细胞生物学笔记
第一讲绪论
一．细胞生物学研究的内容与现状
1．研究对象――细胞（cell）
利用光学显微镜、电子显微镜和冰冻蚀刻等方法，从细胞的整体活动水平、亚细胞水平和分子水平对细胞和细胞器的结构与功能，进行研究，以动态的观点来探索细胞的基本生命活动。
1976 年，在美国波士顿召开了第一次“细胞生物学”会议，标志了细胞生物学的诞生。
当前，逐渐与分子生物学结合，向分子水平发展。
二．细胞生物学的发展简史
1．细胞的发现
1590 年，第一架复式显微镜由荷兰眼镜制造商詹森H.和Z.Janssen ）父子制造，放大倍数为10-30 倍，能观察昆虫跳蚤之类的生物，故俗称“跳蚤镜”；
1665年，英国人罗勃特·胡克（Robert.Hooke）发表了《显微图谱》一书，书中第一次描绘了细胞的形态，他所用的自制显微镜放大倍数为40-140 倍，观察到了植物死细胞的壁（cell-小室）；1674 年,荷兰人列文胡克（A.V.Leeuwenhoek ）第一次观察到了活细胞，他所用的显微镜放大倍数为250-500 倍。
2．细胞学说的创立19 世纪30 年代，显微技术提高至1μm 以内，同时切片机的研制成功，促进了显微解剖学的发展，提高了人们对细胞的认识。
1831 年，Robert Brown 发现了细胞核；
1833 年，施莱登（M.J.sehleiden ）提出了细胞核核仁的概念；
1839 年，浦金野（Purkinji ）提出了细胞原生质的概念；
1838-1839 年，施莱登和施旺提出了细胞学说，主要内容为：（1）细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成--结构单位；（2）每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其它细胞共同组成的整体生命有所助益--功能单位；（3）新的细胞可通过老的细胞繁殖产生。
细胞学说、1859 年达尔文确立的进化论和1866 年孟德尔的确立的遗传学被认为是现代生物学的三大基石。
3．细胞超显微结构的兴起光学显微镜时代，分辨率：0.2μm，细胞结构中发现了高尔基器、线粒体、中心体等，对细胞结构的复杂性有了更深入了了解。
1933 年，西门子公司制造了第一架电子显微镜，分辨率：50nm ，该分辨率下不仅描绘了细胞的超微结构，也反映出细胞活动的动态观点。电镜技术的发展，使科学家侧重于细胞的超微结构和分子结构水平的研究，细胞学发展到一新阶段--细胞生物学。
4．现代细胞生物学和分子生物学的兴起
1983 年，原子直观超高分辨率分析电子显微镜，放大倍数达1 亿倍，可观察到细胞基质（cell matrix）中的结构如细胞骨架、微管、微丝等。而1990 年研制成功的扫描隧道显微镜则可直接观察到噬菌体（phage）DNA 的三链瓣状缠绕结构。伴随着这些技
术的发展，人们越来越重视从分子结构来揭示细胞生命活动的机理，即形成了“分子生物学”这一学科。分子生物学和细胞生物学的相结合，把细胞的生命活动同亚细胞成分的分子结构变化联系起来，是现代细胞生物学的基本特征。
三．细胞的基本概念
1．细胞的基本特征生命活动最基本三要素：基因组；质膜；完整代谢机构细胞区别于无机界的最主要特征：结构上的自我装配；生理活动中的自我调节；
增殖上的自我复制。
2．原核细胞与真核细胞（Prokaryotic cell and Eucaryotic cell）
原核细胞：拟核；DNA；单细胞生物；无特化功能区；三类：支原体、蓝藻和细菌。
真核细胞：核；DNA ，基因组；膜性细胞器；功能区隔化；植物和动物。
原核细胞和真核细胞基本特征的比较（A 为原核细胞，B 为真核细胞）
细胞壁：A. 细菌细胞壁的主要成份为氨基酸与壁酸；B. 动物细胞无，植物细胞有。主要成份为纤维素与果胶。
细胞膜：A. 有（功能性）；B. 有。内质网：A. 无；B. 有。高尔基器：A. 无；B. 有。核糖体:A. 70S(50S 和30S)；B. 有。溶酶体：A.无；B.有。光合作用结构：A. 蓝藻有叶绿素a 的膜层结构,细菌有菌色素；B. 植物有叶绿体。线粒体：A.无；B.有。细胞骨架：A.无；B.有。核膜：A.无；B.有。核仁：A.无；B.有。染色体：A. 单个环状分子；B. 2 个以上，DNA 与蛋白质以核小体形成染色体(质)。细胞分裂方式：A. 无丝（直接）分裂；B. 有丝分裂和减数分裂。DNA 分子结构与数量:A. 环状，1 个；B. 线状，2 个以上。DNA 复制周期:A. 无明显周期；B. 有。基因组：A. 1n；B. 2n 或多倍。基因数:A. 少；B.多。基因表达调控：A. 操纵子,转录和翻译偶联；B. 多层次，核内转录，细胞质中翻译，阶段性和区域性。
3．病毒构成：芯：核酸；壳：蛋白；特点：无自主代谢能力，寄生。分类：病毒在细胞内的活动：裂解；整合。类病毒（仅RNA 构成）
蛋白感染因子(Prion protein,PrP, 朊病毒) 1982 年S.B.Prusiner
第二讲细胞质膜与细胞表面
细胞质膜又称细胞膜，是包围在所有细胞表面一层极薄的膜，具有独立的结构与功能，起着和环境分开，维持细胞内环境，物质交换，能量和信息的传递等作用，对细胞的生存、生长、分裂、分化等都极其重要。在真核生物中的细胞器也具有膜结构，这一类膜与细胞体内的物质合成、分泌、运输、降解等有关，被称为细胞内膜，它们与细胞质膜统称为生物膜。
细胞表面，又称细胞外被，是指细胞质膜外表面覆盖的一层与质膜中蛋白质或脂类分子共价结合的粘多糖，对膜蛋白起保护作用，并且在细胞识别中起重要作用。在哺乳动物小肠上皮细胞的细胞被称为糖萼。
一．细胞膜的组成：膜脂、膜蛋白和膜糖
1．膜脂约占细胞干重的50％，主要有磷脂、胆固醇和糖脂三种，均为双型性分子。
磷脂因所带的碱基不同而分许多类，如磷脂酰胆碱、卵磷脂、鞘磷脂等，而每一类因脂肪酸链长短和饱和程度不同又分许多种，在膜中磷脂含量是比较高的。
胆固醇在真核生物的质膜中含量较多(1/3)，结构如左图。该化合物对调节膜的流动性有重要意义。在细菌的质膜中则无胆固醇。
糖脂的结构与磷脂相似。糖脂决定了红细胞的ABO 血型，A 型血糖脂较O 型多一个N－乙酰半乳糖胺残基，B 型仅多一个半乳糖残基(B 型转为O型，去乳糖)。
大部分磷脂和糖脂分子在水环境中能自发的形成双层。
其中磷脂极性很强,在水环境中分子聚焦，其极性头部与水接触，疏水尾部避开水向分子团的内面，形成小球形的分子团,或成球状体的脂质体（人工膜）。
磷脂的这种特性在生物膜的体外研究种有重要意义。
而胆固醇在膜中插入与磷脂内部，极性头部与磷脂的极性头部结合，主要功能：A.固定磷脂中部分脂肪酸链，保持细胞形态，降低水溶性分子通透性(细菌无胆固醇有细胞壁)。B.防止脂肪酸链的凝固，维持细胞膜的相变。
2．膜蛋白
约占细胞干重的40％，根据其与膜脂的相互作用方式及在膜中的排列部位不同，分为：外在性或边周蛋白与内在性或整合蛋白。
边周蛋白与整合蛋白的比较（A 为边周蛋白，B 为整合蛋白）分布：A.在膜表面；
B.分布在膜中或穿膜。表面活性剂（有机溶剂）洗脱：A.易；B. 剧烈条件。游离特性：
A.呈水溶性，不再与膜脂成膜；
B.能自我聚合，能与膜脂成膜。
二、细胞膜的分子结构
1．流动镶嵌模型Ⅰ细胞膜结构发现简史Ⅱ主要特点：
?流动的脂质双分子构成膜的连续体；
?蛋白质分子象一群岛屿般无规则的分散在脂质的海洋中。
2．膜的分子不对称性膜脂：同一种膜脂分子在膜的双分子中分布不均糖：糖侧链都分布在质膜的外表面（ES）
膜蛋白：每种膜蛋白分子在膜上都具有明确的方向性细胞外表面
原生质表面
3．膜的流动性膜脂分子的流动：侧向扩散；旋转运动；左右摆动；翻转运动膜蛋白的流动：侧向扩散－成斑, 成帽；
影响膜的流动性的因素：膜本身的组成成份、遗传因子、环境的理化因素，其中膜的组成成份中膜脂的影响较明显：胆固醇、不饱和键含量和链的长度、卵磷脂/鞘磷脂的比值。
4．膜流动性的生理意义物质运输；信息传递；酶活性；激素与药物的作用；细胞增值与发育。
三、细胞质膜的功能主要功能：
?为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；?选择性的物质运输，其中伴随着能量的传递；?提供细胞识别位点，完成细胞内外信息跨膜传递；?为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序进行；?介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；
?质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
1．物质运输按运输物质类型分:
膜泡运输--蛋白质、RNA；穿膜运输-- Na+、K+ 。
穿膜运输
物质穿膜的基本特点: 脂溶性、分子大小、电荷性。不同机制的穿膜运输特点
?被动运输( Passive transport ) 物质：高→低动力：浓度梯度(电或化学能)。
①简单扩散( simple diffusion ) 无蛋白参与决定因素：分子大小，分子极性；物质对象：H2O, CO2, O2..
