細(xì)胞生物學(xué)復(fù)習(xí)參考
第一章
細(xì)胞學(xué)說: 生命科學(xué)的重要學(xué)說之一,包括三個基本的內(nèi)容: 所有生命均有單個或多個細(xì)胞組成。細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能單位。細(xì)胞只能由原有細(xì)胞分裂產(chǎn)生。
細(xì)胞類型:原核,古核,真核細(xì)胞
真核細(xì)胞;三大系統(tǒng):生物膜系統(tǒng)? 遺傳信息傳遞與表達(dá)系統(tǒng)? 細(xì)胞骨架系統(tǒng)
原核細(xì)胞代表--細(xì)菌與藍(lán)藻
第三章細(xì)胞質(zhì)膜
細(xì)胞膜定義: 又稱質(zhì)膜,是指圍繞在細(xì)胞最外層,由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的生物膜
細(xì)胞膜基本功能:
1.是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的邊界。2維持細(xì)胞相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。3細(xì)胞與環(huán)境,細(xì)胞與細(xì)胞之間物質(zhì)、能量交換,4.信息傳遞的場所。
流動鑲嵌模型:
1.生物膜是由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)構(gòu)成,磷脂極性頭部朝向水相,非極性尾部聚集在一起。2.蛋白質(zhì)通過不同方式鑲嵌在質(zhì)膜中。通過離子鍵或氫鍵鑲嵌在表面。3具有流動性,處在生命活動動態(tài)之中。4.結(jié)構(gòu)不具對稱性。
脂筏模型:該模型認(rèn)為在甘油磷脂為主體的生物膜上,膽固醇、鞘磷脂等富集區(qū)形成相對有序的脂相,如同漂浮在脂雙層上的脂筏一樣執(zhí)行生物學(xué)功能的蛋白。
流動鑲嵌模型結(jié)構(gòu)要點:1.膜的流動性,即膜蛋白和質(zhì)膜均可側(cè)向運動? 2.膜蛋白分布的不對稱性,有的結(jié)合在膜表面,有的嵌在雙分子層
膜脂的運動方式:1.沿膜平面的側(cè)向運動? 2.脂分子圍繞軸心的自旋運動? 3.脂分子尾部的擺動? 4.雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運動。
脂質(zhì)體及其意義:脂質(zhì)體是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的現(xiàn)象而制備的人工膜? 意義:1.研究紙膜與膜蛋白及其生物學(xué)的性質(zhì)。2.脂質(zhì)體裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移。 3.臨床治療中,脂質(zhì)體作為酶或藥物的載體。
外在蛋白、內(nèi)在蛋白(整合膜蛋白)、脂質(zhì)錨定蛋白;
細(xì)胞質(zhì)膜的不對稱性是指同一種脂膜分子在膜的脂雙層中程不均勻分布。
膜脂的流動性及其證明方式
膜脂的流動性:膜脂的流動性主要指脂分子的側(cè)向運動,它在很大程度上是由脂分子本身的性質(zhì)決定的,一般來說,脂肪酸鏈越短,不飽和程度越高,膜脂的流動性越大。證明方式:熒光漂白恢復(fù),實驗包括:免疫電鏡實驗,熒光抗體免疫標(biāo)記實驗;
膜骨架:是指細(xì)胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),它從力學(xué)上參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。
紅細(xì)胞血影:經(jīng)低滲處理,細(xì)胞膜破裂,釋放出Hb和其他可溶性蛋白,RBC仍保留原來形狀和大小。
第四章 物質(zhì)的跨膜運輸
被動轉(zhuǎn)運:在膜轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助下,物質(zhì)從高濃度向低濃度跨膜運輸?shù)囊环N方式。
主動運輸:有載體蛋白所見到的物質(zhì),逆電化學(xué)梯度或濃度,需要消耗能量的一種跨膜方式。
物質(zhì)通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運主要有三種途徑及其特征;
被動,主動,胞吞和胞吐
膜轉(zhuǎn)運蛋白、載體蛋白和通道蛋白,類型及特點;
通道蛋白類型:離子通道、孔蛋白、水孔蛋白
離子通道的類型及特征,1.電壓門控 2配體門控? 3應(yīng)力激活 特征:1.具有極高轉(zhuǎn)運速率 2.無飽和值? 3.離子通道并非連續(xù)開放而是門控的
ATP驅(qū)動泵:P型泵、V型質(zhì)子泵、F型質(zhì)子泵、ABC超家族。前三種轉(zhuǎn)運離子,后一種主要轉(zhuǎn)運小分子。
ABC超家族:又叫ABC轉(zhuǎn)運蛋白,是一類利用ATP水解釋放的能量將糖,氨基酸,磷脂,膽固醇,肽和其他小分子進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運的ATP驅(qū)動泵。
協(xié)同轉(zhuǎn)運及其類型 協(xié)同轉(zhuǎn)運:兩種溶質(zhì)協(xié)同跨膜運輸?shù)倪^程,是主動轉(zhuǎn)運的一種,間接消耗ATP。 類型:同向協(xié)同轉(zhuǎn)運(偶聯(lián)物的運輸方向相同)、反向協(xié)同轉(zhuǎn)運(相反)
胞吞作用與胞吐作用? 胞吞作用是細(xì)胞通過質(zhì)膜內(nèi)陷形成囊泡,將胞外的生物大分子,顆粒物質(zhì)貨或液體等攝取到細(xì)胞內(nèi),以維持細(xì)胞正常代謝活動;胞吞作用則是細(xì)胞內(nèi)合成的生物分子和代謝物以分泌泡的形式與質(zhì)膜融合而將內(nèi)含物分泌到細(xì)胞表面或細(xì)胞外的過程。
膜泡運輸及其類型:完成大分子和顆粒的物質(zhì)運輸,類型:1.胞吞(吞噬,胞飲)2.胞吐
第五章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì):在細(xì)胞內(nèi),除膜性細(xì)胞器之外的細(xì)胞質(zhì)液相內(nèi)容物區(qū)域
細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)功能:1.完成各種中間代謝過程2.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是蛋白質(zhì)和脂肪酸合成的重要場所
3.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)另一方面的功能與細(xì)胞質(zhì)骨架有關(guān)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)作為細(xì)胞質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)組分,不僅與維持細(xì)胞的形態(tài)、運動、物質(zhì)運輸及能量傳遞等過程相關(guān),也是細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組織者,為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中其他成分和細(xì)胞器提供錨定位點4.細(xì)胞內(nèi)的膜相把細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)區(qū)室化,并通過質(zhì)膜或細(xì)胞器膜上的膜轉(zhuǎn)運蛋白維持細(xì)胞內(nèi)外的跨膜電化學(xué)梯度,維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)5.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)還與蛋白質(zhì)的翻譯后修飾和選擇性降解等方面有關(guān):1蛋白質(zhì)的修飾2控制蛋白質(zhì)的壽命③幫助變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)正確折疊;
