医学细胞生物学资料整理
细胞的分子基础
生物小分子：
1、无机化合物：水（游离水、结合水）
无机盐：离子状态
2、有机化合物：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸
细胞大分子：细胞的蛋白质、核酸、多糖（由小分子亚基装配而成）
蛋白质一级结构：多肽链仲氨基酸的种类、数目和排列顺序形成的线性结构，化学键主要是肽键
蛋白质功能：①细胞的结构成分。②运输和传导。③收缩运动。④免疫保护。⑤催化作用—酶
核酸:
DNA:双螺旋结构
RNA：信使RNA(Mrna)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)
功能：1、携带和传递遗传信息。2、复制。3、转录。
第四章细胞生物学的研究技术
第一节细胞形态结构的观察
光学显微镜技术------显微结构的观察
一、普通光学显微镜---染色标本
二、荧光显微镜---（紫外线）细胞结构观察、细胞化学成分研究、DNA＆RNA含量变化
三、相差显微镜---（光的衍射和干涉效应）活细胞结构、活动观察
四、微分干涉差显微镜---（平面偏振光的干涉）活细胞结构观察、细胞工程显微操作（三维立体投影）
五、暗视野显微镜---（特殊的聚光器）观察活细胞外形
六、激光共聚焦扫描显微境---（激光作光源）立体图像，组织光学切片；三维图像重建
电子显微镜技术------亚微结构的观察
分：透射、扫描、高压
透射电子显微镜：
电子束穿透样品而成像，观察细胞超显微结构，荧光屏上成像
亚微结构观察---电子显微镜技术、扫描隧道显微镜
光镜与电镜的区别
第二节细胞的分离与培养
一、细胞培养
是指在体外适宜条件下使细胞继续生长、增殖的过程。
优点：
1、容易在较短的时间内获得大量的细胞
2、有利于研究单一类型的细胞
3、通过人为控制培养条件，可以减少一些未知的因素影响
细胞培养的条件
培养基:氨基酸＋糖＋维生素
血清
支持物
环境:无菌环境、适宜温度，pH值
特性:
贴壁生长
接触抑制(肿瘤细胞没有)
分类：
原代培养:
直接来自于有机体的细胞培养称原代培养。但常常也将第1代与传10代以内的细胞培养统称原代细胞培养。传代培养:
将适应了体外条件的原代培养细胞进行传代和扩大培养。
细胞系：
有限:指能顺利传40－50代，仍保持正常细胞特点的传代细胞
永生:50代后，具有了癌细胞的特点
细胞株
从某一细胞系中，用单细胞克隆培养而形成的，具有基本相同的遗传性状的细胞群体
二、细胞融合
指自发或人工诱导下，两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程
方法：
自然方法
第五章细胞膜及其表面
★第一节细胞膜的分子结构和特性
细胞是除病毒(virus)以外一切生物体形态结构和功能的基本单位
细胞膜（cell membrane ）,又称质膜（plasma membrane），是包围在细胞外表面的一层界膜，使得细胞质与外界环境相隔开
细胞内膜（endo-membrane ）是在真核细胞内除了质膜以外的膜结构
生物膜（biomembrane）：细胞质膜和细胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称为生物膜单位膜(unit membrane):生物膜在透射电镜下有共同的形态结构特征，均为“两暗夹一明”的三层结构，这三层结构又称为单位膜
第一部分细胞膜的化学组成
Membrane lipids 膜脂：基本成分
phospholipids 磷脂：形成脂双层,构成细胞膜的基本成分
cholesterols 胆固醇：具备调节膜流动性和稳定膜的作用
glycolipids 糖脂：作为受体参与细胞识别及信号转导的过程
特性：
1.双亲性分子
2.构成生物膜的基本结构，各有其作用
Membrane proteins 膜蛋白：功能体现
intrinsic protein 内在蛋白：整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部。与膜结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗脱
extrinsic protein 外在蛋白：周边蛋白，水溶性，分布在细胞膜的表面，比较容易洗脱
特点：
1、是膜功能的主要体现者。
2、具有双亲性
Membrane carbohydrates 膜糖类:保护细胞表面, 细胞识别和黏着、信息传递
glycolipids 糖脂：以寡糖或多糖链共价结合于膜脂分子上
glycoproteins 糖蛋白:以寡糖或多糖链共价结合于膜蛋白分子上
第二部分细胞膜的分子结构模型
流动镶嵌模型
1.由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体
2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌或附在脂质双分子层中
3.糖分子分布于膜外表面
强调了膜的动态性和球形蛋白质与脂双层的镶嵌关系
不对称性：膜蛋白分布的不对称、膜脂的不对称
流动性:
膜脂的流动性：
1、侧向扩散运动：同一平面上相邻的脂分子交换位置
2、翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层
