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翟中和细胞生物学笔记(全)

细胞的基本共性

所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。

所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。

作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。

所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。

细胞连接的功能分类

封闭连接◆紧密连接通讯连接◆间隙连接◆神经细胞间的化学突触◆植物细胞中的胞间连丝锚定连接◆与中间丝相关的锚定连接：?桥粒?半桥粒◆与肌动蛋白丝相关的锚定连接：?粘合带?粘合斑

紧密连接是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间

◆形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；◆隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；◆支持功能锚定连接

连接名称跨膜粘连蛋白胞外配体结合细胞骨架类型胞内錨蛋白

桥粒钙黏蛋白相邻细胞钙黏蛋白中间丝桥粒斑珠蛋白、桥粒斑蛋白

半桥粒整连蛋白基膜的层粘连蛋白中间丝桥粒斑样蛋白

黏合带钙黏蛋白相邻细胞钙黏蛋白微丝连环蛋白、纽蛋白、α—辅肌动蛋白

黏合斑整连蛋白基膜的纤粘连蛋白微丝踝蛋白、纽蛋白、filamin和α—辅肌动蛋白

通讯连接

间隙连接：分布广泛，几乎所有的动物组织中都存在间隙连接。

神经细胞间的化学突触◆存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式它通过释放神经递质来传导神经冲动。

胞间连丝：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,完成细胞间的通讯联络。

间隙连接?连接子是间隙连接的基本单位。每个连接子由6个跨膜连接蛋白呈环状排列，连接子中心形成一个直径约1.5nm 的孔道。

?连接单位由两个连接子对接构成。

细胞表面的黏着分子钙粘蛋白选择素免疫球蛋白超家族（IgSF）整联蛋白家族。

钙粘蛋白：属同亲型结合，依赖Ca2+的细胞粘着糖蛋白，介导依赖Ca2+的细胞粘着和从ECM到细胞质传递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。（30多个成员的糖蛋白家族）

选择素: 属异亲型结合，依赖Ca2+的细胞粘着分子，能与特异糖基识别并结合。P—选择素、E—选择素和L—选择素。

免疫球蛋白超家族：指分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的细胞黏着分子(CAM)超家族。介导同亲型细胞粘着或介导异亲型细胞粘着,但其粘着作用不依赖Ca2+，其中神经细胞黏着分子（N-CAMs）在神经组织细胞间的粘着中起主要作用。整连蛋白：属于异亲性结合、Ca2+或Mg2+依赖性的黏着分子，介导细胞与细胞之间或细胞与胞外基质间的黏着。

细胞外基质根据其组成成分的功能划分：①结构蛋白，包括胶原和弹性蛋白，分别赋予胞外基质强度和韧性；②蛋白聚糖，由蛋白和多糖共价形成，具有高度亲水性，赋予胞外基质抗压的能力③粘连糖蛋白，包括层粘连蛋白和纤连蛋白，有助于细胞粘连到胞外基质上。

一、基本概念

细胞外被(cell coat)又称糖萼(glycocalyx)

细胞外基质(extracellular matrix)

真核细胞的细胞外结构（extracellular structures）

二、胶原(collagen)

胶原是胞外基质最基本结构成份之一，

动物体内含量最丰富的蛋白（总量的

30％以上）。

常见的胶原类型及其在组织中的分布

胶原及其分子结构

胶原的合成与加工

胶原的功能

三、氨基聚糖和蛋白聚糖

氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)

蛋白聚糖(proteoglycan)

四、层粘连蛋白和纤粘连蛋白

层粘连蛋白(laminin)

纤粘连蛋白(fibronectin)

五、弹性蛋白(elastin)

◆弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要

存在于脉管壁及肺。

◆弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予

组织以弹性及抗张性。

◆弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具

有两个明显的特征:

?构象呈无规则卷曲状态;

?通过Lys残基相互交连成网状结构。

六、植物细胞壁

植物细胞壁的组成

植物细胞壁的功能

◆增加细胞强度，提供支持功能；

◆信息储存库的功能：产生多种寡糖

素作为信号物质，或抵抗病、虫害，

或作为细胞生长和发育的信号物质。

细胞外基质(extracellular matrix)

◆结构组成：

指分布于细胞外空间, 由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构

◆主要功能：

?构成支持细胞的框架，负责组织的构建；

?胞外基质三维结构及成份的变化,改变细

胞微环境从而对细胞形态、生长、分裂、

分化和凋亡起重要的调控作用。

?胞外基质的信号功能

细胞外被(cell coat)又称糖萼(glycocalyx)

◆结构组成：

指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。

◆功能：

不仅对膜蛋白起保护作用,而且在细胞识别中起重要作用。

真核细胞的细胞外结构（extracellular structures）

常见的胶原类型及其在组织中的分布

◆胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白；

◆Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；

但并非所有胶原都形成纤维；

?Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、

韧带及骨中,具有很强的抗张强度;

?Ⅱ型胶原主要存在于软骨中;

?Ⅲ型胶原形成微细的原纤维网,广泛分布于

伸展性的组织,如疏松结缔组织;

?Ⅳ型胶原形成二维网格样结构,是基膜的主要

成分及支架。

胶原及其分子结构

◆胶原纤维的基本结构单位是原胶原；

◆原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构；

◆原胶原肽链具有Gly-x-y重复序列，对胶原纤

维的高级结构的形成是重要的；

◆在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈1/4交替平

行排列,形成周期性横纹。

胶原的合成与加工

◆前体肽链在粗面内质网合成，并形成前原胶原(preprocollagen)；

?前原胶原(preprocollagen)是原胶原的前体

和分泌形式，

?在粗面内质网合成、加工与组装，

经高尔基体分泌；

◆前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶

作用, 分别切去N-末端前肽及C-末端前肽, 成为原胶

原（procollagen）；

◆原胶原进而聚合装配成胶原原纤维（collagen fibril）

和胶原纤维（collagen fiber）。

胶原的功能

◆胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度最

大,构成细胞外基质的骨架结构,细胞外基质中的其

它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体

◆在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适

应特定功能的需要；

◆胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号

传递的调控网络中。

氨基聚糖

◆氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的长链多糖

?二糖单位之一是氨基己糖

(氨基葡萄糖或氨基半乳糖) + 糖醛酸;

?氨基聚糖: 透明质酸、4-硫酸软骨素、6-硫酸软骨素、

硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等。

◆透明质酸(hyaluronic acid)及其生物学功能

?透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成

分,也是蛋白聚糖的主要结构组分

?透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用

?透明质酸使细胞保持彼此分离,使细胞易于运动迁

移和增殖并阻止细胞分化

蛋白聚糖

◆蛋白聚糖见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面

◆蛋白聚糖由氨基聚糖与核心蛋白(core protein)的丝氨酸残

基共价连接形成的巨分子

◆若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合

形成多聚体

◆蛋白聚糖的特性与功能

?显著特点是多态性：不同的核心蛋白, 不同的氨基聚糖；

?软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以凝

胶样特性和抗变形能力；

?蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与多

种生长因子结合，完成信号的传导。

层粘连蛋白(laminin)

◆层粘连蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,动物胚胎

及成体组织的基膜的主要结构组分之一；

◆层粘连蛋白的结构由一条重链和两条轻链构成

?细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上；

?层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：

与Ⅳ型胶原的结合部位；

与细胞质膜上的整合素结合的

Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。

◆层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用；

层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。

纤粘连蛋白(fibronectin)

