高中生物竞赛课件 【知识精研+拓展提升】 细胞生物学

第1章绪论细胞生物学(cellbiology)是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程它是现代生命科学中的重要基础前沿学科之一细胞是一切生物的基本结构单位，它是由膜围成的能独立进行生长繁殖的原生质团。Whatiscell？

细胞的发现一般，细胞非常微小(动物细胞为10~20μm，植物细胞为20~30μm，

支原体最小仅为0.1μm)，肉眼(0.1~0.2mm)无法看到。因此，细胞的发现必须依靠放大工具！

一、细胞的发现一、细胞的发现2.1665年RobertHooke（英国物理学家）cellulae40~140ד当我一看到这些形像时，我就认为这是我的发现。因为这的确是我第一次看到的微小空洞，可能这也是历史上的第一次发现。显然，这使我理解了软木为什么这么轻的原因。”一、细胞的发现AntonievanLeeuwenhoekReplicaofmicroscopebyVanLeeuwenhoek1671年Leeuwenhoek（荷兰）布店学徒270-500×一、细胞的发现

人类第一次观察到完整的活细胞二、细胞学说的建立及其意义MatthiasJakobSchleidenTheodorSchwannRudolphCarlVirchow细胞学说（Celltheory）1838年，德国的植学家——MatthiasSchleiden

(施莱登)认为：

尽管植物的不同组织在结构上有个很大的差异，但是植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的。1839年，德国的动物学家——TheodorSchwann（施旺）指出动物和植物的细胞具类似的机构,提出：一切生物体都是由一个或多个细胞构成的;细胞是生命的结构单元1858年,德国的病理学家——RudolfVirchow

(魏尔肖),提出了细胞理论的另一条重要原理：细胞来自细胞原生质理论的提出1840年普金耶(J.E.Pukinje)和1846年冯·莫尔(H.vonMohl)首次将动物、植物的细胞的内含物称为“原生质”(protoplasm)1861年舒尔策(M.Schultze)提出原生质理论:组成有机体的基本单位是一小团原生质，这种物质在各种有机体中是相似的三、细胞学的经典时期细胞分裂的研究华尔瑟·弗莱明(W.Flemming)在动物细胞中施特拉斯布格(Strasburger)在植物细胞中发现有丝分裂(mitosis)实质是核内丝状物(染色体)的形成及向两个子细胞的平均分配1841年罗伯特·雷马克(R.Remak)发现鸡胚血细胞的直接分裂三、细胞学的经典时期1883年范.贝内登(VanBeneden)在动物细胞中1886年Strasburger在植物细胞中发现减数分裂1875年赫特维希(O.Hertwig)发现受精卵中两亲本核的合并;1877年施特拉斯布格(Strasburger)发现动物的受精现象;三、细胞学的经典时期细胞分裂的研究细胞器的发现1883年范.贝内登(VanBeneden)和博费里(Boveri)发现了中心体1888年，沃尔德耶(Waldeyer)提出染色体概念三、细胞学的经典时期1898年高尔基(Golgi)发现了高尔基体1894年理查德.阿尔特曼(R.Altman)发现了线粒体三、细胞学的经典时期Wilson绘制的细胞模式图三、细胞学的经典时期四、细胞生物学学科的形成与发展电镜的发明

由于可见光波长的特性，光学显微镜的分辨率无法突破0.2μm的极限，大部分细胞器的详细结构无法看清。20世纪上半叶的40余年，对细胞结构的认识没有取得突破性进展。

1938年，科学家研制出第一台透射电子显微镜。TheNobelPrizeinPhysics1986电镜的发明1961年，J.Brachet根据电镜下观察到的结构集合40、50年代的研究成果，在“LivingCell”一文中绘制了一副细胞模式图。描绘出了细胞的超微结构，并反映出细胞活动的动态观点细胞学史上第二幅模式图2011-2014年细胞生物学相关领域诺贝尔获奖情况年份获奖人奖项研究领域

JohnO‘KeefeMay-BrittMoser

P/M发现构建大脑定位系统的细胞---GPS细胞

EdvardI.Moser

James

E.RothmanRandyW.

SchekmanP/M发现细胞囊泡交通的运行与调节机制

ThomasC.Südhof

Shinya

YamanakaP/M发现成熟细胞可被重编程变为多能性John

GurdonRobert

J.

LefkowitzChemistryG蛋白偶联受体Brian

K.

Kobilka

2011BruceA.Beutler先天免疫机制激活JulesA.HoffmannP/MRalphM.Steinman获得性免疫中树突细胞及其功能的发现2000-2010年细胞生物学相关领域诺贝尔获奖情况“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”第2章细胞的统一性与多样性

Chapter2

TheUniversalFeaturesandDiversityofCells第一节细胞的基本特征一、细胞是生命活动的基本单位（一）细胞是构成有机体的基本单位人体内的细胞大约分为200多种不同的类型，成年人大约含有1014个细胞，刚出生的婴儿约由2×1012个细胞组成；人的大脑是由1012个细胞构成的复杂体系Cellisthebasicunitoflife（二）细胞是代谢与功能的基本单位细胞的生命活动：以物质代谢为基础以能量代谢（ATP）为动力以信息调控为机制有机体一切代谢活动均以细胞为基础（三）细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁单细胞生物的繁殖表现为细胞一分为二多细胞生物依靠细胞分裂形成特殊形式的生殖细胞——孢子或配子孢子萌发或配子结合为合子，是下一代生命的开始细胞核中的遗传信息指导下一代生命的构建（四）细胞是有机体生长与发育的基础有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、分化与凋亡来实现的（五）细胞具有全能性，可以产生新的同样的有机体（五）细胞具有全能性，可以产生新的同样的有机体（六）细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点生命是经过漫长的进化，由非生命的物质形成的含有遗传物质的原始细胞的形成，标志着生命的出现细胞的基本共性

相似的化学组成脂－蛋白体系的生物膜相同的遗传装置蛋白质合成机器——核糖体一分为二的分裂方式具有细胞壁和叶绿体对于某些生物来说却遇到了分类上的困难：眼虫(Euglena)有叶绿体却无细胞壁;细菌和真菌虽有细胞壁但无叶绿体;支原体既无叶绿体也无细胞壁。地球上的200万余种生物：一切生物动物界植物界没有细胞壁和叶绿体早期营养方式运动能力细胞结构细胞的进化演变Chatton(1925年)把细胞中无由膜包围的细胞核的生物称为原核生物(prokaryote)

