第十章 细胞骨架与细胞运动 细胞生物学(王金发版)章节总结

细胞生物学摘要第一章细胞概述细胞是生物体结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单位，由膜包围着含有细胞核或拟核的原生质所组成。

1665 年胡克首先发现细胞（《显微图谱》），1838 年，德国植物学家施莱登创立了植物细胞学说；1939 年，德国动物学家施旺创立了动物细胞学说。

1965 年，Derobtis 将其编著的《普通细胞学》改为《细胞生物学》标志着细胞生物学的诞生，研究细胞及其生物学功能的科学称为细胞生物学。

作为生命活动的结构和功能的基本单位，细胞有着各种形态，但又有一系列的共同点：细胞都具有选择性的膜结构、遗传物质和核糖体，都能进行自我增殖，都有新陈代谢和运动性。

组成细胞的化合物有水、无机盐、小分子有机物（糖、脂、核苷酸及氨基酸等），以及核酸、蛋白质、多糖等生物大分子。

细胞分原核细胞和真核细胞两大类。

原核细胞没有核膜，缺乏多种细胞器，但有核糖体；真核细胞分生物膜体系、遗传信息表达体系、细胞骨架体系。

病毒不具细胞结构，只含核酸和蛋白质，是非细胞的生命体。

第二章细胞生物学研究方法显微成像包括直接成像和间接成像。

显微技术是生物学中最基本的研究技术，包括光学显微技术和电子显微技术。

显微镜是利用透镜的成像原理制成的，主要参数有透镜分辨率、放大率。

光学显微镜因受可见光波长的限制，，最小只能分辨0.2卩m的细微结构，电子束的波长比光波长小得多，因此电子显微镜的使用可使分辨率大提高。

常见的光学显微镜有普通双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜、倒置显微镜。

电子显微镜是研究亚显微结构的主要工具，包括透射电镜和扫描电镜。

细胞化学技术包括酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术等。

流式细胞分选技术是细胞生物学和现代生物技术中的重要技术，可用于分选细胞和染色体。

细胞工程技术是细胞生物学与遗传学的交叉学科，主要利用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计改变或创造细胞遗传性的技术，主要内容有：细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养。

10. 细胞骨架与细胞运动细胞除了含有各种细胞器外, 在细胞质中还有一个三维的网络结构系统，这个系统被称为细胞骨架(图10-1)。

图10-1 细胞骨架系统10.1 细胞骨架(cytoskeleton)的组成和功能细胞除了具有遗传和代谢两个主要特性之外, 还有两个特性, 就是它的运动性和维持一定的形态。

细胞骨架是细胞运动的轨道,也是细胞形态的维持和变化的支架。

10.1.1 细胞骨架的组成和分布¦ 组成细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤丝(filamemt)构成，包括微管、微丝（肌动蛋白纤维）和中间纤维。

¦分布微管主要分布在核周围, 并呈放射状向胞质四周扩散。

微丝主要分布在细胞质膜的内侧。

而中间纤维则分布在整个细胞中(图10-2)。

12图10-2 细胞骨架的三类主要成分及其分布10.1.2 细胞骨架的功能什么是细胞骨架?在细胞内的主要功能是什么?细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性，以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。

¦作为支架(scaffold),为维持细胞的形态提供支持结构，如红细胞质膜膜骨架结构维持。

¦在细胞内形成一个框架(framework)结构,为细胞内的各种细胞器提供附着位点。

细胞骨架是胞质溶胶的组织者，将细胞内的各种细胞器组成各种不同的体系和区域的网络结构。

¦为细胞器的运动和细胞内物质运输提供机械支持。

细胞骨架作为细胞内物质运输的轨道；在有丝分裂和减数分裂过程中染色体向两极的移动，以及含有神经细胞产生的神经递质的小泡向神经细胞末端的运输都要依靠细胞骨架的机械支持。

