膜脂分子的运动方式Word格式文档下载.docx

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◆膜间隙：

为内外膜之间的腔隙；

充满无定形液体，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。

标志酶是腺苷酸激酶。

◆线粒体基质：

富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的pH和渗透压。

含三羧酸循环酶系，基因中还含有DNA、RNA、核糖体以及转录、翻译所必需的重要分子。

ATP合酶的分子结构与组成

ATP合酶的分子由球形的头部和基部组成。

头部朝向线粒体基质，规则地排布在内膜下并以基部与内膜相连。

ATP合酶的分子结构与动力学机制是线粒体研究的重要组成部分。

由偶联因子1（F1）和偶联因子0（F0）两部分组成。

偶联因子1（F1）

水溶性球蛋白，由3α、3β、1γ、1δ和1ε等9个亚基组成；

3个α亚基和3个β亚基交替排列，形成“橘瓣”状结构，α和β亚基上均有核苷酸结合位点，其中β亚基结合位点具有催化ATP合成或水解的活性。

γ亚基的一个结构域构成一个穿过F1的中央轴，γ亚基的另一个结构域主要与3个β亚基中的一个结合。

ε亚基协助γ亚基附着到F0基部，γ与ε亚基有很强的亲和力，结合在一起形成“转子”，位于α3β3的中央，共同旋转以调节三个β亚基催化位点的开放和关闭。

δ亚基是F1和F0相连接所必需的。

偶联因子0（F0）

F0（偶联因子F0）：

是嵌合在内膜上的疏水蛋白复合体，F0由a、b、c3种亚基按照a1b2c10～12的比例组成一个跨膜质子通道。

多拷贝的c亚基形成一个环状结构，a亚基和b亚基二聚体排列在c亚基12聚体形成的环的外侧，a亚基、b亚基二聚体和δ亚基共同组成“定子”，也称外周柄。

F1和F0通过“转子”和“定子”将两部分连接起来，在合成或水解ATP的过程中，“转子”在通过F0的H+流驱动下在α3β3的中央旋转，依次与3个β亚基作用，调节β亚基催化位点构象的变化；

“定子”在一侧将α3β3与F0连接起来并保持固定的位置，F0的作用之一就是将跨膜质子驱动力转换成扭力距，驱动“转子”旋转。

类囊体的结构与功能

类囊体内的空间称为类囊体腔。

类囊体有序叠置成垛——基粒；

组成基粒的类囊体为基粒类囊体。

贯穿于基粒之间不形成垛叠的片层结构为基质片层，或基质类囊体。

类囊体的垛叠是动态的，垛叠和非垛叠可以相互转换，全部的类囊体是一个完整连续的封闭膜囊；

类囊体的化学组成：

含丰富的半乳糖糖脂和极少的磷脂，以不饱和脂肪酸为主，脂质双分子层流动性非常大。

蛋白质/脂质比很高，与叶绿体行使光合作用有关。

类囊体膜上镶嵌有大小、数量不等的颗粒：

PSII、Ctyb6f复合物、PSI、CF0-CF1ATP酶，有利于光合作用的的进行。

举例说明线粒体是半自主性细胞器

线粒体和叶绿体的功能主要受细胞核基因组调控，但同时又受到自身基因组的调控——半自主性细胞器。

以非孟德尔方式遗传。

1线粒体和叶绿体的DNA

●mtDNA/ctDNA形状、数量、大小；

◆双链环状（除绿藻mtDNA，草履虫mtDNA）；

◆mtDNA在动物中的拷贝数（1000-10000bp），ctDNA在植物中大小差异比较大（200-2500kb）；

◆每个mtDNA分子大小：

人16kb，37个基因,酵母78kb；

◆每个线粒体约含6个mtDNA，每个叶绿体约含12个ctDNA。

●mtDNA和ctDNA均以半保留方式进行自我复制；

mtDNA复制的时间主要在细胞周期的S期及G2期，DNA先复制，随后线粒体分裂。

ctDNA复制的时间在G1期。

复制仍受核控制。

2线粒体和叶绿体中的蛋白质

线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限：

哺乳动物细胞MtDNA编码——Mt核糖体中2种rRNA（12S和16S），22种tRNA，13种多肽（复合物Ⅰ中7个亚基，复合物Ⅲ中1个亚基，复合物Ⅳ中3个亚基，F0中2个亚基）；