。自从原核生物概念提出之后，H.Ris则把由含有由核被膜包围的核的细胞构成的生物称为真核生物(eukaryote)。代表性原核生物：支原体(mycoplasma)、细菌(bacterium)和蓝细菌(cyanobacterium)等原核细胞与真核细胞概念的确立原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的共存定殖于小鼠回肠末端的分节丝状菌与肠上皮细胞的相互作用，维持宿主的免疫功能植物细胞与动物细胞的比较植物细胞细胞壁液泡叶绿体动物细胞溶酶体中心体植物细胞与动物细胞的比较各类细胞结构、功能和所处环境不同形状和大小千差万别细胞的形态

单细胞原核生物往往是单个细胞独立生活（即使成群体存在，细胞间的关系也不密切），每种生物的细胞往往有自己特有的形状：如杆菌——杆状球菌——球状弧菌——圆弧状；螺旋体——螺旋状

单细胞动物或植物的细胞形状更复杂：如草履虫——鞋底状；眼虫——梭形且有长鞭毛；游扑虫和钟形虫——袋状；阿米巴——不定形等细胞的形态

高等生物是多细胞有机体，其细胞多构成了组织，各种细胞发生了结构和功能上的分化：细胞的形状往往与细胞执行的功能及存在的位置有一定的关系。高等动物：肌肉细胞：长条形或长梭形红细胞：双面凹圆盘状有利于O2和CO2气体的交换利于收缩功能细胞的形态高等植物：筛管细胞：条形叶表皮保卫细胞：半月形.以利于呼吸和蒸腾2个保卫细胞围成一个气孔于植物茎部起支持和输导作用细胞的形态

形态结构与功能的统一是生物体细胞的一个重要特征!

上述细胞形状是指活细胞在体内时的形态，一旦细胞离开了有机体分散存在，形状就要发生很大的变化。如平滑肌细胞：离体培养在体内呈梭形离体培养时则呈多角形细胞的形态HbS细胞发生病变后，会发生形态结构上的变化：镰刀状细胞贫血病非细胞形态的生命体——病毒类病毒的电镜图片牛传染性鼻气管炎病毒的超微结构尽管病毒不是细胞，然而

1.病毒的某些属性与细胞又有一定的共同性（共同的遗传基础），研究病毒活动有助于对细胞活动机制的理解

2.病毒是寄生性感染物，其宿主是细胞，病毒的活动与细胞有密切的关系动物病毒植物病毒细菌病毒——噬菌体双链DNA病毒单链DNA病毒双链RNA病毒单链+RNA病毒单链-RNA病毒据宿主分据结构分据遗传物质分病毒的分类真病毒类病毒蛋白质感染子蛋白外壳核酸芯子(核酸)(蛋白)第3章细胞生物学研究方法研究技术、研究工具显微镜的出现——细胞学说的建立电子显微镜技术——进入超微与分子形态水平超离心技术细胞成分、代谢过程的同位素示踪技术精确定性、定量分析单克隆抗体、分子杂交——生物工程病毒

20-200nm支原体0.1-0.3µm细菌0.5-5.0µm动植物细胞20-30µm活细胞多是无色透明的直径第一节细胞形态结构的观察方法

人眼的分辨率0.2mm，光学显微镜的分辨率0.2μm，

而电子显微镜可达0.2nm。

显微镜观察范围肉眼观察范围一、光学显微镜(lightmicroscope)从细胞的发现、细胞学说的建立，直至今天光学显微镜仍然是细胞生物学研究的重要工具1.目镜2.准焦螺旋3.物镜4.载物台5.反光镜（一）普通复式光学显微镜——组成由3部分组成：光学放大系统（目镜与物镜）

照明系统（光源和聚光镜）镜架及调节系统（一）普通复式光学显微镜——成像放大的倒立虚像经物镜形成倒立实像经目镜进一步放大成虚像（一）普通复式光学显微镜——分辨率对任何显微镜来说，重要的性能参数是分辨率，而不是放大倍数。分辨率是指能区分开两个质点间的最小距离普通光学显微镜最大分辨率0.2µmλ:光源波长N:介质折射率,空气为1,油为1.4α:物镜镜口角(样品对物镜镜口的张角,最大140o,Sinα/2最大0.94)甲醛石蜡5μm（一）普通复式光学显微镜——样品制备发明：1934~1935荷兰物理学家Zernike设计和发明相差显微镜，并获得诺贝尔奖。优点：样品不需染色，可以观察活细胞。原理：利用光线干涉的原理把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，表现为明与暗的对比，从而提高了各种结构之间的对比度，使标本的各种结构变得更清晰。（二）相差显微镜和微分干涉显微镜相差显微镜（二）相差显微镜和微分干涉显微镜利用光线干涉的原理，将相位差转换成振幅差，实现对非染色活细胞的观察A.当两束光的相位相同时，相互干涉的结果使光波的振幅增加，亮度增强。B.当两束光的相位相反时，则导致光波的振幅降低（二）相差显微镜和微分干涉显微镜相差显微镜是在普通光学显微镜的基础上，添加“环状光阑”和“相差板”，将光程差或相位差，转换成振幅差。这是在构造上，相差显微镜不同于普通光学显微镜两个特殊之处。体外培养MDCK细胞在普通（明视场）光学显微镜（A）和相差显微镜（B）下拍摄图像效果的比较微分干涉相差显微镜（DIC）1952年Nomarski发明，利用两组平面偏振光的干涉，加强影像的明暗效果，能显示结构的三维立体投影。标本可略厚一点，折射率差别更大，故影像的立体感更强。偏振光经合成后，使样品中厚度上的微小区别转化成明暗区别，增加了样品反差且具有立体感。适于研究活细胞中较大的细胞器。（二）相差显微镜和微分干涉显微镜1、分辨率比普通光镜提高了一个数量级2、录像增差显微镜可以用来直接观察颗粒物质沿着微管运输的动态过程特点：Fourtypesoflightmicroscopy(A)光学显微镜(B)相差显微镜(C)微分干涉相差显微镜(D)暗视野显微镜正置显微镜与倒置显微镜比较组成一样，倒置显微镜的物镜与照明系统颠倒，前者在载物台之下，后者在载物台之上，用于观察培养的活细胞，具有相差物镜。（三）荧光显微镜—实物（三）荧光显微镜——基本原理荧光：分子吸收入射光能量后电子从基态跃迁到激发态，再从激发态回到基态而发出的可见光(波长比入射光长)特点：1.利用汞灯或氙（xian）灯作为荧光激发光源，波长较短，分辨率高于普通显微镜；2.核心部件是滤光片系统及专用物镜镜头；3.滤光片系统由激发滤光片和阻断滤光片组成。应用：

