细胞生物学

细胞生物学全书总结，细胞生物学发展简史： 第一阶段:细胞的发现，16世纪末－19世纪30年代 第二阶段:细胞学的提出，19世纪30年代－20世纪中期 第三阶段:超微结构的研究，20世纪30年代－70年代。 第四阶段:分子细胞生物学，20世纪70年代分子克隆技术出现以来。 第五阶段：信息细胞生物学的来临

细胞生物学

• 一 绪论
  • 细胞生物学发展简史 第一阶段:细胞的发现，16世纪末－19世纪30年代 第二阶段:细胞学的提出，19世纪30年代－20世纪中期 第三阶段:超微结构的研究，20世纪30年代－70年代。 第四阶段:分子细胞生物学，20世纪70年代分子克隆技术出现以来。 第五阶段：信息细胞生物学的来临
  • 一。细胞的发现
    • 1665年，英国科学家虎克首次描述细胞（死细胞）
    • 1677年，荷兰，列文虎克，观察到活细胞。
  • 二、细胞学说的创立与细胞学的形成
    • 1细胞学说（施莱登，施旺） ①一切生物都是由细胞构成的; ②细胞是生物体的基本功能单位。  ③细胞只能由细胞分裂而来。（魏尔肖）
    • 2经典细胞学的形成
    • 3实验细胞学时期
  • 三、细胞生物学的兴起
  • 四、分子细胞生物学的出现
    • 1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学的诞生。
  • 五、信息细胞生物学的来临
• 第三章 细胞的基本结构
  • 第一节 细胞的分子基础
    • 一、水与无机盐
      • 1. 水在细胞中含量最多(75%-80%)。
      • 2.主要的阴离子:Cl—、PO4—和HCO3— PO4—在细胞代谢活动中最为重要： ①在各类细胞的能量代谢中起着关键作用； ②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的组成成分； ③调节酸碱平衡，对血液和组织液pH起缓冲作用。
      • 3.主要的阳离子有：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+
    • 二、细胞有机物
      • 蛋白质
      • 核酸
      • 糖类： 单糖：是作为能源以及与糖有关的化合物的原料存在 。 重要的单糖为五碳糖（戊糖）和六碳糖（己糖）， 最主要的五碳糖为核糖，最重要的六碳糖为葡萄糖。 多糖：可分为两类：一类是营养储备多糖；另一类是结构多糖。 食物储备的多糖：淀粉 结构多糖：纤维素
      • 4.脂类 中性脂肪（neutral fat） ①甘油酯：动物和植物体内脂肪的主要贮存形式。 ②蜡： 磷脂：是构成生物膜的基本成分，也是许多代谢途径的参与者。分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类。 糖脂：糖脂也是构成细胞膜的成分，与细胞的识别和表面抗原性有关。 萜类和类固醇类：是细胞质中糖基转移酶的载体。
  • 第二节 细胞的基本特征
  • 第三节、细胞的进化演变
    • 一、原核细胞
      • 没有细胞核结构，核物质－DNA还是有的，形成核区(又称拟核)。
    • 二、真核细胞
      • 真核细胞最主要的特点是，细胞内由膜间隔成许多功能区。
  • 四。病毒
    • 病毒的大小一般在10~30nm之间。结构简单，由核酸（DNA或RNA）芯和蛋白质衣壳（capsid）所构成
• 第四章 细胞膜与细胞表面
  • 第一节 质膜的基本结构
    • 细胞质膜（plasma membrane）也称细胞膜（cell membrane），是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 真核细胞内部存在由膜围绕构建的各种细胞器。细胞内的膜（internal membrane）系统与细胞质膜统称为生物膜（biomembrane）,它们具有共同的结构特征。
    • 二、流动镶嵌模型 1972年，S.J. Singer和G. Nicolson对单位膜学说作了修正，提出流动镶嵌模型。 该模型强调： （1）膜的流动性，即蛋白质和膜脂均可侧向运动 （2）膜蛋白分布的不对称性。
  • 第二节 质膜的化学组成
    • 膜脂
      • 膜脂的成分 构成膜的主要脂类有磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
    • 膜蛋白
      • 1.外周膜蛋白为水溶性蛋白，靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，膜结构并不被破坏。
      • 2.整合膜蛋白均为双性分子，非极性区插在脂双层分子之间，极性区则朝向膜的表面，他们通过很强的疏水或亲水作用力同膜脂牢固结合，一般不易分离开来，只有用去垢剂(detergent)使膜崩解后才可分离出来。
      • 3.脂锚定膜蛋白 脂锚定膜蛋白是通过与之共价相连的脂分子（如脂肪酸或糖脂）插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定膜蛋白多分布在质膜内侧，与糖脂相结合的脂锚定膜蛋白多分布在质膜外侧。
    • 三、生物膜的基本特征
      • 流动性
      • 不对称性
      • 膜脂的运动
        • 侧向运动 自旋运动 摆尾运动 翻转运动
  • 第三节 细胞外被(cell coat)
    • 细胞外被：由碳水化合物形成的覆盖在细胞质膜表面的保护层，称为细胞外被, 由于这层结构的主要成份是糖,所以又称为糖萼
    • 细胞外被的作用
      • 细胞识别：是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞、以及对自己和异己分子的认识。
      • 决定血型
      • 酶：细胞外被中有的糖蛋白具有酶活性，如消化酶等。
  • 第四节 质膜的特化结构
    • 微绒毛
      • 微绒毛的存在扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。 微绒毛的长度还是数量，都与细胞的代谢强度有着相应的关系。
    • 内褶
      • 质膜由细胞表面内陷形成的结构，同样具有扩大了细胞表面积的作用。这种结构常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞。
    • 褶皱
      • 在细胞表面还有一种扁形突起，称为褶皱（ruffle）或片足（lamellipodia）。 在巨噬细胞的表面上，普遍存在着褶皱结构，与吞噬颗粒物质有关。
    • 纤毛和鞭毛
      • 细胞表面伸出的条状运动装置。 二者在发生和结构上并没有什么差别， 有的细胞靠纤毛（如草履虫）或鞭毛（如精子和眼虫）在液体中穿行；
• 第五章 细胞外基质
  • 概述
    • 分布于细胞外空间，细胞分泌的由蛋白质和多糖构成的高度水合性纤维网络凝胶结构。
    • 来源：成纤维细胞（主） 特化组织细胞
    • 功能： 对细胞支持、连接、保护、营养 与细胞各种生命活动有关 与组织细胞病理过程有关 （创伤修复、纤维化、细胞恶变侵润转移）
  • • 凝胶样基质
      • 氨基聚糖 重复的二糖单位构成的直链多糖
        • 1. 透明质酸（HA） 2. 硫酸软骨素（CS） 3. 硫酸皮肤素（DS） 4. 硫酸角质素（KS） 5. 硫酸乙酰肝素（HS） 6. 肝素（heparin）
        • A.在成体组织和关节中抵御压力; B.在胚胎发育中起填充物的作用 C.为形成组织结构准备空间； D.润滑作用; E.伤口愈合作用。
      • 蛋白聚糖
        • （3） 蛋白聚糖的功能 取决于糖胺聚糖和核心蛋白
          • A. 对物质转运有选择渗透性 B. 传递信息 C. 调节分泌蛋白的活性 D. 细胞表面的辅受体
    • 纤维蛋白
      • 胶原
        • 原胶原
          • （1）原胶原：三条-螺旋肽链组成的3股螺旋结构。 三肽重复序列：Gly-X-Y X=Pro、Y=Hypro或(Hylys)
          • Gly: 1/3(选择性糖基化)（甘氨酸 ） Pro（脯氨酸） Hypro或Hylys（羟脯氨酸羟赖氨酸）
        • 原纤维
        • 胶原纤维
      • 弹性蛋白
      • 非胶原性黏合蛋白
        • 纤连蛋白
          • Arg-Gly-Asp (精aa-甘aa-天冬aa) RGD 三肽序列
            • FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位, 如RGD(Arg-Gly-Asp)三肽序列，为与细胞表面某些整合蛋白受体（如α3ß1、α5ß1、αVß1)识别与结合位点。
        • 层连蛋白
          • 基膜：动物上皮细胞层基部的下方均具有一薄层细胞外基质（40-120nm)，此层结构称为基膜。在结构上，基膜把细胞与其下方的结缔组织分开。 基膜的结构与组成：多种成分组成，包括IV 型胶原、渗滤素、层连蛋白和哑铃蛋白。
        • 整联蛋白
          • 跨膜糖蛋白，外连细胞外基质或细胞，胞内连细胞骨架。 配体：纤连蛋白 、层连蛋白
          • 功能 1、细胞外基质与细胞骨架连接的桥梁 2、激活细胞反应（细胞运动、细胞分化、凝血、白细胞反应） 3、激活细胞内的信号转导途径：细胞外基质影响细胞的各种活动，如运动、代谢、发育和分化等，都要通过整联蛋白。
• 第七章 内质网与核糖体