蛋白酶體:真核細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)降解蛋白質(zhì)的大分子復(fù)合體,約50種蛋白亞基構(gòu)成,包含一個20S的催化亞基和19S的調(diào)節(jié)亞基,富含ATP依賴的蛋白酶活性,可通過泛素化途徑特異性的降解細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)。
泛素:真核細(xì)胞中普遍存在的具有熱穩(wěn)定性的高度保守的小分子蛋白(76個氨基酸殘基),通過其C端的Gly殘基與要被降解的不穩(wěn)定的或錯誤折疊的靶蛋白質(zhì)的Lys殘基的e-氨基形成異肽鍵而共價連接,并指引該靶蛋白質(zhì)運到蛋白酶體中進(jìn)行降解。
分子伴侶:分子伴侶是一種與其他多肽或蛋白質(zhì)結(jié)合的蛋白質(zhì),協(xié)助細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成、折疊、裝配與分選。
細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng):是指在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)、由單層膜包被的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu),主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體和分泌泡等。
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由封閉的管狀或扁平囊狀膜系統(tǒng)及其包被的腔所形成互相連通的三圍網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。功能:1.糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白質(zhì)的合成2.光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與脂質(zhì)的合成3.蛋白質(zhì)的修飾與加工4.新生多肽的折疊與組裝5.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其他功能P83
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng):1.未折疊蛋白質(zhì)應(yīng)答反應(yīng)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)3.固醇調(diào)節(jié)級聯(lián)反應(yīng)4.ERS反應(yīng)引發(fā)的細(xì)胞凋亡
高爾基體組成、結(jié)構(gòu)和功能:高爾基體是由大小不一、形態(tài)多變的囊泡體系組成電子顯微鏡所觀察到的高爾基體特征性結(jié)構(gòu)是由排列較為整齊的扁平膜囊堆疊而成,囊堆構(gòu)成了高爾基體的主體結(jié)構(gòu),扁平膜囊多呈弓形或半球形。
高爾基體功能:高爾基體主要功能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的多種蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類與包裝,然后運送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。1.高爾基體與細(xì)胞的分泌活動2.蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾3.蛋白酶的水解和其他加工過程4.蛋白聚糖硫酸化作用也是在高爾基體中進(jìn)行的;高爾基體蛋白質(zhì)分選的三條途徑:1.溶酶體的包裝與分選途徑2.調(diào)節(jié)型分泌途徑3.組成型分泌途徑P89;
細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的標(biāo)志性酶;
溶酶體類型:初級溶酶體、次級溶酶體和殘質(zhì)體
溶酶體標(biāo)志酶:酸性磷酸酶(ACP);
蛋白質(zhì)分選:在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或RER合成的蛋白質(zhì),依賴蛋白質(zhì)分子中的分選信號,從而到達(dá)靶細(xì)胞器或細(xì)胞表面,以發(fā)揮其生理功能,這一過程稱蛋白質(zhì)分選或者叫靶向轉(zhuǎn)運。
過氧化物酶體及其功能:過氧化物酶體又稱微體,是由單層膜圍繞的內(nèi)含一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器。功能:異質(zhì)性細(xì)胞器:不同生物細(xì)胞、單細(xì)胞不同個體,酶種類與功能不同,不同生長環(huán)境、營養(yǎng)狀態(tài)也不同。1、動物細(xì)胞(肝細(xì)胞或腎細(xì)胞)中過氧化物酶體可氧化分解血液中的有毒成分,起到解毒作用。乙醇氧化為乙醛? 過氧化物酶體中常含有兩種酶:依賴于黃素(FAD)的氧化酶,其作用是將底物氧化形成H202;過氧化氫酶,作用是將H202分解,形成水和氧氣。
2、過氧化物酶體分解脂肪酸等高能分子向細(xì)胞直接提供熱能。注意:熱能與ATP能量。
3、在植物細(xì)胞中過氧化物酶體的功能:(1)在綠色植物葉肉細(xì)胞中,它催化CO2,固定反應(yīng)副產(chǎn)物的氧化,即所謂光呼吸反應(yīng),即Calvin cycle的副產(chǎn)物乙醇酸鹽轉(zhuǎn)化為甘油酸。
(2)乙醛酸循環(huán)的反應(yīng),在種子萌發(fā)過程中,過氧化物酶體降解儲存的脂肪酸→乙酰輔酶A>琥珀酸→葡萄糖。
第六章 蛋白質(zhì)分選及其功能
信號假說:分泌蛋白可能在N端攜帶有短的信號序列。一旦該序列從核糖體翻譯合成,結(jié)合因子便與該序列結(jié)合,指導(dǎo)其轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,后續(xù)翻譯過程將在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上進(jìn)行。P100信號肽:位于蛋白質(zhì)N端一段由16-26個氨基酸殘基組成的序列包括疏水核心區(qū),信號肽的C端和N端三部分是指導(dǎo)分泌性蛋白在ER上合成的關(guān)鍵因子。
信號識別顆粒(SRP)是存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖核蛋白復(fù)合體,由6種不同蛋白質(zhì)和一個7S小RNA分子構(gòu)成,含有信號肽識別結(jié)構(gòu)域和核糖體結(jié)合結(jié)構(gòu)域。
導(dǎo)肽:線粒體、葉綠體和過氧化物酶體的蛋白質(zhì)的信號序列特稱為導(dǎo)肽。
蛋白質(zhì)分選:在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或ER合成的蛋白質(zhì),依賴蛋白質(zhì)分子中的分選信號,從而達(dá)到
細(xì)胞器表面,已發(fā)揮生物學(xué)功能。
SRP活性位點;1.信號肽結(jié)合位點2.核糖體識別結(jié)合位點 3.ER膜結(jié)合位點
