./醫(yī)學細胞生物學復習知識點[第一章緒論]細胞生物學概述地球上所有生物均由細胞構(gòu)成,細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。一、細胞生物學的概念與研究內(nèi)容概念細胞生物學是從細胞的顯微、亞顯微和分子三個水平對細胞的各種生命活動開展研究的學科。研究內(nèi)容分三個層次：顯微〔細胞水平光學顯微鏡技術(shù)亞顯微〔亞細胞水平電子顯微鏡技術(shù)分子水平分子生物學技術(shù)、生物物理學方法研究內(nèi)容研究對象：細胞研究特點：結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合關(guān)注細胞間的相互關(guān)系,闡明生物體的生命現(xiàn)象的機制和規(guī)律,包括：生長、發(fā)育分化、繁殖運動遺傳、變異衰老和死亡細胞遺傳學基因組學〔genomics細胞生理學新興領(lǐng)域蛋白質(zhì)組學〔proteomics分支學科細胞社會學細胞組學〔cytomics膜生物學染色體生物學干細胞生物學細胞生物學研究的常用模式生物細菌基因調(diào)控、細胞周期等酵母蛋白質(zhì)分泌和膜的起源線蟲細胞凋亡的調(diào)控果蠅分化細胞系的產(chǎn)生斑馬魚腦和神經(jīng)系統(tǒng)的形成和功能小鼠<包括培養(yǎng)細胞>腫瘤等疾病模型擬南芥器官的發(fā)育和模式細胞生物學在生命科學中的地位生命科學的重要分支學科、生命科學的基礎(chǔ)學科、現(xiàn)代生命科學中的前沿學科之一、生命科學中最為活躍的研究領(lǐng)域之一細胞生物學的兩種重要研究方式：表型特征分子機制生物大分子其對細胞功能或行為的影響因此,細胞生物學也被稱為:細胞分子生物學或分子細胞生物學第二節(jié)細胞生物學發(fā)展的幾個主要階段一、細胞的發(fā)現(xiàn)與細胞學說的創(chuàng)立1.細胞的發(fā)現(xiàn)1665年英國物理學家RobertHooke觀察到了軟木塞中的蜂窩狀小室,并將其命名為cell〔細胞。自1677年開始,荷蘭科學家A.VanLeeuwenhoek用自制的高倍放大鏡和顯微鏡觀察到了包括精子、細菌在內(nèi)的活細胞。2.細胞學說的創(chuàng)立1838-1839年施萊登和施旺提出了細胞學說〔CellTheory?；緝?nèi)容：一切生物,從單細胞生物到高等動、植物都是由細胞組成的；細胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動的基本單位。1855年R.Virchow提出"一切細胞只能來自原來的細胞",完善了細胞學說。細胞學說創(chuàng)立的意義：推動作用19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一二、光學顯微鏡下的細胞學研究19世紀中葉到20世紀初期技術(shù)：固定和染色發(fā)現(xiàn)：無絲分裂中心體有絲分裂線粒體減數(shù)分裂高爾基體三、實驗細胞學階段20世紀初期到20世紀中葉主要特點：采用多種實驗手段研究細胞的生化代謝和生理功能主要工作：Morgan"基因?qū)W說"：基因是遺傳性狀的基本單位組織培養(yǎng)技術(shù)檢測細胞中核酸的方法從活細胞中分離出細胞核和各種細胞器四、細胞生物學的誕生與發(fā)展電子顯微鏡的發(fā)明和20世紀中葉分子生物學的發(fā)展,標志著亞顯微結(jié)構(gòu)與分子水平相結(jié)合的細胞生物學的開端4.1電子顯微鏡的應用使細胞學研究深入到亞顯微水平1933年：德國E.Ruska等人發(fā)明了電子顯微鏡〔透射電鏡1940-1980：電鏡的技術(shù)不斷革新,明確了過去在光鏡下看到的高爾基體和線粒體；發(fā)現(xiàn)了過去在光鏡下看不到的細胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、核糖體、細胞骨架結(jié)構(gòu)4.2分子生物學的研究進展促進了細胞生物學的形成與發(fā)展1952年RE.Franklin拍攝到清晰的DNA晶體的X-衍射照片。1953年她認為DNA是一種對稱結(jié)構(gòu),可能是螺旋。1953年,Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。1953-1970：分子生物學進入一個快速的發(fā)展時期：證明DNA復制為半保留復制發(fā)現(xiàn)"中心法則"〔centraldogma:DNA→RNA→蛋白質(zhì)發(fā)表三聯(lián)體密碼假說、確定了DNA中編碼氨基酸的"密碼子"建立了DNA重組技術(shù)和DNA序列分析技術(shù)以上理論和技術(shù)的建立,使細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能研究深入到分子水平,形成了從分子水平、亞細胞水平和細胞整體水平來探討細胞生命活動的學科,即細胞生物學<Cytology發(fā)展為CellBiology開始于20世紀60年代>。DNA雙螺旋模型提出之后,伴隨一系列分子生物學技術(shù)的建立,使細胞生物學與分子生物學緊密結(jié)合。讓人們能夠在分子水平上探索細胞的各種生命活動。從此細胞生物學的研究進入分子細胞生物學時代。五、細胞生物學的發(fā)展趨勢單個細胞顯微、亞顯微、生物個體水平研究細胞功能的分子基礎(chǔ),分子水平的研究研究細胞間相互作用、分工協(xié)作的社會關(guān)系。第三節(jié)細胞生物學與醫(yī)學1.細胞生物學是現(xiàn)代醫(yī)學的基礎(chǔ)和支柱學科醫(yī)學要解決的問題：是闡明人的生、老、病、死等生命現(xiàn)象的機制和規(guī)律,并對疾病進行診斷、治療和預防細胞是體現(xiàn)人類生、老、病、死之單位：人類生命從受精卵開始,經(jīng)過胎兒、新生兒、幼年、成年、老年直至死亡等過程,這些過程都是以細胞為單位進行的細胞的結(jié)構(gòu)損傷和功能紊亂是的疾病的本質(zhì)所在：癌癥：是正常細胞癌變的結(jié)果糖尿?。菏且葝u細胞受損或機體細胞失去對胰島素的反應阿爾茨海默病〔老年癡呆癥：膽堿能神經(jīng)元進行性死亡帕金森病：多巴胺能神經(jīng)元受損2.醫(yī)學細胞生物學的概念醫(yī)學細胞生物學作為細胞生物學的一個重要分支,所要探討的主要是與醫(yī)學相關(guān)的細胞生物學問題,這些問題往往是疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。以揭示人體各種細胞在生理和病理過程中的生命活動規(guī)律為目的,期望能對人體各種疾病的發(fā)病機制予以深入闡明,為疾病的診斷、治療和預防提供理論依據(jù)和策略,這就是醫(yī)學細胞生物學的主要研究內(nèi)容。細胞生物學是轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究的基石：轉(zhuǎn)化醫(yī)學強調(diào)將基礎(chǔ)研究與解決患者實際問題相結(jié)合,實現(xiàn)從"實驗室到床邊"的轉(zhuǎn)化。[第二章細胞的概念與分子基礎(chǔ)]一、原核細胞與真核細胞的區(qū)別？二、細胞的化學組成是什么？三、如何理解細胞組分及其表現(xiàn)形式的動態(tài)變化第一節(jié)細胞的基本概念自然界中的生物：可區(qū)分為3個域細菌域生物<prokaryoticcell>：原核細胞古菌域生物〔archaeon：古核細胞真核域生物<eukaryoticcell>：真核細胞一、原核細胞種類：支原體最小最簡單的細胞；細菌原核細胞的典型代表。原核細胞的特點：結(jié)構(gòu)簡單,僅由細胞膜包繞；細胞質(zhì)內(nèi)含有DNA區(qū)域,但無被膜包圍。胞質(zhì)內(nèi)沒有細胞器,但有核糖體<70S,大亞基50、小亞基30。在裸露的環(huán)狀DNA分子中,基因的編碼序列排列在一起,無內(nèi)含子。蛋白質(zhì)合成特點：轉(zhuǎn)錄與翻譯同時進行。細菌結(jié)構(gòu)示意圖二、真核細胞高等生物由真核細胞組成真核細胞的形態(tài)：多樣真核細胞的大?。?0-20μm,但卵細胞大。真核細胞的基本結(jié)構(gòu)：細胞膜光學顯微鏡下細胞質(zhì)細胞核〔可看到核仁〔光鏡下的結(jié)構(gòu)稱顯微結(jié)構(gòu)胞質(zhì)中可看到:膜性細胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物電子顯微鏡下酶體、線粒體;細胞骨架:微管、微絲、中間纖維.胞核中可看到：染色體、核骨架.〔電鏡下的結(jié)構(gòu)稱亞顯微結(jié)構(gòu)三、原核細胞與真核細胞的比較第二節(jié)細胞的分子基礎(chǔ)<細胞的化學組成>細胞中的化學元素基本元素：C、H、O、N<占90%>、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe<此12種占99.9%>微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba一、組成細胞的生物小分子1.無機化合物：水和無機鹽<1>水：含量最多〔70%存在形式：游離水,細胞代謝反應的良好溶劑結(jié)合水,與蛋白質(zhì)分子結(jié)合,是細胞結(jié)構(gòu)的重要成分。水的結(jié)構(gòu)特點：水分子由1個氧原子和2個氫原子組成,呈V字形,尾端帶負電,兩翼帶正電,從而表現(xiàn)出極性。A.水分子具有極性,因而是極性分子的良好溶劑。但不能溶解非極性物質(zhì)<脂類>。B.水分子可同蛋白質(zhì)中的正、負電荷結(jié)合?！?無機鹽：含量：細胞干重的2%—5%存在形式：離子狀態(tài)：Cl-、HPO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+功能：維持細胞內(nèi)外的滲透壓和pH維持神經(jīng)、肌肉應激性維持酶的活性與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合2.有機小分子：是組成生物大分子的亞單位單糖多糖脂肪酸脂類氨基酸蛋白質(zhì)核苷酸核酸〔1單糖小分子—單糖：<CH2O>n五碳糖<戊糖>：核糖六碳糖<己糖>：葡萄糖〔2脂肪酸小分子:脂肪酸無分支的具有偶數(shù)碳原子的脂肪族羧酸。結(jié)構(gòu)特點：由兩部分組成,一端是疏水性的長烴鏈,另一端是親水性的羧基〔-COOH。