADP+PiATPo化学渗透学说质子I可流与ATP生成示意图ATP合成酶ATP合成酶作用机理——旋转催化学说博耶（Boyer）,1997诺贝尔化学奖最小的分子马达。3个B亚基与核甘酸结合有三种构象：空置状态（O态）松弛结合态（L态）紧密结合态（T态）分子马达的旋转催化线粒体半自主性半自主性——指线粒体以mtDNA编码所需的部分mRNA、rRNA、tRNA,以自己的核糖体合成一小部分所需蛋白。线粒体总蛋白90%以上由核DNA编码、胞质合成。eg：线粒体DNA复制、转录、翻译过程中所需的前、核糖体蛋白o线粒体DNA（mtDNA）@mtDNA为双链环状。不同物种大小不同。@人mtDNA：双链环状，含16569bp,共37个基因（22种tRNA基因、2种rRNA基因、13种mRNA基因——编码13种蛋白）@mtDNA能自我复制（半保留，基质中）人的线粒体DNA线粒体内蛋白自主合成.线粒体的蛋白合成系统线粒体DNA：线粒体RNA；线粒体核糖体：线粒体蛋白合成与细菌相似。.mt遗传系统与n遗传系统的关系7.4线粒体的生物发生线粒体的增殖线粒体的起源线粒体的增殖正在分裂的线粒体照片线粒体的起源.内共生假说（自学）.非共生假说（自学）线粒体与疾病克山病，是一种心肌线粒体病，因缺硒导致心肌线粒体膨胀、结构破坏。线粒体病有100多种，都是mtDNA异常（突变、缺失、重排）引起的遗传疾病，表现为电子传递醐系和氧化磷酸化酶系的异常。线粒体与细胞衰老和细胞凋亡有关： 机体95%的氧自由基来自于线粒体。本章小结1、绘制线粒体的超微结构模式图2、线粒体的超微结构的特点3、化学渗透学说的内容4、旋转催化学说的内容5、细胞氧化的过程6、氧化磷酸化的步骤7、名解：细胞氧化（细胞呼吸）、半自主性、克山病第7章完第8章细胞核与细胞遗传细胞核的概述苏格兰Brown1831命名；真核细胞最显著结构-进化转折点；最大、最重要的细胞器；遗传物质储藏、复制中心：遗传信息的转录中心；细胞的司令部——控制中心；本章内容细胞核的形态与化学组成细胞核的基本结构和功能染色体与人类染色体核型细胞的遗传细胞核形态与化学组成细胞核形状、大小与数目形态：以球形为主，不同类型细胞的核差异大。大小：随细胞类型和时期而不同。核质比（NP）=核体积/胞质体积核质比大表示核大，一般细胞的NP为0.5数目：大多单核；部分双核（肝C、软骨C）骨骼肌C多核、破骨C数百核。细胞核形态大小的多样性细胞核的化学组成*核酸：DNA——核中最重要成分，差异大。RNA——DNA转录的产物。*蛋白：组蛋白'—碱性蛋白、带正电、结合DNA。进化上保守；种类少：HlH2AH2BH3H4。非组蛋白——酸性蛋白、带负电、结合组蛋白。种类多，有种属和组织特异性；为转录调控因子。DNA：细胞核内的主成分8.2细胞核的结构和功能细胞核的超微结构核膜的超微结构核膜的结构图核膜与核孔核膜的结构特点.双层。外膜与rER连通、附核糖体.内膜附有核纤层；.内外膜间为核间隙；.有核孔（复合体），数目不等。核孔的超微结构核孔复合体（NPC）nuclearporecomplex是间期细胞核表面普遍存在的一个构造。转录功能越活跃，核孔复合体的数量越多。一般在3k〜4k个。核孔复合体的沙漏样结构核孔复合体的沙漏样结构胞质环连核外膜核质环连核内膜两环构成核孔外壁每环各伸出8根丝核质环的丝连小环胞质环上有8颗粒孔中有中央颗粒核孔复合体的沙漏样结构核膜的功能1、维持核的形态。2、包裹遗传物质。使DNA复制与转录高效率；3、执行核内外物质转运。跨膜转运（被动的、主动的）、膜泡转运、核周腔转运、核孔转运、出芽转运（双层核膜参与）。核孔的物质转运核膜物质转运：5种方式8.2.2染色质的结构与功能1、染色质的结构：a.纤维状结构——染色质丝。b.串珠状结构——核小体串。c.结构单位——核小体。d.有两种状态——缠绕和伸展。