②协助扩散( facilitated diffusion ) 蛋白参与决定因素：特异膜蛋白协助；物质对象：极性分子, 部分无机离子、部分糖、氨基酸。
K＋通道：同源四聚体，孔道，中央孔道φ=0.3nm，闸门，电压感受器，选择性滤器。葡萄糖输运载体：大多数哺乳动物细胞质膜上存在，保证葡萄糖从血液中扩散入细胞；五种异构体；红血球中：分子量约为45KD ，含有12 个跨膜α-螺旋，形成一个中央孔道，不对称地插入质膜中，葡萄糖输运方向取决于膜两侧的葡萄糖浓度，胞浆存在的己糖激酶能迅速使之磷酸化，输运载体再生。
?主动运输(Active transport) A TP-driven active transport, coupling pump to
A TP hydrolysis 物质：低→高；动力：ATP 、间接、光能
①离子泵(ATPase)
从结构上主要分为P、V 和F 三类：
P 类：P 表示磷酸化，由于ATP 水解，使得输运蛋白磷酸化导致构象变化，改变载体蛋白与被运离子间亲和力。
质膜Na+/K+泵；质膜Ca2+泵(把Ca2+排出细胞)；内质网Ca2+泵(把胞浆中的游离Ca2+泵入内质网囊腔中)；胃上皮酸分泌细胞H+/ K+泵(把H+ 排到细胞外而把K+泵入细胞)。Na+-K+泵：膜内在蛋白四聚体，ββαα亚基ATP→ADP+Pi Pi 结合到α亚基的天门氨酸残基上。3 个Na+被跨膜泵出细胞，2 个K+被反向泵入细胞。Na+和K+都是逆浓度梯度跨膜转运。该类离子泵是一偶联系统。大多数细胞产能的三分之一，神经细胞产能的三分之二，被消耗在Na+/K+泵的运行上。膜两侧该两离子不均分布，有利维持细胞两侧的渗透平衡。Ca2+泵：单亚基膜内在蛋白10 个a 螺旋与前a 亚基同源细胞膜和内质网膜维持细胞胞质中低浓度的游离Ca2+
②伴随运输电化学梯度共运输和对向运输钠钾泵或质子泵为基础
2．细胞间信号转导㈠细胞通讯与细胞识别
?细胞通讯
一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。通讯方式：①分泌化学信号进行通讯，包括内分泌、自分泌、旁分泌、化学突触；
②接触性依赖的通讯；③间隙连接实现代谢偶联或电偶联。
?细胞识别
细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。㈡细胞的信号分子与受体?信号分子（见表5-3）亲脂性信号分子、亲水性信号分子、气体性信号分子(NO) 。
?受体（receptor）：多为糖蛋白
①细胞内受体：胞外亲脂性信号分子所激活。
②细胞表面受体：胞外亲水性信号分子所激活。分属三大家族：
A ．离子通道偶联的受体
B．G-蛋白偶联的受体
C．酶偶连的受体
?第二信使
?分子开关
㈢通过细胞内受体介导的信号传递
?甾类激素介导的信号通路两步反应阶段：①初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；②次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用。
?一氧化氮介导的信号通路㈣通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
?离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
①信号途径：
②特点：A、受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白；B、跨膜信号转导无需中间步骤；C、主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递；D、有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性。?G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递①cAMP 信号通路
A．反应链激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP 依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录
B．组分激活型激素受体Rs，与GDP 结合的活化型调节蛋白Gs，抑制型激素受体Ri，与GDP 结合的抑制型调节蛋白Gi，腺苷酸环化酶。
C．分析G-蛋白活化与调节（如左图所示）
②磷脂酰肌醇信号通路“双信使系统”反应链
③受体酪氨酸激酶及RTK-Ras 蛋白信号通路
A．受体酪氨酸激酶
B．反应链配体→受体→受体二聚化→受体的自磷酸化→激活RTK →胞内信号蛋白→启动信号传导C．RTK- Ras
信号通路配体→RTK→adaptor←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK →进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸
?细胞表面其它与酶偶联的受体
①受体丝氨酸/苏氨酸激酶；②受体酪氨酸磷酸酯酶；
③受体鸟苷酸环化酶；④酪氨酸蛋白激偶联系的受体。两大家族：①一是与Src 蛋白家族相联系的受体；②二是与Janus
激酶家族联系的受体。信号转导子和转录激活子（STA T ）与JAK-STAT 途径。㈤由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
?整合蛋白与粘着斑。
?导致粘着斑装配的信号通路有两条。
?粘着斑的功能：①一是机械结构功能；②二是信号传递功能。
?通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：①由细胞表面到细胞核的信号通路；②由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路。㈥细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
?细胞信号传递的基本特征：
①具有收敛（convergence ）或发散（divergence）的特点；
②细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性；
③信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存；
④细胞以不同的方式产生对信号的适应。
?蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk。
第三讲细胞质基质与内膜系统
一、细胞质基质
1．基本涵义
用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。
2．细胞质基质的功能
?完成各种中间代谢过程：如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
?与细胞质骨架相关的功能：维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。
?蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解：①蛋白质的修饰；②控制蛋白质的寿命；
③降解变性和错误折叠的蛋白质；④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
二、细胞内膜系统
定义：功能上连续统一的细胞内膜，包括核被膜、内质网、高尔基器、液泡等，是合成蛋白质、脂类、糖类的主要场所，也具有包装和运输合成产物和分泌产物的功能，是真核细胞所特有的结构，而原核生物中其质膜或某些类似结构完成相应的生理功能。特点：①细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构；②真核细胞细胞内的区域化（compartmentalization）。
1．内质网（endoplasmic reticulum）发现：1945 年，小鼠成纤维细胞，内质中的网状结构形态：封闭的膜系统及其围成的腔形成相互沟通的网状管道结构，增加了内膜表面积。
类型：粗面内质网(rough ER) ：附着核糖体，扁囊，蛋白质合成加工；
光面内质网(smooth ER) ：无核糖体，小管小囊，脂类合成。化学组成：质膜类似，蛋白质含量较高，标志酶:葡萄糖-6-磷酸酶功能：
①蛋白质的合成、加工修饰和转运（rER 、信号肽假说）；②脂类的合成（合成膜及运输、肝细胞、sER 腔面）；③糖类的代谢（肝细胞、sER 、细胞色素450）；④解毒作用。
信号肽假说
信号识别蛋白信号识别蛋白受体或停靠蛋白信号肽水解酶
过程：识别→合成停止结合→合成重新开始剪切→蛋白成熟
2.高尔基器（golgi apparatus）发现：1898 年，意大利,Golgi 。
3．核糖体（ribosome）
分布：rER，线粒体，叶绿体，游离。
组成与类型:颗粒状，无膜，蛋白质40%，rRNA60%，70S( 原核)，80S( 真核)
核糖体二聚体，多核糖体
原核生物与真核生物核糖体的比较
原核生物(S) 真核生物(S)
完整核糖体70S 80S
大亚单位50S 60S
rRNA 23S 5S 28S 5.8S 5S
蛋白质L1-34 约49 种
小亚单位30S 40S
rRNA 16S 18S
蛋白质S1-21 约33 种
掺入AA 的最适[Mg 2+] 10-15mmol/L 1.5mmol/L
S:沉降系数，测量某一物质在离心力作用时的沉降速度。
4．液泡：特点：一层膜围成的球状，与质膜、高尔基器、内质网等关系密切类型：
①高尔基液泡(golgi vacuole) ：高尔基反面高尔基池边缘的小泡，含水解酶。
②溶酶体(lysosome) ：内质网或高尔基体形成，含水解酶。