¦为细胞从一个位置向另一位置移动提供力。

一些细胞的运动结构, 如伪足的形成也是由细胞骨架提供机械支持。

纤毛和鞭毛等运动器官主要是由细胞骨架构成的。

¦为信使RNA提供锚定位点，促进mRNA翻译成多肽。

细胞骨架与细胞运动细胞骨架是指真核细胞中存在的蛋白纤维网架系统，包括微管、微丝和中间丝一、微管1、微管分布在核周围，并呈现放射状像胞质四周扩散，确定膜性细胞器的位置，和作为膜泡运输的导轨2、形态结构：由微管蛋白组成的中空管状结构，长度变化不一3、组成：α微管蛋白，β微管蛋白，γ微管蛋白4、微管的三种存在形式：单管，二联管，三联管5、微管结合蛋白参与微管的装配，是维持微观结构和功能的必需成分6、微管的装配a．分为成核期，聚合期，稳定期成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一个短的寡聚体结构，即核心形成聚合期;微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延长稳定期：游离微管蛋白浓度下降，达到临界浓度，微管的组装与去组装速度相等，微管长度相对恒定b.微管的体外装配◆组装条件 ：微管蛋白异二聚体达到临界浓度、有Mg2+存在，（无Ca2+）、pH6.9、37℃、异二聚体即组装成微管，同时需要由GTP提供能量◆极性装配 ： 装配快的一端（β微管蛋白）为（+）极，装配慢的一端（α微管蛋白）为（-）极◆踏车现象：组装和去组装达到平衡c.微管的体内组装◆微管组织中心在空间上为微管装配提供始发区域，控制着细胞质中微管的数量、位置及方向（包括中心体、纤毛和鞭毛的基体）d.微管组装的动态调节◆非稳态动力学模型◆微管在体外组装微管蛋白的浓度和GTP水解成GDP的速度决定微管的稳定性◆影响细胞内微管的组成和去组成的特异性药物：秋水仙碱（抑制）、长春化碱（抑制）、紫杉醇(增强)7、主要功能a.支持和维持细胞形态b.参与细胞内物质的运输（马达蛋白）c.维持细胞器的空间定位和分布d.与细胞运动关系密切e.参与细胞分裂f.参与细胞内信号传递二、微丝1、结构组成：由肌动蛋白亚单位组成的实心螺旋状纤维;有双股肌动蛋白丝以右手螺旋排列形成的纤维；有极性；正负端具有不同生长速度2、装配：当溶液中含有ATP、Mg2+以及较高浓度的K+或Na+时，G-肌动蛋白可自组装成F-肌动蛋白；当溶液中含有适当浓度的Ca2+以及低浓度的Na+、K+时，肌动蛋白纤维趋向于解聚成肌动蛋白单体体外装配的三个阶段：成核期 延长期 稳定期 成核因子通过成核作用加速肌动蛋白的聚合3、影响微丝组装的药物：细胞松弛素抑制组装 鬼笔环肽促进微丝聚合4、功能：构成细胞支架，维持细胞形态（支撑）细胞整体移动和位置改变主要在微丝的作用微丝参与细胞内物资运输活动参与细胞质的分裂参与肌肉收缩参与受精作用参与细胞内信息传递三、中间丝中间纤维蛋白是长的线性蛋白，有头部、杆状区和尾部组成1、装配：两个平行排列的中间纤维蛋白分子形成螺旋状的二聚体；由两个二聚体反向-平行排列成一个四聚体；两个四聚体组装成一个八聚体；八个四聚体组装成中间纤维（中间纤维两端是对称的，不具有极性）3、中间丝的功能a、参与构成细胞完整的支撑网架系统b、参与细胞连接c、为细胞提供机械强度支持d、参与细胞的分化e、参与细胞内信息传递及物资运输f、维持核膜稳定。

