第一章

細(xì)胞學(xué)說建立者：施萊登、施旺

細(xì)胞類型：真核細(xì)胞、原核細(xì)胞、古核細(xì)胞

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基本特征的比較：

原代細(xì)胞：機(jī)體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞。

傳代細(xì)胞：適應(yīng)在體外培養(yǎng)條件下持續(xù)傳代培養(yǎng)的細(xì)胞稱為傳代細(xì)胞。

細(xì)胞系：細(xì)胞系（cell line）指原代細(xì)胞培養(yǎng)物經(jīng)首次傳代成功后所繁殖的細(xì)胞群體。 也

指可長期連續(xù)傳代的培養(yǎng)細(xì)胞。

細(xì)胞株：通過選擇法或克隆形成法從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得具有特殊性質(zhì)或標(biāo)志物

的培養(yǎng)物稱為細(xì)胞株(Cell Strain)。

第二章

光學(xué)顯微鏡原理：光學(xué)顯微鏡主要由目鏡、物鏡、載物臺(tái)和反光鏡組成。目鏡和物鏡都

是凸透鏡，焦距不同。物鏡的凸透鏡焦距小于目鏡的凸透鏡的焦距。物鏡相當(dāng)于投影儀

的鏡頭，物體通過物鏡成倒立、放大的實(shí)像。目鏡相當(dāng)于普通的放大鏡，該實(shí)像又通過

目鏡成正立、放大的虛像。

電子顯微鏡原理：在真空條件下，電子束經(jīng)高壓加速后，穿透樣品時(shí)形成散射電子和透

射電子，它們?cè)陔姶磐哥R的作用下在熒光屏上成像。電子束投射到樣品時(shí)，可隨組織構(gòu)

成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時(shí)，電子被散

射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。主要優(yōu)點(diǎn)：分

辨率高，可用來觀察組織和細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)以及微生物和生物大分子的全貌。

熒光染料：

第三章 細(xì)胞質(zhì)膜

細(xì)胞膜定義：細(xì)胞膜（cell membrane）又稱質(zhì)膜（plasma membrane）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：是細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的邊界；維持細(xì)胞相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；細(xì)胞與環(huán)境之間、

細(xì)胞與細(xì)胞間進(jìn)行物質(zhì)、能量交換場(chǎng)所；信息傳遞等。

流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)要點(diǎn):（1）生物膜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，以避開水；（2）蛋白質(zhì)以不同方式鑲嵌于膜質(zhì)中，或通

過氫鍵、離子鍵等方式結(jié)合于表面；（3）具有流動(dòng)性，并在生命活動(dòng)中處于動(dòng)態(tài)變化

中；（4）結(jié)構(gòu)具有不對(duì)稱性

脂筏模型：脂筏是以甘油磷脂的生物膜上，膽固醇和鞘脂形成相對(duì)有序的脂相，如同漂

浮在脂雙層上的“筏”一樣，載著具有生物功能的膜蛋白。

流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：

膜脂的運(yùn)動(dòng)方式:（1）沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)（基本運(yùn)動(dòng)方式）,其擴(kuò)散系數(shù)為 10

-8cm2/s；

（2）脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)；（3）脂分子尾部的擺動(dòng)；（4）雙層脂分子之間的

翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(flip-flop)

脂質(zhì)體及其意義:

脂質(zhì)體：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：研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)； 脂質(zhì)體中裹入 DNA 可用于基因轉(zhuǎn)移，在

臨床治療中,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體。

外在蛋白：非共價(jià)鍵與膜表面結(jié)合，與磷脂頭部發(fā)生作用。

內(nèi)在蛋白（整合膜蛋白）：蛋白質(zhì)顯極性，膜內(nèi)蛋白質(zhì)的極性區(qū)突向膜表面，非極性部

分則埋在雙層內(nèi)部。

脂質(zhì)錨定蛋白：（1）與脂肪酸結(jié)合；（2）通過異戊二烯單位結(jié)合到 Cys 殘基上；（3）

通過糖脂錨定

細(xì)胞質(zhì)膜的不對(duì)稱性：是指膜蛋白和膜脂等在生物膜上呈現(xiàn)不對(duì)稱分布，糖脂、糖蛋白

的糖鏈均位于質(zhì)膜的外側(cè)。其次是膜蛋白分布的不對(duì)稱性，有的鑲在膜的表面，有的嵌

入或橫跨脂雙分子層。

膜脂的流動(dòng)性及其證明方式：膜脂的流動(dòng)性：是脂分子的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。證明方式：熒光漂

白恢復(fù)。

膜骨架：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(Blood ghost)RBC：經(jīng)低滲處理，質(zhì)膜破裂，釋放出 Hb 和其它可溶性蛋白，

RBC 仍保持原來基本形狀和大小。

第四章 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

物質(zhì)通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)主要有三種途徑及其特征：

物質(zhì)通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)主要有三種途徑：①被動(dòng)運(yùn)輸 ②主動(dòng)運(yùn)輸 ③胞吞與胞吐作用。

被動(dòng)運(yùn)輸：

1. 簡單擴(kuò)散（simple diffusion）：小分子物質(zhì)以熱自由運(yùn)動(dòng)的方式順著電化學(xué)梯度或濃

度梯度直接通過脂雙層進(jìn)出細(xì)胞，既不需要細(xì)胞供能，也不需要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助。

特點(diǎn)：順濃度或電化學(xué)梯度；不耗能

2. 協(xié)助擴(kuò)散：在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助下，物質(zhì)從高電化學(xué)勢(shì)或高濃度一側(cè)向低電化學(xué)勢(shì)

或低濃度一側(cè)的跨膜運(yùn)輸形式，又稱協(xié)助擴(kuò)散 （facilitated diffusion ）。

特點(diǎn)：順濃度或電化學(xué)梯度；需要載體；不耗能

主動(dòng)運(yùn)輸：

由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆著電化學(xué)梯度或濃度梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健Ｋ且环N需

