真核细胞中驱动蛋白的机制及其作用
徐荣，电气工程及其自动化1303，3130100717，513031329@https://www.doczj.com/doc/484082681.html,
摘要：马达蛋白（motor proteins)主要分为驱动蛋白（kinesin)，动力蛋白(dynein)，以及肌球蛋白（myosin)。其中驱动蛋白是在微管上作定向运动的，在细胞内的运输机制中起重要作用的分子马达。从1985年发现至今，驱动蛋白一直是生物学界研究的热门话题。本文就近年来对这种分子马达的机制功能研究做一简要的综述。
关健词：驱动蛋白,机制,功能作用
在无比精密的细胞结构中，有一类分子，在细胞中发挥着核心运转的作用，它们大大提高了细胞中物质转换流动的速率，它们就是分子马达。分子马达是分布在细胞内部或表面的一类蛋白，又称马达蛋白，它负责细胞内的一部分物质或者整个细胞的运动，从这个角度看，生物体内各种组织、器官乃至整个生物体的运动最终都归结为分子马达微观上的运动。而在真核细胞中，主要有三种马达蛋白——驱动蛋白、动力蛋白、肌球蛋白，它们三者间有共同点，也有区别较大之处。本文将对驱动蛋白的机制及功能等方面进行分析总结，与另外两类马达蛋白做比较，并对其研究发展进行展望。
驱动蛋白(kinesin)是一类能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动的马达蛋白，与细胞内物质运输有关，是1985年美国加州大学的Vale等首次在鱿鱼和哺乳动物神经组织进行蛋白生化分馏实验中发现的[1]。驱动蛋白之中根据结构的不同可分为很多种，目前在真核细胞生物（人与小鼠为例）体内发现了45种驱动蛋白，它们参与了各类的生命活动，广泛地存在生物体内。
1 驱动蛋白结构
驱动蛋白一般是一条大约长80nm 的杆状结构分子。其中一端是驱动蛋白的头部，由2个直径10nm的球状结构组成，另一端是呈扇形的尾部，而两端之间相连的铰链区呈杆状，称为驱动蛋白的颈部。球状的头部和杆状的颈部是由重链聚合而成，扇状的尾部则是由重链和轻链组成。其中，球状头部的马达结构域上具有ATP结合位点和微管结合位点，颈部区域比较柔韧，能够改变自身的运动方向与弯曲度，尾部具有识别膜状细胞器及囊泡物质的受体，主要负责细胞运输货物的绑定。
一般情况下，不同种类的驱动蛋白的基本结构都是基本相同的，而且
它们都有着相同的马达结构，不同的地方主要在于驱动蛋白的马达结构域的位置有所差异，有三种分类——在重链的N端、在重链的M端、以及在重链的C端。其中在N端的较为普遍，在C端与M端的较少。
2 微管简介
在分析驱动蛋白的运动机制前，先要介绍驱动蛋白的轨道——微管。微管是目前人类发现在细胞内距离最长的运输轨道，它的基本组成单位是α和β两种微管蛋白，其中α和β是蛋白上的两种不同的亚基。微管的每一根纵向纤维都是由这两种微管蛋白，通过亚基交替的螺旋排列而成。由这两种微管蛋白形成了微管蛋白二聚体，这种二聚体结构长为8nm。α和β微管蛋白交替螺旋形成的结构具有周期性，这是驱动蛋白可以在其上做规律运动的重要因素之一。而另外一个因素是α和β两种亚基的特性。这两种亚基均可结合GTP，与α微管蛋白结合的GTP是不能水解的，但与β微管蛋白结合的GTP是能水解的，与β微管蛋白相结合的GDP也能被交换成GTP。因β微管蛋白相结合的GDP可以被GTP所替代，通过水解GTP释放的能量来驱动自身运动，所以驱动蛋白只和β亚基结合。另外微管具有正负极，微管在进行组装时，装配较慢的一端是负极，装配较快的一端是正极。因为微管的正负极差异，马达结构域不同的驱动蛋白运行的方向是有差异的。马达结构域在重链N端的驱动蛋白可以通过ATP水解产生的能量由微管负极向正极运动，而在重链C 端的则由微管正极向负极运动[1]。
3 驱动蛋白的作用机制
在驱动蛋白沿微管运动的过程中，马达结构域与ATP结合，获得了ATP水解释放能量后，驱动蛋白自身的形态会发生变化。而这种蛋白自身构象变化究竟是怎样的呢？关于驱动蛋白的运动形态变化的方式有两种假设——inchworm model及hand-over-hand model。从分子层次的角度分析，前者正如其英文名“尺蠖”——一种蠕动的虫子，是指一种蠕动式的模型，即两个球状头部的运动是“脚靠脚”的方式进行的，每两个ATP 供能周期驱动蛋白在微管上移动8nm，即一个微管蛋白二聚体的长度；而后一种模型——交臂模型，则是两个头部相互交替阶梯式前进的，即一个周期两个头部各走一个互不重复的8nm，这样一个ATP供能周期就“走”了8nm。
2003年12月18日，美国伊利诺
斯大学教授Paul Selvin等人在Science Express上发表了关于利用fluorescence imaging one nanometer accuracy (FIONA，纳米精度的荧光成像，即通过将荧光染料附着在需要观察的分子上，利用荧光追踪显微镜观察其变化)技术研究驱动蛋白分子在微管上移动的论文[2]。它们发现了在一个ATP功能循环中，整个驱动蛋白分子移动了大约8nm，虽然Selvin和他的同事测量的数据精度不能达到zero nanometers，但这已足够表示驱动蛋白是通过交臂模型的运动方式进行运动的。而这种相对比较高效并且协调的机制恰好非常符合驱动蛋白常常在细胞内做长距离运输的火车的特点（这个在后文还会详细提到）。
综合上文所分析的内容，我们可以了解到，在驱动蛋白沿微管运动的过程中，球状的马达结构域与ATP结合，在ATP水解释放能量的同时，驱动蛋白自身的构象发生变化而相偶联。从而使两个球状头部交替与微管上的特定位点相结合，并且以交臂的方式(hand-over-hand)，一步一步进行运动，每运动一步水解一个ATP，整个分子沿微管前进8nm。
除了这一个基本的机制以外，近几年利用不断进步的科技技术尤其是FIONA技术，人们对驱动蛋白的运输机制了解发现越来越多，很多情况下，驱动蛋白的运输不仅是沿着单一轨道来运输物质，有多种运输方式[3]。比如，驱动蛋白不但可以单独运输物质，而且还可以集体协作，不仅可以沿单一轨道前进而且也可以在前进中变换轨道。还有研究发现生物体细胞内的物质沿轨道前进的距离大于单分子马达运输的距离，也就是说细胞内的物质是由多个分子马达协作完成的。如细胞内的脂肪滴通常是由多个驱动蛋白共同协作一同沿微管完成运输的，因为由多个驱动蛋白共同运输的方式可以产生较大的动力，即使在粘稠的细胞质中物质也可以以较快的速度前进。此外研究还发现驱动蛋白也可以与肌球蛋白共同协作运输物质，这种运输方式会引起较强的电相互作用，使得它们前进的距离要比两者单独运输的距离远。另外驱动蛋白通常会遇到轨道交叉的情况，研究发现单个驱动蛋白遇到微管交叉时，体积较小的单驱动蛋白很容易从微管上面或下面穿过继续沿原微管前进，但当碰到多个驱动蛋白共同运送物质的情况时，遇到轨道交叉时会发生转轨的现象。