  • 内膜系统(intracellular membrane)：细胞质内由膜围成的小管、小泡和扁囊所组成的系统。
  • 第一节 细胞质溶质
    • 化学组成
      • 糖原等一些处于贮存状态的重要化合物 蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等 脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等 水和无机离子等
    • 理化性质
      • （一）酸度稳定
        • 细胞质溶质的酸度约为pH7.2， 而细胞外组织液的酸度为pH7.4
        • pH值7.2的维持依赖于质膜上的Na+驱动载体蛋白和Na+-H+交换体的共同作用。
      • （二）结构有序
        • 细胞质溶质中含有细胞骨架纤维，酶蛋白和受体蛋白与细胞骨架建立了相互作用关系
    • 功能
      • (一) 维持一些代谢反应途经
      • （二）维持细胞内环境(pH、离子环境)的稳定性
        • 缓冲pH值，使酸度保持在～pH7.2 ： 为各种中间代谢反应的进行提供了适宜的微环境
        • 离子环境：使某些离子保持适当的浓度 维持细胞器等的正常结构
      • （三）维持细胞内信号转导通路
        • 各种信号转导途径的级联反应大都在细胞质溶质中进行
      • （四）蛋白质的合成与修饰
        • 细胞质溶质蛋白、细胞骨架蛋白和核蛋白等都是在细胞质溶质中的游离核糖体上合成的。
      • （五）蛋白质的选择性降解
      • (六) 胞内物质运输 细胞形态与运动 大分子定位
  • 第二节 内质网
    • 一、内质网的形态结构
      • 由小管、小泡和扁囊构成的一个连续的三维网状膜系统, 其内腔是相通的。
      • 滑面内质网
        • 广泛存在于合成类固醇的细胞中 多为小管或小囊状; 无核糖体附着，表面光滑
      • 粗面内质网GER
        • 广泛存在于合成蛋白质的细胞中 胞质面附着有核糖体，表面粗糙 多为扁囊状;
    • 二、内质网的化学组成
      • 微粒体不是细胞内的一种固有结构, 而是细胞匀浆在差速离心过程中所分离出的一种膜泡成分, 它由内膜系统中各组分的膜断片自然卷曲而成，如内质网和高尔基复合体的膜等。 内质网化学组成方面的资料主要来源于对微粒体(microsome)膜的研究。
      • 内质网的标记酶，细胞色素p450还原酶。
      • 脂类约占1/3主要为磷脂 蛋白质约占2/3
    • 三、内质网的功能
      • RER功能（粗）
        • 蛋白质的合成
          • 主要为分泌蛋白
        • 蛋白质的修饰与加工
          • 糖基化
            • 预先合成好的寡糖链
            • 2) N-连接糖基化
          • 羟基化 酰基化 肽链间二硫键的形成等
        • 物质的运输
          • RER是胞内物质运输的循环系统
          • 膜泡运输
        • 膜的生成
      • SER功能（光）
        • 脂类的合成
          • 除脂肪酸和两种线粒体磷脂外, 几乎所有脂类(包括磷脂和胆固醇)都是在SER中合成的。
          • SER含有许多与脂类合成有关的酶
            • 乙酰转移酶 磷酯酶 胆碱磷酸转移酶等
          • 合成的最主要的磷脂为磷脂酰胆碱。
        • 糖原代谢
        • 解毒作用
          • 解毒作用(detoxification)：使外源性有害物质(如药物)失活的作用
          • SER中含有一些酶：可与外源性物质结合 → 使其氧化 → 失活 !
          • 清除脂溶性废物、代谢产生的有害物质和外源性有害物质
          • 服用大量药物→与解毒有关的酶活性大量增加→SER增生
          • 细胞色素P-450是含血红素蛋白的氧化酶，具有解毒作用
        • 贮积钙离子
          • 内质网是细胞信号传递途径的Ca2+储备库！
  • 第三节 核糖体
    • 一、核糖体的基本结构与类型
      • 原核生物(50S, 30S) 真核生物(60S, 40S)
    • 二、核糖体的化学组成
      • 40~50% 蛋白质
      • 50~60% rRNA
    • 三、核糖体的功能
      • 蛋白质生物合成的场所
      • 密码子信息 mRNA 合成场所 核糖体 氨基酸转运 tRNA
      • 蛋白质合成过程：起始、延伸和终止三个阶段
        • （一）原核生物翻译起始复合物形成
          • 核糖体大小亚基分离； mRNA在小亚基定位结合； 起始氨基酰-tRNA的结合； 核糖体大亚基结合。
        • （二）肽链合成延长
          • 肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核糖体循环(ribosomal cycle)， 每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进位 转肽 移位 指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。
          • 肽键每增加一个氨基酸就按 进位→转肽→移位 这三步不断重复，直到肽链增长到必要的长度
        • （三）肽链合成终止
          • 1.终止密码子的识别
          • 2. 肽链的水解和脱落
          • 3.tRNA、RF、mRNA的释放，核蛋白体大小亚基的解聚
• 第八章 高尔基复合体
  • 第一节 高尔基复合体的形态结构
    • 在大多数脊椎动物细胞中，高尔基复合体为复杂的网状结构。 在不同细胞中, 高尔基复合体的形态、大小和分布均差异很大。
    • 高尔基复合体(Golgi complex)：若干个分散的高尔基体相互连接成复杂的网状结构。
    • 大囊泡、小囊泡、扁平囊三种基本形态组成的膜性结构
    • 具有极性
      • 成熟面 反面 凹面
      • 凸面 形成面 顺面
  • 第二节 高尔基复合体的化学组成
    • 蛋白质含量：内质网≥高尔基复合体≥质膜
    • 脂类：40% 胆固醇 磷脂 糖脂
    • 蛋白质：60%
      • 标志酶 糖基转移酶
  • 第三节 高尔基复合体的功能
    • 一、分泌蛋白的加工和修饰
      • 修饰 蛋白质糖基化
        • N-连接寡糖 连在Asn的氨基基团上
        • O-连接寡糖 连在Ser、Thr、hLys和hPro的羟基基团上
        • 1.为蛋白质分选打上标志。 2.在蛋白质折叠，增加稳定性，抵御酶降解和细胞识别。
      • 加工剪切
        • 1、最简单方式，切去一段氨基酸序列。 2、切去多个氨基酸序列。 3、对含有不同信号序列的新生蛋白原，经不同方式加工。
    • 二、蛋白质的分选和运输
      • 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是 核糖体上合成蛋白质→进入ER腔→以出芽形成囊泡→进入CGN→在medial Golgi中加工→在TGN形成囊泡→囊泡与质膜融合、排出。 高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽。
      • 组成性分泌
        • 结构性胞吐途径
          • 这种分泌途径中有一个稳定的小泡流，运输小泡持续不断地从高尔基体运送到细胞质膜，并立即进行膜的融合，将分泌小泡中的蛋白质释放到细胞外， 此过程不需要任何信号的触发， 它存在于所有类型的细胞中。 组成型分泌途径除了给细胞外提供酶、生长因子和细胞外基质成分外，也为细胞质膜提供膜整合蛋白和膜脂。 组成型分泌小泡通常称为运输泡，是由高尔基体反面网络对组成型分泌蛋白的识别分选后形成的。
      • 调节性分泌
        • 调节性胞吐途径
          • 见于某些特化的细胞，如内分泌细胞。 调节型分泌小泡通过出芽离开反面高尔基网络并聚集在细胞质膜附近， 当细胞受到细胞外信号刺激时，就会与细胞质膜融合将内含物释放到细胞外。如血糖的增加， 细胞会发出信号释放胰岛素。 调节型途径中形成的小泡称为分泌泡。 调节型分泌有两个特点：一是具有选择性；第二个特点是具有浓缩作用，可使被运输的物质浓度提高200倍。
    • 三、细胞内膜的交通
      • 内吞形成的膜泡转移 向外运输的膜泡转移
      • 运输小泡的类型
        • （一）成笼蛋白有被小泡 介导从高尔基体反面网络出芽形成的选择性的分泌小泡，包括溶酶体酶运输小泡，以及细胞质膜中由受体介导的 内吞作用形成的内吞泡。
        • （二） COPⅡ有被小泡 参与从内质网到高尔基体的运输。
        • （三）COPⅠ有被小泡 介导蛋白质从高尔基体运回内质网。
    • 四、高尔基复合体的病理变化
      • 1、高尔基复合体的肥大或萎缩 2、高尔基复合体内容物的变化 3、癌细胞内的高尔基复合体的变化
• 第九章 溶酶体和微体
  • 第一节 溶酶体
    • 一、溶酶体的基本特性
      • 结构 单层膜包围 多种酸性水解酶 异质性囊泡状
      • 化学组成
        • 1. 溶酶体膜 为消化作用提供一个密闭空间； 控制该空间中的成分和内环境； 具有能与其它膜泡融合和内陷的能力.
