大学细胞生物学 7页

第一章绪论一、学科的基木逻辑结构与功能，基因与表型，信号与效应，趋同于分开，同源与同工二、细胞生物学的研究内容1细胞通讯和细胞信号转导。2细胞增殖与细胞周期的调控。3细胞的生长和分化4细胞的衰老和凋亡。5T细胞及其应用。6细胞工程第二章细胞牛•物学实验技术笫一节显微技术/—、光学显微镜普通光学显微镜分辨力：指分辨物体最小距离的能力。R=0.61X/nsina/2荧光显微镜落射式照明。用途：免疫荧光观察，基因定位，疾病诊断相差显微镜用途：观察未经染色的玻片标木。一一活体标本。原理暗视野显微镜——活体标本微分于涉差显微镜能显示结构的三维立体投影激光扫描■共聚焦显微境荧光立休结构观察细胞骨架，亚细胞结构的分布偏光显微镜检测具有双折射性的物质，如纤维丝、纺锤体等。用偏振光倒置显微镜二、电子显微镜透射电了显微镜用于观察超微结构制样技术：1）超薄切片2）负染技术3）冰冻蚀刻技术扫描电子显微镜用来观察标本表面结构扫描隧道显微镜可观察三态（固态、液态和气态）物质三、显微操作技术包括细胞核移植、显微注射、嵌合体技术、胚胎移栢以及显微切割等第二节生物化学与分子纶物学技术r一、细胞化学技术二、免疫细胞化学三、放射白显影术四、分子杂交技术＜五、PCR技术1固定：物理固定，化学固定酶组织化学定义P152显示方法：金属沉淀法，Schiff反应，联苯胺反应，脂溶染色法，苗三酮反应免疫荧光法，酶标免疫法1原位杂交2Southern杂交（DNA）和Northern朵交（RNA）第三节细胞分离技术「一、离心技术（一）差速离心分离大小相差悬殊的细胞和细胞器（二）密度梯度离心1.速度沉降：分离密度相近而大小不等的细胞或细胞器«2.等密度沉降：分离密度不等的颗粒二、流式细胞术对单个细胞进行快速定量分析与分选I三、细胞电泳检测细胞牛理状态、分离不同种类的细胞笫四节细胞培养与细胞朵交「一、细胞培养J（一）动物细胞培养群体培养■-产生单细胞层克隆培养-产生细胞集落I（二）植物细胞培养1外植体培养：诱发产生愈伤组织2悬浮细胞培养：制取植物代谢产物3原生质体培养：培养脱壁细胞4单倍体培养：花粉培养得单倍体植株、二、细胞融合诱导方法：生物方法（仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）、物理方法（电击和激光）第三章细胞-、施莱登和施旺——细胞学说冇机体是山细胞构成的；细胞是构成有机体的基本单位；新细胞來源于已存在细胞的分裂二、细胞的分子基础\n磷脂（甘油磷脂，鞘磷脂），糖脂固醇（只存在于动物细胞膜）镶嵌蛋白外周蛋白与糖磷脂酰肌醇连接与插入质膜内侧的长碳氢键结合构成细胞的基本元素有：O、C、H、N、S、K、Ca、P、Mg等有机小分子：单糖、脂肪酸、氨基酸、核昔酸。生物大分子：多糖、核酸、蛋白质C一级结构：指一条或多条多肽链中氨基酸的种类、数目和排列顺序二级结构：指多肽链主链骨架中的若干肽段，各自沿着某个轴盘旋或折叠，并以氢键维持形成三蛋白质的J维立体空间结构。构象：a螺旋、B折叠、刀螺旋。结构|三级结构：肽链在二级结构的基础上进一步折叠卷曲，形成蛋白质不规则的空间构象。化学键：氢键、脂键，疏水键、离子键J四级结构：多肽链亚单位之间通过氢键等非共价键的相互作用，形成更为复杂的空间结构。四、三类不同的细胞：真核细胞，原核细胞，古细菌细菌：细胞壁（肽聚糖），质粒，荚膜，鞭毛。以二分裂繁殖占细菌：无核膜及内膜系统，生活在极端环境中病毒：三种装配形式：二十面体对称、螺旋对称和复合对称。五种形态：①球形：大多数人类和动物病毒②丝形：多见于植物病毒，如烟草花叶病病毒；③弹形：形似了弹头，如狂犬病病毒。④砖形：如痘病毒；⑤蝌蚪形：如噬菌体。其小①为二十面体对称；②、③为螺旋对称；④、⑤复合对称。类病毒：仅为一裸露的RNA分子，无衣壳蛋口。不能感染细胞，只有当植物细胞受到损伤，失去膜屏障，才能在供体植株打受体植株间传染。如马铃蒋锤管类病毒第四章细胞膜与跨膜运输一、液态镶嵌模型：1流动的脂双层构成膜的连续主体。2球形的膜蛋白以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合三、细胞膜的特性：1膜的流动性A.生物膜的木质是动态的、流动的。B膜蛋白的运动性2.膜的不对称性膜脂、膜蛋口、膜糖分布的不对称性注：脂肪链越长，膜的流动性越低；不饱和脂肪酸越多，膜的流动性越高。四、小分了的运输方式:一、被动运输（一）简单扩散（二）离子通道扩散：电压门控通道，配体门通道（阳离子通道和阴离子通道），环核昔酸门通道，机械门通道，水通道（三）易化扩散载体：离子载体（疏水，可溶于双脂层。