分子與細(xì)胞生物學(xué)演講人：日期:目錄CATALOGUE細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)與功能分子作用機(jī)制細(xì)胞生命活動(dòng)研究方法與技術(shù)疾病關(guān)聯(lián)研究前沿進(jìn)展與挑戰(zhàn)01細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)與功能PART細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類組成，具有流動(dòng)性和選擇透過(guò)性，是細(xì)胞與外界進(jìn)行物質(zhì)交換和信號(hào)傳導(dǎo)的重要通道。細(xì)胞膜組成與結(jié)構(gòu)細(xì)胞通過(guò)消耗能量，利用載體蛋白將物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸，以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。主動(dòng)運(yùn)輸包括自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散，前者是指物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自發(fā)地移動(dòng)；后者需要載體蛋白的協(xié)助，但不消耗細(xì)胞能量。被動(dòng)運(yùn)輸010302細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)大分子和顆粒物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜的內(nèi)陷或外凸進(jìn)行運(yùn)輸?shù)姆绞?，分別稱為胞吞和胞吐。胞吞與胞吐04細(xì)胞器分工與協(xié)作線粒體細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”，負(fù)責(zé)產(chǎn)生ATP，為細(xì)胞的各種生命活動(dòng)提供能量。01葉綠體植物細(xì)胞中的光合作用器官，能吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，同時(shí)產(chǎn)生氧氣。02核糖體細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，由RNA和蛋白質(zhì)組成，分為附著型和游離型兩種。03高爾基體參與蛋白質(zhì)的修飾、分類和包裝，以及細(xì)胞分泌物的形成和運(yùn)輸。04微管微絲由微管蛋白組成，維持細(xì)胞形態(tài)和穩(wěn)定性，參與細(xì)胞分裂、物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等過(guò)程。由肌動(dòng)蛋白組成，具有收縮和舒張的功能，參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、分裂和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程。細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)調(diào)控中間纖維介于微管和微絲之間，主要起支撐和連接作用，增強(qiáng)細(xì)胞的韌性和彈性。細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架不僅維持著細(xì)胞的形態(tài)和穩(wěn)定性，還參與許多細(xì)胞活動(dòng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，如細(xì)胞分裂、物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等。02分子作用機(jī)制PART解旋酶、DNA聚合酶、單鏈結(jié)合蛋白等及其功能。復(fù)制過(guò)程中的酶類復(fù)制起始的調(diào)控、復(fù)制速度的控制、復(fù)制精度的維持等。DNA復(fù)制調(diào)控01020304半保留復(fù)制、復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制叉等概念及其作用。DNA復(fù)制的基本機(jī)制錯(cuò)配修復(fù)、堿基切除修復(fù)、重組修復(fù)等及其分子機(jī)制。DNA修復(fù)機(jī)制DNA復(fù)制與修復(fù)過(guò)程基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控表觀遺傳調(diào)控轉(zhuǎn)錄后調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄輔因子、RNA聚合酶等參與的轉(zhuǎn)錄起始、延伸及終止調(diào)控。mRNA剪接、轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯及降解等過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制。DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等調(diào)控基因表達(dá)的方式。細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)如何通過(guò)受體、蛋白激酶等傳遞至基因表達(dá)調(diào)控元件。蛋白質(zhì)合成與修飾蛋白質(zhì)合成的基本過(guò)程核糖體上mRNA的翻譯、氨基酸活化、肽鏈延長(zhǎng)及終止。蛋白質(zhì)合成后的加工修飾糖基化、磷酸化、乙酰化、甲基化等修飾方式及其對(duì)蛋白質(zhì)功能的影響。蛋白質(zhì)降解途徑泛素-蛋白酶體系統(tǒng)、溶酶體途徑等及其在細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控作用。蛋白質(zhì)合成與降解的調(diào)控激素、生長(zhǎng)因子等信號(hào)分子如何調(diào)控蛋白質(zhì)合成與降解的平衡。03細(xì)胞生命活動(dòng)PART細(xì)胞周期與分裂調(diào)控細(xì)胞周期分裂調(diào)控細(xì)胞周期檢測(cè)點(diǎn)癌癥與細(xì)胞周期細(xì)胞從一次分裂完成開(kāi)始到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的全過(guò)程，分為間期和分裂期兩個(gè)階段。細(xì)胞周期中，通過(guò)一系列復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制確保細(xì)胞分裂的正常進(jìn)行，包括細(xì)胞周期蛋白、CDK等調(diào)控因子的作用。在細(xì)胞周期的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上存在檢測(cè)點(diǎn)，確保細(xì)胞在分裂前完成必要的準(zhǔn)備工作，如DNA復(fù)制和紡錘體形成等。細(xì)胞周期調(diào)控失常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控，進(jìn)而引發(fā)癌癥等惡性疾病。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號(hào)分子細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子等。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與疾病信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生命活動(dòng)的失控，進(jìn)而引發(fā)多種疾病。受體細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子結(jié)合蛋白，能夠識(shí)別并結(jié)合信號(hào)分子，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑信號(hào)分子與受體結(jié)合后，通過(guò)一系列蛋白質(zhì)激酶、磷酸酶等酶的作用，將信號(hào)逐級(jí)傳遞至細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的靶分子。