③圆球体(spherosome)：植物细胞的溶酶体，由内质网形成。
④微体(microbody) ：按所含的酶命名，如过氧化物酶体和乙醛酸循环体。
⑤消化泡(digestive vacuole) ：溶酶体与吞噬小体融合后形成的小泡。
⑥自噬小体(autophagic vacuole)：一层膜将部分细胞质包围而成，消化碎片。
⑦微体(microbody) ：按所含的酶命名，如过氧物酶体。
⑧胞饮液泡(pinocytosis vacuole)：质膜内陷吞饮溶液或营养物质。
⑨吞噬小体(phagic vacuole) ：质膜内陷吞噬异体营养颗粒。
⑩中央液泡(central vacuole) ：植物细胞特有，起源于内质网。
⑾衣被小泡(coated vesicles) ：质膜内陷形成。
5．溶酶体：概述：1955 年，鼠肝细胞，20-50nm，酸性，溶解或消化。初级溶酶体：内质网或高尔基腔边缘突出膨大分离而来，未开始进行消化。次级溶酶体：正在进行或已经进行消化作用的液泡。后溶酶体：小体已失掉酶，仅余未消化的残渣。
溶酶体的形成：
1.溶酶体酶蛋白的成熟
2.溶酶体酶蛋白的富集
3.溶酶体的形成
溶酶体的功能：
1.内吞消化作用
2.自体吞噬作用
3.自溶作用溶酶体的作用过程：溶酶体类疾病：LDLrecptor（低密度脂受体）与心脏病
第四讲细胞的能量单位
本讲任务：了解细胞两大能量单位线粒体和叶绿体的典型结构及其生理功能。
A.线粒体（Mitochondria）
发现
1850 年，光镜、动物细胞、小颗粒结构；
1890 年，系统细胞学研究：生命小体→小颗粒与细菌相似、“内共生”；
1898 年，命名线粒体（mitos ：线，chondria ：颗粒）；
1904 年，植物细胞、活体染色进行氧化还原反应研究；
1950 年，能量代谢的两大发现：三羧酸循环、三羧酸循环与ATP 产生偶联；提出能量细胞器的概念，认为它是能量代谢的中心；
1963-1964 年，线粒体内有自身的核酸等物质；热点：能量代谢→半自主性（结构）；
形态与结构
(1) 直径：0.5-1μm；长:1-2μm。
(2) 数目：不同细胞中差别。
(3) 分布：需能较多的区域。
(4) 结构：内外膜构成的封闭的囊状结构。
嵴：内膜内陷；扩增膜表面积；表面不光滑，含基粒。膜间隙：空隙基质：内部胶状物，酶等。
化学组成
干重中：蛋白质65-70%：可溶性→基质中的酶类、外膜上的外周蛋白等不溶性→镶嵌蛋白、内膜上的部分酶、结构蛋白等脂类30-35% ：卵磷脂多些，胆固醇极少其它物质：金属离子，DNA 物质等
功能
目前研究发现，动物细胞中80％ATP
来源于线粒体内，线粒体是糖脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。糖、脂肪在基质中酵解产生丙酮酸和脂肪酸→线粒体中成为2 碳TCA 。TCA 与氧化磷酸化偶联。
线粒体氧化磷酸化的物质基础和ATP 的产生
物质基础线粒体呼吸链的组分
酶复合物辅基分子量作用
I NADH-CoQ 还原酶NADH 脱氢酶FMN FeS(6) 850kD，25 种肽质子位移递氢
II 琥珀酸-CoQ 还原酶(琥珀酸脱氢酶) FMN FeS(2) Hemeb 140kD，4 种肽递氢
III CoQ 细胞色素c 还原酶Hemb(2) Hemc1 FeS 500kD，9 种肽质子位移递氢细胞色素c 游离处于内膜胞质面13kD 递氢
IV 细胞色素c 氧化酶Hem a3(2)Hema(2) Cu(2) 300kD，9-13 质子位移递氢
V ATP 合酶F0 F1 OSCP 480-500kD
A TP 合酶（F0 - F1 ATPase）
真核生物：头部、膜部、柄部；原核生物：头部、膜部。
化学渗透假说
通过内膜上的呼吸链组分间氢与电子的交替传递，使质子从内膜向胞质中转移；因膜对质子不能自由通过，形成的质子动力势能量经ATP 合酶催化驱动ADP 形成A TP 。
(见书P218 图7-7) 电子供体电子受体质体排放H+浓度差→ATP 产生构象假说
电子传递过程中产生的能量不是形成含高能磷酸键的中间产物，而是通过蛋白质载体（A TP 合酶）构象变化形成ATP 。
半自主性
发现：1960 年前，DNA 存在于细胞核中；1963 年，M.Nass 和S.Nass 发现线粒体中的DNA；深入研究RNA
核糖体。自主性体现：mtDNA ：裸露的环状结构。RNA：基质中的各类RNA 来源于mtDNA ；转录的RNA
聚合酶来源于细胞核；合成的蛋白质不是很多，5-10%；mRNA 半衰期短。蛋白质：合成元件核糖体小；AA 与tRNA
专一作用的酶与胞质中的不同；密码子的偏爱性不同；起始密码子与终止密码子也不同。自主性限制：
1.合成的蛋白质只占少量,绝大部分来源于胞质；
2.某些核基因活性抑制会导致线粒体不能形成完整的呼吸链。两套遗传系统的相互作用
1.核质体系合成线粒体内膜的大部分蛋白,与线粒体遗传装置有关的酶系,运至线粒体中；
2.在上述基础上线粒体DNA开始转录转译,同时合成反调节细胞核DNA转录的物质,终止细胞核对线粒体的作用。
细胞核中合成的蛋白质转运过程
导肽：1.20-80 个AA；2.正电荷碱性AA；3.不含负电荷酸性AA；4.含较高的羟基氨基酸；
5.具有双性的螺旋结构。受体：可与不同的导肽结合,无特异性要求,移位至线粒体内外膜接触点。分类：1.进入外膜；2.进入基质；3.进入膜间隙和内膜。
线粒体的来源
增殖：与细胞分裂相似：1.间壁分离；2.收缩后分离；3.出芽分离。起源：内共生假说：原始真核细胞中共生细菌，支持证据：1.DNA 、mtDNA
单个裸露的环状双链分子，真核细胞多个染色体；2.蛋白质合成机制；3.形态结构类似。分化假说：进化角度(真核细胞的产生)
B. 叶绿体（Chloroplast）
概述
仅存在于植物细胞中，严格意义上讲植物中存在的应是质体。
前质体：植物分生组织中，多次分裂后能成为白色体或叶绿体；
白色体：造粉质体、造蛋白体、造油体；
叶绿体：含有叶绿素，能进行活跃的光合作用；
有色体：叶绿素退化，类囊体结构消失，积累淀粉等。
形态
因不同种类的植物细胞差异显著，一般叶细胞中50-200 个，可占细胞质体的40-90% ，外形透镜形；直径：4-10mm ，厚：2-3mm 。
结构
叶绿体外被(膜)：双层膜包被，膜间隙，外膜通透性大，内膜选择作用。类囊体(Thylakoid)：叶绿体基质中的封闭扁平小囊，沿叶绿体长轴排列。基粒(grana) ：在叶绿体某些部位许多圆盘状的类囊体叠置成垛的结构。类囊体有关超微结构：
1.多形颗粒：核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶(RuBPcase) 。
2.球形颗粒：ATP 合酶。
3.叶绿素-蛋白质复合颗粒--聚光色素复合物：PSⅠP700；PSⅡP680 。
基质：化学组成
叶绿体外被(膜)的化学组成：蛋白质和脂类，糖脂与磷脂较多。类囊体：蛋白质：脂类＝60:40 ；脂类中不饱和脂肪酸较多，膜的流动性较强；蛋白质分布与线粒体蛋白质分布比较相似。
光合作用中电子传递及光合磷酸化
吸收光能在PSⅡ和PSⅠ的配合下,把一对电子从H2O 传递给NADP+,电子传递呈Z 型。光合磷酸化的类型：非循环式，循环式。
光合磷酸化与氧化磷酸化的区别
光合作用中暗反应
利用光合反应中产生的ATP 及NADPH 来生成糖类.(CO2 的固定)
叶绿体的半自主性和起源
均于线粒体相似；植物细胞的三套遗传系统。
第五讲细胞核的结构与功能
概述
1831 年，Brown 发现，胞内最大的细胞器。真核细胞：均有，除了成熟的筛管和红细胞。原核细胞：拟核。细胞生活周期形态结构不是一成不变。
形态
圆球状，卵形，形态也会变化。核质系数(NP)=V 核/(Vcell-V 核) 比值变大→细胞分裂。
构成单位
核被膜；遗传物质；核仁。
A．核被膜（Nuclear envelope）
组成
外膜内质网特化区。内膜核周池20-40nm，与内质网相通。核纤层网状纤维蛋白，30-160nm，laminaA B
C。维持细胞核的形状；与细胞分裂相关；核被膜的破裂与重构。核孔两层核膜融合区域。间期细胞普遍存在60 个/μm；每核达3000 万。
核孔复合物
孔环颗粒Annular granules；
边围颗粒Peripheral granules；
中央颗粒centre granules。
功能核质物质交换双向选择性通道
核孔形成柱状通道9nm 15nm 蛋白质运输:核定位信号(Nuclear localization signal) RNA 特殊机理
B. 遗传物质
染色质的基本结构单位核小体
核小体结构
1.核心结构：四种组蛋白；
2.左手螺旋缠绕1.75 圈，147bp；
3.H1
位于两核小体中间，与DNA 双链结合，成2 圈，共165bp；
4.连接两核小体的DNA 长度为35bp，故形成200bp 的结构单位；
5.染色质上的核小体成念珠状。
组蛋白分子量(kDa) 氨基酸组成保守性每200bpDNA 的分子数
H1 20 富含Lys 差N、C 端变化大 1
H2A 137 Lys 中等，中部C 端，疏水种间差异 2
H2B 137 Lys 中等，中部，疏水种间差异 2
H3 157 富含Arg、Cys 进化保守 2
H4 112 富含Arg 最保守2 个AA 2
组蛋白富含碱性氨基酸，易与酸性的DNA 紧密结合。
染色体的四级模型
基本构成着丝粒or 动粒：主缢痕；动粒结构域；中央结构域；配对结构域；次缢痕；端粒。
C. 核仁的结构与功能
概述
核仁的超微结构
纤维中心：染色浅，低电子密度，不活跃的rDNA；
致密纤维中心：染色深，电子密度高，活跃的rDNA；
颗粒组分：核糖体亚单位前体颗粒。
结论：FSc:非转录状态的沉默rRNA 基因储存位点；
DFC:rRNA 基因进行活跃转录位点；
GS:核糖体亚单位装配成熟位点。
核仁的功能－－核糖体的生物发生
核仁周期
第六讲细胞骨架
发现
最初,基质(cytosol)均质溶液相,细胞运动形态等?
