细胞生物学小结

真核细胞内膜系统●细胞内膜系统指结构、功能乃至生物发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物体、分泌泡和胞内体等。

●内质网可分为rER和sER两大类。

rER的主要功能包括合成分泌性蛋白、膜蛋白及细胞器留驻蛋白，蛋白质的修饰加工（主要为N-糖基化）和多肽链的折叠；sER的主要功能是合成脂类，并具有解毒等功能。

●高尔基体是一个极性细胞器，由高尔基体顺面网状结构(CGN)、顺面膜囊、中间膜囊、反面膜囊、反面网状结构(TGN) 5部分组成，是蛋白质加工（主要发生O-连接的糖基化）、分选、包装与运输的中心，在膜流中起枢纽的作用。

●溶酶体中含有多种酸性水解酶，主要的功能是进行细胞内的消化作用。

溶酶体的发生是蛋白质分选的典型代表，其分选信号是M6P，是在信号斑指导下发生的特异位点的磷酸化。

通过高尔基体网格蛋白有被小泡分选入特定的分泌泡。

●过氧化物体是一种异质性的细胞器，其发生是通过已有过氧化物体的分裂形成的。

●蛋白质分选主要分为三条途径：共翻译转运、共翻译插入和翻译后转运。

从细胞内合成的蛋白质运输方式看，蛋白质可分为四类：跨膜转运、膜泡运输、选择性门控转运和细胞质基质中的留驻蛋白的转运。

蛋白质一级结构上的信号肽及停止转移序列决定不同蛋白质通过不同途径分选入特定的细胞器或细胞位置，执行各自功能（信号假说）。

●膜泡运输是细胞内分泌蛋白分泌（胞吐）和细胞摄取物质的重要途径。

膜泡运输中有三种有被小泡参与：COP II、COP I和网格蛋白有被小泡。

COPII有被小泡负责rER→Gol的正向运输；COPI有被小泡负责Gol→rER的反向运输；网格蛋白有被小泡负责高尔基体TGN向质膜、胞内体、溶酶体的出芽及细胞的内吞作用。

运输小泡的形成、转运及与靶膜的融合是一个特异性的过程，由运输泡上的v-SNARE和靶膜上的t-SNARE间特异性识别负责，Rab蛋白在此过程中起辅助作用。

本章重点及难点●认识内质网、高尔基体的功能；●溶酶体的的生物发生过程；●信号肽假说、蛋白质分选的基本途径及类型；●COP II、COP I及网格蛋白有被小泡形成的机理；●小泡的定向运输和融合机理。

思考题●比较粗面内质网和光面内质网的形态结构与功能。

●细胞内蛋白质合成部位及其去向如何？●粗面内质网上合成哪几类蛋白质，它们在内质网上合成的生物学意义又是什么？●指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子？它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成？●蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么？●简述溶酶体的生物发生过程，溶酶体有哪些基本功能？●图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。

●何谓蛋白质的分选？图解真核细胞内蛋白质分选途径。

●已知的膜泡运输有哪几种类型？各自主要功能如何？作业：何谓细胞内的蛋白质分选？细胞内蛋白质分选的主要类型有哪些？其生物学意义是什么？细胞信号转导●细胞通讯是多细胞生物细胞间或细胞内通过高度精确和高度有效的接受信息的通讯机制并通过放大作用引起快速的细胞生理反应。

●细胞通讯可概括为3种方式：①膜结合分子的信号传递；②通过通讯连接（间隙连接和胞间连丝）的细胞通讯；③通过分泌信号分子的细胞通讯，这是多细胞生物普通采用的通讯方式。