3、旋转运动：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转
4、弯曲运动
5、伸缩震荡运动
膜蛋白的运动性：
1、侧向扩散：膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在膜表面扩散。
2、旋转扩散：膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动
质膜的流动性：是保证其正常功能的必要条件
物质运输、信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关
细胞膜的功能
物质运输、信息传递、免疫相关
★第三节、细胞膜的物质运输形式
小分子和离子物质——穿膜运输
大分子和颗粒物质——膜泡运输
一、穿膜运输
细胞膜是选择性半透膜
细胞膜上存在膜转运蛋白(membrane transport protein)
膜转运蛋白
1、载体蛋白（Carrier Protein）：
细胞膜上的一类跨膜蛋白,与转运的物质特异性结合而改变自身的构象，使物质跨越细胞膜
2、通道蛋白（Channel Protein ）：
一类能形成孔道供某些离子或分子进出细胞的跨膜蛋白
分类：
被动转运
----物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。
1、简单扩散--物质顺浓度梯度自由穿越脂双层的运输方式
适合简单扩散的物质:
脂溶性(疏水)小分子: 苯、氧气、氮气
不带电极性小分子: 水.尿素.二氧化碳
不适合简单扩散的物质:
带电荷的、水溶性的分子，分子量大
通道蛋白(跨膜蛋白)：水通道(持续开放)
3、易化扩散---依靠载体蛋白, 一些非脂溶性物质等物质顺浓度梯度的跨膜运输的方式
主动转运
钠钾泵（Na+-K+ ATP酶）：
实质:泵为Na-K-ATP酶,具有载体和酶的双重作用
大亚基:为跨膜蛋白,是该酶的催化部位
小亚基:为膜外侧半嵌合糖蛋白
伴随运输---离子梯度驱动的主动运输或间接的主动运输
一种物质的主动运输依赖于另一种离子的被动运输
能量来源：存在膜上的离子浓度梯度
载体蛋白介导的物质运输
单运输：运输一种物质
协同运输：运输两种物质----同向运输、对向运输
二、膜泡运输（批量运输）
----大分子或颗粒物质进出细胞通过一系列膜泡的形成和融合来完成转运的过程
Endocytosis(胞吞作用) and exocytosis(胞吐作用)
发生膜的融合和断裂
消耗代谢能，属主动运输
Endocytosis(胞吞作用):
-----胞外的大分子或颗粒物质靠近并结合于细胞表面后，膜逐渐内陷将其包围，形成吞噬（饮）小泡进入细胞的过程。
吞噬作用(cellular eating)
判断关键：
运输方向、
跨膜动力、
能量消耗、
转运蛋白特点：
1、速度快，109个离子/秒
2、高度选择性
3、开放的间断性
●高度专一性的载体蛋白介导
●消耗代谢能量
●物质从低浓度处向高浓度
(巨噬细胞)、(中性粒细胞)------ 偶尔发生
胞饮作用(cellular drinking)
溶液---形成吞饮小泡，发生在大多数真核细胞---连续发生的过程
受体介导的胞吞作用
---细胞特异地摄取细胞外蛋白或其它化合物的胞吞方式---形成有被小泡
具高度的特异性和高效性
Exocytosis(胞吐作用):
-----胞内的大分子或颗粒物质由膜包被形成小泡，小泡再移至质膜并与细胞膜融合将内容物排出胞外的过程
第四节、细胞膜与细胞识别
★一、受体、配体的概念、类型
受体(receptor)
是一类存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号分子，进而激活胞内一系列生化反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。
多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域
类型---根据存在位置，受体可分为
膜受体(membrane receptor)---膜表面受体，位于细胞质膜上的受体
胞内受体（intracellular receptor）---位于胞质、核基质中的受体
配体（ligand）
细胞外信号分子：由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质，又称为配体、第一信使(first messenger)。根据配体的溶解性，可分为：
水溶性配体：在细胞膜上和膜受体结合，进行信号的转换。
脂溶性配体：穿过细胞膜和核膜，和胞内受体结合，直接调节基因转录活性。
★二、细胞膜受体的类型和特点
膜表面受体主要有三类：
①离子通道型受体
②受体酪氨酸激酶
③G蛋白耦联型受体
（一）离子通道型受体
概念：既为受体，又为离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。
作用机理：受体和配体结合后，通道蛋白改变构象，导致通道开放或关闭，直接引起细胞反应。如配体闸门通道。（二）受体酪氨酸激酶(receptor trk)
概念：这类受体由一条多肽链构成的跨膜的糖蛋白组成，N端位于质膜外，是配体结合的部位。C端位于胞质内，是具有酪氨酸激酶功能区.
