2013年细胞生物学辅导班讲义第二章细胞
基本
如果你有问题可以发邮件到wopop123@https://www.doczj.com/doc/051087645.html,我们免费给你答疑
第二章细胞基本知识概要（细胞的统一性和多样性）
本章考点综述：
1.基本概念：
原核细胞真核细胞细胞体积守恒定律非膜相结构膜相结构成纤维细胞支原体
2.基本原理：
（1）细胞的共同特征
（2）真核细胞的基本结构体系
（3）原核细胞与真核细胞的异同点
（4）动物细胞与植物细胞的异同点
（5）病毒，支原体的基本知识
本章知识内容概括：
一.细胞是生命活动的基本单位
1.细胞的基本特点
（1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位
（2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位（3）细胞是有机体生长与发育的基础
（4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
（5）没有细胞就没有完整的生命
除了上述的认识外，我们还必须强调，病毒虽然是非细胞形态均生命体，但它们必须在细胞内才能表现基本的生命特征（繁殖与遗传）。因此，就病毒而言，细胞是生命活动的基本单位这一概念也是完全合适的。
2.细胞结构的共性：
（l）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。细胞膜使细胞与周围环境保持相对的独立性，造成相对稳定的细胞内环境，并通过细胞膜与周围环境进行物质交换和信号传递。在较高等的细胞内，细胞膜内陷演化为细胞的内膜体系，构建成各种以膜为基础的功能专一的细胞器。
（2）所有的细胞都有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即DNA或RNA作为遗传信息的载体。
（3）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内，是任何细胞（除个别非常特化的细胞外）不可缺少的基本结构，它们在翻译多肽链时，与mRNA形成多聚核糖体。
3.细胞功能的共性
（1）细胞能够进行自我增殖和遗传细胞能够以一分为二的分裂方式进行增殖，动植物细胞、细菌细胞都是如此。
（2）细胞都能进行新陈代谢细胞内有机分子的合成和分解反应都是由酶催化的，即细胞的代谢作用是由酶控制的。细胞代谢包括物质代谢和能量代谢，这也是细胞的基本特性。
（3）细胞都具有运动性所有细胞都具有一定的运动性，包括细胞自身的运动和细胞内的物质运动。
二．病毒
1.病毒（Virus）是一类非细胞形态的介于生命与非生命形式之间的物质。有以下主要特征：
①个体微小，可通除滤菌器，大多数必须用电镜才能看见；
②仅具有一种类型的核酸，或DNA或RNA，没有含两种核酸的病毒；
③专营细胞内寄生生活；
④具有受体连结蛋白（receptor binding protein），与敏感细胞表面的病毒受体连结，进而感染细胞。
病毒的形态和结构：病毒的大小一般在10~30nm之间。结构简单，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白质衣壳（capsid）所构成，称核衣壳（nucleocapsid），衣壳有保护病毒核酸不受酶消化的作用。各种病毒所含的遗传信息量不同，少的只含有3个基因，多的可达300个不同的基因。
病毒衣壳由一至几种蛋白组成，组成病毒衣壳的亚单位称壳微粒（capsomer）。病毒的形成不需要酶的参加，只要条件具备，核酸和蛋白质便可自我装配（self assembly）成病毒。其装配形式有二十面体对称、螺旋对称和复合对称三种类型。二十面体对称型的衣壳蛋白形成二十面体，核酸包在其中；螺旋对称型的衣壳蛋白与核酸呈螺旋形排列，核酸交织在其中；复合对称型为同时具有或不具有两种对称性形式的病毒
2.病毒只能在细胞中复制（病毒复制过程）
吸附（adsorption）：病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白质外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。
侵入（penetration）：病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。
复制（replication）：病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA（或RNA）利用宿主的酶系进行复制和表达。
成熟（maturation）：一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的蛋白质外壳，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。
释放（release）：病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。
3.病毒类型
根据寄生的宿主不同，病毒可分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒（即噬菌体）三大类。根据病毒所含的核酸的性质和状态不同，可将病毒分为6类：
1)双链±DNA→+mRNA→蛋白质，如天花病毒、T-偶数噬菌体。
2)单链+DNA→±DNA→+RNA→蛋白质,如细小DNA病毒。
3)双链±RNA→+mRNA→蛋白质，如呼肠孤病毒。
4)单链+RNA→－RNA→+RNA→蛋白质脊髓灰质炎病毒。
5)单链-RNA→+RNA→蛋白质，如流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒。
6)单链+RNA→－DNA→±DNA→+mRNA→蛋白质，即逆转录病毒（retrovirus）又称RNA肿瘤病毒（oncornavirus）。
4.病毒与细胞进化上的关系
现在，比较容易接受的观点是：生物大分子——细胞——病毒。其依据主要有：
1.所有病毒均为彻底的寄生性。
2.有些病毒的核酸与哺乳动物细胞DNA某些片段的碱基序列十分相似。
3.病毒可以看作是DNA与蛋白质或RNA与蛋白质形成的复合大分子，与细胞内核蛋白分子有相似之处。
三原核生物
1.原核生物分类
20世纪60年代，H.Ris提出将细胞分为两大类：
原核细胞（prokaryotic cell）和真核细胞（eukaryotic cell）。Prokaryotic cell，最基本的特点是：
1)遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；
2)细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。
包括支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与蓝藻等多种庞大的家族。2.支原体是最小的细胞结构
支原体是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是唯一一种没有细胞壁的原核细胞。
支原体的大小介于细菌与病毒之间，一般直径为0．1～0．3Pm，能够通过滤菌器，并能独立生活。原体形态多变，有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。电镜下观察支原体的细胞膜为三层结构。它有一环状双螺旋DNA并且均匀地分布在细胞内，没有类似细菌的核区（拟核），能指导合成750多种蛋白质。电镜下支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800一1500个。支原体感细胞时，多吸附在细胞表面，或分散在细胞之间。
支原体没有鞭毛，无活动能力，可以通过分裂法繁殖，也有进行出芽增殖的。支原体是动物细胞培养的大敌，由于支原体寄生在细胞中，所以培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清。