染色质的结构——核小体串核小体结构示意图较粗的染色质纤维——螺线管染色质结构的核小体模型2.染色质的类型与特点常染色质疏松，伸展，着色浅，转录活性高，分布核中央异染色质紧密缠绕、着色深。活性低or无活性。分布核边缘、核仁周围。两类染色质的比较常染色质异染色质螺旋化程度低（疏松）高（凝集）染色程度染色浅染色深分布核中央核膜附近DNA序列单一序列高度重复部分重复功能状态可转录不转录8.2.3核仁的结构和功能超微结构：海绵状核仁染色质纤维成分颗粒成分核仁基质关于核仁动态结构；大小数目因细胞而异：一般含1-2个；蛋白合成旺，核仁发达DNA、蛋白、RNA；rRNA合成加工与核糖体亚基的装配。.核仁的结构纤维成分颗粒成分核仁染色质核仁周围染色质核仁内染色质（NOR）核仁基质核仁的结构（1）纤维成分——核仁中央。由蛋白和rRNA所构成，交织成海绵状。（2）颗粒成分——核仁外围。由纤维转变而来。是核糖体亚基的前体。（3）核仁染色质核仁周围染色质（异染质为主）核仁内染色质 （常染质为主）核仁内染色质含rDNA*rDNA载有多个rRNA基因。多拷贝基因、串连排列，重复序列转录rRNA,核仁形成的关键。称核仁组织区（NOR）nucleolarorganizerregion,rDNA（NOR）转录的电镜照.核仁的功能*rRNA的合成与加工*核糖体亚基的组装问题：在细胞分裂时，核仁为何会消失？（1）rRNA合成与加工当细胞需要时，NOR可利用多拷贝的rRNA基因大量转录45S的rRNA分子。45SrRNA是核糖体所需RNA的前体，要经过剪切加工成28S、18S、5.8SrRNAo核糖体所需的5SrRNA的基因不在NOR。rRNA的合成与加工(2)核糖体亚基的组装45SrRNA合成出来后，很快与蛋白结合，形成核糖核蛋白颗粒，进行加工。8.3染色体与人类染色体核型染色体、染色质、DNA从DNA到染色体DNA 核小体螺线管 超螺线管染色单体染色体简述染色体、染色质、DNA三者之间的关系(1)DNA与染色质的关系：DNA缠绕组蛋白形成核小体串，核小体串是染色质的一级结构单位。(2)染色质与染色体的关系：两者在化学成分上没有差异，只是构型上不同，是遗传物质在细胞周期不同阶段的不同表现形式。染色质是细胞间期细胞核内能被碱性染料染色的物质，主要是由DNA和组蛋白所构成。染色体是细胞分裂期形成的，由染色质凝缩而成的棒状小体。(3)DNA与染色体的关系：对典型的中期染色体来说，一条染色体里面包含两条DNA分子，对新形成的细胞而言，或进入分裂后期的细胞而言，因为染色体从着丝粒的地方纵裂，所以新形成的染色体里面只有一条DNA分子。1、染色体的形态与类型*染色体——分裂期的遗传物质。*棒状结构，形态数目随生物而异。@中期染色体结构：2条单体、着丝粒、长臂、短臂、端粒中期染色体的结构染色体的类型*依着丝粒位置：4种*依与性别的关系：•常染色体•性染色体人染色体显微照片小鼠的染色体8.3.2人类染色体核型核型(karyotype)——指某物种体细胞中染色体的数目、大小和形态特征。核型分析(karyotypeAnalysis)—按一定规则将一个细胞全部染色体排列起来，以确定染色体组成的过程。正常男性核型分析人染色体G带模式图Down综合征患者的核型武汉的舟舟（Down综合征）3岁起，舟舟就随在武汉乐团工作的父亲身旁。舟舟的音乐感觉、音乐记忆、音乐表现力都超越常人。33岁的舟舟是个永远长不大的孩子，他不识乐谱也不懂乐器，只是一听到音乐就兴奋。8.4细胞的遗传细胞核的功能：@遗传信息贮存、复制、传递@RNA的合成（转录）、加工1、基因与基因表达基因——DNA分子上能编码功能分子（蛋白、RNA）的序列。基因表达——基因通过转录和翻译，使遗传信息释放出来，编码蛋白质的过程。DNA的复制以原有DNA为模板，在DNA聚合酶作用下合成子代DNA的过程。