細(xì)胞生物學(xué)生物奧賽輔導(dǎo)授課人：楊化濤細(xì)胞學(xué)部分比值：20%

主要內(nèi)容：細(xì)胞的化學(xué)成分細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞代謝細(xì)胞分裂。學(xué)習(xí)方法：掌握運用必修1內(nèi)容掌握理解奧賽教材內(nèi)容細(xì)胞部分內(nèi)容介紹1．細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

1665年英國物理學(xué)家羅伯特·虎克用他自制的顯微鏡觀察栓皮櫟的軟木切片時，看到了一個個蜂窩狀的小室。他把這樣的“小室”稱為細(xì)胞（死細(xì)胞）。2．細(xì)胞學(xué)說的建立德國植物學(xué)家施萊登于1838年提出了細(xì)胞學(xué)說的主要論點，次年又經(jīng)德國動物學(xué)家施旺加以充實，最終創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說。細(xì)胞學(xué)說的主要內(nèi)容是：細(xì)胞是動、植物有機體的基本結(jié)構(gòu)單位，也是生命活動的基本單位（一）細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展（三）細(xì)胞的形態(tài)與大小1.細(xì)胞概念：細(xì)胞是由膜包圍的，能進行獨立繁殖的最小原生質(zhì)團，是生命活動的基本單位，是生物體最基本的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動單位。

2．細(xì)胞的大?。害蘭（顯微結(jié)構(gòu)和亞顯微結(jié)構(gòu)）

在顯微技術(shù)和電鏡技術(shù)中常用的單位有：微米（μm或μ）、納米（nm）和埃三種。

1m＝102cm＝106μm＝109nm＝1010?影響細(xì)胞大小的因素：1.細(xì)胞的核質(zhì)比與細(xì)胞大小有關(guān)，決定細(xì)胞上限；2.細(xì)胞的相對表面積與細(xì)胞大小有關(guān)；3.細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流與細(xì)胞大小有關(guān)。3.原生質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)所含有的生活物質(zhì)，真核細(xì)胞包括細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。（注意與原生質(zhì)層的區(qū)別）57

細(xì)胞膜(cellmembrane)又稱質(zhì)膜（plasmamembrane），是指圍繞在細(xì)胞最外層，由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的生物膜。細(xì)胞膜只是真核細(xì)胞生物膜的一部分，真核細(xì)胞的生物膜（biomembrane）包括細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)（細(xì)胞器膜和核膜）和細(xì)胞膜（cellmembrane）。1．細(xì)胞膜/生物膜（1）質(zhì)膜的化學(xué)組成細(xì)胞膜主要由脂類和蛋白質(zhì)組成，蛋白質(zhì)約占膜干重的20%～70%，脂類約占30%～80%，此外還有少量的糖類。比例的不同與其功能相適應(yīng)。（四）真核細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)（2）質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)模型三明治模型流動鑲嵌模型脂質(zhì)體脂質(zhì)體（（liposome）是根據(jù)磷磷脂分子子在水相相中形成成穩(wěn)定的的脂雙層層膜的趨趨勢而制制備的一一種人工工膜。脂脂質(zhì)體可可用于細(xì)細(xì)胞膜的的研究；；轉(zhuǎn)基因因；疾病病的診斷斷及治療療。