叶绿体基因组编码——4种rRNA、30种tRNA和100多种多肽。

不同来源的线粒体基因，其表达产物既有共性，也存在差异（表6-1）

线粒体或叶绿体蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性

3线粒体和叶绿体基因组与细胞核的关系

●核质互作：

在真核细胞中，细胞核与线粒体、叶绿体之间在遗传信息和基因表达调控等层次上建立的分子协作机制。

有序的核质互作为真核细胞的生命活动提供必要的保证。

核质互作的细胞核或线粒体、叶绿体基因单方面发生突变，引起细胞中的分子协作机制出现障碍时，细胞或真核生物个体通常会表现出一些异常的表型。

这类表型背后的分子机制被统称为核质冲突。

人类的线粒体疾病是核质冲突的结果，表现为母系遗传，表明直接的原因来源于线粒体基因的突变。

●在线粒体和叶绿体的基因表达过程中，一些基因中的个别碱基需要接受必要的修饰方可翻译出正确的蛋白质——RNA编辑。

RNA编辑发生障碍时，会呈现核质冲突的表型，暗示RNA编辑有可能是真核细胞为有效消除核质冲突而获得的一种分子机制。

N-连接糖基化是如何进行的

N-连接糖基化：

发生在rER，一个由14个糖残基的寡糖链，在糖基转移酶作用下，从供体磷酸多萜醇上转移到新生肽链的特定三肽序列的Asn残基上；

N-连接寡糖链都有一个共同的前体；

成熟的N-连接寡糖链都含有2个N-乙酰葡萄糖胺和3个甘露糖残基。

用信号肽假说论述蛋白质在rER上合成的过程。

1蛋白质在细胞质基质游离核糖体上起始合成，当肽链延伸至80个氨基酸左右，N端的信号序列暴露出核糖体与SRP结合使肽链延伸暂停，SRP与内质网上的停泊蛋白结合，GTP与SRP和DP结合强化这种结合；

2核糖体/新生肽与内质网的移位子结合，SRP脱离信号序列和核糖体，返回基质重复使用，肽链开始延伸；

3信号肽与移位子组分结合使孔道打开，信号肽穿入rER膜引导肽链以袢环的形式进入rER腔，是一个耗能过程；

4rER腔面上信号肽酶切除信号肽使其降解，肽链延伸直至完成整个多肽链的合成，蛋白质进入rER腔并折叠，核糖体释放，移位子关闭。

蛋白质从细胞质基质输入到线粒体基质的过程。

线粒体基质蛋白N端靶向信号序列共享相同的基序：

–富含疏水性氨基酸、带正电荷的碱性氨基酸（Arg）和羟基氨基酸（Ser）、缺少带负电荷的氨基酸；

–形成既具有亲水性又具有疏水性的α螺旋结构，有利于穿膜。

基本步骤：

–在游离核糖体上合成前体蛋白，与胞质蛋白分子伴侣Hsc70结合，使其保持未折叠或部分折叠状态，其N端具有基质靶向序列，前体蛋白与内外膜接触点附近的输入受体结合，被转运进入输入孔；

输入的蛋白通过内外膜接触点的输入通道；

–线粒体基质分子伴侣中Hsc70与输入蛋白结合并水解ATP以驱动基质蛋白的输入；

–输入的基质蛋白其基质靶向序列被基质蛋白酶切除，同时Hsc70从新输入的基质蛋白上释放出来，进而折叠，产生活性构象。

简要说明核基因编码的蛋白质分选的2条途径。

两条分选途径：

1翻译后转运途径：

在细胞质中游离核糖体上完成多肽合成，然后转运至膜围绕的细胞器——线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞核，或者成为胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白；

2共翻译转运途径：

蛋白质合成起始后有信号肽引导转移至rER，新生肽链边合成边转入rER，经GC运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，包括ER和GC本身的蛋白质。

线粒体基质蛋白N端靶向信号序列（导肽）的基序特点。

膜泡运输的类型和方式。

COPII包被膜泡的装配与运输

负责顺向运输：

从内质网高尔基体的物质运输；

COPII包被由下列蛋白组分形成——Sar1、Sec23/Sec24复合物、Sec13/Sec31复合物以及大的纤维蛋白Sec16。

COPI包被膜泡的装配与运输

逆向运输：

负责从高尔基体反面囊膜到顺面内膜，高尔基体顺面内膜到内质网的膜泡转运，回收错误分选的逃逸蛋白

网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输

负责蛋白质从高尔基体TGN质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输；

在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡（细胞质）胞内体溶酶体运输；

细胞内受体的功能结构域

受体有三个结构域：

C端结构域：

激素结合位点；

中部结构域：

富含有Cys、具有锌指结构的DNA或Hsp90结合位点；

N端结构域：

转录激活结构域。

cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的调控

cAMP-PKA信号通路对真核细胞基因表达的调控：

应答胞外信号缓慢的反应过程，反应链可表示为：

激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）→基因调控蛋白（CREB）磷酸化→基因转录。

磷脂酰肌醇双信号信使通路是如何实现的？

简述受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路

受体酪氨酸激酶（RTKs）：

鉴定有50余种，包括7个亚族，所有RTKs的N端位于细胞外，是配体结构域，C端位于胞内，具有酪氨酸激酶结构域，并有自磷酸化位点。

胞外配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括多种生长因子和胰岛素，其功能是控制细胞生长、分化；