DNA的半保留复制DNA的半（不）连续复制DNA复制的双向、多起点、不同步以DNA为模板合成DNA的过程。DNA聚合前催化；ATGC为原料。半保留、半（不）连续、双向、多起点、不同步。3'—5'链的复制：连续（前导链）5'—3'链的复制：不连续（后续链）DNA复制的基本过程@三个阶段：.起始：2.链延长； 3.终止。@五大步骤：.DNA双链解开；.RNA引物合成；.DNA链的延长；.切引物、补缺口、连片断；.切除和修复错配碱基。3、基因的转录——DNA指导的RNA合成DNA两条链的个性5'-GCGATACGCTAT-3'编码链

3'-3'-CGCTATGCGATA-5'模板链5'-GCGAUACGCUAU-3'RNA编码链——正链、Crick链、 C链模板链——负链、Watson链、W链基因的转录——RNA合成以DNA为模板合成RNA的过程RNA合成方向：5'—3'RNA聚合酶催化，AUGC为原料。*rRNA、mRNA,tRNA*新合成RNA均为前体，必须加工。DNA转录(RNA合成)示意DNA的转录-1DNA的转录-2DNA的转录-3(2)转录产物的加工刚转录的RNA无功能，要加工！mRNA的加工rRNA的加工tRNA的加工真核mRNA前体的加工原mRNA——不均一核RNA(hnRNA)成熟mRNA的结构：5、帽m7GpppG一非译区一编码区一非译区一polyA尾3'成熟mRNA的结构5'帽结构m7Gppp一非译区一编码区一非译区一polyA尾3'mRNA的“戴帽”mRNA的“加尾”帽结构与polyA尾的功能帽结构功能：①增强mRNA稳定性。②促核糖体与mRNA结合；③加速翻译的起始。多聚A尾功能：①增强mRNA稳定性；②促mRNA向胞质转位。本章的重点内容细胞核的超微结构(绘图表示)：常染色质与异染色质的区别；DNA、染色质、染色体三者的关系；DNA复制的特点；核仁的特点与核糖体的关系：基本概念：染色质、核小体、组蛋白、非组蛋白、螺线管、NOR,基因、基因表达第八章完第11章细胞的增殖cellgeneration本章内容细胞周期间期细胞的主要特点细胞分裂细胞增殖的调控机理细胞增殖理论在医学应用(自学)一组数据初生婴儿1012个细胞，成人1014个，约200种类型。成人每秒钟有数百万新细胞产生。一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。纺锤体的三种微管结构：①星体微管(astralmt)；②极体微管(polarmt)；③动粒微管(kinetochoremt)。细胞增殖概述cellproliferation.概念：通过分裂获得与母细胞相同特性子细胞并使其数目增加的过程。.细胞的最基本特征。胚胎发育、机体生长、上皮更新、损伤修复….受到机体精确调控。.具有有周期性。细胞周期细胞周期(cellcycle)概念细胞从上一次分裂结束开始到F一分裂结束为止所经历的过程(整个生命历程)。分两阶段：@间期——细胞的生长期。DNA合成前期——G1期DNA合成期——S期DNA合成后期——G2期@分裂期=前期+中期+后期+末期细胞周期示意细胞周期时相及意义时相——细胞周期各个时期。eg:Gl时相、S时相、G2时相、M时相。各时相所用时间：TGI、TS、TG2、TMTC=TGI+TS+TG2+TM*不同细胞的TC差异大（几十分——几十小时）。不同细胞的周期时相比较本章内容细胞周期间期细胞的主要特点细胞分裂细胞增殖的调控机理细胞增殖理论在医学应用（自学）11.2间期细胞的主要特点细胞生长期——代谢活跃，DNA合成、RNA合成、蛋白合成。持续时间长。最重大事件——DNA合成。间期分3个阶段 3个时相：G1期、S期、G2期。分裂间期示意图1.2.1DNA合成前期（G1期）1、生长发育期；为S期作准备。