细胞生物学

关于细胞生物学的思维导图，膜糖：重要Tips 细胞外被定义：真核细胞表面富含糖类的周缘区，指与质膜相连的糖类物质，即质膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸的寡糖连部分，实质上是质膜结构的一部分。

医学细胞生物学

• 1. 绪论
  • cell biology：从细胞的显微，亚显微，分子三个水平对细胞各种生命活动开展研究的学科，以细胞为研究对象，把结构和功能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象的机制和规律。方式：表型特征入手；生物大分子入手
  • 形成与发展趋势：细胞学说的建立→经典时期→实验细胞学时期→细胞生物学的形成与发展
    • Schleiden,Schwann,Virchow细胞学说：1、一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均由细胞组成2、细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位3、一切细胞只能来自原来的细胞 意义:19世纪自然科学三大发现之一
    • 应用固定和染色技术、有丝分裂与无丝分裂的发现、中心体线粒体高尔基体的发现
    • 采用多种实验手段对细胞的各种生化代谢和生理功能进行研究
    • 模式动物：果蝇、线虫、爪蟾、斑马鱼、小鼠
  • Genome:细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质，是所有不同染色体上全部基因和基因间DNA的总和 Proteome:一个细胞，一个组织或生物的基因组所表达的全部蛋白质 ※Genomics
• 2. 细胞的概念与分子基础
  • 细胞的基本概念：重点真核和原核细胞的区别
    • 细胞结构:核膜，核仁，线粒体，内质网，高尔基复合体，溶酶体，细胞骨架，核糖体 基因组结构：DNA量，DNA分子结构，染色质或染色体 基因结构特点：真核无内含子，无大量DNA重复序列；真核有内含子和大量DNA重复序列 转录与翻译:原核细胞在胞质内转录与翻译同时进行，真核细胞核内转录，胞质内翻译 转录与翻译后的修饰：真核有，原核没有修饰 细胞分裂：原核细胞无丝分裂；真核有丝分裂，减数分裂，有丝分裂
  • Tip1:支原体是最小最简单的细胞，无细胞壁，细胞膜有磷脂和蛋白质组成，细胞质含有核糖体和散在分布的环形DNA Tip2:细菌细胞壁由肽聚糖组成，拟核区含有环状DNA Tip3:病毒：仅由RNA 组成的病毒为类病毒、仅由蛋白质组成的病毒为朊病毒
  • 真核细胞的基本特点：以脂质和蛋白质为基础的膜相结构体系--生物膜系统；以核酸和蛋白质为主要成分的遗传信息表达体系--遗传信息表达系统；以特异蛋白质分子构成的细胞骨架体系--细胞骨架系统；细胞质溶胶
• 3. 细胞膜与物质的穿膜运输
  • 细胞膜的定义：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称为质膜 细胞内膜系统：细胞内各种膜性细胞器 单位膜：电子显微镜下，生物膜呈现两暗夹一明的形态结构
  • 化学组成与生物学特性：
    • 化学组成：
      • 膜脂：
        • 磷脂： 甘油磷脂和鞘磷脂组成，
          • 磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺，磷酯酰丝氨酸，磷脂酰肌醇
        • 胆固醇：两亲性分子，调节膜的流动性，加强膜的稳定性
        • 糖脂：位于脂双层的非胞质面单层，糖基暴露于细胞表面，可能作为细胞表面受体，参与细胞识别、黏附以及信号转导等
        • 膜脂都是两亲性的分子，有两种存在形式即球状分子团和脂双层
      • 膜蛋白
        • 内在膜蛋白：又称穿膜蛋白，分为单次穿膜，多次穿膜和多亚基蛋白穿膜
        • 外在膜蛋白：红细胞的血影蛋白和锚蛋白，在红细胞内表面形成一个纤维网络，即骨架，给膜提供机械支持，并为整合蛋白提供锚定位点
        • 脂锚定蛋白：以共价键与脂双层内的脂分子结合
      • 膜糖：重要Tips 细胞外被定义：真核细胞表面富含糖类的周缘区，指与质膜相连的糖类物质，即质膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸的寡糖连部分，实质上是质膜结构的一部分
        • 保护细胞抵御各种物理，化学性损伤，有助于润滑，防止机械损伤，保护黏膜上皮不受消化酶的控制
        • 子主题
    • 生物学特性
      • 膜的不对称性：膜脂，膜蛋白，膜糖
      • 膜的流动性
        • 运动形式
          • 膜脂：侧向扩散，翻转，旋转，弯曲，伸缩震荡
          • 膜蛋白：侧向扩散和旋转运动
            • 测定膜蛋白侧向扩散采用荧光漂白恢复
        • 影响膜脂流动性的因素：1含不饱和脂肪酸越多，相变温度越低，流动性越大 2脂肪酸链越短，流动性越大 3胆固醇的双重调节作用 4卵磷脂和鞘磷脂的比值越大，流动性越高 5嵌入的蛋白质越多，界面脂就越多，膜脂的流动性越小 6膜脂的极性基团，环境温度，PH，离子强度等等
  • 细胞膜的分子结构模型：片层结构模型→单位膜模型→流动镶嵌模型→晶格镶嵌模型→板块镶嵌模型→脂筏模型