对细胞内生物大分子进行定性、定位研究。反射波长低于510nm的光520~560nm的绿色荧光透过450~490nm蓝光透过透过波长超过510nm的光物镜样品目镜激发滤光片阻断滤光片（三）荧光显微镜——基本原理（三）荧光显微镜——样品制备免疫荧光技术荧光素直接标记技术绿色荧光蛋白(GFP)的基因与编码某种蛋白质的基因相融合表达两种以上荧光素标记同一样品，可同时显示不同成分在细胞中的定位（三）荧光显微镜——应用在光镜水平上，对细胞内特异的蛋白质、核酸、糖类、脂质以及某些离子等组分进行定性定位研究的有力工具荧光显微镜显示出在有丝分裂中期细胞中，纺锤体微管（绿色）、中期染色体（蓝色）和原纤维状蛋白（fibrillarin）（红色）等结构成分（四）激光扫描共焦显微镜以激光为光源聚光镜和物镜同时聚焦到同一点上，排除焦平面以外的成像利用激光扫描装置和计算机高速采集与处理汇聚每一个点上的信息，形成清晰的二维图像分辨率比普通荧光显微镜1.4～1.7倍（四）激光扫描共焦显微镜可通过“光学切片”叠加后重构出样品的三维结构zxy3DImageReconstruction荧光显微镜（a）和激光扫描共焦显微镜（b）蓝色为细胞核，绿色为微管透射电子显微镜transmissionelectronmicroscope,TEM二、电子显微镜（一）透射电子显微镜—特点电子束作为光源电磁透镜聚焦镜筒高度真空图像通过荧光屏或感光胶片记录（二）透射电镜制样技术——超薄切片技术戊二醛和四氧化锇环氧树脂厚度40-50nm重金属盐超薄切片黑白图像超薄切片机超薄切片技术显示的细胞超微结构应用超薄切片技术，几乎可以观察细胞的各种超微结构Figure9-45MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)用重金属盐对铺展在载网上的样品进行染色；吸去染料，样品干燥后，凹陷处铺了一薄层重金属盐，而样品凸出的地方则没有染料沉积，结果在图像中背景是黑暗的，而样品像“透明”地光亮。**负染色是只染背景而不染样品，与光学显微镜样品的染色正好相反。（二）透射电镜制样技术——负染色技术（二）透射电镜制样技术——冷冻蚀刻技术包括冰冻断裂与蚀刻复型两步观察膜断裂面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征，图像有立体感样品不需固定包埋

冰冻蚀刻电镜照片—细胞断裂面结构（三）扫描电镜技术利用电子“探针”在样品表面进行“扫描”激发样品表面放出的二次电子成像，可以得到样品表面的立体形貌（三）扫描电镜技术样品利用CO2

临界点干燥法处理样品观察前喷镀一层金膜一般扫描电镜的分辨本领仅为3nmFigure9-49(part1of2)MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)三、扫描隧道显微镜探测微观世界物质表面形貌利用量子力学中的隧道效应具有原子尺度的高分辨本领可以在真空、大气、液体等多种条件下工作非破坏性测量/wiki/File:ScanningTunnelingMicroscope_schematic.png第二节细胞及其组分的分析方法一、用超离心技术分离细胞组分差速离心：利用不同的离心速度所产生的不同离心力，将各种质量和密度不同的亚细胞组分和各种颗粒分开差速离心一、用超离心技术分离细胞组分密度梯度离心：通过离心力的作用使样品中不同组分以不同的沉降率在密度梯度溶液中沉降，形成不同的沉降带二、细胞成分的细胞化学显示方法显色剂与细胞组分中特殊基团的结合通过显色剂在细胞中的定位及颜色的深浅来判断蛋白质、核酸、多糖和脂质在细胞中的分布和相对含量福尔根反应Feulgenstain特异显示细胞内呈紫红色的DNA的分布原理：酸水解可以去除RNA，仅保留DNA，并除去DNA上嘌呤脱氧核糖核苷键的嘌呤，使脱氧核糖的醛基暴露。所暴露的自由醛基与希夫试剂（Schiff’sreagent）反应呈紫红色。三、特异蛋白抗原的定位与定性细胞内特异蛋白的显示可通过抗原－抗体特异结合的方法得以实现若抗体偶联荧光染料，则可以通过荧光显微镜、激光共焦显微镜观察为了观察特异蛋白在细胞内的精细定位，抗体需偶联电子致密物(胶体金)，用电镜观察免疫荧光技术：将免疫学方法（抗原抗体特异结合）与荧光标记技术结合起来，研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。利用荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。（一）免疫荧光技术（一）免疫荧光技术直接免疫荧光技术（A）间接免疫荧光技术（B）免疫荧光染色观察肿瘤细胞骨架将抗体进行特殊标记后用电子显微镜观察免疫反应的结果。免疫胶体金技术：将抗体与金颗粒偶联，经免疫染色后，在电镜下金颗粒所在部位即为抗原位置。（二）免疫电镜技术（二）免疫电镜技术在超微结构水平上研究特异蛋白抗原的定位免疫胶体金技术受到越来越多的青睐四、细胞内特异核酸的定位与定性原位杂交：用标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或在细胞中的位置人类染色体端粒DNA的荧光原位杂交照片五、定量细胞化学分析与细胞分选技术

主要应用：★用于定量测定细胞中的DNA、RNA或某一特异蛋白的含量； ★测定细胞群体中不同时相细胞的数量； ★从细胞群体中分离某些特异染色的细胞； ★分离DNA含量不同的中期染色体。流式细胞术（FlowCytometry）排列成单列的细胞通过激光束时，仪器可测定出标记细胞上的荧光强度；仪器使带有荧光细胞的小水滴充电；带电水滴通过高压偏转板偏离原来方向，收集细胞；未含标记的细胞或不含有细胞的水滴不偏转。第三节细胞培养与细胞工程

细胞培养技术是细胞生物学研究方法中最有价值的技术，通过细胞培养可以获得大量的细胞，也可通过细胞培养研究细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。一、细胞培养

体外培养细胞必须注意三个环节：物质营养、生存环境和废物的排出。有限细胞系（cellline）：细胞传至50代以后，又出现危机，不能再传下去，这种传代次数有限的体外培养细胞称为有限细胞系。细胞系（cellline）：原代培养的细胞一般传至10代左右就不易传下去了，但极少数细胞能够渡过危机传至50代左右，这些传代细胞称为细胞系。

**染色体改变，呈亚二倍体或非整倍性，失去接触抑制永生细胞系：在传代过程中部分细胞发生遗传突变，带有癌细胞的特点，在培养条件下可无限传代，这种传代细胞又叫连续细胞系。**一、细胞培养——动物细胞培养仍保持原来染色体的二倍体数量及接触抑制行为肿瘤细胞失去接触抑制行为细胞克隆：利用单细胞克隆培养或通过药物筛选的方法从某一细胞系中选择单个细胞，并由此增殖形成具有基本相同遗传性状的细胞群体称为细胞克隆。****细胞株（cellstrain）：经生物学鉴定，具有特殊的遗传标记或性质的细胞克隆，称为细胞株。