        • 溶酶体膜在成分上与其它生物膜不同: ①膜蛋白高度糖基化 ②含有多种载体蛋白 ③膜中嵌有质子泵(H+-ATPase)
        • 标志酶 酸性磷酸酶
    • 二、溶酶体降解底物来源及溶酶体的类型
      • 来源 内吞 吞噬 自噬
      • 类型
        • 初级溶酶体 非活性的水解酶 无底物
          • 高尔基复合体分选产生的运输小泡和前溶酶体融合形成 内含各种酸性水解酶，未与底物结合 均质球形
        • 次级溶酶体 有活性的水解酶 有底物 将要或正在消化
          • 初级溶酶体与不同的作用底物结合后形成
          • 根据底物来源不同，可分为：
            • 异噬性溶酶体
              • 作用底物是外源性的，如：细菌、红细胞、血红蛋白、铁蛋白、酶、糖原颗粒， 常见于单核-吞噬细胞系统的细胞、白细胞、肝细胞、肾细胞 分为：吞噬性溶酶体 多泡小体
            • 自噬性溶酶体
              • 作用底物是内源性的： 发生条件：①细胞内结构衰老、变性；②机体发生饥饿；③细胞本身发生病变
        • 残余小体 含有消化不了的残留物
          • 脂 褐 素
            • 外围以单位膜的不规则小体，内含电子密度较高、色调较深的物质，常含有浅亮脂滴 存在于神经细胞、心肌细胞
          • 含 铁 小 体
            • 外被以单位膜，内含电子密度高的含铁颗粒 存在于正常的单核吞噬细胞
          • 髓 样 结 构
            • 溶酶体内成层的膜性结构 存在于正常细胞和病变的肿瘤细胞
    • 三、溶酶体的发生
      • 甘露糖-6-磷酸途径(mannose 6-phosphate sorting pathway，M6P)：溶酶体的酶类在内质网上起始合成, 跨膜进入内质网的腔, 在顺面高尔基体带上甘露糖6-磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡, 最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体 。 并非溶酶体产生的唯一的途径。
      • 溶酶体酶蛋白的M6P标记 糖基化：糙面内质网进行N-连接糖基化, 经加工后形成带有8个甘露糖残基和2个N-乙酰葡萄糖胺残基的糖蛋白转运到高尔基体 磷酸化：高尔基体
    • 四、溶酶体的功能
      • 1. 细胞内消化
      • 2. 防御功能
      • 3. 细胞内衰老和多余细胞器的清除
        • 清除衰老的生物大分子和细胞器 清除多余的细胞器 清除暂不需要的酶或某些代谢产物
      • 4. 发育过程中细胞的清除功能
        • 例1. 两栖类动物变态
        • 例2. 哺乳动物生殖管的发育
      • 5. 在受精中的功能
      • 6、内分泌细胞中的功能
        • 甲状腺素的合成
    • 五、溶酶体与疾病
      • 1. 贮积病：与溶酶体有关的先天性疾病绝大多数为贮积病。
        • Ⅱ型肝糖病(glycogenosis)病人的肝细胞 缺少 -糖苷酶无法把糖原降解为葡萄糖，造成糖原在溶酶体内大量积累
        • 黑蒙性先天愚型患儿神经元中的残余小体 溶酶体中缺少-氨基己糖酯酶，不能降解神经节苷脂，而呈同心圆状被贮积在溶酶体中；如果发生在神经细胞中，便造成精神痴呆, 2~6岁会死亡
      • 2. 肺结核：结核杆菌——蜡质外被
      • 3. 矽肺
        • SiO2颗粒——硅酸——肺组织弹性↓——呼吸功能↓
      • 4. 类风湿关节炎：膜脆性↑—释酶到关节处—侵蚀骨组织—炎症
      • 5、溶酶体与休克
        • 休克后缺血缺氧引起细胞内PH下降促进酶的激活。 休克后缺血缺氧影响细胞的氧化磷酸化过程。 休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。
      • 6. 溶酶体与肿瘤
  • 第二节 微 体（过氧化物酶体）
    • 微体 专指含有氧化酶、过氧化物酶，或过氧化氢酶活性的细胞器，普遍存在于动物体和植物体中。
    • 一、微体的形态结构
      • 无定形的颗粒基质 0.2~1.5um 卵圆形或哑铃形小体 单层膜
      • 微体为一类异质性细胞器 常常成群分布在内质网膜的附近。有时紧靠线粒体或叶绿体
    • 二、微体的化学组成
      • 标志酶 过氧化氢酶
      • 过氧化物酶体中的氧化酶均含有与蛋白质结合的黄素辅基，故称为黄素氧化酶。
      • 黄素氧化酶 RH2 + O2 ———— R + H2O2 过氧化氢酶 H2O2 ———— H2O + 1/2O2
    • 三、微体的功能
      • 1、过氧化物酶体的功能：
        • 过氧化物酶体是细胞内糖、脂和氮的重要代谢部位
      • 2、乙醛酸循环体的功能：
        • 植物
    • 四、微体的发生
      • 已有证据表明，由已有的微体经过分裂形成新的子代微体，经进一步装配后形成成熟微体。
• 第十章 线 粒 体
  • 细胞的动力站 合成生命活动所需的直接能源物质——ATP
  • 第一节 线粒体的形态、大小和分布
    • 可塑性细胞器，多为粒状、杆状或线状 大小：直径为0.5～1.0m，长1.5～3.0m
    • 数量: 与细胞新陈代谢有关 分布：均匀分布在细胞质中，有些 分布的位置与供能部位有关
  • 第二节、线粒体的超微结构
    • 分为4个部分： 外 膜 内 膜 膜间隙 又称外室 基 质 又称内室
      • 内膜 通透性较低 向内折叠形成嵴（cristae） 基本颗粒（F1颗粒）
        • 线粒体嵴： 线粒体内膜向基质侧折叠形成向内的突起； 增大内膜呼吸面积； 形态、数量因细胞类型而异
        • 基本颗粒（F1颗粒） ATP 酶复合体，有柄的小球体。由头、柄和基部组成 头部：ATP合成酶 柄部：OSCP（对寡酶素敏感的蛋白） 基部：疏水蛋白、嵌于膜中
      • 膜间隙 含有许多可溶性酶类、底物和辅助因子
      • （四）基质（inner chamber） 含各种蛋白质，酶： 三羧酸循环、丙酮酸氧化以及DNA、RNA和蛋白质合成所需要的酶等 线粒体DNA、 RNA及核糖体 基质颗粒：内含Ca2+、Mg2+、Zn2+等离子
  • 第三节 线粒体的化学组成
  • 第四节 线粒体的功能
    • 提供细胞生命活动80%以上的能量
    • 一、细胞氧化
      • 糖酵解（细胞质基质）
      • 乙酰辅酶A的形成（线粒体基质）
      • 三羧酸循环（线粒体基质）
    • 二、电子传递和氧化磷酸化的偶联
      • 电子传递链 位于线粒体内膜上，由一系列能够可逆接受和释放H+或e-的酶和辅酶有序地排列成相互关联的链状结构。电子传递过程中释放能量.