虽然驱动蛋白根本上的在工作过程中的分子机制目前尚不清楚，就像
许多蛋白我们知道它的功能及机制，但是仍未明白为什么它会通过其独有的机制发挥如此神奇的功能，这有待我们继续深入地研究。
4 驱动蛋白的功能特点
我在这里讲的功能主要指的是驱动蛋白所参与的细胞生命活动，它为各种生命活动所需货物的运输提供动力。细胞的生长发育神经元的发育、信号传导、有丝分裂中纺锤体的形成及染色体的移、mRNA和蛋白质的运输、间期细胞中内质网从核膜向周缘的扩展、膜性细胞器的运输、微管多聚体的动力学控制、信号传导等，都与驱动蛋白息息相关。
关于驱动蛋白的特点，我总结为三个点——高效，快速，精致。所谓高效是指相比与传统的利用热能与机械能转换的马达，驱动蛋白上的马达结构域的能量转化效率高出好几倍。而快速是指移动的速率，据Vale教授的分析，虽然驱动蛋白的在微管上的移动速率一般只有0.4mm每小时的数量级，但是从相比与自身长度的速率来看，它达到了4000000倍自身长度每小时的速率，这比一般的发动机要快4倍以上。精致则指的是分子马达的大小，这自然是人造的内燃机的马达无法相比的。
5 驱动蛋白与另外两种马达蛋白的对比
细胞中除了驱动蛋白，还有两大类马达蛋白一齐“运转”细胞——动力蛋白及肌球蛋白。动力蛋白主要分为两类，即细胞质动力蛋白和轴丝动力蛋白。轴丝动力蛋白是在有纤毛和鞭毛结构的细胞中发现的，它产生的力可以使微管发生弯曲，从而使纤毛和鞭毛产生拍击。而细胞质动力蛋白与驱动蛋白的机制功能类似，一般都是双头分子马达，在所有的动物细胞和绝大部分植物细胞中都能发现。它沿着微管行走，完成如物质运输和中心体装配等[4]。在细胞质动力蛋白运动过程中，它其中的一个杆总是链结在微管上，依靠这种方式，细胞质动力蛋白可以持续移动很长距离而不与微管分离。细胞质动力蛋白可以帮助内质网、溶酶体进行物质运输，参加染色体的定位及细胞的有丝分裂过程中纺锤体的形成。
肌球蛋白与另外两类蛋白最大的不同处就在于其主要功能不是运输，而是为肌肉提供收缩力。另外，肌球蛋白是在微丝（肌动蛋白丝）上“行走”的，目前较为流行的学说是“肌丝滑动学说”，它认为肌肉收缩是由于肌动蛋白细丝与肌球蛋白丝相互滑
动的结果。在肌肉收缩过程中，粗丝（微丝）和细丝（肌球蛋白丝）本身的长度都不发生改变，当肌丝滑动时，肌球蛋白的头部与肌动蛋白的分子发生接触、转动，最后脱离的连续过程，其结果使细丝进行相对的滑动[5]。
三种马达蛋白对比起来，他们的功能有不少是相互协作的，比如有丝分裂、细胞内各类货物的运输与驱动蛋白和动力蛋白都有相当大的关系。但是三种蛋白的分子机理究竟是怎样的仍尚未研究清楚。
6 驱动蛋白的研究前景展望
目前有关驱动蛋白的研究成果发现主要集中在静态的功能推测和分析上，至于驱动蛋白在工作过程中的分子机制还不清楚。有研究发现，在癌症细胞中驱动蛋白表达失调，它们与癌症的发展、侵袭和转移有很高的相关性，但是在癌症中它们的高表达量的分子机制还不清楚。通过查找相关的文献，有关于驱动蛋白的文章中，研究驱动蛋白与各类癌症关系的论文数不胜数，可见驱动蛋白的机理对治疗癌症的研究突破有着重要意义。
另外，许多科学家利用仿生学原理，尝试制造纳米级的分子马达。康奈尔大学的卡洛·蒙特马格诺及其同事首次成功研制出一种与病毒颗粒大小相仿的微型马达，它依靠ATP等生化物质来提供动力[6]。可以想象诸如某种混合型机器人将修复人体细胞、对抗感染、输送药物，乃至用正常基因更换病变基因。虽然实验室已经以驱动蛋白为原型，制造出纳米尺度的双足马达，但是，在分子步行器研究领域依然存在着两个核心问题：一是在绝热环境中，受随机力影响,马达在局部的、静止的、不对称的轨道上，如何动态地维持其长程地定向运动；二是易受涨落影响的多组分马达，如何协调运动[7]。这也就是实际的应用环境达不到理论的理想环境要求而使人造稳定的分子马达难以在一般环境中实现的问题。当然，研究分子马达为我们制造出更科学的马达提供了许多参考，比如马达蛋白中的马达结构会通过锁的机制保证马达良好的单向性，通过棘齿的机制提高马达向前行走的效率。马达拥有一个缓冲区间来抵抗暂时性阻力，但遇到长时间或更大阻力时，马达主动脱离轨道，避免了在错误的方向上过渡耗费资源(ATP分子)[8]。了解驱动蛋白这些令人惊奇的特性及其物理根源，为我们设计性能优越的人工分子马达提供了参考。
参考文献
[1]刘梅,徐娜,阮世龙,孙学松,胡健饶.驱动蛋白及其作用研究进展[A],杭州师范大学学报,2013,第12卷,第1期
[2]Ronald D. Vale.Cell's Motor Is a Mountain Climber, Not an Inchworm. 2003.
[3]Ronald D. Vale.Learning How a Cell's Tiny Motor Powers its Mobility. 1999
[4]董亚茹.负载与动力蛋白步长关系的研究.2011, 6月
[5]舒适,刘爱校,刘国琴,阎隆飞.肌球蛋白研究进展, 生命的化学,1999,19卷,2期
[6]韩英荣,柳辉,展永,吴魏霞,赵同军,陈娅斐.纳米机器——分子马达[A],生物学通报,2010,第45卷,第1期
[7]张红卫,驱动蛋白马达动力学机制研究.2013, 3月
[8]郑文伟,生物分子马达驱动蛋白的机制研究.2008, 5月
The mechanism and function of kinesin in eukaryocyte
Abstract: The motor proteins mainly include three types of proteins, kinesin, dynein and myosin. Kinesin is the one that move towards a certain direction on the microtubule. And it is an essential proteins in the transport mechanism of eukaryocyte. Since found in 1985, kinesin has been one of the most popular topic in biology. In this review, we introduce the research the mechanism and function of motor proteins in eukaryocyte in recent years.