通过培养和诱导，两个或多个细胞融合为一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合或细胞杂交。动物细胞融合一般用灭活的病毒（如仙台病毒）或化学物质（如PEG）介导；植物细胞融合时，先用纤维素酶和果胶酶去掉纤维素。（一）细胞融合与单克隆抗体技术1.细胞拆合：把细胞核与细胞质分离开来，然后把不同来源的细胞质和细胞核相互配合，形成核质杂交细胞。物理法：机械法或短波光细胞拆合分为化学法：细胞松弛素（二）显微操作技术与动物的克隆显微操作仪显微操作技术：显微镜下用显微操作装置对细胞进行拆合或微量注射，如核移植、显微注射基因等。正在进行核移植操作（二）显微操作技术与动物的克隆第四节细胞及生物大分子的动态变化MartinDN,BaehreckeEHDevelopment2004;131:275-284一、荧光漂白恢复技术亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素、绿色荧光蛋白等与蛋白或脂质耦联高能激光束的照射使某一区域荧光不可逆淬灭由于生物膜的流动性，淬灭区荧光强度逐渐恢复测定脂质或蛋白质在细胞中运动速率二、酵母双杂交技术在体内分析蛋白质－蛋白质相互作用利用转录激活因子的DNA结合域(DB)和转录激活域(AD)结合在一起才具有完整转录激活功能的原理检测活细胞内两种蛋白质分子是否直接相互作用如果两个蛋白相互作用，其中一个蛋白激发后发出的荧光可激发另一蛋白产生荧光两个蛋白未相互作用相互作用三、荧光共振能量转移技术(FRET)四、放射自显影技术利用放射性同位素的电离射线对乳胶(含AgBr或AgCl)的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究两个主要步骤：即同位素标记的生物大分子前体的掺入和细胞内同位素的显示根据实验要求选择合适的同位素研究DNA合成时通常用氚（3H）标记的3H-TdR研究RNA合成用3H-U在研究含硫蛋白分子代谢时，用35S标记的蛋氨酸和半胱氨酸胰岛B细胞电镜放射自显影结果3H-亮氨酸脉冲标记完成10分钟后，被标记的胰岛素蛋白（黑色银颗粒）从粗面内质网进入高尔基复合体中3H-亮氨酸脉冲标记完成45分钟后，被标记的胰岛素蛋白进入分泌颗粒内第五节模式生物与功能基因组的研究Figure1-44MolecularBiologyoftheCell,FifthEdition(©GarlandScience2008)一、细胞生物学研究常用的模式生物模式生物通常个体较小，容易培养，操作简单，生长繁殖快由于基因在进化上的保守性以及遗传密码的通用性，从一种实验生物得到的有关基因性质或功能方面的信息往往也适用于其他生物（一）大肠杆菌原核细胞，培养方便，生长快，基因结构简单，突变株的诱变，分离和鉴定容易，转基因技术成熟，进行基因定位简便易行（二）酵母单细胞真核生物的代表：芽殖酵母和裂殖酵母，生长迅速并且易于遗传操作常用于蛋白质相互作用、细胞周期、基因表达调控、膜泡运输、细胞分化和衰老等（三）线虫(Caenorhabditiselegans)遗传背景清楚、生命周期只有3天，成体只有959个细胞，通体透明，便于胚胎发育中细胞分裂、分化以及细胞的死亡的研究（四）果蝇(Drosophilamelanogaster)基因组序列已测定，与人类基因有很高的同源性，在遗传分析、染色体特性研究、胚胎发育的基因调控和细胞分化机制的研究、神经退行性疾病和学习、认知等领域的研究发挥重要的作用（五）斑马鱼(Daniorerio)小型脊椎动物。许多基因与人类的基因存在对应关系3个月性成熟、产卵多、胚胎体外发育，利于研究胚胎发育过程中细胞行为（六）小鼠(Musmusculus)小型哺乳动物，遗传背景清楚，进化方面最接近人类，用于转基因小鼠、基因打靶、条件基因打靶、RNA干涉以及疾病模型（七）拟南芥(Arabidopsisthaliana)十字花科的植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学、细胞生物学和分子生物学的研究二、突变体制备技术——RNA水平RNA干扰（RNAi）二、突变体制备技术——DNA水平基因敲除(knockout)

基因敲除(knockout)是指一种遗传工程技术，针对某个序列已知但功能未知的序列，改变生物的遗传基因，令特定的基因功能丧失作用，从而使部分功能被屏障，并可进一步对生物体造成影响，进而推测出该基因的生物学功能。

第4章细胞质膜细胞质膜与生物膜细胞质膜（plasmamembrane）：细胞与其外部环境之间的生物膜，构成细胞的界膜和选择性渗透屏障。质膜在物质运输、能量转换和信息传递过程中起着重要作用。

生物膜（biomembrane）：细胞质膜和细胞内的膜系统统称为生物膜。电镜下的细胞膜红细胞质膜摄于20世纪50年代末ByRobertson体外培养的肌细胞示质膜和肌质网膜质膜的分子结构血影（ghost）哺乳动物的血红细胞质膜的组成与分子结构方面的早期资料，主要来源于对哺乳动物血红细胞的研究一、细胞质膜的结构模型三明治模型单位膜模型流动镶嵌模型脂筏模型1988年，Simons脂筏模型胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”载着执行特定生物学功能膜蛋白质膜的研究历史二、膜脂(membranelipid)1.磷脂具有一个极性头和两个非极性的尾脂肪酸碳链为偶数除饱和脂肪酸外常含1-2个双键的不饱和脂

鞘磷脂主要在高尔基体合成鞘磷脂（sphingomyelin，SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富。以鞘胺醇（sphingoine）为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。2.固醇：胆固醇及其类似物含4个闭环，亲水的头部为一个羟基调节膜的流动性，增加膜的稳定性以及降低水溶性物质通透性脂筏基本结构成分，还是很多重要生物活性分子的前体化合物非极性的类固醇环极性的头部非极性的碳氢尾部在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。膜脂的运动方式沿膜平面的侧向运动脂分子围绕轴心的自旋运动脂分子尾部摆动双层脂分子之间的翻转运动脂质体(liposome)脂质体：根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层膜的现象而制备的人工膜用途：可嵌入不同的膜蛋白，