要消耗能量的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸過程。

特點(diǎn)：逆濃度或電化學(xué)梯度；耗能

類型：根據(jù)所需能量來源不同，分為三種方式：①ATP-driven；②Couple transporter；③

Light-Driven

胞吞與胞吐作用：

胞吞作用（endocytosis ）：通過質(zhì)膜內(nèi)陷形成膜泡，將細(xì)胞外或細(xì)胞質(zhì)膜表面的物質(zhì)

包裹到膜泡內(nèi)并轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，包括吞噬作用和胞飲作用。

胞吐作用（Exocytosis）：與細(xì)胞的胞吞作用相反，胞吐作用是將細(xì)胞內(nèi)的分泌泡或其他

某些膜泡中的物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)出細(xì)胞的過程。

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、載體蛋白和通道蛋白，類型及特點(diǎn)：

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：也叫膜運(yùn)輸?shù)鞍?。能選擇性地使非自由擴(kuò)散的小分子物質(zhì)透過質(zhì)膜。

載體蛋白：通過蛋白質(zhì)構(gòu)象變化使得溶質(zhì)分子穿過細(xì)胞質(zhì)膜，介導(dǎo)主動(dòng)或被動(dòng)運(yùn)輸。

功能：普遍存在、多次胯膜，只與特定溶質(zhì)結(jié)合，具有選擇性、類似酶的動(dòng)力學(xué)特征，

但不修飾轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì). 通道蛋白：形成親水性通道貫穿質(zhì)膜，介導(dǎo)順電化學(xué)梯度的被動(dòng)運(yùn)輸。通道蛋白所介導(dǎo)

的被動(dòng)運(yùn)輸不需要與溶質(zhì)分子結(jié)合，橫跨膜形成親水通道，允許適宜大小的分子與帶電

荷的離子通過。三種類型：離子通道、孔蛋白、水孔蛋白。

葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)方式：葡萄糖在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)以易化擴(kuò)散的方式進(jìn)行，順著濃度梯度進(jìn)行，

不耗能，但需要特殊的載體（葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）；但是在小腸上皮細(xì)胞以主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行

吸收。

葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族成員之一，GLUT1 幾乎存在于人體每一個(gè)細(xì)胞中，是

紅細(xì)胞和血腦屏障等上皮細(xì)胞的主要葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，對(duì)于維持血糖濃度的穩(wěn)定和大腦

供能起關(guān)鍵作用。

離子通道的類型及特征：

離子通道類型為三種類型的門控作用：電壓門控、配體門控、應(yīng)力激活。

離子通道三個(gè)特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)運(yùn)速率高 107-108/s per channel，動(dòng)力為跨膜電化學(xué)梯度；

（2）沒有飽和值；（3）非連續(xù)開放，開和關(guān)兩種構(gòu)象，而是門控的，類似 All or No。

Na-K 泵：

特點(diǎn)：鈉鉀泵-具有 ATPase（也稱為 F0F1-ATP 合酶）活性，故 Na+-K+-ATPase，只位于動(dòng)

物細(xì)胞質(zhì)膜上。

結(jié)構(gòu)：四聚體

機(jī)制：Na+依賴的磷酸化，K+依賴的去磷酸化，導(dǎo)致構(gòu)象變化，每消耗 1 個(gè) ATP，泵出 3

個(gè) Na+泵進(jìn) 2 個(gè) K+，受 Ouabain 抑制。

ATP 驅(qū)動(dòng)泵的主要類型：

P 型離子泵：2 個(gè)獨(dú)立的 a-催化亞基，ATP 結(jié)合位點(diǎn)，2 個(gè)，起調(diào)節(jié)作用 b 亞基組成，依

賴 a 亞基磷酸化與去磷酸化過程，導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象改變。磷酸化中間體。

V 型質(zhì)子泵：通過細(xì)胞器和液泡的膜主動(dòng)運(yùn)輸 H+。它們存在于溶酶體、分泌顆粒和植物

細(xì)胞液泡中，也在多種細(xì)胞(腎小管)的質(zhì)膜中被發(fā)現(xiàn)。保持細(xì)胞質(zhì) pH 恒定。

F 型質(zhì)子泵：位于線粒體內(nèi)膜，葉綠體類囊體膜、原核生物質(zhì)膜上，實(shí)際上是 H+-ATP

合成酶（F1F0-ATPase）

ABC 超家族：ABC 超家族（ ATP binding cassette super-family）又叫 ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)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、肽和其它多種小分子物質(zhì)進(jìn)

行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的 ATP 驅(qū)動(dòng)泵。

協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)及其類型：

協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)：兩種溶質(zhì)協(xié)同跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程，是主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊环N，間接消耗 ATP。

類型：同向轉(zhuǎn)運(yùn)；反向轉(zhuǎn)運(yùn)

同向轉(zhuǎn)運(yùn)：是物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同，如小腸上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞吸

收葡萄糖或氨基酸等有機(jī)物，就是伴隨 Na＋從細(xì)胞外流入細(xì)胞內(nèi)完成的。

反向轉(zhuǎn)運(yùn)：是指物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方向與離子轉(zhuǎn)移方向相反，如動(dòng)物細(xì)胞通過 Na＋驅(qū)動(dòng)的

Na＋－H＋對(duì)向運(yùn)輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運(yùn)以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的 pH。

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)：在真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，除去可分辨的細(xì)胞器以外的膠狀物質(zhì)，占據(jù)著細(xì)

胞質(zhì)膜內(nèi)和細(xì)胞核膜外的細(xì)胞內(nèi)空間，也叫胞質(zhì)溶膠 cytosol。

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)功能：

（1）完成各種中間代謝過程，如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等。

（2）蛋白質(zhì)、脂肪酸合成場(chǎng)所。

（3）與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能，維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸及能量傳遞，