分類：短鏈〔2—4C飽和〔所有的碳原子均與氫原子結(jié)合中鏈〔6—10C長鏈〔12—26C不飽和〔碳原子間含有一個或多個雙鍵〔3氨基酸——蛋白質(zhì)的基本組成單位〔4核苷酸磷酸P-P-P-P-P-P-戊糖核糖脫氧核糖堿基嘌呤AG嘧啶CTU二、組成細胞的生物大分子DNA——攜帶遺傳信息RNA——遺傳信息表達與調(diào)控蛋白質(zhì)——構(gòu)成細胞的主要組分〔占細胞干重的50%、維持細胞的形狀結(jié)構(gòu)、細胞功能的主要執(zhí)行者多糖——存在于細胞表面和細胞間質(zhì)脂類——細胞膜結(jié)構(gòu)的主要組分〔占膜成分的50%DNA：由幾十個~幾百萬個單核苷酸聚合而成,核苷酸為其組成單位。RNA:由DNA轉(zhuǎn)錄而來、與DNA上的區(qū)別僅在于RNA中的U替代了DNA中的T,RNA種類繁多。蛋白質(zhì)：由幾十個~幾百個氨基酸組成的多聚體,氨基酸為蛋白質(zhì)組成單位,氨基酸之間以肽鍵連接。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu):蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu):多肽鏈局部區(qū)域的氨基酸的規(guī)則排列。α-螺旋〔α-helix、β-折疊〔β-sheetα-螺旋〔α-helix：特點:右手螺旋螺旋一圈有3.6個氨基酸殘基螺距為0.54nm氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)螺旋的走向都為順時針方向β-折疊<β-sheet>：多肽鏈充分伸展,兩條以上肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的若干肽段可平行排列,兩條肽鏈走向可相同,也可相反。并通過肽鏈間的肽鍵羰基氧和亞氨基氫形成氫鍵從而鞏固β-折疊結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)：三級結(jié)構(gòu)是由不同側(cè)鏈間相互作用形成的肽鏈折疊,相互作用的方式有氫鍵、離子鍵和疏水鍵等。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)即表現(xiàn)出生物學活性。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)：是在三級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的,在四級結(jié)構(gòu)中每個獨立的三級結(jié)構(gòu)的肽鏈成為亞基,多肽鏈亞基之間通過氫鍵等非共價鍵的相互作用,即形成了更為復雜的空間結(jié)構(gòu)。多糖大分子糖〔動物細胞雙糖寡糖〔植物細胞多糖糖原<動物細胞>淀粉<植物細胞>"單糖分子通過脫水作用以糖苷鍵結(jié)合形成多糖。"糖類的功能：1.儲存能量〔糖原和淀粉2.構(gòu)成細胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)〔如糖蛋白和糖脂是細胞膜的構(gòu)成成分3.在細胞識別、細胞粘附及信息傳遞中發(fā)揮重要作用〔如免疫球蛋白IgG、粘附分子整合素等脂類大分子—脂類甘油三酯〔脂肪磷脂甘油磷脂〔四種鞘磷脂甘油三酯：3分子脂肪酸與1分子甘油以酯鍵相連構(gòu)成。磷脂：是細胞膜脂類的主要組分〔見第四章[第四章--細胞膜與物質(zhì)的穿膜運輸]掌握細胞膜的化學組成分子、生物學特性及細胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型。掌握小分子物質(zhì)穿膜運輸方式及特點,大分子和顆粒物質(zhì)運輸?shù)陌膛c胞吐作用,受體介導的胞吞作用。熟悉細胞表面的特化結(jié)構(gòu),細胞膜異常時與某些疾病發(fā)生的關(guān)系。細胞膜又稱質(zhì)膜<Plasmamembrane>,是包圍在細胞質(zhì)表面的一層薄膜,是生命進化的關(guān)鍵一步。作用：與外界環(huán)境分隔,形成特有的內(nèi)環(huán)境物質(zhì)轉(zhuǎn)運細胞外感受器：信號傳遞、細胞識別質(zhì)膜生物膜——單位膜<電鏡下呈"兩暗夾一明"內(nèi)膜非共價鍵脂類脂質(zhì)雙層非共價鍵共價鍵非共價鍵結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白、連接體、受體、酶……糖脂糖類細胞外被糖蛋白功能：轉(zhuǎn)運小分子大分子、大顆粒第一節(jié)細胞膜的化學組成與生物學特性一、質(zhì)膜的化學組成〔一膜脂<細胞膜上的脂類1.膜脂的組成成分：〔1磷脂〔phospholipid膜脂分子中含有磷酸基團是膜脂的基本成分,含量最高50%以上甘油磷脂以甘油為骨架磷脂酰膽堿<卵磷脂>磷脂酰乙醇胺〔腦磷脂磷脂酰絲氨酸<負電荷>磷脂酰肌醇鞘磷脂〔2膽固醇Cholesterol——散布在磷脂分子之間結(jié)構(gòu)特點：羥基/甾環(huán)/烴鏈〔3糖脂glycolipid分布在質(zhì)膜的非胞質(zhì)面結(jié)構(gòu)特點：脂類+寡糖在植物、細菌：磷脂酰膽堿的衍生物動物：鞘氨醇衍生物,稱鞘糖脂2.膜脂的特征：均為兩性分子P72-73親水〔hydrophilic頭部極性基團疏水〔hydrophobic尾部C-H鏈〔二膜蛋白1.含量髓鞘膜25%線粒體內(nèi)膜75%一般膜50%2.存在方式根據(jù)膜蛋白與脂質(zhì)雙層結(jié)合的方式不同分類〔1膜內(nèi)在蛋白<穿膜蛋白>,占70%-80%單次穿膜〔下圖A多次穿膜〔下圖B多亞基穿膜〔下圖C〔2膜外在蛋白<周邊蛋白占20%-30%位于膜兩側(cè),結(jié)合弱①蛋白質(zhì)：借α螺旋與脂單層互作<胞質(zhì)一側(cè),下圖D②蛋白質(zhì)：附著在穿膜蛋白上<兩側(cè),下圖G、H>〔3脂錨定蛋白<脂連接蛋白脂質(zhì)分子+蛋白質(zhì)〔共價鍵①脂肪酸鏈+蛋白質(zhì)〔胞質(zhì)側(cè),下圖E②與磷脂酰肌醇分子相連的寡糖鏈+蛋白質(zhì)〔質(zhì)膜外,下圖F,稱為"糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白"。〔三膜糖1.組成及存在形式①糖脂:脂類+寡糖②糖蛋白:蛋白質(zhì)+寡糖多糖糖基化位點N-連接〔天冬酰胺O-連接〔絲氨酸、蘇氨酸糖種類:葡萄糖\半乳糖\甘露糖\巖藻糖\唾液酸\N-乙酰半乳糖胺\N-乙酰葡萄糖胺2.含量2-10%3.存在部位非細胞質(zhì)一側(cè)細胞外被〔糖萼二、質(zhì)膜的特性1.不對稱性〔1膜脂的不對稱性RBC外層磷脂酰膽堿、鞘磷脂糖脂內(nèi)層磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺負電荷〔2膜蛋白的不對稱性〔3膜糖的不對稱性非細胞質(zhì)一側(cè)2.二維流動性〔1脂類的流動性運動方式側(cè)向擴散:107times/sec翻轉(zhuǎn)運動:<once/month旋轉(zhuǎn)運動:彎曲運動:伸縮振蕩運動：影響膜流動性的因素相變脂雙層的液晶態(tài)特性相變液態(tài)晶態(tài)*相變：溫度的變化導致膜狀態(tài)的改變*相變溫度：溫度的下降可導致流動的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?冰凍的晶狀凝膠",當溫度上升到某一點時又可轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài),該臨界溫度謂之相變溫度。脂肪酸鏈〔C-H鏈的飽和度:含不飽和碳氫鏈的膜流動性大C-H鏈的長度:含短碳氫鏈的膜流動性大膽固醇的含量:雙重調(diào)節(jié)作用相變溫度以上：膽固醇含量高,膜穩(wěn)定性好相變溫度以下：干擾晶態(tài)形成卵磷脂與鞘磷脂的比例卵磷脂比例高,膜流動性好膜蛋白的結(jié)合方式〔2膜蛋白的流動性側(cè)向擴散實驗證實：細胞融合實驗、光致漂白熒光恢復法〔光脫色恢復技術(shù)旋轉(zhuǎn)運動三、生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型1.流動鑲嵌模型——是目前普遍接受的模型脂質(zhì)雙層內(nèi)在、外在蛋白流動性/不對稱性晶格鑲嵌模型、板塊模型——是對該模型的有效補充2.脂筏模型——是在流動鑲嵌模型基礎(chǔ)上的新進展脂筏〔lipidraft>:由特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的微區(qū),富含膽固醇和鞘磷脂,聚集一些特定種類的膜蛋白。該微區(qū)比膜的其他部分厚且較少流動。利于:蛋白質(zhì)相互作用、蛋白質(zhì)變構(gòu)功能：參與信號轉(zhuǎn)導、受體介導的胞吞第二節(jié)小分子物質(zhì)和離子的穿膜運輸物質(zhì)跨膜運輸可以分為被動運輸和主動運輸兩大類被動運輸簡單擴散易化擴散一、簡單擴散〔simplediffusion⑴特點溶質(zhì)分子通過質(zhì)膜進行自由擴散,不需要膜轉(zhuǎn)運蛋白協(xié)助。轉(zhuǎn)運是由高濃度向低濃度方向進行,所需要的能量來自高濃度本身所包含的勢能,不需要細胞提供能量。膜的選擇通透性易于通過膜的物質(zhì)脂溶性物質(zhì)不帶電荷小分子物質(zhì)不易通過膜的物質(zhì)帶電荷物質(zhì)大分子物質(zhì)⑵條件溶質(zhì)必須能透過膜；溶質(zhì)在膜兩側(cè)保持一定的濃度差。二、易化擴散〔facilitateddiffusion1.定義在特異性的膜運輸?shù)鞍捉閷?一些非脂溶性〔或親水性的物質(zhì)順電化學梯度的跨膜轉(zhuǎn)運。不消耗細胞的代謝能,屬于被動運輸。膜運輸?shù)鞍住瞞embranetransportprotein是指細胞膜上負責轉(zhuǎn)運不能通過簡單擴散穿膜的物質(zhì)的蛋白質(zhì)。如負責轉(zhuǎn)運各種離子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各種代謝產(chǎn)物的載體蛋白和通道蛋白。載體蛋白〔carrier：與特定溶質(zhì)分子結(jié)合,通過構(gòu)象改變進行物質(zhì)轉(zhuǎn)運,既介導被動運輸又介導主動運輸。2.特點具有選擇性、特異性轉(zhuǎn)運速率遠高于直接穿膜的簡單擴散,但低于通道具有飽和性,存在最大轉(zhuǎn)運速度門控通道的類型配體門控通道離子通道型受體與胞外特定配體結(jié)合后構(gòu)象改變,"閘門"打開,允許某種離子快速跨膜轉(zhuǎn)運。如乙酰膽堿受體是典型的配體門控通道。電壓門控通道跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構(gòu)象變化,使通道開放,離子順濃度梯度自由擴散通過細胞膜。通道開放時間只有幾毫秒,隨即迅速自發(fā)關(guān)閉。電壓門控通道主要存在于可興奮細胞,如神經(jīng)元、肌細胞及腺上皮細胞等。