作用机理：受体和配体结合后，导致受体二聚化，二聚体内发生自磷酸化从而激活受体的激酶活性，引发生物学效应。
（三）G蛋白耦联型受体
概念：七次跨膜蛋白，胞外结构域：识别信号分子（配体）胞内结构域：与G蛋白耦联。
机理：当此受体和配体结合后，激活偶联的G蛋白，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使。
膜受体的特点
1、特异性及非决定性：立体构象互补，分子的立体特异性
3、高亲和度：结合能力强
4、可逆性：非共价结合
5、特定的组织定位
三、细胞识别的概念和现象
细胞识别(cell recognition)---指细胞能认识同种、异种细胞，自己、异己物质的一种现象
★四细胞膜信息传递的概念、过程和构成
细胞膜信息传递
细胞表面受体介导的信号转导
---指细胞外信号分子与细胞表面受体结合，使细胞产生胞内信号分子，进而引起细胞发生一系列反应的过程。细胞膜信息传递过程
细胞内信号分子-----胞内信号：由第一信使经转导刺激在细胞内产生，在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。例如第二信使（受体和配体结合后，由效应酶催化产生的最早的胞内信号分子）
第二信使的类型：
cAMP、cGMP、二酯酰甘油(DG)、三磷酸肌醇(IP3)。
G蛋白(鸟苷酸结合蛋白G protein)
---属于膜蛋白，位于质膜的胞质面的外周蛋白，由α、β、γ三个不同亚基组成，具有结合GDP和GTP的能力,并具有GTP酶活性
1、两种构象：
非活化型（三个亚基结合，且α亚基与GDP结合，此时为非活化状态）
活化型（与βγ亚基分离，且α与GTP结合，此时为活化状态）
2、细胞存在不同类型的G蛋白，不同G蛋白对应不同的效应酶。
G蛋白的作用机理
构象变化，即从非活化型变为活化型，调节对应的效应酶的活性。
G蛋白耦联型受体的信息传递途径：
配体受体Ｇ蛋白效应酶第二信使蛋白激酶酶或其他功能蛋白生物学效应-----最为重要的信息传递途径
★cAMP(环化腺苷酸)信号体系
概念：以cAMP为第二信使的G蛋白耦联型受体介导信号传递途径
路线一：激活型配体激活型受体Rs （G蛋白）活化型调节蛋白Gs +
腺苷酸环化酶cAMP
路线二：抑制型配体抑制型受体Ri （G蛋白）抑制型调节蛋白Gi -
五、膜抗原的概念和类型
细胞表面抗原(Cell Surface Antigen)---高等动物细胞表面的各种各样表示其属性的标志
膜抗原（Membrane Antigen：）：细胞表面具有抗原性质的大分子,多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂
第六章细胞质和细胞器
第一节细胞质基质
细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix)
----真核细胞质中除可分辨（有形）结构外的无定形胶状物质体系
化学组成
无机小分子：水和各种离子
中分子类：脂类、糖类、氨基酸、核苷酸
大分子类：蛋白质、脂蛋白、RNA、多糖等
功能
提供离子环境、提供底物，多种代谢过程的场所（糖酵解、糖原代谢等）
物质运输通路
细胞增殖、分化中起重要作用
细胞器(organelle)
----在细胞质基质中，具有一定化学组成和形态结构，执行特定生理功能，并为细胞所固有的有形结构小体膜性结构：内质网、高尔基复合体、溶酶体、线粒体、过氧化物酶体等
非膜性结构：核糖体、中心体、微管、微丝等
第二节核糖体（ribosome,简称RI）
核糖体的形态结构
大、小亚基结合部之间形成特殊的间隙结构——mRNA结合、穿越的部位
大亚基中央有一管状结构（中央管）——新生多肽链穿过释放的部位
几个功能活性部位（了解）
1.氨酰基位点(aminoacyl site ,A位,受位):与氨酰-tRNA的结合位点
2.肽酰基位点(peptigyl site ,P位,给位)：与肽酰-tRNA的结合位点
3.肽酰基转移酶位点：催化氨基酸之间形成肽键
4.GTP酶位点：水解GTP，为肽酰tRNA从A位转移到P位供能
5.E位点(exit site)：（原核细胞）肽酰转移后，与即将释放的tRNA的结合位点
6.与其他起始因子、延伸因子和终止因子的结合位点
核糖体的理化特性（化学组成）
※ r蛋白质：约占40%，分布于表面
※ rRNA：约占60%，分布于内部
核糖体的形成与装配——自组装
1、染色体的核仁组织者区是rRNA基因（rDNA）所在部位(5SrRNA基因除外)
2、r蛋白质在细胞质中合成
3、核仁是合成rRNA和组装核糖体亚基的场所
大亚基才与其结合，形成完整的核糖体。
核糖体与蛋白质合成
参与的成分
核糖体——合成蛋白质的场所
mRNA——合成蛋白质的模板（密码子）
tRNA——转运特定的氨基酸
许多与蛋白质合成有关的因子
蛋白质合成过程的三个阶段
多肽链合成的起始---始动因子
多肽链合成的延伸---延长因子
多肽链合成终止---释放因子
核糖体的存在形式
游离核糖体：游离于细胞质中，合成细胞所需要的结构蛋白
附着核糖体：附着于内质网膜表面，合成跨膜蛋白、驻留蛋白、溶酶体酶蛋白、分泌蛋白