1928 年,Klotzoff 原始概念锇酸或高锰酸钾染色电镜无。
1963 年,戊二醛常温染色电镜下有网状骨架。
概论
细胞骨架：真核细胞胞质中的蛋白纤维网架体系。
狭义(cytoskeleton)
三种蛋白纤维：微丝；微管；中间纤维
广义(cell skeleton)
胞质骨架(cytoskeleton)；核骨架或核基质(karyoskeleton or nuclear matrix)
目前通俗,细胞骨架--cytoskeleton:真核细胞胞质中由三类纤维蛋白微丝、微管和中间纤维组成的蛋白纤维网状骨架体系，对于维持细胞形态、细胞运动、物质与能量交换、信息传递等生命活动有重要作用。
本讲主要介绍cytoskeleton 的三种蛋白纤维及相关的生理功能，同时对核基质作简单学习。
A．微管（microtubule）
存在于真核细胞中，由微管蛋白(tubulin)组装成的长管状细胞器结构，通
过亚单位的组装与去组装，能改变其长度，对低温与秋水仙素敏感，在细胞内呈网状或束状分布，并能与其它蛋白共同组成纺锤体，基体，中心粒，鞭毛和纤毛等，维持细胞形态、细胞运动等，原核细胞中无此结构。
形态与组成
外径24－26nm；内径15nm；壁厚6nm；管状纤维。
管蛋白a 和b 少量微管结合蛋白(microtubule associated proteins,MAPs)
a 和
b 形成二聚体，13 根原纤维
管蛋白a 和b；50kDa 种间保守性非常强；管蛋白a 有N(nonexchangeable site)
位点；管蛋白b 有E(exchangeable site)位点
管蛋白相关因子
*GTP：能与N、E 位点相结合
*二价阳离子：Ca2+解聚Mg2+ 促进装配
*作用药物：秋水仙素：疏水凹槽，二聚体不能聚合；紫杉醇和重水：促进微管
装配，但对细胞有毒。
动态装配
体外装配
体外装配条件：
微管蛋白浓度>临界浓度。
最适pH：pH6.9
离子：无Ca2+, Mg2+适当，1M
温度：37℃，低温解聚；
临界浓度：微管蛋白必须高于
某一浓度，低于则不发生装配，该浓度称为临界浓度。微管两端的临界浓度和平衡常数均是不同，正极和负极。
GTP 的重要作用
*GTP 与二聚体的N，E 位点结合，装配到微管的b 亚单位上；
*装配完成后，E 位点的GTP 会水解成GDP，这种二聚体不稳定，会解聚；
*当GTP-tubulin 聚合速度远大于GTP 的水解速度时，末端不断加入大量
GTP-tubulin，使微管稳定延长，出现“GTP-cap”现象；
*随着GTP-tubulin 的消耗，末端聚合速度会下降，则GTP 水解成GDP，因而GTP-cap 会变小直至消失，暴露出GDP-tubulin，微管开始解聚；
*踏车行为：在某中GTP-tubulin 下，表现出微管的(+)极聚合，(－)极解聚，并
且速度相等，从而微管长度保持不变。（整个结果是表现为微管在移动）。
体内装配
自我调节
微管组织中心(microtubule organizing centre,MTOC)
在生理或实验处理解聚后，微管重新发生装配的区域。动物中的中心体，鞭毛和纤毛的基体，硅三藻的纺锤极体均是MTOC，MTOC 决定了微管的极性。
微管结合蛋白(microtubule associated proteins,MAPs)
MAP1 MAP2 tau 蛋白促进微管组装，抑制解聚
功能
维持细胞形态
秋水仙素处理的细胞变球形，微管破坏，表面张力最小。
胞内运输
驱动蛋白(kinesin)：利用ATP 水解释放的能量向正极运输小泡；
动力蛋白(dyenin)：能反向向负极运输物质。
鞭毛与纤毛的运动
鞭毛与纤毛的区别：
结构：细长毛状与基体；轴线结构：9+2 结构，A-13，B-10
鞭毛与纤毛的运动机理
基体与中心体
中心体(centrosome)：动物细胞中的主要微管
组织中心，纺锤体与胞质微管均有中心体放射
出来，中心体有一对垂直的中心粒构成。通常
鞭毛与纤毛的基体也是有中心粒构成。
三种微管区别
染色体运动功能
B. 微丝（microfilament）
成份
肌动蛋白：43kD，三种异构体a、b、g，进化上极其保守，平滑肌、心肌等，375 个AA，只差4-6 个AA。
动态装配
由球形肌动蛋白(G-actin)单体形成的多聚体螺旋状纤维，37nm；G-actin 有极
性，装配成纤维时，头尾相连，微丝(MF)有极性。
装配条件：Mg2+ G-actin ATP →装配；Ca2+ 较低Na+或K+→解聚成G-actin；Mg2+ Na+或K+高浓度→成纤维。
装配过程：种子形成，延长阶段，延迟时间，微丝极性。
A TP 的作用：ATP→G-actin 1:1；A TP-actin 装配；装配后，actin 构象会改变，
使ATP→ADP+Pi；ADP-actin 易解聚；ATP-cap；踏车行为。
华东理工大学《细胞生物学》上课讲义
微丝结合蛋白
在微丝结合蛋白的参与下形成许多亚细胞结构如应力纤维等，肌肉细丝等。
主要的微丝结合蛋白及功能如下：
特异性药物
细胞松弛素；鬼笔环肽。
功能
肌肉收缩
微绒毛
应力纤维
胞质溶胶与阿米巴运动
胞质分裂环
C．中间纤维（Intermediate filamnet）
成份
中间纤维的类型：
角质蛋白纤维（keratins）
：分子量（kD）40-68；多肽数19；细胞类型：上皮，
包括各种角蛋白丝；(头皮指甲)神经胶质细胞。
波形蛋白纤维（vimentin）：分子量（kD）54；多肽数1；细胞类型：成纤维细胞，上皮细胞，软骨细胞淋巴细胞。
结蛋白纤维（desmin）
：分子量（kD）53；多肽数1；细胞类型：骨骼肌，心肌，
平滑肌。
神经元纤维蛋白：细胞类型：神经元。
神经胶质蛋白纤维(GFAP)：分子量（kD）51；多肽数1；细胞类型：神经胶质细胞。
组织特异性，应用于临床诊断肿瘤发生部位。
特征
杆形区：310 AA，a 螺旋，7 个AA 重复排列，a 和d 位为疏水AA。
头尾部：非螺旋区，高度可变。
装配
相邻亚基螺旋区→二聚体；
二聚体→四聚体，中间纤维的最小亚单位；
八个四聚体或四个八聚体进一步螺旋成中间纤维；
整个装配过程中IF 是不具有极性的，两端是对称的。
核纤层与IF 结合蛋白
核纤层蛋白与IF 蛋白有相似结构：350AA 的内部区段与IF 蛋白螺旋区高度同源；类似大小的非螺旋头尾部；也为10nm 左右的纤维并且具有25nm 的纵向周期。
IF 结合蛋白：与IF 功能密切相关，紧密或疏松结合于IF 上或两端。
功能
无特异性药物的作用，故功能研究不如前两者透彻，主要：外与细胞膜和细胞外
基质直接联系；向内与核表面，核基质联系；中间与MT、MF 及其他细胞器相联。
二、简答题 1、已知有哪些主要的原癌基因与抑癌基因与细胞周期调控有关？并举例说明。 原癌基因：Src、Myc、Fos、Ras、Jun 抑癌基因：P53、Rb、JNNK 2、原核细胞与真核细胞生命活动本质上有何不同？ （1）原核细胞DNA的复制、DNA的转录和蛋白质的合成可以同时在细胞质内连续进行；而真核细胞的DNA的复制发生在细胞核内，而只有蛋白质的合成发生在细胞质中，整个过程具有严格的阶段性和区域性，不是连续的。（2）原核细胞的繁殖具有明显的周期性，并且具有使遗传物质均等分配到子细胞的结构。（3）原核细胞的代谢形式主要是无氧呼吸。产能较少，而真核细胞的代谢形式主要是有氧呼吸辅以无氧呼吸，可产生大量的能量。 3、简述高尔基体对蛋白的分拣作用。 高尔基复合体对经过修饰后形成的溶酶体酶。分泌蛋白质和膜蛋白等具有分拣作用，其反面高尔基网可根据蛋白质所带有的分拣信号，将不同命运的蛋白质分拣开来，并以膜泡形式将其运至靶部位。 存在于粗面内质网中执行功能的蛋白为内质网驻留蛋白，它定位于内质网腔中，其C 短大都有KDEL序列，此序列为分拣信号。但有时此蛋白会混杂在其他蛋白中进入高尔基体。在顺面高尔基网内膜含有内质网驻留蛋白KDEL驻留信号的受体，该受体可识别KDEL 序列并与之结合形成COPI有被运输泡，通过运输泡与内质网膜融合将内质网驻留蛋白重新回收到内质网中。因此，KDEL驻留信号也是一个回收信号。内质网腔中的pH略高于高尔基体扁囊，由于内离子条件的改变在内质网腔中内质网驻留蛋白与受体分离，内质网膜又通过COPII有被小泡溶于顺面高尔基体，从而使受体循环利用。 4、简述单克隆抗体的制作原理及过程。 5、简述甘油二酯（DG）与三磷酸肌醇（IP3）信使途径。 6、试述有丝分裂前期主要特点。 1、染色质通过螺旋化和折叠，变短变粗，形成光学显微镜下可以分辨的染色体，每条 染色体包含2个染色单体。 2、S期两个中心粒已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒之间形成纺锤体微管， 当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，并在两者之间形成纺锤体。 7、简述亲核蛋白进入细胞核的主要过程。 第一：亲核蛋白与输入蛋白α/β异二聚体，即NLS受体（NBP）结合。 第二：形成的亲核蛋白-受体复合物与核孔复合体的胞质丝结合。 第三：核孔复合体形成亲水通道，蛋白质复合物进入核内。 第四：该复合物与Ran-GTP相互作用，引起复合物解体，释放出亲核蛋白。 第五：核输入蛋白β与Ran-GTP结合在一起被运回细胞质，Ran-GTP在细胞质中被水解为Ran-GDP，Ran-GDP随后被运回核内，而核输入蛋白α也在核输入蛋白的 帮助下从核内运回细胞质。 8、试述有丝分裂与减数分裂的区别。 第一：有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅存在于生殖细胞中。 第二：有丝分裂是DNA复制一次细胞分裂一次，染色体数由2n→2n，DNA量由4C变为2C；减数分裂是DNA复制一次，细胞分裂两次，DNA量由4C变为1C，染色体 数由2n→1n。 第三：有丝分裂前，在S期进行DNA合成，然后经过G2期进入有丝分裂期；减数分裂的DNA合成时间较长，特称为减数分裂前DNA合成，，合成后立即进入减数分裂， G2期很短或没有。