Keywords:kinesin, mechanism, function
课练2细胞中的蛋白质和核酸 小题狂练②小题是基础练小题提分快 1.[2018·全国卷Ⅰ]生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是() A．真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物 B．真核细胞的核中有DNA—蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有 C．若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶 D．若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶 答案：B 解析：真核细胞内的染色体和染色质都主要是由DNA和蛋白质组成，都存在DNA—蛋白质复合物，A正确；原核细胞无成形的细胞核，DNA裸露存在，不含染色体(质)，但是其DNA会在相关酶的催化下发生复制，DNA分子复制时会出现DNA—蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶，若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能为DNA聚合酶，C正确；在DNA转录合成RNA时，需要有RNA聚合酶的参与，故该DNA—蛋白质复合物中含有RNA聚合酶，D正确。 2．[2019·湖南联考]如图所示为某细胞中某多肽的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。下列有关分析，不正确的是() A．该多肽中的肽键数是2 B．该多肽是由3个氨基酸脱去3分子水缩合形成的 C．该多肽至少含有一个氨基和一个羧基 D．该化合物能与双缩脲试剂发生紫色反应 答案：B 解析：图中所示的化合物为三肽，含有2个肽键，是由3个氨基酸脱去2分子水形成的，A正确，B错误；该多肽为链状，至少含有一个氨基和一个羧基(R基中也可能含有氨基和羧基)，C正确；含有两个或两个以上肽键的化合物均能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。 3．[2019·西安月考]下图表示生物体内某种化合物的形成和在细胞中分布的情况。下列有关分析，错误的是() A．化学元素A包括五种大量元素 B．物质C中的D能被吡罗红染成红色
系 统内Array的额 分工 合作 细胞 器 1．下图表示几种细胞器模式简图，据图回答(填写相应的字母符号) (1)把光能转化为化学能的细胞器是________。 (2)与细胞壁形成有关的细胞器是________。 (3)在酶参与下，为进行多种反应合成有机物创造有利场所的细胞器是________。
(4)把物质氧化分解，为生物体进行各种生命活动提供能量的细胞器是________。 (5)具有双层膜结构的细胞器是________。 2．下图表示合在一起的动、植物细胞亚显微结构模式图。据图回答： (1)如果A图为洋葱根尖细胞，则不应该有细胞器[ ]________。 (2)动、植物细胞内都存在但功能不同的细胞器是[ ]________，该结构在植物细胞内与[ ]________的形成有关。 (3)如果B细胞为人体的骨骼肌细胞，则细胞器[ ]________________含量很多。 (4)核糖体的形成与________有关。 (5)若某细胞同时有A、B图中各种细胞器(结构)，则为________细胞。 (6)“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”，与之有关的细胞结构是[ ]____________________。 (7)蝌蚪在发育过程中尾巴会逐渐缩小直至消失，蘑菇生长到一定阶段会很快腐烂等，与这些现象有关的细胞结构是____________________________________。 3．在一定时间内让某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，经检查发现放射性同位素出现在右图中的1，2，3，4，5，6，7部位。请根据图回答下面的问题： （1）图中7是；1的功能是；在［2］中加工成糖蛋白；3来自； （2）7在［］中形成成熟蛋白。5来自； （3）用标号表示7的运输过程：； （4）由此可以看出，细胞内的生物膜在和上具有一定的连续性； （5）7的合成、加工和运输过程所需的大量能量是由［］供给的； （6）此动物细胞对7具有的功能 4．如图是一个细胞的亚显微结构图，请仔细观察后回答下面的问题： （1）该细胞是细胞，做出此判断的依据是：此细胞具有［］、［］和［］等结构； （2）细胞进行有氧呼吸的主要场所是［］，被称为细胞的； （3）该细胞的“养料制造车间”是［］，其主要功能是； （4）“生产蛋白质的机器”是［］，能够对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”是［］； （5）［9］内的液体称为细胞液，主要含等物质，其主要功能是。 1．请根据下图回答相关的问题： （1）图中所示结构只有通过能观察到。图中有双层膜结构的细胞器是（填标号）。 （2）合成蛋白质的场所是[ ] 。 （3）进行有氧呼吸的主要场所是[ ] ，该生理功能消耗的主要能源物质是。 （4）植物细胞具有，而该细胞没有的细胞器是和。
第3讲细胞中的蛋白质 考纲考情——知考向核心素养——提考能 最新考 纲 1.蛋白质的结构和功能(Ⅱ) 2.生物膜系统的结构和功 能(Ⅱ)——侧重内膜系统 对分泌蛋白的合成和运输 生命观 念 蛋白质的结构多样性 决定功能多样性及生 物膜系统的功能建立 生命部分与整体的观 念 近三年 考情 2018·全国卷Ⅰ(1，2)、 2018·全国卷Ⅱ(1，5，30)、 2018·全国卷Ⅲ(1)、2017·全 国卷Ⅰ(2，3)、 2016·全国卷Ⅰ(1，2)、 2016·全国卷Ⅱ(2) 科学思 维 归纳演绎蛋白质的合 成及有关计算比较 社会责 任 蛋白质与人体健康及 疾病治疗方面的应 用，养成良好的生活 习惯 考点一蛋白质的结构和功能 1.组成蛋白质的氨基酸元素组成、结构与种类
2.蛋白质的合成及其结构、功能的多样性 (1)二肽的形成过程 ①过程a ：脱水缩合，物质b ：二肽，结构c ：肽键。 ②H 2O 中H 来源于氨基和羧基；O 来源于羧基。 (2)蛋白质的形成过程 氨基酸――→脱水缩合 多肽（链）――→一或数条 盘曲、折叠蛋白质 3.蛋白质结构与功能的多样性 ■助学巧记 巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能
教材VS高考 1.真题重组判断正误 (1)真核细胞染色体和染色质中都存在DNA—蛋白质复合物(2018·全国卷Ⅰ，2A)() (2)植物叶肉细胞中液泡膜与类囊体膜上的蛋白质不同(2016·海南卷，3B)() (3)将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失(2017·海南卷，1C)() (4)核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用(2015·海南卷，11D)() 提示(1)√(2)√ (3)×盐析过程蛋白质空间结构没有破坏，所以其活性没有丧失。 (4)×所有蛋白质均在核糖体合成。 2.深挖教材 (1)(中图版必修1 P29图示2－1－5拓展)多肽与蛋白质有什么区别？提示多肽和蛋白质的区别：在核糖体上合成的是多肽，没有明显的空间结构，多肽必须经过加工后，才能形成具有一定空间结构和特定