◆纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）

◆纤粘连蛋白分型：

◆纤粘连蛋白的主要功能：

?介导细胞粘着，进而调节细胞的形状和细胞骨

架的组织,促进细胞铺展；

?在胚胎发生过程中,纤粘连蛋白对于许多类型细

胞的迁移和分化是必须的；

?在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它

免疫细胞迁移到受损部位；

?在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于

血管受损部位。

?血浆纤粘连蛋白是二聚体,由两条相似的A链及

链组成,整个分子呈V形。

?细胞纤粘连蛋白是多聚体。

?纤粘连蛋白不同的亚单位为同一基因的表达产

物, 每个亚单位由数个结构域构成，RGD三肽

序列是为细胞识别的最小结构单位

?纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之

一,在其细胞外功能区有与RGD高亲和性结合部位。

植物细胞壁的组成

◆纤维素分子纤维素微原纤维（microfibril）,

?为细胞壁提供了抗张强度

◆半纤维素（hemicellulose）: 木糖、半乳糖和葡萄糖

等组成的高度分支的多糖

?介导微原纤维连接彼此连接或介导微原纤维与其

它基质成分（果胶质）连接

◆果胶质（pectin）：含有大量携带负电荷的糖，结合

Ca2+等阳离子,被高度水化形成凝胶

?果胶质与半纤维素横向连接,参与细胞壁复杂网架的形成。

◆伸展蛋白(extensin)：糖蛋白,在初生壁中含量可多达15％，

糖的总量约占65％。

◆木质素(lignin)：由酚残基形成的水不溶性多聚体。

?参与次生壁形成,并以共价键与细胞壁多糖交联,大大增

加了细胞壁的强度与抗降解

第五章物质的跨膜运输与信号传递

物质的跨膜运输

细胞通讯与信号传递

第一节物质的跨膜运输

●被动运输（passive transport）

●主动运输（active transport）

●胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）

第二节细胞通讯与信号传递

●细胞通讯与细胞识别

●细胞的信号分子与受体

●通过细胞内受体介导的信号传递

●通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递

●由细胞表面整合蛋白介导的信号传递

●细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息

被动运输（passive transport）

◆特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白

◆类型：简单扩散（simple diffusion）、协助扩散（facilitated diffusion）

◆膜转运蛋白：

?载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease）性质；

介导被动运输与主动运输。

?通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择性，转运速率高；

离子通道是门控的；只介导被动运输

类型：电压门通道（voltage-gated channel）

配体门通道（ligand-gated channel）

压力激活通道（stress-activated channel）

主动运输（active transport）

●特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白

被动与主动运输的比较

●类型：三种基本类型

◆由ATP直接提供能量的主动运输—

?钠钾泵（结构与机制）

?钙泵（Ca2+-ATP酶）

?质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶

◆协同运输（cotransport）

由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用，

靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式

◆物质的跨膜转运与膜电位

胞吞作用（endocytosis）

与胞吐作用（exocytosis）

作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜

运输，又称膜泡运输或批量运输

（bulk transport）。属于主动运输。

●胞吞作用

●胞吐作用

胞吐作用

●组成型的外排途径（constitutive exocytosis pathway）

所有真核细胞

连续分泌过程

用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子）default pathway：除某些有特殊标志的駐留蛋白和调节型分泌泡外，

其余蛋白的转运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面

●调节型外排途径（regulated exocytosis pathway）

特化的分泌细胞

储存——刺激——释放

产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分选机制，

分选信号存在于蛋白本身，分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白

来决定

●膜流：动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的

●囊泡与靶膜的识别与融合

细胞通讯与细胞识别

●细胞通讯（cell communication）

●细胞识别（cell recognition）

细胞通讯（cell communication）

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的反应。细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。

●细胞通讯方式：

◆分泌化学信号进行通讯

?内分泌（endocrine）

?旁分泌（paracrine）

?自分泌（autocrine）

?化学突触（chemical synapse）

◆接触性依赖的通讯

细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白

◆间隙连接实现代谢偶联或电偶联

细胞识别（cell recognition）

●概念：

细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。

●信号通路（signaling pathway）

细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。

细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。

细胞的信号分子与受体

●信号分子（signal molecule）

◆亲脂性信号分子

◆亲水性信号分子

◆气体性信号分子(NO)

●受体（receptor）多为糖蛋白

●第二信使（second messenger）

●分子开关（molecular switches）

◆细胞内受体: 为胞外亲脂性信号分子所激活

激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）

◆细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活

细胞表面受体分属三大家族：

?离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor）

?G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor）

?酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）

通过细胞内受体介导的信号传递

●甾类激素介导的信号通路

两步反应阶段：

◆初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；

◆次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用。

●一氧化氮介导的信号通路

通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递

●离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递

●G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递

●细胞表面其它与酶偶联的受体

离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递

◆信号途径

◆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-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递

●cAMP信号通路

●磷脂酰肌醇信号通路

受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路

细胞表面其它与酶偶联的受体

◆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（ANPs-signals）

◆酪氨酸蛋白激酶联系的受体

两大家族：

?一是与Src蛋白家族相联系的受体；

?二是与Janus激酶家族联系的受体。

信号转导子和转录激活子（signal transducer and actvator of transcription，STAT）与JAK-STAT途径。cAMP信号通路

◆反应链：

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→基因调控蛋白→基因转录

◆组分及其分析

G-蛋白偶联受体

G-蛋白活化与调节

效应酶——腺苷酸环化酶

◆GPLR的失敏（desensitization）与减量调节

◆细菌毒素对G蛋白的修饰作用

GPLR的失敏：

例：肾上腺素受体被激活后，10-15秒cAMP骤增，然后在不到1min内反应速降，以至消失。

受体活性快速丧失（速发相）---失敏（desensitization）；

?机制：受体磷酸化受体与Gs解偶联，cAMP反应停止并被PDE降解。

?两种Ser/Thr磷酸化激酶：

PKA 和β肾上腺素受体激酶（β ARK），负责受体磷酸化；

?胞内协作因子β扑获蛋白（βarrestin）---结合磷酸化的受体，抑制其功能活性（βarrestin 已克隆、定位11q13）。

反应减弱（迟发相）---减量调节（down-regulation）

?机制：受体-配体复合物内吞，导致表面受体数量减少，发现βarrestin可直接与Clathrin结合，在内吞中起adeptors作用；?受体减量调节与内吞后受体的分选有关。

磷脂酰肌醇信号通路

◆“双信使系统”反应链：胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→

→IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应

磷脂酶C(PLC)→

→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH

受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路

◆受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs）

包括6个亚族

◆信号转导：配体→受体→受体二聚化→受体的自磷酸化→

激活RTK→胞内信号蛋白→启动信号传导

◆ RTK- Ras信号通路：

配体→RTK→adaptor ←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白

（转录因子）的磷酸化修钸。

◆G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活

◆ RTKs的失敏（desensitization）

G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活

?MAPK（Mitogen-activated protein kinase）又称ERK（extracelular signal-regulated kinase）----真核细胞广泛存在的Ser/Thr蛋白激酶。

?MAPK的底物：膜蛋白（受体、酶）、胞浆蛋白、核骨架蛋白、及多种核内或胞浆内的转录调控因子----在细胞增殖和分化中具有重要调控作用。

? PTX敏感性G蛋白（Gi，Go）的βγ亚基依赖于Ras激活MAPK，具体机制还有待深入研究；

? PKC、PLC与G蛋白偶联受体介导的MAPK激活

PKC和PLC 参与G蛋白偶联受体激活MAPK ：

? G蛋白偶联受体激活G蛋白；G蛋白α亚基或βγ亚基激活PLC，促进膜磷脂代谢；磷脂代谢产物（DAG + IP3 ）激活PKC；PKC 通过Ras 或Raf 激活MAPK ；

?由于PKC对钙的依赖性不同，所以G蛋白偶联受体– MAPK途径对钙要求不同；

? PKA对G蛋白偶联受体– MAPK途径的负调控

?迄今未发现和制备出MAPK组成型突变（dominant negative mutant），提示细胞难于忍受MAPK的持续激活（MAPK的去活是细胞维持正常生长代谢所必须）。主要机制：特异性的Tyr/Thr磷脂酶可选择性地使MAPK去磷酸化，关闭MAPK信号。