细胞生物学复习资料 第一章绪论 1.什么叫细胞生物学 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。 第二章细胞基本知识概要 一、名词解释 1.古核细胞：也称古细菌，是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及膜系统；也有真核生物的特征。 2.含子：是基因不编码蛋白质的核苷酸序列，不出现在成熟的RNA分子中，在转录后通过加工被切除。大多数真核生物的基因都有含子。在古细菌中也有含子。 3.外显子：指真核细胞的基因在表达过程中能编码蛋白质的核苷酸序列。 二、简答 1.真核细胞的三大基本结构体系 （1）以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统； （2）以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统 （3）由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 2.细胞的基本共性 （1）所有的细胞都有相似的化学组成 （2）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。 （3）所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。 （4）作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞。 （5）所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。 3.病毒与细胞在起源与进化中的关系并说出证明 病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3种主要观点： 生物大分子→病毒→细胞 病毒 生物大分子→ 细胞 生物大分子→细胞→病毒（最有说服力） 认为病毒是细胞的演化产物的观点，其主要依据和论点如下: （1）由于病毒的彻底寄生性，必须在细胞复制和增殖，因此有细胞才能有病毒 （2）有些病毒（eg腺病毒）的核酸和哺乳动物细胞DNA某些片段的碱基序列十分相似。病毒癌基因起源于细胞癌基因 （3）病毒可以看做DNA与蛋白质或RNA与蛋白质的复合大分子，与细胞核蛋白分子有相似之处
第三章细胞生物学研究方法 如何学习细胞生物学？ ?抽象思维与动态观点 ?结构与功能统一的观点 ?同一性(unity)和多样性(diversity)的问题 ?细胞生物学的主要内容： 结构与功能（动态特征）； 细胞的生命活动； ?实验科学与实验技术——细胞真知源于实验室 ——What we know//How we know. 第三章细胞生物学研究方法 细胞形态结构的观察方法 细胞组分的分析方法 细胞培养、细胞工程与显微操作技术 第一节细胞形态结构的观察方法 光学显微镜技术（light microscopy）
电子显微镜技术(Electro microscopy) 扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope） 扫描遂道显微镜(scanning tunneling microscope ) 第二节细胞组分的分析方法 离心分离技术 细胞内核酸、蛋白质、酶、糖与脂类等的显示方法 特异蛋白抗原的定位与定性 细胞内特异核酸的定位与定性 放射自显影技术 定量细胞化学分析技术 第三节细胞培养、细胞工程与显微操作技术 细胞的培养 细胞工程 一、光学显微镜技术（light microscopy) 普通复式光学显微镜技术 荧光显微镜技术（Fluorescence Microscopy）
激光共焦扫描显微镜技术（Laser Confocal Microscopy） 相差显微镜（phase-contrast microscope） 微分干涉显微镜 （differential interference contrast microscope, DIC） 录像增差显微镜技术（video-enhance microscopy） 二、电子显微镜技术 电子显微镜的基本知识 电镜与光镜的比较 电镜与光镜光路图比较 电子显微镜的基本构造 主要电镜制样技术 负染色技术 冰冻蚀刻技术 超薄切片技术 电镜三维重构技术 扫描电镜（Scanning electron microscope，SEM） SPM(Scanning probe microscope) 三、扫描遂道显微镜 Scanning Probe Microscope,SPM (80年代发展起来的检测样品微观结构的仪器) 包括：STM、AFM、磁力显微镜、摩擦力显微镜等 原理：扫描探针与样品接触或达到很近距离时，即产生彼此间相互作用力，如 量子力学中的隧道效应（隧道电流）、原子间作用力、磁力、摩擦力等， 并在计算机显示出来，从而反映出样品表面形貌信息、电
第十章细胞连接与细胞黏附[分布！结构！功能！] 第一节细胞连接 细胞连接cell junction：人和多细胞动物体内除结缔组织和血液外，各种组织的细胞之间按一定的排列方式，在相邻细胞表面形成各种连接结构，以加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性，这种细胞表面与其他细胞或细胞外基质结合的特化区称为细胞连接。 一、紧密连接tight junction 封闭连接（occluding junction）的唯一一种。 ?分布：广泛分布在各种上皮细胞，如消化道上皮、膀胱上皮、曲细精管生精上皮的支持 细胞基部、腺体的上皮细胞管腔面的顶端区域、脑毛细血管内皮细胞之间等 ?特征：“焊接线（嵴线）”两个相邻细胞质膜以断续的点状结构连在一起。非点接触处有 10-15nm的细胞间隙。“封闭索sealing strand”由跨膜蛋白颗粒形成，交错形成网状，环绕在每个上皮细胞的顶部，连接相邻细胞，封闭细胞间隙，防止小分子从细胞一侧经过细胞间隙进入另一侧。 ?参与蛋白：40+种，主要是穿膜蛋白和胞质外周蛋白。穿膜蛋白中有两类已确定，闭合蛋白 &密封蛋白。 闭合蛋白Occludin 65kD 4次穿膜蛋白 自己识别自己C端与N端均伸向细胞质 密封蛋白Claudin 20~27kD 肾小管上皮Mg2+ ?功能：①封闭上皮细胞的间隙，形成一道与外界隔离的封闭带，防止细胞外物质无选择地 通过细胞间隙进入组织，或组织中的物质回流入腔中，保证组织内环境的稳定。②形成上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。 二、锚定连接anchoring junction ?定义：一类由细胞骨架纤维参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的连接结构 ?主要作用：形成能够抵抗机械张丽的牢固粘合 ?主要功能：参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动&发育、分化等过程 ?分布：广泛分布在动物各种组织中，尤其需要承受机械力的组织（eg.上皮、心肌、子宫颈）?蛋白：①细胞内锚定蛋白intracellular anchor protein 在细胞质面与特定的细胞骨架成分（肌动蛋白丝或中间纤维）相连，另一侧与穿膜黏着蛋白连接。②穿膜黏着蛋白transmembrane adhesion protein，是一类细胞黏附分子，其胞内部分与胞内锚定蛋白相连，胞外部分与相连细胞特异 ?分类： （一）黏着连接adhering junction是由肌动蛋白丝参与的锚定连接 1.黏着带adhesion belt ?定义：位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续的带装结构 ?蛋白：钙黏着蛋白cadherin。是Ca2+依赖性黏附分子。在质膜中形成同源二聚体。 ?胞内侧的锚定蛋白：α、β、γ连环蛋白(catenins)，α-辅肌动蛋白(actinin)、纽蛋白(vinculin) 等，锚定肌动蛋白纤维 ?作用：维持细胞形态和组织器官完整性。特别是为上皮细胞和心肌细胞提供了抵抗机械张 力的牢固粘合。动物胚胎发育使上皮内陷形成管状、泡状器官原基，对形态发生起重要作用
细胞生物学考研复习笔记 ------------翟中和第一章绪论 第二章细胞基本知识概要 第三章细胞生物学研究方法 第四章细胞质膜与细胞表面 第五章物质的跨膜运输与信号传递 第六章细胞质基质与细胞内膜系统 第七章细胞的能量转换──线粒体和叶绿体 第八章细胞核(nucleus)与染色体(chromosome) 第九章核糖体(ribosome) 第十章细胞骨架(Cytoskeleton) 第十一章细胞增殖及其调控 第十二章细胞分化与基因表达调控 第十三章细胞衰老与凋亡
第一章绪论 细胞生物学研究的内容和现状 细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科 细胞生物学的主要研究内容 当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域 细胞重大生命活动的相互关系 细胞学与细胞生物学发展简史 细胞的发现 细胞学说的建立其意义 细胞学的经典时期 实验细胞学与细胞学的分支及其发展 细胞生物学学科的形成与发展 细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书 细胞生物学 生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细 胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。 主要内容 细胞结构与功能、细胞重要生命活动： 细胞核、染色体以及基因表达的研究 生物膜与细胞器的研究 细胞骨架体系的研究 细胞增殖及其调控 细胞分化及其调控 细胞的衰老与凋亡 细胞的起源与进化