致力于打造高品质文档研究凋亡素参与正常细胞核蛋白表达差异1．引言凋亡素能够特异引起肿瘤细胞与转化细胞的凋亡，这种细胞凋亡是非 P53 依赖的，而不能够导致正常细胞的凋亡，这与凋亡素的核定位有关。凋亡素 是一种在细胞质与细胞核之间穿梭的蛋白。无论是在肿瘤细胞还是正常细胞内，凋亡素都能够通过核定位信号进入细胞核。然而在肿瘤细胞中，凋亡素被修饰，导致出核信号的失活，定位在细胞核内，引起肿瘤细胞的凋亡；而在正常细胞中，凋亡素又通过出核信号出核，定位在细胞浆内，不引起正常细胞的凋亡。 综上所述，肿瘤细胞与正常细胞之间的蛋白表达一定存在着某种差异，使得凋亡素在肿瘤细胞中被特异地修饰。本实验通过蛋白质组学的方法来寻找肿瘤细胞与正常细胞核内的蛋白表达差异，以期望能够进一步探讨凋亡素诱导肿瘤细胞特异凋亡的机制。 2．材料和方法 2.2 pEGFP-C1-apoptin 载体的提取按照Promega 公司PureyieldTM Plasmid Midiprep System 提取试剂盒进行质粒的提取。 2.7 细胞核蛋白的双向电泳将提好的细胞核蛋白样品分装，送公司进行双向电泳。 3．实验及结果分析 3.2 双向电泳结果我们通过双向电泳进行初步分析，发现HepG2 与L02 细胞核蛋白表达存在差异。 4．讨论凋亡素能够特异引起肿瘤细胞与转化细胞的凋亡，这种细胞凋亡是非P53 依赖的，而不能够导致正常细胞的凋亡。同时我们观察到，凋亡素在细胞内的定位与其凋亡功能密切相关。将凋亡素的基因转染进细胞，24 小时后，我们发现凋亡素无论在肿瘤细胞还是正常细胞，都定位在细胞核内，都不引起细胞的凋亡。48 小时后，凋亡素在肿瘤细胞核内聚集，行使凋亡功能，而凋亡素却从正常细胞的核内出来，在胞质内聚集，不能引起正常细胞的凋亡。于是我们推测，凋亡素行使凋亡功能与其在肿瘤细胞核内受到某种修饰，而停留在细胞核内有关。而这种修饰在正常细胞的核内是没有的，因此肿瘤细胞与正常细胞之间一定存在着某种蛋白表达的差异。 因此，我们可以推测在肿瘤细胞内存在着特异的磷酸激酶，或者其他某种能使凋亡素特异修饰的蛋白。 目前高通量的蛋白质组学研究方法已经成为了有力的手段，蛋白质质谱鉴定技术和生物信息学迅猛发展。高分辨率、高敏感性和高流通性的分离和分离后鉴定技术，结合准确、全面的数据库技术，使蛋白质组技术用于生物研究卓有成效。我们通过蛋白质组学的方法找到了肿瘤细胞HepG2 细胞和正常细胞L02 细胞核蛋白表达的差异，但是由于时间关系，没有对差异点进行质谱分析，鉴定，这是我们下一步的工作，以期望能够找到这个特异的蛋白，来完善凋亡素的机制研究。
1、原料的选择 早年为了研究的方便，尽量寻找含某种蛋白质丰富的器官从中提取蛋白质。但至目前经 常遇到的多是含量低的器官或组织且量也很小，如下丘脑、松果体、细胞膜或内膜等原材料， - 105 - 蛋白质提取与制备Protein Extraction and Preparation 因而对提取要求更复杂一些。 原料的选择主要依据实验目的定。从工业生产角度考虑，注意选含量高、来源丰富及成 本低的原料。尽量要新鲜原料。但有时这几方面不同时具备。含量丰富但来源困难，或含量 来源均理想，但分离纯化操作繁琐，反而不如含量略低些易于获得纯品者。一般要注意种属 的关系，如鲣的心肌细胞色素C 较马的易结晶，马的血红蛋白较牛的易结晶。要事前调查 制备的难易情况。若利用蛋白质的活性，对原料的种属应几乎无影响。如利用胰蛋白酶水解 蛋白质的活性，用猪或牛胰脏均可。但若研究蛋白质自身的性质及结构时，原料的来源种属 必须一定。研究由于病态引起的特殊蛋白质（本斯.琼斯氏蛋白、贫血血红蛋白）时，不但 使用种属一定的原料，而且要取自同一个体的原料。可能时尽量用全年均可采到的原料。对 动物生理状态间的差异（如饥饿时脂肪和糖类相对减少），采收期及产地等因素也要注意。 2、前处理 a、细胞的破碎 材料选定通常要进行处理。要剔除结缔组织及脂肪组织。如不能立即进行实验，则应冷 冻保存。除了提取及胞细外成分，对细胞内及多细胞生物组织中的蛋白质的分离提取均须先 将细胞破碎，使其充分释放到溶液中。不同生物体或同一生物体不同的组织，其细胞破坏难 易不一，使用方法也不完全相同。如动物胰、肝、脑组织一般较柔软，作普通匀浆器磨研即 可，肌肉及心组织较韧，需预先绞碎再制成匀桨。 ⑴机械方法 主要通过机械切力的作用使组织细胞破坏。常用器械有：①高速组织捣碎机（转速可达 10000rpm，具高速转动的锋利的刀片），宜用于动物内脏组织的破碎；②玻璃匀浆器（用两 个磨砂面相互摩擦，将细胞磨碎），适用于少量材料，也可用不锈钢或硬质塑料等，两面间
提取细胞核蛋白的步骤： 1.向培养细胞的平皿中加入少量（保证在1.5ml TUBE内能放下）冷PBS(或1*D-Hanks) 2.，用细胞刮刀尽可能多的刮下细胞，收集到1.5ml的离心管中。 在预冷的离心机中，４度，1000rcf，1－3分钟，沉降细胞。 为尽可能多的获得细胞，可将一次离心后的上清再重复刮细胞一次； 2. 将细胞重悬于cell lysis buffer中（加入体积106细胞/200uL，体积估计方法还是没确 定,should be sufficient; 一般就是一个10cm平皿加1ml cell lysis buffer）,添加蛋白酶抑 制剂；先破细胞膜，得到细胞核（没有用B DOUNCE）； 冰上放置（不震荡，可偶尔用枪轻吹）30分钟至1小时（此时核膜没有破，有核染色为证），充分裂解； cell lysis buffer： 5mM PIPES pH 8.0 85mM KCL, 0.5% NP40, 1% protein inhibitor; 3. ４度，1000rcf，20分钟，上清为胞质蛋白（蛋白浓度比较低，如需要检测，建议先 浓缩一下），沉淀为细胞核； 此时可以将沉淀冻存于－70℃； 4. 将沉淀重悬于100-200 ul nucleai lysis buffer（体积视目的蛋白表达丰度而定，一般 50-100ul）中，添加蛋白酶抑制剂，冰上放置30分钟至1小时（每5分钟震荡一次），充分裂解；可以观察到沉淀慢慢消失，溶液变澄清； nucleai lysis buffer：成分同SDS lysis buffer； 50mM Tris-Cl pH 8.1, 10mM EDTA, 1% SDS, 1% protein inhibitor; 5. 四度，最大转速离心，10分钟以上（尽可能沉淀完全），上清即为细胞核蛋白； （此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容， 供参考，感谢您的配合和支持） 编辑版word