2、细胞DNA量：2c.3、RNA合成、核糖体组装、蛋白合成。4、DNA复制原料的准备。G1期又可分2阶段：G1早期、G1晚期G1早期——R点——G1晚期R为控制点，决定是否增殖。能通过则增殖。R点影响因素：启动蛋白（U蛋白）：达到一定水平，进入S期。cAMP含量：降到一定水平，进入G1晚期、S期生长因子、营养物、温度、酸碱度…R点一G1期限制点（控制点）G1期细胞的三种命运.不增殖细胞一一终身停留G1期，失去增殖能力，也称不育细胞or终末细胞。eg神经细胞、肌肉细胞、红细胞、角质细胞…——高分化细胞。.增殖细胞--不断增殖，不在G1停留，不断进入细胞周期（周期中细胞）。eg骨髓I二细胞、皮肤基底层细胞、精原细胞…——低分化细胞。3、暂不增殖细胞--GO细胞一般停在G1期，但保留增殖能力。受到刺激后恢复增殖。肝细胞、肾细胞、淋巴细胞…肝外伤or手术 刺激。肿瘤细胞停在GO期，对药不敏感（复发根源）体外培养细胞在营养缺乏时，也会进入GO期。eg:成纤维细胞，平时不分裂，一旦所在组织受伤，即产生大量成纤维细胞，分布伤口。G1期细胞的三种命运11.2.2DNA合成期（S期）1、DNA合成（复制）——半保留、半连续、多起点、双向、不同步。*常染色质先复制；高GC部分先复制。2、DNA的量：2cf4Co3、组蛋白合成、染色质组装。*原来的组蛋白进入先行链。DNA复制的特点关于人DNA的复制时间：6h〜8ho人的每染色体平均1200复制子.每复制子30口m。复制速度：0.9um/min复制双向进行，实际速度：0.9*2=1.8理论上：如果同时复制，只需30/1.8=16.7min实际上：复制不同步！需6〜8ho11.2.3DNA合成后期（G2期）1、合成分裂相关蛋白eg：微管蛋白、膜蛋白、染色质凝集因子（有丝分裂因子）。2、DNA量：4C3、染色质开始螺旋化。4、继续为M期作准备。细胞周期中DNA含量变化本章内容细胞周期间期细胞的主要特点细胞分裂细胞增殖的调控机理细胞增殖理论在医学中的应用11.3细胞分裂无丝分裂（amitosis）：宜接分裂有丝分裂（mitosis）：间接分裂减数分裂（meiosis）：成熟分裂无丝分裂过程示意图分裂过程：胞核拉长、断裂；胞质一分为二。特点：无纺锤体形成、无染色体组装。11.3.1有丝分裂有丝分裂显著特征：有丝分裂器有丝分裂器动粒微管、极微管、星微管有丝分裂*过程：两个方面核分裂胞质分裂*特点：通过纺锤体将遗传物质（染色体）平均分配至两个子细胞。动物细胞的有丝分裂过程前期（prophase）.核仁解体。.染色质凝集成染色体。.中心体移向两极。.核膜裂解（核纤层磷酸化）。中心体间期细胞一般包含-一个中心体，由一对中心粒组成；中心体在G1末开始复制，S期复制完成，但不分离，M期，两个中心体开始分离，移向细胞的两极，并参与纺锤体形成。中期（metaphase）.染色体被动粒微管附着并牵引。.染色体聚集赤道板。.有丝分裂器完全形成。动粒和着丝粒动粒微管作用机理后期（anaphase）1、着丝粒纵裂；2、染色体的单体分离;3、染色单体移向两极;后期A：染色单体的向极运动，驱动力：动粒微管解聚；后期B：染色单体的极-极分离运动，驱动力：极间微管的聚合姐妹染色体单体分开并移向两极MicrotubulesandMotorsinthespindle末期(telophase)1、染色体到达两极2、染色体开始解螺旋3、核膜核仁重建4、胞质分裂胞质分裂与收缩环3.2减数分裂及其过程减数分裂示意图精子与卵子的发生有丝分裂和减数分裂的比较本章内容细胞周期间期细胞的主要特点细胞分裂细胞增殖的调控机理细胞增殖的调控.细胞周期基因&细胞周期蛋白的调控；.有丝分裂因子&分裂抑制因子的调控；.生长因子的调控；.cAMP&cGMP的调控：.抑素的调控…*细胞周期运转受细胞多种因子精密调控。