為細(xì)胞基質(zhì)其它組分及細(xì)胞器提供錨定位點(diǎn)，使復(fù)雜代謝途徑有序進(jìn)行。

（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(yùn)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）蛋白質(zhì)的修飾、控制蛋白質(zhì)壽命、蛋白質(zhì)選擇性的降解和錯(cuò)誤蛋白質(zhì)重新折疊等。

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與蛋白質(zhì)修飾和降解的關(guān)系：

在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，存在泛素-蛋白酶體所介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解途徑，其生物學(xué)功能包括—

蛋白質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控、影響細(xì)胞代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和受體調(diào)整、免疫反應(yīng)、細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄調(diào)

節(jié)和 DNA 損傷修復(fù)等。

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(gè) 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(gè)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(cuò)誤折疊的靶蛋白質(zhì)的 Lys 殘基

的ε-氨基形成異肽鍵（isopeptide bond）而共價(jià)連接，并指引該靶蛋白質(zhì)運(yùn)到蛋白酶體

中進(jìn)行降解。

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)：是指細(xì)胞內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的由膜包繞形成的細(xì)胞器或細(xì)胞

結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體、分泌泡等。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng) Endoplasmic (ER)：真核細(xì)胞內(nèi)由封閉的管狀或扁平囊狀膜系統(tǒng)及其包被的腔形成

互相溝通的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。占膜系統(tǒng)一半左右，占體積 10%。形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能差異—

—發(fā)育、細(xì)胞周期、生理狀況等而異。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)定義及類型：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)（ERS）：當(dāng)某些因素致使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)生理功能紊亂、 Ca 2+穩(wěn)態(tài)失衡、未

折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)在 ER 腔內(nèi)超量積累，便會(huì)激活一些相關(guān)的信號(hào)通路，引發(fā)內(nèi)質(zhì)

網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，從而應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，并恢復(fù) ER 正常狀態(tài)。

ERS 反應(yīng)類型：

（1）UPR 未折疊蛋白質(zhì)應(yīng)答反應(yīng)(UPRER)：錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白過多積累引起，分子

伴侶蛋白表達(dá)上調(diào)；

（2）EOR （內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷應(yīng)答反應(yīng)）：正確折疊蛋白和膜蛋白異常堆積引起；

（3）固醇調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（sterol regulatory element reaction）：膽固醇損耗所致，SREBP

（固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白）介導(dǎo)；

（4）啟動(dòng)凋亡程序：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能持續(xù)紊亂所致。

高爾基體組成、結(jié)構(gòu)和功能：

高爾基體：由大小不一、形態(tài)多變的囊泡組成，1898 年由意大利醫(yī)生 C. Golgi 利用鍍銀

染色發(fā)現(xiàn)，但確證其存在用去近 50 年，電子顯微鏡發(fā)明以后。

結(jié)構(gòu)：電鏡下高爾基體結(jié)構(gòu)是由扁平膜囊和大小不等的囊泡構(gòu)成。

主要功能： ER 合成的蛋白加工、分類、包裝和運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞特定部位或分泌到胞外；運(yùn)

輸一部分 ER 合成脂類物質(zhì)；為細(xì)胞內(nèi)糖類合成工廠。

高爾基體蛋白質(zhì)分選的三條途徑：

（1）溶酶體酶的包裝與分選途徑（mannose-6-P 標(biāo)記在 Gi 完成）

（2）可調(diào)節(jié)型分泌途徑；

（3）組成型分泌途徑。

細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)的標(biāo)志性酶：

（1）葡萄糖-6-磷酸酶被視為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的標(biāo)志酶。

（2）糖基轉(zhuǎn)移酶是高爾基復(fù)合體的標(biāo)志酶。

（3）酸性磷酸酶是溶酶體的標(biāo)志酶。

（4）過氧化氫酶可視為過氧化物酶體的標(biāo)志酶。

溶酶體類型、標(biāo)志酶：

溶酶體是一種異質(zhì)性的細(xì)胞器，指不同的溶酶體的形態(tài)大小，乃至其中所含水解酶的種

類都可能有很大的不同。

類型：按生理功能不同階段劃分不同階段

（1）初級(jí)溶酶體（primary lysosome）：球形，d=0.2-0.5 μm,內(nèi)容物均一，不含明顯顆

粒物質(zhì)，外面一層脂蛋白膜圍繞，厚 7.5nm，含酸性水解酶如蛋白酶等。

（2）次級(jí)溶酶體（secondary lysosome）：初級(jí)溶酶體與細(xì)胞內(nèi)自噬泡、異噬泡、胞飲

泡或吞噬泡融合形成的復(fù)合體，前者謂之自噬溶酶（autophagolysosome），后者謂之異

噬溶酶體（phagolysosome）。

（3）而包含未被消化的物質(zhì)殘存在溶酶體中形成的殘余謂之殘余體（residual body）或

后溶酶體。

過氧化物酶體及其功能：又稱微體，單層膜圍繞的含有一種或幾種氧化酶類的細(xì)胞器，

能夠利用分子氧氧化有機(jī)物。1954 年由 Rhodin 發(fā)現(xiàn)。但到 1970 年代才被看做是與溶酶

體不同的細(xì)胞器。

過氧化物酶體的功能：

1、動(dòng)物細(xì)胞（肝細(xì)胞或腎細(xì)胞）中的功能：

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 H2O2；過氧化氫酶，作用是將 H2O2 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(chǔ)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(hào)假說：該假說認(rèn)為蛋白質(zhì)首先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上起始合成，當(dāng)多肽鏈延伸

至 80 個(gè)氨基酸左右后，N 端的信號(hào)序列與信號(hào)識(shí)別顆粒結(jié)合，使肽鏈延伸暫停，防止

新生肽 N 端損傷和成熟前折疊；直至信號(hào)識(shí)別顆粒與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的停泊蛋白(SRP 受體)

結(jié)合，返回重復(fù)使用，肽鏈又開始延伸；信號(hào)肽將肽鏈引入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面的信