應力激活通道通道蛋白受應力作用,引起構(gòu)象改變而開啟"閘門",離子通過親水通道進入細胞,引起膜電位變化,產(chǎn)生電信號。如內(nèi)耳毛細胞感受聲波震動——聽覺的產(chǎn)生離子通道的特點介導被動運輸；對離子有高度選擇性；轉(zhuǎn)運速率高；不持續(xù)開放,受"閘門"控制。水通道介導水的快速轉(zhuǎn)運1.定義：細胞膜上由水孔蛋白〔aquaporin,AQP形成的專一性轉(zhuǎn)運水分子的通道。2.水通道蛋白的結(jié)構(gòu)水通道在質(zhì)膜上是由四個對稱排列的圓筒狀亞基包繞而成的四聚體,每個亞基<即一個AQP1分子>的中心存在一個只允許水分子通過的中央孔,孔的直徑約0.28nm,稍大于水分子直徑。3.水通道的特點〔1持續(xù)開放的膜通道蛋白?！?轉(zhuǎn)運速度快：一個AQP1通道蛋白每秒鐘可允許3×109個水分子通過?！?水分子移動方向完全由膜兩側(cè)的滲透壓差決定。被動運輸〔passivetransport小結(jié)比較簡單擴散和易化擴散運輸方式主動or被動運輸？運輸方向是否需要膜運輸?shù)鞍祝渴欠裣哪芰?？溶質(zhì)轉(zhuǎn)運速度簡單擴散易化擴散三、主動運輸主動運輸定義載體蛋白介導的物質(zhì)逆電化學梯度、由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)進行的穿膜轉(zhuǎn)運方式。與某種釋放能量的過程相偶聯(lián),能量來源包括ATP水解、光吸收、電子傳遞、順濃度梯度的離子運動等。主動運輸?shù)奶攸c〔1低濃度→高濃度運輸?！?需要能量。主動運輸所需的能量來源主要有：通過水解ATP獲得能量或離子濃度梯度勢能〔3都由載體蛋白介導。主動運輸?shù)姆诸愒l(fā)性主動運輸繼發(fā)性主動運輸1、原發(fā)性主動運輸<primaryactivetransport>：原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運是指細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)〔通常是帶電離子逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程。介導這一過程的膜蛋白稱為離子泵<ionpump>。ATP驅(qū)動泵特點：屬穿膜蛋白,在膜的胞質(zhì)側(cè)有一個或多個ATP結(jié)合位點,能夠水解ATP使自身磷酸化,利用ATP水解所釋放的能量將被轉(zhuǎn)運分子或離子從低濃度向高濃度轉(zhuǎn)運,所以常稱之為"泵"。具有專一性,如鈉鉀泵、氫泵、鈣泵等。ATP驅(qū)動泵類型P-型離子泵：驅(qū)動陽離子跨膜轉(zhuǎn)運,如鈉鉀泵。V-型質(zhì)子泵：需ATP供能,對H+的轉(zhuǎn)運。F-型質(zhì)子泵：合成ATP,在能量轉(zhuǎn)換中起重要作用,如線粒體ATP酶。ABC轉(zhuǎn)運體：參與糖、氨基酸及小分子物質(zhì)的運輸。Na+-K+泵〔Na+-K+-ATP酶結(jié)構(gòu)組成:由2個α亞基〔大亞基和2個β亞基〔小亞基組成。α亞基是一個多次穿膜的膜整合蛋白,具有ATP酶活性,β亞基具有組織特異性,功能不清楚。功能1°水解一個ATP分子2°向細胞外輸出3個Na+,轉(zhuǎn)入2個K+3°維持滲透壓平衡、保持細胞容積恒定、產(chǎn)生和維持膜電位、為某些物質(zhì)的吸收提供驅(qū)動力。4°為蛋白質(zhì)合成及代謝活動提供必要的離子濃度。2、繼發(fā)性主動運輸〔secondaryactivetransport間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程。即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉(zhuǎn)運時,能量非直接來自ATP的分解。⑴特點由Na+-K+泵〔或H+泵建立離子電化學梯度,載體蛋白間接消耗ATP所完成的主動運輸方式。物質(zhì)穿膜運動所需要的直接動力來自膜兩側(cè)離子的電化學梯度的勢能。⑵協(xié)同運輸類型共運輸〔symport：物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同,如：小腸細胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進入。對向運輸〔antiport：物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反,如動物細胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運H+以調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的pH值。第三節(jié)大分子和顆粒物質(zhì)的穿膜運輸小泡運輸〔vesiculartransport定義：大分子和顆粒物質(zhì)被運輸時并不穿過細胞膜,物質(zhì)進出是由膜包圍,形成囊泡,通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成轉(zhuǎn)運過程。發(fā)生位點：質(zhì)膜及胞內(nèi)各種膜性細胞器之間的物質(zhì)運輸。作用：促進細胞內(nèi)外物質(zhì)交換、信息交流等。胞吞〔endocytosis定義：指質(zhì)膜內(nèi)陷,包圍細胞外物質(zhì)形成胞吞泡,脫離質(zhì)膜進入細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運過程,又稱入胞或內(nèi)吞。類型：根據(jù)胞吞物質(zhì)的大小、狀態(tài)及特異程度不同分為吞噬、胞飲和受體介導的胞吞。吞噬〔phagocytosis定義：細胞膜凹陷或形成偽足,攝入直徑大于250nm的顆粒物質(zhì)〔如細菌、細胞碎片等的過程,形成的小囊泡稱吞噬體〔phagosome或吞噬泡〔phagocyticvesicle。細胞：具有吞噬功能的細胞——中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞。功能：在機體防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。胞飲〔pinocytosis定義：細胞質(zhì)膜內(nèi)陷,非特異性攝入溶質(zhì)或液體的過程,形成的小囊泡稱胞飲體<pinosome>或胞飲泡〔pinocyticvesicle。細胞分布：常見于巨噬細胞、白細胞、毛細血管內(nèi)皮細胞、腎小管內(nèi)皮細胞、小腸上皮細胞等。受體介導的胞吞〔receptor-mediatedendocytosis定義：細胞通過受體的介導攝取細胞外特異性蛋白質(zhì)或其他化合物的過程。為細胞提供了高效、選擇性地攝取細胞外大分子物質(zhì)的方式。特點：具有選擇性和高效性。胞吐〔exocytosis定義：細胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過膜泡轉(zhuǎn)運至細胞膜,與質(zhì)膜融合后將物質(zhì)排出細胞外的過程稱為胞吐作用,也稱為外排或出胞。胞吐作用分為兩種類型連續(xù)性分泌〔constitutivesecretion受調(diào)分泌〔regulatedsecretion連續(xù)性分泌定義：連續(xù)性分泌途徑指分泌蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后,轉(zhuǎn)運至高爾基復合體修飾、濃縮、分選、裝入分泌膜泡,隨即被運送到細胞膜,與質(zhì)膜融合,將分泌物排出的過程。分布：普遍存在于所有的動物細胞中受調(diào)分泌定義：調(diào)節(jié)性分泌途徑是指細胞分泌蛋白合成后被儲存于分泌囊泡內(nèi),只有當細胞接受到細胞外信號的刺激,才能啟動胞吐過程,將分泌物釋放到細胞外。分布：存在于分泌激素、酶、神經(jīng)遞質(zhì)的特化細胞中。[第五章細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)]掌握內(nèi)膜系統(tǒng)的概念及結(jié)構(gòu)組成。掌握糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物酶體的主要化學組成、結(jié)構(gòu)特征與生理功能。熟悉內(nèi)膜系統(tǒng)之間在結(jié)構(gòu)、功能及來源發(fā)生上的相互關(guān)系。熟悉囊泡的主要類型及其在胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運中的重要作用。細胞內(nèi)膜系統(tǒng):真核細胞特有的結(jié)構(gòu)與原核細胞相互區(qū)別的重要標志之一在結(jié)構(gòu)、功能或發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)的一些由膜圍繞的細胞器〔核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體和各種小泡；相互分隔成封閉性區(qū)室且各有一套獨特的微環(huán)境。有相對固定的比鄰關(guān)系；各部分互不干擾、但又互相依存、高度協(xié)調(diào)地進行各種代謝活動。主要功能是蛋白質(zhì)的合成和分選核糖體<ribosome>〔不屬于細胞內(nèi)膜系統(tǒng)又名核蛋白體,沒有膜包裹的顆粒狀細胞器,蛋白質(zhì)合成的機器,普遍存在于原核細胞和真核細胞中。核糖體唯一的功能是按mRNA的指令指導氨基酸高效而精確地合成蛋白質(zhì)或多肽化學組成和基本類型RNA：60%,構(gòu)成核糖體的骨架蛋白質(zhì)：40%兩種基本類型：70S的核糖體原核細胞2500X103真核細胞線粒體內(nèi)的核糖體葉綠體內(nèi)的核糖體80S的核糖體：除線粒體、葉綠體以外的真核細胞的核糖體4800X103分布原核細胞：大部分核糖體游離存在真核細胞：大部分為附著核糖體二．核糖體的結(jié)構(gòu)電鏡下：顆粒狀大亞基小亞基一般以游離狀態(tài)存在,只有當小亞基與mRNA結(jié)合后,大亞基才與小亞基結(jié)合,形成完整的核糖體。三．細胞內(nèi)分布與蛋白質(zhì)合成分布附著核糖體—附著在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上〔合成分泌蛋白和膜蛋白游離核糖體—游離在細胞質(zhì)中〔合成基礎(chǔ)性蛋白多聚核糖體：多個核糖體結(jié)合到一條mRNA鏈上排列,形成蛋白質(zhì)合成的功能單位附著和游離核糖體的結(jié)構(gòu)和功能相同,不同點在于合成蛋白質(zhì)的種類不同。