细胞生物学--第四章 细胞环境与互作

第四章细胞环境与互作
1．细胞外基质的化学组成和主要功能是什么？
2．胶原的分子组成和结构有何特点？如何装配？有何功能？
3．纤连蛋白的结构如何？为什么说纤连蛋白是一种多功能分子？
4．植物细胞被的主要成分有哪些? 各起什么作用?
5．初生壁和次生壁是如何形成的?
6．如何证明革兰氏阳性菌细胞壁中胞壁质还具有骨架作用决定细胞的形态? 7．为什么青霉素对革兰氏阳性菌具有抑制作用?
8．动物细胞的细胞外基质和植物细胞的细胞壁的共同特征是什么?
9．细胞外基质具有哪些功能?
10．透明质酸在细胞外基质中的存在方式和作用是什么?
11．蛋白聚糖在细胞外基质中的功能是什么?
12．胶原的合成、装配和分泌的过程怎样?何时成为水不溶性的?
13．举例说明某一特定组织的性能通常与胶原分子的三维结构有关。

14．FN的主要功能是什么?
15．抗体检测细胞识别和粘着的原理是什么? 如何判断实验结果?
16．比较三种类型的细胞粘着分子在结构上的差异。

17．细胞有几种类型的粘着?它们之间有何不同?
18．紧密连接除了连接细胞外还有什么作用?意义何在?
19．粘着带与粘着斑连接有什么不同?
20．间隙连接的作用如何受细胞质中Ca2+和H+浓度的调节?。

14. 细胞环境与互作细胞环境(图4-1)包括内环境和外环境, 互作包括细胞与细胞、细胞与环境之间的相互作用。

这些作用主要是通过细胞表面进行的, 包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接、细胞通讯等。

本章主要集中讨论细胞的表面结构、细胞外基质、细胞识别、细胞粘着和细胞连接等。

图4-1 细胞与环境的关系4.1 细胞表面¨细胞表面(cell surface)¦ 结构上:包括细胞被(cell coat)和细胞质膜。

¦ 功能上:是细胞质膜功能的扩展,它保护细胞,使细胞有一个相对稳定的内环境；负责细胞内外的物质交换和能量交换,并通过表面结构进行细胞识别、信息的接收和传递、细胞运动以及维护细胞的各种形态,并且与免疫、癌变都有十分密切的关系。

4.1.1 细胞被(cell coat)¨细胞被的结构与组成细胞质膜通常是由覆盖在细胞表面的保护层保护着，这种保护层即是细胞被。

由于这层结构的主要成份是糖,所以又称为糖萼(glycocalyx),或多糖包被(图4-2)。

2图4-2 细胞被用钌红染色,电子显微镜观察到的淋巴细胞的细胞被糖被通常含有两种主要的成份: 糖蛋白和蛋白聚糖(图4-3)。

这些糖蛋白和蛋白聚糖都是在细胞内合成的,然后分泌出来并附着到细胞质膜上。

图4-3 糖被的结构和组成示意图¨ 细胞被的功能 ¦保护作用: 如消化道、呼吸道、生殖腺等上皮细胞的外被有助于润滑、防止机械损伤, 同时又可保护上皮组织不受消化酶的作用和细菌的侵袭。

植物和细菌的细胞壁不仅可以保护细胞质膜和细胞器, 同时还赋予细胞以特定的形状。

革兰氏阳性菌的细胞壁是一种蛋白聚糖, 青霉素通过抑制它的合从而抑制细菌的生长。

¦ 参与细胞与环境的相互作用, 参与细胞与环境的物质交换, 细胞增殖的接触抑制、细胞识别等。

4.1.2 植物的细胞外结构:细胞壁植物没有骨骼系统，但却有相当强度的细胞壁维持着植物的形态。

《细胞生物学》课程教学大纲（Cell Biology）课程编号：1922011（1923011）课程类别：学科基础课（专业课）适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学后续课程：分子生物学、发育生物学、细胞工程、基因工程总学分：3.5 其中实验学分：1总学时：72 （其中理论40学时、实验32学时）教学目的和要求：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生命科学的四大基础学科之一，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）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。