蛋白质提取与制备的原理和方法 蛋白质提取与制备蛋白质种类很多，性质上的差异很大，既或是同类蛋白质，因选用材料不同，使用方法差别也很大，且又处于不同的体系中，因此不可能有一个固定的程序适用各类蛋白质的分离。但多数分离工作中的关键部分基本手段还是共同的，大部分蛋白质均可溶于水、稀盐、稀酸或稀碱溶液中，少数与脂类结合的蛋白质溶于乙醇、丙酮及丁醇等有机溶剂中。因此可采用不同溶剂提取、分离及纯化蛋白质和酶。 蛋白质与酶在不同溶剂中溶解度的差异，主要取决于蛋白分子中非极性疏水基团与极性亲水基团的比例，其次取决于这些基团的排列和偶极矩。故分子结构性质是不同蛋白质溶解差异的内因。温度、pH、离子强度等是影响蛋白质溶解度的外界条件。提取蛋白质时常根据这些内外因素综合加以利用。将细胞内蛋白质提取出来。并与其它不需要的物质分开。但动物材料中的蛋白质有些可溶性的形式存在于体液（如血浆、消化硫等）中，可以不必经过提取直接进行分离。蛋白质中的角蛋白、胶原及丝蛋白等不溶性蛋白质，只需要适当的溶剂洗去可溶性的伴随物，如脂类、糖类以及其他可溶性蛋白质，最后剩下的就是不溶性蛋白质。这些蛋白质经细胞破碎后，用水、稀盐酸及缓冲液等适当溶剂，将蛋白质溶解出来，再用离心法除去不溶物，即得粗提取液。水适用于白蛋白类蛋白质的抽提。如果抽提物的pH用适当缓冲液控制时，共稳定性及溶解度均能增加。如球蛋白 类能溶于稀盐溶液中，脂蛋白可用 稀的去垢剂溶液如十二烷基硫酸钠、洋地黄皂苷（Digitonin）溶液或有机溶剂来抽提。其它不溶于水的蛋白质通常用稀碱溶液抽提。 蛋白质类别和溶解性质 白蛋白和球蛋白: 溶于水及稀盐、稀酸、稀碱溶液，可被50%饱和度硫酸铵析出。 真球蛋白: 一般在等电点时不溶于水，但加入少量的盐、酸、碱则可溶解。 拟球蛋白: 溶于水，可为50%饱和度硫酸铵析出 醇溶蛋白: 溶于70～80%乙醇中，不溶于水及无水乙醇 壳蛋白: 在等电点不溶于水，也不溶于稀盐酸，易溶于稀酸、稀碱溶液 精蛋白: 溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀 组蛋白: 溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀 硬蛋白质: 不溶于水、盐、稀酸及稀碱 缀合蛋白(包括磷蛋白、粘蛋白、糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、血红蛋白、金属蛋白、黄素蛋白和氮苯蛋白等) : 此类蛋白质溶解性质随蛋白质与非蛋白质结合部分的不同而异，除脂蛋白外，一般可溶于稀酸、稀碱及盐溶液中，脂蛋白如
《细胞器和细胞核》预习学案 知识点一细胞的基本结构(侧重细胞器) 知识点二真核细胞与原核细胞 ①除去细胞壁的植物细胞②活细胞③细胞膜④细胞质⑤细胞核⑥细胞液⑦吸水⑧光合作用⑨化学能⑩能量转化车间?线粒体?有氧呼吸?动力车间?蛋白质?脂质?糖类?高尔基体?细胞壁?细胞分泌物?蛋白质○21纺锤体○22水解酶○23消化○24较小○25较大○26无核膜○27有核膜○28核仁○29没有○30核糖体○31有○32有无核膜 判一判：单细胞生物中细菌、蓝藻、支原体、衣原体、放线菌等都是原核生物，而变形虫、草履虫、酵母菌等不是原核生物。
知识点三细胞核 思一思：mRNA和蛋白质出入细胞核需要穿过几层膜结构？ ?核膜?DNA和蛋白质组成?遗传信息的载体?同一种物质在不同时期的两种状态?某种RNA?核糖体?较大?核孔?遗传信息库?代谢和遗传 思一思：通过核孔，不需穿过膜结构，故为0层。 知识点四：观察叶绿体和线粒体 1．原理 (1)叶绿体呈绿色的椭球形或球形，不需染色，制片后直接观察。 (2)线粒体呈无色棒状、圆球状等，用健那绿染成蓝绿色后制片观察。 2．方法步骤 3．注意问题 (1)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。 (2)要漱净口腔，防止杂质对观察物像的干扰。 (3)用菠菜叶带叶肉的下表皮的原因：靠近下表皮的叶为栅栏组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察； 带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体。
《细胞器和细胞核》课堂学案 【考纲要求】 1.主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)。2.观察叶绿体和线粒体(Ⅱ)。3细胞核的结构和功能(Ⅱ) 【重点梳理】 想一想 细胞器也会凋亡 (死亡 )吗 ②真核生物：无叶绿体不能进行光合作用；无线粒体不能进行有氧呼吸(如蛔虫、哺乳动物成熟的红细胞)。 ③原核生物：无叶绿体但含光合色素，可进行光合作用(如蓝藻)；无线粒体但可进行有氧呼吸(如硝化细菌等)。 ④在动植物细胞中，有大液泡的细胞是植物细胞，没有大液泡的细胞不一定是动物细胞，植物的未成熟细胞也没有大液泡，如根尖分生区细胞。 ⑤在动植物细胞中，有中心体的细胞可能是动物细胞或低等植物细胞，没有中心体的细胞是高等植物细胞，中心体不能作为鉴别动物细胞和植物细胞的依据，但可以用作鉴别动物细胞和高等植物细胞的依据。 三．细胞器的结构与功能归类 (1)．从分布上看 ① 植物细胞特有的细胞器：
蛋白质提取常用试剂及操作方法 一、原料选择和前处理 （一）原料的选择 早年为了研究的方便，尽量寻找含某种蛋白质丰富的器官从中提取蛋白质。但至目前经常遇到的多是含量低的器官或组织且量也很小，如下丘脑、松果体、细胞膜或内膜等原材料，因而对提取要求更复杂一些。原料的选择主要依据实验目的定。从工业生产角度考虑，注意选含量高、来源丰富及成本低的原料。尽量要新鲜原料。但有时这几方面不同时具备。含量丰富但来源困难，或含量来源均理想，但分离纯化操作繁琐，反而不如含量略低些易于获得纯品者。一般要注意种属的关系，如鲣的心肌细胞色素C 较马的易结晶，马的血红蛋白较牛的易结晶。要事前调查制备的难易情况。若利用蛋白质的活性，对原料的种属应几乎无影响。如利用胰蛋白酶水解蛋白质的活性，用猪或牛胰脏均可。但若研究蛋白质自身的性质及结构时，原料的来源种属必须一定。研究由于病态引起的特殊蛋白质（本斯.琼斯氏蛋白、贫血血红蛋白）时，不但使用种属一定的原料，而且要取自同一个体的原料。可能时尽量用全年均可采到的原料。对动物生理状态间的差异（如饥饿时脂肪和糖类相对减少），采收期及产地等因素也要注意。 （二）前处理 1.细胞的破碎 材料选定通常要进行处理。要剔除结缔组织及脂肪组织。如不能立即进行实验，则应冷冻保存。除了提取及胞细外成分，对细胞内及多细胞生物组织中的蛋白质的分离提取均须先将细胞破碎，使其充分释放到溶液中。不同生物体或同一生物体不同的组织，其细胞破坏难易不一，使用方法也不完全相同。如动物胰、肝、脑组织一般较柔软，作普通匀浆器磨研即可，肌肉及心组织较韧，需预先绞碎再制成匀桨。 ⑴机械方法 主要通过机械切力的作用使组织细胞破坏。常用器械有：①高速组织捣碎机（转速可达10000rpm，具高速转动的锋利的刀片），宜用于动物内脏组织的破碎；②玻璃匀浆器（用两个磨砂面相互摩擦，将细胞磨碎），适用于少量材料，也可用不锈钢或硬质塑料等，两面间隔只有十分之几毫米，对细胞破碎程度较高速捣碎机高，机械切力对分子破坏较小。小量的也可用乳钵与适当的缓冲剂磨碎提取，也可加氧化铝、石英砂及玻璃粉磨细。但在磨细时局部往往生热导致变性或pH 显著变化，尤其用玻璃粉和氧化铝时。磨细剂的吸附也可导致损失。 ⑵物理方法 主要通过各种物理因素的作用，使组织细胞破碎的方法。 Ⅰ.反复冻融法 于冷藏库或干冰反复于零下15～20℃使之冻固，然后缓慢地融解，如此反复操作，使大部分细胞及细胞内颗粒破坏。由于渗透压的变化，使结合水冻结产生组织的变性，冰片将细胞膜破碎，使蛋白质可溶化，成为粘稠的浓溶液，但脂蛋白冻结变性。 Ⅱ.冷热变替法 将材料投入沸水中，于90℃左右维持数分钟，立即置于冰浴中使之迅速冷却，绝大部分细胞被破坏。 Ⅲ.超声波法 暴露于9～10 千周声波或10～500 千周超声波所产生的机械振动，只要有设备该法方便且效果也好，但一次处理量较小。应用超声波处理时应注意避免溶液中气泡的存在。处理一些