多聚核糖体（polyribosome)
核糖体常几个或几十个串联在一条mRNA分子上高效地进行肽链合成，形成多聚核糖体
第三节内膜系统(Endomembrane System)
----真核细胞内在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性结构的总称。
Endoplasmic reticulum 内质网
Golgi complex 高尔基复合体
lysosome 溶酶体
peroxisome 过氧化物酶体
（线粒体不属于内膜系统）
★一内质网Endoplasmic Reticulum(ER)
（一）ER的形态结构特点及化学组成
遍布胞质的连续网状膜系统(占细胞总膜的一半）
由扁囊、小管、小泡组成，基本结构包括ER膜和ER腔
标志酶：葡萄糖-６-磷酸酶，分布在腔面，参与糖代谢。细胞色素P450，分布于胞质面和腔面，参与电子传递（二）ER的类型
滑面内质网(SER)
特点: 膜表面无核糖体
形态: 多为分支小管或小泡
分布: 肌细胞、合成类固醇激素的细胞中较丰富
粗面内质网(RER)
特点: 膜表面附着核糖体
形态: 多为板层状排列的扁囊
分布: 多在分泌活动旺盛的细胞内
（三）内质网的功能：
1、RER：与蛋白质的合成、加工、运输有关
合成蛋白质的种类
膜整合蛋白（跨膜蛋白）：膜抗原、膜受体、通道蛋白等
分泌蛋白（外输性蛋白）：抗体、肽类激素、消化酶、细胞因子等
溶酶体酶蛋白
驻留蛋白：定位于ER、Gi等细胞器内的可溶性蛋白
信号肽假说：
信号肽引导的蛋白质合成过程
1、信号肽-SRP-核糖体复合物形成
2、信号肽-SRP-核糖体-SRP受体复合物形成
3、核糖体锚着到RER上
4、新合成的多肽链进入内质网腔
5、肽链合成完成，Ri大、小亚基解离，移位子通道关闭
指导因子Array多肽链N端的信号肽
信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）
信号识别颗粒受体（SRP-receptor）
通道蛋白移位子
②新生多肽链的折叠和装配
蛋白二硫键异构酶——二硫键形成
结合蛋白（Binding protein，Bip）——促进肽链折叠
③蛋白质的加工修饰
蛋白质的糖基化：
N-连接的糖基化(始于ER腔,完成于GC)：寡糖连接到肽链的天冬酰胺残基侧链的氨基(—NH2)上
O-连接的糖基化(全部或主要于GC完成)：寡糖连接到蛋白质多肽链的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基侧链的羟基(—OH)上
④蛋白质的运输：
RER 出芽运输小泡靶细胞器或高尔基体
2、SER：多功能的细胞器
①脂质的合成
②类固醇激素的合成
③参与糖原分解代谢（肝细胞）
④具有解毒作用（肝细胞）
⑤参与骨骼肌的收缩
⑥胃酸、胆汁的合成与分泌
内质网的病理性改变
ER是一个敏感的细胞器。
形态结构改变：
肿胀——水样变性
肥大——药物中毒、病毒感染等
囊池塌陷——膜损伤致合成障碍
癌细胞：
低侵袭力——ER少高侵袭力——ER多
★二高尔基复合体(Golgi complex, GC)
一.形态结构---- 一层单位膜围成的有极性的细胞器
光镜下一般为不规则网状、颗粒状或线状
电镜下由扁平囊和大小不等的囊泡组成
常分布于内质网和细胞膜之间，有极性；扁平囊是最具特征的主体部分，凸面称顺面或形成面，朝向ER(或细胞核)；凹面称反面或成熟面，朝向细胞膜
扁平膜囊功能区隔
1、顺面高尔基网（cis Golgi network，CGN）：是高尔基体的入口区域。接受ER合成的物质并分选
2. 膜囊(包括顺面、中间和反面)：蛋白质的加工和修饰，糖脂的形成
3. 反面高尔基网（trans Golgi network，TGN）：是高尔基体的出口区域，参与蛋白质的分选与包装，最后输出。
二、高尔基复合体的化学组成
蛋白质和脂类（介于细胞膜和ER间）
标志酶：糖基转移酶
三.高尔基复合体的功能---蛋白质的分类加工、运输，膜的转变等
（一）加工和修饰作用
1. 蛋白质糖基化（同RER）
2. 蛋白质的水解加工
（二）对蛋白质进行分选运输
蛋白质分选：新合成的蛋白质被特异地分送到需要它的靶部位
GC是胞内膜泡运输的中心：
Endocytosis 胞吞作用
ER 运输小泡GC 分泌泡细胞膜Cell membrane
Exocytosis 胞吐作用
膜流：细胞的各种膜性结构之间相互联系和转移的现象
（三）参与细胞的分泌活动
四、高尔基复合体与疾病
1.癌细胞中的高尔基复合体结构(不发达)
2.中毒细胞中的高尔基复合体的变化(形态萎缩、结构破坏、甚至消失)
3.功能亢进时的高尔基复合体结构(肥大)
★三溶酶体Lysosome(Ly)----（细胞内的消化器）
一、结构特征
1、具有多型性和异质性，即形态及内含的水解酶种类不完全相同
3、膜有质子泵(H+)维持内环境酸性(pH=5)
4、膜蛋白高度糖基化，防止溶酶体膜被降解
5、膜上有多种载体蛋白，可将消化产物运出
二.Ly的分类(根据形成过程和功能状态)
三、溶酶体的形成
四、溶酶体的功能