通过本课程的学习，使学生了解和掌握细胞的结构与功能，阐明细胞生命活动的基本规律，并为细胞的生命活动提供理论基础，为今后从事该领域及其相关领域的科学研究提供必要的基础。

教学内容与学时安排结论（1学时）一、课程介绍与要求二、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科三、细胞生物学的主要研究内容四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域本章重点：细胞生物学的主要研究内容。

难点：细胞生物学研究的总趋势与重点领域。

教学基本要求：了解当前细胞生物学研究的总趋势，理解细胞生物学是生命科学的重要基础课，掌握细胞生物学的主要研究内容。

第一章细胞概述（3学时）第一节细胞的发现及细胞学说的创立一、细胞的发现二、细胞学说的创立三、细胞学理论对细胞学发展的推动作用第二节细胞的共性一、细胞结构的共性二、细胞功能的共性三、细胞的形态四、细胞的大小及体积的恒定五、细胞及细胞器的计量单位第三节细胞的分子基础一、细胞中的水二、无机盐三、有机小分子四、生物分子及其功能五、细胞结构体系的组装第四节细胞的类型和结构体系一、原核细胞二、真核细胞的两种主要类型：动物细胞和植物细胞三、真核细胞的结构体系四、真核细胞与原核细胞的比较第五节病毒：非细胞的生命体一、病毒是比细胞更小的生命体二、病毒只能在细胞中增殖三、冠状病毒与SARS第六节细胞生命的进化一、细胞生命的起源二、真核细胞的起源三、从单细胞向多细胞进化本章重点：细胞学说的内容；细胞的共性；细胞的类型和结构体系；细胞生命的进化。

第一章:细胞概述一、填空题：4誉为19世纪自然科学的三大发现：能量守恒定律，细胞学说，达尔文进化论6前发现最小最简单的原核细胞是：支原体7去细胞壁的植物、微生物细胞称作：原生质体9核生物与真生物最主要的差别是：前者具有：定形的核后者只有：拟核10由于发现了：核酶（ribozyme）有理由推测RNA是最早形成的遗传信息的一级载体。

11无论是真核细胞还是原核细胞，都具有以下共性：1、都有DNA 2、都有核糖体3、都是分裂法增殖4、都有细胞质膜21构成细胞最基本的要素是：1、基因组2、细胞质膜和完整的代谢系统。

23细胞是生命活动的基本单位，最早于1665 年被英国学者胡克发现。

细胞是由质膜包围着一团原生质所组成。

核膜与质膜之间的部分叫细胞质。

动物细胞和植物细胞在表面结构上主要差别是：植物细胞有细胞壁（动物细胞没有细胞壁）第二章：细胞生物学的研究方法1透射电子显微镜由镜筒、真空系统、电力系统三部分构成5物质在紫外光照射下发出的荧光可分为自发荧光和诱发荧光两种。

其中诱发荧光需要将被照射的物质进行染色。

6用紫外光为光源照射物体比用可见光的分辨率要高，这是因为紫外光波长比可见光波长短7通过突变或克隆化形成的细胞叫细胞珠11倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其物镜和照明系统的位置颠倒12若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分分辨率为0.1um ，透射电子显微镜的最大分别率为0.1nm ，扫描电镜的分辨率为3nm 。

13显微镜的分辨本领是指能够分辨出相邻两个点的能力，用最小分辨距离来表示16细胞培养的突出特点是：可在离体条件下观察和研究生命活动的规律。

19用细胞培养法来研究生命活动规律的局限性是体外环境下不能与体内的条件完全相同。

20 超薄切片染色常采用柠檬酸铅和醋酸双氧铀双染色法21免疫细胞化学技术是用来定位细胞中的抗原物质22电子显微镜使用的是电磁透镜，而光学显微镜使用的是玻璃透镜。

23电子染色是用重金属来增强电子的散射能力。

细胞生物学重要章节（4-15章大部分章节）讲义归纳汇总第四章细胞膜与物质的穿膜运输细胞膜：是包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜。