第一節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的發(fā)現(xiàn)19世紀：在光鏡下觀察動物腺細胞時發(fā)現(xiàn),稱為動質(zhì)。1945年：Porter等在電鏡下觀察小鼠成纖維細胞時發(fā)現(xiàn),命名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)〔endoplasmicreticulum,ER。一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與基本類型〔一內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)由一層生物膜包裹的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊組成的網(wǎng)狀系統(tǒng),膜厚約5～6nm。內(nèi)腔—內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核外膜連續(xù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔與核膜腔相通分布：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布于內(nèi)質(zhì)區(qū),并擴展、延伸至靠近細胞膜的外質(zhì)區(qū)。除哺乳類成熟的紅細胞之外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)普遍存在于各類細胞之中?！捕?nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本類型1、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)〔rER呈板層狀整齊排列的扁囊表膜面附著許多顆粒狀的核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核糖體共同形成復合機能結(jié)構(gòu)主要功能合成分泌性蛋白和膜蛋白分泌蛋白合成旺盛的細胞〔胰腺和漿細胞—豐富、發(fā)達分化程度低〔胚胎細胞、干細胞、腫瘤細胞或—較少,但游離核糖體增多2、滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)〔sER內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面無核糖體附著,少有扁囊結(jié)構(gòu),多由分支小管或小泡構(gòu)成較為復雜的立體結(jié)構(gòu),常與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相通。是脂質(zhì)合成的重要場所,所占的區(qū)域較小在某些細胞中非常發(fā)達并具有特殊功能如：肝細胞中豐富—解毒作用睪丸、腎上腺細胞豐富—合成激素大多數(shù)細胞兩者同時存在,但比例不同〔胰腺外分泌細胞全部為rER,肌細胞全部為sER內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學組成〔占膜結(jié)構(gòu)的50%,細胞體積10%以上,占細胞質(zhì)量15-20%內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜脂類：30%～40%——較細胞膜少,主要成分為磷脂,磷脂酰膽堿較多,鞘磷脂較少。蛋白質(zhì)：60%～70%——較細胞膜多,約30種。標志酶——葡萄糖-6-磷酸酶含多種酶系：蛋白質(zhì)加工轉(zhuǎn)運酶系、解毒酶系、脂類代謝酶系、碳水化合物代謝酶系等微粒體〔microsome：將組織勻漿經(jīng)低速離心去除核及線粒體后再超速離心后分離出的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)碎片三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能蛋白質(zhì)、脂類和糖類合成的重要基地擴大膜的表面積,有利于酶的分布提高代謝效率使細胞質(zhì)區(qū)域化,為物質(zhì)代謝提供特定的內(nèi)環(huán)境參與物質(zhì)運輸,物質(zhì)交換和解毒作用對細胞起機械支持作用〔一粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1、信號肽介導的蛋白質(zhì)的合成1975年,G.Blobel等提出信號肽假說,獲1999年諾貝爾生理或醫(yī)學獎。主要成分信號肽信號肽識別顆?！睸RP信號肽識別顆粒受體〔SRP-R通道蛋白移位子、停止轉(zhuǎn)移序列信號假說〔signalhypothesis>：〔1信號肽引導核糖體結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；信號肽—蛋白質(zhì)合成中最先被翻譯的氨基酸序列信號識別顆?！睸RP—細胞質(zhì)溶膠中識別信號肽的顆?！?新生肽鏈到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的跨膜轉(zhuǎn)運；協(xié)同翻譯轉(zhuǎn)運—多肽鏈穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜入腔是與翻譯同步進行〔3蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的折疊；分子伴侶—協(xié)助多肽折疊、裝配和轉(zhuǎn)運〔4大部分蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)需糖基化,形成糖蛋白；〔5蛋白質(zhì)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基復合體的運輸：小泡將分泌蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸?shù)礁郀柣鶑秃象w；〔6蛋白質(zhì)在高爾基復合體內(nèi)加工分選；〔7運輸出細胞外；附著核糖體合成的蛋白質(zhì)包括：細胞外分泌的蛋白質(zhì)〔抗體、酶、肽類激素、胞外基質(zhì)蛋白膜嵌入蛋白〔細胞膜蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等膜性細胞器膜上的膜蛋白,還有膜受體和膜抗原與其他細胞組分嚴格隔離的蛋白質(zhì)需要進行復雜修飾的蛋白質(zhì)某些可溶性蛋白合成后進入細胞基質(zhì)中游離核糖體主要合成：細胞本身所需要的結(jié)構(gòu)蛋白某些特殊蛋白質(zhì)〔紅細胞中的血紅蛋白2.合成脂質(zhì)：合成細胞所需要的全部膜脂〔磷脂和膽固醇,其中最主要的是卵磷脂。磷脂向其他膜轉(zhuǎn)運的方式出芽方式：轉(zhuǎn)運到高爾基體、溶酶體、細胞膜

水溶性載體蛋白：在膜之間轉(zhuǎn)移磷脂3．蛋白質(zhì)合成的質(zhì)量控制①從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸送到高爾基復合體的蛋白質(zhì)必須正確的折疊和組裝②否則將被留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)

③通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的逆轉(zhuǎn)運器輸送到細胞質(zhì)中并最終到細胞中降解

④由分子伴侶完成〔可識別錯誤折疊和未完全裝配的蛋白〔二滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能1．固醇類激素的合成和脂類代謝：合成細胞所需的大部分膜脂,含有合成膽固醇的全套酶系和使膽固醇轉(zhuǎn)化為類固醇激素的酶類2．參與糖原的代謝：與糖原的合成無關(guān)但與糖原的分解有關(guān)

3．解毒功能：肝臟的解毒作用—由滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)完成〔由腸道吸收的外源性毒物或藥物以及代謝產(chǎn)生的內(nèi)源性毒物,均由肝細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過氧化、甲基化、結(jié)合等方式降低或排除毒性4．肌細胞中含有發(fā)達的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)〔稱肌漿網(wǎng)：膜上有Ca2+-ATP,可將細胞基質(zhì)中的Ca2+泵入肌漿網(wǎng)中貯存起來。當受到N沖動刺激后,肌漿網(wǎng)釋放Ca2+到肌絲之間,激活ATP酶,使ATP→ADP,釋放能量,肌肉收縮。第二節(jié)高爾基復合體<Golgicomplex>——蛋白質(zhì)合成、加工、糖基化的場所一.形態(tài)結(jié)構(gòu)▲具有極性〔有比較恒定的位置和方向▲富有特征性扁囊堆疊〔弓形▲大量大小不等的囊泡順面—形成面、近內(nèi)質(zhì)網(wǎng),有許多運輸小泡〔vesicles,篩選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類,〔凸面然后將其輸入中央扁囊區(qū),一小部分再返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)反面—成熟面、近細胞膜,數(shù)目不等體積較大分泌泡〔vacuoles〔凹面中央扁平囊區(qū)〔cisternae—順、反面之間高爾基復合體的3個區(qū)室的功能接受粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運輸小泡；接受粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生的運輸小泡；篩選由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白和脂類,將大部分轉(zhuǎn)入扁囊去,少部分返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。被標志性的化學反應——嗜鋨反應顯示蛋白質(zhì)的糖基化、合成糖脂和多糖蛋白質(zhì)的糖基化、合成糖脂和多糖可被標志性的化學反應——NADP酶反應顯示體積較大的分泌泡,進行蛋白質(zhì)的分選功能體積較大的分泌泡,進行蛋白質(zhì)的分選功能二.化學組成蛋白質(zhì)：60%含量低于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,高于細胞膜,含有多種酶類標志性酶——糖基轉(zhuǎn)移酶脂類：40%卵磷脂介于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與細胞膜之間三．功能對來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)糖基化和分選發(fā)送〔一分泌蛋白的加工與修飾1．糖蛋白的合成和修飾：蛋白質(zhì)的糖基化；糖脂的糖基化