號(hào)肽酶切除信號(hào)肽，肽鏈繼續(xù)延伸至完全合成。

信號(hào)肽：位于蛋白質(zhì) N 端一段由 16-26 個(gè)氨基酸殘基組成的序列，包含疏水核心區(qū)、信

號(hào)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(hào)識(shí)別顆粒：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(gè)

7S 小 RNA 分子構(gòu)成，含有信號(hào)肽識(shí)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(hào)序列特稱為導(dǎo)肽（leader peptide）

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(hào)，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（protein sorting）

或者叫靶向轉(zhuǎn)運(yùn)。

SRP 活性位點(diǎn)：三個(gè)活性位點(diǎn)，即（1）信號(hào)肽結(jié)合位點(diǎn)（2）核糖體識(shí)別結(jié)合位點(diǎn)，可

阻止翻譯（3）ER 膜結(jié)合位點(diǎn)。

信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱停泊蛋白，docking protein，DP）：DP 是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的整合蛋

白，由α和β亞基組成，可特異地與 SRP 結(jié)合。α亞基可結(jié)合 GTP，故為 GTP 結(jié)合蛋白。

真核細(xì)胞蛋白質(zhì)分選的主要途徑與類型：

總體上有兩條途徑：翻譯后途徑、共翻譯途徑

（1）翻譯后途徑：既可以是 mt, ct, 過氧化物酶體，細(xì)胞核蛋白，也可是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)駐

留蛋白和支架蛋白等，先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈合成，再轉(zhuǎn)運(yùn)到各細(xì)胞

器；

（2）共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：ER，Golgi，溶酶體，質(zhì)膜，分泌蛋白等，先在游離核糖體上起

始合成后，由信號(hào)肽導(dǎo)引轉(zhuǎn)移到 RER，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)至 Golgi 進(jìn)行加工包裝，然后再轉(zhuǎn)

運(yùn)至溶酶體、質(zhì)膜或分泌至胞外。

按照分選轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)四種類型：

（1）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembrane transport）：指共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中蛋白質(zhì)邊合

成邊轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜（駐留)；另指翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中蛋白質(zhì)在合成

后依不同機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等細(xì)胞器。

（2）膜泡運(yùn)輸（vesicular transport）：蛋白質(zhì)被不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成

部位轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)膜泡、膜泡運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜的融合等過程。

（3）選擇性門控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport）：在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合

體在核-質(zhì)間雙向選擇性地完成核輸入或核輸出。

（4）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)：蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的轉(zhuǎn)運(yùn)顯然與細(xì)胞骨架系統(tǒng)

密切相關(guān)。

膜泡運(yùn)輸及其特點(diǎn)：

膜泡運(yùn)輸：是蛋白分選運(yùn)輸?shù)奶赜蟹绞?，指蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從 RER 合成

部位轉(zhuǎn)運(yùn)至 Golgi，進(jìn)而分選轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的不同部位。

特點(diǎn):① 轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)輸及其調(diào)控，如

不同的運(yùn)輸小泡的定向轉(zhuǎn)運(yùn)、膜泡出芽以及融合的過程。在 TGN 形成不同的轉(zhuǎn)運(yùn)泡及分

選運(yùn)輸工作。③胞吞作用同樣涉及復(fù)雜的膜泡運(yùn)輸過程

轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡類型：

根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡表面包被蛋白的不同，主要分 3 種不同類型：

（1）COPⅡ包被膜泡，介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的運(yùn)輸，順向轉(zhuǎn)運(yùn)。

（2）COPⅠ包被膜泡，負(fù)責(zé)將蛋白從高爾基體返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，即逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。

（3）網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡，介導(dǎo)幾種蛋白質(zhì)分選途徑，如從高爾基體 TGN 向內(nèi)

體、溶酶體的分選和運(yùn)輸，還負(fù)責(zé)胞吞途徑從細(xì)胞表面至內(nèi)體的運(yùn)輸。

COPⅡ與 COPⅠ轉(zhuǎn)運(yùn)小泡運(yùn)輸?shù)念愋?，銜接蛋白?/p>

COPⅡ運(yùn)輸類型：膜結(jié)合蛋白、可溶性蛋白（需要膜受體識(shí)別），從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)至高爾基體

順面膜囊。

COPⅠ運(yùn)輸類型：（1）從高爾基體反面膜囊到順面膜囊；（2）從高爾基體順面管網(wǎng)狀

區(qū)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)。

網(wǎng)格蛋白／接頭蛋白運(yùn)輸類型：（1）網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡介導(dǎo)蛋白質(zhì)從高爾基

體 TGN 向胞內(nèi)體、溶酶體、黑素體、分泌泡和植物細(xì)胞液泡的運(yùn)輸；

（2）質(zhì)膜受體介導(dǎo)的胞吞作用，從細(xì)胞表面運(yùn)往胞內(nèi)體轉(zhuǎn)而到溶酶體的運(yùn)輸。

第七章 線粒體和葉綠體

線粒體、葉綠體的超微結(jié)構(gòu)：

線粒體的超微結(jié)構(gòu)：

線粒體是由外膜、內(nèi)膜、膜間隙和基質(zhì)四部分構(gòu)成

◆外膜（outer membrane）：含孔蛋白(porin)，通透性較高。

標(biāo)志酶：單胺氧化酶

功能：腎上腺素氧化；膜磷脂的合成; 脂肪酸鏈延伸；色氨酸降解等。

◆內(nèi)膜（inner membrane）：高度不通透性，向內(nèi)折疊形成嵴（cristae）。含有與能量

轉(zhuǎn)換相關(guān)的蛋白。

標(biāo)志酶：細(xì)胞色素氧化酶

功能：電子傳遞，氧化磷酸化，代謝物質(zhì)運(yùn)輸 。

◆膜間隙（intermembrane space）：含許多可溶性酶、底物及輔助因子。

標(biāo)志酶：腺苷酸激酶

功能：AMP 的磷酸化，產(chǎn)生 ADP。

◆基質(zhì)（matrix）：含三羧酸循環(huán)酶系、線粒體基因表達(dá)酶系等以及線粒體 DNA, RNA，

核糖體。

標(biāo)志酶：蘋果酸脫氫酶

功能：丙酮酸氧化，TCA 循環(huán)，脂肪的β氧化，DNA 復(fù)制，RNA 合成，蛋白質(zhì)合成

葉綠體的超微結(jié)構(gòu)：

葉綠體是由葉綠體膜、類囊體和基質(zhì)三部分構(gòu)成。

◆葉綠體膜：三個(gè)層次：外膜、內(nèi)膜。

外膜與內(nèi)膜之間是膜間隙。

外膜通透性大，含有孔蛋白

內(nèi)膜通透性低，含有很多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如磷酸交換載體、二羧酸交換載體