第四章、细胞生物学的研究技术 （简单了解，考试题目较简单） 一显微镜 1普通显微镜（light microscope）: 主要用于染色标本的观察 2相差显微镜（phase contrast microscope）: 用于观察培养的活细胞(无色的细胞) 倒置相差显微镜适用于观察体外培养的活细胞的结构和活动 3微分干涉差显微镜(DIC显微镜)：适用于活细胞之类的无色透明标本的观察，广泛应用于各 种细胞工程中的显微操作 4暗视野显微镜：适用于无色透明标本的观察（活细胞），但不可以观察到细胞的内部结构5激光扫描共聚焦显微镜：荧光检测、细胞结构的三维重建；、微操作、定点破坏培养物中的 某些细胞，实现对某些特定细胞的保留 6荧光显微镜：检测细胞表面或内部特定的抗原 二．亚显微结构的观察 1电子显微镜（electron microscope）：透射电镜TEM用于观察和研究细胞内部细微结构；扫描电镜SEM用于观察标本表面精细的三维形态结构；高压电镜2扫描探针显微镜：扫描隧道显微镜;原子力显微镜 三.细胞的分离与培养 （1）细胞的分离：利用物理性质不同（沉降和离心）；利用不同类型细胞与玻璃或塑料的黏附能力不同；利用抗体特异性结合的特性；采用带有荧光染料的特异性抗体来标记悬液中的某些特定细胞，然后采用流式细胞仪将被标记的细胞分离出来（悬液：用蛋白质水解酶处理组织块，并加入一定量的乙二胺四乙酸EDTA以结合溶液中的Ca2+，再通过轻微振荡使组织解散）
（2）细胞的培养（cell culture）:从组织分离出来特定的细胞在一定条件进行培养，使之能够继续生存生长以至增殖的一种方法，分为原代培养和传代培养 细胞在体外生长的条件：培养基；支持物；其他（CO2浓度、适宜的温度、PH）A原代培养：由起始实验材料所进行的细胞培养 B对已有的细胞（原代培养所得的培养物或已有的培养物）进行继续培养 C细胞系：通过原代培养所得的细胞培养物（可以含有原代培养所用的起始实验材料的 所含细胞） D细胞株（cell strain）：由单一类型的细胞所组成的细胞系 四．细胞融合（cell fusion）:是指两个或两个以上的细胞相互接触并且合并而形成一个细胞（基因型相同的细胞形成融合称为同核融合，基因型不同的细胞形成的融合称为并核融合）;细胞融合的方法：生物诱导法，化学诱导法，物理诱导法 五．细胞连接（cell junction）: A封闭连接occluding junction（又称紧密连接tight junction） B锚定连接anchoring junction:与肌动蛋白相连的锚定连接（隔状连接、黏合带、黏合斑）；中 间丝相连的锚定连接（桥粒、半桥粒） C通讯连接：间隙连接、化学突触、胞间连丝 ★第五章、细胞膜及其表面 （重点内容）、 第一节、细胞膜的分子结构和特性 （一）膜的化学组成 （1）膜脂
心得 在得知要进行分子细胞生物学的学习之初，我从很多渠道都了解到这是一门难度不低的课程。每次上课，教室基本都坐满了人，足以看出同学们对这门课的重视程度。在老师的讲述下，我逐渐了解到分子细胞生物学是一门研究细胞内细胞器功能以及如何发挥作用的学科。学习的过程中注重记忆和理解。 进行了一段时间的学习后，发现分子细胞生物学的许多基础知识在高中生物和大学里的生物化学里都有涉及。比如细胞组织的基本结构、细胞器的作用等。渐渐，我走入了分子细胞生物学的大门，对细胞活动有了一些基本的概念。明白这门课程的目的是为了让我们掌握正常细胞形态，细胞运行规律等知识，为进一步学习药理学等课程打好基础。 不得不提老师把学习中的重点明确的很好，便于课下去有趋向性地复习。讲到一些难点的时候，老师甚至还亲自板书引领着我们去了解整个细胞生理过程。PPT上的一些动态的图片，也对理解一些复杂的过程有很大的帮助。比如在讲骨骼肌细胞收缩时，通过直观的感受图片上离子的运动，给我留下了十分深刻的印象。 通过一学期的学习,我学到了很多新的知识。分子细胞生物学作为一门新兴学科，有着很大的科研前景。我觉得学习分子细胞生物学培养了我的分子细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科,它联系着生物科学的许多分支学科,尤其是与分子生物学、遗传学、生物化学等学科联系密切。 在分子细胞生物学这门课程的学习方法上，一定要复习，当天讲过的内容如果不及时看一看复习，下次再上课的时候再继续回忆的时候就很痛苦，这一点我是深有体会。我也观察了很多其他的同学。首先老师不要求我们记很多笔记，说他讲的都是书上有的，我们只要上课好好听就可以了。但一些总结之类的笔记，我认为我们同学还是有必要做的，老师有时候PPT上也会有一些总结。做总结，可以把零散的知识系统化，规范化。很多好学的同学还会用各种颜色的记号笔画出书上的重难点，便于复习。当然，有些记忆力特别好的同学，上课听一听后就能基本掌握知识，真是羡慕的很。对大多数同学来说，课后的总结复习都是非常必要的。老师要求自学的部分，也要认真看一看，毕竟也会涉及少量考点，所以更要分配好时间。 对于考试的想法，现在大概知道有名词解释、填空题、问答题等题型。感觉前两者的掌握是相通的。老实说，我自己比较懒，从网上下了每一章的名词解释的总结，复习的时候看一看，按理说，自己总结的话，会对书本的掌握更上一个层次。问答题主要就是理解掌握老师强调的一些重点细胞胜利活动过程机制概念等。这就需要我们在平时的学习中就多多留心。才能在考试中拿到理想的成绩，才能不辜负老师的辛勤付出。
1. 哪一年美国人S. Cohen和H. Boyer将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆菌中表达，从而揭开基因工程的序幕。 A.1970 B.1971 C.1972 D.1973 2. DNA双螺旋模型是J. D. Watson 和英国人F. H. C. Crick哪一年美国人提出的 A.1951 B.1952 C.1953 D.1954 3. 以下哪些是当代细胞生物学研究的热点 A.细胞器结构 B.细胞凋亡 C.细胞周期调控 D.细胞通信 E.肿瘤细胞 F.核型与带型 4. 减数分裂是谁发现的 A.O. Hertwig B.E. van Beneden C.W. Flemming D.E. Strasburger 5. 第一台复式显微镜是谁发明的。 A.詹森父子J.Janssen和Z.Janssen B.虎克R. Hook C.列文虎克A. van Leeuwenhoek D.庇尼西G. Binnig 6. 以下谁没有参与细胞学说的提出 A.斯莱登M. J. Schleiden B.斯旺T. Schwann C.普金叶J. E. Pukinye D.维尔肖R. Virchow 7. 哪一年德国人M. Knoll和E. A. F. Ruska发明电子显微镜 A.1941 B.1838 C.1951 D.1932 8. 细胞生物学 A.是研究细胞的结构、功能和生活史的一门科学 B.包括显微、超微、分子等三个层次的研究 C.一门高度综合的学科，从细胞的角度认识生命的奥秘 D.1838/39年细胞学说提出，标志着细胞生物学的诞生 9. 第一个看到细胞的人是 A.克R. Hook
Cell biology 细胞生物学 第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器 第一节细胞质基质的含义和功能 一、细胞质基质的含义 （1）含义：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质 主要含有： （1）与代谢有关的许多酶 （2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构
细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。 差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。 二、细胞质基质的功能 （1）蛋白质分选和转运 N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。
（2）锚定细胞质骨架 （3）蛋白的修饰、选择性降解 1 蛋白质的修饰 辅基、辅酶与蛋白的结合 磷酸化和去磷酸化 糖基化 N端甲基化（防止水解） 酰基化 2 控制蛋白质寿命 N端第一个氨基酸残基决定寿命 细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径 3 降解变性和错误折叠的蛋白质 4 修复变性和错误折叠的蛋白
热休克蛋白的作用 第二节细胞内膜系统及其功能 细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。 研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析 一、内质网的形态结构和功能 内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。 （一）内质网的两种基本类型 糙面内质网和光面内质网。 糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体 功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小