停泊蛋白;DP是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋白,含有α和β亞基可特異的與SRP結(jié)合。
真核細(xì)胞蛋白質(zhì)分選的主要途徑與類型;
途徑1.翻譯后途徑2.共翻譯途徑
類型1.蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運2.膜泡運輸3.選擇性門控轉(zhuǎn)運4.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運膜泡運輸及其特點 蛋白質(zhì)被不同類型的轉(zhuǎn)運膜泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運至高爾基體進(jìn)而再分選轉(zhuǎn)移至細(xì)胞的不同部位,其中涉及供體膜出芽形成不同的轉(zhuǎn)運膜泡、膜泡運輸和轉(zhuǎn)運膜泡與靶膜的融合等過程。特點1.轉(zhuǎn)運過程涉及蛋白質(zhì)修飾加工和組裝2.涉及不同膜泡靶向運輸及其調(diào)控,如不同的運輸小泡的定向轉(zhuǎn)運、膜泡出芽以及融合的過程3.在TGN形成不同的轉(zhuǎn)運泡及分選運輸工作。胞吞作用同樣涉及復(fù)雜的膜泡運輸過程
轉(zhuǎn)運膜泡類型:COPⅡ包被膜泡、COPI包被膜泡和網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡
轉(zhuǎn)運小泡運輸?shù)念愋?,銜接蛋白?/p>
第七章 線粒體和葉綠體
線粒體(一)線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量與分布
(1)線粒體的形狀線粒體的形狀各種各樣,以線狀和顆粒狀最常見。也可呈環(huán)形、啞鈴形、
枝狀或其他形狀。
(2)線粒體的大小線粒體的一般直徑為0.5~l.0um長,1.5~3.0um。有的長達(dá)5um(如肝
細(xì)胞)或10-20um(胰腺細(xì)胞)或40um(人的成纖維細(xì)胞)。
(3)線粒體的數(shù)量線粒體的數(shù)目由數(shù)百--數(shù)千個不等,可占細(xì)胞質(zhì)體積20%!如利什曼
原蟲中只有一個巨大的線粒體,海膽卵細(xì)胞則多達(dá)30萬個。
(4)線粒體的分布線粒體在細(xì)胞中的分布一般是不均勻的。與微管分布密切相關(guān)
(5)細(xì)胞內(nèi)位置:線粒體定位近心肌中ATP利用率高的部位和a精子尾部。
(6)高度動態(tài)化細(xì)胞器,形態(tài)隨著細(xì)胞的生理狀態(tài)而處于動態(tài)變化之中
葉綠體的超微結(jié)構(gòu):在電鏡下,葉綠體是由葉綠體膜(chloroplastmembrane)或稱葉綠體被膜(chloroplast envelope)、類囊體(thylakiod)和基質(zhì)3部分構(gòu)成。
1、葉綠體膜:三個層次:外膜、內(nèi)膜。外膜與內(nèi)膜之間是膜間隙。內(nèi)膜通透性低,含有很多轉(zhuǎn)運蛋白,如磷酸交換載體、二羧酸交換載體
2、類囊體:葉綠體內(nèi)部由內(nèi)膜發(fā)展而來的封閉扁平膜囊,其內(nèi)空腔謂之類囊體腔。基粒:類囊體有序疊置形成?;n惸殷w、基質(zhì)類囊體基粒-在某些部位,許多圓餅狀的類囊體疊成垛,稱為基粒。組成基粒的類囊體稱為基粒類囊體?;|(zhì)類囊體-一貫穿在兩個或兩個以上基粒之間沒有發(fā)生垛疊的類囊體,稱為基質(zhì)類囊體。其片層稱為基質(zhì)片層。類囊體垛疊成基粒是高等植物所特有的膜結(jié)構(gòu),它大大地增加了膜片層的總面積,更有效地捕獲光能,加速光反應(yīng)。
3、葉綠體基質(zhì)
4、內(nèi)膜與類囊體之間的區(qū)域成分:可溶性蛋白: ribulose-l,5-biphosphate carboxylase/
5、oxygenase,Rubisco)占類囊體可溶性蛋白的80%和葉片蛋白0%。DNA、核糖體脂滴、淀粉粒、植物鐵蛋白
標(biāo)志酶:CF0,CF1ATP合酶
線粒體電子傳遞:定義:在線粒體中,由若于遞氫體或遞電子體按一定順序排列組成的,與細(xì)胞呼吸過程有關(guān)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體系。
電子傳遞鏈組分:
ComplexINADH脫氫酶復(fù)合物NADH-coenzymeQ
reductase:含42個蛋白亞基,至少6個Fe-S中心1個黃素蛋自。作用:催化NADH氧化,從中獲得2高能電子→輔酶Q;泵出4H+
復(fù)合體從NADH接受電子,作為糖酵解、TCA循環(huán)、脂肪酸氧化和電子傳遞鏈之間的鏈接
葉綠體光反應(yīng)、暗反應(yīng)部位:類囊體,細(xì)胞質(zhì)
半自主性細(xì)胞器:線粒體和葉綠體
線粒體和葉綠體的半自主性:
1、mtDNA和cpDNA以半保留方式進(jìn)行自我復(fù)制
2、2、mtDNA復(fù)制的時間主要在細(xì)胞周期的S期及G2期,DNA先復(fù)制,隨后線粒體分裂。cpDNA復(fù)制的時間在G期。復(fù)制仍受核控制,DNA聚合酶、解旋酶等由核基因編碼。
3、雙鏈環(huán)狀多拷貝(此點與原核生物不同),拷貝數(shù):動物細(xì)胞:平均一個mt一個以上拷貝,每個細(xì)胞合I000-10000個,植物細(xì)胞mtDNA拷貝低。
內(nèi)共生起源:內(nèi)共生學(xué)說:Mt,cp起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌和藍(lán)藻。
證據(jù):(1)基因組在大小、形態(tài)和結(jié)構(gòu)方面與細(xì)菌相似。不含5-Methylcytosine,無組蛋白,自身復(fù)制與轉(zhuǎn)錄酶
(2)具有獨立、完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng),有自己完整的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng),蛋白質(zhì)合成機(jī)制有很多類似細(xì)菌而不同于真核生物。
(3)mt和cp均以縊裂方式分裂,類似細(xì)菌;
(4)兩層被膜有不同的進(jìn)化來源,外膜與細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)相似,內(nèi)膜與細(xì)菌質(zhì)膜相似,蛋白
質(zhì)/脂質(zhì)比接近細(xì)菌。
(5)其他佐證,mt的磷脂成分、呼吸類型和cvtc初級結(jié)構(gòu)均與反硝化副球菌或紫色非硫光
合細(xì)菌接近。
(6)發(fā)現(xiàn)介于胞內(nèi)共生藍(lán)藻與葉綠體之間的結(jié)構(gòu)--藍(lán)小體,其特征在很多方面可作為原始藍(lán)
藻向葉綠體演化的佐證。
非共生起源:真核細(xì)胞的前身是一個進(jìn)化上 比較高等的好氧細(xì)菌,通過細(xì)胞膜內(nèi)陷、擴(kuò)張、分化,形成Mt和Chl雛形,經(jīng)內(nèi)陷膜包裹形成原始細(xì)胞器,進(jìn)化過程中發(fā)生基因組丟失,經(jīng)特化為線粒體和葉綠體。成功之處:解釋了真核細(xì)胞核被膜的形成與演化的漸進(jìn)過程,實驗證據(jù)不多
第八章 細(xì)胞骨架
細(xì)胞骨架組成:微絲,微管,中間絲,膜骨架,細(xì)胞質(zhì)骨架,核纖維層,細(xì)胞外基質(zhì)。
微絲的組成、組裝:微絲組成:肌動蛋白是微絲的結(jié)構(gòu)成分,外觀呈啞鈴狀,這種actin又叫G-actin,將G-actin形成的微絲又稱為F-actin。
組裝/去組裝條件(l)成核反應(yīng):在肌動蛋白相關(guān)蛋白參與下,形成2-3個actin單體組成的寡聚體-起始復(fù)合物,限速步驟!