◆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。

類囊體有序疊置形成，種類有：基粒類囊體、基質(zhì)類囊體

基粒類囊體：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。

基質(zhì)類囊體：貫穿在兩個(gè)或兩個(gè)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。

◆葉綠體基質(zhì)：內(nèi)膜與類囊體之間的區(qū)域。

成分：①可溶性蛋白：ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/ oxygenase, Rubisco)占類囊體

可溶性蛋白的 80%和葉片蛋白 50%。②DNA③核糖體④脂滴、淀粉粒、植物鐵蛋白等

線粒體電子傳遞：

Mt 中的氧化代謝，是物質(zhì)最終氧化釋能的場(chǎng)所，還原性輔酶徹底氧化。

復(fù)習(xí)：物質(zhì)進(jìn)出線粒體穿梭系統(tǒng)；Malate-aspartate-shuttle；Glycerol-3-phosphotate shuttle；

肉堿與脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)；Acetyl-CoA 轉(zhuǎn)運(yùn)與檸檬酸穿梭

P/O 比值：NADH（FADH2)1 對(duì)電子傳遞到 O2，泵出 10（6）個(gè)質(zhì)子，每合成 1 個(gè) ATP

需 4 個(gè)質(zhì)子

葉綠體光反應(yīng)、暗反應(yīng)部位：

光反應(yīng)部位：在類囊體膜上，由光引起的光化學(xué)反應(yīng)，通過葉綠素等光合色素分子吸收、

傳遞光能，將水光解生成高能電子，沿電子傳遞鏈進(jìn)行傳遞，形成 O2 、ATP 和 NADPH

的過程。包括原初反應(yīng)、電子傳遞和光合磷酸化。

暗反應(yīng)部位：在葉綠體基質(zhì)中，利用光反應(yīng)產(chǎn)生的 ATP 和 NADPH，使 CO2 還原為糖類

等有機(jī)物，即將活躍的化學(xué)能最后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)能，積存于有機(jī)物中。這一過程不

直接需要光，故稱為暗反應(yīng)。

半自主性細(xì)胞器：自身含有遺傳表達(dá)系統(tǒng)（自主性）；但編碼的遺傳信息十分有限，其

RNA 轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)翻譯、自身構(gòu)建和功能發(fā)揮等必須依賴核基因組編碼的遺傳信息（自

主性有限），故稱為半自主性細(xì)胞器。

線粒體和葉綠體的半自主性：

很多學(xué)者把線粒體和葉綠體的遺傳信息系統(tǒng)稱為真核細(xì)胞的第二遺傳信息系統(tǒng),或核外

基因及其表達(dá)體系。這是因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn),線粒體和葉綠體中除有 DNA 外,還有 RNA(mRNA、

tRNA、rRNA)、核糖體、氨基酸活化酶等。說明這兩種細(xì)胞器都具有獨(dú)立進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)

譯的功能。也就是說，線粒體和葉綠體都具有自身轉(zhuǎn)錄 RNA 和翻譯蛋白質(zhì)的體系。但

迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)葉綠體僅能合成 13 種蛋白質(zhì)，線粒體能夠合成的蛋白質(zhì)也只有 60

多種，而參與組成線粒體和葉綠體的蛋白質(zhì)卻分別有上千種。這說明，線粒體和葉綠體

中自身編碼合成的蛋白質(zhì)并不多，它們中的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)

核糖體上合成的。也就是說，線粒體和葉綠體的自主程度是有限的，它們對(duì)核遺傳系統(tǒng)

有很大的依賴性。因此，線粒體和葉綠體的生長和增殖是受核基因組及自身的基因組兩

套遺傳信息系統(tǒng)控制的，所以它們都被稱為半自主性細(xì)胞器。

線粒體和葉綠體的起源：

1、內(nèi)共生起源說：

Mt，cp 起源于原始真核細(xì)胞內(nèi)共生的細(xì)菌和藍(lán)藻。

↓

Mereschkowsky，1905 年提出葉綠體起源于細(xì)胞內(nèi)共生的藍(lán)藻；

↓

Margulis，1970 年：線粒體的祖先-原線粒體是一種革蘭氏陰性細(xì)菌，具有 TCA 循環(huán)和電

子傳遞鏈；葉綠體的祖先是原核生物的藍(lán)細(xì)菌即藍(lán)藻。

線粒體和葉綠體內(nèi)共生起源說積累較多證據(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(dú)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 cyt-c 初級(jí)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。

2、非共生起源說：

真核細(xì)胞的前身是一個(gè)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(shí)驗(yàn)證據(jù)不多：

（1）無法解釋為何線粒體、葉綠體與細(xì)菌在 DNA 分子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)合成性能上有那么

多相似之處。

（2）對(duì)線粒體和葉綠體的 DNA 酶、RNA 酶和核糖體的來源也很難解釋。

第八章 細(xì)胞骨架

細(xì)胞骨架：細(xì)胞骨架是指存在于真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系，包括微絲，微管和中

間絲，均由相應(yīng)的蛋白亞基組裝而成。

狹義：就指胞質(zhì)骨架，位于細(xì)胞質(zhì)中，由微絲、微管、中間纖維構(gòu)成纖維型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

廣義上包括：膜骨架、細(xì)胞質(zhì)骨架、核纖層、核骨架、細(xì)胞外基質(zhì)，構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)外的一