分为：可动离子载体和通道离子载体），通道蛋绻氨霉素能转运K+；DNP和FCCP可转运H+；离子霉素、A23187可转运钙离子二、主动运输（一）钠钾泵每个周期转出3个钠离子，2个钾离子。作用;①维持细胞的渗透性，保持细胞体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境；③维持细胞的静息电位（二）钙离子泵作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。位于质膜、内质网膜。类型：a、P型离了泵，每分解一个ATP分了，泵岀2个Ca2+。b、钠钙交换器，属于反向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子（三）质子泵1、P・type：如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+・K+泵（分泌胃酸）。2、V-type：水解ATP产牛能量，但不发生自磷酸化，位于溶陆体膜、内体、植物液泡膜上。3、F-type：利用质子动力势合成ATP,位于细菌质膜、线粒体内膜、类囊体膜上。\n（四）ABC转运器一种ABC转运器只转运一种或一类底物。与病原体对药物的抗性冇关（五）协同运输所需能最来白膜两侧离子的浓度梯度。动物细胞（膜两侧Na+浓度），植物细胞和细菌（用H+浓度）。分为：同向协同（如小肠细胞対葡•萄糖的吸收伴随著Na+的进入）和反向协同（如Na+驱动的C1-HCO3-交换，即Na+与HCO3-的进入伴随着C1■和H+的外流）。五、人分了的跨膜运输（内吞和外排作用）1、吞噬作用（较人）；包括批量内吞和受体介导的内吞（P61LDL颗粒）2、胞饮作用（液体或较小）。3、外排作用4、穿胞运输5、胞内膜泡运输六、细胞连接：是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。分为三大类,即：封闭连接（occludingjunction）>锚定连接（anchoringjunction）和通讯连接（communicatingjunction）封闭连接紧密连接上皮组织间壁连接仅存在于无脊椎动物中锚定连接连接肌动蛋白粘合带上皮组织粘合斑上皮细胞基部连接中间纤维桥粒心肌，表皮半桥粒上皮细胞基部通讯连接间隙连接大多数动物组织化学突触神经细胞间和神经肌肉间胞间连丝植物细胞间粘合带，位于上皮细胞紧密连接的下方，粘附分子为E■钙粘素，细胞骨架成分为肌动蛋白粘合斑，位于细胞与细胞外基质间，粘附分子为整合素，胞内骨架成分也是肌动蛋口桥粒，相邻细胞间形成的纽扣状结构，将两个细胞钏在一起。纽I胞粘附分子为钙粘素。连接中间纤维半桥粒，上皮C基面与基膜间，连接蛋白为整合素。细胞内骨架成分为角蛋白，膜内成桥粒斑结构，另-•侧为基膜细胞游离面的特化结构：微绒毛，鞭毛和纤毛第五章细胞外-基质一、细胞粘附分子，为糖蛋口，介导细胞与细胞、细胞外基质间的连接。1、结构由三部分组成：胞外区，N端部分，负责与配体识别；跨膜区，多为单次跨膜；胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与胞内的信号分子相连。2、三种作川机制：亲同性粘附；亲界性粘附；通过胞外连接分了相互识别与结合钙粘素亲同性CAM,依赖Ca2+介导细胞连接，参与细胞分化，抑制细胞迁移.选择素亲异性CAM；依赖Ca2+参与口细胞与脉管内皮细胞之问的识别与粘合：免疫球蛋白超家族…般不依赖Ca2+,亲同性或亲异性CAMN-CAM存在于神经细胞。Pe-CAM存在于血小板及人多数免疫细胞。I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达整合素多为亲界性CAM,依赖Ca2+含pl的整合素介导细胞与ECM的粘附。含P2的整合素介导细胞间的相互作用。含卩3的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。a6p4整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。透明质酸粘素可结合HA的类分子，如：CD44族。CD44的功能：介导细胞与ECM的粘附;参与细胞对HA的摄取及降解；参与淋巴细胞归巢；\n参与T细胞活化；促进细胞迁移。