(2)延伸期:G-actin結(jié)合ATP,組裝時,ATP被actin的ATPase水解
(3)穩(wěn)定期:微絲組裝到一定長度,組裝與去組裝達(dá)到平衡,微絲長度保持相對穩(wěn)定。
臨界濃度(C):當(dāng)纖維正極組裝的速度與負(fù)極解聚的速度相同,即纖維的長度保持不變時,組裝體系中肌動蛋白單體的濃度。
當(dāng)游離C6>C時,AG<0,組裝;
當(dāng)游離Ca<C時,AG>0,去組裝。
微管的組成、組裝;踏車行為:
構(gòu)成:微管管壁-13根原纖絲-aβ微管蛋白二聚體縱向排列的異二聚體。具有極性:組裝快的一端正極,慢的一端負(fù)極。
組裝:
成核期:由a、β微管蛋白聚合成寡聚體核心,接著二聚體在其兩端和側(cè)面增加使之?dāng)U展成片狀帶,加寬成13根原纖維即構(gòu)成一段微管。
聚合期:又稱為延長期,該期微管蛋白聚合速度大于解聚速度,微管延長。
穩(wěn)定期:微管的聚合和解聚速度相等。
踏車行為:當(dāng)微管一端組裝的速度與另一端解聚(去組裝)的速度相等時,微管的長度保
持穩(wěn)定,即所謂的“踏車行為”。
微管組織中心,馬達(dá)蛋白,驅(qū)動蛋白:
微管組織中心概念:在活細(xì)胞內(nèi),能夠起始微管的成核作用,并使之延伸的細(xì)胞結(jié)構(gòu)即謂之MTDC。如中心體、軸突、基體和其它特殊的部位核膜外表面、細(xì)胞的兩極、高爾基體的反面膜囊區(qū)和新斷的微管等。
馬達(dá)蛋白(motor protein):即能夠利用水解ATP釋放的能量驅(qū)動自身有規(guī)則地沿微絲或微管定向運動的蛋白。
驅(qū)動蛋白:指能利用ATP水解所釋放的能量驅(qū)動自身及所攜帶的“貨物”(如膜性細(xì)胞器)沿微管運動的一類馬達(dá)蛋白,與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運輸相關(guān)。
微管結(jié)合蛋白:一類結(jié)合在微管表面的蛋白質(zhì),始終伴隨微管的組裝和去組裝而存在,對微管的組織結(jié)構(gòu)和功能具有調(diào)控作用。包括MAPI、MAP2、MAP3、MAP4和tau蛋白。
細(xì)胞松弛素、鬼筆環(huán)肽對微絲,秋水仙素、紫杉醇等對微管的作用;
1、秋水仙素(colchicine):低濃度的秋水仙素處理細(xì)胞,可立即破壞細(xì)胞內(nèi)的微管或紡錘體的結(jié)構(gòu)。秋水仙素在微管末端的結(jié)合影響該處的組裝,但并不影響該處的去組裝。
2、紫杉醇(taxol):作用與秋水仙素相反,即不影響微管的組裝,但阻止微管的去組裝。
3、一些影響細(xì)胞內(nèi)微管組裝與去組裝的藥物用于腫瘤的治療
4、微管組裝與去組裝的動態(tài)還與溫度有關(guān)。通常以20℃為限,但有些微管在低溫下仍保持穩(wěn)定(冷穩(wěn)定性微管)。
中間絲組分、組裝
組分:Ⅰ型角蛋白:位于胞內(nèi),酸性,亦稱胞質(zhì)角蛋白
Ⅱ型角蛋白:中/堿性,頭發(fā)、指甲等堅韌結(jié)構(gòu)所有。二者以異源二聚體形式參與上皮細(xì)胞中間絲組裝。
Ⅲ型中間絲:波形纖維蛋白(間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層來源的細(xì)胞),一端與核膜相連,另一端與細(xì)胞表面的橋粒、半橋粒相連,將細(xì)胞核和細(xì)胞器維持在特定空間、結(jié)蛋白等。
Ⅳ型:3種神經(jīng)絲蛋白亞基
V型:核纖層蛋白A等
Ⅵ型:巢蛋白、微管卷曲蛋白等。。

第九章 細(xì)胞核與染色質(zhì)
核被膜:1核被膜(nuclear envelope)位于細(xì)胞核最外層是細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的界膜。
功能:屏障,核質(zhì)兩大功能區(qū)的界限
細(xì)胞核內(nèi)外物質(zhì)、信息交換與交流的調(diào)
構(gòu)成:雙層核膜,核孔復(fù)合體,核纖層
核孔復(fù)合體:核孔上鑲嵌的復(fù)雜結(jié)構(gòu)謂之核孔復(fù)合體。數(shù)目呈現(xiàn)動態(tài)變化。
親核蛋白:是指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后,需要或能進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)
核定位序列(NLS):指親核蛋白所含的一段特殊氨基酸序列,富含堿性氨基酸殘基,可為親核蛋白向核內(nèi)轉(zhuǎn)運提供定向和定位作用,如SV40病毒T抗原。pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val。
核輸出信號(NES)RNA分子的出核轉(zhuǎn)運需要蛋白分子的幫助,這些蛋白因子本身含有出核信號,NES常富含Leu
核小體:
染色質(zhì):是指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、 組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),能被堿性染料強烈著色,是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。
染色體:是指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂的特定階段由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。二者是在細(xì)胞周期不同功能階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)
染色體的基本結(jié)構(gòu)元件;DNA復(fù)制起點,著絲粒,端粒
常染色質(zhì)和異染色質(zhì)及其區(qū)別:
( 1)常染色質(zhì):指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低,處于伸展?fàn)顟B(tài),用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。
(2)組裝比:DNA包裝比約1/1000~1/2000 ;
(3)構(gòu)成:單一序列DNA和中度重復(fù)序列DNA(如組蛋白基因和tRNA基因)
( 4)并非所有基因都具有轉(zhuǎn)錄活性,常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件■2、異染色質(zhì)
( 1)異染色質(zhì):指間期細(xì)胞核中,用堿性染料著色深,折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài)的染色質(zhì)組分。包括:
A.結(jié)構(gòu)異染色質(zhì):除復(fù)制期以外,在整個細(xì).胞周期均處于聚縮狀態(tài),形成多個染色中心
B.兼性異染色質(zhì):在某些細(xì)胞類型或- -定的發(fā)育階段,原來的常染色質(zhì)聚縮,并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性,變?yōu)楫惾旧|(zhì),如X染色體隨機(jī)失活。胚胎細(xì)胞少,特化細(xì)胞多
(2)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的特征:
①定位:在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段;■(2)結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的特征:
①定位:在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段;
②組成:由相對簡單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成,如衛(wèi)星DNA ;
③活性:具有顯著的遺傳惰性,不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì);
④復(fù)制:與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮
⑤比例:占有較大部分DNA,參與染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成,使染色質(zhì)具有區(qū)間性,還是核轉(zhuǎn)座元件。
異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑
非組蛋白定義:指與特異序列DNA相結(jié)合的蛋白質(zhì),又名序列特異性DNA結(jié)合蛋白,使用凝膠延滯實驗可以分離和研究。
組蛋白;(一)組蛋白:真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白,富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸,屬堿性蛋白質(zhì),可以和酸性的DNA緊密結(jié)合四PAGE分為H1、H2B、 H2A、H3 和H4五種
活性染色質(zhì)、非活性染色質(zhì)及其結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征;■活性染色質(zhì):具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì),結(jié)構(gòu)疏松,便于轉(zhuǎn)錄因子和聚合酶與DNA結(jié)合和移動。由于結(jié)構(gòu)疏松,H3 暴露出巰基,可與有機(jī)汞結(jié)合進(jìn)行親和層析,再用DTT洗脫
非活性染色質(zhì):是沒有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)。
活性染色質(zhì)特征:
1、活性染色質(zhì)對DNase I超敏感
DNaseI消化可將染色質(zhì)降解為酸溶性DNA小片段
(2)活性染色質(zhì)存在DNase I超敏感位點:用低
2、活性染色質(zhì)蛋白質(zhì)組成與修飾變化
1)生化分析
活性染色質(zhì)很少有組蛋白H1與其結(jié)合;
活性染色質(zhì)的組蛋白乙?;潭雀?
