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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？以极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表面。
生物膜具有两个显著的特征，即膜的不对称性和膜的流动性：1）、生物膜结构的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能，有的功能只发生在膜外侧，有的则在膜内侧，这是生物膜发生作用所必不可少的。
如调节细胞内外Na+、K+的Na+—K+ATP酶，其运转时所需的ATP是细胞内产生的，该酶的ATP结合点正是处于膜的内侧面；许多激素受体等接受细胞外信号的则处于细胞外侧。
2）、膜的流动性与物质运输、能量转换、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。
可以说，一切膜的基本活动均在生物膜的流动状态下进行。
2、何为内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？内在膜蛋白又称整合膜蛋白，这类蛋白部分或全部插入脂双层中，多数为横跨整个膜的跨膜蛋白。
它与膜结合的主要方式有：1)、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
2)、跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基，如精氨酸、赖氨酸等与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca+、Mg+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
3）、某些膜蛋白通过自身在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合的脂肪酸分子，插到膜双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。
3、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。
生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程，是随着实验技术和方法的改进而不断完善的：1）、1925年:质膜是由双层脂分子构成的；2)、1935年：提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型，这一模型影响达20年之久；3）、1959年提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的单位膜构成；4）、1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂双层分子。
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第一章绪论一．细胞生物学研究的内容和现状1．细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科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。
细胞生物学的主要研究内容一般可分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两大基本部分：大致归纳为下面几个领域：1）细胞核、染色体以及基因表达的研究2）生物膜与细胞器的研究3）细胞骨架体系的研究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)细胞的起源与进化8）细胞工程当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1）细胞生物学与分子生物学（包括分子遗传学与生物化学）相互渗透与交融是总的发展趋势2）当前研究的重点领域：I：染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用II:细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控III:细胞信号转导的研究IV：细胞结构体系的组装二．细胞学与细胞生物学发展简史1．细胞的发现2．细胞学说的建立其意义1838～1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”。
3．细胞学的经典时期4．实验细胞学时期5．细胞生物学学科的形成与发展第二章细胞基本知识概要细胞的基本概念1．细胞是生命活动的基本单位.1)一切有机体都由细胞构成,细胞是构成有机体的基本单位2)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3）细胞是有机体生长与发育的基础4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性5）没有细胞就没有完整的生命2．细胞概念的一些新思考细胞是多层次非线性的复杂结构体系:细胞具有高度复杂性和组织性2）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是高度有序的，具有自组装能力与自组织体系。
第一章绪论1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。
2.“细胞学说”的基本内容1）认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；2）每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；3）新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。