支原体（mycoplasma）的大小通常为0.2~0.3μm，可通过滤菌器。无细胞壁，不能维持固定的形态而呈现多形性。细胞膜中胆固醇含量较多，约占36%，这对保持细胞膜的完整性是必需的，凡能作用于胆固醇的物质（如二性霉素B、皂素等）均可引起支原体膜的破坏而使支原体死亡。
3.细菌
细菌细胞只具有原始形态的核，没有核膜，更没有核仁，结构简单，为了与真核细胞典型的核有所区别，称为核区或类核。细菌细胞DNA主要盘绕在核区，细菌的核区实际主要由一个环状的DNA分子组成。由于细菌基因的排列与DNA 有对应的结构关系，延用了真核细胞的染色体概念，又习惯地称之谓细菌染色体，然而它比真正的染色体结构简单得多，没有或只有极少的组蛋白与DNA结合。正常情况下，一个细菌细胞内只有一个核区，在细菌处在生长增殖状态时，由于DNA的复制次数与细胞分裂次数并不同步，一个细胞内可以同时存在几个DNA分子，往往出现几个核区。
由于细菌细胞没有核膜把核与细胞质绝对的分开，DNA复制、RNA转录与蛋白质合成的结构装置没有在位置上截然分开，因此基因复制、转录与表达过程没有严格的时间上的阶段性与位置上的区域性。
（1）细胞壁
细胞壁厚度因细菌不同而异，一般为15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸构成双糖单元，以β（1-4）糖苷键连接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽侧链，相邻聚糖纤维之间的短肽通过肽桥（革兰氏阳性菌）或肽键（革兰氏阴性菌）桥接起来，形成了肽聚糖片层，像胶合板一样，粘合成多层。
肽聚糖中的多糖链在各物种中都一样，而横向短肽链却有种间差异。革兰氏阳性菌细胞壁厚约20～80nm，有15-50层肽聚糖片层，每层厚1nm，含20-40％的磷壁酸（teichoic acid），有的还具有少量蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，仅2-3层肽聚糖，其他成分较为复杂，由外向内依次为脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。此外，外膜与细胞之间还有间隙。
肽聚糖是革兰阳性菌细胞壁的主要成分，凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，都有抑菌或杀菌作用。如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶，青霉素抑制转肽酶的活性，抑制肽桥形成。
细菌细胞壁的功能包括：保持细胞外形；抑制机械和渗透损伤（革兰氏阳性菌的细胞壁能耐受20kg/cm2的压力）；介导细胞间相互作用（侵入宿主）；防止大分子入侵；协助细胞运动和分裂。
脱壁的细胞称为细菌原生质体（bacterial protoplast）或球状体（spheroplast，因脱壁不完全），脱壁后的细菌原生质体，生存和活动能力大大降低。
（2）细胞膜
是典型的单位膜结构，厚约8~10nm，外侧紧贴细胞壁，某些革兰氏阴性菌还具有细胞外膜。通常不形成内膜系统，除核糖体外，没有其它类似真核细胞的细胞器，呼吸和光合作用的电子传递链位于细胞膜上。某些行光合作用的原核生物（蓝细菌和紫细菌），质膜内褶形成结合有色素的内膜，与捕光反应有关。某些革兰氏阳性细菌质膜内褶形成小管状结构，称为中膜体（mesosome）或间体，中膜体扩大了细胞膜的表面积，提高了代谢效率，有拟线粒体（Chondroid）之称，此外还可能与DNA的复制有关。
（3）细胞质与核质体
细菌和其它原核生物一样，没有核膜，DNA集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或核质体（nuclear body）。细菌一般具有1-4个核质体，多的可达20余个。核质体是环状的双链DNA分子，所含的遗传信息量可编码2000～3000种蛋白质，空间构建十分精简，没有内含子。由于没有核膜，因此DNA的复制、RNA的转录与蛋白的质合成可同时进行，而不像真核细胞那样这些生化反应在时间和空间上是严格分隔开来的。
每个细菌细胞约含5000～50000个核糖体，部分附着在细胞膜内侧，大部分游离于细胞质中。细菌核糖体的沉降系数为70S，由大亚单位（50S）与小亚单位（30S）组成，大亚单位含有23SrRNA，5SrRNA与30多种蛋白质，小亚单位含有16SrRNA与20多种蛋白质。30S的小亚单位对四环素与链霉素很敏感，50S 的大亚单位对红霉素与氯霉素很敏感。
细菌核区DNA以外的，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒（plasmid）。质粒是裸露的环状双链DNA分子，所含遗传信息量为2~200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核DNA中去。质粒DNA在遗传工程研究中很重要，常用作基因重组与基因转移的载体。
胞质颗粒是细胞质中的颗粒，起暂时贮存营养物质的作用，包括多糖、脂类、多磷酸盐等。
（4）其他结构
许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜（capsule），如肺炎球菌，边界不明显的称为粘液层（slime layer），如葡萄球菌。荚膜对细菌的生存具有重要意义，细菌不仅可利用荚膜抵御不良环境；保护自身不受白细胞吞噬；而且能有选择地粘附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如，伤寒沙门杆菌能专一性地侵犯肠道淋巴组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的消化酶贮存起来，以备攻击靶细胞之用。
鞭毛是某些细菌的运动器官，由一种称为鞭毛蛋白（flagellin）的弹性蛋白构成，结构上不同于真核生物的鞭毛。细菌可以通过调整鞭毛旋转的方向（顺和逆时针）来改变运动状态。
菌毛是菌体表面极其的蛋白纤细，须用电镜观察。特点是：细、短、直、硬、多，菌毛与细菌运动无关，根据形态、结构和功能，可分为普通菌毛和性菌毛
两类。前者与细菌吸附和侵染宿主有关，后者为中空管子，与传递遗传物质有关。
蓝藻,又称蓝细菌（cyanobacterium），能进行与高等植物类似的光合作用（以水为电子供体，放出O２），与光合细菌的光合作用的机制不一样，因此被认为是最简单的植物。蓝藻没有叶绿体，仅有十分简单的光合作用结构装置。蓝藻细胞遗传信息载体与其它原核细胞一样，是一个环状DNA分子，但遗传信息量很大，可与高等植物相比。蓝藻细胞的体积比其它原核细胞大得多，直径一般在士10um，甚至可达70μm（颤藻）。蓝藻属单细胞生物，有些蓝藻经常以丝状的细胞群体存在，如：属蓝藻门念珠藻类的发菜（nostoc commune
var.flagtlliforme）就是蓝藻的丝状体；做绿肥的红萍实际上是一种固氮蓝藻与水生蕨类满江红的共生体。
4.极端微生物
是一类很持殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
极端嗜热菌（themophiles）：能生长在90℃以上的高温环境。如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度为100℃，80℃以下即失活，德国的斯梯特（K. Stetter）研究组在意大利海底发现的一族古细菌，能生活在110℃以上高温中，最适生长温度为98℃，降至84℃即停止生长；美国的J. A. Baross发现一些从火山口中分离出的细菌可以生活在250℃的环境中。嗜热菌的营养范围很广，多为异养菌，其中许多能将硫氧化以取得能量。
极端嗜盐菌（extremehalophiles）：生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖中。
极端嗜酸菌（acidophiles）：能生活在pH值1以下的环境中，往往也是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。