? cAMP ↑，MAPK ↓；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通过RTK或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。

RTKs的失敏：

催化性受体的效应器位于受体本身，因此失敏即酶活性速发抑制。

机制：受体的磷酸化修饰。EGF受体Thr654的磷酸化导致RTK活性的

抑制，如果该位点产生Ala突变，则阻止活性抑制，后又发现C

端的Ser1046/7也是磷酸化位点。磷酸化位点所在的C端恰好是

SH2蛋白的结合部位。

引起受体磷酸化的激酶：

PKC----作用于Thr654；

CaMK2（Ca2+和CaM依赖的激酶2）----作用于Ser1046/7

还发现：EGF受体是CDK的靶蛋白，提示和周期调控有关。

RTK晶体结构研究表明，RTK激活后形成稳定的非抑制性构象；磷酸化修饰后，形成抑制性构象，引起失敏。 RTK失敏对细胞正常功能所必须，RTK 的持续激活将导致细胞生长失控。

由细胞表面整合蛋白介导的信号传递

??整合蛋白与粘着斑

??导致粘着斑装配的信号通路有两条

??粘着斑的功能：

◆一是机械结构功能；

◆二是信号传递功能

??通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：

◆由细胞表面到细胞核的信号通路

◆由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路

细胞信号传递的基本特征

与蛋白激酶的网络整合信息

●细胞信号传递的基本特征：

◆具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点

◆细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性

◆信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存

◆细胞以不同的方式产生对信号的适应(失敏与减量调节)

●蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk

第六章细胞质基质与细胞内膜系统

第一节细胞质基质

细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytomatrix）

细胞内膜系统（endomembrane system）

第二节内质网

内质网(endoplasmic reticulum,ER)

的形态结构

ER的功能

内质网与基因表达的调控

第三节高尔基体

高尔基体的形态结构

高尔基体的功能

高尔基体与细胞内的膜泡运输

第四节溶酶体与过氧化物酶体

第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的组装

分泌蛋白合成的模型---信号假说

蛋白质分选与分选信号

膜泡运输

细胞结构体系的组装

一、细胞质基质

（cytoplasmic matrix or cytomatrix）

细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其

体积约占细胞质的一半

基本概念：

用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构

后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学

家多称之为胞质溶胶。

主要成分：中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。

主要特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；

通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。完成各种中间代谢过程

如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等

蛋白质的分选与运输

与细胞质骨架相关的功能

维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等

蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解

蛋白质的修饰

控制蛋白质的寿命

降解变性和错误折叠的蛋白质

帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象

二、细胞内膜系统

（endomembrane system）

细胞内膜系统概述

细胞内膜系统的研究方法

细胞内膜系统概述

细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相

关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构。

真核细胞细胞内的区域化（compartmentalization）：

?细胞骨架纤维为组织者的Cytomatrix形成

有序的动态结构；

?细胞内的膜相结构----细胞器（organelles）。

细胞内膜系统的研究方法

De Duve, A.Claude and G.Palade,1974 Nobel Plrize

?放射自显影（Autoradiography）;

?生化分析（Biochemical analysis）;

?遗传突变分析（Genetic mutants）

一、内质网的形态结构

内质网的两种基本类型

粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，rER）

光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）

微粒体（microsome）

二、ER的功能

ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地，几乎全部脂类和多种重要蛋白都是在内质网合成的。rER的功能

蛋白质合成

蛋白质的修饰与加工

新生肽的折叠与组装

脂类的合成

sER的功能

类固醇激素的合成（生殖腺内分泌细胞和肾上腺皮质）

肝的解毒作用（Detoxification）

System of oxygenases---cytochrome p450 family；

肝细胞葡萄糖的释放（G-6P G）

储存钙离子：肌质网膜上的Ca2+-ATP酶将细

胞质基质中Ca2+ 泵入肌质网腔中

蛋白质合成

分泌蛋白；整合膜蛋白；内膜系统各种细胞器内的可溶性蛋白（需要隔离或修饰）。

其它的多肽是在细胞质基质中“游离”核糖体上合成的：

包括：细胞质基质中的驻留蛋白、质膜外周蛋白、核输入

蛋白、转运到线粒体、叶绿体和过氧物酶体的蛋白。

注意：细胞中蛋白质都是在核糖体上合成的，

并都是起始于细胞质基质中“游离”核糖体。

蛋白质的修饰与加工

修饰加工：糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等

糖基化在glycosyltransferase作用下发生在ER腔面

N- linked glycosylation（Asn）

O- linked glycosylation（Ser/Thr or Hylys/Hypro）

酰基化发生在ER的细胞质基质侧：软脂酸→Cys

新生肽的折叠与组装

新生肽的折叠组装：

非还原性的内腔，易于二硫键形成；

?正确折叠涉及驻留蛋白：具有KDEL or HDEL信号

蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI）

切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处

于正确折叠的状态

?结合蛋白（Binding protein，Bip，chaperone）

识别错误折叠的蛋白或未装配好的蛋白亚单位，

并促进重新折叠与装配。

脂类的合成

ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇）。

两种例外：鞘磷脂和糖脂（ER开始→Golgi complex完成）；

Mit/Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的。

各种不同的细胞器具有明显不同的脂类组成：

phosphatidylcholine（PC）：ER→GC→PM（高→低）

phosphatidylserine（PS）：PM→GC→ER（高→低）

phospholipd translocator / flippase与膜质转位

磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位点朝向cytosol；

磷脂的转运:

transport by budding：ER→GC、Ly、PM

transport by phospholipid exchange proteins（PEP）：

ER→other organelles（including Mit and Chl）。

三、内质网与基因表达的调控

内质网蛋白质的合成、加工、折叠、组装、转运及向高尔

基体转运的复杂过程显然是需要有一个精确调控的过程。

影响内质网细胞核信号转导的三种因素：

内质网腔内未折叠蛋白的超量积累。

折叠好的膜蛋白的超量积累。

内质网膜上膜脂成份的变化——主要是固醇缺乏

不同的信号转导途径，最终调节细胞核内特异基因表达

一、高尔基体的形态结构

电镜下高尔基体结构是由扁平膜囊和大小不等的囊泡构成

高尔基体是有极性的细胞器：位置、方向、物质转运与生化极性

高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应：

高尔基体至少由互相联系的4个部分组成，每一部分又可能划分出更精细的间隔

高尔基体与细胞骨架关系密切，在非极性细胞中，高尔基体分布在MTOC(负端)

高尔基的膜囊上存在微管的马达蛋白（cytoplasmic dynein和kinesin）和微丝的马达蛋白（myosin）。最近还发现特异的血影蛋白（spectrin）网架。

它们在维持高尔基体动态的空间结构以及复杂的膜泡运输中起重要的作用。

扁囊弯曲成凸面

又称形成面（forming face）或顺面（cis face）

面向质膜的凹面（concave）

又称成熟面（mature face）或反面（trans face）

高尔基体各部膜囊的４种标志细胞化学反应

?嗜锇反应的高尔基体cis面膜囊；

?焦磷酸硫胺素酶（TPP酶）细胞化学反应，显示trans面1～2层膜囊；

?胞嘧啶单核苷酸酶（CMP酶）细胞化学反应，显示靠近trans面膜囊状

和管状结构

GERL结构：60年代初，Novikoff发现CMP和酸性磷酸酶存在于高尔基体的一

侧，称这种结构为GERL，意为与高尔基体（G）密切相关，但

它是内质网（ER）的一部分，参与溶酶体（L）的生成。

?烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸酶（NADP酶）的细胞化学反应，显示中间扁平囊高尔基体顺面网状结构（cis-Golgi network，CGN）