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第五章细胞的内膜系统与囊泡转运 第一节内质网 #内质网膜的蛋白分析， 表明膜中含有酶至少30多种，分三种类型 ①与解毒相关的酶系氧化反应电子传递酶系 ②与脂类物质代谢功能相关eg 脂肪酸CoA连接酶 ③与碳水化合物代谢功能相关葡萄糖-6磷酸酶（内质网的主要标志酶） 内质蛋白（reticulo-plasmin） #内质网的形态结构 ①膜性三维管网结构系统，基本“结构单位”-小管（ER tubular）、小泡（ER vesicle）扁囊（ER lamina）平均厚度5~6nm ②内质网向内与核膜沟通，向外与高尔基体、溶酶体等转换成分 ③同一组织细胞中，内质网的数量和结构的复杂程度往往与细胞的发育程度成正相关 #内质网的基本类型 根据电镜观察，内质网分为粗面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER) 和滑面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER) ①糙面内质网表面有核糖体附着 多呈扁平囊状，参与分泌型蛋白质和多种膜蛋白的合成、加工和转运 分泌肽类激素和蛋白的细胞中，RER高度发达；肿瘤细胞、未分化细胞则很少 ②光面内质网是呈表面光滑的管泡样网状形态结构 滑面内质网与粗面内质网相通，是多功能细胞器；在不同细胞或不同生理期，结构分布和发达程度差别很大 ※有的细胞以RER为主，有的以SER为主，随着生理状态改变，两者可以互相转换 ③某些特殊的组织细胞中存在内质网的衍生结构 髓样体（myeloid body）见于视网膜色素上皮细胞 孔环状片层体（annulate lamellae）出现于生殖细胞、快速增值细胞、某些哺乳动物的神经元和松果体细胞及一些癌细胞
细胞生物学教案 . 第一章绪论 教学目的 1 掌握本学科的研究对象及内容； 2 了解本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）； 3 掌握与本学科有关的重大事件和名词。 教学重点本学科的研究对象及内容 第一节细胞生物学研究内容与现状 一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科 1.细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学 2.细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。 二、细胞生物学的主要研究内容 1. 细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。 2.生物膜与细胞器的研究膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。 3. 细胞骨架体系的研究胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要.性。 4. 细胞增殖及调控控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。 5. 细胞分化及调控一个受精卵如何发育为完整个体的问题。（细胞全能性） 6 .细胞衰老、凋亡及寿命问题。 7. 细胞的起源与进化。 8. 细胞工程改造利用细胞的技术。生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程方面。 三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域 1. 染色体DNA与蛋白质相互作用关系； 2. 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控； 3 .细胞信号转导的研究； 4 .细胞结构体系的装配。 第二节细胞生物学发展简史 一细胞生物学研究简史1.细胞学创立时期 19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期； 2. 细胞学经典时期20世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期； 3. 实验细胞学时期（1900—1953）； 4. 分子细胞学时期（1953至今）。
细胞生物学复习资料 细胞生物学绪论 一、名词解释 1、细胞生物学：以细胞为研究对象，从细胞整体水平、亚显微结构水平、分子水平三个层面来研究细胞的结构及其生命活动规律的科学。 3、基因芯片：又称DNA芯片、DNA微阵列，是生物芯片中发展最成熟以及最先进入应用和商品化的领域。 二、简答题 1、精准医疗定义：以个人基因组信息为基础，结合蛋白质组，代谢组等相关内环境信息，为病人量身设计出最佳治疗方案的医疗模式。 特点：具有精准性和便捷性： 1、通过基因测序可以找出癌症的突变基因，从而迅速确定对症药物，省去患者尝试各种治疗方法的时间，提升治疗效果； 2、只需要患者的血液甚至唾液，无需传统的病理切片，因而减少诊断过程中对患者身体的损伤。 3、显著改善癌症患者的诊疗体验和诊疗效果，其发展潜力大。 目标：注重向人们提供更精准、更安全高效的医疗健康服务，建立国际一流的精准医学研究平台和保障体系，自主掌握核
心关键技术，研发国产新型防治药物、疫苗、器械和设备，形成中国制定、国际认可的疾病诊疗指南、临床路径和干预措施。 应用： 1、癌症治疗 2、药物筛选 3、疾病模型建立：(1)罕见病疾病模型建立 (2)肿瘤疾病模型建立 2、分辨率定义：区分开两个质点间最小距离的能力提高分辨率的方法：(1)增大物镜的数值孔径 (2)缩小光照的波长适宜的放大倍数：所使用的物镜数值孔径的500~1000倍 3、细胞生物学具体研究方法有哪些，有何应用？ 1、细胞形态结构观察法：(1)光学显微镜技术(2)电子显微镜技术(3)扫描探针显微镜 2、细胞组分分析法 3、细胞培养 4、细胞工程与显微镜操作技术 5、功能基因组学技术 4、电镜与光镜的比较 第四章细胞膜与物质穿膜运输 一、名词解释 1、红细胞膜骨架：由膜蛋白和纤维蛋白组成的网架位于质膜内侧，参与维持质膜形状并协助质膜完成多种生理功能。
第二章细胞生物学实验技术 一、名词解释 1．显微分辨率（microscopic resolution）---在一定条件下利用显微镜所能看到的精细程度。 2．放射自显影技术（autoradiography）---用于整个细胞时，可以确定放射性标记物在细胞内的定位。用于凝胶或琼脂平板时，能鉴定出放射性的条带或菌落。 3．双向凝胶电泳（two-dimensional electrophoresis）---根据分子质量及等电点的不同将复杂的蛋白质混合物分开。这种高分辨率的技术能够分离同一混合物中的上千种蛋白质。 4．倒置显微镜（inverted microscope）---一种主要用于观察培养瓶或培养皿中的活细胞生长及分裂状态的特殊显微镜。与普通光镜相比，其光源、聚光镜和物镜的位置是倒置的，即光源在上，物镜在载物台的下方。另外，其聚光镜和物镜有较长的工作距离，以方便放置有一定厚度的培养瓶。 二、简答题 1．电子显微镜为何不能观察活标本？ 因为电镜样品的观察室要求高度的真空条件。 2．简述冷冻蚀刻术的原理和方法。 冷冻蚀刻（freeze－etching）技术是在冷冻断裂技术的基础上发展起来的更 复杂的复型技术。如果将冷冻断裂的样品的温度稍微升高，让样品中的冰在真空 中升华，而在表面上浮雕出细胞膜的超微结构。当大量的冰升华之后，对浮雕表 面进行铂一碳复型，并在腐蚀性溶液中除去生物材料，复型经重蒸水多次清洗后，捞在载网上作电镜观察。 3．比较投射电子显微镜和扫描电子显微镜。 答：都是用于放大与分辨微小结构，都是通过标本电子束的影响来探测标本 结构。 TEM：电子束穿过标本，聚焦成像于屏幕或者显像屏上。用于研究超薄切片 标本，有极高的分辨率，可给出细微的胞内结构。 SEM：电子束在标本表面进行扫描，反射的电子聚焦成像于显像屏上。可以 反映未切片标本的的表面特征。 4．扫描隧道显微镜的工作原理及其优越性是什么？ 扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope，STM）由Binnig等1981年发明，是根据量子力学原理中的隧道效应而设计制造的。当原子尺度的针尖在不到一个纳米的高度上扫描样品时，此处电子云重叠，外加一电压（2mV~2V），针尖与样品之间产生隧道效应而有电子逸出，形成隧道电流。电流强度和针尖与样品间的距离有一指数关系，当探针沿物质表面按给定高度扫描时，因样品表面原子凹凸不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，从而引起电流不断发生改变。将电流的这种改变图像化即可显示出原子水平的凹凸形态。扫描隧道显微镜的分辨率很高，横向为0.1~0.2nm，纵向可达0.001nm。它的优点是三态（固态、液态和气态）物质均可进行观察，而普通电镜只能观察制作好的固体标本。 优越性：1)高分辨率原子级分辨率，横向为1埃，纵向为0.1埃。2)可直接绘
细胞生物学笔记 第一章 真核细胞的核酸遗传物质有膜包裹，这是与原核细胞的差别。 电子显微镜利用短波长电子束可以观察到比可见光小十万分倍的物质。 第二章 人体必需元素：碳氢氧氮磷钾硫钙镁。 人体90%是水，老人75%。分为结合水、自由水。心脏含水率79%。 糖类分为单糖、寡糖、多糖。糖还有润滑保护作用。 脂类不溶于水，溶于脂溶性溶剂，包括脂肪和类脂。脂肪一个分子甘油和三个脂肪酸组成中性脂。人体和动物碳原子数为4-24个，都为偶数。类脂是脂肪衍生物，包括磷脂、糖脂、类固醇。 类固醇有胆固醇和胆汁酸等。胆固醇是最重要的类固醇，是所有激素、酮类的原料，其中维生素D就是以胆固醇为原料合成的。 蛋白质占细胞干重50%，蛋白质含有磷和硫，还有一些金属元素。其中N氮的含量较为恒定，一般是16%。