（一）对细胞内吞物质的消化---溶酶体对外源性物质的消化过程（胞吞作用）（二）对自身物质的分解（衰老细胞器、分泌颗粒）
（三）细胞营养作用
（四）防御保护功能
（五）参与激素的形成
（六）在个体发生发育过程中的作用
----溶酶体膜破裂，酶释放入胞质中引起细胞本身被消化(自溶)
五、溶酶体与疾病
（一）先天性溶酶体病（缺乏某种水解酶）
（二）溶酶体膜的稳定性失常所致疾病
（三）溶酶体与休克
四过氧化物酶体(peroxisome, Ps)
内膜系统的总括
内膜系统结构上的统一性
内膜系统功能上的统一性
是细胞内蛋白质的加工、分选和运输系统
细胞表面
ER GC Ly 通过小泡运输
分泌小泡
核糖体
线粒体
细胞质基质细胞核直接穿膜运输
Ps
第四节线粒体（mitochondrion,复数-ria）
线粒体的形态特征
形状类似细菌，分布于能量需求多的细胞，线粒体数量也多
★超微结构
外膜：脂类与蛋白质比例：1:1，富含转运蛋白（孔蛋白, porin），允许分子量在10000以下的物质自由通过，包括小的蛋白质
内膜和内部空间：
内膜：Ⅰ. 不含胆固醇，富含心磷脂
Ⅱ. 蛋白约占80％,脂质约占20%
Ⅲ. 高度特化，通透性小,分子量大于150的物质不能自由通过
Ⅳ. 折叠成嵴(cristae),提高ATP生产能力
嵴（板层状多、管状）
基粒（A TP合酶复合体），附在嵴上，是将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP磷酸化生成ATP的关键装置。
头部：偶联因子F1 书P147解释
柄部：OSCP，能与寡酶素特异结合，解偶联作用，抑制ATP合成
基片：偶联因子F0
膜间腔：内外膜之间空间
基质腔：内膜直接包围的空间
基质：可溶性蛋白质、脂肪、双链环状DNA、核糖体
线粒体的化学组成
蛋白质（酶）：干重的70％左右
脂类：干重30％左右
水、DNA,RNA、三羧酸循环的中间产物、辅酶
★线粒体的功能
Ⅰ. 是细胞有氧呼吸的基地和供能的场所
----供应细胞生命活动95%的能量
Ⅱ.主要功能：细胞氧化/细胞呼吸
无氧酵解：1分子葡萄糖→2ATP
有氧呼吸：1分子葡萄糖→36~38A TP
一）糖酵解（细胞质）---2ATP
二）乙酰CoA产生（线粒体基质）---（代谢枢纽）
三）三羧酸循环（线粒体基质）---2ATP
四）氧化磷酸化（内膜）：---34ATP
电子传递链/呼吸链: 电子在线粒体内膜上的酶体系上逐级传递，最后给O，同时伴随质子泵出内膜。
A TP的形成: H质子电化学梯度驱使ATP合酶形成ATP
电化学梯度: 内膜两侧[H]浓度差，膜电位差----推动ATPase合成A TP
化学渗透假说：质子电化学梯度推动A TPase合成A TP
线粒体的基因组
线粒体基因组组成（与原核DNA类似）
Ⅰ. 缺乏组蛋白，突变率较高
Ⅱ. 基因37个，与原核基因结构性质一样：2种rRNA；22种tRNA；13种蛋白质。
Ⅲ. 部分密码子不同于核基因组密码子
线粒体DNA的复制转录
Ⅰ. 不依赖核染色体而将复制后的DNA分配到子线粒体中去（这个过程称为复制分离）
Ⅱ. 半保留复制方式
线粒体蛋白质的合成（与原核生物类似）
Ⅰ. 自身合成的蛋白（13个）都是细胞呼吸中的关键酶
Ⅱ. 有自身专用tRNA,mRNA,核糖体
Ⅲ. 线粒体自身蛋白合成与转录同时进行，与细菌类似
线粒体半自主性
Ⅰ. 两套遗传体系所控制：mtDNA和核DNA；
Ⅱ. 多数蛋白来自核DNA，少数来自mtDNA ；
Ⅲ. 线粒体的形成，生长，增值都需要核DNA参与；
Ⅳ. mtDNA复制表达也必须依赖核DNA提供的酶蛋白
线粒体蛋白的转运
导肽(leader squence)：定位线粒体的核编码蛋白的N端具有的一段氨基酸序列，20-80个氨基酸残基，富含带正电的碱性氨基酸Arg，具有识别、牵引和定位线粒体的信号作用。
分子伴侣(molecular chaperone)：一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它与酶的作用方式类似，通过非特异性结合，催化介导蛋白质特定构象的形成，参与体内蛋白质的折叠、装配和转运，但又不构成其结构的一部分。
迄今为止发现的大多数分子伴侣属于热休克蛋白(HSP)
解折叠重折叠
前体蛋白导肽引导穿膜导肽水解成熟蛋白
分子伴娘mt分子伴娘
第五节细胞骨架（cytoskeleton）
真核细胞质中特有的蛋白质纤维网络骨架体系，由微丝、微管、中间纤维三类骨架成分组成,对细胞形态，运动，胞内物质运输，细胞增值，信号转导等等起重要作用。具有弥散性、整体性和变动性。
★一、微管microtubules
细胞骨架成分之一，由微管蛋白和微管结合蛋白组成的管状纤维结构。
具有极性。
靠近核向四周呈放射状排布。
Ⅰ.微管的结构组成
微管蛋白(二聚体)tubulin：占微管总蛋白的80%，酸性蛋白。两个亚单位:α-微管蛋白和β-微管蛋白。微管结合蛋白MAP：微管相关蛋白(MAP1 MAP2 MAP4 )、微管聚合蛋白tau
MAP的主要功能是：①促进微管聚集成束；
②增加微管稳定性或强度；
③促进微管组装;
④连接其他蛋白纤维.