又称cis膜囊

高尔基体中间膜囊（medial Golgi）

多数糖基修饰；

糖脂的形成；

与高尔基体有关的多糖的合成

高尔基体反面网状结构（trans Golgi network，TGN）

周围大小不等的囊泡

顺面囊泡称ERGIC/VTC----ERGIC53/58蛋白（结合Mn）反面体积较大的分泌泡与分泌颗粒

高尔基体顺面网状结构

? RER（蛋白质和脂类）— —（蛋白质KDEL或HDEL）CGN；

?蛋白丝氨酸残基发生O--连接糖基化；

?跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化；

?日冕病毒的装配

高尔基体反面网状结构

TGN中的低pH值；标志酶CMP酶阳性

TGN的主要功能：

?参与蛋白质的分类与包装、运输；

?某些“晚期”的蛋白质修饰

（如唾液酸化、蛋白质酪氨酸残基的硫酸化及蛋

白原的水解加工）在蛋白质与脂类的转运过程中

的“瓣膜”作用，保证单向转运

二、高尔基体的功能

高尔基体与细胞的分泌活动

蛋白质的糖基化及其修饰

蛋白酶的水解和其它加工过程

高尔基体与细胞的分泌活动

?蛋白质的分选及其转运的信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身

·流感病毒囊膜蛋白特异性地转运上皮细胞游离端的质膜

·水泡性口炎病毒囊膜蛋白特异性地转运上皮细胞基底面的质膜

·水泡性口炎病毒囊膜蛋白等膜蛋白在胞质基质侧的双酸分选信号Asp-X-Gln或DXE）起重要的作用

?溶酶体酶的分选：M6P 反面膜囊M6P受体

在肝细胞中溶酶体酶还存在不依赖于M6P的另一种分选途径。

蛋白质的糖基化及其修饰

蛋白质糖基化类型

蛋白质糖基化的特点及其生物学意义

蛋白聚糖在高尔基体中组装

植物细胞中高尔基体合成和分泌多种多糖

蛋白质糖基化类型

蛋白质糖基化的特点及其生物学意义

糖蛋白寡糖链的合成与加工都没有模板，靠不同的酶在

细胞不同间隔中经历复杂的加工过程才能完成。

糖基化的主要作用是蛋白质在成熟过程中折叠成正确构

象和增加蛋白质的稳定性；多羟基糖侧链影响蛋白质的

水溶性及蛋白质所带电荷的性质。对多数分选的蛋白质

来说，糖基化并非作为蛋白质的分选信号。

进化上的意义：寡糖链具有一定的刚性，从而限制了其它

大分子接近细胞表面的膜蛋白，这就可能使真核细胞的祖

先具有一个保护性的外被，同时又不象细胞壁那样限制细

胞的形状与运动。

蛋白聚糖在高尔基体中组装

一个或多个糖胺聚糖（通过木糖）结合到核心蛋白的Ser残基上植物细胞高尔基体合成和分泌多种多糖

蛋白质在高尔基体中酶解加工的几种类型

?无生物活性的蛋白原（proprotein）高尔基体切除N-端或两

端的序列成熟的多肽。如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。

?蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的多肽，如神经肽等。

?含有不同信号序列的蛋白质前体高尔基体加工成不同的产物。

?同一种蛋白质前体不同细胞、以不同的方式加工不同的多肽。

加工方式多样性的可能原因：

?确保小肽分子的有效合成；

?弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号；

?有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用。

在高尔基体中进行的肽链酪氨酸残基的硫酸化作用

三、高尔基体与细胞内的膜泡运输

高尔基体在细胞内膜泡蛋白运输中起重要的枢纽作用

一、溶酶体的结构类型

溶酶体膜的特征：

?嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境；

?具有多种载体蛋白用于水解的产物向外转运；

?膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。

溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acid phosphatase）

类型

初级溶酶体（primary lysosome）

次级溶酶体（secondary lysosome）

?自噬溶酶体（autophagolysosome）

?异噬溶酶体（phagolysosome）

残余小体（residual body），又称后溶酶体。

溶酶体是以含有大量酸性水解酶为共同特征、

不同形态大小，执行不同生理功能的一类异质性

（heterogenous）的细胞器。

二、溶酶体的功能

phagocytosis phagosome endocytosis early endosome late endosome lysosome

autophagy autophagosome

清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞

防御功能（病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞而吞噬、消化）其它重要的生理功能

溶酶体与疾病

其它重要的生理功能

作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养；

分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与分泌过程的调节

参与清除赘生组织或退行性变化的细胞；

受精过程中的精子的顶体（acrosome）反应。

溶酶体与疾病

溶酶体酶缺失或溶酶体酶的代谢环节故障，

影响细胞代谢，引起疾病。

如台-萨氏（Tay-Sachs）等各种储积症

（隐性的遗传病）

某些病原体（麻疯杆菌、利什曼原虫或病毒）被细

胞摄入，进入吞噬泡但并未被杀死而繁殖（抑制吞

噬泡的酸化或利用胞内体中的酸性环境）

三、溶酶体的发生

发生途径

分选途径多样化

?依赖于M6P 的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过

运输小泡直接分泌到细胞外；在细胞质膜上也存在依赖

于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，

通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P

受体返回细胞质膜，反复使用。

?还存在不依赖于M6P的分选途径（如酸性磷酸酶、分泌

溶酶体的perforin和granzyme）

四、溶酶体与过氧化物酶体

过氧化物酶体(peroxisome)又称微体(microbody)，是

由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。

过氧化物酶体与溶酶体的区别

过氧化物酶体的功能

过氧化物酶体的发生

过氧化物酶体与溶酶体的区别

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过氧化物酶体和溶酶体的差别

过氧化物酶体的功能

动物细胞（肝细胞或肾细胞）中过氧化物酶体可氧化分解血液

中的有毒成分，起到解毒作用。

过氧化物酶体中常含有两种酶：

依赖于黄素（FAD）的氧化酶，其作用是将底物氧化形成H2O2；

过氧化氢酶，作用是将H2O2分解，形成水和氧气。

过氧化物酶体分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。

在植物细胞中过氧化物酶体的功能：

?在绿色植物叶肉细胞中，它催化CO2固定反应副产物的氧化，

即所谓光呼吸反应；

?乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化物酶体

降解储存的脂肪酸乙酰辅酶A 琥珀酸葡萄糖。

过氧化物酶体的发生

氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体

还需要进一步装配形成成熟的细胞器。

组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质基质

中合成，然后转运到过氧化物酶体中。

过氧化物酶体蛋白分选的信号序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）：

? PTS1为Ser-lys-leu，多存在于基质蛋白的C端。

? PTS2为Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些基质蛋白N-端。

?过氧化物酶体膜上存在几种可与信号序列相识别的可能的受体蛋白。过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来。

内质网也参与过氧化物酶体的发生

一、分泌蛋白合成的模型---信号假说

信号假说(Signal hypothesis)

G．Blobel et al：Signal hypothesis,1975

信号肽（Signal peptide）与共转移（Cotranslocation）

导肽（Leader peptide）与后转移（Post translocation）

信号假说

信号假说内容

指导因子：蛋白质N-端的信号肽（signal peptide）

信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）

信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白docking protein，DP）等

在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系

信号肽与共转移

信号肽（Signal peptides）与

信号斑（Signal patches）

起始转移序列和终止转移序列

起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数

跨膜蛋白的取向

导肽与后转移

基本的特征：

蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移（post translocation）。

蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能

够正确地折叠成有功能的蛋白。

二、蛋白质分选（protein sorting）

与分选信号（sorting signals）

分选途径

分选信号

分选途径（Road map）

门控运输（gated transport）；

跨膜运输（transmembrane transport）；

膜泡运输（vesicular transport）

拓扑学等价性（Topologically equivalent）的维持

三．膜泡运输

膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍

存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白本

身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定

向运输及其复杂的调控过程。

三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用。

膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控

三种不同类型的包被小泡

具有不同的物质运输作用

网格蛋白包被小泡

COPII包被小泡

COPI包被小泡

网格蛋白包被小泡

?负责蛋白质从高尔基体TGN 质膜、胞

内体或溶酶体和植物液泡运输

?在受体介导的细胞内吞途径也负责将物

质从质膜内吞泡(细胞质) 胞内体溶酶体运输

?高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地

COPII包被小泡

?负责从内质网高尔基体的物质运输；

? COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；

包被蛋白的装配是受控的；

? COPII包被小泡具有对转运物质的选择

性并使之浓缩。

COPI包被小泡

COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF(GTP-binding protein)；

负责回收、转运内质网逃逸蛋白(escaped proteins）? ER。

细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：

?转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；

?通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)