是研究膜脂与膜蛋白生物学性质以及转基因、药物靶向的好材料2010.1．在细胞质膜的组成中，胆固醇分子（

）

A．仅存在于高等动物细胞中

B．仅存在于高等植物细胞中C．高等动植物细胞中都存在

D．还未确定A2014.8.以下对生物膜“流动镶嵌模型”描述正确的是()A.脂膜由脂双层构成

，内外表面各分布一层球状蛋白质B.脂膜由脂双层构成

，中间有一层蛋白质C.脂膜由脂双层构成

，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，脂分子可以移动，蛋白质不可以移动D.脂膜由脂双层构成，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，蛋白质与脂均呈流动状态D（一）膜蛋白的三种基本类型

外在膜蛋白或外周膜蛋白

内在膜蛋白或整合膜蛋白

脂锚定膜蛋白脂锚定膜蛋白的3种类型A：脂肪酸结合到膜蛋白N端的甘氨酸残基上B：烃链结合到膜蛋白C端的半胱氨酸残基上C：通过糖脂锚定在细胞质膜上（GPI锚定）膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用跨膜结构域两端带正电荷的氨基酸残基或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+与带负电的磷脂极性头部相互作用通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到膜脂肪酸分子上（二）内在膜蛋白与膜脂结合的方式内在膜蛋白为跨膜蛋白可分为：胞质外结构域、跨膜结构域和胞质内结构域◆运输蛋白：转运特殊的分子和离子进出细胞;◆受体：起信号接收和传递作用；◆酶：催化相关的代谢反应;◆连接蛋白：起连接作用。膜蛋白的功能（三）去垢剂一端亲水、一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂插入膜脂与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部位结合，形成可溶性的微粒（三）去垢剂离子型去垢剂：如SDS，可破坏蛋白质中离子键和氢键等非共价键，甚至改变蛋白质亲水部分的构象非离子去垢剂：如TritonX-100，对蛋白质作用比较温和，用于膜蛋白的分离与纯化四、膜糖糖脂糖蛋白细胞质膜上的膜糖都位于质膜外表面，内膜系统中的膜糖则面向细胞器腔面！第二节细胞质膜的基本特征与功能流动性不对称性膜骨架质膜的基本功能（一）膜脂的流动性脂肪酸链越短、不饱和程度越高，流动性越大温度对膜脂的运动有明显影响胆固醇对膜的流动性起着双重调节作用相变温度（二）膜蛋白的流动性荧光标记人-鼠细胞融合实验成斑现象（patching）或成帽现象（capping）二、膜的不对称性膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不对称分布糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于细胞质膜的外侧电镜冷冻蚀刻技术2011.2．生物膜的流动性表现在:()A．膜脂和膜蛋白都是流动的B．膜脂是流动的，膜蛋白不流动C．膜脂不流动，膜蛋白是流动的D．膜脂和膜蛋白都是不流动的，流动性由其它成分决定A2021.4.甘油磷脂、鞘脂和固醇等是生物膜的基本组成成分。脂分子本身的性质在很大程度上决定了膜脂的流动性。为了提高细胞膜脂的流动性，下列对膜脂组分进行适当调整的说法中，正确的是()A.胆固醇在膜脂中的含量越高，膜脂的流动性越高B.增加甘油磷脂中不饱和脂肪酸的含量C.提高鞘脂中脂肪酸链的饱和程度D.增加甘油磷脂和鞘脂中脂肪酸链的长度B2021.1.磷脂双分子层是生物膜的结构基础，大部分细胞器的膜都是磷脂双分子层，因为其内外是亲水环境，但是有一种细胞结构比较特殊是磷脂单分子层，因为其内部是疏水环境。请根据如下细胞结构的功能，判断下列哪种膜是磷脂单分子层（

）A.内质网

B.核糖体

C.线粒体

D.脂滴D第5章物质的跨膜运输（二）通道蛋白及其功能3种类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白大多数通道蛋白都是离子通道转运底物时，通道蛋白形成选择性和门控性跨膜通道孔蛋白水孔蛋白离子通道2.水孔蛋白：水分子的跨膜通道(2003诺奖)水分子借助质膜上的水孔蛋白实现快速跨膜转运/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/popular.htmlFig.XenopusoocytesmicroinjectedwithAQP1mRNAswellrapidlywhenplacedinahypo-osmoticmedium,incontrasttononinjectedoocytes.（三）主动运输(activetransport)载体蛋白所介导、逆着电化学梯度或浓度梯度3种类型ATP驱动泵（ATP直接供能）协同转运或偶联转运（ATP间接提供能量）光驱动泵一、P型泵(P-typepump)2个α催化亚基，具有ATP结合位点；2个β调节亚基至少有一个α催化亚基发生磷酸化和去磷酸化反应，改变转运泵的构象，实现离子的跨膜转运转运泵水解ATP使自身形成磷酸化的中间体1.Na+-K+

泵结构与转运机制由2个α和2个β亚基组成四聚体α亚基具有ATP酶的活性；

β亚基是具有组织特异性的糖蛋白。泵入2K+结合3Na+磷酸化泵出3Na+结合2K+

去磷酸化二、V型质子泵和F型质子泵溶酶体膜线粒体内膜叶绿体类囊体膜第6章线粒体和叶绿体Figure14-37MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源Figure14-53MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)/?p=78一、线粒体和叶绿体的半自主性

自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。线粒体和叶绿体的半自主性1.线粒体与叶绿体DNA

裸露环状，基因容量小，类似于原核生物2.线粒体与叶绿体蛋白质线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限线粒体或叶绿体蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性

参加叶绿体组成的蛋白质来源有３种情况： 由ctDNA编码，在叶绿体核糖体上合成； 由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成；

由核DNA编码，在叶绿体核糖体上合成。3.线粒体与叶绿体有独立的遗传系统二、线粒体和叶绿体的起源内共生起源学说线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的行有氧呼吸的细菌和行光能自养的蓝细菌主要论据基因组与细菌基因组具有明显的相似性具备独立、完整的蛋白质合成系统分裂方式与细菌相似膜的特性其他佐证2015.90下面哪种细胞中的线粒体所占总体积与细胞体积之比最大？()A.肝细胞

B.心肌细胞C.神经细胞D.胰腺细胞B2021.2.线粒体是细胞内重要的产能细胞器，下列对于线粒体的描述中，错误的是()A.线粒体是双层膜细胞器，线粒体的呼吸链蛋白复合体位于线粒体内膜B.三羧酸循环发生于线粒体腔内C.线粒体两层膜之间的基质是碱性的D.线粒体有独立的基因组，编码线粒体内重要蛋白质C2013.1.线粒体是半自主的细胞器，下列有关其蛋白质来源的描述，错误的是：()A.线粒体可以独立合成蛋白质B.线粒体蛋白质的大部分由核基因编码C.线粒体外膜的蛋白质为核基因编码，内膜的蛋白质由线粒体编码D.线粒体编码的蛋白质是细胞生命活动所必须的C第7章细胞质基质与内膜系统二、细胞质基质的功能完成各种中间代谢过程