Ⅱ.微管存在形式：单管（13条原纤维）、二联管（13＋10）---- 纤毛和鞭毛的杆状、
三联管（13＋10＋10）---- 中心粒和纤毛、鞭毛的基体
Ⅲ.微管的动态平衡：
动态微管：存在时间很短，发生快速组装和去组装，如纺锤体。
稳定微管：存在时间较长，如纤毛。
微管的组装与去组装--- 踏车现象
微管体外组装：条件---微管蛋白和GTP,Mg2＋，无Ca2+,Ph,温度等
以“首尾相接”（-αβ-αβ-αβ-…）的方式形成原纤维，因而具有极性
成核期：微管蛋白二聚体原纤维13根原纤维合拢成管
延伸期：微管蛋白二聚体加在两端
微管体内组装：
微管组织中心（microtubule organizing center MTOC）---是微管进行组装的区域
包括：中心体、基体、着丝粒、成膜体，都具有γ微管蛋白
成核期：环状的γ球蛋白复合体为模板成核先组装出短的微管
延伸期：二聚体加入末端
稳定期
影响微管体组装与组装的因素
1、微管蛋白浓度
2、微管正端β微管蛋白结合GTP或GDP
3、pH, 温度, 压力, 钙、镁离子浓度
4、药物: 紫杉醇, 秋水仙素和长春花碱
Ⅳ.微管的功能
支架维持形态
形成纺锤体参与染色体移动
细胞内运输：分子马达：①动力蛋白，向“－”运输。②驱动蛋白，向“+”运输。
中心粒、鞭毛、纤毛
细胞器的定位和分布
参与胞内信号传导
★二、微丝（microfilament，MF）-- 又称肌动蛋白丝actin filament
------由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤维。
两条肌动蛋白丝以螺旋的形式组成的纤维，有极性。
分布：靠近细胞膜内侧
Ⅰ.微丝的结构----结构单位: 肌动蛋白
球形单体的肌动蛋白又称球状肌动蛋白（G肌动蛋白）
纤维状多聚体形成肌动蛋白丝, 称为纤维状肌动蛋白（F肌动蛋白）
Ⅱ.微丝的结合蛋白
■ 结合蛋白的种类：原肌球蛋白
肌球蛋白(myosin)∶肌动蛋白纤维的分子发动机，是一种特殊的A TP酶。
肌钙蛋白等
■ 结合蛋白的功能：封端、交联、膜结合
Ⅲ.微丝的组装
G-肌动蛋白能够聚合成F-肌动蛋白
F-肌动蛋白也可以解聚成G-肌动蛋白
成核需要一种蛋白复合体ARP2/3催化
Ⅳ.微丝的动态性质
● 极性
● 踏车现象(treadmilling)
● 微丝的动态平衡
Ⅴ.微丝的功能
1.细胞支架，维持形态：应力纤维（微丝+肌球蛋白II）
2.细胞运动
3.参与细胞分裂：收缩环：类似肌肉样的结构（微丝+肌球蛋白II）
4.胞内物质运输
5.肌肉收缩
6.信号传导
7.肌动蛋白的新功能
三、中间丝（纤维）（intermediate filament,IF ）
-----平均直径介于微管和微丝之间, 故称为中间纤维。由于其直径约为10nm, 故又称10nm 纤维。Ⅰ.中间纤维结构：由长的、杆状的蛋白装配而成。
Ⅱ.中间纤维装配：
单体2-----二聚体2 ----四聚体2-----原纤维2-----亚丝4-----10nm中间纤维
IF装配与MF,MT装配相比，有以下几个特点：
1、IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)；
2、反向平行的四聚体导致IF不具有极性；
3、IF在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助，在体内装配后，细胞中几乎不存在IF单体。
Ⅲ.中间纤维的成分与分布
※IF成分比MF,MT复杂，较稳定，具有组织特异性。IF在形态上相似，而化学组成有明显的差别。※中间纤维的6种类型，不同种细胞不相同，同一种细胞也会出现不同，分布整个细胞。
Ⅳ.中间纤维功能
2、完整的网状骨架系统
3、神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用
4、中间纤维与mRNA的运输有关
5、参与传递细胞内机械的或分子的信息
微管、微丝、中间丝的比较
第七章细胞核（Nucleus）
真核细胞eukaryotic cell
细胞核是细胞中由双层单位膜组成的最大、最重要的细胞器，是细胞遗传物质贮存、复制和转录的场所,也是细胞代谢、生长、分化及繁殖的控制中心，对细胞生命活动有重要的调控作用。
细胞核的形态、大小、位置和数目因细胞类型不同而异