      • 复合体Ⅰ （NADH脱氢酶） 复合体Ⅱ （琥珀酸脱氢酶） 复合体Ⅲ （细胞色素b-c1） 复合体Ⅳ （细胞色素c氧化酶）
      • 电子传递链可作为质子泵，将线粒体基质中的H+泵至膜间腔
  • 第五节 线粒体的半自主性
    • 一、线粒体DNA构成了线粒体基因组（mtDNA）
      • 双线环状，分子量很小，一个线粒体中可有一个或几个DNA分子
    • 二、线粒体的蛋白质合成系统
      • 线粒体蛋白质有两个来源：外源性蛋白质由核基因编码，在胞质中合成后运输进入线粒体；内源性蛋白质由mtDNA编码，在线粒体基质腔合成。
  • 第六节 线粒体的增殖和进化
    • 一、线粒体的增殖
    • 二、线粒体的起源
      • 内共生学说认为，线粒体的前身为一种好氧菌，为具核的、有吞噬能力的细胞所吞噬，形成共生的关系，进化成为今天的真核生物。
  • 第七节 线粒体与医学
    • 线粒体生理功能随着生物增龄和衰老而下降，其结构和组成也发生损伤
• 第十二章 细胞骨架与细胞运动
  • 细胞骨架：普遍存在于真核细胞中，是一种复杂的蛋白质纤维网络结构。
  • 功能： 支撑细胞形态 定位细胞器 细胞运动 物质运输 基因表达 信息传递 细胞分裂分化
  • 第一节 微 管
    • 一、微管的形态结构
      • 微管：由微管蛋白组装成的一种细长而具有一定刚性的中空圆管状结构。
      • 微管为内径约15nm、外径约24~26nm、壁厚约5nm的中空结构
    • 二、微管的成分和组装
      • 体外组装过程：成核和延伸。
      • 组装的特点
        • 踏车模型（ Tread milling ）： αβ异二聚体添加到新生MT后，β亚基的GTP逐渐被水解成GDP。所以在一定条件下，（＋）具有GTP帽，MT趋于装配而延长；（－）具有GDP帽，MT趋于解聚而缩短。表现为Tread milling。 ◆ 装配的极性——微管的极性
      • 2、影响微管组装和去组装的因素
        • 特异性药物 温度压力 低温（4℃）、高压，解聚；高温（37℃），聚合 游离Ca2+的浓度 [Ca2+]↑→ 微管解聚 [Ca2+]↓→ 促进微管装配 微管装配的临界浓度 环境条件：GTP + Mg2+
      • 3. 微管组织中心MTOC
        • 微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处为微管组织中心 常见微管组织中心： ◆间期细胞MTOC： 中心体(动态微管) ◆分裂细胞MTOC有丝分裂纺锤体极(动态微管) ◆鞭毛、纤毛细胞MTOC基体(永久性结构)
        • 在所有的动物细胞中, 中心体(centrosome)是主要的MTOC，但并非所有的MTOC都有中心体 !!
        • 中心体结构 九个三联管 垂直小圆筒
    • 三、微管的功能
      • 1. 维持细胞的形态
      • 2. 维持胞内细胞器的空间分布
      • 3. 细胞内物质运输
        • 神经细胞的轴质运输 分泌细胞中分泌颗粒的运输 色素细胞的色素颗粒的运输 细胞器的定向运送
        • 沿微管运送 胞内膜泡运输
        • 运输动力：摩托蛋白 微管：仅提供轨道，指导运输方向
        • 摩托蛋白
          • 胞质动力蛋白：朝微管的负极运动 驱动蛋白:通常朝微管的正极方向运动
      • 4. 参与染色体运动，调节细胞分裂
      • 5. 植物细胞壁形成
      • 6.纤毛和鞭毛运动
        • 1、 纤毛和鞭毛的结构
          • 组成：质膜 顶部 轴丝 — 微管及相关蛋白 微管 9组二联管+中央微管（9+2） 相关蛋白：动力蛋白 连接蛋白 辐射丝 基体 — 纤毛组织中心（ 9组三联管）
        • 纤毛运动的机制（微管滑动假说）
  • 第二节 微丝
    • （一）微丝的形态结构
      • 微丝是指由肌动蛋白组成的、纤维状的实心结构，直径约7nm。 微丝具有稳定和不稳定两种状态 肌肉细胞及少数非肌性细胞为稳定型。例如小肠上皮的微绒毛、细胞间的带状桥粒等。 大部分非肌细胞为不稳定型。例如胞质分裂的收缩环等。
    • （二）微丝的化学组成
      • 肌动蛋白：为微丝基本结构成分。肌动蛋白的存在形式有两种： 1. 球状肌动蛋白(G-肌动蛋白)单体：具有极性 具有阳离子，ATP结合位点 2. 纤维状肌动蛋白(F-肌动蛋白)：是由G-肌动蛋白头尾相接聚合形成的多聚体，具有极性，
    • （三）微丝结构及组装
      • 经历两个阶段： 成核期：G-肌动蛋白先聚合成短的不稳定的寡聚体，当聚合体达到一定的长度 (3或4个亚单位)时就形成了稳定的种子，或者叫核。 生长期：G-肌动蛋白不断地结合到核心的两端，使微丝延长。聚合快的一端称为正极，聚合慢的一端称为负极。
      • 影响微丝组装的因素
        • ATP：ATP肌动蛋白易与其他肌动蛋白结合，且聚合速度与浓度成正比。而ADP肌动蛋白易从微丝末端解聚。
        • 离子种类和浓度： Ca2+及低浓度Na+和 K+→解聚， Mg2+及高浓度Na+和 K+ →聚合
        • 球形肌动蛋白临界浓度：
      • 微丝特异性药物
        • (1) 细胞松弛素
          • 细胞松弛素是植物对环境应激反应产生的类似抗生素的物质. 通过切断微丝并结合在微丝的正端,抑制其组装，从而导致微丝解聚。
        • (2) 鬼笔环肽
          • 与微丝具有强烈的亲合作用, 可紧密地结合在微丝上，因而能抑制微丝的解聚从而稳定微丝。
    • （四）微丝结合蛋白
      • (1) 连接蛋白
      • (2) 调节蛋白:
        • 戴帽蛋白
      • (3) 收缩蛋白
        • 肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达 属于肌动蛋白结合的分子马达蛋白，趋向微丝的正极。 肌球蛋白 II组成粗肌丝，参与肌丝的滑动; 肌球蛋白 II型参与形成应力纤维和胞质收缩环。
    • （六）微丝的功能
      • 一 、维持细胞外形
        • 应力纤维是真核细胞中广泛存在的微丝束结构，具有收缩功能。
      • 二、肌肉收缩
        • 由肌原纤维组成，肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝， 粗肌丝主要成分是肌球蛋白， 细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。
        • 肌肉收缩的基本过程
          • 神经冲动
            • Ca2+释放
              • 原肌球蛋白位移
                • 肌球蛋白与肌动蛋白结合
                  • 粗、细肌丝相对滑动
                    • 肌肉收缩
                      • Ca2+的回收
      • (三) 细胞运动
        • 参与阿米巴运动、胞质环流、吞噬等活动
      • (四) 参与细胞分裂
        • 收缩环
      • (五) 参与信号传导
        • 微丝骨架与信号传导有关。 在动物细胞中广泛存在着细胞外基质-质膜-细胞骨架连续体。
      • (六) 参与细胞内物质运输 肌球蛋白 I 、V型结合在膜上，与膜泡运输有关。
      • (七) 参与受精 微丝的组装和收缩运动是受精的必备条件
  • 第三节 中间纤维
    • 1. 中间纤维的类型
      • 角蛋白丝 波形蛋白丝 结蛋白丝 神经元蛋白丝 神经胶质蛋白丝 核纤层蛋白丝
      • 形状：类似编织绳
    • 2. 中间纤维的结构
      • 杆状区高度保守，头尾部高度可变
    • 3. 中间纤维的装配
      • 2个四聚体叠合成8个八聚体，排成片状，卷曲成管
      • 中间纤维的装配的特点
        • 1.中间纤维装配的单体是纤维状蛋白(微管、微丝的单体呈球形)； 2.反向平行的四聚体导致中间纤维不具有极性； 3.中间纤维在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助； 4.在体内装配后，细胞中几乎不存在中间纤维单体(但中间纤维的存在形式也可以受到细胞调节，如核纤层的装配与解聚)。
    • 4. 中间纤维结合蛋白
      • 网蛋白，为细胞质溶质中含量丰富的一种蛋白质，与各种中间纤维共存，与中间纤维、微管和肌球蛋白粗丝的交联和锚定有关。
    • 5. 中间纤维的功能
      • (1) 中间纤维在从细胞核到细胞膜和细胞外基质的贯穿整个细胞的结构系统中起着广泛的骨架功能
      • (2) 参与桥粒和半桥粒的形成
      • (3) 很可能还参与细胞内机械或分子信息的传递： ①中间纤维的大分子产物入核后通过与组蛋白和DNA相互作用来调节复制和转录； ②中间纤维与mRNA的运输及翻译有关； ③神经丝在神经细胞的轴突运输中起作用。
      • (4) 中间纤维与细胞分化可能具有密切的关系
      • (5) 参与信号转导
• 第十三章 间期细胞核与染色体
  • 细胞核：真核细胞内最大、最重要的细胞器，细胞遗传代谢的调控中心，区别于原核细胞的标志之一。 所有真核细胞，除高等植物韧皮部成熟的筛管和哺乳动物成熟的红细胞等少数细胞无细胞核外，一般高等动植物的组织细胞都有细胞核，失去核的细胞会导致细胞的死亡。一个细胞只有一个细胞核。 特殊的细胞:同时含多个核。如:白细胞中多核细胞，可含有多个核。
  • 第一节 核被膜与核孔复合体
    • 一、核被膜
      • （一）结构组成
        • （1）外核膜
          • 面向细胞质，其表面附有核糖体，常见与糙面内质网相连，可看成是内质网在局部的特化。
        • （2）内核膜
          • 面向核基质，与外核膜平行排列。内表面附着有一层纤维状的蛋白网，称核纤层，该结构对内核膜有支持作用。
        • （3）核间隙
          • 内外核膜之间的腔隙，宽20-40nm，与内质网腔相通，充满液态无定形物质，内含多种蛋白质和酶。
        • （4）核孔
          • 核孔是内外核膜融合产生的圆环状结构，是“核—质”物质交换的通道。 核孔数目与细胞种类及生理状态有关。 核孔上镶嵌着一种复杂结构叫做核孔复合体；核孔周围的核膜特称为孔膜区。
      • （二）核被膜在细胞周期中的崩解与组装
        • 在真核细胞周期中，核被膜有规律地解体与重建 解体：分裂期，双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配； 重建：分裂末期，核被膜开始围绕染色体重新形成，某些部位内外膜融合，形成核孔复合体