绝大多数RTK是单体跨膜蛋白，一个疏水的跨膜α螺旋；

配体结合导致受体二聚化形成二聚体，激活受体的蛋白酪氨酸激酶活性，二聚体内彼此交叉磷酸化受体胞内肽段的一个或多个酪氨酸残基，结合多种底物。

信号转导：

配体→受体→受体二聚化→受体的自磷酸化→激活RTK→胞内信号蛋白→启动信号转导

RTK-Ras信号通路：

Ras蛋白是GTPase开关。

Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸，对基因的表达产生多种效应。

组蛋白的种类和功能

组蛋白：

是构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带有正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，可以和酸性的DNA紧密结合。

核小体组蛋白：

H2A、H2B、H3和H4，通过C端的疏水氨基酸（Val、Ile）互相结合，N端带正电荷氨基酸（Arg、Lys）与DNA分子结合，帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构，没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。

H1组蛋白：

N端和C端两个“臂”的氨基酸的变异较大，在构成核小体时H1起连接作用,它赋予染色质以极性，有一定的种属及组织特异性。

目前所知Caspase依赖性细胞凋亡的过程

死亡受体起始的外源途径

▲凋亡信号通路：

死亡配体主要是肿瘤坏死因子（TNF）家族成员，死亡配体的生物学功能是通过与细胞表面的受体结合来实现的，TNF-R1和Fas是死亡受体家族的代表成员，它们的胞质部分均含有死亡结构域（DD），负责招募凋亡信号通路中的信号分子。

线粒体起始的内源途径

◆细胞受到内部或外部的凋亡信号刺激时，线粒体外膜的通透性会发生改变，向细胞质基质中释放出凋亡相关因子，引发细胞凋亡。

哺乳动物细胞接受凋亡信号刺激，Cytc从线粒体释放到细胞质中，与另一个凋亡因子Apaf-1结合，N端有Caspase募集结构域，与Cytc发生自身聚合，招募Caspase-9形成调亡复合体，自切割活化，进一步激活执行Caspase，诱导细胞凋亡发生。

锚定连接及其类型。

锚定连接的类型、结构与功能

1与中间丝相连的锚定连接：

桥粒与半桥粒；

桥粒:

细胞内锚蛋白形成独特的盘状胞质致密斑，一侧与细胞的中间丝相连，另一侧与跨膜的粘连蛋白相连，在两个细胞之间形成纽扣式的结构，将相邻细胞铆接在一起。

胞内锚蛋白包括：

桥粒斑珠蛋白和桥粒斑蛋白；

跨膜粘连蛋白包括：

桥粒芯蛋白和桥粒芯胶粘蛋白。

半桥粒:

半桥粒与桥粒形态类似，但功能和化学组成不同。

它通过细胞质膜上的跨膜粘连蛋白——整联蛋白，与整联蛋白相连的胞外基质是层粘连蛋白，将上皮细胞固着在基底膜上,在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。

2与肌动蛋白纤维相连的锚定连接：

黏合带与黏合斑。

粘合带：

位于紧密连接下方,相邻细胞间形成一个连续的带状结构。

间隙约30nm，其间由Ca2+依赖跨膜粘连蛋白形成胞间横桥相连接。

细胞内的锚蛋白有连环蛋白、纽蛋白和α-辅肌动蛋白等；

相连的骨架纤维是肌动蛋白纤维。

粘合斑：

细胞通过肌动蛋白纤维和整联蛋白与细胞外基质之间的连接方式，胞外基质主要是胶原和纤连蛋白；

胞内锚蛋白有talin、α-辅肌动蛋白、filamin和纽蛋白。

间隙连接的基本结构。

连接子（connexon）是间隙连接的基本单位。

每个连接子由6个connexin分子组成。

连接子中心形成一个直径约1.5nm的亲水性孔道。

间隙连接单位由两个连接子对接构成。

间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～3nm。

已分离20余种构成连接子的蛋白，属同一蛋白家族，其分子量26~60KD不等；

连接子蛋白具有4个α-螺旋的跨膜区，是该蛋白家族最保守的区域；

连接子蛋白的一级结构都比较保守，并有相似的抗原性。

不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔径与调控机制有所不同。