★细胞核的结构（核膜，染色质，核仁，核基质）
第一节、核膜（nuclear membrane）
一、核膜的化学组成：蛋白质和脂质，其中蛋白质占65%--75%
★二、核膜的亚微结构：
（一）核膜的两层膜结构：
外核膜：与粗面内质网相连续，附有核糖体。
内核膜：表面光滑，无核糖体附着，含有核纤层蛋白B受体，内侧有一层致密纤维蛋白网络--核纤层
（二）核周间隙（perinuclear space）：内外核膜之间的间隙。
与RER腔相通，是细胞质与细胞核之间物质交流的重要通道之一。
★（三）核孔（Nuclear Pore ）：
核孔复合体（Nuclear Pore Complex，NPC）：内、外核膜融合处,其数目与细胞的类型和生理状态有关，由多个蛋白质颗粒以特定方式排列形成的蛋白质分子复合物
捕鱼笼式模型：1.胞质环
2.核质环
3.中央栓
4.轮辐
★三、核膜的功能
区域化作用：使基因转录和蛋白质合成在时间和空间上分开
合成生物大分子：外核膜上附着核糖体,可合成蛋白质
在细胞分裂中参与染色体的定位与分离
控制细胞核与细胞质的物质交换
被动运输:某些小分子物质和无机离子可自由通过核膜或核孔复合体。
主动运输：大分子物质和颗粒物质通过核孔复合体介导。
被转运的核蛋白上一般要有供核孔复合体上的核转运受体识别的核定位信号。
第二节核纤层和核骨架
一、核纤层（nuclear lamina）-----紧贴内核膜的一层高电子密度纤维蛋白网,在细胞核内与核骨架相连,在细胞核外与中间纤维相连,形成贯穿于细胞核与细胞质之间的网架结构体系
成分: Lamin A、Lamin B1、Lamin B2、Lamin C
★功能：1）支持核膜，维持核孔的位置和核膜的形态
2）核膜重建及染色体凝集相关；
二、核骨架（nuclear scaffold），又称核基质（nuclear matrix）。
-----在真核细胞间期核内，除去染色质、核膜与核仁以外的由非组蛋白组成的纤维网架结构。
构成: 主要由纤维蛋白构成。
①核基质蛋白；
②核基质结合蛋白。
★功能：1）与DNA的复制密切相关
2）基因转录、RNA加工及其定向运输；
3）与细胞分裂、分化有关；
第三节染色质和染色体
同一物质的两种形态
染色质：间期细胞核中呈伸展、细网状的DNA蛋白质复合物。
染色体：细胞分裂期核中呈高度浓缩、折叠、盘曲成条状或棒状的DNA蛋白质复合物
一、化学组成：由DNA、组蛋白和非组蛋白及少量RNA组成
真核细胞染色体的DNA序列
1、单一序列：单一拷贝序列，绝大部分结构基因属于此类。
2、中度重复序列：重复拷贝数在104~105，组蛋白基因、rRNA基因和tRNA基因属于此类
3、高度重复序列：重复拷贝数在105以上，分布于着丝粒区和端粒区，大多组成异染色质
组蛋白（histone）
富含精氨酸和赖氨酸、带正电荷，为碱性蛋白。
H2A、H2B、H3、H4形成核小体八聚体核心
H1在形成核小体中起连接作用
非组蛋白：维持染色体结构、调控基因表达
RNA：含量少，多为新合成的RNA前体
二、染色质的种类
1、常染色质----间期细胞核中结构松散、螺旋化程度较低、碱性染料着色较浅的染色质。
转录功能活跃的染色质，分布于细胞中央或核仁中
2、异染色质----间期细胞核中结构紧密、螺旋化程度较高、碱性染料着色较深的染色质
丧失转录活性或转录不活跃的染色质，分布于细胞核周围或形成核仁的相随染色质（1）结构异染色质---整个细胞周期中处于凝集状态的染色质,多处于着丝粒、端粒或染色体凹陷部位
（2）兼性异染色质---在某些细胞类型中，可以向常染色质转变，恢复转录活性的染色质
★三、染色质的结构与装配
核小体(nucleosome)----由约200dp长度的DNA区域和一个组蛋白组成的八聚体，呈圆盘型颗粒状
核心部：组蛋白--2（H2A、H2B、H3、H4）DNA分子--146bp、1.75圈
连接部：组蛋白H1 DNA--60bp
2、染色质的二级结构——30nm染色质纤维，6个核小体缠绕一圈形成的中空性管，组蛋白H1位于螺旋管内侧。DNA又被压缩6倍
3、三级结构——超螺线管----由螺线管进一步盘曲而形成，进一步将螺线管长度压缩。DNA又被压缩40倍
4、四级结构—--染色单体----超螺线管进一步折叠又被压缩成为四级结构—染色单体。DNA又被压缩5倍
人的一个细胞DNA由DNA到染色体其长度被压缩约8000—10000倍