2．蛋白質(zhì)的加工改造：蛋白由無活性的酶原→有活性的蛋白〔二參與蛋白質(zhì)的分選和運輸

分選：不同區(qū)室對蛋白質(zhì)糖鏈按順序修飾→分泌蛋白、跨膜蛋白、溶酶體蛋白運輸：高爾基反面形成運輸小泡→達細胞膜/溶酶體膜→膜融合、排出內(nèi)容物挽救受體—識別錯誤分選而丟失的蛋白并將其運回高爾基復合體〔三形成溶酶體先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處合成溶酶體的膜蛋白、膜脂和各種酶,在高爾基復合體處加工修飾從反面分選運輸,從反面以出芽方式形成。第四節(jié)溶酶體溶酶體的發(fā)現(xiàn)：1955年,ChristiandeDuve等人應用電鏡觀察鼠肝細胞時,發(fā)現(xiàn)一種富含各種水解酶的顆粒,將其命名為溶酶體<lysosome>。分布廣泛〔除成熟紅細胞外,在原核細胞中尚未觀察到溶酶體內(nèi)含多種酸性水解酶<60多種>細胞內(nèi)消化器官溶酶體異質(zhì)性細胞器〔不同的溶酶體的形態(tài)大小甚至內(nèi)容物都不完全一致標志酶——酸性磷酸酶膜蛋白——高度糖基化〔免受溶酶體內(nèi)蛋白酶的消化內(nèi)部酸性環(huán)境〔靠質(zhì)子泵維持溶酶體膜〔與細胞膜和其他內(nèi)膜不同：含有特殊的轉(zhuǎn)運蛋白〔質(zhì)子泵,可借助水解ATP釋放出能量將H+泵入溶酶體內(nèi),使其內(nèi)的H+濃度比細胞質(zhì)中高100倍以上,以形成和維持酸性內(nèi)環(huán)境溶酶體膜的蛋白質(zhì)高度糖基化,以防止自身膜蛋白的降解具有多種載體蛋白可使水解后的產(chǎn)物向外運送形態(tài)特點和化學組成顆粒狀,球形,一層單位膜包裹,內(nèi)含多種高濃度酸性〔ph5.0水解酶,可分解核酸、蛋白、多糖和脂類。二.溶酶體的類型傳統(tǒng)初級溶酶體:前溶酶體→成熟溶酶體,只有酶而無底物次級溶酶體:初級溶酶體+底物按形成過程、功能狀態(tài)內(nèi)體性：由高爾基體芽生的運輸小泡和內(nèi)體合并而成吞噬性：內(nèi)體性溶酶體+被水解的各種吞噬底物融合形成自噬性——底物來自細胞內(nèi)—自噬性——底物來自細胞內(nèi)—衰老崩解的細胞器底物的來源、性質(zhì)異噬性——異噬性——底物來自細胞外—細菌、異物等三級溶酶體——殘余小體〔residualbody>定義：未被消化和分解的物質(zhì)殘留在溶酶體中形成的電子密度較高、色調(diào)較深的小體。酶活性逐漸降低以致最終消失,進入溶酶體生理功能作用的終末狀態(tài)。常見的殘余小體:脂褐質(zhì)<lipofusion>：神經(jīng)細胞、心肌細胞含鐵小體<siderosome>：單核巨噬細胞多泡體<multivesicular>：神經(jīng)細胞、卵母細胞、鹽酸細胞髓樣結(jié)構(gòu)<myelinefigure>：腫瘤細胞、病毒感染細胞、巨噬細胞系統(tǒng)內(nèi)體性溶酶體的形成過程：酶蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并糖基化形成帶有甘露糖的糖蛋白；甘露糖糖蛋白轉(zhuǎn)運至高爾基復合體形成面,被磷酸化形成溶酶體酶的分選信號M-6-P；在反面高爾基網(wǎng)腔面,被M-6-P受體識別,包裹形成網(wǎng)格蛋白有被小泡；有被小泡脫被形成無被小泡與胞內(nèi)晚期內(nèi)吞體結(jié)合成內(nèi)體性溶酶體；在前溶酶體膜上質(zhì)子泵作用下形成酸性內(nèi)環(huán)境,溶酶體酶與M-6-P受體解離,去磷酸化而成熟。三．溶酶體的功能：內(nèi)/外源性物質(zhì)的消化,參與生理活動和發(fā)育過程

〔一細胞內(nèi)物質(zhì)的消化內(nèi)源性——衰老、病變的細胞器

胞質(zhì)中某些蛋白〔含KFERQ序列

更新細胞成分、維持生理功能外源性——細菌、異物、紅細胞、胞飲攝入的可溶性物質(zhì)是細胞中膽固醇的來源

〔二細胞外物質(zhì)的消化受精——精子的頂體骨質(zhì)更新——破骨細胞的溶酶體

〔三自溶作用與器官發(fā)育

兩棲類尾部的消失〔細胞凋亡亦參與

〔四參與激素分泌的調(diào)節(jié)分泌自溶現(xiàn)象

參與甲狀腺素的生成第五節(jié)過氧化物酶體——僅存在于動物和人體細胞中〔以肝、腎細胞中較為豐富過氧化物酶體的發(fā)現(xiàn)1954年：過氧化物酶體〔peroxisome又稱微體<microbody>,是J.Rhodin首次發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細胞中的一種獨特的結(jié)構(gòu)。形態(tài)結(jié)構(gòu)：一層單位膜包裹圓形或卵圓形直徑0.2-1.7μm異質(zhì)性電鏡下：有些細胞過氧化物酶體內(nèi)含有晶格結(jié)構(gòu),稱為類核體或類晶體<尿酸氧化酶>。化學組成含40多種氧化酶過氧化氫酶——標志酶功能消除氧化底物產(chǎn)生的過氧化氫及毒物參與肝、腎的解毒功能參與核酸、脂肪、糖的代謝生物發(fā)生酶由細胞內(nèi)的游離核糖體產(chǎn)生由信號肽引導到過氧化物酶體中第六節(jié)囊泡〔vesicle與囊泡轉(zhuǎn)運一、囊泡的來源與類型細胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)闹饕d體,每種囊泡表面都有特殊的標志,以確保轉(zhuǎn)運物質(zhì)送至特定的部位,目前至少有10種以上。1.網(wǎng)格蛋白有被囊泡來源：反面高爾基復合體或細胞膜介導蛋白質(zhì)從反面向胞體內(nèi)、溶酶體或膜運輸；或反向運輸。2.COPI有被囊泡來源：順面高爾基復合體負責回收轉(zhuǎn)運返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的膜內(nèi)蛋白的逆向運輸3.COPII有被囊泡來源：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)轉(zhuǎn)運二、囊泡轉(zhuǎn)運定義：囊泡以出芽的方式,從一種細胞器膜產(chǎn)生、脫離后又定向地與另一種細胞器膜相互融合的過程。1、囊泡轉(zhuǎn)運是細胞物質(zhì)定向運輸?shù)幕就緩?、囊泡轉(zhuǎn)運是一個高度有序并受到嚴格選擇和精密控制的物質(zhì)運輸過程3、特異性識別融合是囊泡物質(zhì)定向轉(zhuǎn)運和準確卸載的基本保證4、囊泡轉(zhuǎn)運是實現(xiàn)細胞膜及內(nèi)膜系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和代謝更新的橋梁[第六章線粒體與細胞的能量轉(zhuǎn)換]掌握線粒體的基本結(jié)構(gòu)、功能和化學滲透假說的機制；熟悉線粒體相關(guān)的臨床意義了解線粒體的發(fā)生第一節(jié)線粒體的基本特征一、線粒體的形態(tài)、數(shù)量和結(jié)構(gòu)不同類型或不同生理狀態(tài)的細胞,線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)目及排列分布并不相同。形態(tài)：光鏡下呈線狀、粒狀或桿狀等。數(shù)量：因細胞種類而不同,細胞至少只含1個線粒體,最多的達50萬個。代謝旺盛時,線粒體數(shù)量較多,反之線粒體的數(shù)量則較少。電鏡下,線粒體是由雙層單位膜套疊而成的封閉性膜囊結(jié)構(gòu)。外膜——膜上有多種轉(zhuǎn)運蛋白,它們形成較大的水相通道跨越脂質(zhì)雙層,使外膜出現(xiàn)直徑2～3nm的小孔,允許通過分子量在10000以下的物質(zhì),包括一些小分子多肽。內(nèi)膜——通透性小,分子量大于150的物質(zhì)不能通過；選擇性高,膜上的轉(zhuǎn)運蛋白控制內(nèi)、外腔的物質(zhì)交換,以保證活性物質(zhì)的代謝。轉(zhuǎn)位接觸點〔translocationcontactsite在線粒體的內(nèi)、外膜上存在的一些內(nèi)膜與外膜相互接觸的地方,此處膜間隙變狹窄,稱為轉(zhuǎn)位接觸點。內(nèi)膜轉(zhuǎn)位子〔Tim——通道蛋白外膜轉(zhuǎn)位子〔Tom——受體蛋白功能：蛋白質(zhì)等物質(zhì)進出線粒體的通道?；|(zhì)〔matrix成分酶類：催化三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白質(zhì)合成。獨立的遺傳體系雙鏈環(huán)狀DNA：線粒體特有獨立的遺傳體系核糖體基?！瞖lementaryparticle內(nèi)膜〔包括嵴的內(nèi)表面附著許多突出于內(nèi)腔的顆粒,每個線粒體大約有104～105個?；Ｓ啥喾N蛋白質(zhì)亞基組成,分為三部分：頭部：圓球形,突入內(nèi)腔中,基片：嵌于內(nèi)膜中,柄部：將頭部與基片相連?；ｎ^部具有酶活性,能催化ADP磷酸化生成ATP,因此,基粒又稱ATP合酶復合體〔ATPsynthasecomplex。二、線粒體的化學組成含蛋白質(zhì)〔65~70%,脂類〔25~30%和DNA等內(nèi)膜標志酶——細胞色素氧化酶；外膜標志酶——單胺氧化酶；基質(zhì)標志酶——蘋果酸脫氫酶；膜間腔的標志酶——腺苷酸激酶。線粒體DNA：特點：通常是裸露的,不與組蛋白結(jié)合。存在部位：線粒體的基質(zhì)內(nèi)或依附于線粒體內(nèi)膜。數(shù)量：一個線粒體內(nèi)往往有1至數(shù)個mtDNA分子,平均為5~10個。編碼產(chǎn)物：線粒體的tRNA、rRNA及一些線粒體蛋白質(zhì)。三、線粒體的遺傳物質(zhì)基因組結(jié)構(gòu)：為一條雙鏈環(huán)狀的DNA分子,雙鏈中一為重鏈〔H,一為輕鏈〔L,重鏈和輕鏈上的編碼產(chǎn)物各不相同。與核基因組相比,線粒體基因組有很少非編碼的序列。人類線粒體基因組共編碼37個基因:tRNA,rRNA和一些線粒體蛋白質(zhì)四、線粒體核編碼蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運<一>核編碼蛋白向線粒體基質(zhì)中的轉(zhuǎn)運1.