      • （三）核被膜的功能
        • 构成核、质之间的天然选择性屏障 避免生命活动的彼此干扰 保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤 核、质之间的物质交换与信息交流
    • 二、核孔复合体(NPC)
      • 真核细胞间期细胞核普遍存在核孔复合体;镶嵌在内外膜融合形成的核孔上 数量3000-4000，随细胞种类、生理状态改变。 与基因的转录活性有关：旺盛时—数量增加；转录低时—数量减少
      • （一）结构模型
        • 核孔复合体由周边向核孔中心依次可分为环、辐、栓三种结构亚单位。
        • 胞质环，外环，上有8条短纤维对称分布，伸向胞质； 核质环，内环，连有8条细长的纤维，末瑞形成一个直径为60 nm的小环(由8个颗粒构成)——捕鱼笼样的结构，也称为核篮 辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状8重对称- 柱状亚单位- 腔内亚单位- 环带亚单位 中央栓，位于核孔中心，呈颗粒状或棒状，中央颗粒
      • （二）核孔复合体的组成
        • 主要由蛋白质构成 gp210：结构性跨膜蛋白， 将核孔复合体锚定在“孔膜区”，为核孔复合体装配提供起始位点， 在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用； p62：功能性的核孔复合体蛋白，直接参与核质交换；
      • （三）核孔复合体的功能
        • 核孔复合体为核质与胞质之间进行物质交换的通道。可以看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道； 双功能性：被动扩散、主动运输 双向性：介导蛋白质的入核转运，介导RNA、核糖体亚单位的出核转运。
        • 主动运输是一个信号识别与载体介导的过程，需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征 主动运输具有双向性，即核输入与核输出
          • 亲核蛋白的核输入 I、亲核蛋白： 在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的 一类蛋白质 II、核定位信号（NLS) NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切除； NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件。 III、亲核蛋白入核转运的步骤 结合：需NLS识别并结合核输入载体  转运：需GTP水解提供能量。
          • B、转录产物RNA和核糖体亚单位的核输出 转录后的RNA通常需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才能被转运出核。 RNA一般结合蛋白质形成RNP,从核输出。 出核蛋白本身含有核输出信号（NES)
  • 第二节 染色质
    • ◆染色质 指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式 ◆染色体 指细胞在有丝或减数分裂的特定阶段, 由染色质聚缩而成的棒状结构。 染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的形态结构。 染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同，构象不同。
    • 一、染色质的化学组成
      • 染色质的化学组成： DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA 比例： H/DNA=1:1 非H/DNA=0.6:1 RNA/DNA=0.1:1
      • （一）染色质DNA
        • 1、基因组 某一生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息，组成该生物的基因组。
        • 2、重复DNA的序列
          • （1）单一序列 是基因组里只出现一次的DNA序列。 真核生物大多数基因在单倍体中只是单一存在的。
          • （2）轻度重复序列：一般指个基因组内有2-10个拷贝。但有时2-3个拷贝的DNA也被视作非重复序列， 如组蛋白基因和酵母tRNA基因。
          • （3）中度重复序列：一般指10到几百拷贝的DNA序列,复性时间以分计。通常是非编码序列，平均长度300bp，往往构成序列家族，用单一序列相隔排列，分散在基因组中。可能在基因调控中起作用。 基因内和基因间的间隔序列。为rRNA、tRNA等编码的重复基因。
          • （4）高度重复序列：约为300bp的重复顺序，一个基因组中有几百份甚至几百万份拷贝，复性时间以秒计。既有重复几百份拷贝的基因。着丝粒处的DNA序列，无编码功能。
      • （二）染色质蛋白
        • 1、组蛋白 5种组蛋白在功能上分为两组： 核小体组蛋白：H2B、H2A、H3和H4，帮助DNA卷曲形成核小体的稳定结构 H1组蛋白： 在构成核小体时H1起连接作用, 它赋予染色质以极性 特点： 真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，等电点在pH10.0以上，属碱性蛋白质，可以和酸性的DNA紧密结合（非特异性结合）； 没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。
        • 2、非组蛋白
          • 与染色质组蛋白不同，非组蛋白主要是指与特异DNA序列相结合的蛋白质，称序列特异性DNA结合蛋白。 （1）非组蛋白的特性 相对酸性蛋白质 非组蛋白具多样性：占染色质的60～70%，不同组织细胞中种类和数量不相同，代谢周转快。 识别DNA具有特异性：识别特异的DNA序列，识别信息来源于结合蛋白 具有多种功能，包括基因表达的调控和染色质高级结构的形成。
    • 二、染色质的基本结构单位—核小体
      • 串珠状结构，直径10nm. 非特异性微球菌核酸酶消化染色质，蔗糖梯度离心，琼脂糖凝胶电泳分析， 200bp（单体）、400bp（二体）、600bp（三体）。
      • 核小体的结构要点
        • 两个相邻核小体之间以连接DNA 相连，典型长度60bp； 组蛋白与DNA之间相互作用基本不依赖于核苷酸的特异序列，核小体具有自组装性质；
        • 每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体及一个分子H1； 组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构，由四个异二聚体组成，包括两个H2A·H2B和两个H3·H4； 146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈, 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA进出端，起稳定核小体的作用；
    • 三、染色质组装的多级螺旋模型
      • ◆DNA：直径2nm，长5cm ◆一级结构：核小体，直径10nm ◆二级结构：螺线管(solenoid) ，直径30nm ◆三级结构：超螺线管(supersolenoid) ，直径300nm，长11-60um ◆四级结构：染色单体（chromatid），直径700nm，长2-10um
    • 四、常染色质和异染色质
      • 常染色质 指间期核内，染色质纤维折叠压缩程度低, 处于伸展状态, 用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。有转录活性 异染色质 间期核内，染色质纤维折叠压缩程度高, 处于聚缩状态，碱性染料染色时着色较深的染色质组分。 无转录活性 例，巴氏小体 雌性哺乳动物细胞中一条异固缩化的X染色体。人的胚胎发育到16天以后出现巴氏小体。
  • 第三节 染色体
    • 一、中期染色体的形态结构
      • 根据着丝粒在染色体上的位置，可将中期染色体分为4种类型：
        • 中着丝粒染色体 近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端着丝粒染色体
      • 着丝粒是染色体的一个特殊分化区域，由富含重复序列DNA异染色质组成。 着丝粒连接两个染色单体，并将染色单体分为短臂(p)和长臂(q)。着丝粒区染色体细，因而也叫主缢痕。 动粒：连接纺锤丝和着丝粒的一个盘状蛋白质结构。
      • 2、次縊痕： 除主缢痕（着丝粒区浅染内缢）外，在染色体上浅染缢缩部位。可作为鉴定染色体的标记。 3、随体：位于染色体末端的球形染色体节段，通过次溢痕区与染色体主体部分相连。是识别染色体的重要形态特征之一。
      • 4、端粒:由高度重复的短序列组成。 作用： （1）维持染色体的稳定性。 （2）起细胞分裂计时器的作用。端粒核苷酸复制和基因DNA复制不同，每复制一次减少50~100bp，其复制要靠具有反转录酶性质的端粒酶来完成。
    • 二、染色体DNA的三种功能元件
      • 染色体复制与稳定遗传所必需的三种功能元件(functional elements) ：①DNA复制起点；②着丝粒；③端粒。
    • 三、核型与染色体显带
      • 核型：染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征等。核型是物种特异的。
      • 核型分析是对染色体进行测量计算的基础上，进行分组、排队、配对并进行形态分析的过程，对于探讨人类遗传病的机制，研究物种亲缘关系、进化，研究人细胞癌变机理等都有重要意义。
      • 染色体显带技术 染色体经物理、化学因素处理后，再进行分化染色，特别是荧光染料染色，使其呈现特定的深浅不同带纹的方法。 如G带，即细胞中期染色体经胰酶、去垢剂等处理后，用Giemsa染料染色后显示出来的带型。 因为每条染色体带型不同，从几条到上千条不等，是染色体的特异标志。主要用于鉴定一个核型中的任何一条染色体以及染色体片段的异位等变化。
    • 四、巨大染色体
      • 在某些生物的细胞中，特别是在发育的某些阶段，可以观察到一些特殊的、体积很大的染色体，称为巨大染色体
      • 1、多线染色体
        • 多线染色体来源于核内有丝分裂，即核内DNA多次复制而细胞不分裂，产生的子染色体并行排列，且体细胞内同源染色体配对，紧密结合在一起，从而阻止染色质纤维进一步聚缩，形成体积很大的多线染色体。多线化细胞处于永久间期，体积也相应增大。
        • 多线染色体与基因活性：在果蝇个体发育的某个阶段，多线染色体的某些带区变得疏松膨大而形成胀泡(puff)，胀泡是基因活跃转录的形态学标志.