医学细胞生物学设计型实验设计报告 姓名：李飘班级：K—10班学号：1020151004 评分 【实验项目】：动物细胞细胞核的分离与鉴定 【实验原理】：核体的制备核体是指含有少量细胞质并由质膜包裹的 细胞核。因为在实际中我们不可能100%的得到细胞核，因此,我们只能制备含有少量细胞质的核体，核体的制备方法主要有吸出法和原生质体破裂法等。在本实验中我们采用排除法来制备核体。排除法制备核体是通过细胞松弛素和高速离心的作用使细胞核排出，然后从离心管底部沉淀中收集获得核体。 细胞核的鉴定因为细胞核中主要含DNA，是碱性蛋白。因此将分离出的核体经三氯醋酸处理,抽提掉核酸后，用碱性固绿溶液染色，可以使细胞核内的碱性蛋白显示出来。 【实验步骤】： 1．细胞培养：将欲分离微核体和细胞质的动物接种于脱核塑料圆板上，使适宜的培养基中于37 ℃的条件下培养，使细胞固定在脱核塑料圆板上，脱核塑料圆板的直径应稍小于离心管的直径，使用前先用水洗干净再经过乙醇杀菌处理。 2．秋水仙碱处理：细胞培养一段时间以后，加入0.1ug/ml的秋水仙碱，处理细胞48～60h 滤纸，使细胞形成多个大小不同的核体。 3．细胞松弛素处理：在离心管内加入5ml预热至37 ℃的细胞松弛素B溶液将固定有动物细胞的圆板面朝下放入离心管内，固定圆板位置后，再加入10ml37 ℃的CB溶液。 4．离心：在1000～15000r/min核体从细胞排出。 5．收集核体：由于核体的贴附力弱，可以从离心管底部的沉淀中收集。 6．固定：将收集的核体涂于玻片上制成涂片，滴加15%乙醇于涂片上，固定5min，室温晾干。 7．三氯醋酸处理：将已固定的血涂片浸在90 ℃的三氯醋酸溶液中处理20min，细流水反复冲洗玻片上的三氯醋酸直至冲尽。用滤纸吸于玻片上多余水分晾干。 8．染色：将制作好的涂片放入0.1%碱性固绿染液中染色10～15min，细流水冲去多余染液，晾干，镜检。 【注意事项】： 1．在离心管内加入的5ml细胞核松弛素B溶液要预热到37 ℃，因为只有这样才接近动物的最佳体温37 ℃。 2．涂片在用三氯醋酸处理时，时间不宜过长或过短，过长会使核膜裂解，过短使抽提的核酸不够。 3．在染色时，时间一定要足够，否则染色不完全，得不到理想的实验结果。 4．因去掉胞质的核体贴附能力弱，因注意在固定、三氯醋酸处理、染色时、尽量避免胞核的脱落。 【预期结果】：经碱性固绿染色的核体涂片被染成绿色，说明这是碱性 蛋白，即细胞核。
胞浆蛋白—核蛋白抽提试剂盒 产品编号产品名称包装 SINP001 胞浆－核蛋白抽提试剂盒50× 产品简介：细胞核和细胞浆目前成为研究细胞组分的两个热点，获得高浓度的细胞核蛋白和细胞浆蛋白成为得到好的研究结果的重要实验过程。本试剂盒主要原理是在低渗透压条 件下，使细胞充分膨胀，然后破坏细胞膜，释放出细胞浆蛋白，离心得到细胞核沉 淀。最后通过高盐的细胞核蛋白抽提试剂抽提得到细胞核蛋白。本试剂盒是本公司 非放射性EMSA试剂盒（cat; SIDET001, SIDET003, SIDET004,）实验成功的重要部 分，经BCA测定24cm2贴壁细胞(或50ml规格培养瓶养的悬浮细胞)抽提物，核蛋白 浓度约为 2.5ug/ul或更高。抽提得到的蛋白可以用于Western，EMSA， footprinting，报告基因检测以及酶活力测定等后续操作。本试剂盒可足够您进行 50次抽提操作！ 包装清单： 试剂包装总量 5X Buffer A 1瓶35ml/瓶 2X Buffer B1支 1.5ml/支 Solution I（溶液I）1支 1.75ml/支 Solution II（溶液II）1支 1.75ml/支 Solution III（溶液III）1支 1.5ml/支 PMSF Solution 1支0.85ml/支 User Manual (说明书) 1份1份/Kit 保存温度： 4℃保存。 Ⅰ.准备抽提试剂：按照下列方法制备胞浆－核蛋白抽提液： 1.制备3ml胞浆蛋白裂解液I ： 试剂体积 5X Buffer A0.6ml Solution I（溶液I）30ul Solution II（溶液II）30ul PMSF Solution 15ul dd-H2O 2.325ml 总体积 3.0ml 注：PMSF Solution须在抽提试剂加入到样品中前2-3分钟内加入。
高中生物原核细胞和真核细胞知识点 高中生物原核细胞和真核细胞学习方法一核心导读：【解析】结合生物知道，动物植物和真菌细胞均有由核膜包围形成的细胞核，核内有核仁，dna和蛋白质结合在一起形成染色体。 高中生物原核细胞和真核细胞学习方法核心导读：【解析】结合生物知道，动物植物和真菌细胞均有由核膜包围形成的细胞核，核内有核仁，dna和蛋白质结合在一起形成染色体，如衣藻蛔虫和水稻。原核生物不具核仁核膜，有拟核，拟核内通常只有一个环状的dna分子且不与蛋白质结合在一起形成染色体，如硝化细【解析】结合生物知道，动物植物和真菌细胞均有由核膜包围形成的细胞核，核内有核仁，dna和蛋白质结合在一起形成染色体，如衣藻蛔虫和水稻。原核生物不具核仁核膜，有拟核，拟核内通常只有一个环状的dna分子且不与蛋白质结合在一起形成染色体，如硝化细菌乳酸菌和蓝藻。植物(衣藻水稻)的细胞壁主要由纤维素和果胶构成，能够被纤维素酶所 破坏，细菌和蓝藻等原核生物的细胞壁由肽聚糖构成，纤维素酶不能使其破坏，动物细胞无细胞壁，也不会受到破坏，因而甲乙细胞应分别来源于原核生物和动物。绝大多数动物细胞中都含有线粒体，蛔虫等体内寄生虫例外。绿色植物见光部分的细胞含有叶绿体，能够进行光合作用，如丁高中历史。蓝藻虽无叶绿体，却因具有叶绿素和藻蓝素能够进行光合作用，如甲。细胞均具有核糖体;具有环状dna分子，又能进行光合作用的原核生物是蓝藻。例. 研究人员分别从生物(a.水稻b.硝化细菌c.蛔虫d.乳酸菌e.蓝藻f.水稻g.酵母菌)细胞中选取4种(甲乙丙丁)进行实验，观察分析结果如下表(表中表示有，表示无，纤维素酶可促进纤维素水解)。请据表回答：
教学设计 第一单元第二章第三节 真核细胞和原核细胞 济南中学石学业 一、教材分析 本节课是《分子与细胞》第一单元第二章第三节内容，是对自然界中构成生物体的细胞的综述，本节课不是本章的重点，所以知识相对比较简单，适合把课堂充分放给学生，让学生在自学的基础上，再通过合作探究获取相关知识。这样既可以使学生有自己获得知识的成功感，又可以充分激发他们学习生物的兴趣，还可以增强他们的合作意识，为进一步探究生物的其他知识奠定了良好的基础。 由于本节课有分组实验，所以最好组织学生在实验室中完成本节课的学习。 二、学情分析 学生在前面已经学习了高倍镜的使用和真核细胞的相关结构的知识以后，再进行本节课的学习，就有了良好的基础。由于大肠杆菌比较小，在高倍镜下学生也较难观察到，所以教师要提前准备好示范，即便如此，学生也不能观察到细胞内的微小结构，所以教师要提前准备好真、原核细胞的示意图，从而为学生的合作探究做好铺垫。 三、教学目标： 1．知识性目标： （1）了解原核细胞和真核细胞的特点。 （2）真核细胞和原核细胞的区别。 2．技能性目标： （1）培养学生识图、观察能力。 （2）用比较和对比方法处理有关细胞的学习材料，接受学习方法和策略的训练，提高自主学习能力。 3．情感目标： （1）培养学生的探究精神和环保意识。 （2）深刻认识细胞结构与功能的统一、各种活细胞中物质、能量和信息变化的统一，生物体部分与整体的统一等，接受辩证唯物主义教育和逐渐树立科学的自然观。