●通过分泌信号分子的细胞通讯依据分泌细胞与靶细胞的距离分为4种：自分泌、旁分泌、内分泌和通过化学突触传递神经信号，其中内分泌是大多数分泌信号分作的作用方式。

●信号分子主要分为三类：亲脂性分子、亲水性分子、气体信号分子。

●信号分子的受体分两类：细胞内受体、细胞表面受体。

细胞内受体与亲脂性分子结合，细胞表面受体与亲水性分子结合。

●细胞内受体主要含3个功能结构域：位于C端的配体结合位点，位于中部与DNA 结合的结构域，位于N端的激活基因转录结构域。

正常情况下，胞内受体与抑制蛋白复合物结合处于无活性状态，激素与受体结合成复合物后，引起抑制复合物解离，受体结合DNA的部位暴露出来，受体由此被激活。

●细胞表面受体主要分为三大家族：离子通道耦联受体、G蛋白耦联受体、酶连受体。

这些受体都具有配体结合结构域和产生效应的结构域，分别具有结合特异性和效应特异性。

●细胞表面受体的活化依赖于配体的结合，通过效应器蛋白的活化导致产生胞内第二信使。

目前公认的第二信使主要包括cAMP、cGMP、Ca2+、DAG、IP3等。

cAMP 活化PKA，cGMP活化PKG，Ca2+通过与CaM结合引起蛋白质磷酸化，DAG活化PKC，IP3作用于细胞内钙库引起内源性Ca2+浓度升高。

●在细胞信号转导中，除受体和第二信使外，还有两类蛋白起分子开关作用。

一类是GTPase开关蛋白，包括三聚体G蛋白和单体G蛋白，其活性受GEF、GAP和GDI的调节；另一类是通过蛋白激酶和蛋白磷酸酶调节蛋白质的磷酸化与去磷酸化。

●NO作为气体信号分子，具脂溶性，可快速扩散透过细胞膜，改变鸟苷酸环化酶的构象，使cGMP合成增多，激活PKG，引起平滑肌舒张，血管扩张。

●离子通道耦联受体是多亚基组成的受体/离子通道复合体，属配体门离子通道。

配体与受体结合引起离子通道的开启或关闭。

受体本身既有信号结合位点，又是离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。

●G蛋白耦联受体是细胞膜表面单条多肽经7次跨膜形成的受体，该信号通路中配体与受体结合后引起靶蛋白反应需要通过三聚体G蛋白。

根据第二信使不同分为cAMP信号通路和磷酯酰肌醇信号通路。

●cAMP信号通路的反应链为：激素→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP →PKA→基因调控蛋白→基因转录。

●磷酯酰肌醇信号通路也称双信使通路。

反应链为：激素→G蛋白耦联受体→Gq蛋白→PLC- ，催化PIP2水解为IP3和DAG；IP3引起Ca2+升高，Ca2+与CaM结合引起蛋白质磷酸化；DAG活化PKC，引起蛋白质磷酸化，从而引起细胞反应。

●受体酪氨酸蛋白激酶(RTK)是细胞表面一大类重要的酶连受体，配体与受体结合，导致受体二聚化，激活受体的酪氨酸蛋白激酶活性，引起一系列磷酸化级联反应，终致细胞生理和/或基因表达的改变。

●RTK－Ras信号通路是这类受体所介导的重要信号通路。

其基本途径是：配体→受体→接头蛋白←GEF→Ras→Raf(MAPKKK) →MAPKK→MAPK→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白的磷酸化修饰。