染色体支架-放射环模型----- 一条染色单体约有106个微带
四、中期染色体
1.染色单体：每一中期染色体都有两条，由细胞分裂间期时组成染色体的DNA与组蛋白复制后组装形成，彼此以着丝粒相连，又称姐妹染色单体。
2.着丝粒与着丝点（动粒）：是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕两侧的一个附加的圆盘状结构
着丝粒--- 位于两条染色单体相连处，染色体上凹陷的、浅染的缢痕，即主缢痕的中心部位。
着丝点（动粒）---位于染色体主缢痕两侧、一个附加的特化圆盘状结构，由蛋白质组成，可与纺锤丝微管
接触，是微管蛋白聚合的中心之一。
着丝粒--动粒复合体---- 是一种高度有序的、在结构和组成上都是非均一的整合结构
①动粒结构域：内板：呈颗粒状，高电子密度。
中间间隙：呈半透明状，电子密度最低，无结构。
外板：是动粒微管连接的位点。
纤维冠：没有动粒微管存在时，微管蛋白覆盖在外板表面形成的
②中心结构域：位于动粒结构域的内表面，是由富含重复序列的DNA、高度浓缩的异染色质组成。
③配对结构域：位于中心结构域的内表面，中期时两条染色单体在此处相互连结，该结构域有内部着丝粒蛋白和染色单体连接蛋白两种蛋白。
这3种结构域在细胞分裂中相互配合、共同作用，可保证有丝分裂中染色体与纺锤体的整合及有序的配对和分离。
着丝粒是鉴别染色体的重要标志
根据着丝粒的位置将染色体分为：中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体、端着丝粒染色体
3.次缢痕：除主缢痕外，在染色体上的浅染缢缩部位。
核仁组织者区（nucleolar organizing region NOR)：染色体上含有rRNA基因（5SrRNA基因除外），与间期细胞核仁形成有关的一种结构，对于核仁有缔合作用。
随体：位于染色体末端的球形或棒形结构，通过次缢痕区的染色体短臂相连，主要由异染色质组成，不具活性端粒：是染色体端部的特化结构，具有极性，由端粒DNA和端粒蛋白构成。
五、核型与带型
核型：指一个物种中的全套染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、长度、着丝粒的位置、随体的有无、次缢痕的数目等特征的总和
核型分析: 对染色体进行测量计算，并加以分组、排队、配对以进行形态分析
带型分析: 染色体经物理、化学因素处理后，再进行分化染色，使其沿纵轴方向显示出一系列带纹的方法
★第四节 核 仁
核仁见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般1-2个，有时多达3-5个。主要功能是转录rRNA 和组装核糖体单位。
一、核仁的化学组成：蛋白质、RNA 、DNA 和少量的脂类。
★二、核仁的超微结构：
1、核仁相随染色质：核仁周围染色质:异染色质 核仁内染色质：伸入核仁内的染色质，处于非螺旋状态，属常染色质，载有rRNA 基因（rDNA ）此段DNA 称核仁组织者区（NOR ）它是形成核仁的部位。核仁组织者区的染色质在细胞分裂中期成为染色体的次缢痕。
2、纤维结构：高密度区，染色深，呈环形或半月形，RNA 和蛋白质组成
3、颗粒成分：密布于纤维结构的外侧，并延伸到核仁周边，RNA 和蛋白质，核糖体亚基的前体物质
4、核仁基质：含蛋白质和无定形的液体物质，电子密度低，和核基质相连
三、核仁组织者区和核仁周期 1、核仁组织区（NOR ）：人类有5对染色体上存在核仁组织区，它们都是短臂上带有随体的染色体，这些染色体称核仁组织者染色体。其短臂末端与随体之间有染色质细丝相连（DNA 细环），上含转录rRNA 基因,它可指导rRNA 的合成。
2、核仁周期：
间期（存在）
分裂期（消失） 分裂末期（重建）
★四、核仁的功能——合成核糖体的亚基 1.rRNA 的合成
2.rRNA 的加工与成熟
20S RNA 18SrRNA+核仁蛋白 小亚基40S 降解
45S RNA 41S RNA
28S rRNA 32S RNA 60S 5S rRNA 核仁蛋白3.核糖体大小亚基的装配P197 图2-7-20
★第五节 细胞核的功能 一、遗传信息的贮存
二、遗传信息的复制：半保留复制、双向性、多起点性、半不连续性、不同步性 三、DNA 的转录：1、RNA 链的起始 2、RNA 链的延伸 3、RNA 链的终止