活性染色質(zhì)核小體組蛋白H2B很少被磷酸化;1④活性染色質(zhì)中核小體組蛋白H2A在許多物種很少有變異形式;
(2)組蛋白修飾作用影響染色質(zhì)活性
活性染色質(zhì)在組蛋白修飾上具有特殊性:
④活性染色質(zhì)的標(biāo)志是H3N端Lys4甲基化(H3K4 Me)、Lys9(H3K9 Ac), Lys14乙酰基化(H3K14 Ac)、Ser10 磷酸化(H3S10 P),
活性染色質(zhì)存在DNase I超敏感位點:用低濃度DNase I處理染色質(zhì),切割將發(fā)生在少數(shù)特異性位點上,這些位點謂之DNase 1超敏感位點,是活性染色質(zhì)的標(biāo)志,為一-段100-200bp的DNA序列,無組蛋白保護(hù)。游離DNA無超敏感位點。
表觀遺傳學(xué);指在基因的DNA序列沒有發(fā)生改變的情況下,基因功能發(fā)生了可遺傳的變化,最終導(dǎo)致表型的變化
核型;
核仁周期;核仁的形態(tài)大小數(shù)目隨著細(xì)胞周期變化而變化
核纖層( nuclear lamina) :位于核膜內(nèi)側(cè)由核纖層蛋白組成的正交纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。.
第十章 核糖體
多核糖體:具有特殊功能與形態(tài)結(jié)構(gòu)的核糖體與mRNA的聚合體稱為多核糖體。
第十一章 細(xì)胞信號傳導(dǎo)
細(xì)胞通信概念、類型 細(xì)胞通信:細(xì)胞產(chǎn)生的胞外信號與靶細(xì)胞表面相應(yīng)的受體結(jié)合,引發(fā)受體構(gòu)象變化,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號通路建立,最終調(diào)節(jié)靶細(xì)胞功能。
細(xì)胞通信類型:1.信號細(xì)胞通過分泌胞外化學(xué)信號進(jìn)行細(xì)胞通信2.細(xì)胞間接觸依賴性通信3.動物相鄰細(xì)胞間形成間隙連接、植物細(xì)胞間通過胞間連絲進(jìn)行細(xì)胞通信
信號分子:細(xì)胞的信息載體,包括化學(xué)信號(激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等)、物理信號(聲、光、電、溫度)。
信號轉(zhuǎn)導(dǎo):是實現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過程。其過程包括:識別、轉(zhuǎn)換、傳遞、終止
化學(xué)信號種類按化學(xué)性質(zhì)分類:1.氣體性信號分子(可自由擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞直接激活效應(yīng)酶,如NO);
2.疏水性信號分子-可穿過細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合成激素-受體復(fù)合物來調(diào)節(jié)基因表達(dá),如類激素和甲狀腺素;
3.親水性信號分子-不能穿過質(zhì)膜,只能通過與靶細(xì)胞表面受體結(jié)合而啟動細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo),如大多數(shù)蛋白類激素、神經(jīng)遞質(zhì)和局部介質(zhì)。
4.膜結(jié)合信號分子:表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)膜上,與靶細(xì)胞質(zhì)膜上受體分子相互作用,產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)
受體:能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體的大分子,絕大多數(shù)為糖蛋白,少數(shù)是糖脂(霍亂毒素等)或糖蛋白糖脂復(fù)合物(TSH受體)
受體結(jié)構(gòu)特征:在結(jié)構(gòu)上至少具備兩個功能域1.配體結(jié)合功能域2.效應(yīng)功能域
受體的分類:細(xì)胞內(nèi)受體、細(xì)胞表面受體
受體作用特點:1.高度的親和力(high affinity):激素及細(xì)胞因子等配體與其受體的結(jié)合具有高度親和力。通常用其解離常數(shù)(Kd)來表示其親和力的大小,多數(shù)配體與受體的解離常數(shù)為10-11~10-9mol/L。
2.高度的特異性(high specificity):指一種激素或細(xì)胞因子只能選擇性與相應(yīng)的受體結(jié)合的性質(zhì)。
3.可逆性(reversibility):配體與受體通常通過非共價鍵而結(jié)合,因此可以采用簡單的方法將二者分離開。
4.可飽和性(saturability):由于存在于細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的受體數(shù)目是一定的,因此配體與受體的結(jié)合也是可以飽和的。
5.特定的作用模式:在不同細(xì)胞中,受體的種類和含量分布均不同,表現(xiàn)為特定的作用模式。不同細(xì)胞可以不同方式應(yīng)答同一化學(xué)信號,Ach作用于骨骼肌、心肌和唾液腺效應(yīng)不同;血糖調(diào)節(jié)一種細(xì)胞有一套多種類型的受體,應(yīng)答多種信號,啟動不同效應(yīng).
6.受體的脫敏性:可因受體本身或受體下游蛋白的變化,從而導(dǎo)致機(jī)體適應(yīng)性。
第二信使:胞內(nèi)產(chǎn)生的非蛋白類小分子,其濃度變化應(yīng)答胞外信號與細(xì)胞表面受體的結(jié)合,調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶和非酶蛋白的活性,從而在細(xì)胞信號傳導(dǎo)過程中行使信號放大功能,調(diào)控細(xì)胞活動。
第二信使類型:環(huán)核昔酸類(cAMP,cGMP),Ca2+,脂類衍生物(DAG(二?;视?,花生四烯酸,神經(jīng)酰胺等);糖類衍生物(IP3(1,4,5-肌醇三磷酸)。
分子開關(guān):分子開關(guān)是指通過活化(開啟)和失活(關(guān)閉)兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換來控制下游靶蛋白活性的一類調(diào)控蛋白。在進(jìn)化上非常保守。
分子開關(guān)類型:1.GTP酶分子開關(guān)調(diào)控蛋白2.蛋白激酶/蛋白磷酸酶3.鈣調(diào)蛋白
信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性:1.特異性2.放大效應(yīng)3.網(wǎng)絡(luò)化與反饋調(diào)節(jié)機(jī)制4.整合作用
G蛋白耦聯(lián)受體結(jié)構(gòu)類型及其信號傳導(dǎo)特點,例如糖原降解;結(jié)構(gòu)類型:1.都含有7個疏水肽段形成的跨膜α螺旋區(qū)和相似的三維結(jié)構(gòu),N端在細(xì)胞外側(cè),C端在細(xì)胞胞質(zhì)側(cè)2.均偶聯(lián)一個三聚體G蛋白3.均具有與質(zhì)膜結(jié)合的效應(yīng)器蛋白4.在信號通路中均具有參與反饋調(diào)節(jié)或?qū)е率荏w脫敏的蛋白 P233-235
鈣調(diào)蛋白:具有結(jié)合鈣離子并介導(dǎo)其許多細(xì)胞內(nèi)信號途徑的細(xì)胞內(nèi)小分子蛋白,CaM是一種小分子Ca2+結(jié)合蛋白,參與許多Ca2+依賴性的生理反應(yīng)與信號轉(zhuǎn)導(dǎo),在進(jìn)化上高度保守
酶聯(lián)受體:又稱催化性受體,當(dāng)胞外配體與受體的胞外部分結(jié)合時即激活受體胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的酶活性,包括兩大類:RTK和細(xì)胞因子受體。
整聯(lián)蛋白:
黏著斑:
第十二章 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂
細(xì)胞增殖:是細(xì)胞生命活動的重要特征之一,通過細(xì)胞分裂,使得細(xì)胞數(shù)目增加。
細(xì)胞周期:從細(xì)胞一次有絲分裂結(jié)束開始,經(jīng)過物質(zhì)積累,到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的一個有序過程,稱作一個細(xì)胞周期。
標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期的各時相組成、事件、特點:G1、S、G2、M,含有上述四個時相的細(xì)胞周期謂之標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期。DNA是在分裂間期某個時段合成的,謂之S期。
