细胞生物学 06 线粒体和叶绿体
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Chapter 1 绪论
1、细胞(cell):细胞是由膜包围着含有细胞核(或拟核)的原生质所组成,是生物体结构和功能的基本单位,也是生命活动的基本单体。
2、细胞生物学(cell biology):是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科,它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能,细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡,以及细胞信号转导,细胞基因表达与调控,细胞起源与进化等重大生命过程。
3、细胞工程(Cell Engineering ):以细胞为研究对象,运用细胞生物学、分子生物学等学科的原理和方法,按照人们的意志设计改造细胞的某些性状,从而培育出新的生物改良品种或通过细胞培养获得自然界中难以获得的珍贵产品的新兴生物技术。
Chapter 2 细胞的统一性与多样性
1、原核细胞(prokaryotic cell):没有明显可见的细胞核,同时也没有核膜和核仁,一般只有拟核。
2、真核细胞(eucaryotic cell):是组成真核生物的细胞,具有典型的细胞结构,有明显可见的细胞核、核膜和核仁和核基质。
3、中膜体(mesosome):中膜体又称间体或质膜体,是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱形成的,每个细胞有一个或数个;其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶等呼吸酶;具有类似线粒体的作用,故称为拟线粒体。
4、细胞器(organelle):存在于细胞中,用光镜、电镜或其他工具能够分辨出的,具有一定特点并执行特定机能的结构。
Chapter 3 细胞生物学研究方法
1、分辨率(resolution):是指能清楚的区分开两个质点间的最小距离。
2、显微结构(microscopic structure):光镜下所见到的物体结构。
3、超微结构(ultrastructure)又称为亚显微结构(microscopic structure):是在光学显微镜下观察不到而只能在电子显微镜下观察的结构。
Chapter 4 细胞质膜
细胞生物学:研究细胞基本生命活动规律的科学,它从不同层次(显微、亚显微与分子水平)研究细胞结构与功能,细胞增殖、分化、衰老与凋亡,细胞信号转导,真核细胞基因表达与调控,细胞起源与进化等。(第一章)
显微结构:在普通光学显微镜下可见的结构。(第一章)
亚显微结构:电子显微镜下可见的结构。(第一章)
外在蛋白:水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合,易分离。(第四章)
内在蛋白:水不溶性蛋白,形成跨膜螺旋,与膜结合紧密, 需用去垢剂使膜崩解后才可分离。(第四章)
血影:红细胞经低渗处理后,质膜破裂,释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白后剩下的结构,这种结构称为红细胞影又称血影,是研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的理想材料。(第四章,P97)
脂筏:质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域。大小在10-100nm 左右,是一种动态结构。(第五章)
脂质体:根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
(第四章)
细胞外被:又称糖萼,细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质,实际上是细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。是膜正常的结构组分,对膜蛋白起保护作用,在细胞识别中起重要作用。 (第四章)
简单扩散:物质直接通过膜由高浓度向低浓度扩散,不需要细胞提供能量,也没有膜蛋白的协助。 (第五章)
协助(同)扩散:各种极性分子和无机盐离子,如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢产物等顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜运转,该过程不需要细胞提供能量。(第五章)
协同运输:是一类由Na+-K+泵(或H+)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。(第五章)
主动运输:由载体蛋白所介导的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进行跨膜运转的方式。 (第五章)
被动运输:指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运输。 (第五章)
例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说
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ﻩ例析线粒体和叶绿体的内共生起源学说
封开县江口中学 陶 勇
由于线粒体和叶绿体具有独特的半自主性并与细胞核建立了复杂而协调的互作关系,它们的起源一直以来多被认为有别于其他细胞器。在人们为这两种细胞器设计的起源假说中,内共生起源学说很好地贴合了线粒体和叶绿体的半自主性和核质关系特征,因而得到了广泛的认可和支持。
内共生起源学说认为,线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的行有氧呼吸的细菌和行光能自养的蓝细菌。该假说的提出远早于mtDNA和cpDNA的发现。随着人们对真核细胞超微结构、线粒体和叶绿体DNA及其编码机制的认识,内共生起源学说的内涵得到了进一步充实。
1970年,Margulis在已有的资料基础上提出了一种更为细致的设想。假设认为,真核细胞的祖先是一种体积较大、不需氧具有吞噬能力的细胞,通过糖酵解获取能量。而线粒体的祖先则是一种革兰氏阴性菌,具备三羧酸循环所需的酶和电子传递链系统,可利用氧气把糖酵解的产物丙酮酸进一步分解,获得比糖酵解更多的能量。当这种细菌被原始真核细胞吞噬后,即与宿主细胞间形成互利的共生关系:原始真核细胞利用这种细菌获得更充分的能量;而这种细菌则从宿主细胞获得更适宜的生存环境。与此类似,叶绿体的祖先可能是原核生物的蓝细菌(cyanbacteria)。当这种蓝细菌被原始真核细胞摄人后,为宿主细胞进行光合作用;而宿主细胞则为其提供其他的生存条件。
线粒体和叶绿体的内共生学说先后得到了大量的生物学研究证据的支持。特别是近期的分子生物学和生物信息学的研究发现真核细胞的细胞核中存在大量原本可能属于呼吸细菌或蓝细菌的遗传信息,说明最初的呼吸细菌和蓝细菌的大部分基因组在漫长的共进化过程中发生了向细胞核的转移。这种转移极大的削弱了线粒体和叶绿体的自主性,建立起稳定、协调的核质互作关系。
细胞骨架
名词解释
1. 细胞骨架(cytoskeleton):真核细胞中由纤维状蛋白质组成的网络系统,可分为三种:微丝、微管和中间纤维。
2. 微丝(microfilament):是由肌动蛋白单体聚合而成的纤维状结构,肌动蛋白头尾相连组成微丝,具有极性。
3. 中间纤维(intermediate filament, IF):10nm的纤维状蛋白结构,由于其直径介于微管和微丝之间,故称之为中间纤维。IF蛋白由约310个aa形成的、非常保守的a-螺旋杆状区和高度可变的非螺旋端部组成。
4. 微管(microtubule):管蛋白组成的管状结构,由13根原丝平行排列组成的圆柱形管状结构,原丝由α-tubulin和β-tubulin组成的异二聚体组成。
5. 踏车模型:当肌动蛋白浓度高于正端临界浓度,而低于负端临界浓度时,微丝可以表现出在正端因加入肌动蛋白而延长,而在负端因肌动蛋白脱落而缩短。
6. 微管组织中心(MTOC):细胞内能够起始微管成核并使之延伸的结构,微管组织中心MTOC是细胞组织微管聚合的特殊细胞器或部位。大多数动物细胞的MTOC是中心体。鞭毛和纤毛的MTOC是基体。卵母细胞和植物细胞中没有中心体。
7. 胞质分裂环:在有丝分裂末期,两个即将分裂的子细胞之间产生一个收缩环。收缩环是由大量平行排列的微丝组成,由分裂末期胞质中的肌动蛋白装配而成,随着收缩环的收缩,两个子细胞被分开。胞质分裂后,收缩环即消失。
填空题
1. 在细胞内微管以单管、二联体和三联体3种形式存在。
2. 微管壁由13根原纤丝组成。
3. 微管由管蛋白分子组成,微管的单体形式是α-tubulin和β-tubulin组成的异二聚体。
4. 微管结合蛋白具有稳定微管,防止解聚,协调微管与其他细胞成分相互关系的作用。
5. 中心体含有一对垂直排列的中心粒,外面被无定形结构γ-tubulin所包围。
6. 基体类似于中心粒,是由9个三联管组成的小型圆柱形细胞器。