*调控过程非常复杂(多层次、多途径)。细胞周期基因的调控celldivisioncycle,cdceg:芽殖酵母的多种cdc基因，分别调控胞质与核分裂:cdc28基因——启动DNA合成；cdc8基因——推进DNA合成；cdc24基因——控制胞质分裂：cdc31基因——控制纺锤体形成。酵母cdc基因已发现有40余个，有些已克隆FISSIONYEAST（裂殖酵母）BUDDINGYEAST（芽殖酵母）芽殖酵母的多种cdc基因细胞周期的蛋白调控两类相关蛋白——CDK、cyclinCDK——周期蛋白依赖性蛋白激酶cyclin-dependentproteinkinase.CDK要与周期蛋白结合才有活性。CDKI（Cdc2）,CDK2,CDK3-CDK12Cyclin——周期蛋白：周期性合成与降解，多种。*不同cyclin（表达时间不同）结合不同CDK形成不同的cyclin-CDK（CDK活性调控者）。*G1-cyclin、S-cyclin、M-cyclin促成熟因子（MPF）——（M-CDK+M-cyclin）MPF（maturation-promotingfactor）——促成熟因子促分裂因子（mitosis-promotingfactor）M期促进因子（Mphase-promotingfactor）染色体超前凝集现象（prematurechromosomecondensation,PCC） M期细胞与间期细胞融合后使间期细胞提前形成染色体（早熟）。G2期细胞与M期细胞融合G2期PCC呈双线染色体状MPF（2个亚基）:Cdk——催化亚单位。CyclinB——调节亚单位。两者结合后，具有蛋白激酶活性。三种CDK-cyclin组合对细胞周期的调控。cyclin的周期性降解。细胞周期调控的研究——2001诺贝尔生理学医学奖Hartwell（美国哈特金森癌症研究中心）发现细胞周期基因；Hunt（英国皇家癌症研究基金会）发现了cyclin；Nurse（英国皇家癌症研究基金会）发现了CDK。本章小结.细胞增殖、细胞周期的概念.间期细胞各期的特点.有丝分裂各期细胞的特点.细胞增殖的调控因素第11章完第12章细胞的分化celldifferentiation第12章细胞的分化细胞分化的概念及特点细胞分化的决定及影响因素细胞分化与基因差次表达干细胞及其分化细胞分化与癌变细胞分化的概念与特点细胞分化的概念人体200多种细胞，均来自受精卵。胚胎发育过程，如仅有细胞分裂只能成一堆细胞。实际上，在发育中，除了分裂，还伴随细胞形态和功能的特化。细胞分化的定义@celldifferentiation 同一来源的细胞在形态、结构和功能上产生稳定差异的过程。同种细胞的后代变成不同细胞的过程@分裂与分化——^体发育的两环节靠分裂增加细胞数目；靠分化增加细胞类型。通常，细胞分化是指细胞表型变化神经细胞——长突起——传导功能肌细胞——梭形or柱形——收缩功能表皮细胞——呈扁平状——保护功能红细胞——呈圆盘状——运输功能人胚胎发育中的细胞分化受精卵一桑根胚一囊胚一原肠（三胚层）受精卵一桑根胚一囊胚人的胚胎发育三个胚层细胞的前途胚胎细胞的分化细胞为何能分化？基因选择表达、合成特异蛋白神经细胞——轴突管蛋白——传导信息;肌细胞-—肌动蛋白——收缩功能;表皮细胞——角蛋白——保护功能;红细胞12.1.2血红蛋白细胞分化的特点运输功能。1、稳定性——分化细胞所具有的结构与功能特性不易改变（最显著特征）。*心肌细胞在体外培养多代仍可搏动；*黑素细胞在培养30代仍能合成黑素。细胞分化是一种单向的、相对稳定和持久的过程。但在一定条件下，又是可逆的。2、去分化与再分化某些分化细胞在一定条件下可回到胚性细胞状态（去分化）并可通过再分化过程发育成机体。eg:胡萝卜的韧皮部细胞在培养基中可以重新分裂，返回到胚细胞状态。3、机体不同分化细胞的