如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等为某些蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所与细胞质骨架相关的功能维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递；细胞质基质结构体系的组织者与细胞膜相关的功能细胞质基质产生区室化；依靠细胞膜或细胞器膜上的泵蛋白和离子通道维持细胞内外跨膜的离子梯度蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解1.蛋白质的修饰辅酶或辅基与酶的共价结合磷酸化与去磷酸化蛋白质糖基化作用甲基化修饰酰基化2.控制蛋白质的寿命N端第一个氨基酸残基是决定蛋白质寿命的信号若N端的第一个氨基酸是Met（甲硫氨酸）、Ser（丝氨酸）、Thr（苏氨酸）、Ala（丙氨酸）、Val（缬氨酸）、Cys（半胱氨酸）、Gly（甘氨酸）或Pro（脯氨酸），则蛋白质往往是稳定的；如是其他氨基酸，则往往是不稳定的。3.降解变性和错误折叠的蛋白质细胞质基质中的变性蛋白质、错误折叠的蛋白质、含有被氧化或其他非正常修饰氨基酸的蛋白质，不管其N端氨基酸残基是否稳定，常常很快被降解清除4.帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠热休克蛋白（heatshockprotein，HSP）：一类进化上高度保守的蛋白质家族，作为分子伴侣（molecularchaperone）发挥多种作用，协助细胞内蛋白质合成、分选、折叠与装配等2013.8.分子伴侣的功能是：()

A.在将氨基酸合成多肽的时候提供能量B.协助单个蛋白组合成复合体C.与多肽的特定结构结合，协助其形成正确的三维结构D.转运rRNA从细胞核到细胞质C第二节细胞内膜系统及其功能（一）蛋白质的修饰与加工发生在内质网和高尔基体的蛋白质糖基化在内质网发生二硫键的形成蛋白质折叠和多亚基蛋白的装配在内质网、高尔基体和分泌泡发生特异性的蛋白质水解切割蛋白质糖基化N-连接糖基化与O-连接糖基化的比较

N-连接糖基化与之直接结合的糖是N-乙酰葡糖胺O-连接糖基化与之直接结合的糖是N-乙酰半乳糖胺蛋白质糖基化类型比较特征N-连接O-连接合成部位粗面内质网高尔基体合成方式来自同一个寡糖前体一个个单糖加上去与之结合的氨基酸残基天冬酰胺丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸最终长度至少5个糖残基一般1～4个糖残基，但ABO血型抗原较长第一个糖残基N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺等（二）高尔基体的功能高尔基体是细胞内大分子加工转运的枢纽对内质网合成的蛋白质进行加工、分类与包装，然后定向转运内质网合成的一部分脂质向细胞质膜和溶酶体膜等部位运输高尔基体还是细胞内糖类合成的工厂1.高尔基体与细胞的分泌活动高尔基体TGN区是蛋白质包装分选的关键枢纽，至少有3条分选途径（1）溶酶体酶的包装与分选途径甘露糖-6-磷酸（M6P）标记（2）可调节性分泌（regulatedsecretion）途径特化类型的分泌细胞（3）组成型分泌（constitutivesecretion）途径所有真核细胞，均可通过分泌泡连续分泌某些蛋白质至细胞表面（三）溶酶体的形态结构与类型溶酶体含有多种酸性水解酶类，酶的最适pH为5.0左右酸性磷酸酶是常用的标志酶溶酶体膜成分特殊①嵌有质子泵②具有多种载体蛋白③膜蛋白高度糖基化次级溶酶体分为自噬溶酶体和异噬溶酶体溶酶体的功能溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，一般可概括成内吞作用、吞噬作用和自噬作用3种途径1.清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞AaronCiechanover.NatureReviewsMolecularCellBiology,2005,6,79-872.防御功能防御功能是某些细胞特有的功能，它可以识别并吞噬入侵的病毒或细菌，在溶酶体作用下将其杀死并进一步降解3.其他重要的生理功能作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄入分泌颗粒，参与分泌过程的调节程序性死亡后的细胞被周围吞噬细胞溶酶体消化清除受精过程中的顶体反应溶酶体与疾病溶酶体储积症（lysosomalstoragediseases）：溶酶体缺乏某种水解酶，导致相应的底物不能被降解而积蓄在溶酶体内如泰－萨二氏病；Ⅰ细胞病等溶酶体膜稳定性下降，水解酶外溢导致的相关疾病如矽肺、类风湿性关节炎等（四）过氧化物酶体又称微体(microbody)，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的细胞器存在于所有动物细胞和很多植物细胞中鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体和其他细胞器如线粒体等过氧化物酶体与溶酶体在成分、功能及发生方式等方面的差异过氧化物酶体与溶酶体的特征比较过氧化物酶体的功能动物细胞中：①参与脂肪酸的β-氧化②具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/2是在微体中氧化为乙醛植物细胞中：①参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢②在萌发的种子中，进行脂肪酸β-氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体2019.10.细胞自噬是真核细胞对细胞内成分进行降解和周转的重要过程。日本科学家大隅良典因发现细胞自噬的机制获得2016诺贝尔生理学或医学奖。在细胞自噬过程中，细胞组分的降解发生在（

）A.溶酶体

B.内质网C.高尔基体

D.自噬体A2015.3．下列哪种细胞最适合用来研究溶酶体()A．肌肉细胞B．神经细胞

C．具有吞噬作用的白细胞D．细菌细胞C2017.4.经常接触粉尘的人容易患肺部疾病，如矽粉引起的矽肺，下列哪种细胞器和矽肺的形成直接相关()A.内质网

B.线粒体 C.高尔基体 D.溶酶体D2014.83.

有核糖体附着的结构或细胞器是()A.

核膜

B.

高尔基体

C.