      • 2、灯刷染色体
        • 灯刷染色体普遍存在于动物界的卵母细胞，两栖类卵母细胞的灯刷染色体最典型。 灯刷染色体的来源：卵母细胞停留在减数第一次分裂时双线期的染色体。
  • 第四节、核 仁
    • （一）核仁化学组成
      • D N A : 8% R N A : 11% 蛋白质 ：80%
    • （二）核仁的亚显微结构
      • 核仁组织区：是rDNA、RNA聚合酶、转录因子 纤维组分：rRNA 颗粒组分：核糖体亚单位装配、成熟和储存的位点 核仁结合染色质与核仁基质
    • （三）核仁周期
      • 核仁随细胞周期的进行而呈现周期性变化(形成和消失)。
    • （四）核仁的功能
      • ①合成核糖体RNA； ②装配核糖体。
  • 第五节、核基质
    • 核基质是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的核内网架体系。
    • 核基质的成分比较复杂，主要成分是酸性非组蛋白，并含有少量RNA。
    • 核骨架 广义：核骨架包括核基质、核纤层、残存的核仁和染色体支架。 狭义：同核基质。
    • 核骨架的功能
      • 目前认为核骨架在真核细胞 DNA 复制、基因表达、 RNA 加工、染色体 DNA 有序包装和构建等生命活动过程中发挥重要作用。
• 第十四章 细胞信号转导
  • 细胞通迅：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
  • 细胞通讯的三种方式及其反应
    • 1.信号分子； 2.细胞表面分子粘着或连接； 3.细胞外基质
  • 第一节 信号转导的特性
    • 信号转导：细胞受到细胞外信号的刺激，将信号转变为细胞内信号变化的过程称为信号转导。 信号转导是细胞间实现通讯的关键过程。
    • （一）信号分子
      • 第二信使
        • 各种激素、神经递质、局部介质作为第一信使与细胞质膜的表面受体结合，并触发细胞内形成传递信息的第二信使，在细胞内传递信息。
        • 第二信使特征: 一是第一信息同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信息分子； 二是能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。 目前公认的第二信息有环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰基甘油（DG）等)和Ca2+。第二信使在细胞转导中起重要作用。他们能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性。第二信使在细胞内的浓度受第一信使的调节。
      • 3.气体性信号分子 NO是迄今在体内发现的唯一的气体性信号分子，能进入细胞直接激活效应酶，参与体内众多的生理病理过程。 NO以气体形式从血管内皮细胞扩散到其周围细胞，并穿过质膜作用于靶细胞
    • （二）靶细胞 靶细胞是信号分子作用的效应细胞。受体起靶细胞的天线作用。
    • （三）细胞效应
      • 胞质效应:细胞骨架组织发生改变，酶活性改变，离子通透性改变。
      • 核内效应:DNA，RNA合成调节
  • 第二节、各种受体介导的基本原理
    • 1 信号分子合成并释放
    • 2 信号分子转运至靶细胞
    • 3 受体激活
    • 4 活化受体启动胞内信号转导途径
    • 5 引发细胞功能、代谢、发育改变
    • 6 信号解除
    • 分子开关 是指在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制进行精确的控制。即对每一步反应既要求有激活机制又必然要求有相应的失活机制，而且两者对系统的功能同等重要。 作为分子开关的蛋白质可分为两类： GTP结合蛋白 被蛋白激酶磷酸化的蛋白质
  • 第三节、胞内受体介导的信息传递
    • 位于细胞质基质和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白。 功 能 ：多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录，产生细胞应答效应。 相关配体 类固醇激素 甲状腺素等
    • NO 作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
    • 气体分子在内皮细胞依赖性血管舒张的作用方式：
      • 血管内皮细胞受化学物质刺激 导致膜上的Ca2+通道开放，胞内的Ca2+浓度升高 通过钙调素激活NO合成酶产生NO，NO作为气体分子 迅速通过细胞膜在胞间传递并进入平滑肌细胞 通过鸟苷酸环化酶的激活引起cGMP合成增加并使平滑肌细胞松弛而使血管扩张。
  • 第四节、膜受体介导的信息传递
    • 三种类型的细胞表面受体
      • 离子通道关联受体
        • 受体是多次穿膜蛋白。受体与配体结合后构象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了膜的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。如神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性。
        • 乙酰胆碱受体
        • 离子通道耦联的受体介导的信号转导特点： 受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白 跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性
      • G蛋白关联受体
        • G蛋白:由GTP控制活性的蛋白，当与GTP结合时具有活性，当与GDP结合时没有活性。既有单体形式（ras蛋白），也有三聚体形式（Gs蛋白）。在信号转导过程中起着分子开关的作用。
        • G蛋白(鸟苷酸结合蛋白)特点： ① 由a、b、g亚基组成的异聚体； ② 能结合GTP或GDP； ③ 其本身的构象改变可活化效应蛋白。
        • G蛋白根据a亚基的功能将G蛋白分为 1、激动型G蛋白（Gs），可激活环化酶； 2、抑制性G蛋白（Gi），可抑制环化酶； 3、磷酸酯C型G蛋白（Gp），可激活磷脂酶。 不同G蛋白使受体与其相适应的效应酶特异性偶联起来。
        • G蛋白耦联受体介导的信号通路 根据产生的第二信使的不同，可分为cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。
          • 一、cAMP信号通路
            • 胰高血糖素引起肝细胞中糖原分解
            • 该信号途径涉及的反应链可表示为：激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）→基因调控蛋白→基因转录
          • 2、磷脂酰肌醇信号通路 这一通路的首要效应酶是磷脂酶C(PLC)， PLC的激活使质膜上二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解成三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)两个第二信使。
      • 细胞内的钙信号
        • 细胞外和内质网腔中钙离子浓度显著高于细胞质基质。
      • 酪氨酸激酶活性的酶联受体
        • 受体多为一次穿膜蛋白质，自身具有酶的性质，可与酶结合在一起，受体外端有配体结合部位，内为催化部位。这一类受体转导的信号通常与细胞的生长、繁殖、分化、生存有关。
  • 第五节、信号的整合与控制
    • 多途径、多层次的细胞传递通路具有收敛或发散的特点。每种受体都能识别与之结合的特异性配体,来自各种非相关受体信号,可以在细胞内收敛成激活一个共同的效应器(如Ras或Raf蛋白）的信号，从而引起一系列反应。另外，来自相同的配体的信号，又可发散各种不同的效应器，导致多样化的细胞应答。例如，同为乙酰胆碱作用于骨骼肌细胞引起收缩，作用与心肌细胞却降低收缩频率。
• 第十五章 细胞增殖与细胞周期
  • 细胞增殖的意义
    • 生物机体的生长发育依赖细胞增殖。 补充生命活动过程中衰老损伤和死亡的细胞。有机体创伤的修复依靠细胞增殖实现。
  • 细胞增殖的方式
    • 原核细胞的分裂过程直接、简单而迅速，直接把细胞分为二等分，产生子代。 真核细胞因其结构复杂，有膜性细胞器，其分裂增殖有下三种方式： 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂
  • 第一节 无丝分裂
    • 分裂过程中没有纺锤体和染色体的形成，无纺锤丝的出现，故名无丝分裂。 是低等动物（如细菌）增殖的主要方式。
    • 子细胞遗传物质分配不均等
  • 第二节 有丝分裂