3.生物芯片技术：通过缩微技术，根据分子间特异性地相互作用的原理，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。
按照芯片上固化的生物材料的不同，可以将生物芯片划分为基因芯片、蛋白质芯片、细胞芯片和组织芯片。
目前，最成功的生物芯片形式是以基因序列为分析对象的“微阵列（microarray）”，也被称为基因芯片4. 主要内容：细胞结构与功能、细胞重要生命活动――细胞核、染色体以及基因表达的研究、生物膜与细胞器的研究、细胞骨架体系的研究、细胞增殖及其调控、细胞分化及其调控、细胞的衰老与凋亡、细胞的起源与进化、细胞工程第二章细胞基本知识概要1.对细胞的基本理解：A.细胞是生命活动的基本单位1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，3）细胞是代谢与功能的基本单位4）细胞是有机体生长与发育的基础5）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性6）没有细胞就没有完整的生命B.细胞的基本共性1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌2）蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。
3）所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA 4）作为遗传信息复制与转录的载体。
5）作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地6）存在于一切细胞内。
细胞生物学-(翟中和-第三版)课后练习题及答案LT4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式3、为什么说病毒不是细胞？蛋白质感染子是病毒吗？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。
病毒具备了复制与遗传生命活动的最基本的特征，但不具备细胞的形态结构，是不完全的生命体；病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖；病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增殖，是彻底的寄生物。
因此病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。
2) 蛋白质感染子是病毒的类似物，虽不含核酸，其增殖是由于正常分子的构象发生转变造成的，这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子，这不同于传统概念上的病毒的复制方式和传染途径，所以蛋白质感染子是病毒的类似物。
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要点原核细胞真核细胞细胞核无膜包围，称为拟核有双层膜包围染色体形状数目组成DNA序列环状DNA分子一个基因连锁群DNA裸露或结合少量蛋白质无或很少重复序列核中的为线性DNA分子; 线粒体和叶绿体中的为环状DNA分子两个或多个基因连锁群核DNA同组蛋白结合，线粒体和叶绿体中的DNA裸露有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工; 蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂或减数分裂内膜无独立的内膜有, 分化成细胞器细胞骨架无普遍存在呼吸作用和光合作用酶的分部质膜线粒体和叶绿体（植物）核糖体70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）第三章：细胞生物学研究方法1. 透射电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同？透射电镜与光学显微镜的成像原理基本一样，不同的是:1) 透射电镜用电子束作光源，用电磁场作透镜，2) 光学显微镜用可见光或紫外光作光源，以光学玻璃为透镜。
第一章绪论1 理解细胞生物学概念2 了解细胞生物学研究内容3 了解细胞生物学发展过程中重要的人物和事件；细胞学和细胞生物学的区别；细胞生物学的发展方向4 思考：①生命的特征有哪些？其中哪些是最主要的，为什么？②构成生命体的物质有哪几类？其中核酸类和蛋白质类的地位如何？为什么？5 cell biology, mRNA, rRNA, tRNA, DNA, R Hooke, A V Leeuwenhoek, M J Schleiden, M J Schwann, cell theory, protoplasm, protoplast, mitosis, miosis第二章细胞的统一性与多样性1 理解：细胞是生命活动的基本单位，“基本”如何理解？2 细胞的四个共性及其作为共性的理由。
3 原核细胞与真核细胞概念；理解支原体作为最简单细胞的理由；原核细胞膜的多功能性；真核细胞三大结构体系。
4 理解细胞体积大小的限制因素。
6 思考：细胞由简单到复杂的进化主要体现在哪些方面？7 virus, prokaryotic cell, eukaryotic cell, prokaryote ，eukaryote, replicon, intron, exon, cell cycle, nanobiology第三章细胞生物学研究方法1 显微镜的分辨力和分辨率。