中心体

D.微体

A高等植物细胞不具有下列哪个结构?()A．溶酶体B．乙醛酸循环小体C．中心体D．线粒体A第8章蛋白质分选与膜泡运输蛋白质分选：真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码，在游离核糖体上起始合成，然后翻译过程或在细胞质基质（游离核糖体）中完成，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成，再以不同机制转运至细胞特定部位第一节细胞内蛋白质的分选一、信号假说与蛋白质分选信号1999年诺贝尔生理学或医学奖发现蛋白质由内部信号决定其在细胞内的转移和定位1.信号假说信号肽（signalpeptide）信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，dockingprotein，DP）（1）信号肽（signalpeptide）位于蛋白质的N端，一般由16～26个残基组成包括疏水核心区、信号肽的C端和N端等3部分原核细胞某些分泌性蛋白的N端也具有信号序列图

信号肽的一级结构序列（2）信号识别颗粒（SRP）由6种不同的蛋白质和一个由300个核苷酸组成的7SRNA

结合组成的一种核糖核蛋白复合体（3）分泌性蛋白的合成与其共翻译转运

分泌性蛋白向rER（内质网）腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这种分泌蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译转运蛋白质在细胞质基质中合成以后再在某种信号序列（导肽）的指导下进入某些细胞器中，称后翻译转运（posttranslocation）。蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。例：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体蛋白后翻译转运2.蛋白质分选信号序列

线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信号序列特称为导肽（leaderpeptide），其基本的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这种翻译后再转运的方式为后翻译转运。需要能量和分子伴侣（如Hsp70）真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型转运类型1.门控运输（gatedtransport）：如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和RNP复合体，并且允许小分子物质自由进出细胞核。2.跨膜运输（transmembranetransport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。3.膜泡运输（vesiculartransport）：蛋白质被选择性地包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某些营养物质或激素，都属于这种运输方式。4.细胞质基质中蛋白的转运:与细胞骨架密切相关2010.3．构成溶酶体的各种酶完成合成最终是在哪一个部位（

）

A．在游离核糖体上

B．在粗面内质网的核糖体上C．同时在游离和粗面内质网核糖体上D．在这两种核糖体上轮流进行B2012.4．肽链生物合成时，信号肽（

）A．是线粒体的定位信号

B．将新生肽链导入内质网C．控制蛋白质分子的最终构象

D．处于肽链的C末端B2013.6.人的ABO血型抗原位于红细胞质膜上，它们在胞内合成、修饰和转运的路线可能是（

）A.核糖体-内质网-高尔基体-质膜

B.内质网-高尔基体-质膜

C.核糖体-内质网-质膜

D.细胞核-核糖体-内质网-高尔基体-质膜A2017.27.如果A蛋白质在内质网中加工合成，推测该蛋白质可能是()A.转录因子蛋白质 B.细胞分泌蛋白质 C.溶酶体中蛋白质 D.线粒体蛋白质BC2014.9.细胞中的核糖体根据定位不同可分为游离核糖体和结合核糖体，下列哪一组细胞器蛋白由游离核糖体合成？()A.线粒体，叶绿体，分泌泡

B.内质网，细胞核，高尔基体C.细胞核，线粒体，溶酶体

D.线粒体，细胞核，叶绿体

D2016.20.下列哪种蛋白质以翻译后运转机制转运()A.免疫球蛋白B.激素C.过氧化物酶体D.水解酶C2016.8.BFA（BrefeldinA）是一种常用的蛋白转运抑制剂，能够抑制蛋白从内质网向高尔基体转运，请问当用这种药物处理细胞时，细胞内还有哪些结构会在短期内发生变化？()

A．溶酶体，膜泡，质膜B．溶酶体，过氧化物酶体，质膜C．膜泡，线粒体，质膜D．溶酶体，膜泡，叶绿体E．细胞内所有的细胞器和膜结构A2021.9.在动物细胞中，下列四种蛋白质无糖基化修饰的是()A.溶酶体酶B.分泌蛋白C.细胞质基质蛋白D.膜蛋白C2013.8.指导分泌蛋白质在糙面内质网上合成的决定因素除了信号识别颗粒和停泊蛋白外，还有()A.蛋白质中的内在停止转移锚定序列B.蛋白质N端的信号肽

C.蛋白质C端的信号肽

D.蛋白质中的α螺旋B第二节细胞内膜泡运输细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。膜泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类运输泡之所以能够被准确地运到靶细胞器，主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。不同的膜标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。膜流（membraneflow）第二节细胞内膜泡运输细胞内膜泡运输需要多种转运膜参与，根据转运膜泡表面包被蛋白的不同，有三种不同类型：COPⅡ（coatproteinⅡ）包被膜泡COPⅠ（coatproteinⅠ）包被膜泡网格蛋白/接头蛋白（clathrin/adaptorprotein）包被膜泡内质网

高尔基体高尔基体TGN面→CGN面，高尔基体CGN面→ER从高尔基体TGN向胞内体、分泌泡、溶酶体等运输。受体介导的胞吞途径中负责将物质从细胞表面运往胞内体转而到溶酶体的运输。第9章细胞信号转导单细胞生物——直接作出反应多细胞生物——通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时一、细胞通讯化学信号通讯接触依赖性通讯（contact-dependentsignaling）间隙连接（gapjunction）胞间连丝（plasmodesma）细胞通讯可概括为3种方式细胞分泌化学信号通讯方式内分泌旁分泌化学突触自分泌细胞间接触依赖性通讯细胞分泌化学信号的作用方式

内分泌（endocrine）：①低浓度；②全身性；③长时效。

旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括各类细胞因子和气体信号分子。

自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞。

化学突触（chemicalsynapse）：神经递质由突触前膜释放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。信号通路（signalingpathway）指细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应。在细胞中，各种信号转导分子相互识别、相互作用将信号进行转换和传递，构成信号转导通路（signaltransductionpathway）信号通路二、几个基本概念信号分子受体第二信使分子开关气体性信号分子：疏水性信号分子：亲水性信号分子：1.化学信号分子NO、CO主要是甾类激素和甲状腺激素神经递质、局部介质和多数蛋白类激素信号分子的特点：

①特异性；②高效性；③被灭活性。受体（recsptor）：受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，大多数为糖蛋白，少数是糖脂，还有的是糖蛋白和糖脂组成的复合物。细胞内受体与细胞表面受体：细胞内受体位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子。细胞表面受体位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子。同一细胞具有不同受体，受多信号的调控，如心肌细胞上有乙酰胆碱受体和肾上腺素受体。不同细胞具有相同受体，但反应各异。如心肌和分泌细胞上的乙酰胆碱受体相同。（不同的靶细胞以不同的方式应答于相同的化学信号）2.受体细胞表面受体转导胞外信号引发快反应和慢反应受体至少有2个功能域：不管哪种类型的受体，一般至少有2个功能域，即结合配体的功能域和产生效应的功能域，分别具有结合特异性和效应特异性。受体通过信号转导引发2种主要的细胞反应：快反应和慢反应3.第二信使第二信使学说：指第一信使分子（胞外激素或其他配体）与细胞表面受体结合后，导致在胞内产生（或释放）的非蛋白类小分子，通过其浓度变化（增加或减少）来应答胞外信号，调节细胞内酶和非酶蛋白的活性，从而在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能。目前公认的第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3、PIP3cAMP是第一个被发现的第二信使。1971年获诺贝尔生理学和医学奖