    • 分裂过程中有纺锤体和染色体的形成，有纺锤丝出现，故名有丝分裂 子细胞中遗传物质均等分配 是真核细胞主要的增殖方式。 首先核分裂，之后为胞质分裂。
    • （一）核分裂
      • 可分为前期、前中期、中期、后期和末期5个时期。
        • 1、前期
          • （1）染色质的浓缩、确定了分裂极、核仁缩小消失及核膜崩解。 （2）有丝分裂器的形成：形成星体、两极形成纺锤体。
        • 2、前中期
          • （1）染色体排列到赤道面上，形成赤道板。 （2）纺锤丝连到动粒上。
        • 3、中期
          • （1）染色体达到最高程度地螺旋 （2）所有染色体都以着丝粒排列在赤道面上： 动粒微管牵引力的平衡
        • 4、后期
          • （1）染色体单体向两极移动。 （2）细胞两极的远离。
        • 5、末期
          • （1）两组子染色体达到细胞两极，染色体解旋为染色质。 （2）核膜、核仁重现。 （3）有丝分裂器消失。
      • 有丝分裂器
        • 有丝分裂最主要的特点是：形成有丝分裂器
        • 中心粒前期:两对中心粒移向细胞的两极。前中期：形成纺锤体。
        • 有丝分裂装置：星体和纺锤体。  微管包括：动粒微管、极间微管、星体微管。
    • （二）胞质分裂
      • 分裂沟
      • 收缩环
        • 肌动蛋白丝
  • 第三节 减数分裂
    • 减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。
    • 减数分裂通过两次核分裂才能完成，故把减数分裂分为减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。
    • （一）减数分裂Ⅰ
      • 1、前期Ⅰ
        • 细线期
          • 染色体复制形成同源染色体
        • （2）偶线期
          • 联会：同源染色体配对 二价体：每对染色体形成一个二价体。
        • （3） 粗线体
          • 形成四分体
        • （4）双线期: 联会复合体消失，同源染色体在某些部位分离，但仍存在多处交叉。
        • （5）终变期染色体高度凝集，核膜、核仁消失，纺锤体开始形成，四分体均匀分布，交叉端化。
      • 2、中期Ⅰ
        • 水平排布
      • 3、后期Ⅰ
        • 同源染色体彼此分离， 非同源染色体随机组合
      • 4、末期Ⅰ
        • 染色体到达两极并开始解螺旋，去凝集，逐渐变成分散的染色质。 核膜、核仁重新出现。 细胞质也分裂，形成两个独立的子细胞， 每个子细胞中含有母细胞染色体数目的一半。
    • （二）减数分裂Ⅱ
      • 该过程与有丝分裂类似，分为前、中、后、末四个时期，分别称为前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ。
  • 第四节 细胞周期
    • 　　　 细胞增殖周期，简称细胞周期(cell cycle)，是指连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束开始到下一次有丝分裂结束为止所经历的整个序列过程。这个过程所需要的时间称为细胞周期时间。
    • 根据细胞周期可将高等动物细胞分为3类： ①连续分裂细胞，如表皮生发层、骨髓干细胞。 ②休眠细胞，暂不分裂，适当刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。 ③不分裂细胞，又称终端细胞，不再分裂，如神经、肌肉、多形核细胞等。
    • 细胞周期分期
      • G0期
        • 细胞暂时脱离细胞周期处于静止状态。在一定条件下细胞又可重新进入G1期并进行细胞周期的运转。
      • １、G1期（DNA合成前期，指有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间） 　RNA在此期大量合成，导致蛋白质量明显增加。 S期所需的DNA复制相关的酶系，如DNA聚合酶。 G1期向S期转变相关的蛋白质如触发蛋白、钙调蛋白、细胞周期蛋白等均在此期合成。 　　 还合成微管蛋白和抑素。
        • 触发蛋白是一种不稳定蛋白，它对细胞从G1期进入S期是必须的。只有当其含量积累到临界值，细胞周期才能朝DNA合成方向进行。 G1的限制点 抑素是一类蛋白质性的物质，抑制细胞从G1期进入S期。
      • ２、S期（DNA合成期，从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，是细胞增殖周期的关键阶段） S期是细胞进行大量DNA复制的阶段，组蛋白及非组蛋白也在此期大量合成，最后完成染色体的复制。 中心粒的复制也在S期完成。
      • ３、G2期（DNA合成后期，从DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期，为有丝分裂进行物质条件） 为细胞分裂准备期，细胞中合成一些与M期结构功能相关的蛋白质，与核膜破裂，染色体凝集相关的成熟促进因子在此期合成。 微管蛋白G2期合成达高峰，为M期纺锤体微管的形成提供了丰富的来源。 已经复制的中心粒在G2期逐渐长大，并开始向细胞两极分离。
        • G2期监控点：检查DNA是否完成复制，细胞是否已生长到合适大小等。
      • ４、M期（有丝分裂期，细胞经过分裂将染色体平均分配到两个子细胞中） 　　　在此期细胞中，染色体凝集后发生姊妹染色单体的分离，核膜核仁破裂后再重建，胞质中有纺锤体收缩环出现，随着两个子核的形成，胞质也一分为二，由此完成细胞分裂。
  • 第五节 细胞周期调控
    • 生物钟决定着细胞是否、何时生长、分裂、或死亡。这就是细胞周期调控机制，它在相关基因的控制下，依据一定的规则和节奏运行着，调控细胞的生长、分裂和死亡。
    • 促成熟因子（MPF）
    • CDK激酶 与细胞分裂有关，即细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK)，控制着细胞周期各期之间的顺序转换。
    • 1983年Timothy Hunt首次发现海胆卵受精后，在其卵裂过程中两种蛋白质的含量随细胞周期剧烈振荡，在每一轮间期开始合成，G2/M时达到高峰，M结束后突然消失，在下一个周期中又重复这一消长现象，故命名为周期素或周期蛋白(cyclin)。
    • 4、G1期到S期的调控为例
      • 　　　低磷酸化的Rb蛋白可与一些转录因子如E2F结合，抑制这些转录因子的活性，阻止细胞的生长。 高磷酸化状态Rb蛋白则失去这种功能，使E2F游离，进入核内，发挥转录活性，促进细胞周期进行。
      • E2F转录因子
        • 一种转录因子，可以促进DNA合成相关基因表达，从而促进G1期到S期。
      • Rb基因
        • Rb蛋白，一种抑癌基因，磷酸化／去磷酸化是其调节细胞生长分化的主要形式，多种cyclin – CDK的底物，具有多个被磷酸化的位点。
    • （三）影响细胞周期的因素 　1．生长因子 生长因子是促细胞周期运行的重要因子。RTK-Ras-MAPK信号传递途径是细胞外的信号传递到细胞核内最基本的途径。 2．原癌基因 原癌基因被激活，其编码蛋白大量表达，这些蛋白对细胞周期具有促进作用。 3．抑癌基因　 抑癌基因可抑制细胞周期于静止期，并使DNA复制不完全或损伤的细胞不能进入分裂期，避免细胞的癌变。
• 第十六章 细胞分化
  • 本质是基因选择性表达的结果，即基因表达调控的结果 。
  • 细胞分化的概念：在个体发育中，为执行特定的生理功能，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。
  • 第一节 细胞分化的基本特征
    • 管家基因 这类基因的表达产物为细胞生命活动持续需要和必不少，但与细胞分化的关系不大，在细胞分化中只起协助作用 如tRNA，rRNA基因，催化能量代谢的各种酶系，三羧酸循环中各种酶系等
    • 奢侈基因，编码细胞特异性蛋白，与各种分化细胞的特定性状直接相关，这类基因对细胞自身生存无直接影响。 如编码红细胞血红蛋白，肌细胞的肌球蛋白和肌动蛋白等的基因属此类。
    • 从分子层次看，细胞分化主要是奢侈基因中某种（或某些）特定基因选择性表达的结果。某些基因的选择性表达合成了执行特定功能的蛋白质，从而产生特定的分化细胞类型。
  • 第二节、胚胎细胞分化
    • 细胞决定
      • 细胞决定先于细胞分化并制约着分化的方向 细胞决定：在个体发育过程中，细胞在发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的发育命运，只能向特定方向分化的状态。 原肠期的三胚层形成时，形成各器官的预定区已经确定，只能按一定的规律发育分化成特定的组织、器官和系统 。
      • 细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的能力.