提高显微镜分辨力的措施2 荧光、暗场、倒置、相差显微镜的基本特点、用途3 扫描电子显微镜和透射电子显微镜基本特点、用途4 细胞组分分析的基本步骤5 免疫学技术、分子杂交技术分析细胞组分的方法、应用6 细胞培养：原代细胞、传代细胞、细胞株、细胞系、接触抑制；由动物组织、植物组织获得单个细胞的方法7 单克隆抗体技术8 light microscopy, fluorescence microscopy, phase-contrast microscopy，electron microscopy, scanning electron microscopy, cell line, cell engineering, monoclonal antibody9 要求：根据拟研究内容正确选择研究方法第六章细胞的能量转换－－线粒体和叶绿体1 线粒体结构特点，线粒体酶的定位。
细胞生物学翟中和细胞生物学是现代生物学的一个重要分支，研究生物体的最基本单位——细胞的结构、功能和生理活动，以及细胞与细胞之间的相互作用和调控。
细胞科学的发展为我们深入了解生命奥秘提供了重要的支持和理论指导。
细胞生物学的起源可以追溯到17世纪，当时发现了显微镜，使得人们能够观察到之前无法察觉的微小结构和物质。
随着科学技术的不断进步，细胞的研究也逐渐深入，开始揭示细胞的基本组成和功能。
细胞是生物体的最基本的单位，也是生命的基础。
它们具有自主性、遗传性和变异性。
细胞由细胞质、细胞核和细胞器等组成，其中细胞质是细胞的基本物质，细胞核则是负责遗传信息传递的重要部分。
细胞器是细胞内的各种功能结构，如线粒体、内质网、高尔基体等，它们分工合作，共同维持细胞的生存和功能。
细胞的功能主要体现在代谢、增殖和分化等方面。
细胞代谢是指细胞内的化学反应过程，包括物质合成、分解和能量转化等，这些过程是维持生命活动所必需的。
细胞增殖是指细胞的数量增加，可以通过细胞分裂或有丝分裂实现。
细胞分裂是细胞生物学的重要研究内容之一，对于生物体的生长和发育、组织的修复和再生具有重要意义。
细胞分化是指细胞根据特定的遗传程序和外界环境的影响，发生形态和功能上的差异化，进而形成各种不同类型的细胞，如肌肉细胞、神经细胞等。
细胞与细胞之间的相互作用和调控是细胞生物学的另一个关键问题。
细胞通过细胞间连接的形成和信号分子的传递实现相互信息交流和协调。
细胞内的信号转导通路是细胞内信息传递的重要途径，它通过一系列分子信号的传递、转导和放大，调控细胞的生长、分化和凋亡等进程。
细胞间的相互作用和调控是细胞组织形成、器官发育和生物体功能协调的基础。
细胞生物学的研究方法主要包括观察、实验和分析。
观察是最早期的研究方法之一，通过显微镜观察细胞的形态和结构特征，如细胞膜、细胞器和细胞核等。
实验是细胞生物学研究的重要手段，通过设计和进行各种实验来揭示细胞的功能和调控机制。
癌基因（oncogene）：通常表示原癌基因（proto oncogene）的突变体，这些基因编码的蛋白使细胞的生长失去控制，并转变成癌细胞，故称癌基因。
氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl tRNA synthetase）：将氨基酸和对应的tRNA的3′端进行共价连接形成氨酰-tRNA的酶。
不同的氨基酸被不同的氨酰－tRNA合成酶所识别。
暗反应（light independent reaction）：光合作用中的另外一种反应，又称碳同化反应（carbon assimilation reaction)。
该反应利用光反应生成的ATP和NADPH中的能量，固定CO2生成糖类。
白介素-1β转换酶（interleukin-1β converting enzyme，ICE）：Caspase-1，Caspase家族成员之一，线虫Ced3在哺乳动物细胞中的同源蛋白，催化白介素-1β前体的剪切成熟过程。
半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基底面的一种特化的黏着结构，将细胞黏附到基膜上。
胞间连丝（plasmodesma plasmodesma）：相邻植物细胞之间的联系通道，直接穿过两相邻细胞的细胞壁。
胞内体（endosome）：动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是转运由胞吞作用新摄取的物质到溶酶体被降解。
胞内体被认为是胞吞物质的主要分选站。
胞吐作用（exocytosis）：携带有内容物的膜泡与质膜融合，将内容物释放到胞外的过程。
胞吞作用（endocytosis）：通过质膜内陷形成膜泡，将细胞外或细胞质膜表面的物质包裹到膜泡内并转运到细胞内（胞饮和吞噬作用）。
胞外基质（extracellular matrix）：分布于细胞外空间、由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络结构，如胶原和蛋白聚糖等，在决定细胞形状和活性的过程中起着一种整合作用。
胞质动力蛋白（cytoplasmic dynein）：由多条肽链组成的巨型马达蛋白，利用ATP水解释放的能量将膜泡或膜性细胞器等沿微管朝负极转运。
细胞生物学教案第一章绪论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）。
总过程概括为：细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展（1665）（1838—1839）（1892）（1965）R.Hooke Schleiden、Schwann Hertiwig DeRobertis二、细胞的发现（discovery of cell）以及细胞学说的建立及其意义（The cell theory）1.1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（Beitrage zur Phytogenesis）.2.1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文，论证了所有动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。