内膜系统：除质膜外，细胞内还有丰富的膜结构，它们形成了细胞内各种膜性细胞器，如内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种膜泡等，称为细胞的内膜系统。

生物膜：质膜和细胞内膜系统的总称。

单位膜：生物膜因在电子显微镜下呈“两暗夹一明”的形态结构，又称为生物膜。

脂质体：脂质分子在水环境中排列呈双层，两层分子的疏水尾部被亲水头部夹在中间，为了避免双分子层两端疏水尾部与水接触，其游离端往往能自动闭合形成充满液体的球状小泡。

孔蛋白：有些穿膜蛋白以β-折叠片层构象穿膜，在脂双层中围成筒状结构，称β筒，有些β筒在质膜上起运输蛋白的作用，称为孔蛋白，主要存在于线粒体、叶绿体和一些细菌的外膜。

膜内在蛋白（穿膜蛋白、整合蛋白）：占膜蛋白总量70-80%，两亲性分子，分为单次穿膜、多次穿膜和多亚基穿膜蛋白三种类型。

膜外在蛋白（周边蛋白）：占膜蛋白总量20-30%，是一类与细胞膜结合比较松散的不插入脂双层的蛋白质，分布在质膜的胞质侧或胞外侧。

如红细胞的血影蛋白和锚蛋白。

脂锚定蛋白（脂连接蛋白）：可位于膜两侧，以共价键与脂双层内的脂分子结合。

糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI）：位于质膜外的表面的一些蛋白质，通过与脂双层外层中磷脂酰肌醇分子相连的寡糖链共价键结合而锚定到质膜上，这些蛋白称为GPI细胞外被（糖萼）：大多数真核细胞表面富含糖类的周缘区，现一般用来指与质膜相连接的糖类物质，即质膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分，所以细胞外被实质上是质膜结构的一部分，基本功能是保护细胞抵御各种物理、化学性损伤。

（不与质膜相连的细胞外覆盖物称为细胞外物质或胞外结构）膜的不对称性：细胞膜中各种成分如膜脂，膜蛋白，膜糖，分布是不均匀的，包括种类和数量上都有很大差异。

（如红细胞外层鞘磷脂SM最多，内层磷脂酰乙醇胺PE即脑磷脂最多）脂双层的液晶态：脂双层作为生物膜的主体，它的组分既有固体分子排列的有序性，又有液体的流动性，这一两种特性兼有的居于晶态和液态之间的状态即液晶态。

40.标出下图各部分细胞连接的名称（00年）
41.下面是对一些具有特殊功能的组织的描述．推测是哪种细胞-细胞连接方式使这些细胞连接在一起，为什么？（01年）
a.消化道周围的平滑肌。

这些肌肉必须同步收缩产生蠕动，推动内
容物在肠中移动．
b.胰腺的腺泡是一群围在一个空腔周围的细胞，它们分泌有功能的消
化酶到肠腔内。

分泌的酶后段切除能严重地破坏
腺泡周围的组织．
c.子宫的平滑肌在怀孕期间必须能承受巨大的张力而不被撕破．
d.青蛙的表皮能够主动地将周围环境的盐转运到体内，在动物内环境和池塘的水间产生一个渗透压和电势梯度；。

老师复习后的细胞生物学复习题及答案第一章:细胞概述一、填空题：9. 核生物与真生物最主要的差别是：前者具有：后者只有：11. 无论是真核细胞还是原核细胞，都具有以下共性：1、2、3、4、23. 细胞是的基本单位，最早于年被英国学者发现。

细胞是由包围着所组成。

核膜与之间的部分叫细胞质。

动物细胞和植物细胞在表面结构上主要差别是：植物细胞有细胞壁（动物细胞没有细胞壁）二、判断题：（）3. 生物现象是通过其组成的生物大分子，主要是蛋白质、核酸和糖复合物的相互作用来实现的（）5. 细胞是生命活动的基本功能单位，也是生命的唯一表现形式。