從分裂間期開始到S期之間一段時間,為第一間隔期,謂G1,S期至分裂期的間隔謂之第二間隔期G2。
細(xì)胞周期中的細(xì)胞群體:1.周期中細(xì)胞:可以持續(xù)分裂、細(xì)胞周期持續(xù)運轉(zhuǎn)的細(xì)胞,上皮組織的基底層細(xì)胞,干細(xì)胞;2.靜止期細(xì)胞:停止分裂執(zhí)行功能,通常在G1期轉(zhuǎn)化為G0期細(xì)胞,結(jié)締組織中成纖維細(xì)胞,一旦接受信號刺激,就可進(jìn)入細(xì)胞周期3.終末分化細(xì)胞:失去分裂性能,RBC,神經(jīng)細(xì)胞
測定細(xì)胞周期各時相的常用方法:(1)標(biāo)記有絲分裂百分比法 使用3H-TdR短期培養(yǎng)細(xì)胞,將3H-TdR洗脫,每隔0.5-1h,定時取樣,放射自顯影觀察測定帶放射性 M期標(biāo)記細(xì)胞的百分比。(2)流式細(xì)胞儀測定方法? 根據(jù)DNA含量分類細(xì)胞,根據(jù)類群細(xì)胞的數(shù)量推斷時間。即根據(jù)DNA在不同時間內(nèi)的變化,確定細(xì)胞周期時間長短。G1,G2/M期分別為1C和2C(2n &4n),S 期介于1C和2C之間。
細(xì)胞周期同步化方法:1.自然同步法 2.人工同步化–人工選擇或人工誘導(dǎo)①有絲分裂選擇法②DNA合成阻斷法③分裂中期阻斷法④條件依賴性突變株
DNA合成阻斷:使用對細(xì)胞周期其它時相無影響的DNA合成抑制劑,特異性抑制BNA 合成,最終可將細(xì)胞群阻斷在S期或G1/S 交界處。其中過量TdR對S期細(xì)胞的毒性較小,因此常用TdR 雙阻斷法誘導(dǎo)細(xì)胞同步化。通過第二次抑制,周期阻斷在G1/S期。
分裂中期阻斷:利用破壞微管的藥物將細(xì)胞阻斷在中期,常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺,后者毒性較少。在藥物持續(xù)存在條件下,分裂期細(xì)胞數(shù)量逐漸累加,經(jīng)離心分離,獲得中期細(xì)胞。
有絲分裂各時相:前期,前中期,中期,后期,末期,胞質(zhì)分裂。有絲分裂包括核分裂和胞質(zhì)分裂兩部分,胞質(zhì)分裂始于后期,完成于末期。
中心體整列(中心體列隊) 中心體分離時,負(fù)向運動的馬達(dá)蛋白在來自姐妹中心體微管之間搭橋,通過向負(fù)極運動,將被結(jié)合的微管牽拉在一起,組成紡錘體微管,中體位于兩極。
染色體整列:前中期染色體在動粒微管的牽拉下,向赤道面上運動的過程。這一過程需要Mad2和Bub1蛋白參與。
動粒:每條中期染色體上2個,位于著絲粒兩側(cè),S期動粒復(fù)制,動粒為染色體向兩極運動所必需。
三種類型的微管(紡錘體微管):星體微管、動粒微管、極微管
動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂四個步驟:1.分裂溝位置的確立2.肌動蛋白聚集和分裂環(huán)形成3.收縮環(huán)收縮4.收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個子細(xì)胞
減數(shù)分裂:有性生殖細(xì)胞分裂時,染色體只復(fù)制一次,而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次,導(dǎo)致染色體數(shù)目減半的特殊分裂方式。
二價體:兩條配對同源染色體緊密結(jié)合在一起形成的結(jié)構(gòu)。
聯(lián)會:同源染色體配對的過程。聯(lián)會可以同時發(fā)生在同源染色體的幾個點上
聯(lián)會復(fù)合體:指同源染色體聯(lián)會部位形成的特殊復(fù)合結(jié)構(gòu),與同源染色體聯(lián)會和基因重組有關(guān)。
端化:染色體重新凝集,形成短棒狀結(jié)構(gòu),交叉向染色體臂的端部移行,其過程謂之端化,到終變期末,同源染色體僅在其端部和著絲粒處相互連結(jié)。
第十三章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞
細(xì)胞融合;
MPF及其發(fā)現(xiàn):MPF即卵細(xì)胞成熟促進(jìn)因子,或細(xì)胞有絲分裂促進(jìn)因子,也稱M期促進(jìn)因子。? 在成熟的卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,必有一種物質(zhì),可以誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟,他們將這種物質(zhì)稱作為成熟促進(jìn)因子,即MPF。P287-289
MPF構(gòu)成特點:在成熟卵細(xì)胞中,MPF已經(jīng)存在,只需通過翻譯后修飾即可轉(zhuǎn)化為活性狀態(tài)的MPF。其主要含有p32和p45兩種蛋白。p32和p45結(jié)合后,表現(xiàn)出蛋白激酶活性,可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化。即證明MPF是一種蛋白激酶。
周期蛋白cyclin:指細(xì)胞周期中的某些蛋白質(zhì),其含量隨細(xì)胞周期的變化而變化。
周期蛋白框:指所有周期蛋白中都存在的約由100個殘基組成的相當(dāng)保守的氨基酸序列,其功能是介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。
PEST序列:指G1期周期蛋白cyclinD的C端含有的一段特殊的PEST氨基酸序列(proline(P),glutamic acid (E),serine (S),and threonine (T) ),其功能可能與G1期周期蛋白的更新(降解)有關(guān)。
細(xì)胞周期檢查點:在細(xì)胞周期中,對細(xì)胞周期進(jìn)行特異性監(jiān)控的關(guān)鍵時期包括 G1/S,S,G2/M和紡錘體檢查點。
cyclin在細(xì)胞周期中的變化P290-291
CDK(周期蛋白依賴性蛋白激酶)指可與周期蛋白結(jié)合,將周期蛋白作為其調(diào)節(jié)亞單位,并使之表現(xiàn)出蛋白激酶活性的蛋白。如cdc2 CDK1 CDK2等。
癌基因:是控制細(xì)胞生長和分裂的一類正?;?,其突變能引起正常細(xì)胞發(fā)生癌變。
原癌基因:指源于細(xì)胞的正?;蛲蛔儺a(chǎn)生
Src:指反轉(zhuǎn)錄病毒的基因組里帶有可使受病毒感染的宿主細(xì)胞發(fā)生癌變的基因
Ras:指源于細(xì)胞的正?;蛲蛔儺a(chǎn)生
抑癌基因:是一類能夠阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程的細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控因子,通過阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程,促進(jìn)細(xì)胞凋亡等,抑制癌癥的發(fā)生,如p53,Rab等,
Rb:Rb 基因突變,即 Rb 失活,導(dǎo)致癌癥易發(fā),這類基因為抑癌基因。隱性突變
p53:p53為抑癌基因,編碼的基因可對細(xì)胞周期進(jìn)程進(jìn)行負(fù)調(diào)控。
第十四章 細(xì)胞分化與干細(xì)胞
一、細(xì)胞分化概念:在個體發(fā)育中,由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異,產(chǎn)生各不相同的細(xì)胞類群的過程。
二、分化細(xì)胞的特征:是多細(xì)胞生物個體發(fā)育的基礎(chǔ),通過有序的細(xì)胞分化増加細(xì)胞類型,進(jìn)而形成組織、器官、系統(tǒng),是生命向更高層次發(fā)展與進(jìn)化的基礎(chǔ)
三、細(xì)胞分化的基因選擇性表達(dá);細(xì)胞可以選擇性地表達(dá)各自特有的專一性蛋白質(zhì),從而導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能差異。細(xì)胞分化過程伴隨著細(xì)胞特異性的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的形成,從而決定了細(xì)胞的命運和功能。
四、組合調(diào)控作用;(組合調(diào)控)每種類型的細(xì)胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同調(diào)控完成的,依賴少量調(diào)控蛋白即可以啟動眾多細(xì)胞類型的基因表達(dá)。生物學(xué)作用:借助于組合調(diào)控,一旦某種主導(dǎo)基因產(chǎn)物與其它調(diào)控蛋白形成適當(dāng)?shù)恼{(diào)控蛋白組合,就可以將一種類型的細(xì)胞轉(zhuǎn)化成另一種類型的細(xì)胞,而且遵循類似的機(jī)制,甚至可以誘發(fā)整個器官的形成。