组成蛋白质的氨基酸有20多种，这二十多种又称基本氨基酸。一般在α碳原子上有一个氨基NH2和一个羧基COOH组成。 蛋白质分为一级结构，二级结构，三级结构，等等。一级结构有一个肽键和一个二硫键组成。二级结构是在一级结构的基础上螺旋或折叠形成的。 蛋白质受物理或化学因素的影响，会遭到破坏，成为蛋白质变性，本质是破坏非共价键和二硫键。如果变性条件不剧烈，变性是可逆的（复性），如果剧烈持久，变性则是不可逆的。 酶是具有高效催化作用的大分子物质。传统意义上的酶是蛋白质，但现代研究发现，RNA 和肽类抗生素等竟然也具有催化作用。 与无机催化剂相比，酶的催化效率高，专一性强。反应条件温和，但稳定性差，外界的强烈干扰可使酶失去活性。 酶的缺乏可能引起疾病，如急性胰腺炎。酶对诊断疾病也有作用，如急性胰腺炎、肝炎、心肌炎。 核酸是遗传变异生长发育的重要物质。包括脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA两大类。核酸是有多个核苷酸头尾相连组成的链状化合物。人类的DNA大约有3*10^9个核苷酸。RNA 平均长度为2000个核苷酸（比DNA小很多）。 核酸经水解，得到核苷酸。核苷酸被水解产生核酸和磷酸。如果进一步水解，产生核糖与脱氧核糖还有含氮碱。 碱基是含氮的杂环化合物。属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。 核苷是有核糖或脱氧核糖与碱基缩合而成。核苷和磷酸再结合就形成了核苷酸。 核苷酸的功能：作为核酸的分子成分，为反应提供能量。用于细胞信息传递，参与构成辅酶，参与代谢调控。 核酸的种类：DNA和RNA。 DNA是个长链。一级结构脱氧核糖核酸的组成及排列顺序。也称碱基序列。二级结构是双螺旋机构。它是20世纪最伟大的发现之一。三级结构是双螺旋的进一步扭曲，是螺旋的螺旋。
《细胞生物学》 一、第一章绪论 (一)细胞生物学研究得内容及现状——主要说明细胞生物学就是研究与揭示细胞基本生命活动规律得科学。因为细胞就是生命体结构与功能得基本单位,一切疾病与发病机制也就是以细胞病变为基础,所以细胞得研究即就是生命科学得出发点,主要研究内容可归为①生物膜与细胞器(生物膜就是细胞重要得结构基础,细胞器就是认识细胞结构与功能得重要组成部分)②细胞信号传递了解基本生命活动得分子机制与揭示生命得本质有重要得理论意义,转导基础为蛋白质与蛋白质之间得复杂得相互作用,就是通过复杂得信号转导网络系统而实现得,呈现高度得非线性关系。③细胞骨架体系(包括细胞质骨架与核骨架),维持细胞形态,保持细胞内部结构、④细胞核,染色体及基因表达—-细胞核为遗传物质DNA储存与复制得场所与ＲNＡ转录与加工得场所;染色质为遗传物质得载体,核仁转录ｒRNA与组装核糖体亚单位、核孔复合体为核质之间物质交换与信息交流得门控通路,ＤNＡ结合蛋白可分为组蛋白与非组蛋白。⑤细胞增殖及调控—就是了解生物生长发育得基础,就是研究癌变及逆转得重要途径、⑥细胞分化及干细胞生物学-实质在于信号介导下由组合调控引发得组织特异性基因得表达。⑦细胞死亡—为主动过程,主要有细胞凋亡,细胞坏死,自噬性细胞死亡三个方式,以维持生物体正常得生长发育,自稳态得维持,免疫耐受得形成及肿瘤监控等过程。⑧细胞衰老-－就是研究人、动植物生命得基础⑨细胞工程—用人工方法使不同细胞基因或基因组重组形成杂交细胞或将基因或基因组由一种细胞转移至另一种细胞中,使之跨越种间障碍,产生新得遗传性状,如动物体细胞杂交实验与哺乳生物体得克隆⑩细胞得起源与进化。 (二)细胞学与细胞生物学发展简史—分为三个阶段(生物科学时期、实验生物学时期、现代生物学时期)
第一章绪论 细胞生物学研究的内容和现状 细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科 细胞生物学的主要研究内容 当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域 细胞重大生命活动的相互关系 细胞学与细胞生物学发展简史 细胞的发现 细胞学说的建立其意义 细胞学的经典时期 实验细胞学与细胞学的分支及其发展 细胞生物学学科的形成与发展 细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书 细胞生物学 生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有 了细胞才有完整的生命活动。 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。 主要内容 细胞结构与功能、细胞重要生命活动： 细胞核、染色体以及基因表达的研究 生物膜与细胞器的研究 细胞骨架体系的研究 细胞增殖及其调控 细胞分化及其调控 细胞的衰老与凋亡 细胞的起源与进化 细胞工程 总趋势 细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。 重点领域
?染色体DNA与蛋白质相互作用关系 —主要是非组蛋白对基因组的作用 ?细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 ?细胞信号转导的研究 ?细胞结构体系的组装 美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是： 细胞信号转导（signal transduction）； 细胞凋亡（cell apoptosis）； 基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。 美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话题？》（―What is popular in research today？‖）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是 三种疾病： ?癌症（cancer） ?心血管病（cardiovascular diseases） ?爱滋病和肝炎等传染病 （infectious diseases：AIDS，hepatitis） 五大研究方向： ?细胞周期调控（cell cycle control）； ?细胞凋亡（cell apoptosis）； ?细胞衰老（cellular senescence）； ?信号转导（signal transduction）； ?DNA的损伤与修复（DNA damage and repair） “细胞学说”的基本内容 认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来,并由细胞和细胞产物所构成； 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它―自己的‖ 生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益； 新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。
绪论●1 生物工程（生物技术） ●生物技术是以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新物种的一门综合技术。 ●生物技术主要包括：细胞工程、基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和生物化工程。 ●细胞工程 ●是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或特种细胞产品的一门综合性科学技术。 ●3 细胞工程主要研究内容 ●（1）动植物细胞与组织培养 ●主要包括细胞培养、组织培养和器官培养。 ●（2）细胞融合 ●（3）染色体工程：按人们的需要来添加、削减或替换染色体的一种技术。主要用于新品种的培育。 ●（4）胚胎工程：主要是对动物的胚胎进行某种人为的工程技术操作获得人们所需要的成体动物，包括胚胎分割、胚胎融合、卵核称植、体外受精、胚胎培养、胚胎移植、性别鉴定、胚胎冷冻技术等。 ●（5）细胞遗传工程：主要包括克隆和转基因技术。 4 细胞工程的重要应用 上篇：植物细胞工程 ●第一章实验室设置及常规技术 ●1 实验设置 3 培养基的配制都是由无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（碳源、维生素、氨基酸）和激素这几大类成分构成。此外，必要时还需向培养基中加入一些复合的有机物或天然提取物， 4材料、器械的消毒与无菌操作 第二章细胞的全能性与脱分化、再分化 ●1 细胞的全能性及其表达 植物细胞全能性学说细胞全能性的概念 ●4 植物细胞的脱分化 ●所谓细胞脱分化（dedifferentiation）是指在离体培养条件下，分化细胞失去其原有分化的典型特征，转变为分生状态，形成胚性细胞团或愈伤组织的现象。脱分化后的细胞，经过分裂，产生无组织结构、无明显极性的细胞团称为愈伤组织。 分化细胞的脱分化需要两个条件：创伤和外源激素。 影响植物细胞脱分化和再分化的因子 主要包括内因和外因两个方面。内因主要指植物的遗传特性和生理状态。外因主要包括植物细胞营养条件（无机营养、有机营养、植物激素、天然提取物等）和环境条件（渗透压、酸碱度、温度、湿度、光照等）植物组织培养与快速繁殖 ●1 植物组织培养的基本概念与步骤 ●植物组织培养： ●指在无菌条件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、叶、花、未成熟的果实、种子等）、组织（如胚乳、皮层等）、细胞（体细胞、生殖细胞等）、胚胎（成熟和未成熟的胚）、原生质体等培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，诱导产生愈伤组织或完整植株的