●酶连受体均为单次跨膜蛋白，除受体酪氨酸蛋白激酶外，还包括受体丝氨酸/苏氨酸激酶、受体酪氨酸磷酸酯酶、受体鸟苷酸环化酶和酪氨酸蛋白激酶联系的受体等几种类型。

信号转导途径与受体酪氨酸蛋白激酶的信号转导途径相似，均涉及受体的二聚化和受体磷酸化激活，进而引起的底物蛋白发生磷酸化、去磷酸化、鸟苷酸环化等，引起细胞反应。

●细胞因子受体是细胞表面一类酪氨酸蛋白激酶联系的受体，这类受体的活化激活Jak－STAT信号通路，进而调节基因表达。

●黏着斑除了起锚定连接作用外，在细胞通讯中也发挥作用。

由细胞表面到细胞核信号转导的途径为：细胞外基质→整联蛋白结合→酪氨酸激酶Src→斑蛋白激酶FAK →GRB2→Sos →Ras→Raf →MAPK级联反应途径。

●细胞对信号反应表现出发散性和收敛性，且不同信号通路间存在“交叉对话”（串扰）现象，使得细胞通讯非常复杂。

●在细胞信号转导中，信号的解除与终止同样非常重要。

细胞通过对信号分子和第二信使的降解减少对细胞的刺激，通过受体脱敏、受体内化、信号中断等方式减少细胞对信号的反应。

本章难点与重点1. 信号分子和信号分子受体的类型2. 胞内受体的结构与信号转导模式3. 三聚体G蛋白与G蛋白耦联受体的结构及在信号转导中的作用4. cAMP信号通路与磷酸酰肌醇信号通路的区别与联系5. RTK－Ras信号通路的主要过程6. 细胞表面整联蛋白的信号通路7. 细胞信号转导的发射性、收敛性与信号间的串扰作业：叙述EGF通过受体酪氨酸激酶进行信号转导的详细过程。

细胞核与染色体●细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调控中心。

细胞核主要由核被膜(包括核孔复合体)、核纤层、染色质、核仁及核体组成。

●核被膜与核孔复合体是真核细胞所特有的结构，作为细胞核与细胞质之间的界膜，将基因转录与翻译过程在时空上分开。

核被膜主要由核外膜、核内膜、核孔复合体、核周隙和核纤层组成。

●核孔复合体主要由胞质环、核质环、辐和栓4种结构亚单位组成，核质环在核内形成“捕鱼笼”结构。

●核孔复合体构成核质交换的双向选择性亲水通道。

通过核孔复合体的物质运输小分子的自由扩散和大分子的主动运输。

通过核孔复合体的主动运输包括核输入和核输出，核输入需要核定位信号(NLS)，而核输出需要输出信号(NES)，同时还需要转运蛋白importin α/β等的参与。

亲核蛋白通过核孔复合体转运主要包括结合、转移和解离三个过程。

●染色质是间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构。

构成染色质的DNA包括B型、A型和Z型3种构型，不同构型的DNA其大沟和小沟的特征在遗传信息的表达中起关键作用。

●真核生物染色质DNA序列的组织性复杂，包括单一序列、中度重复序列和高度重复序列。

●组成染色质的蛋白分为组蛋白和非组蛋白。

组蛋白很少有组织特异性，包括H2A、H2B、H3、H4四种核小体组蛋白和H1组蛋白。

非组蛋白多数是序列特异性DNA 结合蛋白，具有组织特异性，是重要的基因表达调控蛋白。

●非组蛋白以多种方式与DNA结合，包括：α螺旋－转角－α螺旋模式、锌指模式、亮氨酸拉链模式、螺旋－环－螺旋结构模式和HMG框结构模式。

●核小体是构成染色质的基本结构单位，每个核小体由组蛋白八聚体核心及200bp 左右的DNA分子和一分子H1组蛋白构成。

核小体使染色质成为10nm的串珠结构，再通过螺旋化形成30nm的螺线管结构。

螺线管再通过多级螺旋模型或骨架－放射环结构模型形成染色体，使染色质高度压缩。

●间期染色质可分为常染色质和异染色质，异染色质又可分为结构性异染色质和兼性异染色质。

处于常染色质状态是基因转录的必要条件而非充分条件。

●染色质的结构与基因表达密切相关。

引起染色质结构变化的因素包括：DNA局部结构与核小体相位的改变、组蛋白的修饰(乙酰化、甲基化和磷酸化等)、DNA甲基化、HMG结构域蛋白以及染色质重构因子等直接参与基因活性的调控。

这种可遗传的、与核酸序列没有直接关系的控制基因活性的调控方式称之为表观遗传调控。

●在基因转录过程中，核小体不一定发生解聚，RNA聚合酶可以通过核小体进行基因的转录。

●染色体是细胞分裂时遗传物质存在的特殊形式，是间期染色质紧密组装的结果。

染色体可分为中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、亚端着丝粒染色体和端着丝粒染色体。