的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。

COPI-包被小泡在非选择性的批量运输( bulk flow)中

行使功能, 负责rER? Golgi ? SV ? PM。

COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行

使顺行转运功能, 从ER→ER-Golgi IC→Golgi。

膜泡运输是特异性过程，涉及多种

蛋白识别、组装-去组装的复杂调控

膜泡融合是特异性的选择性融合，从而指导细胞内膜流的方向

选择性融合基于供体膜蛋白与受体膜蛋白的特异性相互作用

（如神经细胞质膜的syntaxin特异结合突触小泡膜上的V AMP—

vesicle-associated membrane protein)

在细胞的膜泡运输中，粗面内质网相当于重要的物质供应站，而高尔基体是重要集散中心。由于内质网的驻留蛋白具有回收信号，即使有的蛋白发生逃逸，也会保留或回收回来，所以有人将内质网比喻成“开放的监狱”（open prison）。高尔基体在细胞的膜泡运输及其随之而形成的膜流中起枢纽作用，因此高尔基体聚集在微管组织中心(MTOC)附近并在高尔基体膜囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质，从而使高尔基体维持其极性。同样，内质网、溶酶体、分泌泡和细胞质膜及胞内体也都具有各自特异的成分，这是行使复杂的膜泡运输功能的物质基础，但是在膜泡中又必须保证各细胞器和细胞间隔本身成分特别是膜成分的相对恒定。

四、细胞结构体系的组装

生物大分子的组装方式：

有些装配过程需A TP或GTP提供能量或其它成份的

介入或对装配亚基的修饰

自我装配的信息存在于装配亚基的自身，细胞提供

的装配环境

装配具有重要的生物学意义：

分子“伴侣”（molecular chaperones）

生物大分子的组装方式

?自我装配（self-assembly）

?协助装配（aided-assembly）

?直接装配（direct-assembly）

?复合物与细胞结构体系的组装

装配具有重要的生物学意义

?减少和校正蛋白质合成中出现的错误

?减少所需的遗传物质信息量

?通过装配与去装配更容易调节与控制

多种生物学过程

分子“伴侣”（molecular chaperones）

细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为分子“伴侣”。

第七章细胞的能量转换──线粒体和叶绿体

●线粒体与氧化磷酸化

●叶绿体与光合作用

●线粒体和叶绿体是半自主性细胞器

●线粒体和叶绿体的增殖与起源

第一节线粒体与氧化磷酸化

●线粒体的形态结构

●线粒体的化学组成及酶的定位

●氧化磷酸化

●线粒体与疾病

一、线粒体的形态结构

●线粒体的形态、大小、数量与分布

●线粒体的超微结构

◆外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)，

通透性较高。

◆内膜（inner membrane）：高度不通透性，向内

折叠形成嵴（cristae）。含有与能量转换相关的蛋白

◆膜间隙（intermembrane space）：含许多可溶性酶、

底物及辅助因子。

◆基质（matrix）：含三羧酸循环酶系、线粒体基因

表达酶系等以及线粒体DNA, RNA，核糖体。

·执行氧化反应的电子传递链

·ATP合成酶

·线粒体内膜转运蛋白

二、线粒体的化学组成及酶的定位

●线粒体组分分离方法

●线粒体的化学组成

●线粒体酶的定位

线粒体的化学组成

◆蛋白质(线粒体干重的65～70％)

◆脂类(线粒体干重的25～30％)：

·磷脂占3/4以上，外膜主要是卵磷脂，

内膜主要是心磷脂。

·线粒体脂类和蛋白质的比值:

0.3:1（内膜）；1:1（外膜）

三、氧化磷酸化

线粒体主要功能是进行氧化磷酸化，合成A TP，为细胞生命活动提供直接能量；与细胞中氧自由基的生成、细

胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内多种离子的跨膜转运及

电解质稳态平衡的调控有关。

●氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)的分子基础

●氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说

(Chemiosmotic Hypothesis, Mithchell,1961)

●质子动力势的其他作用

●线粒体能量转换过程略图

氧化磷酸化的分子基础

◆氧化磷酸化过程实际上是能量转换过程，即有机

分子中储藏的能量→高能电子→质子动力势→ATP

◆氧化(电子传递、消耗氧, 放能)与磷酸化(ADP+Pi，储能)

同时进行，密切偶连，分别由两个不同的结构体系执行

◆电子传递链(electron-transport chain）的四种复合物，组成两种

呼吸链：NADH呼吸链, FADH2呼吸链

◆在电子传递过程中，有几点需要说明

◆A TP合成酶（ATP synthase）(磷酸化的分子基础)

电子传递链的四种复合物(哺乳类)

◆复合物Ⅰ：NADH-CoQ还原酶复合物（既是电子传递体又是质子移位体）

组成：含42个蛋白亚基，至少6个Fe-S中心和1个黄素蛋白。

作用：催化NADH氧化，从中获得2高能电子→辅酶Q；泵出4 H+

◆复合物Ⅱ：琥珀酸脱氢酶复合物（是电子传递体而非质子移位体）

组成：含FAD辅基，2Fe-S中心，

作用：催化2低能电子→FAD→Fe-S→辅酶Q (无H+泵出)

◆复合物Ⅲ：细胞色素bc1复合物（既是电子传递体又是质子移位体）

组成：包括1cyt c1、1cyt b、1Fe-S蛋白

作用：催化电子从UQH2→cyt c；泵出4 H+ （2 个来自UQ，

2 个来自基质）

◆复合物Ⅳ：细胞色素C 氧化酶（既是电子传递体又是质子移位体）

组成：二聚体，每一单体含13 个亚基，

三维构象，cyt a, cyt a3 ,Cu, Fe

作用：催化电子从cyt c→分子O2 形成水，2 H+泵出，2 H+ 参与

形成水

在电子传递过程中，有几点需要说明

◆四种类型电子载体：黄素蛋白、细胞色素(含血红素辅基)、

Fe-S中心、辅酶Q。前三种与蛋白质结合，辅酶Q为脂溶性醌。

◆电子传递起始于NADH脱氢酶催化NADH氧化，形成高能电子

(能量转化)，终止于O2形成水。

◆电子传递方向按氧化还原电势递增的方向传递(NAD+/NAD最低，

H2O/O2最高)

◆高能电子释放的能量驱动线粒体内膜三大复合物(H+-泵)将H+从基

质侧泵到膜间隙，形成跨线粒体内膜H+梯度(能量转化)

◆电子传递链各组分在膜上不对称分布

ATP合成酶(磷酸化的分子基础)

◆分子结构

◆线粒体ATP合成系统的解离与重建实验证明电子传递与A TP合成是由两个

不同的结构体系执行, F1颗粒具有ATP酶活性

◆工作特点：可逆性复合酶，即既能利用质子电化学梯度储存的能量合成

ATP, 又能水解A TP将质子从基质泵到膜间隙

◆A TP合成机制—Banding Change Mechanism (Boyer 1979)