需要條件⑴基質(zhì)導入序列〔matrix-targetingsequence,MTS。⑵分子伴侶：保持前體蛋白在線粒體外的非折疊狀態(tài)NAC：與少數(shù)前體蛋白相互作用,增加蛋白轉(zhuǎn)運的準確性。hsc70：和絕大多數(shù)的前體蛋白結(jié)合,使前體蛋白打開折疊,防止已松弛的前體蛋白聚集。2.轉(zhuǎn)運過程⑴前體蛋白與受體結(jié)合。⑵mthsp70可與進入線粒體腔的前導肽鏈交聯(lián),防止了前導肽鏈退回細胞質(zhì)。<3>基質(zhì)作用蛋白酶MPP：定位于線粒體內(nèi)膜上,切除大多數(shù)蛋白的基質(zhì)導入序列。<二>核編碼蛋白向線粒體其他部位的轉(zhuǎn)運1.蛋白質(zhì)向線粒體膜間腔的轉(zhuǎn)運⑴信號序列基質(zhì)導入序列MTS：引導前體蛋白進入基質(zhì)。膜間腔導入序列ISTS：引導前體蛋白進入膜間腔。⑵轉(zhuǎn)運方式整個蛋白進入基質(zhì),第2個信號序列ISTS引導多肽鏈通過內(nèi)膜上的通道進入膜間腔。第2個信號序列ISTS起轉(zhuǎn)移終止序列的作用,阻止前體蛋白向基質(zhì)轉(zhuǎn)運,并固定于內(nèi)膜上,切去位于內(nèi)膜上的ISTS部分后,進入膜間腔。通過直接擴散從胞漿通過外膜而進入膜間腔。2.蛋白質(zhì)向線粒體外膜和內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運在外膜蛋白的轉(zhuǎn)運中,類孔蛋白P70的研究最多。事實上在P70的MTS后有一段長的疏水序列,也起著轉(zhuǎn)移終止序列的作用,而使之固定于外膜上。內(nèi)膜上的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機制尚不完全清楚。五、線粒體的起源目前普遍接受的線粒體起源假說為內(nèi)共生學說,該學說認為線粒體可能起源于與古老厭氧真核細胞共生的早期細菌。六、線粒體的分裂與融合〔一線粒體是通過分裂方式實現(xiàn)增殖的目前普遍接受的觀點認為：線粒體的生物發(fā)生是通過原有線粒體分裂完成的。線粒體的生物發(fā)生過程：第一階段——線粒體進行分裂增殖；第二階段——線粒體本身的分化過程,建成能夠行使氧化磷酸化功能的機構(gòu)。線粒體三種分裂方式出芽分裂收縮分裂間壁分裂線粒體的分裂都不是絕對均等的。在同一線粒體中,可能存在有不同類型的mtDNA,隨機地分配到新的線粒體中。另一方面線粒體分裂還受到細胞分裂的影響?！捕tDNA隨機地、不均等地被分配到新的線粒體中在同一線粒體中,可能存在有不同類型的mtDNA,即野生型和突變型mtDNA。分裂時,野生型和突變型mtDNA發(fā)生分離,隨機地分配到新的線粒體中?！踩€粒體融合線粒體的融合有利于促進線粒體的相互協(xié)作,可以使不同線粒體之間的信息和物質(zhì)得到相互交換。七、線粒體的功能1.氧化磷酸化營養(yǎng)物質(zhì)在線粒體內(nèi)氧化并與磷酸化耦聯(lián)生成ATP是線粒體的主要功能。2.攝取和釋放Ca2+線粒體還在攝取Ca2+和釋放Ca2+中起著重要的作用,線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一起共同調(diào)節(jié)胞質(zhì)中的Ca2+濃度,從而調(diào)節(jié)細胞的生理活動。第二節(jié)細胞能量轉(zhuǎn)換細胞呼吸的概念在特定細胞器〔主要是線粒體內(nèi),在O2的參與下,分解各種大分子物質(zhì),產(chǎn)生CO2；與此同時,分解代謝所釋放出的能量儲存于ATP中的過程,稱為細胞呼吸〔cellularrespiration,也稱生物氧化〔biologicaloxidation或細胞氧化〔cellularoxidation。細胞呼吸的特點本質(zhì)上是在線粒體中進行的一系列由酶系所催化的氧化還原反應；所產(chǎn)生的能量儲存于ATP的高能磷酸鍵中；整個反應過程是分步進行的,能量也是逐步釋放的；反應是在恒溫<37℃>和恒壓條件下進行的；反應過程中需要H2O的參與。細胞呼吸所產(chǎn)生的能量儲存于細胞能量轉(zhuǎn)換分子ATP中ATP是一種高能磷酸化合物細胞呼吸時,釋放的能量可通過ADP的磷酸化而及時儲存于ATP的高能磷酸鍵中作為備用；當細胞進行各種活動需要能量時,又可去磷酸化,斷裂一個高能磷酸鍵以釋放能量來滿足機體需要。底物水平磷酸化〔substrate-levelphosphorylation：由高能底物水解放能,直接將高能磷酸鍵從底物轉(zhuǎn)移到ADP上,使ADP磷酸化生成ATP的作用。ATP中所攜帶的能量來源于糖、氨基酸和脂肪酸等的氧化,這些物質(zhì)的氧化是能量轉(zhuǎn)換的前提。從糖酵解到ATP的形成是一個極其復雜的過程,分為三個步驟：糖酵解〔glycolysis三羧酸循環(huán)〔TAC氧化磷酸化〔oxidativephosphorylation一、葡萄糖在細胞質(zhì)中進行糖酵解丙酮酸在線粒體基質(zhì)中氧化脫羧生成乙酰CoA在線粒體基質(zhì)中丙酮酸脫氫酶體系作用下,丙酮酸進一步分解為乙酰CoA,NAD+作為受氫體被還原,具體反應式為：2CH3COCOOH+2HSCoA+2NAD+→2CH3CO-ScoA+2CO2+2NADH+2H+二、乙酰CoA在線粒體基質(zhì)中進行三羧酸循環(huán)1.在線粒體基質(zhì)中,乙酰CoA與草酰乙酸結(jié)合成檸檬酸而進入三羧酸循環(huán)〔tricarboxylicacidcycle,TAC,經(jīng)過一系列的代謝反應,乙酰基被氧化分解,草酰乙酸再生。2.三羧酸循環(huán)是三大營養(yǎng)素的最終代謝通路。糖、脂肪、氨基酸在體內(nèi)進行生物氧化都將產(chǎn)生乙酰CoA,然后進入三羧酸循環(huán)進入降解。三、氧化磷酸化耦聯(lián)是能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵<一>呼吸鏈和ATP合酶復合體是氧化磷酸化的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.呼吸鏈代謝物脫下的成對氫原子通過多種酶和輔酶所催化的連鎖反應逐步傳遞,最后與氧結(jié)合生成水,此傳遞過程稱為呼吸鏈。參加呼吸鏈的酶及輔酶按一定順序在線粒體內(nèi)膜上排列,進行氫和電子的傳遞,故又稱為電子傳遞鏈。2.ATP合酶復合體<二>氧化過程伴隨著磷酸化的偶聯(lián)<三>耦聯(lián)機制——化學滲透假說化學滲透假說〔chemiosmoticcouplinghypothesis認為氧化磷酸化偶聯(lián)的基本原理是：電子傳遞中的自由能差造成H+穿膜傳遞,轉(zhuǎn)變?yōu)闄M跨線粒體內(nèi)膜的電化學質(zhì)子梯度。質(zhì)子順梯度回流并釋放出能量,驅(qū)動結(jié)合在內(nèi)膜上的ATP合酶,催化ADP磷酸化合成ATP。mtDNA突變與疾病線粒體含有自身獨特的環(huán)狀DNA,但其DNA是裸露的,易發(fā)生突變且很少能修復。以線粒體結(jié)構(gòu)和功能缺陷為主要疾病原因的疾病常稱為線粒體疾病〔mitochondrialdisorders。疾病過程中的線粒體變化線粒體對外界環(huán)境因素的變化很敏感,一些環(huán)境因素的影響可直接造成線粒體功能的異常。隨著年齡的增長,線粒體的氧化磷酸化能力下降。線粒體腦肌病〔Kearns-Sayresyndrome病癥：從眼部到心臟影像學特征：CT可發(fā)現(xiàn)基底節(jié)區(qū)對稱性鈣化,腦萎縮；MRI發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)高代謝區(qū)多發(fā)、游走性的信號異常,長T1長T2信號,FLAIR及DWI為高信號,病變區(qū)腦回腫脹,但無水腫及占位效應,不按血管分布；MRS是發(fā)現(xiàn)本病的最早方法,可見NAA降低和Lac升高。病因：mtDNA的缺失[第七章細胞骨架與細胞的運動]掌握細胞骨架的概念及基本組成成分。掌握微管、微絲、中間纖維的結(jié)構(gòu)、組成、裝配及其功能。熟悉微管、微絲、中間纖維的形態(tài)及影響其組裝的因素。細胞骨架<cytoskeleton>：是指真核細胞質(zhì)中的蛋白纖維網(wǎng)架體系,對于細胞的形狀、細胞的運動、細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸、染色體的分離和細胞分裂等均起著重要作用。細胞骨架的多功能性依賴于三類蛋白質(zhì)纖維：微管、微絲和中間纖維。細胞骨架研究方法考馬斯亮藍染色熒光抗體標記電子顯微鏡第一節(jié)微管〔microtubule一、微管蛋白與微管的結(jié)構(gòu)1、電鏡下的微管<24～26nm>2、微管蛋白〔tubulinα-微管蛋白、β-微管蛋白、γ-微管蛋白在α-微管蛋白和β-微管蛋上各有一個GTP結(jié)合位點、Mg2+、Ca2+結(jié)合位點和一個秋水仙素結(jié)合位γ-微管蛋白定位于微管組織中心〔microtubuleorganizingcenter,MTOCMTOC在空間上為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域,控制著細胞質(zhì)中微管的形成、數(shù)量、位置、極性確定和細胞分裂。3、微管的結(jié)構(gòu)微管以微管蛋白α、β異二聚體為基本構(gòu)件。微管中微管蛋白二聚體頭尾相接形成原纖維,再經(jīng)過原纖維的兩端和側(cè)面增加二聚體擴展成為片層,當片層達到13根原纖維時即合攏成一段微管,然后新的異二聚體再不斷增加到微管的兩端使之不斷延長。微管蛋白異二聚體微管蛋白異二聚體微管的結(jié)構(gòu)模式圖；微管橫切面電鏡圖像〔右和其模式圖4、微管的三種存在形式Cilia<纖毛Cilia<纖毛>、flagella<鞭毛>二聯(lián)管單管微管單管微管三聯(lián)管三聯(lián)管CentrioleCentriole〔中心粒basalbody〔基體單管：由13根原纖維組成,是細胞質(zhì)中主要的存在形式,分散或成束分布,但不穩(wěn)定,易受低溫、鈣離子等因素的影響而發(fā)生解聚。二聯(lián)管：由A、B兩根單管組成,A管有13根原纖維,B管有10根原纖維,與A管公用3根原纖維,主要分布于纖毛和鞭毛內(nèi)。三聯(lián)管：由A、B、C三根單管組成,A管有13跟原纖維,B管和C管均由10根原纖維組成,分別與A管和B管公用3根原纖維,主要分布于中心粒及鞭毛和纖毛的基體中。二聯(lián)管和三聯(lián)管是比較穩(wěn)定的微管結(jié)構(gòu)5.微管的極性微管具有極性,正端〔+生長速度快,負端〔-生長速度慢,微管蛋白在正端的添加速度高于負端。二．