细胞生物学教程第十二章细胞核
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细胞生物学目录第一章绪论第二章细胞生物的研究方法和技术第三章质膜的跨膜运输第四章细胞与环境的相互作用第五章细胞通讯第六章核糖体和核酶第七章线粒体和过氧化物酶体第八章叶绿体和光合作用第九章内质网,蛋白质分选,膜运输第十章细胞骨架,细胞运动第十一章细胞核和染色体第十二章细胞周期和细胞分裂第十三章胚胎发育和细胞分化第十四章细胞衰老和死亡第一章绪论1.原生质体:被质膜包裹在细胞内的所有的生活物质,包括细胞核和细胞质细胞质:细胞内除核以外的原生质,即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分原生质体:除去细胞壁的细胞2.结构域:生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域3.装配模型:模板组装,酶效应组装,自组装4.五级装配:第一级,小分子有机物的形成第二级,小分子有机物组装成生物大分子第三级,由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构第四级,由生物大分子组装成具有空间结构和生物功能的细胞器第五级,由各种细胞器组装成完整细胞6.支原体:目前已知的最小的细胞第二章细胞生物的研究方法和技术1.显微镜技术:光镜标本制备技术、2.光镜标本制备技术步骤:样品固定、包埋与切片、染色3.电子显微镜种类:透射电子显微镜,扫描电镜,金属投影,冷冻断裂和冷冻石刻电镜,复染技术,扫描隧道显微镜4.细胞化学技术:酶细胞化学技术,免疫细胞化学技术,放射自显影5.细胞分选技术:流式细胞术6.分离技术:离心技术,层析技术,电泳技术第三章质膜的跨膜运输1.细胞功能:外界与通透性障碍,组织和功能定位,运输作用,细胞间通讯,信号检测2.膜化学组成:膜脂,膜糖,膜蛋白3.膜脂的三个种类:磷脂,糖脂,胆固醇4.脂质体用途:用作生物膜的研究模型,作为生物大分子与药物的运载体5.膜糖功能:细胞与环境的相互作用,接触抑制,信号转导,蛋白质分选,保护作用。
6.膜蛋白类型:整合蛋白,外周蛋白,脂锚定蛋白7.膜蛋白功能:运输蛋白,酶,连接蛋白,受体(信号接受和传递)8.不对称性的研究方法:冰冻断裂复型,冰冻蚀刻9.膜流动性研究方法:质膜融合,淋巴细胞的成斑成帽效应,荧光漂白恢复技术10.膜流动性的重要性:酶活性,信号转导,物质运输,能量转换,细胞周期11.影响膜脂流动性的因素:脂肪酸链,胆固醇,卵磷脂/鞘磷脂比值12.影响膜蛋白流动的因素:整合蛋白,膜骨架,细胞外基因,相邻细胞,细胞外配体、抗体、药物大分子13.膜骨架的主要蛋白:血影蛋白,肌动蛋白和原肌球蛋白,带4.1蛋白,锚定蛋白14.转运蛋白质包括:载体蛋白,通道蛋白15.协同运输的方向:同向协同,反向协同第四章细胞与环境的相互作用1.细胞表面结构:细胞外被、膜骨架、胞质溶胶2.细胞外被功能:连接,细胞保护,屏障3.糖萼:由细胞表面的碳水化合物形成的质膜保护层,又称为多糖包被。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞周期概述(一)细胞周期细胞周期是指细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
细胞周期时相组成:间期(inter phase):G1期、S期、G2期;有丝分裂期(mitosis phase):M期;胞质分裂期(cytokinesis)。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转,在问期细胞体积增大(生长),在M期细胞先是核分裂,接着胞质分裂,完成一个细胞周期。
细胞周期时间:不同细胞的细胞周期时间差异很大,S+G2+M的时间变化较小,细胞周期时间长短主要差别在G1期。
根据增殖状况,细胞分类三类:连续分裂细胞(cycling cell)、休眠细胞(G0细胞)和终末分化细胞。
(1)连续分裂细胞这类细胞始终保持旺盛的增殖活性,不停地通过G1期及细胞周期各时期,完成细胞分裂,称为增殖细胞。
这类细胞代谢水平高,对环境信号敏感,分化程度都比较低,如:胚胎早期的细胞、造血干细胞、上皮基底细胞,它们对机体的建立和组织的更新起了十分重要的作用。
(2)休眠细胞这类细胞可长期停留在G1早期而不越过R点,处于增殖静止状态。
它们合成具有特殊功能的RNA和蛋白质,使细胞的结构和功能发生分化,但这类细胞并未丧失增殖能力,在一定条件下可以恢复其增殖状态,但需要经过较长的恢复时间。
通常把这类细胞称为G期细胞。
如:肝、肾的实质细胞、血液中的淋巴细胞都属于这类细胞。
它们通常处于G状态,当组织受到损伤或激素的刺激时可重新进入细胞增殖周期。
细胞遗传学中常用PHA(植物凝集素)来刺激处于G状态的淋巴细胞进入细胞周期,从而获得大量分裂期细胞来制备染色体。
(3)终末分化细胞这类细胞的结构和功能发生高度分化,已经丧失增殖能力,期,直到衰老死亡。
如:人的红细胞、神经元细胞和骨骼肌细胞等。
终生处于G(二)细胞周期中各个不同时期及其主要事件(1)G期(DNA合成前期)。