體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

微絲的組成、組裝：

微絲：又稱肌動(dòng)蛋白纖維, 是指真核細(xì)胞中由肌動(dòng)蛋白組成、直徑為 7nm 的骨架纖維。

微絲組成：肌動(dòng)蛋白(actin)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。

肌動(dòng)蛋白單體：球狀，但中間有一裂縫。裂縫內(nèi)部有 1 個(gè)核苷酸（ATP 或 ADP，但常為

ATP ）的結(jié)合位點(diǎn)和 1 個(gè)二價(jià)陽離子（Mg2+或 Ca2+，但常為 Mg2+）的結(jié)合位點(diǎn)。

球狀肌動(dòng)蛋白（單體）→纖維狀肌動(dòng)蛋白→微絲

微絲結(jié)構(gòu)：單條直徑約為 7 nm 的扭鏈，由肌動(dòng)蛋白單體組裝而成：在電鏡下觀察，整

根微絲在外觀上是由 2 股纖維以右手螺旋同向盤繞而成，螺距為 36 nm。

組裝/去組裝條件：

（1）肌動(dòng)蛋白單體狀態(tài)：需達(dá)到臨界濃度；

（2）有成核蛋白 Arp2，Arp3 的參與；

（3）Mg 2+, ATP, Na+, K+較高——G-actin → F-actin，即組裝；

（4）Ca2+適當(dāng)，Na+, K+很低——F-actin → G-actin，即解聚；

極性：正極組裝速度大于負(fù)極

微管的組成、組裝：

電鏡-微管 MT，中空管狀結(jié)構(gòu)，外徑 24nm，內(nèi)徑 15nm.

暫時(shí)性結(jié)構(gòu)——間期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)微管；分裂細(xì)胞的紡錘體微管等，細(xì)胞器和生物大

分子。

永久性結(jié)構(gòu)——纖毛、鞭毛內(nèi)軸絲微管、軸突內(nèi)微管束等。

細(xì)胞內(nèi)微管的三種類型：

構(gòu)成：微管管壁-13 根原纖絲-ab 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。

微管的組裝和解聚：

裝配三個(gè)時(shí)期：

（1）成核期：由α、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。

（2）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。

（3）穩(wěn)定期：微管的聚合和解聚速度相等。

踏車行為：指在微絲組裝/去組裝過程中，正極由于肌動(dòng)蛋白亞基的不斷添加而延長，

負(fù)極由于肌動(dòng)蛋白亞基的去組裝而縮短，總長度幾乎不變的現(xiàn)象。

微管組織中心：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

microtubule organizing center, MTOC。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：即能夠利用水解 ATP 釋放的能量驅(qū)動(dòng)自身有規(guī)則地沿微絲或微管定向運(yùn)動(dòng)的

蛋白。

馬達(dá)蛋白類型：沿微絲運(yùn)動(dòng)的肌球蛋白（myosin）、沿微管運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）

和動(dòng)力蛋白（dynein）。

結(jié)構(gòu)特征：馬達(dá)蛋白具有 2 種結(jié)構(gòu)域：①與微絲或微管結(jié)合的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域；②與大分子

復(fù)合物或膜性細(xì)胞器特異結(jié)合的“貨物”結(jié)構(gòu)域。

驅(qū)動(dòng)蛋白：指能利用 ATP 水解所釋放的能量驅(qū)動(dòng)自身及所攜帶的“貨物” （如膜性細(xì)

胞器）沿微管運(yùn)動(dòng)的一類馬達(dá)蛋白，與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸相關(guān)。

結(jié)構(gòu)特征：驅(qū)動(dòng)蛋白分子是一條長 80nm 的桿狀結(jié)構(gòu)，由頭部（即重鏈的 N 端，具有 2

個(gè)球狀的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域）、頸部（重鏈）、桿狀區(qū)（重鏈）和扇形尾端（即重鏈的 C 端和

輕鏈構(gòu)成，具有“貨物” 結(jié)合結(jié)構(gòu)域）組成。

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(duì)微管的組織結(jié)構(gòu)和功能具有調(diào)控作用。包括 MAP1、MAP2、MAP3、MAP4 和 tau 蛋白。

細(xì)胞松弛素、鬼筆環(huán)肽對(duì)微絲的作用：

細(xì)胞松弛素對(duì)微絲的作用：可切斷微絲，并和微絲末端結(jié)合，抑制 actin 聚合，不影響

解聚，抑制運(yùn)動(dòng)

鬼筆環(huán)肽對(duì)微絲的作用：只與 F-肌動(dòng)蛋白結(jié)合，抑制微絲解聚，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)-標(biāo)

記微絲！

秋水仙素、紫杉醇等對(duì)微管的作用：

秋水仙素對(duì)微管的作用：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。

紫杉醇對(duì)微管的作用：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。

中間絲組分、組裝：

中間絲組分：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(jiān)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

IV 型：巢蛋白、微管卷曲蛋白等。

中間絲組裝：

第九章 細(xì)胞核與染

色質(zhì)

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：（1）屏障，核質(zhì)兩大功能區(qū)的界限（2）細(xì)胞核內(nèi)外物質(zhì)、信息交換與交流的調(diào)

控

構(gòu)成：雙層核膜，核孔復(fù)合體，核纖層

核被膜在細(xì)胞周期中的崩解與組裝：

分裂期：雙層核被膜崩解為單層膜泡，核孔復(fù)合體解體，核纖層去組裝

分裂末期：核被膜圍繞染色體重新形成

處于動(dòng)態(tài)變化之中，新核膜來自舊核膜的重建

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(dòng)態(tài)變化。

NPC 組成成分

總分子量大?。?.25×108，30 多種多肽，1000 多個(gè)蛋白質(zhì)分子。

核孔蛋白(nucleoporin, Nup)：指所有的核孔復(fù)合體蛋白，進(jìn)化上高度保守。 P181 TAB

生化與遺傳分析可以鑒定，酵母是良好材料。

1、gp210：第一個(gè)被鑒定，結(jié)構(gòu)性跨膜糖蛋白，位于孔膜區(qū)，210KD，在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上