◆γ亚单位相对于αβ亚单位旋转的直接实验证据

氧化磷酸化的偶联机制—化学渗透假说

◆化学渗透假说内容：

电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子

沿其传递时，所释放的能量将H+从基质泵到膜间隙，形成H+电化

学梯度。在这个梯度驱使下，H+穿过A TP合成酶回到基质，同时

合成ATP,电化学梯度中蕴藏的能量储存到A TP高能磷酸键。

◆质子动力势(proton motive force)

◆支持化学渗透假说的实验证据该实验表明：

·质子动力势乃A TP合成的动力

·膜应具有完整性

·电子传递与ATP合成是两件相关而又不同的事件

质子动力势的其他作用

◆物质转运

◆产热：冬眠动物与新生儿的Brown Fat Cell

线粒体产生大量热量

细胞生物学翟中和第三版课后练习题及答案

第一章：绪论 1．细胞生物学的任务是什么？它的范围都包括哪些？ 1) 任务：细胞生物学的任务是以细胞为着眼点，与其他学科的重要概念兼容并蓄，来阐明生物各级结构层次生命现象的本质。 2) 范围： (1) 细胞的细微结构； (2) 细胞分子水平上的结构； (3) 大分子结构变化与细胞生理活动的关系及分子解剖。 2. 细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系 1）地位：以细胞作为生命活动的基本单位，探索生命活动规律，核心问题是将遗传与发育在细胞水平上的结合。 2）关系：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，研究生命现象及其规律。 3. “一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。 1) 细胞是一切生物体的最基本的结构和功能单位。 2) 所谓生命实质上即是细胞属性的体现。生物体的一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、代谢和激应等都是细胞这个基本单位的活动体现。 3) 生物科学，如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、组织学、发育生物学、分子生物学等，其研究的最终目的都是要从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理。 4) 现代生物学各个分支学科的交叉汇合是21世纪生命科学的发展趋势，也要求各个学科都要到细胞中去探索生命现象的奥秘。 5) 鉴于细胞在生命界中所具有的独特属性，生物科学各分支学科若要研究各种生命现象的机理，都必须以细胞这个生物体的基本结构和功能单位为研究目标，从细胞中研究各自研究领域中生命现象的机理。 4. 细胞生物学主要研究内容是什么？ 1）细胞核、染色体以及基因表达 2）生物膜与细胞器 3）细胞骨架体系 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）细胞起源与进化 8）细胞工程 5. 当前细胞生物学研究中的基本问题以及细胞基本生命活动研究的重大课题是什么？研究的三个根本性问题： 1）细胞内的基因是如何在时间与空间上有序表达的问题 2）基因表达的产物――结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，如何逐级装配行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的问题 3）基因表达的产物――大量活性因子与信号分子，如何调节细胞最重要的生命活动的问题生命活动研究的重大课题： 1）染色体DNA与蛋白质相互作用关系――非组蛋白对基因组的作用 2）细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及其调控 3）细胞信号转导――细胞间信号传递；受体与信号跨膜转导；细胞内信号传递 4）细胞结构体系的装配 6．你认为是谁首先发现了细胞？ 1) 荷兰学者A.van Leeuwenhoek，而不是R.Hooke。

细胞生物学翟中和重点名词解释

细胞生物学复习提纲名词解释 1.微管:在真核细胞质中，由微管蛋白构成的，可形成纺锤体、中心体及细胞特化结构鞭毛和纤毛的结构。 2.微丝:在真核细胞的细胞质中，由肌动蛋白和肌球蛋白构成的，可在细胞形态的支持及细胞肌性收缩啡肌性运动等方面起重要作用的结构。 3.光合磷酸化:由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。 4.氧化磷酸化:电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化形成ATP,这一过程称为氧化磷酸化。 5.ATP合成酶: ATP 合成酶广泛存在于线粒体、叶绿体、异养菌和光合细菌中，是生物体能量转换的核心酶。该酶分别位于线粒体内膜、类囊体膜或质膜上，参与氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子动力势的推动下催化合成ATP。 6.载体蛋白:是一类膜内在蛋白，几乎所有类型的生物膜上存在的多次跨膜的蛋白质分子。通过与特定溶质分子的结合，引起一系列构想改变以介导溶质分子的跨膜转运。 7.通道蛋白:由几个蛋白亚基在膜上形成的孔道，能使适宜大小的分子及带电荷的溶质通过简单的自由扩散运动从膜的一侧到另一侧。 8.被动运输:指溶质顺着电化学梯度或浓度梯度，在膜转运蛋白协助下的跨膜转运方式，又叫协助扩散。 9.主动运输:物质逆浓度梯度或电化学梯度，由低浓度向高浓度-侧进行跨膜转运的方式，需要细胞提供能量，需要载体蛋白的参与。 10.胞吞作用:细胞通过质膜内陷形成囊泡，将胞外的生物大分子、颗粒性物质或液体等摄取到细胞内，以维持细胞正常的代谢活动。 11.胞吐作用:细胞内合成的生物分子和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程。 12.P-型离子泵:运输时需要磷酸化，具有两个独立的α催化亚基，.具有ATP结合位点，绝大多数还有β调节亚基 13.V-型离子泵:位于小泡的膜上，运输时需ATP供能，但不需要磷酸化，利用ATP水解供能， 14.COPII包被膜泡:介导细胞内顺向运输，负责从内质网到高尔基体的物质运输 15.COPI包被膜泡:介导细胞内膜泡逆向运输，负责从顺面高尔基体网状区到内质网膜泡转运。 16.脂锚定膜蛋白：位于脂双层表面,通过与之共价相连的脂分子插入膜的脂双分子中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸锚定的膜蛋白多分布在质膜内侧，与糖脂结合的多分布在质膜外侧 17.初级溶酶体：游离在细胞中的尚未执行其消化功能的溶酶体，仅含有水解酶类，但无作用底物，外面只有一层单位酶，其中的酶处于非活性状态 18.次级溶酶体：初级溶酶体与细胞内自噬体或异噬体融合形成的进行消化作用的膜包被复合物 19.中间丝：存在于真核细胞质中的，由蛋白质构成的，其直径介于微管和微丝之间，在支持细胞形态、参与物质运输等方面起重要作用的纤维状结构。

细胞生物学翟中和复习资料全

细胞生物学复习资料第一章绪论一、细胞生物学定义及其主要研究内容（名词解释）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 / 超微与分子水平）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。二、细胞生物学的发展史（代表人物及其发现） 1、细胞的发现。胡克利用自制显微镜发现了细胞。 2、细胞学说的建立及其意义。施莱登和施旺共同提出细胞学说 3、细胞学的经典时期 4、实验细胞学时期。摩尔根建立基因学说。 5、细胞生物学学科的形成与发展第二章一、细胞是生命活动的基本单位（一）一切有机体都由细胞构成（除病毒是非细胞形态生命体外），细胞是构成有机体的基本单位（二）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。细胞生命活动以物质代谢为基础；以能量代谢（ATP）为动力；以信息调控为机制。（三）细胞是有机体生长与发育的基础（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性（五）没有细胞就没有完整的生命（病毒也适合）。结构破坏的细胞不能生存；单独的细胞器不能长期培养。二、细胞的基本共性 1、所有的细胞都有相似的化学组成 2）所有细胞表面均有细胞膜（磷脂双分子层 + 镶嵌蛋白质） 3）均含有 DNA 与 RNA 作为遗传信息复制与转录的载体 4）均含有核糖体（合成蛋白质） 5）所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂三、原核细胞的基本特征 1、遗传的信息量小，一个环状 DNA 构成； 2、细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。原核生物的代表：支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌、蓝藻等