（）6. 水是细胞的主要成分，并且多以结合水的形式存在于细胞中。

（）13. 细胞核及线粒体被双层膜包围着。

三、选择题：2. 细胞内结构最简单、含量最多的化合物是（）A 氨基酸B 葡萄糖C 甘油D H3PO4E H2O10. 下列哪一个最原始：（） A 病毒 B 真核生物 C 古细菌 D 线粒体16. 下述哪一项不是原核生物所具有的特征：（）A 固氮作用B 光合作用 C 有性繁殖 D 运动26. 细胞中的下列哪种化合物属于生物小分子？（） A 蛋白质 B 酶 C 核酸 D 糖 E 胆固醇30. 关于核酸，下列哪项叙述有误？（）A 是DNA和RNA分子的基本结构单位B DNA和RNA分子中所含核酸种类相同C 由碱基、戊糖和磷酸等三种分子构成D 核苷酸分子中的碱基为含氮的杂环化合物E 核苷酸之间可以以磷酸二脂键相连第二章：细胞生物学的研究方法一、填空题22. 电子显微镜使用的是透镜，而光学显微镜使用的是透镜。

25. 细菌质膜的多功能性主要表现在：具有的呼吸作用，具有的分泌作用，具有的信号传导作用。

33. 适于观察活细胞的光学显微镜有、和等。

二、判断题：（）8. 在光学显微镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构，在电子显微镜下观察到的结构称为超显微结构。

（）16. 相差显微镜可用来观察活细胞和未经染色的标本。

4.细胞环境与互作细胞环境(图4-1)包括内环境和外环境，互作包括细胞与细胞、细胞与环境之间的相互作用。

这些作用主要是通过细胞表面进行的，包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接、细胞通讯等。

本章主要集中讨论细胞的表面结构、细胞外基质、细胞识别、细胞粘着和细胞连接等。

图4-1细胞与环境的关系4.1细胞表面■细胞表面(c e l l s u r f a c e)●结构上:包括细胞被(c e l l c o a t)和细胞质膜。

●功能上:是细胞质膜功能的扩展，它保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内环境；负责细胞内外的物质交换和能量交换，并通过表面结构进行细胞识别、信息的接收和传递、细胞运动以及维护细胞的各种形态，并且与免疫、癌变都有十分密切的关系。

4.1.1细胞被(c e l l c o a t)■细胞被的结构与组成细胞质膜通常是由覆盖在细胞表面的保护层保护着，这种保护层即是细胞被。

由于这层结构的主要成份是糖，所以又称为糖萼(g l yc o c a l y x)，或多糖包被(图4-2)。

图4-2细胞被用钌红染色，电子显微镜观察到的淋巴细胞的细胞被糖被通常含有两种主要的成份:糖蛋白和蛋白聚糖(图4-3)。

这些糖蛋白和蛋白聚糖都是在细胞内合成的，然后分泌出来并附着到细胞质膜上。

图4-3糖被的结构和组成示意图■细胞被的功能●保护作用:如消化道、呼吸道、生殖腺等上皮细胞的外被有助于润滑、防止机械损伤，同时又可保护上皮组织不受消化酶的作用和细菌的侵袭。

植物和细菌的细胞壁不仅可以保护细胞质膜和细胞器，同时还赋予细胞以特定的形状。

革兰氏阳性菌的细胞壁是一种蛋白聚糖，青霉素通过抑制它的合成从而抑制细菌的生长。

●参与细胞与环境的相互作用，参与细胞与环境的物质交换，细胞增殖的接触抑制、细胞识别等。

4.1.2植物的细胞外结构:细胞壁植物没有骨骼系统，但却有相当强度的细胞壁维持着植物的形态。

细胞壁保护细胞免遭渗透及机械损伤，还保护植物免受微生物，特别是真菌和细菌的侵染。

中山大学生命科学学院细胞生物学模拟试卷第四章细胞环境与互作任课教师：命题人：10349001命题时间：2013年1月1日姓名：专业：______________一、填空题（每题1分，共10分）1.糖被通常含有两种主要成分：_________和__________，这些成分都是在细胞内合成，然后分泌出来并附着到细胞质膜上面的。