微管結(jié)合蛋白<microtubuleassociatedprotein,MAP>這是一類以恒定比例與微管結(jié)合,調(diào)節(jié)微管活性的一類蛋白,是維持微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成份。1．微管結(jié)合蛋白的種類和特點MAP-1、MAP-2、tau主要存在于神經(jīng)元中MAP-4廣泛存在于各種細胞中各種MAP的活性主要通過蛋白激酶和磷酸酶控制不同的微管結(jié)合蛋白在細胞中有不同的分布區(qū)域,執(zhí)行特殊功能例：在神經(jīng)細胞中,tau只存在于軸突中,而MAP-2則分布于胞體和樹突中。三、微管的裝配與動力學〔一微管裝配的特點1、微管的裝配主要表現(xiàn)為動態(tài)不穩(wěn)定性該模型認為,微管組裝過程不停地在增長和縮短兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)動態(tài)不穩(wěn)定性；微管組裝時,游離微管蛋白的濃度和GTP水解成GDP的速度決定微管的穩(wěn)定性：2、微管的裝配過程可分三個時期：成核期〔nucleationphase管蛋白聚合成短的寡聚體〔核心片狀微管聚合期〔polymerizationphase聚合速度大于解聚速度,微管延長穩(wěn)定期〔steadystatephase聚合速度等于解聚速度〔游離管蛋白達到臨界濃度〔二微管的體外裝配微管蛋白異二聚體達到臨界濃度<1mg/ml>、有Mg2+存在,〔無Ca2+、pH6.9、37℃、異二聚體即聚合成微管,同時需要由GTP提供能量。極性裝配：裝配快的一端〔β微管蛋白為〔+極,裝配慢的一端〔α微管蛋白為〔-極踏車現(xiàn)象：組裝和去組裝達到平衡〔三微管的體內(nèi)裝配微管的裝配起始于微管組織中心,主要作用是幫助細胞質(zhì)微管裝配過程中成核γ-TuRC可形成含有10-13個γ微管蛋白分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu),可刺激微管核心形成,并包裹微管負端,阻止微管的摻入微管組織中心在中心體中,是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)微管組織中心主要存在部位：中心體和纖毛、鞭毛的基體A.中心體的無定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管蛋白環(huán),它是微管生長的起始部位;B.中心體上的γ微管蛋白環(huán);C.中心體與附著其上的微管,負端被包圍在中心體中,正端游離在細胞質(zhì)中;<四>影響微管組裝和解聚的因素pH、37pH、37℃、GTP、Mg2+0～4℃0～4℃、Ca2+微管蛋白的臨界濃度微管特異性藥物：抑制微管組裝的藥物：秋水仙素、XX新堿穩(wěn)定微管的藥物：紫衫醇四、微管的功能〔一構(gòu)成網(wǎng)狀支架,支持和維持細胞的形態(tài)〔二參與中心粒、纖毛和鞭毛的形成〔三參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通過馬達蛋白完成物質(zhì)運輸任務(wù):1、馬達蛋白〔motorprotein指介導細胞內(nèi)物質(zhì)沿細胞骨架運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)<利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅(qū)動自攜帶運載物沿著微管或肌動蛋白絲運動的蛋白>可分為三個不同的家族：以微管作為運行軌道〔1驅(qū)動蛋白〔kinesin以微管作為運行軌道〔2動力蛋白〔dynein〔3肌球蛋白〔myosin肌動蛋白纖維作為運行軌道微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通過馬達蛋白完成物質(zhì)運輸任務(wù).頭部：具有ATP酶活性,水解ATP產(chǎn)生能量尾部：與被轉(zhuǎn)運組分結(jié)合〔四維持細胞內(nèi)細胞器的空間定位和分布參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、紡錘體的定位〔五參與染色體的運動,調(diào)節(jié)細胞分裂〔六參與細胞內(nèi)信號傳導微管參與Hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號傳導通路。信號分子可直接與微管作用或通過馬達蛋白和一些支架蛋白來與微管作用；第二節(jié)微絲〔microfilament,MF概述:微絲〔microfilament,MF是由肌動蛋白組成的細胞絲,因此又稱肌動蛋白絲〔actinfilament一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)1.肌動蛋白的結(jié)構(gòu)微絲主要成分是肌動蛋白〔G-actin,有多種亞型。單體外觀呈啞鈴形,稱G-肌動蛋白,由2個亞基組成,具有陽離子〔M2+和K+或Na+、ATP〔或ADP和肌球蛋白結(jié)合位點；2、肌動蛋白具有極性微絲是由兩條肌動蛋白單鏈聚合而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。肌動蛋白單體具有極性,裝配時首尾相接形成螺旋狀纖維,因此微絲也有極性,一端為相對遲鈍和生長慢的負端〔minusend；另一端為生長快的正端〔plusend;二．肌動蛋白結(jié)合蛋白<actin-bindingprotein是細胞內(nèi)存在的一大類能與肌動蛋白單體或肌動蛋白纖維結(jié)合的、能改變其特性的蛋白〔有100多種按其功能可分為三大類：F-肌動蛋白的聚合有關(guān)的蛋白；與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白；微絲收縮有關(guān)的蛋白；三、微絲的裝配機制〔一微絲的組裝過程分為三個階段成核期：微絲組裝的限速過程。聚合期：肌動蛋白在核心兩端聚合,正端快,負端慢。穩(wěn)定期：聚合速度與解離速度達到平衡。〔二微絲組裝的踏車模型和非穩(wěn)態(tài)動力學模型1、踏車模型在微絲裝配時,當G-肌動蛋白達到一定濃度時,微絲出現(xiàn)一端因添加G-肌動蛋白單體而延長,另一端因解聚釋放肌動蛋白而縮短,微絲長度不變,表現(xiàn)踏車行為；2、非穩(wěn)態(tài)動力學模型認為ATP是調(diào)節(jié)微絲組裝的動力學不穩(wěn)定性行為的主要因素,ATP-肌動蛋白濃度與其聚合速度呈正比,其長度總是在延長和縮短的變化之中,呈動力學不穩(wěn)定狀態(tài)每個游離肌動蛋白單體帶有1個ATP,聚合后水解為ADP,促進解聚微絲在體內(nèi)裝配時也有成核作用,發(fā)生在質(zhì)膜質(zhì)膜下具有較高密度、由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),稱為細胞皮層〔cellcortex,具有很高的動態(tài)性,為細胞膜提供強度和韌性,維持細胞的形態(tài)。ATP、ATP、Mg2+、高Na+、高K+Ca2+、低Na+和低K+1、Ca2+、低Na+和低K+2、影響微絲組裝的藥物細胞松弛素B〔cytochalasinB：抑制微絲聚合作用鬼筆環(huán)肽：與聚合的微絲結(jié)合,抑制微絲解聚四、微絲的功能〔一構(gòu)成細胞的支架,維持細胞形態(tài)細胞質(zhì)膜下方的應力纖維〔stressfiber,維持細胞的形狀,賦予細胞韌性和強度〔二參與細胞的運動在非肌細胞的多種運動形式：變形運動、胞質(zhì)環(huán)流、細胞的內(nèi)吞和外吐用、器官發(fā)生等細胞變形運動：①肌動蛋白的聚合形成偽足②偽足與基質(zhì)之間行成新的錨定點；③以附著點為支點向前移動〔肌動蛋白纖維的解聚；微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成〔三參與細胞的分裂〔胞質(zhì)分裂cytokinesis收縮環(huán)〔contractilering:質(zhì)膜下微絲通過α-輔肌動蛋白與質(zhì)膜相連,靠肌動蛋白和肌球蛋白-Ⅱ的相對滑動收縮。〔四微絲參與肌肉收縮粗肌絲由肌球蛋白組成,細肌絲由三種蛋白組成,肌肉收縮是粗肌絲和細肌絲相互滑動的結(jié)果〔五參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸馬達蛋白家族中的肌球蛋白〔myosin它們以微絲作為運輸軌道參與物質(zhì)運輸活動。微絲通過與肌球蛋白的相互作用參與了細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸?！擦鶇⑴c細胞內(nèi)信息傳遞細胞表面的受體在受到外界信號作用時,可觸發(fā)質(zhì)膜下肌動蛋白的結(jié)構(gòu)變化,從而啟動細胞內(nèi)激酶變化的信號傳導過程。第三節(jié)中間纖維概述：特點：直徑10nm左右,介于微絲和微管之間,是最穩(wěn)定的細胞骨架成分;種類復雜,具有組織細胞特異性功能：主要起支撐作用;分布：在細胞中圍繞著細胞核成束或成網(wǎng),分布廣泛〔細胞質(zhì)膜、核一、中間纖維的結(jié)構(gòu)和類型〔一中間纖維是絲狀蛋白多聚體中間纖維的單體〔亞基是長的線性蛋白〔50多種,由頭部、桿狀區(qū)和尾部三部分組成,各種中間絲蛋白之間的區(qū)別主要取決于頭、尾部的長度和氨基酸順序<二>中間纖維蛋白的類型和分布二、中間纖維的裝配和調(diào)節(jié)1、裝配中間纖維組裝的基礎(chǔ)亞單位：四聚體二聚體的反向平行排列說明四聚體以及由其形成的高級結(jié)構(gòu)中間纖維都是非極化結(jié)構(gòu)。2、調(diào)節(jié)中間纖維的組裝和去組裝是通過磷酸化和去磷酸化進行控制的；中間纖維蛋白絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化作用是中間纖維動態(tài)調(diào)節(jié)最常見最有效的調(diào)節(jié)方式；三、中間纖維的功能〔一形成細胞內(nèi)完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)外與質(zhì)膜和細胞外基質(zhì)聯(lián)系,內(nèi)與核膜、核基質(zhì)聯(lián)系,形成貫穿整個細胞的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),起著廣泛的骨架功能。〔二為細胞提供機械強度支持〔三參與細胞連接參與黏著連接中的橋粒連接和半橋粒連接,在細胞中形成網(wǎng)絡(luò),維持細胞形態(tài),提供支持力?！