细胞生物学中的细胞运动与细胞骨架细胞是生命的基本单位，它们通过细胞运动与细胞骨架的相互作用来实现各种生物学过程。

细胞运动是指细胞内部的有序移动，而细胞骨架则是支撑和维持细胞形态的重要组织。

在细胞生物学领域，对于细胞运动和细胞骨架的研究已经取得了重要的进展，为我们深入理解生命活动提供了重要的线索。

I. 细胞运动细胞运动是细胞在空间上发生的有序移动，包括细胞间的移动和细胞内的运动。

细胞间的移动主要包括细胞的迁移和细胞间的相互作用。

细胞迁移是指细胞在组织或器官内的移动，它在胚胎发育、伤口修复、免疫反应等过程中起着关键作用。

细胞间的相互作用包括细胞-细胞识别、细胞-胞外基质相互作用等，继续推动着细胞社群的发展和细胞功能的实现。

细胞内的运动则是指细胞内各种细胞器和生物分子之间的移动。

细胞器内的运动主要由分子马达蛋白和细胞骨架的相互作用驱动，包括动力蛋白驱动的微管动力学和肌动蛋白驱动的微丝动力学。

这些运动不仅维持了细胞内物质的运输和分布平衡，还在细胞分裂、内吞作用等生理过程中发挥了重要作用。

II. 细胞骨架细胞骨架是细胞内存在的一种纤维状结构，由微管、微丝和中间丝三种主要成分组成。

微管是细胞骨架的一种，由αβ二聚体形成的管状结构。

微丝是另一种细胞骨架，由肌动蛋白形成的螺旋状结构。

中间丝则是较粗的纤维状结构，由多种中间丝蛋白构成。

细胞骨架不仅是维持细胞形态和细胞内结构稳定的重要组织，还是细胞内各种运动的关键组成部分。

微管和微丝的动力蛋白通过与其相互作用，推动了细胞内物质的运输和分布。

此外，细胞骨架还参与了细胞间的黏附和细胞与胞外基质的相互作用，影响了细胞的迁移和组织形成。

III. 细胞运动与细胞骨架的相互作用细胞运动与细胞骨架之间存在着密切的相互作用。

细胞运动的驱动力主要来自于肌动蛋白和微管动力蛋白的收缩和延伸。

肌动蛋白通过与微丝的结合和相互滑动推动细胞的迁移和内吞作用。

微管动力蛋白则通过将微管延伸和收缩，推动细胞器和细胞内物质的运输和定位。

名词解释：细胞学说：细胞学说是1838～1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出,直到1858年才较完善。

它是关于生物有机体组成的学说，主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。

细胞全能性：分化细胞保留着全部的核基因组, 它具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息, 即能够表达本身基因库中的任何一种基因, 也就是说分化细胞具有发育为完整个体的潜能, 称为全能性。

分辨率：指能分辨出的相邻两个物点间最小距离的能力，这种距离称为分辨距离。

分辨距离越小，分辨率越高。

一般规定∶显微镜或人眼在25cm明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力，称为分辨率。

冰冻蚀刻技术：是在冰冻断裂技术的基础上发展起来的更复杂的复型技术。

如果将冰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-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，置于载网上作电镜观察。

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(α或β粒子)作用于感光材料的卤化银晶体，从而产生潜影，这种潜影可用显影液显示，成为可见的"像"，因此，它是利用卤化银乳胶显像检查和测量放射性的一种方法。

分子杂交：不同来源或不同种类生物分子间相互特异识别而发生结合的过程。

如核酸（DNA、RNA）之间、蛋白质分子之间、核酸与蛋白质分子之间以及自组装单分子膜之间的特异性结合。

PCR技术：在体外利用人工合成的引物，再加上DNA聚合酶和一些合适的底物和因子，通过对温度的控制，使DNA不断处于变形、复性和合成的循环中，达到扩增目的基因的目的。

细胞群体培养克隆培养原代培养：指直接从机体取下细胞、组织和器官后立即进行培养。

注：加粗+划横线（老师提到的重点）其余的看看Ps：仅供参考第一二章细胞学说（施莱登、施旺）1.任何一个细胞都是从其他细胞中产生出来的；2.细胞是构成有机体的基本单位；3.植物和动物的细胞大致是相似的。