二、膜膜蛋白膜蛋白是是膜功能能的主要要體現(xiàn)者者。核基基因組編編碼的蛋蛋白質(zhì)中中30%左右的為為膜蛋白白。根據(jù)據(jù)與膜脂脂的結(jié)合合方式以以及在膜膜中的位位置的不不同，膜膜蛋白分分為內(nèi)在在（integralprotein）、外周蛋白白（peripheralprotein）和脂錨定定蛋白（（lipid-anchoredprotein）。（一）內(nèi)內(nèi)在蛋白白（integralproteins）內(nèi)在蛋白白又稱為為整合蛋蛋白，以以不同程程度嵌入入脂雙層層的內(nèi)部部，有的的為全跨跨膜蛋白白（tansmembraneproteins）。它與膜結(jié)結(jié)合非常常緊密，，只有用用去垢劑劑（detergent）才能從膜膜上洗滌滌下來，，常用SDS和Triton-X100。內(nèi)在蛋白白的跨膜膜結(jié)構(gòu)域域形成親親水通道道有兩種種形式，，一是由由多個α螺旋組成成親水通通道；而而是由β折疊組成成親水通通道。細(xì)胞膜的的結(jié)構(gòu)模模型及特特點一、細(xì)胞胞膜結(jié)構(gòu)構(gòu)的研究究歷史1.E.Overton1895推測細(xì)胞胞膜由連連續(xù)的脂脂類物質(zhì)質(zhì)組成。。2.E.Gorter&F.Grendel1925推測細(xì)胞膜膜由雙層脂分子組組成。3.J.Danielli&H.Davson1935提出了”蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)”的三明治模模型。認(rèn)為為質(zhì)膜由雙雙層脂類分分子及其內(nèi)內(nèi)外表面附著的蛋蛋白質(zhì)構(gòu)成成的。1959年提出了修修正模型，，認(rèn)為膜上還具有貫貫穿脂雙層層的蛋白質(zhì)質(zhì)通道，供供親水物質(zhì)質(zhì)通過。4.J.D.Robertson1959用超超薄薄切切片片技技術(shù)術(shù)獲獲得得了了清清晰晰的的細(xì)細(xì)胞胞膜膜照照片片，，顯顯示示暗-明-暗三層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，厚厚約約7.5nm。這就就是是所所謂謂的的“單位位膜膜”模型型。。它它由由厚厚約約3.5nm的雙雙層層脂脂分分子子和內(nèi)內(nèi)外外表表面面各各厚厚約約2nm的蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)構(gòu)成成。。5.S.J.Singer&G.Nicolson1972根據(jù)據(jù)免免疫疫熒熒光光技技術(shù)術(shù)、、冰冰凍凍蝕蝕刻刻技技術(shù)術(shù)的的研研究究結(jié)結(jié)果果，，在在”單位位膜膜”模型型的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)上上提提出出”流動動鑲鑲嵌嵌模模型型”。二、、質(zhì)質(zhì)膜膜的的流流動動鑲鑲嵌嵌模模型型的的特特點點組成成成成分分：主主要要組組成成成成分分為為脂類類和蛋白白質(zhì)質(zhì)，還還含含有有少少量量的的糖糖類類。。不對對稱稱性性：蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)或或嵌嵌在在脂脂雙雙層層表表面面，，或或嵌嵌在在其其內(nèi)內(nèi)部部，，或或橫橫跨跨整個脂雙層，，表現(xiàn)出分布布的不對稱性性。流動性：膜蛋白和膜膜脂可作各向向運動。膜脂的分子運運動1側(cè)向擴散散運動2旋旋轉(zhuǎn)運動3擺動運運動4伸伸縮震蕩運動動5翻轉(zhuǎn)運動動6旋旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運運動2.影響膜膜流動的因素素規(guī)律點撥主要有側(cè)向擴散和旋轉(zhuǎn)擴散兩種運動方式式。旋轉(zhuǎn)擴散指膜蛋白圍繞繞與膜平面垂垂直的軸進行行旋轉(zhuǎn)運動。。膜蛋白的側(cè)側(cè)向運動受細(xì)細(xì)胞骨架的限限制，破壞微微絲的藥物如如細(xì)胞松弛素素B能促進膜蛋白白的側(cè)向運動動?？捎脽晒鈽?biāo)記技術(shù)術(shù)檢測膜蛋白的的流動性。3．膜蛋白的流流動細(xì)胞融合技術(shù)術(shù)觀察蛋白質(zhì)質(zhì)運動質(zhì)膜的流動性性是保證其正正常功能的必必要條件。例如跨膜物物質(zhì)運輸、細(xì)細(xì)胞信息傳遞遞、細(xì)胞識別別、細(xì)胞免疫疫、細(xì)胞分化化以及激素的的作用等等都都與膜的流動動性密切相關(guān)關(guān)。當(dāng)膜的流動動性低于一一定的閾值值時，許多多酶的活動動和跨膜運運輸將停止止，反之如如果流動性性過高，又又會造成膜膜的溶解。。4．膜流動性性的意義膜的不對稱稱性冰凍蝕刻研究不對稱稱型亦稱冰凍斷斷裂。