细胞生物学_翟中和--第七章 ppt

细胞生物学翟中和复习资料-图文第一章绪论一、细胞生物学定义及其主要研究内容（名词解释）细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微/超微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。

核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。

二、细胞生物学的发展史（代表人物及其发现）1、细胞的发现。

胡克利用自制显微镜发现了细胞。

2、细胞学说的建立及其意义。

施莱登和施旺共同提出细胞学说3、细胞学的经典时期4、实验细胞学时期。

摩尔根建立基因学说。

5、细胞生物学学科的形成与发展第二章一、细胞是生命活动的基本单位（一）一切有机体都由细胞构成（除病毒是非细胞形态生命体外），细胞是构成有机体的基本单位（二）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。

细胞生命活动以物质代谢为基础；以能量代谢（ATP）为动力；以信息调控为机制。

（三）细胞是有机体生长与发育的基础（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性（五）没有细胞就没有完整的生命（病毒也适合）。

结构破坏的细胞不能生存；单独的细胞器不能长期培养。

二、细胞的基本共性1、所有的细胞都有相似的化学组成2）所有细胞表面均有细胞膜（磷脂双分子层+镶嵌蛋白质）3）均含有DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体4）均含有核糖体（合成蛋白质）5）所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂三、原核细胞的基本特征1、遗传的信息量小，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。

原核生物的代表：支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌、蓝藻等四、原核生物与真核生物的比较1、原核细胞与真核细胞基本特征的比较2、原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较第三章一、三种显微技术的基本用途1、光学显微镜技术：a.普通复式光学显微镜技术:b.荧光显微镜技术：在光镜水平用于特异蛋白质等生物大分子的定性定位.c.激光扫描共焦显微镜技术：显示细胞样品的立体结构d.相差显微镜：用于观察活细胞e.微分干涉显微镜：适于研究活细胞中较大的细胞器。

细胞生物学教案. 第一章绪论教学目的1 掌握本学科的研究对象及内容；2 了解本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）；3 掌握与本学科有关的重大事件和名词。

教学重点本学科的研究对象及内容第一节细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科1.细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学2.细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。

二、细胞生物学的主要研究内容1. 细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。

2.生物膜与细胞器的研究膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。

3. 细胞骨架体系的研究胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要.性。

4. 细胞增殖及调控控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。

5. 细胞分化及调控一个受精卵如何发育为完整个体的问题。

（细胞全能性）6 .细胞衰老、凋亡及寿命问题。

7. 细胞的起源与进化。

8. 细胞工程改造利用细胞的技术。

生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。

目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程方面。

三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1. 染色体DNA与蛋白质相互作用关系；2. 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；3 .细胞信号转导的研究；4 .细胞结构体系的装配。

第二节细胞生物学发展简史一细胞生物学研究简史1.细胞学创立时期19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；2. 细胞学经典时期20世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期；3. 实验细胞学时期（1900—1953）；4. 分子细胞学时期（1953至今）。

目录•细胞生物学概述•细胞的基本结构与功能•细胞的物质运输与信号转导•细胞的能量转换与代谢•细胞的生长、分裂与分化•细胞衰老、凋亡与疾病细胞生物学概述细胞生物学的定义与研究对象01定义细胞生物学是研究细胞结构、功能和生活规律的科学。

02研究对象包括所有类型的细胞，从原核生物到真核生物，从单细胞生物到多细胞生物的各种细胞。

03研究内容涉及细胞的形态结构、生理功能、遗传变异、生长发育、衰老死亡等方面。

细胞生物学的发展历史早期研究0117世纪，随着显微镜的发明，人们开始观察和研究细胞。

细胞学说的提出0219世纪，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说，奠定了细胞生物学的基础。

现代细胞生物学的发展0320世纪以来，随着分子生物学、遗传学、生物化学等学科的交叉融合，细胞生物学得到了快速发展。

细胞生物学是生命科学领域的基础学科之一，对于理解生命的本质和规律具有重要意义。

基础学科细胞生物学与分子生物学、遗传学、生物化学等学科相互交叉、相互渗透，共同推动了生命科学的发展。

交叉学科细胞生物学在医学、农业、工业等领域具有广泛的应用前景，如疾病治疗、作物改良、生物制药等。

应用前景细胞生物学在现代科学中的地位细胞的基本结构与功能细胞形态多样，有球形、椭球形、柱形、扁平形等，不同形态的细胞具有不同的功能。

细胞的形态细胞的大小细胞的计量单位细胞大小因生物种类和细胞类型而异，一般细菌细胞较小，动植物细胞较大。

细胞的大小通常以微米（μm）为单位进行计量。

030201细胞的形态与大小03质膜与细胞壁的关系质膜和细胞壁共同构成了细胞的边界，维持细胞内环境的稳定。

01细胞质膜细胞质膜是包裹在细胞质外的一层薄膜，由磷脂双分子层和蛋白质组成，具有选择透过性。

02细胞壁细胞壁是位于细胞质膜外的一层厚壁，主要成分为多糖和蛋白质，具有保护和支持细胞的作用。

细胞质膜与细胞壁细胞器细胞器是细胞内具有一定形态和功能的微小结构，如线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体等，各细胞器分工合作，共同完成细胞的生命活动。