(完整版)细胞生物学翟中和第四版教案

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

《细胞生物学》第四版(翟中和、王喜忠、丁明孝)名词解释

中文英文解释癌基因 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。胞质分裂 cytokinesis细胞周期的一部分，在此期间一个细胞分裂为两个子细胞。表观遗传 epigenetics与核苷酸序列无关的调节基因表达的可遗传控制机制。病毒粒子 virion 单个病毒颗粒，通常由蛋白外壳和包裹在其内的遗传物质共同组成，仅能在宿主细胞内增殖，广泛用于细胞生物学研究。捕光复合体Ⅱlight harvesting complex Ⅱ，LHCⅡ位于光系统Ⅰ之外的色素蛋白复合物，含有大量天线色素为光系统Ⅱ（PSⅡ）收集光子。糙面内质网 rough endoplasmic reticulum，RER 附着有核糖体的内质网。糙面内质网由许多扁平膜囊组成，主要功能包括合成分泌性蛋白、溶酶体蛋白、膜整合蛋白以及膜脂分子。常染色质 euchromatin间期核中处于分散状态、压缩程度相对较低、着色较浅的染色质。成膜体 phragmoplast 在植物细胞中期赤道板相应位置上致密排列的物质。由成簇交错的微管（与即将形成的细胞板垂直）和一些与其相连的电子致密物组成。程序性细胞死亡 programmed cell death，PCD 是受到严格的基因调控、程序性的细胞死亡形式。对生物体的正常发育、自稳态平衡及多种病理过程具有重要的意义。初生壁 primary wall生长中的植物细胞壁，具有可伸展性。中文英文解释次生壁 secondary wall在大多数成熟植物细胞中发现的较厚的细胞壁。粗肌丝 thick filament组成肌节的两种特征性纤维之一，主要由肌球蛋白构成。在横切面上

细胞生物学翟中和版总结笔记第七章

Cell biology 细胞生物学第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器第一节细胞质基质的含义和功能一、细胞质基质的含义（1）含义：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质主要含有：（1）与代谢有关的许多酶（2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构

细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。二、细胞质基质的功能（1）蛋白质分选和转运 N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。

（2）锚定细胞质骨架（3）蛋白的修饰、选择性降解 1 蛋白质的修饰辅基、辅酶与蛋白的结合磷酸化和去磷酸化糖基化 N端甲基化（防止水解）酰基化 2 控制蛋白质寿命 N端第一个氨基酸残基决定寿命细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径 3 降解变性和错误折叠的蛋白质 4 修复变性和错误折叠的蛋白

热休克蛋白的作用第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析一、内质网的形态结构和功能内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。（一）内质网的两种基本类型糙面内质网和光面内质网。糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小

细胞生物学(翟中和完美版)笔记

细胞生物学教案 . 第一章绪论教学目的 1 掌握本学科的研究对象及内容； 2 了解本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）； 3 掌握与本学科有关的重大事件和名词。教学重点本学科的研究对象及内容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）。

南开大学翟中和细胞生物学考研笔记

细胞生物学考研复习笔记 ------------翟中和第一章绪论第二章细胞基本知识概要第三章细胞生物学研究方法第四章细胞质膜与细胞表面第五章物质的跨膜运输与信号传递第六章细胞质基质与细胞内膜系统第七章细胞的能量转换──线粒体和叶绿体第八章细胞核(nucleus)与染色体(chromosome) 第九章核糖体(ribosome) 第十章细胞骨架(Cytoskeleton) 第十一章细胞增殖及其调控第十二章细胞分化与基因表达调控第十三章细胞衰老与凋亡第一章绪论细胞生物学研究的内容和现状细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学的主要研究内容当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域细胞重大生命活动的相互关系细胞学与细胞生物学发展简史细胞的发现细胞学说的建立其意义细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的形成与发展细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书细胞生物学生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。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。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

总趋势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。重点领域 ?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 ?细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 ?细胞信号转导的研究 ?细胞结构体系的组装美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话题？》（“What is popular in research today？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病： ?癌症（cancer） ?心血管病（cardiovascular diseases） ?爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向： ?细胞周期调控（cell cycle control）； ?细胞凋亡（cell apoptosis）； ?细胞衰老（cellular senescence）； ?信号转导（signal transduction）； ?DNA的损伤与修复（DNA damage and repair） “细胞学说”的基本内容认为细胞是有机体，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；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；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。 Alberts B et al. Essential Cell Biology. New York and London：Garland publishing，Inc. 1998 Alberts B et al.Molecuar Biology of the Cell, 3rd ed. New York and London：Garland Publishing，Inc. 1994 Becker W.M. et al. The World of the Cell. Fourth Ed. The Benjamin/Cummings Publishing Company. 2000 Gerald Karp. Cell and Molecular Biology：concepts and experiments，2nd Edition. Published by John Wiley & Sons,Inc. 1999 Lodish H. et al. Molecular Cell Biology. 4th Ed. Scientific American Books,Inc.2000. 学习细胞生物学的注意点 ?抽象思维与动态观点 ?结构与功能统一的观点 ?同一性(unity)和多样性(diversity)的问题 ?细胞生物学的主要内容：基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；化学能的产生与利用；细胞的活动及其调控等 ?实验科学与实验技术——细胞真知源于实验室

翟中和第四版细胞生物学1~9章习题及答案复习过程

翟中和第四版细胞生物学1~9章习题及答案

翟中和第四版《细胞生物学》习题集及答案第一章绪论一、名词解释细胞生物学：是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学，它从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号传导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程。二、填空题 1、细胞分裂有直接分裂、减数分裂和有丝分裂三种类型。 2、细胞学说、能量转化与守恒和达尔文进化论并列为19世纪自然科学的“三大发现”。 3、细胞学说、进化论和遗传学为现代生物学的三大基石。 4、细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平，对细胞的各种生命活动展开研究的科学。 5、第一次观察到活细胞有机体的人是荷兰学者列文虎克。三、问答题： 1、当前细胞生物学研究中的3大基本问题是什么？答：①基因组是如何在时间与空间上有序表达的？

②基因表达产物是如何逐级组装成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的？这种自组装过程的调控程序与调控机制是什么？ ③基因及其表达的产物，特别是各种信号分子与活性因子是如何调节诸如细胞的增殖、分化、衰老与凋亡等细胞最重要的生命活动过程？ 2、细胞生物学的主要研究内容有哪些？答：①生物膜与细胞器②细胞信号转导③细胞骨架体系④细胞核、染色体及基因表达⑤细胞增殖及其调控⑥细胞分化及干细胞生物学⑦细胞死亡⑧细胞衰老 ⑨细胞工程⑩细胞的起源与进化 3、细胞学说的基本内容是什么？答：①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，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益。 ③新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。第二章细胞的统一性与多样性一、名词解释 1、细胞：生命活动的基本单位。 2、病毒（virus）：非细胞形态生命体，最小、最简单的有机体，必须在活细胞体内复制繁殖，彻底寄生性。 3、原核细胞：没有核膜包裹的和结构的细胞，细菌是原核细胞的代表。 4、质粒：细菌的核外DNA。裸露环状DNA分子，可整合到核DNA中，常做基因工程载体。