极端嗜碱菌（alkaliphiles）：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。
产甲烷菌（metnanogens）：是严格厌氧的生物，能利用CO2使H2氧化，生成甲烷，同时释放能量。
CO2＋4H2→CH4＋2H2O＋能量
由于古细菌所栖息的环境和地球发生的早期有相似之处，如：高温、缺氧，而且由于古细菌在结构和代谢上的特殊性，它们可能代表最古老的细菌。它们保持了古老的形态，很早就和其它细菌分手了。所以人们提出将古细菌从原核生物中分出，成为与原核生物（即真细菌eubacteria）、真核生物并列的一类。
四．真核微生物
1 基本结构
真核细胞内的结构体系归纳起来可分为三大系统：生物膜体系、遗传信息表达体系、细胞骨架体系。
（1） Biomembrane system
真核生物在进化过程中，细胞体积木断增大，因而出现了细胞内部结构的分化，最主要的特征是以质膜为基础的既独立又相互联系的膜结构系统。这些结构及细胞器包括细胞质膜。核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。
生物膜体系（biomembrane system）的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其他的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。
生物膜体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。
另外，生物膜体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。
（2）genetic expression system
遗传信息表达体系（genetic expression system）又称为颗粒纤维结构体系，包括细胞核和核糖体。细胞核中的染色质是纤维结构，由DNA和组蛋白构成。染色体的一级结构是由核小体组成的串珠结构，其直径为10urn，又称为10纳米纤维。核糖体是由RNA和蛋白质构成的颗粒结构，直径为15一25urn，由大小两个亚基组成，它是细胞内合成蛋白质的场所。
（3） cytoskeleto system
细胞的体积虽小，细胞内却是热闹非凡，各种生化反应瞬息万变，为了保证细胞生命活动的有序进行，细胞必需维持立体结构，这就需要依靠细胞骨架体系（cytoskeleto system）。细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架体系的主要作用是维持细胞的一定形态，使细胞得以安居乐业。细胞骨架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的作用；细胞骨架还将细胞内基质区域化；此外，细胞骨架还具有帮助细胞移动行走的功能。细胞骨架的主要成分是微管、微丝和中间纤维。
2 真核细胞与原核细胞的比较
（1）区别
（2）他们的共性：
①.都具有类似的细胞质膜结构；
②.都以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码；
③.都以一分为二的方式进行细胞分裂；
④.具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构；
⑤.代谢机制相同（如糖酵解和TCA循环）；
⑥.具有相同的化学能贮能机制，如ATP合成酶（原核位于细胞质膜上，真核位于线粒体膜L）；
⑦.光合作用机制相同（蓝细菌与植物相比较）；
⑧.膜蛋白的合成和插入机制相同；
⑨.都是通过蛋白酶体（蛋白质降解结构）降解蛋白质（古细菌与真核细胞相比较）。
五植物细胞与动物细胞的区别
细胞生物学与细胞工程试题 一：填空题（共40小题，每小题分，共20分） 1：现在生物学“三大基石”是：＿，＿＿。 2：细胞的物质组成中，＿，＿，＿，＿四种。 3：膜脂主要包括：＿，＿，＿三种类型。 4：膜蛋白的分子流动主要有＿扩散和＿扩散两种运动方式。 5：细菌视紫红质蛋白结构的中部有几个能够吸光的＿基因，又称发色基因。6：受体是位于膜上的能够石碑和选择性结合某种配体的＿。 7：信号肽一般位于新合成肽链的＿端，有的可位于中部。 8：次级溶酶体是正在进行或完成消化作用的溶酶体，可分为＿，＿，及＿。 9狭义的细胞骨架（指细胞质骨架）包括＿，＿，＿，＿及＿。 10：高等动物中，根据等电点分为3类：α肌动蛋白分布于＿；β和γ肌动蛋白分布于所有的＿和＿。 11：染色质的化学组成＿，＿，＿，少量＿。 12：随体是指位于染色体末端的球形染色体节段，通过＿与＿相连。 13：弹性蛋白的结构肽链可分为两个区域：富含＿，＿，＿区段。 14：细胞周期可分为G1期，S期，G2期，G2期主要合成＿，＿，＿等。 二：名词解释（每个1分，共20小题） 1：支原体 2：组成型胞吐作用 3：多肽核糖体 4：信号斑 5：溶酶体 6：微管 7：染色单体 8：细胞表面 9：锚定连接 10：信号分子 11：荧光漂白技术
12：离子载体 13：受体 14：细胞凋亡 15：全能性 16：常染色质 17：联会复合体 18组织干细胞 19：分子伴侣 20：E位点 三：选择题（每题一分，共20小题） 1：细胞中含有DNA的细胞器有（） A：线粒体B叶绿体C细胞核D质粒 2：细细胞核主要由（）组成 A：核纤层与核骨架B：核小体C：染色质和核仁 3：在内质网上合成的蛋白质主要有（） A：需要与其他细胞组分严格分开的蛋白B：膜蛋白C：分泌性蛋白 D：需要进行修饰的pro 4:细胞内进行蛋白修饰和分选的细胞器有（） A：线粒体 B：叶绿体 C：内质网 D：高尔基体5微体中含有（） A：氧化酶 B：酸性磷酸酶 C：琥珀酸脱氢酶 D：过氧化氢酶6：各种水解酶之所以能够选择性的进入溶酶体是因为它们具有（）A：M6P标志 B：导肽 C：信号肽 D：特殊氨基序列7：溶酶体的功能有（） A：细胞内消化 B：细胞自溶 C：细胞防御 D：自体吞噬8：线粒体内膜的标志酶是（） A：苹果酸脱氢酶 B：细胞色素 C：氧化酶 D：单胺氧化酶9：染色质由以下成分构成（） A：组蛋白 B：非组蛋白 C：DNA D：少量RNA
医学细胞生物学资料整理 第三章细胞得分子基础 生物小分子: ★为掌握内容 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:细胞得蛋白质、核酸、多糖(由小分子亚基装配而成) 蛋白质一级结构:多肽链仲氨基酸得种类、数目与排列顺序形成得线性结构,化学键主要就是肽键 蛋白质功能:①细胞得结构成分。②运输与传导。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、携带与传递遗传信息。2、复制。3、转录。 第四章细胞生物学得研究技术 第一节细胞形态结构得观察 光学显微镜技术------显微结构得观察 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---(光得衍射与干涉效应)活细胞结构、活动观察 四、微分干涉差显微镜 ---(平面偏振光得干涉)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---(特殊得聚光器)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------亚微结构得观察 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 光镜与电镜得区别 第二节细胞得分离与培养 一、细胞培养 就是指在体外适宜条件下使细胞继续生长、增殖得过程。 优点: 1、容易在较短得时间内获得大量得细胞 2、有利于研究单一类型得细胞
细胞生物学教案 （来自https://www.doczj.com/doc/051087645.html,）目录 前言 第一章绪论 第二章细胞结构概观 第三章研究方法 第四章细胞膜 第五章物质运输与信号传递 第六章基质与内膜 第七章线粒体与叶绿体 第八章核与染色体 第九章核糖体 第十章细胞骨架 第十一章细胞增殖及调控 第十二章细胞分化 第十三章细胞衰老与凋亡