四、重、难点： 1．使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。 2．真核细胞和原核细胞的区别。 五、教学方法：观察比较法、教师讲授法、合作探究法。 六、教学用具：显微镜、载玻片、酒精灯、盖玻片、吸水纸、接种环、展示板等。 七、教学准备： 1．材料：学案。 2．试剂：大肠杆菌菌种、酵母菌菌种、草酸铵结晶紫染液、碘液、无菌水等。 八、教学过程： （一）导入教学 教师：上一节我们学习了有关细胞的主要特征，以及细胞的基本结构，为了进一步巩固我们上节课学习的内容，请大家完成学案上的知识回顾。 学生：板演知识回顾的答案（教师做查缺补漏，适当点拨） 教师：以上结构实际上是自然界中最复杂的细胞——真核细胞所具有的，但自然界中还存在着另一类结构相对比较简单的细胞——原核细胞，今天我们就把细胞进行分类的同时，学习一下有关真核细胞和原核细胞的特点。 （二）过程教学 1．学生自主学习：学生阅读教材，然后完成学案中“自主学习”模块的内容（找同学说自己的答案，大家共同纠错）。 2．学生合作探究：
细胞生物学名词解释整理 原核细胞prokaryotic 真核细胞eukaryotic cell 细胞生物学cell biology MiRNA：是一条长约21到25nt的非编码RNA,其前体为70到90nt,具有发卡结构（即茎环结构），普遍存在于生物界，具有高度的保守性。25 RNA干扰（RNA interference，RNAi）现象：通过促使特定基因的miRNA降解来高效、特异地阻断体内特定基因表达。是揭示细胞内基因沉默机制，基因功能分析的有力工具。 25 细胞膜cell membrane 是包围在细胞表面的一层薄膜，又称质膜。将细胞中的生命物质与外界环境物质分隔开，维持细胞特有的内环境。63 脂筏lipid rafts 由于鞘脂的脂肪酸尾比较长，因此微区比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动。78 内膜系统endomembrane system :相对于质膜而言，把细胞内在结构、功能以及发生上密切关联的其他所有膜性结构细胞器统称为内膜系统。 分子伴侣molecular chaperone一类虽然能通过对其各自作用对象的识别，结合来协助它们的折叠组装和转运，但其本身却并不参与最终作用产物的行成，也不会改变其自身的基本分子生物学特性的蛋白质 信号序列signal sequence 信号肽signal peptid指导蛋白质多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素，是被合成肽链N端的一段特殊氨基酸序列，即信号肽或称信号序列。112 驻留信号retention signal 是内质网驻留蛋白，主要包括内质网驻留信号，内质网回收信号。核输入信号nuclear import signal 又称为核定位信号nuclear localization signal NLS凡是细胞质中合成的核蛋白质，其肽链中均含有7个氨基酸组成的特异性信号序列，负责分拣并指导蛋白质从细胞质通过核孔复合体输入到细胞核内。115 内质网endoplasmic reticulum ER在细胞质的内置区分布着一些由小管小泡相互连接吻合形成的网状结构，内质网实质上是由膜性的囊泡所构成的。 高尔基复合体Golgi complex 117 溶酶体lysosome 过氧化物酶体peroxisome 微体microbody 细胞骨架cytoskeleton是指真核细胞中与保持细胞形态结构与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络，包括微管、微丝和中间丝。143 微管microtubule是由微管蛋白原丝组成的不分支的中空管状结构。在保持细胞特定形态、参与细胞运动方面起重要作用，被看做是细胞的骨骼系统。 微管组织中心microtubule organizing center,MTOC 马达蛋白motor protein 微管参与细胞内物质运输任务是通过利用A TP作为动力蛋白实现的，这类蛋白统称为马达蛋白。151 驱动蛋白kinesin 、动力蛋白dynein 、肌球蛋白myosin驱动蛋白和动力蛋白是以微管作为运行轨道，而肌球蛋白则是以肌动蛋白纤维作为运行轨道的。 微丝microfilament,MF是普遍存在于真核细胞中的肌动蛋白组成的直径为5到10纳米的骨架纤丝，可呈束状、网状或散在分布于细胞质中，基本成分是肌动蛋白，具有收缩功能，中间丝intermediate filament IF又称中间纤维，直径介于微丝和微管之间，是最稳定的细胞骨架成分，在细胞构建分化等多种生命活动过程中其重要作用。被称为细胞的肌肉系统。163
第5讲细胞核、原核细胞[考纲点击] 细胞核的结构和功能(Ⅱ) [学生用书P23～P24] 一、细胞核的结构与功能 1．细胞核 (1) 分布：真核细胞。 (2)结构 (3)功能：是遗传物质贮存和复制的场所，是细胞的控制中心。 2 ．动植物细胞比较 项目动物细胞植物细胞 不同点 细胞壁无有 质体无具有叶绿体等质体 大液泡一般没有成熟植物细胞具有 中心体有高等植物细胞中没有相同点 都具有细胞膜、细胞溶胶和细胞核；细胞质中都有线粒体、内质网、核 糖体、高尔基体等细胞器 1．原核细胞与真核细胞结构上的区别 (1)原核细胞没有细胞核，但有拟核，DNA就存在于该区域。 (2)原核细胞没有由膜包被的各种细胞器，但有核糖体。 2．原核细胞结构示意图及功能 原核细胞无线粒体和叶绿体，它们能否进行需氧呼吸和光合作用？ 提示：能，例如，硝化细菌可进行需氧呼吸，蓝细菌可进行光合作用。 1．(2015·江苏扬州模拟)科学家用显微技术除去变形虫的细胞核，其新陈代谢减弱，运动停止；重新植入细胞核后，发现其生命活动又能恢复。这说明了细胞核是() A．细胞代谢的主要场所 B．遗传物质的贮存和复制场所 C．细胞遗传特性的控制中心 D．细胞生命活动的控制中心
解析：选D。由题干信息可知，去除变形虫细胞核后其新陈代谢、运动等活动停止，重 新植入后又恢复，说明细胞核是生命活动的控制中心。 2．(2015·金丽衢十二校联考)大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大和 较多的核仁。根据这一事实可以推测() A．细胞中的蛋白质主要由核仁合成 B．核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关 C．无核仁的细胞往往不能合成蛋白质 D．DNA的转录和翻译通常发生在核仁中 解析：选B。蛋白质合成需要核糖体，核仁与核糖体的rRNA及核糖体的形成有关。 3．核孔是细胞核与细胞质之间进行物质运输的通道。下列物质中，一般不．经核孔进行 运输的是() A．DNA B．DNA聚合酶 C．RNA D．RNA聚合酶 解析：选A。核孔是细胞核与细胞质进行物质交换和信息交流的通道，但DNA主要存 在于细胞核内，一般不经核孔进行运输，A正确。 [学生用书P24～P26] 考点一以实验设计与分析为基础，考查细胞核的功能 实验内容实验过程实验结论实验分析 横缢蝾螈受精卵蝾螈的细 胞分裂和 分化是由 细胞核控 制的 既有相互 对照，又有 自身对照 变形虫切割实验 变形虫的 分裂、生 长、再生、 应激性是 由细胞核 控制的 既有相互 对照，又有 自身对照