CD44往往在肿瘤细胞中高表达，•成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关唯一存在于原核细胞不冷牛硫酚化修饰P91图，P79图细胞外基质P76第二段多糖类才氨基聚糖：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素丫蛋白聚糖纤维状蛋口：胶原蛋白、弹性蛋白、纤维粘连蛋白、层粘连蛋白（组成基膜）生物学作用：影响细胞的存活、死亡；决広细胞的形状；调节细胞的增殖；控制细胞的分化；参与细胞的迁移三、胶原：结构特征：一是所有的胶原分子是由三条a链组成的三聚体；二是延长轴方向胶原三条a多肽链相互缠绕形成独特的三股螺旋结构，具有多形性。原胶原每条链由重复的Gly-X-Y序列构成第六章细胞核（核被膜：外核膜，内核膜，核间隙，核孔，核纤层染色质DNA序列：单一顺序DNA、垂复顺序DNAT中度重复序列工高度重复序列特殊序列：复制起始点顺序、着丝粒顺序、端粒顺序包装：核小体——螺线管——超螺线管——染色单体细胞斗染色体四类：（1）、屮央着丝粒染色体（2）、近中着丝粒染色体（3）、近端着丝粒染色体（4）、端着丝粒染色体核基质核仁结构：纤维组织区，纤维成分，颗粒成分功能：rRNA转录，rRNA加工，核糊体大小亚基前体的组装第五节基因与基因转录一、原核细胞的基因转录二、真核细胞的基因转录真核细胞基因分类：单一基因、窜联重复基因、多基因家族、假基因真核细胞基因的结构特点真核细胞基因构建：1外显了和内显了2GT-AC法则（名解）3编码链与反编码链4启动了5增强了6终止了三、原核细胞的基因转录原核细胞转录相关因子：RNA聚合陋、P因子原核细胞基因的转录过程：转录的起始、延长、终止四、真核细胞的基因转录hnRNA耍经过剪接、戴帽、加尾等加工过程才能会形成成熟的mRNA。第七节真核细胞基因表达的调控\n一、基因表达的调节途径「基因丢失1、转录前的调控：1非纽蛋白的调节2激素的调控作用3DNA的水平调控^棊因扩增2、转录水平的调控I基因重排3、在转录后的调控4、翻译水平的调控5、翻译后的调控二、转录水平的调节机制（一）基因调控的顺式作用元件包括：启动子、增强子、沉默子、衰减子和终止子（二）基因调控作用的反式作用因子三个功能区域：1、DWA识别结构域2、转录活化结构域3、与其他蛋白结合结构域（三）顺式作用元件和反式作用因子的相互作用1、反式作用因子中的D7A结合结构域（1）锌指型结构域（2）亮氨酸拉链结构域（3）Q螺旋一转角一a螺旋结构域（4）螺旋一环一螺旋结构域2、反式作用因子对转录水平的调控的作用机制第七章细胞骨架成分：微丝（MF）、微管（MT）、中间纤维（1F）微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩；微管确定膜性细胞器的位置和作为运输导轨；中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。广义的细胞骨架：细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架、细胞外基质一、微丝：1、结构根据等电点分3类：a-actin分布于肌细胞；B•和Y・分布于所有细胞。单体呈哑铃形，称G-actin：球形肌动蛋白；多聚体称F-actin：纤维状肌动蛋口。2、装配条件：ATP、适宜温度、K+和Mg2+；过程：2・3个actin聚集成核心（核化）；ATP-actin分子向核心两端加合；极性：ATP-actin加到什）极的速度耍比加到（・）极的速度快5・10倍。踏车行为：单体可同时在什）端添加，在（・）端分离。细胞松弛素：可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋口加合到微丝纤维上。鬼笔环肽：与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝3、肌肉的组成：由肌原纤维组成，肌原纤维的粗肌丝主要成分是II型肌球蛋白，细肌丝主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。肌肉收缩的基木单位是肌小节。肌小节是相邻两Z线间的单位。主要结构冇：A带（暗带）：为粗肌丝所在。H区：A带中央色浅部份，此处只冇粗肌丝。I带（明带）:只含细肌丝部分。Z线：细肌丝一端游离，一端附于Z线。收缩过程①肌球蛋白结合ATP,引起头部与肌动蛋白纤维分离；②ATP水解，引起头部与肌动蛋口\n弱结合；③Pi释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向M线方向弯曲，引起细肌丝向M线移动；④ADP释放ATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。