前言 依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。 一、学科本身的重要性 要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。 二、学科发展特点 细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。 三、欲达到的目的 通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。 本课程讲授51学时，实验21学时，共72学时。 参考资料 1 De.Robertis，《细胞生物学》，1965年（第四版）；1980年（第七版）《细胞和分子生物学》 2 Avers，“Molecular Cell Biology”， 1986年 3 Alberts，《细胞的分子生物学》，“Molecular biology of the cell”，1989年 4 Darnell，《分子细胞生物学》，1986年（第一版）；1990年（第二版）“Molecular Cell Biology”5郑国錩，细胞生物学，1980年，高教出版社；1992年，再版 6 郝水，细胞生物学教程，1983年，高教出版社 7 翟中和，细胞生物学基础，1987年，北京大学出版社 8 韩贻仁，分子细胞生物学，1988年，高等教育出版社；2000年由科学出版社再版 9 汪堃仁等，细胞生物学，1990年，北京师范大学出版社 10 翟中和，细胞生物学，1995年，高等教育出版社，2000年再版 11 郑国錩、翟中和主编《细胞生物学进展》， 12翟中和主编《细胞生物学动态》，从1997年起（1—3卷），北师大出版社 13徐承水等，《分子细胞生物学手册》1992，中国农业大学出版社 14徐承水等，《现代细胞生物学技术》1995，中国海洋大学出版社 15徐承水，《细胞超微结构研究》2000，中国国际教育出版社 学术期刊、杂志 国外：Cell、Science、Nature、J.Cell Biol.、J.Mol. Biol. 国内：中国科学、科学通报、实验生物学报、细胞生物学杂志等
细胞通讯的方式 （1）细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯，这是多细胞生物普遍采用的通讯方式。 （2）细胞间接触依赖性的通讯，指细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其它细胞。 （3）动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢耦联或电耦联。 细胞分泌化学信号可长距离或短距离发挥作用，其作用方式分为： （1）内分泌，由内分泌细胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞。 （2）旁分泌，细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近靶细胞。在多细胞生物中调节发育的许多生长因子往往是通过旁分泌起作用的。此外，旁分泌方式对创伤或感染组织刺激细胞增殖以恢复功能也具有重要意义。 （3）自分泌，细胞对自身分泌的物质产生反应。自分泌信号常存在于病理条件下，如肿细胞合成并释放生长因子刺激自身，导致肿瘤细胞的持续增殖。 （4）通过化学突触传递神经信号，当神经元接受刺激后，神经信号以动作电位的形式沿轴突快速传递至神经末梢，电压门控的Ca2+通道将电信号转换为化学信号。 通过胞外信号介导的细胞通讯步骤 （1）产生信号的细胞合成并释放信号分子。 （2）运送信号分子至靶细胞。 （3）信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活。 （4）活化受体启动胞内一种或多种信号转导途径。 （5）引发细胞功能、代谢或发育的改变。 （6）信号的解除并导致细胞反应终止。 核被膜所具有的功能
一方面，核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细胞分成核与质两大结构与功能区域，使得DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，而蛋白质翻译则局限在细胞质中。这样既避免了核质问彼此相互干扰，使细胞的生命活动秩序更加井然，同时还能保护核内的DNA分子免受损伤。 另一方面，核被膜调控细胞核内外的物质交换和信息交流。核被膜并不是完全封闭的，核质之间进行着频繁的物质交换与信息交流。这些物质交换与信息交流主要是通过核被膜上的核孔复合体进行的。 核被膜的结构组成及特点 （1）核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。面向核质的一层膜被称作内（层）核膜，而面向胞质的另一层膜称为外（层）核膜。两层膜厚度相同，约为7。5 nm。两层膜之间有20～40nm的透明空隙，称为核周间隙或核周池。核周间隙宽度随细胞种类不同而异，并随细胞的功能状态而改变。 （2）核被膜的内外核膜各有特点：①外核膜表面常附有核糖体颗粒，且常常与糙面内质网相连，使核周间隙与内质网腔彼此相通。从这种结构上的联系出发，外核膜可以被看作是糙面内质网的一个特化区域。②内核膜表面光滑，无核糖体颗粒附着，但紧贴其内表面有一层致密的纤维网络结构，即核纤层。内核膜上有一些特有的蛋白成分，如核纤层蛋白B受体。③双层核膜互相平行但并不连续，内、外核膜常常在某些部位相互融合形成环状开口，称为核孔，：在核孔上镶嵌着一种复杂的结构，叫做核孔复合体。核孔周围的核膜特称为孔膜区，它也有一些特有的蛋白成分。
第四章：细胞膜与细胞表面 1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？ 以极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表而。生物膜具有两个显著的特征，即膜的不对称性和膜的流动性：D、生物膜结构的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能，有的功能只发生在膜外侧，有的则在膜内侧，这是生物膜发生作用所必不可少的。如调节.细胞内外Na+、K+的Na+-K+ATP酶，其运转时所需的ATP是细胞内产生的，该酶的ATP结合点正是处于膜的内侧面：许多激素受体等接受细胞外信号的则处于细胞外侧。2）、膜的流动性与物质运输、能量转换、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。可以说，一切膜的基本活动均在生物膜的流动状态下进行。 2、何为内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？ 内在膜蛋白又称整合膜蛋白，这类蛋白部分或全部插入脂双层中，多数为横跨整个膜的跨膜蛋白。它与膜结合的主要方式有：1）、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。2）、跨膜结构域两端携带正电荷的纨基酸残基，如精敏酸、赖缎酸等与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca+、Mg+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。3）、某些膜蛋白通过自身在细胞质基质一侧的半胱织酸残基上共价结合的脂肪酸分子，插到膜双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。 3、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。 