细胞生物学期末总结讲解Word文档格式.docx

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真核与原核细胞的根本区别

1.细胞膜系统的分化和演变（细胞膜系统复杂化）

2.遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化（遗传装置复杂化）

病毒彻底的寄生性，所以在进化与起源上来看先有细胞

第3章细胞生物学研究方法

细胞形态结构的观察方法细胞组分的分析方法细胞培养、细胞工程与显微操作技术

光学显微镜技术

普通复式光学显微镜、相差显微镜、激光扫描共焦显微镜（LSCM）

电子显微镜技术

电子显微镜的基本构造（电子束照明系统、成像系统、真空系统、记录系统）

主要电镜制样技术

1.超薄切片技术

（1）固定固定剂为戊二醛和四氧化锇

（2）包埋包埋剂为环氧树脂

（3）切片玻璃刀（4）染色电镜样品用重金属盐进行染色

2.负染色技术背景染色，样品不染色

3.冷冻蚀刻技术冰冻断裂与蚀刻复型

4.扫描电镜（SEM）

扫描隧道显微镜（STM）原理：

量子力学中的隧道效应

细胞及其组分的分析方法

离心分离技术差速离心、密度梯度离心

细胞成分的细胞化学显示方法显色剂与所检测物质中一些特殊基团特异性结合

特异蛋白抗原的定位与定性

（1）免疫荧光技术：

荧光抗体的制备、标本的处理、免疫染色、观察记录。

（2）免疫电镜技术：

免疫铁蛋白技术

免疫酶标技术

免疫胶体金技术

细胞内特异核酸的定位与定性

原位杂交技术：

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的方法称为原位杂交。

定量细胞化学分析技术流式细胞仪

细胞培养

动物细胞培养类型：

原代培养细胞、继代培养细胞

细胞株：

通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物称为细胞株。

细胞系：

原代培养物成功传代后，则称之为细胞系。

植物细胞培养类型：

原生质体培养（体细胞培养）、单倍体细胞培养（花药培养）

细胞工程

细胞融合与细胞杂交技术˜单克隆抗体技术

通过培养和诱导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合（cellfusion）或细胞杂交（cellhybridization）

细胞及生物大分子的动态变化

荧光漂白恢复技术：

用来检测活细胞表面活细胞内部生物大分子的运动及速度

荧光标记→荧光淬灭（漂白）→荧光恢复

放射自显影技术

原理及应用：

¿

利用同位素的放射自显影，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究；

实现对细胞内生物大分子进行动态和追踪研究。

前体物掺入细胞（标记：

持续标记和脉冲标记）

酵母双杂交技术利用单细胞真核生物-酵母在体内分析蛋白-蛋白质相互作用的系统

第4章细胞质膜

细胞质膜成分：

膜脂（支撑）、膜蛋白（赋予膜功能）

膜脂分类：

甘油磷脂、鞘磷脂、固醇

膜蛋白分类：

外周膜蛋白、脂定膜蛋白、整合膜蛋白

脂质体：

是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的现象而制备人工膜。

应用：

（1）研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；

（2）脂质体中裹入DNA可用于基因转移；

（3）在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体

生物膜的基本特征：

膜的流动性、膜的不对称性

红细胞膜骨架蛋白主要成分包括血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4．1蛋白等

第5章物质的跨膜运输

膜转运蛋白

◆载体蛋白（carrierproteins）

概念:

细胞膜上具特异性的跨膜运输蛋白

特点:

特异性；

多次跨膜；

具通透酶（permease）性质；

载体蛋白既参与被动的物质运输，也参与主动的物质运输

◆通道蛋白（Channelproteins）又叫门通道（gatedchannels），是通道蛋白进行的间断开放通道。

目前发现的通道蛋白有三种：

孔蛋白、水孔蛋白和离子通道。

主要是离子通道（ionchannels）。

具有离子选择性，转运速率高，只介导被动运输

◆简单扩散（SimpleDiffusion）：

小分子物质以热自由运动的方式顺着电化学梯度或浓度梯度直接通过脂双层进出细胞，不需要细胞提供能量，也无需膜转运蛋白的协助，称为简单扩散。

非极性分子

◆被动运输：

溶质顺着电化学梯度或浓度梯度，在膜转运蛋白协助下的跨膜转运方式，又叫协助扩散。

极性小分子

◆主动运输：

是由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度进行的跨膜运输。

分为协同运输、ATP驱动泵、光驱动泵

P型泵

Na+-K+泵：

大多数动物细胞的质膜

Ca2+泵：

真核细胞的质膜

P型H+泵：

植物、真菌和某些细菌的质膜

V型H+泵：

动物细胞的溶酶体膜、植物细胞的液泡膜

F型H+泵：

细菌质膜、线粒体和叶绿体膜

协同运输是一种间接消耗能量的主动转运方式。

在动物细胞主要是靠Na+泵、在植物细胞则是由H+泵完成的。

钠-钾泵工作原理：

发生磷酸化和去磷酸化，消耗1个ATP，输出3个Na+，输入2个K+

胞吞作用：

通过细胞膜内陷形成囊泡，将外界物质裹进并输入细胞的过程。

胞吐作用：

将细胞内含待分泌物的被膜小泡，通过细胞质膜运出细胞的过程。

作用：

完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，以维持正常的代谢活动。

又称膜泡运输或批量运输（bulktransport）。

属于主动运输。

第6章细胞的能量转换─线粒体和叶绿体

线粒体形态：

一般呈粒状或杆状

线粒体的超微结构

外膜（outermembrane）：

含孔蛋白（porin），通透性较高。

标志酶：

单胺氧化酶

内膜（innermembrane）：

高度不通透性，向内折叠形成嵴（cristae），嵴能显著扩大内膜表面积。

是氧化磷酸化的关键场所。

细胞色素氧化酶

膜间隙（intermembranespace）：

含许多可溶性酶、底物及辅助因子。

腺苷酸激酶

基质（matrix）：

含三羧酸循环、脂肪酸和丙酮酸氧化等酶系、线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA,RNA，核糖体。

线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量。

ATP合酶基粒（elementaryparticle），基粒由头部（F1偶联因子）和基部（F偶联因子）构成，F0嵌入线粒体内膜。

线粒体疾病：

克山病

叶绿体形态：

在高等植物中叶绿体呈双凸或平凸透镜或铁饼状

叶绿体的超微结构：

外膜、内膜、类囊体、基质、膜间隙、类囊体腔三膜三腔

线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？

（1）线粒体和叶绿体里有mtDNA、cpDNA、核糖体等遗传信息表达的所有结构成分

（2）线粒体和叶绿体基因组编码的蛋白质有限，更多的蛋白质来自于核基因组的编码，于细胞质中合成后被运往线粒体和叶绿体的功能位点

（3）这两种细胞器的表达受核基因以及他们自身基因组的双重调控

线粒体和叶绿体的起源

内共生起源学说（endosymbiosishypothesis）

线粒体的祖先是一种革兰氏阴性菌：

叶绿体的祖先是原核生物的蓝细菌即蓝藻。

第7章细胞质基质与内膜系统

错误折叠的蛋白质

（1）泛素降解

（2）热休克蛋白（HSP）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象

内膜系统是指内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、胞内体和分泌泡等膜性细胞器。

这些膜是相互流动的，处于动态平衡，功能上相互协调

内质网ER标志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。

形态结构

ER由封闭的膜系统及其形成的腔构成的相互沟通的网状结构。

它从核膜延伸至细胞质中，靠近细胞质内侧。

种类：

糙面内质网（RER）；

光面内质网（SER）是脂质合成的重要场所

功能：

蛋白质的合成；

蛋白质运输；

蛋白质的修饰和加工；

脂质的合成

蛋白质的合成：

粗面内质网上,膜结合核糖体,合成分泌蛋白、膜蛋白、细胞器中可溶性驻留蛋白。

其它部位所需蛋白质都是由游离核糖体合成。

细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，并都是起始于细胞质基质中。

蛋白质的修饰和加工

脂质的合成（光面内质网）ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）

磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝向cytosol；

合成后很快转向内质网腔面（转位酶flippase）

磷脂的转运:

1.出芽（budding）：

ER→高尔基体（GC）、溶酶体（Ly）、细胞质膜（PM）

2.磷脂转换蛋白（PEP）：

磷脂分子+PEP→细胞质基质→靶膜（线粒体、过氧化物酶体）

高尔基体

形态结构：

由排列较为整齐的扁平囊状堆叠而成

极性：

高尔基内侧网络顺面、形成面,面向核GGN

中间膜囊

高尔基外侧网络外侧面、成熟面TGN

化学组成:

蛋白质和脂:

标志酶是糖基转移酶。

蛋白质的糖基化；

蛋白质的水解

溶酶体

溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是行使细胞内的消化作用，几乎存在于所有的动物细胞中。

是一种异质性的细胞器,呈小球状。

酸性磷酸酶

溶酶体膜稳定性

◆溶酶体的膜上嵌有质子泵

◆溶酶体的膜上具有多种载体蛋白用于水解产物向外转运

◆溶酶体的膜蛋白高度糖基化

◆溶酶体的膜含有能促进膜稳定性的胆固醇

溶酶体的类型初级溶酶体、次级溶酶体、后溶酶体

初级溶酶体呈球形，内容物均一，不含有明显的颗粒物质，外面有一层脂蛋白膜围绕。

次级溶酶体是初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡融合形成的进行消化作用的复合体，分别称之为自噬溶酶体、异噬溶酶体、混合性溶酶体。

次级溶酶体内经过消化后，小分子物质可通过膜上载体蛋白转运到细胞质基质中，供细胞代谢利用，未被消化的物质残存在溶酶体内形成残质体或称后溶酶体，残质体可通过类似胞吐的方式将内容物排除细胞。

溶酶体的功能

1、自噬作用：

细胞内受损、衰老的细胞器、不需要的生物大分子（清理）

溶酶体病：

各种储积症（如台萨氏病、糖原储积症）

2、吞噬作用:

外来物质、衰老、死亡的细胞（防御、营养等）

3、自溶作用：

细胞的自我毁灭溶酶体病：

类风湿关节炎

4、其它的生理功能胚胎发育和形态建成受精作用

过氧化物酶体又称微体，是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。

功能动物细胞中：

参与脂肪酸的β氧化；

解毒作用

植物细胞中：

参与光呼吸作用；

在萌发的种子中，参与葡萄糖异生作用。

第8章蛋白质的分选与膜泡运输

指导分泌性蛋白质在糙面内质网上合成的决定因素是由蛋白质N端的信号肽、信号识别颗粒和内质网膜上信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白）等因子共同协助完成的。

蛋白质的分选途径：

后转移和共转移

蛋白质首先在细胞质基质游离核糖体上起始合成，由信号肽转移至粗面内质网，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工，包装运至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外

转运至膜围绕的细胞器如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核

蛋白质分选的4种类型：

蛋白质的跨膜转运；

膜泡运输；

选择性的门控运输；

细胞质基质中蛋白质的转运

核基因编码的蛋白质进入线粒体的信号序列：

导肽

核基因编码的蛋白质进入叶绿体的信号序列：

转运肽

核基因编码的蛋白质进入内质网的信号序列：

信号肽

核基因编码的蛋白质进入核孔复合体的信号序列：

核定位信号

第9章细胞信号转导

细胞识别:

细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。

信号通路:

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，这种反应系列称之为细胞信号通路。

细胞通讯：

是指一个信号分子产生发出的信号通过介质传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。

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，这种反应系列称之为细胞信号通路。

信号分子：

是细胞信息的载体，种类繁多。

亲脂性信号分子：

甾类激素、甲状腺素

亲水性信号分子：

神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数激素

气体性信号分子：

一氧化氮（NO）

受体：

能够识别和选择结合信号分子并能引起一系列生物学效应的生物大分子.多为糖蛋白

存在部位:

细胞表面（表面受体）细胞内（细胞内受体）

受体的作用特性:

◆结合特异性◆效应特异性◆可逆性配体与受体的结合是可逆的。

第二信使：

大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把细胞外的信号称为第一信使，而把细胞内最早产生的信号物质称为第二信使。