五、管家基因:管家基因是指所有細(xì)胞中均表達(dá)的一類基因,其產(chǎn)物是對維持細(xì)胞基本生命活動所必需的;
組織特異性基因:是指不同的細(xì)胞類型特異性表達(dá)的基因,其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的功能。
轉(zhuǎn)分化;一種類型分化的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞現(xiàn)象稱轉(zhuǎn)分化。
去分化;是指分化細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)與功能,變成具有未分化細(xì)胞特征的過程。
細(xì)胞全能性;是指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體的潛能或特性
細(xì)胞系;受精卵從第一次卵裂時起,到分化為各組織和器官的終末細(xì)胞 為止的發(fā)育史。
細(xì)胞株;
原代細(xì)胞;
傳代細(xì)胞;
多潛能性細(xì)胞:分化產(chǎn)生三個胚層中各種類型的細(xì)胞,并形成器官的一類干細(xì)胞,胚胎干細(xì)胞。
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞;具有分化成多種細(xì)胞類型或多種分化潛能的干細(xì)胞
干細(xì)胞;是機(jī)體中能進(jìn)行自我更新 具有多向分化潛能的一類細(xì)胞。
多能干細(xì)胞:具有分化成多種細(xì)胞類型或多種分化潛能的干細(xì)胞
第十五章 細(xì)胞衰老與細(xì)胞程序性死亡
一、細(xì)胞衰老及其主要特征:是指絕大多數(shù)正常細(xì)胞在經(jīng)歷有限次數(shù)分裂后,不再具有增殖能力,細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和代謝活動也發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。
衰老細(xì)胞形態(tài)學(xué)特征:
(1)外形變化:大而扁平
(2)細(xì)胞核的變化:體外培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞,細(xì)胞核隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加增大;細(xì)胞核的核膜內(nèi)折( invagination )、染色質(zhì)固縮化。
(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng):衰老動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成分彌散性地分散于核周胞質(zhì)中,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總量呈減少趨勢
(4)線粒體:線粒體的數(shù)量隨齡減少,而其體積則隨齡增大。
(5)致密體的生成:即衰老細(xì)胞內(nèi)由單層膜構(gòu)成的,具有陽性磷酸酶反應(yīng)的結(jié)構(gòu)
(6)膜系統(tǒng)的變化:衰老的細(xì)胞,其膜流動性降低、性減小;衰老細(xì)胞間間隙連接及膜內(nèi)顆粒的分布也發(fā)生變化。
二、Hayflick界限:細(xì)胞,至少是培養(yǎng)的細(xì)胞,不是不死的,而是有一定的壽命,它們的增殖能力不是無限的,而是有一定的界限的現(xiàn)象
三、細(xì)胞衰老的變化、機(jī)制;
分子水平的變化
(1) DNA :復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受到抑制,但也有個別基因會異常激活,端粒 DNA 丟失,線粒體 DNA 特異性缺失, DNA 氧化丶斷裂、缺失和交聯(lián),甲基化程度降低。
(2) RNA mRNA 和 tRNA 含量降低。
(3)蛋白質(zhì):合成下降,細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化、氨甲酰化丶脫氨基等修飾反應(yīng),導(dǎo)致蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白質(zhì)肽斷裂,交聯(lián)而變性。氨基酸由左旋變?yōu)橛倚?/p>
(4)酶分子:活性中心被氧化,金屬離子Ca2+ Zn2+、 Mg 2+、Fe2+等丟失,酶分子的二級結(jié)構(gòu),溶解度,等電點發(fā)生改變,總的效應(yīng)是 失活。
(5)、脂類:不飽和脂肪酸被氧化,引膜脂之間或與脂蛋白之間交聯(lián),膜的流動性降低。
細(xì)胞衰老的分子機(jī)制
復(fù)制性衰老( replicative senescence , RS ) Harley 等1991發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞染色體的端粒DNA 會隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加而不斷縮短。細(xì)胞 DNA 每復(fù)制一次端粒就縮短一段,當(dāng)縮短到一定程度至 Hayflick 點時,會啟動 DNA 損傷檢測點( DNA damage checkpoint ),激活p53,引起p21表達(dá),導(dǎo)致不可逆地退出細(xì)胞周期,走向衰亡 。
四、細(xì)胞程序性死亡:是指細(xì)胞的死亡是按照嚴(yán)格的遺傳機(jī)制的程序控制,是細(xì)胞主動性死亡,存在于所有細(xì)胞類型中。是維持生物體正常生長發(fā)育及生命活動的必要條件。
五、細(xì)胞凋亡概念:是一種有序的或程序性的細(xì)胞死亡方式,是細(xì)胞接受某些特定信號刺激后進(jìn)行的正常生理應(yīng)答反應(yīng),細(xì)胞凋亡過程具有典型的形態(tài)學(xué)和生化特征,凋亡細(xì)胞最后以凋亡小體的形式被吞噬消化。
六、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)變化和特征:
動物細(xì)胞凋亡三個階段及形態(tài)學(xué)變化:
(1)凋亡起始:細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失,細(xì)胞間接觸的消失,但細(xì)胞膜依然完整,保持選擇通透性;線粒體大體完整,但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹,并逐漸與質(zhì)膜融合;染色質(zhì)固縮,形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài),沿著核膜分布。
(2)凋亡小體的形成:核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段,與某些細(xì)胞器如線粒體一起聚集,為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍,細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起,逐漸形成單個的凋亡小體 apoptotic body °
(3)凋亡小體被吞噬:凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞吞噬消化,并被重新利用。從起始凋亡到凋亡小體形成只有數(shù)分鐘,但整個凋亡過程達(dá)4-9h。
細(xì)胞凋亡的特征1、形態(tài)學(xué)特征:
(1)染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上,胞質(zhì)凝縮,最后核斷裂,細(xì)胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體;
(2)凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細(xì)胞器,還有凝縮的染色體,可被鄰近細(xì)胞吞噬消化,因始終有膜封閉,沒有內(nèi)溶物釋放,故不會引起炎癥;
2.生物化學(xué)特征
(1)凋亡細(xì)胞中仍需要合成一些蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)、 ATP 合成繼續(xù),但是在壞死細(xì)胞中 ATP 和蛋白質(zhì)合成受阻或終止
(2)核酸內(nèi)切酶活化,導(dǎo)致染色質(zhì) DNA 在核小體連接部位斷裂,形成約200bp整數(shù)倍的核酸片段凝膠電泳圖譜呈梯狀,形成 DNA ladder?