細(xì)胞能量代謝體系糖代謝蛋白質(zhì)代謝脂肪代謝能量代謝與疾病葡萄糖等糖類物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)，逐步釋放能量的過(guò)程。脂肪酸在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)β-氧化等過(guò)程，分解為乙酰CoA等物質(zhì)，并釋放出大量能量的過(guò)程。蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)酶促反應(yīng)，分解為氨基酸等小分子物質(zhì)，并釋放出能量的過(guò)程。能量代謝異常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)不足或過(guò)剩，進(jìn)而引發(fā)肥胖、糖尿病等多種疾病。04研究方法與技術(shù)PART利用光學(xué)原理放大細(xì)胞或組織，觀察細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)組分。利用電子束代替光束，觀察更精細(xì)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)。利用熒光標(biāo)記技術(shù)，觀察細(xì)胞內(nèi)特定分子的分布和動(dòng)態(tài)變化。通過(guò)逐點(diǎn)掃描樣品，獲取高分辨率的光學(xué)圖像，常用于細(xì)胞內(nèi)三維結(jié)構(gòu)分析。顯微成像技術(shù)應(yīng)用光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡熒光顯微鏡共聚焦顯微鏡分子克隆與基因編輯基因克隆基因編輯PCR技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將特定基因片段復(fù)制到載體中，使其在受體細(xì)胞中表達(dá)，以研究基因功能或制備基因工程產(chǎn)品。利用人工核酸酶等技術(shù)，對(duì)基因進(jìn)行精確的插入、刪除或替換，以研究基因功能或治療遺傳病。一種在體外快速擴(kuò)增特定DNA片段的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于基因克隆、診斷和測(cè)序等領(lǐng)域。將外源基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞中，并使其表達(dá)，以研究基因功能或改良生物性狀。原代培養(yǎng)直接從生物體內(nèi)獲取的細(xì)胞、組織或器官進(jìn)行培養(yǎng)，以研究其生長(zhǎng)、分化和功能。傳代培養(yǎng)將原代培養(yǎng)的細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)，以獲得大量細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn)。細(xì)胞系和細(xì)胞株經(jīng)過(guò)特定處理后，能夠持續(xù)增殖的細(xì)胞群體，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)。細(xì)胞功能分析通過(guò)細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡等實(shí)驗(yàn)，研究細(xì)胞在生理和病理?xiàng)l件下的功能。細(xì)胞培養(yǎng)與功能分析05疾病關(guān)聯(lián)研究PART癌癥發(fā)生分子機(jī)制基因突變信號(hào)通路異常表觀遺傳學(xué)改變腫瘤微環(huán)境癌癥是由一系列基因突變累積導(dǎo)致的，這些突變可能導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控，逃避凋亡等。除基因突變外，表觀遺傳學(xué)改變也在癌癥發(fā)生中起重要作用，如DNA甲基化、組蛋白修飾等。細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、凋亡等過(guò)程中起關(guān)鍵作用，其異常與癌癥發(fā)生密切相關(guān)。腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞、纖維母細(xì)胞、血管等都與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)。神經(jīng)退行性病變研究蛋白質(zhì)聚集與神經(jīng)毒性神經(jīng)退行性疾病中常伴隨有異常蛋白質(zhì)的聚集，這些聚集物對(duì)神經(jīng)元有毒性作用。01神經(jīng)炎癥反應(yīng)神經(jīng)退行性疾病中常伴隨有神經(jīng)炎癥反應(yīng)，炎癥因子和免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)可能加劇神經(jīng)元的損傷。線粒體功能障礙線粒體是細(xì)胞內(nèi)的“動(dòng)力工廠”，其功能障礙可能導(dǎo)致神經(jīng)元能量代謝異常，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)退行性病變。02神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)于神經(jīng)元的生長(zhǎng)和存活至關(guān)重要，其缺乏可能導(dǎo)致神經(jīng)元死亡和神經(jīng)退行性病變。0403神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏遺傳性疾病基因治療利用基因編輯技術(shù)如CRISPR-Cas9等，可以精確地修正致病基因，從而治療遺傳性疾病?；蚓庉嫾夹g(shù)對(duì)于某些缺乏某種必需基因的遺傳性疾病，可以通過(guò)基因替代療法將正?；?qū)牖颊唧w內(nèi)，以補(bǔ)充或替代缺陷基因?；蛑委熾m然具有廣闊的應(yīng)用前景，但其安全性和有效性仍需長(zhǎng)期評(píng)估和監(jiān)測(cè)，如脫靶效應(yīng)、免疫排斥等問(wèn)題的解決?；蛱娲煼ɡ肦NA干擾等技術(shù)，可以特異性地沉默致病基因的表達(dá)，從而減輕或消除疾病癥狀?；虺聊夹g(shù)01020403基因治療的安全性和有效性06前沿進(jìn)展與挑戰(zhàn)PART單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)高精度單細(xì)胞測(cè)序通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組等多組學(xué)分析，揭示細(xì)胞異質(zhì)性。01單細(xì)胞多組學(xué)分析將單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)與多組學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合，全面解析細(xì)胞功能、發(fā)育和疾病等生物學(xué)過(guò)程。02高通量單細(xì)胞測(cè)序提高單細(xì)胞測(cè)序通量，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模細(xì)胞群體的單細(xì)胞水平分析，推動(dòng)單細(xì)胞組學(xué)研究深入發(fā)展。03合成生物學(xué)應(yīng)用利用化學(xué)合成和生物工程技術(shù)，人工合成基因組或基因組片段，實(shí)現(xiàn)生命體系的重新設(shè)計(jì)和構(gòu)建。人工合成基因組細(xì)胞工廠構(gòu)建遺傳性疾病治療通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)，將細(xì)胞改造成能夠生產(chǎn)特定化合物或執(zhí)行特定功能的“細(xì)胞工廠”，為醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域提供新的生產(chǎn)途徑。利用合成生物學(xué)技術(shù)，糾正遺傳性疾病相關(guān)的基因缺陷，為遺傳性