细胞的三大结构组成：生物膜结构系统：以脂质与蛋白质成分为基础遗传信息表达结构：以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分细胞骨架系统：有特异型结构蛋白分子装配构成细胞的基本共性：1、相似的化学组成2、脂—蛋白体系的生物膜系统3、一样的遗传装置（由蛋白质与核酸构成的遗传信息的复制与表达）4、一分为二的分类方式最小最简单的细胞——支原体细菌只有简单的DNA聚集的核区，DNA分子裸露真核细胞的基本结构体系：1、以脂质与蛋白质成分为基础生物膜结构系统2、以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分遗传信息表达结构3、以特异结构蛋白分子装配构成细胞骨架系统原核细胞与真核细胞的区别：病毒主要是由核酸分子和蛋白质构成（非细胞形态的生物体）第四章细胞膜的结构类型：1、“蛋白质—脂质—蛋白质”的治模型2、单位膜模型：细胞质暗—亮—暗3、“流动镶嵌模型”：细胞结合镶嵌免疫荧光标记技术，质膜中的蛋白质可流动，双膜膜脂中存在蛋白颗粒4、脂伐模型：在甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等富集的区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂伐”样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。

Ps：脂伐最初可能在高尔基体上形成，最终转移到细胞质膜上。

质膜主要由膜蛋白、膜脂、糖类构成。

膜脂的三种基本类型：磷脂（甘油磷脂、鞘脂）、糖脂、固醇磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）；包括甘油磷脂和鞘磷脂二类（亲水头部和疏水尾部，人工制备的双分子层——脂质体）糖脂：普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下），神经细胞糖脂含量较高，神经节苷脂是神经元细胞膜中的特征性成分。

固醇：存在真核细胞膜上，含量约膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少;功能：提高膜的稳定性，调节流动性，降低水溶性物质的通透性;（细菌质膜不含有胆固醇）膜脂的运动形式:1.侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置;2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转;3.摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动;4.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。

第一章：细胞概述1. 基本概念:主要分清细胞、原生质、细胞质、细胞学、细胞生物学等基本概念;2. 细胞的发现和细胞学说的创立:了解英国学者胡克发现细胞的起因, 以及发现细胞的基本条件。

对于细胞学说, 侧重于学说的基本内容和该学说对细胞科学发展的推动作用。

3. 细胞的基本功能和特性:重点掌握细胞生命的三个最基本的功能: 自我增殖和遗传、新陈代谢和运动性; 并对细胞结构上的同一性有基本的理解。

4. 细胞的分子基础:充分认识细胞是由化学物质构成的, 生命是物质的，是一种特殊形式的物质运动，它是物质、能量和信息诸变量在特定时空的“表演”，其运转有赖于生命系统有组织的守时和对空间环境的合拍。

5. 细胞的类型和结构体系：主要了解真核细胞与原核细胞的结构组成和体系，比较二者的异同。

同时注意动物细胞与植物细胞在结构上的差异。

本章的核心内容是细胞学说的创立和细胞的类型与结构体系。

一、名词解释1、细胞生物学cell biology2、显微结构microscopic structure二、填空题1、细胞生物学是研究细胞基本规律的科学，是在、和三个不同层次上，以研究细胞的、、、和等为主要内容的一门科学。

2、细胞生物学的发展历史大致可分为、、、和分子细胞生物学几个时期三、选择题1、第一个观察到活细胞有机体的是（）。

a、Robert Hookeb、Leeuwen Hoekc、Grewd、Virchow2、细胞学说是由（）提出来的。

a、Robert Hooke和Leeuwen Hoekb、Crick和Watsonc、Schleiden和Schwannd、Sichold和Virchow3、细胞学的经典时期是指（）。

a、1665年以后的25年b、1838—1858细胞学说的建立c、19世纪的最后25年d、20世纪50年代电子显微镜的发明4、（）技术为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础。

a、组织培养b、高速离心c、光学显微镜d、电子显微镜四、判断题1、细胞生物学是研究细胞基本结构的科学。