目前公认的第二信息有cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3和PIP3。

分子开关：

通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。

分两类：

一类开关蛋白的活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酶使之去磷酸化而关闭；

另一类主要开关蛋白由GTP结合蛋白组成，结合GTP而活化，结合GDP而失活。

信号通路

1、细胞内受体介导的信号通路

细胞内受体的基本结构：

含三个结构域

◆C端结构域:

是激素的结合位点

◆中间结构域:

是DNA和hsp90的结合位点

◆N端结构域:

是转录激活结构域

2、NO作为信号分子参与的信号通路

NO作为气体信号分子引起血管平滑肌舒张，血管腔增大，血流增加

硝酸甘油在体内转化为外源性NO，可舒张血管

3、cAMP信号通路

◆在该系统中,细胞外信号要被转换成第二信息cAMP引起细胞反应。

cAMP信号通路的组成成分：

◆信号受体（Receptor）7次跨膜的膜整合蛋白。

◆G-蛋白将受体接收的信号后，G-蛋白被活化（结合GTP），进而可激活下游的效应物。

◆效应物（靶蛋白）腺苷酸环化酶

4、磷脂酰肌醇信号通路

组成成分：

◆信号受体：

接受的信号分子有各种激素、神经递质类和一些局部介质

◆G-蛋白

◆效应物：

磷脂酶C（PLC）

五、RTK-Ras蛋白信号通路

绝大多数RTK（受体酪氨酸激酶）是单体跨膜蛋白，跨膜一次，不能传递信号，只有受体二聚化才能被激活。

信号（配体）→受体（RTK）→受体二聚化→受体的自磷酸化→激活RTK的激酶活性→胞内信号蛋白（Ras）→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修饰，对基因表达产生多种效应。

第十章细胞骨架

微丝在组装过程中，当溶液中G-肌动蛋白处于临界浓度时，微丝（+）端由于G-肌动蛋白添加而延长、（-）端由于G-肌动蛋白解离而缩短，两端加、减的速度相等，微丝长度不变，这种现象称作踏车现象。

微管组织中心（MTOC）：

在活细胞内，能够起始微管的成核作用并使之延伸的细胞结构

动物细胞的MTOC：

中心体

鞭毛和纤毛的MTOC：

基体

分子马达：

能利用水解ATP将化学能转变为机械能，有规则地沿微管运输货物的分子。

主要有驱动蛋白和胞质动力蛋白

驱动蛋白介导的物质沿微管运动动力蛋白介导的物质沿微管运动

微丝的组装过程：

成核、延长、稳定

作用于微丝的药物细胞松弛素B、鬼笔环肽

非肌肉细胞内的微丝及其功能

1、在细胞皮层中的功能

◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度

◆参与膜蛋白定位和流动

◆参与细胞多种运动（如变皱膜运动、吞噬、胞质环流）

2、形成应力纤维通过粘着斑与细胞外基质相连，参与细胞形态发生、分化及组织构建等

3、参与细胞伪足的形成与细胞迁移

4、形成微绒毛扩大小肠上皮细胞吸收营养物的面积

5、形成胞质分裂环参与胞质分裂

微管的组装过程：

成核、延伸、稳定状态

作用微管的特异性药物

秋水仙素（colchicine）阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。

紫杉醇（taxol）能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。

微管的功能

1、支架作用：

细胞中的微管就像混凝土中的钢筋一样，起支撑作用，在培养的细胞中，微管呈放射状排列在核外，（+）端指向质膜。

2、影响细胞器的分布与走向

3、细胞内物质运输：

微管起细胞内物质运输的路轨作用，破坏微管会抑制细胞内的物质运输。

4、纤毛与鞭毛的运动

5、形成纺锤体：

纺锤体是一种微管构成的动态结构，其作用是在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极。

纺锤体微管的类型:

动粒微管、极微管、星体微管

中间纤维的功能

◆增强细胞抗机械压力的能力

◆与核定位有关（外与细胞膜及细胞外基质相连内与核纤层连接）

◆在组织间起支架作用（细胞连接）

◆神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用

◆在细胞分化中起一定作用

◆中间纤维与mRNA的运输有关

第十一章细胞核与染色质

核被膜：

位于细胞核的最外层，是细胞核与细胞质之间的界膜

核孔复合体:

染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合体机构，是间期细胞遗传物质的存在形式。

组蛋白（histone）：

是真核生物染色体的基本结构蛋白,是一类小分子碱性蛋白质,有5种类型,即H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA中带负电

荷的磷酸基团相互作用。

核小体：

是染色质组装的基本结构单位

常染色质（euchromatin）：

指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低,处于伸展状态,用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。

异染色质（heterochromatin）：

指在整个间期,仍然保持折叠压缩,处于聚缩状态,碱性染料染色时着色较深的染色质组分

染色体类型中着丝粒染色体；

近（亚）中着丝粒染色体；

近（亚）端着丝粒染色体

端着丝粒染色体

染色体的主要结构◆着丝粒与动粒●主缢痕◆次缢痕◆核仁组织区◆随体◆端粒

染色体DNA的三种功能元件:

1.自主复制DNA序列2.着丝粒DNA序列3.端粒DNA序列

灯刷染色体:

灯刷染色体是卵母细胞进行减数第一次分裂时停留在双线期的染色体。

核仁的功能:

核仁是细胞制造核糖体的装置。

◆rRNA的合成◆rRNA前体的加工◆参与核糖体大小亚基的装配◆控制蛋白质合成的速度

第十二章核糖体

核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒,是细胞内合成蛋白质的细胞器。

核糖体的主要成分是核糖体RNA（rRNA）,占60%,蛋白质（r蛋白质）,占40%。

细胞有两种主要类型的核糖体:

◆原核细胞的核糖体:

沉降系数为70S，分子量为2.5x106,由50S和30S两个亚基组成。

◆真核细胞的核糖体:

沉降系数是80S，分子量为4.2x106,由60S和40S两个亚基组成。

rRNA的功能

1.具有肽酰转移酶的活性；

2.为tRNA提供结合位点（A位点、P位点和E位

3.为多种蛋白质合成因子提供结合位点；

4.在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及在肽链的延伸中与mRNA结合；

5.核糖体大小亚单位的结合、校正阅读（proofreading）、无意义链或框架漂移的校正、以及抗生素的作用等都与rRNA有关。

多核糖体

◆概念：

核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多核糖体。

核糖体的本质是核酸。

核酸是指一类具有催化活性的RNA分子

RNA与生命起源：

三种生物大分子，只有RNA既具有信息载体功能又具有酶的催化功能。

因此，推测RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。

第13章细胞周期与细胞分裂

细胞周期:

是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。

在这一过程中,细胞的遗传物质进行复制并均等地分配给两个子细胞。

细胞周期中各时相及其主要事件

G1期开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、碳水化合物、脂等，同时染色质开始去凝集。

S期DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构

G2期DNA复制完成，在G2期合成少量的蛋白质和RNA分子；

细胞周期某些调控分子活化

M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂（mitosis）和减数分裂（meiosis）。

遗传物质和细胞内其它物质分配给子细胞。

三、细胞（周期）同步化

诱导同步化：

（1）DNA合成阻断法

（2）分裂中期阻断法

第二节细胞分裂

无丝分裂：

又称直接分裂，不涉及纺锤体形成及染色体变化。

有丝分裂：

又称为间接分裂，减数分裂：

DNA复制一次，细胞连续分裂两次。

有丝分裂过程划分为六个时期：

前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂。

中期:

主要特点是姐妹染色单体位于赤道板上,着丝粒分别被两端的中心体发出的纤维连接。

（所有染色体排列到赤道板（MetaphasePlate）上）

染色体进一步凝缩,并移到赤道附近,排列在赤道板；

姐妹染色单体的着丝粒分别与一条或多条来自对面的纤维结合,成为被争夺的对象

后期:

排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动

主要特点是:

着丝粒分开,染色单体移向两极。

后期（anaphase）可以划分为连续的两个阶段，即后期A和后期B

后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动

后期B，极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动

二、减数分裂

概念：

减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后