萨瑟兰（EarlW.Sutherland,Jr）1915~19744.分子开关——GTPase超家族分子开关：分子开关是指通过活化（开启）和失活（关闭）2种状态的转换来控制下游靶蛋白的活性的调控蛋白。4.分子开关——蛋白质磷酸化和去磷酸化通过蛋白激酶使靶蛋白磷酸化，通过蛋白磷酸水解酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节靶蛋白的活性。血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内Ca2+浓度升高，激活NO合酶，细胞释放NO，NO扩散进入平滑肌细胞，与胞质鸟苷酸环化酶活性中心的Fe2＋结合，导致酶活性的增强和cGMP合成增多。

cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G，抑制肌动-肌球蛋白复合物信号通路，引起血管平滑肌的舒张，血管扩张、血流通畅。NO在导致血管平滑肌舒张中的作用硝酸甘油Nitroglycerin炸药？抗心绞痛药？舌下含化？为啥不是口服？硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量。这是因为硝酸甘油主要在肝脏代谢，口服后因肝脏的首过作用，生物利用度仅为8％，而舌下含化时，药物通过口腔丰富的毛细血管被迅速直接吸收进入血液循环，生物利用度可高达80％。

“人类为什么能感受到栀子花的香气，并在任何时候都能提取出这种嗅觉上的记忆”。人能够分辨和记忆约1万种不同的气味，但人具有这种能力的基本原理是什么？香气---受体结合--G蛋白---纤毛膜上的离子通道----产生电信号---沿着神经细胞的轴突传送---嗅球

第三节G蛋白偶联受体介导的信号转导一、G蛋白偶联受体的结构与激活含有7个疏水肽段形成的跨膜α螺旋区和相似的三维结构，N端在细胞外侧，C端在胞质侧第10章细胞骨架细胞为什么能维持一定的形态？“人”有一定的形态是由于有骨骼系统作为支架。细胞质：微管微丝中间纤维细胞核：核骨架上皮细胞（红色：微丝；绿色：微管）细胞骨架(cytoskeleton):是指真核细胞中由微管、微丝和中间纤维等蛋白质成分构成的一个复合的网架系统。作用：维持细胞一定的形状网络各游离的细胞器与细胞的运动有关微丝，又叫肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白构成的两股螺旋形成的细丝，普遍存在于真核细胞中微管，是由微管蛋白单体构成的基本组件形成的中空的管状结构。普遍存在于真核细胞中中间纤维，又叫中间丝，粗细位于微丝和肌球蛋白粗丝之间，普遍存在于真核细胞中，是三种骨架系统中结构最为复杂的一种影响微丝组装的特异性药物细胞松弛素（cytochalasin）：一种真菌的代谢产物，切断微丝，结合末端，阻抑聚合，对解聚无明显影响，用于是破坏微丝网络，阻止细胞运动。鬼笔环肽（phalloidin）：一种毒蘑菇产生的双环杆肽，与微丝表面有强亲和力，不与肌动蛋白单体结合，只与F-肌动蛋白结合，阻止微丝解聚，保持微丝稳定，用于显示微丝分布，阻止细胞运动。作用于微管的特异性药物秋水仙素诺考达唑紫杉醇长春花（新）碱/object/external_document.276104/becc0ce0725b2d15b730a826c1e316e0_LARGE.png第11章细胞核与染色质细胞核概述真核细胞中，除高等植物成熟的筛管和哺乳类成熟的红细胞外，都有细胞核。在原核细胞中，DNA集中，但无核膜包围，故称拟核（nucleiod）。真核细胞大多具细胞核原核细胞的拟核分布：所有真核细胞（高等植物韧皮部成熟的筛管和哺乳动物成熟的红细胞除外）数量：通常一个，成熟的筛管和红细胞（0）、肝细胞、心肌细胞(1-2）、破骨细胞(6~50）、骨骼肌细胞(数百)、植物毡绒层细胞(2~4)。大小：占总体积的10%，高等动物一般5-10um,高等植物5-20um,低等植物1-4um。形态：一般呈圆球状与卵圆形，随物种和细胞类型不同有很大变化。组成：核被膜、核纤层、染色质、核仁及核体组成。功能：①遗传②发育。细胞核特征第一节核被膜核被膜位于细胞核最外层，是细胞核与细胞质之间的界膜。核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。外核膜胞质面附有核糖体，与糙面内质网相联。核周隙与内质网腔相通，外核膜是内质网的一部分。核被膜内层光滑，内表面紧贴一层致密的核纤层；可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。

核周间隙宽20-40nm，腔内电子密度低，一般不含固定的结构，与内质网腔相通。双层核膜在某些部位相互融合，形成环状开口，称为核孔。在核孔上镶嵌着一种复杂的结构叫做核孔复合体。（一）核膜结构间期存在，分裂期解体分裂期：双层核膜崩解成单层泡膜，核孔复合体解体，核纤层去装配；分裂末期：核被膜开始围绕染色体重新形成。核膜的动态特点在真核细胞中，核膜伴随着细胞周期进行有规律的解体与重建。（二）核膜的崩解与组装核孔复合体(Nuclearporecomplex,NPC)一般哺乳动物细胞平均有3000个核孔。细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。核被膜上由内外两层膜局部融合形成的许多核孔，核孔是由一组蛋白质（至少50种不同的蛋白质）以一定方式排布形成的复杂结构，可沟通核质和胞质。从功能上讲，可看作一种特殊的跨膜运输蛋白复合体（一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道）

双功能——有两种运输方式：被动扩散与主动运输。

双向性——既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运。（一）功能主动运输通过转运受体把大分子运入和运出核孔从胞质运入核的转运受体为importins，从核运入胞质的转运受体为

exportins。被动运输

简单扩散运输离子、小分子及直径在10nm以下的物质。1）亲核蛋白的入核转运（karyophilicprotein）

亲核蛋白：指在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。

大多数的亲核蛋白往往在一个细胞周期中一次性地被转运到核内，并一直停留在核内行使功能活动，典型的如组蛋白、核纤层蛋白等；

有一些亲核蛋白需穿梭于核质之间进行功能活动，如importins。核定位序列或核定位信号（NLS）亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到细胞核内。这段具有“定向”、“定位”作用的序列被命名为核定位序列或核定位信号。NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，并且在指导亲核蛋白完成核输入后并不被切除。核纤层:为核膜内表面由核纤层蛋白构成的一层连续致密的网状结构。三、核纤层第二节染色质染色质是间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA

组成的线性复合结构DNA复制、转