菜膮⑴c細胞內(nèi)信息傳遞及物質(zhì)運輸中間纖維外連質(zhì)膜和胞外基質(zhì),內(nèi)達核骨架,形成一個跨膜的信息通道；中間纖維與mRNA的運輸有關(guān),胞質(zhì)mRNA錨定于中間纖維可能對其在細胞內(nèi)的定位及是否翻譯起重要作用；〔五維持細胞核膜穩(wěn)定在細胞核內(nèi)膜的下面有一層由核纖層〔中間纖維蛋白組成的網(wǎng)絡(luò),對于細胞核形態(tài)的維持具有重要作用；〔六參與細胞分化不同類型的IF嚴格地分布在不同類型的細胞中,具有組織細胞的特異性。多數(shù)腫瘤細胞表達其來源細胞IF;發(fā)育不同階段的細胞,會表達不同類型的中間纖維,是細胞分化的標志。第四節(jié)細胞骨架與疾病一、細胞骨架與腫瘤惡性腫瘤細胞中細胞骨架結(jié)構(gòu)破壞,微管解聚,數(shù)量減少；微絲應力纖維破壞和消失等,使瘤細胞浸潤轉(zhuǎn)移微管和微絲可作為腫瘤化療藥物的作用靶點〔XX新堿、秋水仙素和細胞松弛素等抑制細胞增殖,誘導細胞凋亡腫瘤細胞通常繼續(xù)表達其來源細胞特征性中間纖維類型,已經(jīng)作為臨床病理腫瘤診斷的有力工具。二、細胞骨架蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)疾病阿茨海默病〔Alzheimer’sdisease,AD腦神經(jīng)元中有大量損傷的神經(jīng)元纖維,并存在高度磷酸化Tau蛋白的積累。早老性癡呆、帕金森病患者的神經(jīng)細胞內(nèi)都有高度磷酸化的NF-H存在。亨廷頓舞蹈病〔Huntingtondisease胞漿內(nèi)含有MT和MF聚合蛋白Slal三．細胞骨架與遺傳性疾病先天性纖毛、鞭毛異常綜合癥基因突變,使纖毛、鞭毛結(jié)構(gòu)中具有ATP酶活性的動力蛋白臂缺失或缺陷,使上皮組織纖毛運動麻痹,精子尾部鞭毛不能運動單純性大皰性表皮松解癥：由于角蛋白14<CKl4>基因發(fā)生突變,患者表皮基底細胞中的角蛋白纖維網(wǎng)受到破壞所致,核纖層蛋白病<laminopathies>是由LMNA基因及其編碼核纖層蛋白laminA/C異常引起的遺傳病,如肌營養(yǎng)不良、腓骨肌萎縮癥、肢帶型肌營養(yǎng)不良、擴張性心肌病伴心臟傳導阻滯和早老癥等。[思考題]名詞解釋:細胞骨架、微管組織中心〔MTOC、馬達蛋白、動力蛋白、驅(qū)動蛋白、中心粒、收縮環(huán)問答題：1．何謂細胞骨架？簡述細胞骨架各類成分的基本結(jié)構(gòu)特征及功能；2．為什么說細胞骨架是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)？這種特性對細胞的生命活動有什么意義？3．細胞的結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān),以細胞骨架在細胞周期活動過程中的作用為例說明之；4．在細胞骨架的研究中,特異性工具藥起了什么作用？5、與細胞骨架有關(guān)的疾病[第八章細胞核〔nucleus]掌握核膜、核孔復合體結(jié)構(gòu)組成及功能。掌握染色質(zhì)與染色體的概念、化學組成、包裝過程以及染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)。掌握核仁的超微結(jié)構(gòu)和功能、核纖層的結(jié)構(gòu)與功能、核骨架的化學構(gòu)成及功能。熟悉細胞的核型與染色體帶型。了解細胞核與疾病的關(guān)系。第一節(jié)核膜〔nuclearmembrane一、核膜的化學組成主要成分是蛋白質(zhì)和脂類,此外還有少量的DNA和RNA。所含有的酶類和脂類都與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相似。二、核膜的結(jié)構(gòu)在電鏡下,核膜是由內(nèi)外層核膜、核周隙、核孔復合體和核纖層等結(jié)構(gòu)組成。因內(nèi)、外層核膜的組成成分和結(jié)構(gòu)都有差異,因此核膜是一種不對稱的雙層膜結(jié)構(gòu)?！惨煌夂四?、內(nèi)核膜與核周隙外核膜與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連接內(nèi)核膜表面光滑包圍核質(zhì)核周隙為內(nèi)、外核膜之間的緩沖區(qū)〔二核孔復合體核孔復合體的結(jié)構(gòu)〔捕魚籠式〔fish-trap結(jié)構(gòu)模型①胞質(zhì)環(huán)：環(huán)上對稱分布8條短纖維,并伸向細胞質(zhì)；②核質(zhì)環(huán)：環(huán)上對稱分布8條長約100nm的纖維并伸向核內(nèi),纖維末端形成一個由8個顆粒組成的直徑約60nm的小環(huán),構(gòu)成捕魚籠似的結(jié)構(gòu),稱核籃；③輻：柱狀亞單位：起支撐作用腔內(nèi)亞單位：起錨定核孔復合體的作用環(huán)狀亞單位④中央栓：又稱中央顆粒,位于核孔復合體中心部分,成顆粒狀或棒狀,其在核質(zhì)交換中發(fā)揮一定的作用?！踩死w層〔nuclearlamina是位于內(nèi)核膜內(nèi)側(cè)與染色質(zhì)之間的一層由高電子密度纖維蛋白質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò)片層結(jié)構(gòu)〔緊貼內(nèi)核膜的纖維蛋白網(wǎng)。主要化學成分是核纖層蛋白〔lamin。在哺乳類細胞中,核纖層是由3種屬于中間纖維性質(zhì)的多肽組成,分別稱為核纖層蛋白A、B、C〔laminA、laminΒ、laminC核纖層的功能1、在細胞核中起支架作用2、與核膜的崩解和重建密切相關(guān)3、與維持間期染色質(zhì)高度有序性及分裂期凝集成染色體相關(guān)；4、參與DNA的復制三、核膜的功能〔一核膜為基因表達提供了時空隔離屏障〔二核膜參與蛋白質(zhì)的合成抗體的形成首先出現(xiàn)在核膜的外層,外核膜附著核糖體也能合成少量膜蛋白；〔三核質(zhì)之間的物質(zhì)運輸1、被動擴散：無機離子和小分子物質(zhì)可以自由通過2、主動運輸：大分子物質(zhì)通過核孔復合體主動運輸｛核-質(zhì)間的物質(zhì)運輸｝細胞質(zhì)核細胞質(zhì)核<5kD：<5kD：H2O、K+、CI-、Ca2+、Mg2+、單糖、aatRNAmRNA核糖體亞單位tRNAmRNA核糖體亞單位DNA聚合酶、RNA聚合酶、組蛋白、核糖體蛋白等核膜核膜主動運輸具有高度選擇性,主要表現(xiàn)在：〔1直徑大小可調(diào)節(jié)〔可達26nm〔2是信號識別與載體介導的過程,需要消耗能量；〔3具有雙向性1、親核蛋白的輸入親核蛋白〔karyophilicprotein在細胞質(zhì)中游離核糖體上合成,經(jīng)核孔轉(zhuǎn)運入細胞核內(nèi)執(zhí)行功能的蛋白質(zhì)；一般都含有特殊的氨基酸序列,起到"定向"和"定位"的作用,從而保證蛋白質(zhì)通過核孔復合體向核內(nèi)輸入,這段特殊的信號序列命名為核定位序列<nuclearlocalizationsequence,NLS親核蛋白必須通過和相應受體〔輸入蛋白結(jié)合才可通過核孔復合體入核2、RNA及核糖體亞基的核輸出輸出蛋白：識別分子的受體,用來向細胞質(zhì)中轉(zhuǎn)運RNA或與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)[思考題]一、名詞解釋核孔復合體、核纖層、親核蛋白、核定位信號、核輸入蛋白、核輸出蛋白二、問答題1、簡述核膜的結(jié)構(gòu)與功能2、簡述核孔復合體的物質(zhì)運輸特點第二節(jié)染色質(zhì)與染色體<Chromatin&chromosome>染色質(zhì)<chromatin>是間期細胞核中由DNA和組蛋白構(gòu)成的、能被堿性染料著色的物質(zhì),是遺傳信息的載體。染色質(zhì)與染色體是遺傳物質(zhì)在細胞周期不同階段不同存在形式一、染色質(zhì)與染色體的組成成分DNA〔1染色質(zhì)組蛋白〔histone〔1染色質(zhì)非組蛋白〔0.5～1.5RNA<0.05>〔一DNA是遺傳信息的載體分三類：①單一序列<uniquesequnce>結(jié)構(gòu)基因〔60～70%〔800～1000bp②中度重復序列〔mediumrepeatedsequencesrRNA、tRNA、組蛋白基因、核糖體蛋白基因<25%～40%〔300bp+150bp,重復101～105③高度重復序列〔highlyrepeatedsequences著絲粒、端粒DNA,<10～15%>〔2～10bp重復105～106一條功能性染色質(zhì)DNA必須包含三類不同功能列序：復制源序列,著絲粒序列,端粒序列〔二組蛋白〔histone堿性蛋白S堿性蛋白S期合成自動聚合抑制基因轉(zhuǎn)錄作用通過乙酰化、磷酸化、甲基化調(diào)節(jié)H1、H2A、H2B、H3、H4核小體組蛋白包括H2A、H2B、H3、H4四種,分子量較小,這類組蛋白之間有相互作用形成聚合體的趨勢,從而可將DNA卷曲形成核小體。其在進化上高度保守,無種屬及組織特異性。H1組蛋白由215個氨基酸殘基組成,分子量較大,為連接組蛋白?！踩墙M蛋白〔non-histpne酸性蛋白質(zhì)、量少、種類多,具有種屬和組織特異性復制、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子〔參與DNA復制、轉(zhuǎn)錄〔四RNA：主要是mRNA、tRNA、rRNA、hnRNA、基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物異染色質(zhì)常染色質(zhì)二、常染色質(zhì)與異染色質(zhì)〔異染色質(zhì)常染色質(zhì)25-30nm粗大顆粒25-30nm粗大顆粒纏繞緊密的DNA無轉(zhuǎn)錄活性S期晚期復制10nm淺亮區(qū)10nm淺亮區(qū)伸展狀態(tài)的DNA轉(zhuǎn)錄活性部位S期早期復制異染色質(zhì)組成性異染色質(zhì)〔constitutiveheterochromatin兼性異染色質(zhì)〔facultativeheterochromatin組成性異染色質(zhì)〔是異染色質(zhì)的主要類型特點：在所有細胞中都處于異染色質(zhì)狀態(tài)〔凝縮,無轉(zhuǎn)錄活性,含大量高度重復序列,晚復制特點：在所有細胞中都處于異染色質(zhì)狀態(tài)〔凝縮,無轉(zhuǎn)錄活性,含大量高度重復序列,晚復制兼性異染色質(zhì)在不同類型細胞或不同發(fā)育階段中呈凝聚狀態(tài)的染色質(zhì)〔70%/總DNA,可轉(zhuǎn)化為常染色質(zhì)〔例如,X染色質(zhì)三、染色質(zhì)組裝成染色體〔chroma