生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程，是随着实验技术和方法的改进而不断完善的：D、1925年:质膜是由双层脂分子构成的；2）、1935年：提出“蛋白质一脂质一蛋白质”的三明治式的质膜结构模型，这一模型影响达20年之久：3）、1959 年提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由“蛋白质一脂质一蛋白质”的单位膜构成：4）、1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动：②膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂双层分子。5）、“液态晶模型”和“板块镶嵌模型”等的提出，可看作是对流动镶嵌模型的补充。6）、1988年“脂筏模型”。从生物膜结构模型的演化过程可知，人们对事物的认识是在实践中不断深入、逐渐完善的过程。 4、红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么？ 膜骨架是细胞质膜与膜内的细胞卅架纤维形成的复合结构。红细胞膜骨架蛋白主要包括：血影蛋白或称红膜肽，锚蛋白，带4、1蛋白和肌动蛋白。血影蛋白和肌动蛋白在维持膜的形状和固定其它膜蛋白的位置方而起重要作用。功能：参与维持细胞的形态，并协助细胞质膜完成多种的生理功能。 第五章、物质的跨膜运输 1、比较载体蛋白与通道蛋白的特点。 1）、膜转运蛋白可以分为两类：载体蛋白和通道蛋白（又称离子通道）。它们以不同的方式辨别溶质。2）、载体蛋白是几乎所有类型的生物膜上普遍存在的多次跨膜的蛋白质分子。每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。具有高度选择性：具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征：对PH有依赖性。3）、离子通道有3个显著特征：①极高的转运速率②没有饱和值③非连续性开放而是门控的。离子通道无需与溶质分子结合。它的开或关两种构象的调方，应答于适当的信号。根据应答信号的不同，离子通道又分为电压门通道、配体门通道、压力激活通道。 2、比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。 主动运输和被动运输的特点：（1）浓度梯度：主动运输是物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧跨膜转运的方式;而被动运输是物质顺浓度梯度或电化学梯度由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。（2）是否需能主动播需要代谢能（由ATP水解直接提供能量）或与释放能量的过程相偶联（协同运输）：而被动运输不需
一、独立的生命单位 细胞是包含了全部生命信息和体现所有基本特点的独立的生命单位。 细胞包含3个体系： ●遗传信息的复制、维持和表达体系 ●新陈代谢体系 ●构成维持生命结构有序性体系，如细胞骨架系统 真核细胞是如何进化来的？ 共生假说：认为真核细胞是一种复合体,它是若干原核细胞与真核细胞祖先的胞质共生 的结果 渐进式进化：认为原核细胞到真核细胞是一种渐进、直接进化的过程。 根据分子分类研究结果，却认为真核细胞、原核细胞和古细菌细胞同属于由共同祖先平行 进化而来的种类。 二、限制细胞大小的自然规律 ● Relationship Between Cells Volume(细胞体积） 一个生活细胞要维持正常的独立生活功能，最低限度需要容纳下为自身生存和繁殖 所必须的足够的DNA、蛋白质分子以及其他内部结构的空间(最低限度需要500～1000种不 同类型的酶和蛋白质)。 ● Cell Surface Area（表面积） 细胞必须有足够的表面积才能从环境中获得充足的营养和水分。 ◆细胞维持体积的相对恒定 1～10μm之间，而真核细胞的直径平均为3～30μm; ,如人的卵细胞直径只有0.1mm,而鸵鸟的卵细胞的直 径则有5cm; ,不依生物个体的大小而增大或缩小。如人、牛、马、 鼠、象的肾细胞、肝细胞的大小基本相同; ,与细胞的数量成正比,而与细胞的大小无关,把这种 现象为“细胞体积的守恒定律”。 细胞化学成分 水:85% 无机盐:1.5% 蛋白质:10% 脂质:2% 糖类:0.4% DNA: 0.4% RNA : 0.7% 三、原核细胞 主要特点 1.遗传物质仅一个环状DNA 2.无核膜，有细胞壁 3.无细胞器, 无细胞骨架 4.以无丝分裂或出芽繁殖 代表生物：支原体、细菌、蓝藻 四、真核细胞 三大结构体系 生物膜系统质膜、内膜系统（细胞器） 遗传信息表达系统染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等等 细胞骨架系统胞质骨架、核骨架
第八章细胞核 粗面内质网（rER）相连； 核纤层），决定细 胞核形态； : 内、外膜相互融合形成的环状开口，嵌有核孔复合体 2．核孔复合物 （1）结构 环：胞质环、核质环（核篮）； 辐：柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位； 中央栓 （2）功能------双向选择性亲水通道 被动运输：孔径10nm，≤60kDa 主动运输：孔径20nm >亲核蛋白的核输入信号：核定位信号(NLS) ；10个氨基酸的短肽，指导亲核蛋白完成核输入后并不切除 （NLS 、NES、信号肽和信号斑) （importinα/β、nucleoporin、Ran—GTP/GDP） >亲核蛋白的入核转运：①亲核蛋白通过NLS识别importin α，与可溶性NLS 受体importinα/β异二聚体结合，形成转运复合物； ②在importinβ的介导下，转运复合物与核孔复合体的胞质纤维结合； ③转运复合物通过改变构象的核孔复合体从胞质面被转移到核质面； ④转运复合物在核质面与Ran-GTP结合，并导致复合物解离，亲核蛋白释放；
⑤受体的亚基与结合的Ran并与importinβ解离，Ran-GDP返回核内再转换成Ran-GTP状态。 >mRNA 、tRNA和核糖体亚基的核输出：核输出信号nuclear export signal （NES）>请说明Ran在亲核蛋白的核输入过程中所起的作用。 ①在细胞质内, 受体(importin)与cargo protein的NLS结合 ②受体/亲核蛋白复合物和Ran-GDP 穿过核孔进入细胞核 ③在核质内，在GEF作用下Ran-GDP 转变为Ran-GTP，并与受体importin结合 ④构象改变导致受体释放出cargo protein ⑤受体-Ran-GTP complex 被运回细胞质, 在GAP 作用下Ran-GTP被水解为Ran-GDP, Ran与受体importin分离 3.核纤层lamina 是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络 （1）结构和组成：由核纤层蛋白laminA、B、C组成 （2）功能 在间期细胞中，核纤层为核膜提供一个支架； 在分裂细胞中，核纤层的可逆性解聚调节核膜的崩解和重建； 核纤层蛋白磷酸化时，核膜崩解；核纤层蛋白去磷酸化时，核膜重建； 在间期细胞中，核纤层为染色质提供核周锚锭部位，维持和稳定间期染色质高度有序的结构； 调节基因表达，调节DNA修复 二．染色质和染色体 1．组蛋白和非组蛋白 与染色质DNA结合的蛋白质负责DNA分子遗传信息的组织、复制 （1）组蛋白·构成真核生物染色体的基本结构蛋白 富含Arg和Lys的碱性蛋白质，等电点在pH10.0以上， 可以和酸性DNA紧密结合，分为H1, H2A, H2B, H3, H4五种。H2A, H2B, H3, H4为核小体组蛋白，在进化上十分保守，没有种属和组织特异性。H1的种族保守性低，有一定的种属和组织特异性。 Histone在维持染色体结构和功能的完整性上起着关键性的作用。 Histone与DNA在细胞周期的S期合成。DNA复制停止，Histone合成也立即停止。 （2）非组蛋白·主要指导与特异DNA序列结合的蛋白质 富含天冬氨酸、谷氨酸和色氨酸的酸性蛋白质。 占染色体蛋白质的60—70%，在不同组织细胞中的种类和数量都不相同。在整个细胞周期中都有不同类型的非组蛋白合成。 能识别并结合在特异的DNA序列上，识别和结合靠氢键和离子键。 非组蛋白在调节真核生物基因表达，染色体高级结构的形成等方面起着重要的作用。 α螺旋-转角-α螺旋模式 锌指模式 Cys2/His2 锌指单位和Cys2/ Cys2锌指单位