CHAPTER细胞的结构与功能细胞的代谢与调控细胞的生长与分裂细胞间的相互作用研究细胞的各种组成部分，如细胞膜、细胞质、细胞核等的结构和功能。

研究细胞的生长、增殖、分化和凋亡等生命过程及其调控机制。

研究细胞内的物质代谢、能量转换以及基因表达调控等过程。

研究细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间的相互作用及其调控机制。

细胞的发现与早期研究从列文虎克首次观察到细胞到施莱登和施旺提出细胞学说，奠定了细胞生物学的基础。

显微技术的发展与应用随着光学显微镜和电子显微镜的发明和应用，人们得以更深入地观察和研究细胞的结构和功能。

分子生物学的兴起与细胞生物学的融合DNA双螺旋结构的发现和分子生物学的兴起，推动了细胞生物学向分子水平的研究发展。

系统生物学与合成生物学的兴起近年来，系统生物学和合成生物学的兴起为细胞生物学研究提供了新的思路和方法。

许多疾病的发生都与细胞损伤有关，如细胞凋亡异常、基因突变等。

细胞损伤与疾病发生细胞治疗与再生医学药物研发与细胞生物学精准医疗与个体化治疗通过细胞移植、基因编辑等技术手段，实现对疾病的治疗和人体损伤组织的修复。

基于细胞生物学的研究，可以设计和开发针对特定疾病的药物，提高治疗效果和降低副作用。

结合细胞生物学和基因组学等技术手段，实现疾病的精准诊断和个体化治疗。

细胞生物学与医学关系CHAPTER03细胞膜的功能作为细胞的边界，维持细胞内外环境的相对稳定；控制物质进出细胞；进行细胞间的信息交流。

01细胞膜的化学组成主要由脂质、蛋白质和糖类组成，其中脂质双层构成膜的基本骨架。

02细胞膜的结构特点具有流动性，由磷脂分子的运动及膜蛋白的旋转、扩散等运动形式实现。

细胞膜结构与功能1 2 3由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成，是细胞进行新陈代谢的主要场所。

细胞质基质的组成与功能包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体等，参与蛋白质的加工、运输和分泌，以及脂质的合成与分解等。

Cell biology细胞生物学第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器第一节细胞质基质的含义和功能一、细胞质基质的含义（1）含义：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质主要含有：（1）与代谢有关的许多酶（2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。

细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。

差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。

胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。

二、细胞质基质的功能（1）蛋白质分选和转运N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。

其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。

（2）锚定细胞质骨架（3）蛋白的修饰、选择性降解1 蛋白质的修饰辅基、辅酶与蛋白的结合磷酸化和去磷酸化糖基化N端甲基化（防止水解）酰基化2 控制蛋白质寿命N端第一个氨基酸残基决定寿命细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径3 降解变性和错误折叠的蛋白质4 修复变性和错误折叠的蛋白热休克蛋白的作用第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。

研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析一、内质网的形态结构和功能内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。

（一）内质网的两种基本类型糙面内质网和光面内质网。

糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小功能：脂质合成，出芽位点部分细胞合成固醇类激素糙面内质网有20多种和光面内质网不同的蛋白，说明有特殊装置隔开两种内质网的组分。

第一章：绪论4. 细胞生物学主要研究内容是什么？1）细胞核、染色体以及基因表达2）生物膜与细胞器3）细胞骨架体系4）细胞增殖及其调控5）细胞分化及其调控6）细胞的衰老与凋亡7）细胞起源与进化8）细胞工程第二章：细胞的基本知识概要2、细胞的基本共性是什么？1）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2）所有的细胞都有DNA与RNA两种核酸3) 所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器――核糖体4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式3、什么是说病毒？1) 病毒是由一个核酸分子（DNA或RNA）芯和蛋白质外壳构成的，是非细胞形态的生命体，是最小、最简单的有机体。

仅由一个有感染性的RNA构成的病毒，称为类病毒；仅由感染性的蛋白质构成的病毒称为朊病毒。

4、为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？1）支原体能在培养基上生长2）具有典型的细胞膜3）一个环状双螺旋DNA是遗传信息量的载体4）mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成蛋白质5）以一分为二的方式分裂繁殖6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖5、说明原核细胞与真核细胞的主要差别。