標(biāo)本本置于干冰冰或液氮中中冰凍。然然后斷開，，升溫后，，冰升華，，暴露出了了斷面結(jié)構(gòu)構(gòu)。向斷裂裂面上噴涂涂一層蒸汽汽碳和鉑。。然后將組組織溶掉，，把碳和鉑鉑的膜剝下下來，此膜膜即為復(fù)膜膜（replica）。AYeastCell（三）、細(xì)細(xì)胞膜的功能為細(xì)胞的生生命活動提提供相對穩(wěn)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)環(huán)境;選擇性的物物質(zhì)運輸,包括代謝謝底物的輸輸入與代謝謝產(chǎn)物的排除除,其中伴伴隨著能量量的傳遞;提供細(xì)胞識識別位點,并完成細(xì)細(xì)胞內(nèi)外信信息跨膜傳傳遞;為多種酶提提供結(jié)合位位點,使酶酶促反應(yīng)高高效而有序序地進行；；介導(dǎo)細(xì)胞與與細(xì)胞、細(xì)細(xì)胞與基質(zhì)質(zhì)之間的連連接;質(zhì)膜參與形形成具有不不同功能的的細(xì)胞表面面特化結(jié)構(gòu)構(gòu)。Fig.cAMP信號通路對對基因轉(zhuǎn)錄錄的激活信號分子與與受體結(jié)合合通過G蛋白活化腺腺苷酸環(huán)化化酶，導(dǎo)致致細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度增高激激活蛋白激激酶A，被活化的的蛋白激酶酶A（催化亞基基）轉(zhuǎn)為進進入細(xì)胞核核，使基因因調(diào)控蛋白白（cAMP應(yīng)答結(jié)合蛋蛋白，CREB）磷酸化，，磷酸化的的基因調(diào)控控蛋白與靶靶基因調(diào)控控序列結(jié)合合，增強靶靶基因的表表達。細(xì)胞表面的的特化結(jié)構(gòu)構(gòu)是為適應(yīng)某某種環(huán)境而而形成的特特殊表面結(jié)結(jié)構(gòu)，如：：膜骨架、、鞭毛、纖纖毛及微絨絨毛等，分分別與細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運動、細(xì)胞的物質(zhì)交換等功能有關(guān)關(guān)。骨架與細(xì)胞胞表面的特特化結(jié)構(gòu)膜骨架指細(xì)細(xì)胞膜下與與膜蛋白相相連的由纖纖維蛋白組組成的網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)(meshwork)，它參與維持持質(zhì)膜的形形狀并協(xié)助助質(zhì)膜完成成多種生理理功能。它它的特點是是粘質(zhì)性高高，有較強強的抗拉能能力。一、膜骨架架二、紅細(xì)胞胞（一）紅細(xì)細(xì)胞的生物物學(xué)特性哺乳動物成成熟的紅細(xì)細(xì)胞沒有細(xì)胞核和內(nèi)膜系統(tǒng)，細(xì)胞膜既既有良好的彈性性又有較高高的強度，，并且細(xì)胞胞膜和膜骨骨架的蛋白白比較容易純化、、分析。紅紅細(xì)胞經(jīng)過過低滲處理理，質(zhì)膜破破裂，內(nèi)容容物釋放，留下下一個保持持原形的殼殼，稱為血影。因此，是是研究膜骨骨架的理想材材料。（二）紅細(xì)細(xì)胞質(zhì)膜蛋蛋白及膜骨骨架血影SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分析：血影蛋白主要成分包括：血影蛋白、錨蛋白、帶3蛋白、帶4.1蛋白、帶4.1蛋白、肌動蛋白和血型糖蛋白。改變處理的離子強度：血影蛋白和肌動蛋白條帶消失，血影的形狀改變，膜的流動性增強。用Triton—100處理：帶3蛋白和一些血型糖蛋白消失，血影的形狀基本不變。用非離子去垢劑處理：所有的脂質(zhì)和血型糖蛋白及大部分帶3蛋白消失，血影的形狀基本不變。膜骨架蛋蛋白主要成分分包括：：血影蛋蛋白、肌肌動蛋白白、錨蛋蛋白和帶4.1蛋白等等。植物細(xì)胞胞壁（cellwall））植物細(xì)胞胞壁的組成植物細(xì)胞胞壁的功功能增加細(xì)胞胞強度，，提供支支持功能能；信息儲存存庫的功功能：產(chǎn)產(chǎn)生多種種寡糖素作為信信號物質(zhì)質(zhì)，或抵抵抗病、、蟲害，，或作為細(xì)細(xì)胞生長長和發(fā)育育的信號號物質(zhì)。。纖維素分分子纖維素微微原纖維維（microfibril）,為細(xì)胞壁壁提供了了抗張強強度半纖維素素（hemicellulose）:木糖、半半乳糖和和葡萄糖糖等組成的的高度分分支的多多糖介導(dǎo)微原原纖維連連接彼此此連接或或介導(dǎo)微微原纖維維與其它基質(zhì)成成分（果果膠質(zhì)））連接果膠質(zhì)（（pectin））：含有大量量攜帶負(fù)負(fù)電荷的的糖，結(jié)結(jié)合Ca2+等陽離子子,被高高度水化化形成凝凝膠果膠質(zhì)與半纖纖維素橫向連連接,參與細(xì)細(xì)胞壁復(fù)雜網(wǎng)網(wǎng)架的形成。。伸展蛋白(extensin)：糖