      • 决定子：指影响卵裂细胞向不同方向分化的细胞质成分。
  • 第三节、影响细胞分化的因素
    • 1、胞外信号 近端因子：细胞接触；旁分泌；自分泌；缝隙连接 远端因子：内分泌（激素） 2、位置效应对细胞分化的影响。 3、激素对细胞分化的影响。 4、环境因素对细胞分化的影响。
  • 第四节、细胞分化的分子基础
    • 基因表达的多级调控
      • 一、细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平
        • 与基因表达的调控区相互作用的转录因子分两大类： 通用转录因子： 为大量基因转录所需要并在许多细胞类型中都存在的因子。 组织细胞特异性转录因子： 为特定基因或一系列组织特异性基因所需要，并在一个或很少的 几种细胞类型中存在的因子。
        • 顺式作用元件的组成
        • 细胞是如何协调这一过程？ 关键的转录因子，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。
        • 几种调控模式
          • （1）基因连锁激活组织专一性基因转录
          • （2）转录因子组合对细胞分化的调节
          • (3)DNA甲基化在转录水平上调控细胞分化的基因表达
  • 第五节、干细胞
    • 细胞分化能力的强弱称为发育潜能。
    • 干细胞有两方面区别于其它细胞的特征： 1. 可分化为与自身完全相同的细胞， 2. 可生产出特异性分化的细胞。 根据个体发育过程中出现的先后次序不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞
    • 根据干细胞的分化能力，可以分为 全能干细胞 可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。 多能干细胞 可以分化为多种类型的细胞，如造血多能干细胞可以分化为12种血细胞。 单能干细胞 或称 定向干细胞 ，只能分化为一种类型的细胞。 由定向干细胞最终形成特化细胞类型的过程称为终末分化
  • 第六节、细胞分化的应用
    • 转分化 ：一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象称为转分化。 转分化往往经历 去分化 和 再分化 的过程 去分化 ：分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未分化特征的细胞的过程：
    • 再生 是指生物体缺失一部分后发生重建的过程。
      • 再生的本质：是成体动物为修复缺失组织器官的发育再活化，是多潜能未分化细胞的再发育。 再生的过程：细胞去分化，细胞迁移和细胞增殖的组合，而不是单纯的补充或增殖。
      • 去分化+再分化
• 第十七章 细胞衰老和凋亡
  • 第一节细胞衰老
    • 细胞内部结构发生衰变，从而导致细胞生理功能衰退或丧失的过程
    • 细胞皱缩 膜通透性、脆性增加，核膜内折 细胞器数量特别是线粒体数量减少 胞内出现脂褐素等异常物质沉积 细胞间的间隙连接减少 最终出现细胞凋亡或坏死
  • 第二节 细胞凋亡
    • 细胞死亡 细胞生命现象不可逆的停止，细胞结构和功能不可逆的丧失。 细胞死亡并非与机体死亡同步 正常组织中也发生细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的。
    • 细胞死亡的方式
      • 一、细胞坏死（细胞被动性死亡）
        • 细胞坏死由于比较强烈的有害刺激或细胞内环境的严重紊乱而导致的细胞死亡。 是非生理条件下细胞死亡的过程 特点： 细胞质膜和核被膜破裂 细胞骨架和核纤层解体 细胞质溢出，发生炎症反应
        • 非正常死亡 细胞内容物释放、炎症
      • 二、细胞凋亡（细胞主动性死亡）
        • 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受到严格的由遗传机制决定的程序性死亡
        • 正常死亡 表面有凋亡小体、无炎症
        • 凋亡小体 胞膜内陷、反折，包围凝集断裂的染色质、胞质、细胞器等 形成芽状突起并分离，形成一些有膜包被，内涵物不外溢的小 块，称凋亡小体
        • 细胞凋亡的生化特征
          • 细胞内活性氧增多 线粒体质膜通透性变大 DNA切割为梯形片段 胞浆内Ca2+浓度升高
        • 细胞凋亡最显著生化特征
          • 染色质DNA片段化 内源性核酸内切酶活化，将核小体间的连接DNA降解
  • 第三节 细胞凋亡的基本过程
    • 诱导期
      • 信号反应期
        • 效应期
          • 死亡期
    • 1、效应酶-----胱冬肽酶（Caspase）
      • Caspase是一类促凋亡的蛋白水解酶，活性中心富含半胱氨酸，对底物的天冬氨酸部位有特异水解作用。 以酶原的形式存在 经外部或内部刺激可引发其级联（瀑布）式的活化
      • 胱冬肽酶功能 水解细胞骨架蛋白，导致细胞解体，形成凋亡小体 激活DNA酶，切割DNA 水解核纤层蛋白，核纤层解体使染色质凝缩
    • 2、Caspase依赖性的细胞凋亡
      • （1）由死亡受体起始的外源途径
  • 第四节 细胞凋亡的生物学意义
    • 一、 确保正常生长发育 手指的形成 二、 清除完成使命的废旧细胞 月经期子宫内膜上皮细胞的清除 三、清除病毒感染的细胞-防御功能 四、维持器官和组织细胞数目的相对稳定
• 第十八章 细胞的癌变
  • 第一节 癌细胞的特性
    • 1、增殖 2、扩散
    • 癌细胞的主要特点
      • （一）形态 1、细胞外形改变 多成球状 2、细胞骨架结构紊乱 癌细胞中微管变短，排列紊乱，微丝亦发生结构异常。 3、质膜结构变化 4、核异常 ⑴核大 ⑵核大小不等 ⑶核孔数目 ⑷核深染 ⑸核型变化
      • （二）生理
        • 1、无限分裂
        • 2、接触抑制现象丧失
          • 接触抑制是指细胞在生长过程中达到相互接触时停止分裂的现象。
        • 3、细胞粘着性减弱
          • 原因：纤连蛋白合成减弱。
        • 4、贴壁性下降
          • 原因：糖胺聚糖合成减弱。
        • 5、易于被凝集素凝集
      • （三）生化
        • 1、质膜化学组成改变 2、高尔基体成分改变 3、纤连蛋白分泌减少 4、产生新的膜抗原 5、对生长因子的需求量降低 6、分泌蛋白水解酶
  • 第二节 癌的发生与致癌剂
    • 致癌剂
      • １、物理致癌剂　 ２、化学致癌剂 ３、病毒致癌剂
  • 第三节 癌基因与抑癌基因
    • 原癌基因：为细胞的正常基因，多编码控制细胞周期、细胞凋亡、细胞增殖的各种调控因子和活性蛋白，是细胞正常功能所必需； 癌基因：为原癌基因的突变形式，或改变了表达方式（过量、产物活性的改变，等），其结果是引起正常细胞的癌变。
    • 2、抑癌基因
      • 与遏制细胞增殖有关，这类基因的缺失或失活，也可引起细胞癌变，这类基因为抑癌基因。
  • 第四节 癌症的发生
    • 原癌基因的激活
    • 抑癌基因受到抑制
    • 癌症起始于一个细胞突变
    • 细胞癌变是多次基因突变的结果
    • 肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果 1.癌的发生是由多个相关基因突变的共同作用引起的； 2.并不是基因组的每一次突变都被积累下来，细胞中有DNA损伤修复机制，及复制纠错机制，阻止突变细胞继续分裂；当细胞逃脱了纠错机制的监控进入分裂，就有可能转变为癌细胞；而癌细胞的快速增殖助长了有害突变的积累； 3.环境中的各种诱变因素（辐射、化学诱变剂、病毒……）增加突变几率，诱发癌症。这种作用也是可积累的。
• 第二十章 生物技术和细胞工程
  • 二、杂交瘤技术与单克隆抗体
    • 3、单抗隆抗体的应用
      • 单克隆抗体的优点： 特异性强，灵敏度高，并可以大量制备。
      • ①作为诊断试剂
        • 用于体外诊断人类和动植物疾病及病原鉴定，纯度高、特异性强，具有准确、高效、简易、快速的优点。
      • ②定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
        • 利用同位素标记单抗，在特定组织成像
      • ③用于治疗疾病和运载药物
        • 制成生物导弹，将药物定向带到癌细胞所在的位置，在原位杀死癌细胞，疗效高、副作用小。
  • 五、细胞拆和
    • 把完整细胞的细胞质和细胞核用特殊的方法分离开来，或把细胞核从细胞质中吸取出来，或用紫外线等把细胞中的核杀死，然后再把同种或异种的细胞核和细胞质重新组织起来，培育新的细胞或新的生物个体。