高中生物细胞核和细胞器2019年3月21日 （考试总分：108 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 2 小题，共计 8 分） 1、（4分）图是某动物细胞的亚显微结构模式图，请据图回答问题： （1）原核细胞与图中细胞的根本区别是前者_______，细胞与周围环境进行信息交流均依赖于细胞结构中的[ ]________。 （2）图中为生命活动提供能量的细胞器是[ ]________。 （3）若该图表示菠菜的叶肉细胞，图中不应有的结构是[ ]____________。 （4）此图表示动物细胞的模式图，因为此细胞具有[ ]__________，而没有______________（至少写出2点）。 （5）图中[7]增加膜面积是通过____________________来实现的，膜面积的增大可为_______提供更多的附着位点。 2、（4分）下图是将高等动、植物细胞拼接在一起的部分亚显微结构模式图。请据图回答下列问题： （1）图中①表示的结构是_________。 （2）绿色植物细胞进行光合作用和呼吸作用的场所分别是_________和__________（填写图中的序号或细胞器名称）。 （3）植物细胞光合作用产生的________可作为呼吸作用的原料，呼吸作用产生的_______可作为光合 作用的原料。 （4）细胞中的遗传物质主要存在于__________中（填写图中的序号或细胞器名称）。 （5）从图中可以看出，高等动物细胞没有，高等植物细胞具有的结构是___________________（填写图中的序号或细胞器名称）。 （6）图中具有双层膜且含有遗传物质DNA的结构是___________________________（填写图中序号或结构名称）。 二、单选题（本题共计 20 小题，共计 100 分） 3、（5分）下图表示物质通过核孔复合体的过程。下列有关说法正确的是 A．不同类型的细胞中核孔数量都相同 B．离子和小分子物质都不能通过核孔 C．大分子物质进出核孔需要载体蛋白的协助 D．蛋白质、核酸都能通过核孔进出细胞核 4、（5分）生物膜将真核细胞分隔成不同的区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰。下列叙述正确的是 A．细胞核是染色质存在的场所 B．高尔基体是肽链合成和加工的场所 C．线粒体是有氧呼吸的场所 D．溶酶体合成和分泌多种酸性水解酶 5、（5分）叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确 ．．的是 A．CO2的固定过程发生在基质中 B．叶绿体内膜向内折叠增大膜面积 C．只有叶绿素能吸收光能 D．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 6、（5分）如图是细胞核的结构模式图，下列关于各结构及功能的叙述错误的是
https://www.doczj.com/doc/484082681.html, 膜蛋白的提取方法-全攻略 一、膜蛋白简介 膜蛋白在细胞中扮演着重要的角色：例如被熟知的识别、信号转导、运输等功能，也是用药的理想的靶点，虽动物细胞主要有9种膜脂，而膜蛋白的种类繁多，多数膜蛋白分子数目较少，但却赋予细胞膜非常重要的生物学功能。 根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式，膜蛋白可分为两大类型：外在膜蛋白、内在膜蛋白。 (1) 外在膜蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，膜结构并不被破坏。 (2) 内在膜蛋白与膜结合非常紧密，一般只有用去垢剂(detergent)使其膜解后才可分离出来。 附注：使用分级抽提方法获得的“膜蛋白”中只有很少一部分是具备多跨膜区的整合膜蛋白。 二、膜蛋白的提取方法 谈及蛋白分离，我们想到：超速离心，盐析法、超滤法、凝胶过滤法、等电点沉淀法、离子交换层析、亲和层析、吸附层析、逆流分溶、酶解法……有时这些方法常常组合到一起对特定的物质进行分离纯化。由于蛋白质种类繁多，不同的蛋白质由于结构和组成的差异，其溶解
https://www.doczj.com/doc/484082681.html, 度也各不相同.根据蛋白质的溶解特性，同时可选择不同的溶剂提取，分为水溶液提取和有机溶剂提取. 但是与胞质蛋白，核蛋白提取不同之处在于膜蛋白是嵌在膜中的，水溶性不好，基本方法就是用不同的离心速度去掉胞质蛋白等，然后用去污剂把蛋白从膜中释放出来。膜蛋白分离纯化的重要步骤是选择适当的增溶用表面活性剂，一般常用的有胆酸盐，CHAPS(一种离子去污剂），Emulgen和Lubrol等表面活性剂。 1）先分离膜，然后提取；如选用冷热交替法、反复冻融法、超声破碎法、玻璃匀浆法、自溶法和酶处理法使得细胞破碎，然后通过梯度离心得到含有膜蛋白的粗组分。（例如：用液氮研磨组织，加入匀浆缓冲液及蛋白酶抑制剂，然后差速离心、蔗糖密度梯度离心。收集37%与41%间的成分，即为质膜部分。裂解即可收集膜蛋白） 2）用特殊的去污剂选择性的分离。从膜上提取蛋白有许多困难。在多数情况下，都是采用去垢剂将疏水蛋白从其膜结构中溶解下来，然后将蛋白质稳定。去垢剂的选择通常是依据他对所需要蛋白质的提取效率来确定，但在某些情况下，还要考虑到以后的纯化步骤。虽然许多膜蛋白必须在去垢剂存在的情况下进行纯化，但最终仍可能需要除去去垢剂。这常常会引起蛋白质失活，但如果蛋白质是用于测序的，他将不是一个问题。如果不是用于测序的，可考虑使用能够黏附去垢剂的疏水珠.许多文献和生化试剂供应商的产品目录中，都介绍有许多种不同的可用来溶解膜蛋白的去垢剂.然而，他们并不是普遍适用的.在设计膜蛋白溶解方案时，必须考虑某一去垢剂的特殊性质.如 triton X-100在280nm处有吸收，如果某蛋白质的测试与280nm 处的吸收有关，就应避免使用这类去垢剂. 将膜制剂与胞质蛋白及细胞核分离后，再进一步从细胞膜制剂中将所需的膜蛋白增溶下来.这种做法的好处是可以用强烈的去垢剂提取细胞骨架的相关蛋白，而无需考虑胞质蛋白、细胞核成分或染色质成分的混入.使用这种方法所获得的膜蛋白，无论在种类上还是数量上，都比酸溶解法所得到的蛋白（<5000Da）要多.一般提取的膜蛋白量往往只占膜蛋白总量的不足0.1%，所以充分的膜蛋白的提取，无疑对于研究膜蛋白的结构和功能都是非常重要的. 酸溶解法简单，可靠，但有时含有其他蛋白。一般的都是利用4℃时所有的蛋白质原则上都溶于Triton X-114水溶液，在温度超过20℃时，此溶液分为水相和去污相；此时亲水性蛋白溶于水相，疏水的膜蛋白溶于去污剂相中。利用此性质可提取膜蛋白。 3 )膜蛋白色谱(Chromatography of Membrane Protein,CMP)：CMP分离强疏水性蛋白、多肽混合物的层析系统，一般有去垢剂（如SDS）溶解膜蛋白后形成SDS-融膜蛋白，并由羟基磷灰石为固定相的柱子分离纯化。羟基磷灰石柱具有阴离子磷酸基团（P-端），又具有阳离子钙（C-端），与固定相结合主要决定于膜蛋白的大小、SDS结合量。利用原子散射法研究cAMP的