如此循环4、微丝的功能：形成应力纤维；形成微绒毛；细胞的变形运动；胞质分裂；顶休反应（海胆）；其他功能:如抑制微丝的药物（细胞松弛索）可增强膜的流动、破坏胞质环流。二、微管1、分子结构每条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。二聚体由a和B球蛋白构成，均可结合GTP。a球蛋白结合的GTP从不发牛水解或交换。B球蛋白也是-•种G蛋口，结合的GTPnJ'发生水解，结合的GDP可交换为GTPo具有极性，什）极生长速度快，最外端是B球蛋片；（・）极生长速度慢，a球蛋白。大多数微管处于动态组装和去组装状态（如纺锤体），具冇踏车行为。秋水仙素、长春花碱抑制微管装配。紫杉酚能促进微管的装配，并使已形成的微管稳定。2、微管结合蛋白主要功能：①促进微管组装。②增加微管稳定性。③促进微管聚集成朿。4、微管的功能：支架作用；细胞内运输；形成纺锤体；形成鞭毛和纤毛三、中间纤维1、类型：（一）3微管组织中心：提纯的微管，在微酸性坏境，适宜温度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的条件下能口发的组装成11条原纤维的微管。角蛋白，表皮细胞特冇，分a和B两类，B型存在于细胞中，a型构成头发、指卬。单体分为:酸性角蛋白（I型）、屮性或碱性角蛋白（II型）。通过两者的异二聚体形成角蛋白纤维。（二）（三）（四）（五）2、结构与装配结蛋白（desmin）又称骨骼蛋白，存在于肌肉细胞屮，主要功能是使肌纤维连在一起。胶质原纤维酸性蛋白，存在于星形神经胶质细胞和许旺细胞。起支撑作用。波形纤维蛋白（vimentin）,存在丁•间充质细胞及中胚层来源的细胞屮。神经纤丝蛋提供弹性使神经纤维易于伸展和防止断裂由螺旋化杆状区、球形头部（N端）和尾部（C端）构成。杆状区高度保守，山螺旋1和螺旋2构成，每个螺旋区分为A、B两个亚区。装配过程：①两个单体形成超螺旋二聚体；②两个二聚体反向平行组装成四聚体；③四聚体组成原纤维；④8根原纤维组成屮间纤维。特点：无极性；无动态蛋白库；装配与温度和浓度无关；不需要ATP、GTP或结合蛋白的辅助3、IF的结合蛋白功能：使中间纤维交联成束、成网；把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上特点：具有细胞特异性第八章线粒体一、线粒体的生物学特性超微结构：分为外膜（标志酚为单胺氧化酶）、内膜（标志他为细胞色素C氧化酶。皤分两种：①板层状、②管状）、膜间隙（标志酶为腺廿酸激酶）和基质（标志酶为苹果酸脱氢酶）四部分二、线粒体基因组的特点：线粒体基因没有内含子，有的基因彼此重叠；母系遗传；部分密码子不同于核内DNA的密码子三、核编码蛋白质的线粒体定向转运：前体蛋白在运输前，以未折叠形式存在，N端的一段信号序列称为导肽、前导肽或转运肽，完成转运后被信号肽酶切除，成为成熟蛋白，这种现象称后转译转位因了：蛋白质的转运涉及多种蛋白复介体，称为转位因子。rTOMM合体：使蛋白通过外膜，进入膜间隙。彳TIM复合体：使蛋白进入基质（T1M23）或内膜（T1M22）O匚OXA复合体：将线粒休合成的蛋口和某些进入基质的蛋口插到内膜上。\n第九章细胞的内膜系统内膜系统：包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体以及各种膜性小泡起源于细胞膜的内陷和内质网分为粗而内质网（有核糖体附着）和滑而内质网（无核糖体）。窗糖・6■磷酸酶是内质网膜标志酶另一类内质网膜的标志酶是电子传递体系，内质网还含有参与脂类合成的陋蛋白质转入内质网合成的过程：信号肽与SRP结合一肽链延伸终止一SRP与受体结合一SRP脱离一肽链进入内质网一信号肽切除一肽链延伸至终止。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为共转译ER的功能：（一）蛋白质合成（二）蛋白质的修饰与加工糖基化（N・连接，O•连接）（三）新生肽链的折叠、组装和运输高尔基体标志酶为糖棊转移嗨主要功能1、参与细胞分泌活动：RER合成PlER腔-C0PI1小泡fCGN—medialGdgi加工一TGN区形成运输泡一与质膜融合、排出。2、0■连接的糖基化3、进行膜的转化功能4、将蛋白水解为活性物质5、参与形成溶酶体。6、植物细胞壁的形成，合成纤维素和果胶质。溶酶体酸性磷酸酶是标志酶功能：细胞内消化。白体吞噬。防御作用。参与分泌过程的调节。形成精子的顶体疾病：矽肺，肺结核，类风湿性关节炎过氧化物酶体含过氧化氢酚（标志酣）