细胞生物学(翟中和)重点

; 第八章蛋白质分选与膜泡运输一、分泌蛋白合成的模型---信号假说信号假说信号肽与共转移导肽与后转移信号假说信号假说内容指导因子：蛋白质N-端的信号肽信号识别颗粒）信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白）等在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系信号肽与共转移信号肽与信号斑起始转移序列和终止转移序列起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数跨膜蛋白的取向导肽与后转移基本的特征：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。二、蛋白质分选与分选信号分选途径门控运输跨膜运输膜泡运输拓扑学等价性的维持三．膜泡运输膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用。膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用网格蛋白包被小泡 COPII包被小泡 COPI包被小泡网格蛋白包被小泡 ?负责蛋白质从高尔基体TGN 质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输 ?在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡(细胞质) 胞内体溶酶体运输 ?高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地 COPII包被小泡 ?负责从内质网高尔基体的物质运输； ? COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；包被蛋白的装配是受控的； ? COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。 COPI包被小泡 COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF；负责回收、转运内质网逃逸蛋白? ER。细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制： ?转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运； ?通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL) 的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。 COPI-包被小泡在非选择性的批量运输( bulk flow)中行使功能, 负责rER? Golgi ? SV ? PM。 COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行使顺行转运功能, 从ER→ER-Golgi IC→Golgi。第九章细胞信号转导一、(细胞通讯) ：指一个信号产生细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。 1、可分为3种方式：①细胞通过化学信号进行细胞间通讯，是多细胞生物普遍采用的通讯方式；②细胞间接触依赖性通讯，细胞间直接接触，通过信号细胞跨膜信号分子与相邻靶细胞表面受体相互作用；③动物相邻细胞间形成间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子实现代谢偶联或电偶联，从而实现功能调控。 2、细胞分泌化学信号的作用方式：①内分泌，由内分泌细胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞②旁分泌，细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻居靶细胞③通过化学突触传递神经信号④自分泌细胞对自身分泌的信号分子产生反应。 3、通过胞外信号所介导的细胞通讯如下步骤：①信号细胞合成并释放信号分子②转运信号分子至靶细胞③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并导致受体激活④活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变⑥信号的解除并导致细胞反应终止。、第二信使学说：胞外化学信号（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内信号（第二信使），从而引发靶细胞内一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。第二信使至少有两个基本特性: ①是第一信使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号分子；②能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油、1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、Ca2+ 等。第十章细胞骨架细胞骨架包括微，微管，中间丝细胞骨架特点：弥散性，整体性，变动性一、微丝又称肌动蛋白纤维，是指真核细胞中由肌动蛋白组成、直径为7nm的

完整word版翟中和细胞生物学各章习题及答案

第八章细胞核与染色体二、填空题 1、细胞核外核膜表面常附有颗粒，且常常与相连通。 2、核孔复合物是特殊的跨膜运输蛋白复合体，在经过核孔复合体的主动运输中，核孔复合体具有严格的选择性。 3、是蛋白质本身具有的、将自身蛋白质定位到细胞核中去的特异氨基酸序列。 4、核孔复合体主要由蛋白质构成，迄今已鉴定的脊椎动物的核孔复合物蛋白成分已达到十多种，其中与是最具代表性的两个成分，它们分别代表着核孔复合体蛋白质的两种类型。 5、细胞核中的区域含有编码rRNA的DNA序列拷贝。 6、染色体DNA的三种功能元件是、、。 7、染色质DNA按序列重复性可分为、、等三类序列。 8、染色质从功能状态的不同上可以分为和。 9、按照中期染色体着丝粒的位置，染色体的形态可分为、、、四种类型。 10、着丝粒-动粒复合体可分为、、三个结构域。 12、核仁超微结构可分为、、三部分。 13、广义的核骨架包括、、。 14、核孔复合体括的结构组分为、、、。 15、间期染色质按其形态特征和染色性能区分为两种类型：和，异染色质又可分为和。 16、DNA的二级结构构型分为三种，即、、。 17、常见的巨大染色体有、。 18、染色质包装的多级螺旋结构模型中，一、二、三、四级结构所对应的染色体结构分别为、、、。

19、核孔复合物是的双向性亲水通道，通过核孔复合物的被动扩散方式有、两种形式；组蛋白等亲核蛋白、RNA分子、RNP颗粒等则通过核孔复合体的进入核内。三、选择题 2、真核细胞间期核中最显著的结构是（）。A、染色体 B、染色质 C、核仁 D、核纤层 6、从氨基酸序列的同源比较上看，核纤层蛋白属于（）。 A、微管 B、微丝 C、中间纤维 D、核蛋白骨架 8、下面有关核仁的描述错误的是（）。 A、核仁的主要功能之一是参与核糖体的生物合成 B、rDNA定位于核仁区内． C、细胞在M期末和S期重新组织核仁 D、细胞在G期，核仁消 2失 10、构成染色体的基本单位是（）。A、DNA B、核小体 C、螺线管 D、超螺线管 11、染色体骨架的主要成分是（）。A、组蛋白 B、非组蛋白 C、DNA D、RNA 12、异染色质是（）。 A、高度凝集和转录活跃的 B、高度凝集和转录不活跃的 C、松散和转录活跃的 D、松散和转录不活跃的一、名词解释： 7、核仁组织区：位于染色体的次缢痕部位，是rRNA基因所在部位，与间期细胞核仁形成有关。但并非所有的次缢痕都是NOR。 9、核纤层：是位于细胞核内膜与染色质之间的纤维蛋白片层或纤维网络，与核内膜紧密结合。它普遍存在于高等真核细胞间期细胞核中。 10、亲核蛋白：是指在细胞质基质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。 11、核基质: 广义的概念是由核纤层、核孔复合体和一个不溶的网络状结构（即核基质）组成；狭义的概念是指细胞核中存在的一个纤维蛋白构成的纤维网架体系，仅指核基质，即细胞核内除了核被膜、核纤层、染色质与核仁以外的网架结构体系，它不包含核膜、核纤层、染色质和核仁等成分，但这些网络状结构与核纤层及核孔复合体、染色质等有结构与功能联系。 12、核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和。包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。 14、核定位信号：亲核蛋白一般都含有特殊的氨基酸序列，这些内含的特殊短肽保证了整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到细胞核内。这段具有“定向”“定位”作用的序列被命名为核定位序列或核定位信号（亲核蛋白的特殊氨基酸序列，具有定向、定位的作用，保证蛋白质能够通过核孔复合体转运到细胞核内）。二、填空题 1、核糖体，粗面内质网； 2、双向； 3、核定位序列（信号）； 4、gp210，p62； 5、核仁组织区6、DNA复制起始序列（或自主复制DNA序列）、着丝粒DNA序列、端粒DNA序列。7、单一序列、中度重复序列、高度重复序列；8、活性染色质，非

翟中和第四版细胞生物学1~6章习题及答案

分化、衰老与凋亡等细胞最重要的生命活动过程？ 2、细胞生物学的主要研究内容有哪些？答：①生物膜与细胞器②细胞信号转导③细胞骨架体系④细胞核、染色体及基因表达⑤细胞增殖及其调控⑥细胞分化及干细胞生物学⑦细胞死亡⑧细胞衰老⑨细胞工程⑩细胞的起源与进化 3、细胞学说的基本内容是什么？答：①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，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益。 ③新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。第二章细胞的统一性与多样性一、名词解释 1、细胞：生命活动的基本单位。 2、病毒（virus）：非细胞形态生命体，最小、最简单的有机体，必须在活细胞体内复制繁殖，彻底寄生性。 3、原核细胞：没有核膜包裹的和结构的细胞，细菌是原核细胞的代表。 4、质粒：细菌的核外DNA。裸露环状DNA分子，可整合到核DNA中，常做基因工程载体。二、选择题 1、在真核细胞和原核细胞中共同存在的细胞器是（D ） A. 中心粒 B. 叶绿体 C. 溶酶体 D. 核糖体

翟中和细胞生物学笔记(全)

第一章绪论细胞生物学研究的内容和现状细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学的主要研究内容当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域细胞重大生命活动的相互关系细胞学与细胞生物学发展简史细胞的发现细胞学说的建立其意义细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的形成与发展细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书细胞生物学生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。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。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总趋势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。重点领域

?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 ?细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 ?细胞信号转导的研究 ?细胞结构体系的组装美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话题？》（―What is popular in research today？‖）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病： ?癌症（cancer） ?心血管病（cardiovascular diseases） ?爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向： ?细胞周期调控（cell cycle control）； ?细胞凋亡（cell apoptosis）； ?细胞衰老（cellular senescence）； ?信号转导（signal transduction）； ?DNA的损伤与修复（DNA damage and repair） “细胞学说”的基本内容认为细胞是有机体，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；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；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。

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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总趋势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。重点领域 ?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 ?细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 ?细胞信号转导的研究 ?细胞结构体系的组装美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话

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