第十二章细胞的信号转导信号转导:细胞之间联系的信号有许多种,由细胞分泌的、能够调节机体功能的生物活性物质是一类重要的化学信号分子,它们通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合,将信号转换后传给相应的胞内系统,使细胞对外界信号做出适当的反应,这一过程称为信号转导。
第一信使:细胞所接收的信号包括物理信号、化学信号等,其中最重要的是由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质,它们是细胞间通讯的信号,被称为“第一信使”。
激素:由内分泌细胞合成,经血液或淋巴循环到达机体各部位靶细胞的化学信号分子,如胰岛素、甲状腺素等,作用特点是距离远、范围大、持续时间长。
神经递质:由神经元的突触前膜终端释放,作用于突触后膜上的特殊受体,如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等,特点是作用时间短、作用距离短。
局部化学介质:由某些细胞产生并分泌的一大类生物活性物质,包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等,它们通过细胞外液的介导作用于附近的靶细胞。
胞外信号分子可根据与受体结合后细胞所产生的效应不同,分为激动剂和拮抗剂。
激动剂:指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。
①Ⅰ型激动剂:与受体结合的部位与内源性配体相同,产生的细胞效应与内源性配体相当或更强者②Ⅱ型激动剂:与受体结合的部位不同于内源性配体,本身不能使细胞产生效应,但可增强内源性配体对细胞作用者拮抗剂:指与受体结合后不产生细胞效应,但可阻碍激动剂对细胞作用的物质。
①Ⅰ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体相同,可阻断或减弱内源性配体对细胞的效应②Ⅱ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体不同,能阻断或减弱内源性配体对细胞的作用。
受体:是一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质,能特异性识别并结合胞外信号分子,进而激活细胞内一系列生物化学反应,使细胞对外界刺激产生相应的效应。
配体(ligand):与受体结合的生物活性物质统称为配体,包括激素、神经递质、生长因子、某些药物和毒物等。
膜受体:主要为镶嵌在胞膜上糖蛋白,由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的穿膜域和起传递信号作用的胞内域三部分构成,其配体是一些亲水的、不能直接穿过细胞膜脂质双分子层的肽类激素、生长因子和递质。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分,对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成,而如此多的细胞均来源于同一个受精卵,是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外,每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞,来补偿体内各种衰亡细胞的损失,维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle(一)细胞周期的概念细胞增殖包括:细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件,构成细胞周期。
可分为四个期:G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期,M期是分裂期,而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征,∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看,细胞在晚G1期开始分歧为三类:①周期性细胞,即持续在周期中运转的细胞;②G O期细胞(休眠细胞),即暂时脱离周期不增殖,但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞;③终端分化细胞(特化细胞),即不可逆地脱离周期,丧失分裂能力,但仍然保持正常生理机能的细胞。
(二)细胞周期的速率细胞周期时间(TC)是随细胞类型不同而异的,周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是:①S期长,M期短;②G1期时间(TG1)易变,但TG2、TS和TM都变动不大;③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
(三)细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断,而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算:TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数,如DNA、RNA和蛋白质等含量变化,目前被广为应用于细胞周期研究。