第六章线粒体与细胞能量转换 一、基本特征 1.詹纳斯绿Janus Green B 一种活体染色剂，专一用于线粒体的染色。它可以和线粒体中的细胞色素C氧化酶结合，从而出现蓝绿色。 2.结构 1)外膜（outer membrane）：线粒体最外层所包绕的一层单位膜，厚约5～7nm，光滑平整。 在组成上，外膜的脂质和蛋白质成分各占1/2。 2)内膜向基质折叠形成特定的内部空间内膜（inner membrane）比外膜稍薄，平均厚 4.5nm，也是一层单位膜。内膜的化学组成中20%是脂类，80%是蛋白质。（基粒分为头 部、柄部和基片三部分，是由多种蛋白质亚基组成的复合体。基粒头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合酶复合体） 3)基质为物质氧化代谢提供场所线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分 解、蛋白质合成等有关的酶都在基质中。还含有线粒体独特的双链环状DNA、核糖体，这些构成了线粒体相对独立的遗传信息复制、转录和翻译系统。 4)内外膜转位接触点：核编码蛋白质进入线粒体的通道 3.相对独立的遗传体系 1)线粒体基因的转录 i.线粒体mRNA不含内含子，也很少有非翻译区 ii.每个mRNA5ˊ端的起始密码为AUG（或AUA），起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸 iii.线粒体的遗传密码也与核基因不完全相同 iv.UAA的终止密码位于mRNA的3ˊ端。某些情况下，一个碱基U就是mtDNA体系中的终止密码子 v.线粒体与核密码子编码氨基酸三联体密码有差异 2)线粒体DNA的复制 mtDNA的复制起始点被分成两半，个是在重链上，称为重链复制起始点（O H），位于环的顶部，顺时针合成；一个是在轻链上，称为轻链复制起始点（O L），位于环L的“8点钟”位置，逆时针合成。D型复制。mtDNA复制不受细胞周期影响。 4.线粒体靶序列引导核编码蛋白质向线粒体转运 1)核编码蛋白在进入线粒体需要分子伴侣蛋白的协助 线粒体含有4个蛋白质输入的亚区域：
细胞生物学第六章试题 一．填空题 1.原核细胞的呼吸链定位在（）上，而真核细胞则位于（）上。 2.线粒体内膜上参与电子传递的四个复合物分别称之为（），琥珀酸—辅酶Q还原酶，（）。（）。 3.线粒体和叶绿体一样，都是具有（）层膜结构的细胞器，都能传递（）并产生（），不过二者产生能量的动力不同，前者称为（），能源来自（），后者称为（），能源来自（）。从产生能量的部位来看，线粒体是发生在（）上，而叶绿体是发生在（）上。能量的储存，都需要借助偶联因子，但线粒体偶联因子的取向是（），所以H+是顺浓度梯度回流的方向从（），而叶绿体的偶联因子的取向是（），故H+是顺浓度梯度回流的方向从（），从产生ATP所需的质子来说，线粒体只需要（）个H+即可产生一个ATP，而叶绿体则需要（）个H+。4．线粒体中蛋白质的合成类似于（），其实氨基酸为（）。 5.线粒体的增殖，大约有（）（）（）几种方式。 6.光合作用的过程可分为四大步骤：（）（）（）（） 7.有三类原核生物可进行光合作用，它们是（）（）（）。 8.线粒体外膜的标志酶是（），内膜的标志酶是（），膜间隙的标志酶是（），基质的标志酶是（）。 9.叶绿体有三种不同的膜，它们分别是（）（）（）。 10.实验证明组成叶绿体的蛋白质有（）（）（）三种合成方式。 二．名词解释 1．生物氧化 2.暗反应 3．电子传递链 4.光反应 5.氧化磷酸化 6.光合作用 7.质体 8.呼吸链 9.卡尔文循环 10.细胞色素 三．简答题 1.简述F0-F1ATP酶复合体各部分结构及其功能。 2.线粒体的遗传密码与通用遗传密码的基本区别。 3.怎样解释含有氯霉素的培养液中线粒体内的RNA聚合酶活力比对照组高？ 4.列表比较氧化磷酸化与光合磷酸化的异同。 5.什么是进化假说或称经典假说，分化假说？ 6.简述光合系统Ⅱ的结构及其功能. 四.综合题 1.为什么线粒体和叶绿体是半自主性细胞器? 2.比较叶绿体与线粒体结构和功能的异同.
线粒体： 1.呼吸链（电子传递链）Respiratory chain一系列能够可逆地接受和释放H+和e-的化学物质所组成的酶体系在线粒体内膜上有序地排列成互相关联的链状。 2.化学渗透假说（氧化磷酸化偶联机制）：线粒体内膜上的呼吸链起质子泵的作用，利用高能电子传递过程中释放的能量将H+泵出内膜外，造成内膜内外的一个H+梯度（严格地讲是离子的电化学梯度），A TP合酶再利用这个电化学梯度来合成A TP。 3.电子载体:在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q，在这四类电子载体中，除了辅酶Q以外，接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。 4.阈值效应：突变所产生的效应取决于该细胞中野生型和突变型线粒体DNA的比例，只有突变型DNA达到一定数量（阈值）才足以引起细胞的功能障碍，这种现象称为阈值效应。 5.导向序列：将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号，或导向序列，由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽。 6.信号序列：将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号序列，将组成该序列的肽称为信号肽。 7.共翻译转运：膜结合核糖体上合成的蛋白质通过定位信号，一边翻译，一边进入内质网，由于这种转运定位是在蛋白质翻译的同时进行的，故称为共翻译转运。 8.蛋白质分选：在膜结合核糖体上合成的蛋白质通过信号肽，经过连续的膜系统转运分选才能到达最终的目的地，这一过程又称为蛋白质分选。 核糖体： 1.原核生物mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence) 。 2.核酶：将具有酶功能的RNA称为核酶。 3.N-端规则(N-end rule): 每一种蛋白质都有寿命特征，称为半衰期(half-life)。研究发现多肽链N-端特异的氨基酸与半衰期相关，称为N-端规则。 4.泛素介导途径：蛋白酶体对蛋白质的降解通过泛素(ubiquitin)介导,故称为泛素降解途径。蛋白酶体对蛋白质的降解作用分为两个过程:一是对被降解的蛋白质进行标记,由泛素完成;二是蛋白酶解作用,由蛋白酶体催化。 细胞核： 1.核内膜：有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体），膜的内表面有一层网络状纤维蛋白质，即核纤层（nuclear lamina），可支持核膜。 核外膜：靠向细胞质的一层，是内质网的一部分，胞质面附有核糖体 核周隙：内、外膜之间有宽20~40nm的腔隙，与粗面内质网腔相通 核孔复合体：内、外膜融合处，物质运输的通道 核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连。 2.核孔复合体：是细胞核内外膜融合形成的小孔，直径约为70 nm，是细胞核与细胞质间物质交换的通道。 3.核孔蛋白：参与构成核孔的蛋白质，可能在经核孔的主动运输中发挥作用。 核运输受体：参与物质通过核孔的主动运输。 核周蛋白: 是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。 5.输入蛋白：核定位信号的受体蛋白, 存在于胞质溶胶中, 可与核定位信号结合, 帮助核蛋白进入细胞核。 输出蛋白：存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质, 帮助核内物质通过核孔复合