2.细胞壁是植物原生质体外面的一层多糖结构，根据其生物大分子的种类，细胞壁可以分为四大成分：半纤维素、果胶、_________和糖蛋白。

3.根据染色性能，细菌的细胞可以分为两种类型：革兰氏阳性和革兰氏阴性菌。

这两种菌除了细胞壁的结构不同外，革兰氏阳性菌只有一层膜结构，而革兰氏阴性菌有________层膜结构。

4.细胞外基质的组成大致可以分为三类：①蛋白聚糖，②结构蛋白和③_______________。

5.不同类型的胶原有着不同的化学结构和不同的免疫性能，是不同基因的表达产物，各类胶原都有两个共同的特点：①都是由3条肽链组成；②______________。

6.每个纤连蛋白亚基上面都有与胶原、细胞表面受体、血纤蛋白和硫酸蛋白多糖高度亲和的位点，并且这些位点中Arg-Gly-Asp三肽序列负责同细胞表面的结合，Arg-Gly-Asp序列简称为___________。

7.______________是一种复合的细胞外结构，通常位于上皮和内皮的基底面，是细胞外基质的特异区。

8.根据斑块连接在连接中所涉及的细胞外基质和细胞骨架的关系可以分为四种类型：桥粒、半桥粒、___________和黏着斑。

9.黏着斑的胞内细胞骨架是____________。

10.通讯连接是一种特殊的细胞连接方式，位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。

在动物中这种连接被叫做________，植物中叫做胞间连丝。

二、判断题，正确用T表示, 不正确用F表示(每题1分，共10分)1.木质素是世界上最丰富的有机物。

（）2.在细胞壁的形成过程中，最先形成的是次生细胞壁。

第一章细胞概述参考答案一、填空题4．能量守恒定律，细胞学说，达尔文进化论 6．支原体 7．原生质体 9．定形的核，拟核 10．核酶(ribozyrne) 11．都有DNA，都有核糖体都是分裂法增殖都有细胞质膜 21．基因组，细胞质膜23．生命活动，1665，胡克，质膜，一团原生质，核膜，质膜，植物细胞有细胞壁(动物细胞没有细胞壁)二、判断题3．正确。

4．正确。

5．错误，还有病毒等非细胞的生命形式。

6．错误。

多以游离水存在。

7．正确。

8．正确。

染色体的个数随生物而异，但是在同一个生物的所有细胞中它是恒定的。

13．正确。

14．部分正确。

过氧化物酶体与溶酶体含有一些酶，胞质溶胶中产生的一些物质或被细胞摄入的物质由这些酶分解。

不过，这些物质中有许多被降解并可利用，并不全是废物。

三、选择题2．E 4.B 5.A 6.E 8.C 9.B 10.C 13.B 14.A 16.C 17.D 18.A 21．C 26.E 27.C 28.B 29.A 30.B 32．D第二章细胞生物学的研究方法一、填空题1．镜筒，真空系统，电力系统 5．自发荧光，诱发荧光，诱发荧光 6．紫外光波长比可见光的波长短 7．突变，克隆化11．物镜和照明系统的位置颠倒 12．0.1µm，0．1nm，3 nm13．分辨出相邻两个点的，最小分辨距离 16．离体条件下观察和研究生命活动的规律 19．体外环境不能与体内的条件完全等同 20．柠檬酸铅，醋酸双氧铀 21．抗原 22．电磁，玻璃 23．重金属 24．显微结构，超微结构 25．线粒体，高尔基体，质膜 26．一半，最大值 28．可以产生抗体的淋巴细胞32．绿色，红色 33．相差显微镜，暗视野显微镜，倒置显微镜 34．100 μm，0．2 μm，0．1 nm，0．001 nm，3 nm，0.1μm二、判断题1．正确。

7．错误。

通过染色是不行的。

8．错误。

前者称为显微结构，后者称为亚显微结构或超微结构。

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。