    • 流动镶嵌模型：脂双层构成膜的连贯主体，它具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，膜中的蛋白质分子以不同形式与脂双分子层相结合。动态，不对称的具有流动性的结构。 脂筏模型：脂双分子层不是一个完全均匀的二维流体，内部存在富含胆固醇和鞘脂以及特定种类膜蛋白组成的微区称为脂筏。这一区域比膜的其他部分厚，更有秩序且少流动，其周围是富含不饱和磷脂的流动性较高的液态区。参与信号转导，受体介导的胞吞以及胆固醇的代谢运输等
  • 小分子和离子的穿膜运输
    • 主动运输：由载体蛋白参与，消耗代谢能驱动物质逆电化学梯度的跨膜转运
      • ATP驱动泵：P型离子泵，V型质子泵，F型质子泵，ABC转运体
        • 钠钾泵和钙泵
          • 1、水解一分子APT，向外输出3个钠离子，向内输入两个钾离子 2、维持渗透压的平衡，保持细胞容积恒定，产生和维持膜电位，为某些物质的转运提供驱动力 3、为蛋白质的合成以及代谢活动提供必要的离子浓度
      • 协同运输：Cotransport一类由钠钾泵（氢泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式。物质穿膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度中的能量，维持这种离子电化学梯度是通过钠钾泵（氢泵）消耗ATP所实现的
        • 共运输：葡萄糖在小肠黏膜上皮的吸收 肾小管上皮的重吸收
        • 对向运输
        • 根据溶质分子和离子顺电化学梯度 转运方向划分
    • 被动运输
      • 简单扩散：不需要载体蛋白
      • 易化扩散：需要载体蛋白
        • 易化扩散：结构特异性、饱和现象、竞争性抑制
      • 顺电化学梯度 不消耗代谢能
    • 膜运输蛋白
      • 载体蛋白：Carrier protein 与所运输的溶质分子专一结合，通过自身构象改变而运送该溶质分子过膜
      • 通道蛋白：Channel protein 形成一种水溶性通道贯穿脂双层，受调开放时允许特定溶质分子过膜
  • 大分子和颗粒物质的穿膜运输：囊泡运输
    • 胞吞作用
      • 吞噬作用：中性粒细胞，单核细胞和巨噬细胞，机体防御和稳定内环境
      • 胞饮作用：巨噬细胞，白细胞，毛细血管内管细胞，肾小管上皮细胞，小肠上皮细胞
        • 液相内吞，吸附内吞
      • 受体介导的胞吞：选择性，高效性
        • LDL胞吞
    • 胞吐作用
      • 连续性分泌
      • 受调分泌：分泌激素，酶，神经递质
  • 疾病
    • 载体蛋白异常：胱氨酸尿症、肾性糖尿
    • ABC转运体异常：CF囊性纤维化
    • 膜受体异常：家族性高胆固醇血症
• 4. 细胞的内膜系统与囊泡运输
  • 内膜系统：细胞质中那些在结构、功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器的总称
  • 内质网：
    • 形态结构：大小不同，形态各异的膜性管，泡，扁囊
    • 类型：粗面和光面
    • 化学组成：脂类和蛋白质 标志酶：葡萄糖-6磷酸酶
    • 功能
      • 粗面内质网：蛋白质的合成，加工，修饰，分选以及转运 光面内质网：脂质的合成；解毒的主要场所；钙离子的贮存；糖原的代谢；胃酸胆汁的合成与分泌密切相关
      • 1、信号肽指导的分泌蛋白在粗面内质网的合成2、新生多肽链的折叠与装配3、蛋白质的糖基化4、蛋白质的胞内运输
  • 高尔基复合体
    • 形态结构：扁平囊泡，小囊泡，大囊泡
      • 具有显著的极性
    • 标志酶：糖基转移酶
    • 功能：细胞内蛋白质运输分泌的的中转站，胞内物质加工合成的 重要场所，胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽
  • 溶酶体
    • 高度异质性的膜性细胞器
    • 酸性水解酶为标志性酶
    • 溶酶体的形成与成熟
    • 类型
      • 初级溶酶体
      • 次级溶酶体 secondary lysosome:自噬，吞噬，异噬
      • 三级溶酶体
    • 功能：分解胞内的外来物质以及清除衰老残损的细胞器；物质消化和细胞营养功能；机体防御保护功能的组成部分；参与腺体组织细胞分泌过程调节；在个体发生发育中起重要作用
  • 过氧化物酶体
    • 标志性酶：过氧化氢酶
    • 功能：清除过氧化氢以及其他毒性物质；氧张力调节；参与脂肪酸等高能分子物质分解转化
• 5. 线粒体与细胞的能量转换
• 6. 细胞骨架与细胞的运动
• 7. 细胞核
• 8. 细胞连接与细胞粘附
• 9. 细胞微环境及其与细胞的相互作用
• 10. 细胞间的信息传递
• 11. 细胞分裂与细胞周期
• 12. 细胞分化
• 13. 细胞衰老与死亡

囊泡转运

• 蛋白质运输的途径
  • 门控运输
  • 穿膜运输
  • 小泡运输
• 囊泡的类型与来源
  • 网格蛋白有被小泡产生于高尔基体和细胞膜
  • COP2产生于内质网
  • COP1产生于高尔基复合体
• 囊泡转运
  • 细胞物质定向运输的基本途径
  • 高度有序，严格选择，精密控制
  • 特异性识别融合
  • 实现细胞膜与内膜系统功能结构转换以及代谢更新的桥梁