细生大礼包第三弹 第六章.线粒体与细胞的能量转换 PART1 教学大纲 1.教学内容 第一节线粒体的基本特征 第二节细胞呼吸与能量转换 第三节线粒体与疾病 2.教学基本要求 掌握：线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构，线粒体的化学组成（尤其是各区间标志酶），细胞呼吸的概念和特点，细胞能量的转换分子——ATP，丙酮酸在线粒体内生成乙酰辅酶A，三羧酸循环是各种有机物进行最后氧化的过程，也是各类有机物相互转化的枢纽，呼吸链概念，氧化过程中伴随磷酸化的藕联，1分子葡萄糖完全氧化释放的能量，化学渗透假说。 熟悉：线粒体的形态数量与细胞的类型和生理状态有关，线粒体的遗传体系，核编码蛋白质向线粒体的转运，葡萄糖在细胞质中的糖酵解，三羧酸循环，一分子葡萄糖经过三羧酸循环的总反应式，呼吸链和ATP合酶复合体是氧化磷酸化的结构基础，根据结合变构机制A TP的合成。 了解：线粒体的起源与发生，NADH+ H+ 通过线粒体内膜的穿梭机制，F0基片在A TP合成中的作用，与细胞死亡有关的线粒体机制，线粒体控制细胞死亡的假说，疾病过程中的线粒体变化，mtDNA突变与疾病。 3.重点与难点 重点：线粒体的组成结构，细胞呼吸与能量转换。 难点：电子传递链，氧化磷酸化，ATP生成。 Part 2 题库 一．填空题 1.线粒体是细胞的基地，其主要功能是。（七） 2.线粒体的嵴由向内腔突起而成，其上面的带柄结构是， 由、和三部分组成，该结构具有活性。功能是。（七） 3.线粒体各部分结构中有各自特殊的标记酶，它们分别在外膜是________，外腔是___________，内膜 是__________，膜间腔是______________。（七） 4.线粒体基因组共由个碱基组成，含个基因，可分别编码rRNA、tRNA和蛋白质。（七）
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）、
第五章物质的跨膜运输 1 物质跨膜运输有哪三种途径ATP驱动泵可分哪些类型 答：物质跨膜运输有简单扩散、被动运输和主动运输三种途径。ATP驱动泵可分P型泵、V型质子泵和F型质子泵以及ABC 超家族，其中P型泵包括Na+—K+泵、Ca+泵和P 型H+泵。 各种ATP驱动泵的比较： 2.简述钠钾泵的结构特点及其转运机制。 答：Na+—K+泵位于动物细胞的质膜上，由2个α和2个β亚基组成四聚体。Na+—K+泵的转运机制总结如下：在细胞内侧α亚基与Na+相结合促进ATP水解，α亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合，使其失去磷酸化，α亚基的构象再次发生变化，将K+泵入细胞，完
成整个循环。 3、简述葡萄糖载体蛋白的结构特点及其转运机制。 答：葡萄糖载体蛋白，简称为GLUT，是一个蛋白质家族，包括十多种葡糖糖转运蛋白，他们具有高度同源的氨基酸序列，都含有12次跨膜的α螺旋。GLUT中多肽跨膜部分主要由疏水性氨基酸残基组成，但有些α螺旋带有Ser、Thr、Asp和Glu残基，他们的侧链可以同葡萄糖羟基形成氢键。葡萄糖载体蛋白的转运机制为：氨基酸残基为形成载体蛋白内部朝内和朝外的葡萄糖结合位点，从而通过构象改变完成葡萄糖的协助扩散。转运方向取决于葡萄糖的浓度梯度，从高浓度向低浓度顺梯度转运。 4、举例说明协同运输的机制。 答：协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同运输又可分为：同向协同与反向协同。 ①同向协同指物质运输方向与离子转移方向相同。如人体及动物体小肠细胞对葡萄糖的吸收就是伴随着Na+的进入，细胞内的Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外，细胞内始终保持较低的钠离子浓度，形成电化学梯度。 ②反向协同物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+以调节细胞内的PH值，即Na+的进入胞内伴随者H+的排出。选做：5、举例说明受体介导的内吞作用。 答：受体介导内吞作用大致分为四个基本过程∶①配体与膜受体结合形成一个小窝；②小窝逐渐向内凹陷，然后同质膜脱离形成一个被膜小泡；③被膜小泡的外被很快解聚，形成无被小泡，即初级内体；④初级内体与溶酶体融合，吞噬的物质被溶酶体的酶水解。具有两个特点，即：①配体与受体的结合是特异的，具有选择性；②要形成特殊包被的内吞泡。 例如LDL受体蛋白是一个单链的糖蛋白，为单次跨膜蛋白。LDL受体蛋白合成后被运输到细胞质膜，即使没有相应配体的存在， LDL受体蛋白也会在细胞质膜集中浓缩并形成被膜小窝，当血液中有LDL颗粒，可立即与LDL的apoB-100结合形成LDL-受体复合物。一旦LDL与受体结合，就会形成被膜小泡被细胞吞入，接着是网格蛋白解聚，受体回到质膜再利用，而LDL被传送给溶酶体，在溶酶体中蛋白质被降解，胆固醇被释放出来用于质膜的装配，或进入其他代谢途径。 名词：
1．简述细胞生物学的基本概念，以及细胞生物学发展的主要阶段。 以细胞为研究对象，经历了从显微水平到亚显微和分子水平的发展过程，研究细胞结构与功能从而探索细胞生长发育繁殖遗传变异代谢衰老及进化等各种生命现象的规律的科学；主要阶段：①细胞的发现与细胞学说的创立②光学显微镜下的细胞学研究③实验细胞学研究 ④亚显微结构与分子水平的细胞生物学。 2.简述细胞学说的主要内容。 施莱登和施旺提出一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均有细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。魏尔肖后来对细胞学说作了补充，强调细胞只能来自原来的细胞。 3.简述原核细胞的结构特点。 1）. 结构简单 DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核。 细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。 2）. 体积小直径约为1到数个微米。 ① DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成。②两条链围绕着同一个中心轴 以右手方向盘绕成双螺旋结构。③螺旋的主链由位于外侧的间隔相连的脱氧核糖和磷酸组
成，内侧为碱基构成。④两条多核苷酸链之间依据碱基互补原则相连螺旋内每一对碱基均位于同一平面上并且垂直于螺旋纵轴，相邻碱基对之间距离为0.34nm,双螺旋螺距为3.4nm。 6.蛋白质的结构特点。 以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。一级结构是指蛋白质分子氨基酸的排列顺序，氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。二级结构是由主链内氨基酸残基之间氢键形成，有两种主要的折叠方式a-螺旋和β-片层。在二级结构的基础上进一步折叠形成三级结构，不同侧键间互相作用方式有氢键，离子键和疏水键，具有三级结构既表现出了生物活性。三级结构的多肽链亚单位通过氢键等非共价键可形成更复杂的四级结构。 7.生物膜的主要化学组成成分是什么？ 膜脂（磷脂，胆固醇，糖脂），膜蛋白，膜糖 8.什么是双亲性分子(兼性分子)？举例说明。 既含有亲水头部又含有疏水的尾部的分子，如磷脂一端为亲水的磷酸基团，另一端为疏水的脂肪链尾。 9.膜蛋白的三种类型。 膜内在蛋白（整合蛋白），膜外在蛋白，脂锚定蛋白 10.细胞膜的主要特性是什么？膜脂和膜蛋白的运动方式分别有哪些？ 细胞膜的主要特性：膜的不对称性和流动性；膜脂翻转运动，旋转运动，侧向扩散，弯曲运动，伸缩和振荡运动。膜蛋白旋转运动和侧向扩散。 11.影响膜脂流动的主要因素有哪些？ ①脂肪酸链的饱和程度，不饱和脂肪酸越多，相变温度越低其流动性也越大。 ②脂肪酸链的长短，脂肪酸链短的相变温度低，流动性大。 ③胆固醇的双重调节，当温度在相变温度以上时限制膜的流动性起稳定质膜的作用，在相变 温度以下时防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态形成。 ④卵磷脂与鞘磷脂的比例，比值越大流动性越大。 ⑤膜蛋白的影响，嵌入膜蛋白越多，膜脂流动性越小 ⑥膜脂的极性基团、环境温度、pH值、离子强度及金属离子等均可对膜脂的流动性产生一 定的影响。 12.简述生物膜流动镶嵌模型的主要内容及其优缺点。 膜中脂双层构成膜的连贯主体，他们具有晶体分子排列的有序性，又有液体的流动性，膜中蛋白质以不同的方式与脂双层结合。优点，强调了膜的流动性和不对称性。缺点，但不能说明具有流动性性的质膜在变化过程中怎样保持完整性和稳定性，忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。 13.小分子物质的跨膜运输方式有哪几种？ 被动运输：简单扩散，易化扩散，离子通道扩散。主动运输：ATP直接供能，ATP间接供能。 14.简述被动运输与主动运输的区别。 被动运输不消耗细胞能量，顺浓度梯度或电化学梯度。主动运输逆电化学梯度运输，需要消耗能量，都有载体蛋白介导。 15.大分子和颗粒物质的跨膜运输方式有哪几种？ 胞吞作用（吞噬作用，胞饮作用，受体介导的胞吞作用）。胞吐作用（连续性分泌作用，受调性分泌作用） 16.简述小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程。 小肠上皮细胞顶端质膜中的Na+/葡萄糖协同运输蛋白，运输2个Na+的同时转运1个葡萄糖分子，使胞质内产生高葡萄糖浓度；质膜基底面和侧面的葡萄糖易化扩散运输蛋白，转运葡
第二章细胞生物学研究方法 姓名：李淼学号：09352044 班级：生科一班日期：10.12 我们知道，细胞层面的概念与发现离不开技术的支持，本章则为我们列举了几类基本的细胞生物学研究方法，它们是显微成像技术、细胞化学技术、细胞分选技术、细胞工程技术、分离技术以及分子生物学方法等。 显微镜的镜像形成需要3个基本因素：照明系统、被观察的样品、聚焦和成像的透镜系统。显微镜主要分为光学显微镜和电子显微镜，但两者的成像原理是相同的。光和电子都有波的行为，当光和电子穿过透镜到达焦距点时，由于波的干涉性质而成像。实际上通过透镜观察到的样品的镜像是衍射的结果。显微镜具有以下性质：分辨率（最重要）、最大分辨率、分辨极限与放大率。 我们需要了解常用的显微镜及其样品制备方法。光学显微镜包括普通双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜和倒置显微镜。相差显微镜使相位差变成振幅差，有利于我们管擦无色、透明、活细胞中的结构。暗视野显微镜使被检物体在黑暗的视野中呈现明亮的像，用以观察未经染色的活体或胶体粒子。 光学显微镜的样品粗略可以分为两类：整体和切片。对于切片要经过以下步骤处理才可以在光镜下看清楚：固定（具有缓冲作用的醛类固定液）、包埋（液体石蜡或树脂）和切片、染色、放射自显影。放射自显影的原理是利用放射性同位素所发射出来的带电离子作用于感光材料的卤化银晶体，从而产生潜影，在显影液中成为可见的“像”，从而定位定量检测生物大分子。 电子显微镜的电子束波长比可见光短100000倍，所以大大提高了显微镜的分辨率。将在光学显微镜中观察不到而只能在电子显微镜下观察的结构称为亚显微结构或超微结构。主要的电子显微镜包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、高压电子显微镜（HVEM）。投射电子显微镜是让电子穿透样品，而扫描电子显微镜是让电子束在样品表面扫描。扫描透射电子显微镜比较复杂，具有两者的功能，但技术要求高，需要非常高的真空度。高压电子显微镜的电压特别高，会大大减少造成染色体畸变的可能，细胞切片可以较厚。 电子显微镜的样品制备也需要固定、包埋、切片、染色等步骤，差别之一在于样品要更薄，需要使用超薄切片机。另一个差别在于样品不是放在玻片上而是载网上。还有几项技术用于电子显微镜的样品制备，包括负染色、喷镀技术、冷冻断裂复型和冷冻蚀刻。负染色由于电子密度高的重金属盐包埋了样品中低电子密度的背景，增强了背景散射电子的能力以提高反差。在图像中背景是黑暗的，而未被包埋的样品颗粒则透明光亮。 细胞化学技术包括酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术和其他细胞化学技术。酶细胞化学技术是在酶的作用下产生反应产物，经捕捉反应来间接证明酶定位的反应，具有特异性。免疫细胞化学技术是利用免疫反应定位组织或细胞中抗原成分分布的一类技术。免疫细胞化学技术就是利用免疫反应定位组织或细胞中抗原成分分布的一类技术。 细胞分选技术主要借助流式细胞仪实现细胞和染色体的分选。，包括测量细胞的大小、形状、细胞DNA、RNA含量和细胞总蛋白。细胞分选中所用的探针是能够同待分选细胞表面特征性蛋白结合的抗体。染色体分选中使用的探针是同目标染色体互补的寡聚核苷酸，能够形成稳定的杂交体。 细胞工程技术包括细胞培养、细胞融合、单克隆抗体技术、细胞核移植克隆技术等。细胞培养要注意动植物的区别。动物细胞经过体外培养由原代细胞形成细胞系，最终形成具有特殊性质的细胞株。植物组织是利用细胞全能型去分化形成愈伤组织然后再分化形成新的植
医用细胞生物学知识点 By 小羊，小生（修整）友情提示：知识点很多，重点加粗，书中的表格均有，有些重点需掌握绘图（请查阅书本）。主要考点：名词解释，细胞的结构与功能。建议系统总结一下内质网，高尔基复合体，溶酶体的标志酶和各自的功能。1．细胞生物学（cell biology）：细胞生物学是从细胞的显微，亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。 2．对细胞概念理解的五个角度： ①细胞是构成有机体的基本单位； ②细胞是代谢与功能的基本单位； ③细胞是有机体生长与发育的基础； ④细胞是遗传的基本单位； ⑤没有细胞就没有完整的生命。 ⑥细胞具有全能性。 3．生物界划分的三个类型：原核细胞、古核细胞和真核细胞。 4．原核细胞与真核细胞的比较：p13表2-1 5．真核细胞特点的理解： ①以脂质及蛋白质成分为基础的膜相结构体系-生物膜系统 ②以核酸，蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系-遗传信息表达系统 ③由特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系-细胞骨架系统 ④细胞质溶胶 6．生物大分子：细胞内主要的大分子有核酸，蛋白质，多糖。 7．核酸（nucleic acid）的基本单位:核苷酸。 8．核苷酸：核苷酸由戊糖，碱基和磷酸三部分组成。 9．DNA分子的双螺旋结构模型（p18图2-8）：DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成，
即一条链中磷酸二酯键连接的核苷酸方向是5’→3’，另一条是3’→5’，两条链围绕着同一个中心轴以右手方向盘绕成双螺旋结构。简而言之：DNA分子是由两条反向平行的核苷酸链组成。 10．基因组：细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质称为基因组。 11．动物细胞内含有的主要RNA种类及功能：p20表2-3 12．核酶（ribozyme）:核酶是具有酶活性的RNA分子。 13．蛋白质（protein）的基本单位：氨基酸。 14．肽键：肽键是一个氨基酸分子上的羧基与另一个氨基酸分子上的氨基经脱水缩合而成的化学键。15．肽(peptide)：氨基酸通过肽键而连接成的化合物称为肽。 16．蛋白质分子的二级结构：α-螺旋，β-片层。 17．酶(enzyme)：酶是由生物体细胞产生的具有催化剂作用的蛋白质。 18．酶的特性：高催化效率，高度专一性，高度不稳定性。 19．光学显微镜的种类：普通光学显微镜，荧光显微镜，相差显微镜，暗视野显微镜，共聚焦激光扫描显微镜。 20．细胞培养：细胞培养是指细胞在体外的培养技术，即无菌条件下，从机体中取出组织或细胞，模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件，让它在培养器皿中继续生存、生长和繁殖的方法。