(3)凋亡細(xì)胞 tTG (組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶 tissue Transglutaminase )積累;凋亡細(xì)胞質(zhì)膜 PS 翻轉(zhuǎn)
七、凋亡小體:凋亡過程中斷裂的 DNA 或染色質(zhì)與細(xì)胞其它內(nèi)含物一起被反折的質(zhì)膜包裏,形成的圓形小體,凋亡小體可被鄰近細(xì)胞吞噬。
八、細(xì)胞凋亡的生理意義;1、細(xì)胞凋亡對于多細(xì)胞生物個體發(fā)育的正常進(jìn)行,穩(wěn)態(tài)的保持具重要意義。2、免疫耐受性的形成,通過凋亡清除識別自身抗原的 T 細(xì)胞克隆,避免發(fā)生自身免疫疾病。3生理保護(hù),腫瘤監(jiān)控,以及抵御外界各種因素的干擾方面都起著非常關(guān)鍵的作用。
4、凋亡是一種生理性的保護(hù)機(jī)制,可以清除機(jī)體多余、受損或危險的細(xì)胞,維持機(jī)體的穩(wěn)態(tài),清除病原體等。5、癌癥治療,是腫瘤治療的重要策略,使腫瘤細(xì)胞凋亡。
九、細(xì)胞凋亡的生物化學(xué)特征;(見上)
十、細(xì)胞凋亡檢測方法;1、形態(tài)學(xué)觀測:染色法( DAPl , AO 等)透射和掃描電鏡觀察,染色體固縮,凋亡小體形成等。核酸染料染色程度高于染色質(zhì)。2、 DNA 電泳: DNA 片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶,提取 DNA , EB 染色,觀察 DNA 梯狀條帶,大小呈現(xiàn)出200bp或其倍數(shù) 3、 TUNEL 測定法,即 DNA 斷裂的原位末端標(biāo)記法。4、彗星電泳法 細(xì)胞經(jīng)裂解處理后,經(jīng)單細(xì)胞電泳和熒光染色,凋亡細(xì)胞由于 DNA 降解為片段狀,泳動快,細(xì)胞核呈彗星狀圖案,未凋亡細(xì)胞核保持圓球形
5丶流式細(xì)胞分析:根據(jù)凋亡細(xì)胞 DNA 斷裂和丟失,采用碘化丙啶染色使 DNA 產(chǎn)生紅色熒光,用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì)胞,同時又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。6、檢測細(xì)胞質(zhì)膜從內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)至外側(cè),使用特異性熒光探針檢測。
十一、幾個主要基因的作用p53, Apaf-1, Bcl-2, caspase-9, TNF;?
? p53是一種抑癌基因,其生物學(xué)功能是在G1期監(jiān)視 DNA 的完整性。如有損傷,則抑制細(xì)胞增殖,直到 DNA 修復(fù)完成。如果 DNA 不能被修復(fù),則誘導(dǎo)其調(diào)亡,研究發(fā)現(xiàn)喪失p53功能的小鼠對輻射誘導(dǎo)的調(diào)亡不敏感。缺失抑制凋亡,癌癥高發(fā)。
? Bcl -2為凋亡抑制基因是膜的整合蛋白,其功能相當(dāng)于線蟲中的 ced -9。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)可將 Bcl —2基因家族分為兩類(1)一類是抗凋亡的(2)一類是促進(jìn)凋亡的在促凋亡蛋白中還有一類僅含BH3結(jié)構(gòu),如 Bid 、 Bad 。( So BH3— only domain !),BH3主要定位于線粒體外膜它拮抗促凋亡蛋白的功能。缺失促進(jìn)凋亡!
? Apaf -1被稱為凋亡酶激活因子 在線蟲中的同源物為 ced -4,在線粒體參與的凋亡途徑中具有重要作用。 Apaf -1含有3個不同的結(jié)構(gòu)域:① CARD 結(jié)構(gòu)域,能募集 caspase -9;② ced -4同源結(jié)構(gòu)域,能結(jié)合 ATP / dATP ;③ C 端結(jié)構(gòu)域,含有色氨酸/天冬氨酸重復(fù)序列,當(dāng)細(xì)胞色素 c 結(jié)合到這一區(qū)域后,能引起 Apaf —1多聚化而激活。 Apaf -1/細(xì)胞色素 c 復(fù)合體與 ATP / dATP 結(jié)合后, Apaf -1就可以通過其 CARD 結(jié)構(gòu)域召集 caspase —9,形成凋亡體 激活 caspase -3,
?Apaf -1啟動 caspase 級聯(lián)反應(yīng)。缺失抑制凋亡!
? ?ATM 是與 DNA 損傷檢驗有關(guān)的一個重要基因。最早發(fā)現(xiàn)于毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥患者,人類中大約有1%%的人是 ATM 缺失的雜合子,表現(xiàn)出對電離輻射敏感和易患癌癥。正常細(xì)胞經(jīng)放射處理后, DNA 損傷會激活修復(fù)機(jī)制,如 DNA 不能修復(fù)則誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。 ATM 是 DNA 損傷檢驗點的一個重要的蛋白激酶
? ?
十二、細(xì)胞壞死;細(xì)胞焦亡 又稱細(xì)胞炎性壞死,是一種程序性細(xì)胞死亡,表現(xiàn)為細(xì)胞不斷脹大直至細(xì)胞膜破裂,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的釋放進(jìn)而激活強烈的炎癥反應(yīng)。細(xì)胞焦亡是機(jī)體一種重要的天然免疫反應(yīng),在抗擊感染中發(fā)揮重要作用。
十三、細(xì)胞自噬:概念:正常細(xì)胞為維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的動態(tài)平衡,對功能失?;虿恍枰募?xì)胞結(jié)構(gòu)通過形成雙層膜包裹的自噬小體,由溶酶體進(jìn)行降解的過程。標(biāo)志是細(xì)胞內(nèi)雙層膜包裹的自噬小體。
第十六章 細(xì)胞的社會聯(lián)系
通信連接:介導(dǎo)相鄰細(xì)胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運、化學(xué)信號或電信號傳遞、主要包括動物細(xì)胞間的間隙鏈接、神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸和植物細(xì)胞間的胞間連絲。