合成，含 ConA 結(jié)合的 N-甘露糖殘基寡糖鏈，錨定核孔復(fù)合體。

功能：

（1）介導(dǎo)核孔復(fù)合體與核被膜的連接，將核孔復(fù)合體錨定在“孔膜區(qū)”，從而為核孔復(fù)

合體裝配提供一 個(gè)起始位點(diǎn)

（2）在內(nèi)、外核膜融合形成核孔中起重要作用

（3）在核孔復(fù)合體的核質(zhì)交換功能活動(dòng)中起一定作用?？?gp210 核周間隙內(nèi)肽段抗體

可降低蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運(yùn)速度。

是跨膜運(yùn)輸復(fù)合體，是核質(zhì)交換的雙向性親水通道。

運(yùn)輸特點(diǎn)：

（1）雙功能： 主動(dòng)運(yùn)輸、被動(dòng)運(yùn)輸

（2）雙向性：蛋白質(zhì)入核；RNA，RNP，核糖體亞單位出核運(yùn)輸

運(yùn)輸方式：（1）被動(dòng)運(yùn)輸，<50KD,自由擴(kuò)散，4℃不被抑制，無需能量。大小無限制，

協(xié)助擴(kuò)散， 4℃被抑制，與 NPC 相互作用

（2）主動(dòng)運(yùn)輸，信號(hào)介導(dǎo)核輸入，核定位信號(hào) NLS 及其受體/載體， 4℃被抑制。核輸

出，核輸出信號(hào) NES 及其受體/載體， 4℃被抑制。

親核蛋白：是指在細(xì)胞質(zhì)中合成，需要或者進(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(yùn)提供定向和定位作用。

NLS 特點(diǎn)：

NLS 的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列（T 抗原），也可以分成兩段，兩段之

間間隔約 10 個(gè)氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）。

NLS 序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)完成核輸入后并不被切除（與信號(hào)肽

區(qū)分）。

NLS 只是親核蛋白入核的一個(gè)必要條件而非充分條件

核輸出信號(hào)：一些與 RNA 共同出核的蛋白因子，含有對(duì)他們的出核轉(zhuǎn)運(yùn)起決定作用的

氨基酸序列。

核小體：核小體結(jié)構(gòu)要點(diǎn) p189

（1）每個(gè)核小體單位包括 200bp 左右的 DNA 超螺旋和一個(gè)組蛋白八聚體及一個(gè)分子

H1

（2）組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的盤狀核心結(jié)構(gòu)

（3）146bp 的 DNA 分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體 1.75 圈, 組蛋白 H1 在核心顆粒外結(jié)

合額外 20bp DNA，鎖住核小體 DNA 的進(jìn)出端，起穩(wěn)定核小體的作用。

（4）兩個(gè)相鄰核小體之間以連接 DNA 相連，典型長度 60bp，不同物種變化值為 0～80bp

（5）組蛋白與 DNA 之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列，

（6）核小體沿 DNA 的定位受不同因素的影響，

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(qiáng)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)。

染色體的基本結(jié)構(gòu)元件：自主復(fù)制 DNA 序列，著絲粒 DNA 序列，端粒 DNA 序列

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(shí)著色淺的那些染色質(zhì). （2）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。

區(qū)別:構(gòu)成：常染色質(zhì)由單一序列 DNA 和中度重復(fù)序列 DNA。異染色質(zhì)由相對(duì)簡單、高

度重復(fù)的 DNA 序列構(gòu)成。

活性：常染色質(zhì)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。異染色質(zhì)具有顯著的遺傳惰性, 不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)。

復(fù)制：異染色質(zhì)與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮。

非組蛋白：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。

特性：（1）多樣性（2）識(shí)別 DNA 特異性，即序列結(jié)合特異性；（3）功能多樣性

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

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(dòng)。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(duì) DNase I 超敏感。2.DNase I 消化可將染色質(zhì)降解為酸

溶性 DNA 小片段

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?；潭雀撸?/p>

活性染色質(zhì)核小體組蛋白 H2B 很少被磷酸化；

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；

組蛋白 H3 變種 H3.3 只在活躍轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)中出現(xiàn)

HMG14 和 HMG17 只存在于活性染色質(zhì)中，與 DNA 結(jié)合。

DNase l 超敏感位點(diǎn)：又稱 DNA 酶|超敏感位點(diǎn)，在對(duì)染色質(zhì)進(jìn)行低 DNasel 處理，切割

將先發(fā)生在少數(shù)特異性位點(diǎn).上，這些特異性位點(diǎn)叫做 DNasel 超敏感位點(diǎn)。

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，并最終導(dǎo)致了表型的變化。

核型：是指染色體組在有絲分裂中期的表型, 包括染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。

核仁周期：核仁的形態(tài)、大小、數(shù)目隨細(xì)胞周期不同而變化的現(xiàn)象。

核仁在細(xì)胞周期中的動(dòng)態(tài)變化：進(jìn)入有絲分裂時(shí)，核仁首先變形、變小，隨染色體凝集，

核仁消失，rRNA 合成停止，中期及后期沒有核仁；末期 rRNA 合成重新開始，核仁物質(zhì)

凝聚成分散的前核仁體，在 NOR 周圍融合形成正在發(fā)育的核仁。其動(dòng)態(tài)變化依賴于正

在轉(zhuǎn)錄的 rRNA 基因和 RNA Pol I 的活性形式. 核纖層：核纖層普遍存在于高等真核細(xì)胞中，是內(nèi)層核被膜下纖維蛋白片層，其纖維直

徑為 10 毫微米左右，纖維縱橫排列整齊呈纖維網(wǎng)絡(luò)狀。

第十章 核糖體

多核糖體：具有特姝功能與形態(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(hào)傳導(dǎo)