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？膜的流动性：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。

1）膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的，脂肪酸链越短，不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。

温度对膜脂的运动有明显的影响。

在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。

在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。

膜蛋白的流动：荧光抗体免疫标记实验；成斑现象(patching)或成帽现象(capping)2）膜的流动性受多种因素影响：细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。

膜蛋白与膜分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。

3）膜的流动性与生命活动关系：信息传递；各种生化反应；发育不同时期膜的流动性不同膜的不对称性：1）膜脂与糖脂的不对称性：糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础2）膜蛋白与糖蛋白的不对称性：膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。

第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输1.细胞质基质：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，也称胞质溶胶，内含水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。

21、许多中间代谢过程在细胞质基质中进行。

包括糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与分解以及蛋白质与脂肪酸的合成等。

2、细胞质骨架是细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞形态、细胞运动、物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。

3、与蛋白质的修饰及选择性降解有关。

①蛋白质的修饰，在细胞质中发生的蛋白质修饰的类型主要有：辅酶或辅基与酶的共价结合；磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性；糖基化作用；对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰；酰基化。

②控制蛋白质的寿命。

③降解变性和错误折叠的蛋白质。

④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。

这一功能主要靠热休克蛋白来完成。

3①辅酶或辅基与酶的共价结合。

②磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。

③糖基化作用：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中，在细胞质基质中发现的糖基化是指在哺乳动物的细胞中把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上。

④对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰：这种修饰的蛋白质，如很多细胞支架蛋白和组蛋白等，不易被细胞内的蛋白质水解酶水解，从而使蛋白质在细胞中维持较长的寿命。

⑤酰基化：最常见的一类酰基化修饰是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域；另一类酰基化修饰发生在诸如src基因和ras基因这类癌基因的产物上，催化这一反应的酶可识别蛋白中的信号序列，将脂肪酸链共价地结合到蛋白质特定的位点上。

如src基因编码的酪氨酸蛋白激酶与豆蔻酸的共价结合。

酰基化与否并不影响酪氨酸蛋白激酶的活性，但只有酰基化的激酶才能转移并靠豆蔻酸链结合到细胞质膜上。

（新）细胞⽣物学课件（翟中和第四版2）细胞⽣物学教学课件第⼋章~~~~~~第⼗⼆章第⼋章蛋⽩质分选与膜泡运输第⼀节细胞内蛋⽩质的分选第⼆节细胞内膜泡运输第⼀节细胞内蛋⽩质的分选真核细胞中除线粒体和植物细胞叶绿体中能合成少量蛋⽩质外，绝⼤多数蛋⽩质都是由核基因编码，起始合成均发⽣在游离核糖体上，然后或在细胞质基质（游离核糖体）中完成翻译过程，或在粗⾯内质⽹膜结合核糖体上完成合成。

然⽽，蛋⽩质发挥结构或功能作⽤的部位⼏乎遍布细胞的各种区间或组分。

因此必然存在不同的机制以确保蛋⽩质分选，转运⾄细胞的特定部位，也只有蛋⽩质各就各位并组装成结构与功能的复合体，才能参与实现细胞的各种⽣命活动。

这⼀过程称蛋⽩质分选（protein sorting）或蛋⽩质寻靶（protein targeting）。

蛋⽩质分选不仅保证了蛋⽩质的正确定位，也保证了蛋⽩质的⽣物学活性。

实际上，蛋⽩质分选主要依靠蛋⽩质⾃⾝信号序列，从蛋⽩质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。

⼀、信号假说与蛋⽩质分选信号⼆、蛋⽩质分选转运的基本途径与类型三、蛋⽩质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选⼀、信号假说与蛋⽩质分选信号?细胞质的游离核糖体产⽣⾮分泌蛋⽩，内质⽹附着核糖体产⽣分泌蛋⽩。

核糖体没有结构差异，假设存在于蛋⽩质本⾝。

?信号假说（signal hypothesis）：分泌蛋⽩可能携带N端短信号序列，⼀旦该序列从核糖体翻译合成，结合因⼦和蛋⽩结合，指导其转移到内质⽹膜，后续翻译过程将在内质⽹膜上进⾏。

现在已知，信号假说是解释分泌性蛋⽩在糙⾯内质⽹上合成的重要理论，该过程是包括蛋⽩质N端的信号肽、信号识别颗粒和内质⽹膜上信号识别颗粒的受体（⼜称停泊蛋⽩）等因⼦共同协助完成的。

信号肽（signal peptide）：信号肽位于蛋⽩质的N端，⼀般由16~26个氨基酸残基组成，其中包括信号肽疏⽔核⼼区、N端和C端等3部分；原核细胞某些分泌性蛋⽩的N端也具有信号序列。