細(xì)胞通信：

概念：細(xì)胞產(chǎn)生的胞外信號(hào)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(hào)通路建立，最終調(diào)節(jié)靶細(xì)胞功能。

類型：（1） 分泌化學(xué)信號(hào)：長距離或短距離；內(nèi)分泌；旁分泌；自分泌；化學(xué)突觸傳

遞神經(jīng)信號(hào)；外激素至其它個(gè)體細(xì)胞。

（2）細(xì)胞間接觸依賴型通訊：細(xì)胞間直接接觸，質(zhì)膜上信號(hào)分子與靶細(xì)胞質(zhì)膜受體分

子相互作用，信號(hào)分子與受體都是細(xì)胞的跨膜蛋白。細(xì)胞-細(xì)胞黏著、細(xì)胞-基質(zhì)黏著。

發(fā)育中相鄰細(xì)胞分化。

（3）動(dòng)物細(xì)胞間的間隙連接和植物細(xì)胞間的胞間連絲，小分子交換的代謝耦聯(lián)

信號(hào)分子：

1、定義：信號(hào)分子（signal molecule）：細(xì)胞的信息載體，包括化學(xué)信號(hào)（激素、局

部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等）、物理信號(hào)（聲、光、電、溫度）。

激素：激素是內(nèi)分泌細(xì)胞合成的化學(xué)信號(hào)分子，它們經(jīng)血液循環(huán)被送到體內(nèi)各個(gè)部位作

用于靶細(xì)胞。

神經(jīng)遞質(zhì)：突觸前端釋放的一種化學(xué)物質(zhì)，與突觸后靶細(xì)胞結(jié)合，并改變靶細(xì)胞的膜電

位。

局部介質(zhì)：即由各種不同類型的細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外液中的信號(hào)分子，它只作用于

周圍的細(xì)胞，如生長因子、淋巴因子和前列腺素等。

化學(xué)信號(hào)種類按化學(xué)性質(zhì)分類：

（1）氣體性信號(hào)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(hào)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)，如甾類激素和甲狀腺素；

（3）親水性信號(hào)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(dòng)細(xì)胞信號(hào)

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(hào)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)

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過程。

（細(xì)胞）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transduction）：指細(xì)胞將外部信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨響?yīng)答反應(yīng)

的過程。 這是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過程。

受體：

1、受體：能夠識(shí)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）

2、分類：

（1）按部位分類：

細(xì)胞內(nèi)受體: 存在于胞質(zhì)或核基質(zhì)中，為胞外親脂性信號(hào)分子所激活：類固醇、甲狀腺

素，視黃酸；

細(xì)胞表面受體: 位于質(zhì)膜表面，胞外親水性信號(hào)分子所激活：分泌型信號(hào)分子受體、膜

結(jié)合型信號(hào)分子。

（2）按信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制，表面受體三大家族

①離子通道歐聯(lián)受體：本身既有配體結(jié)合位點(diǎn)，又是離子通道，無需中間步驟即可實(shí)現(xiàn)

跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，配體門離子通道。

②G 蛋白偶聯(lián)受體：GPCR，種類多

③酶聯(lián)受體：受體胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域具酶活性，或受體包內(nèi)段與酶相聯(lián)系。

受體結(jié)構(gòu)特征：在結(jié)構(gòu)上至少具備兩個(gè)功能域：配體結(jié)合功能域、效應(yīng)功能域

3、受體作用特點(diǎn)：

（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

-9 mol/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(jià)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(hào)，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(hào)，啟動(dòng)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：

1、第二信使定義：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(hào)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(hào)傳導(dǎo)過程中行使信號(hào)放

大功能，調(diào)控細(xì)胞活動(dòng)。

2、第二信使種類：環(huán)核苷酸類（cAMP, cGMP），Ca2+，脂類衍生物（DAG（二?；视停?/p>

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)：

（1）定義：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。

（2）分子開關(guān)類型：

①GTPase 開關(guān)蛋白超家族（Gilman & Rodbell，94 年炸藥獎(jiǎng)），鳥苷酸結(jié)合蛋白，包

括三聚體 GTP 結(jié)合蛋白和單體的 Ras（ rat sarcoma ）。通過與 GTP 或 GDP 結(jié)合，實(shí)現(xiàn)

開或者關(guān)的狀態(tài)，從而調(diào)控靶蛋白活性。

需要 GEF（鳥苷酸交換因子）的介導(dǎo)。

②蛋白激酶與蛋白磷酸酶（Krebs & Fischer 1992 諾獎(jiǎng)），使靶蛋白磷酸化去磷酸化。

③鈣調(diào)蛋白（CaM）與 Ca

2+的結(jié)合或解離產(chǎn)生的激活或失活狀態(tài)，具有結(jié)合鈣離子并介導(dǎo)

其許多細(xì)胞內(nèi)信號(hào)途徑的細(xì)胞內(nèi)小分子蛋白，每個(gè)CaM分子具有4個(gè)Ca2+離子結(jié)合位點(diǎn)，

CaM 通過與 Ca2+的結(jié)合或解離而分別處于活化或失活的“開啟”或“關(guān)閉”狀態(tài)，Ca2+-CaM

復(fù)合物可結(jié)合多種酶及其它靶蛋白, 修飾其活性。

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性：

（1）特異性（specificity）：包括“結(jié)合” 特異性、飽和性和可逆性以及“效應(yīng)器”

特異性。

（2）放大效應(yīng)（amplification）：效應(yīng)器蛋白（酶或離子通道蛋白）引發(fā)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（放

大效應(yīng)）。

（3）網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)與正反饋（positive feedback）和負(fù)反饋（negative feedback）環(huán)

路：網(wǎng)絡(luò)化效應(yīng)有利于克服分子間相互作用的隨機(jī)性對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的負(fù)面干擾；正反

饋和負(fù)反饋環(huán)路對(duì)于及時(shí)校正反應(yīng)的速率和強(qiáng)度是最基本的調(diào)控機(jī)制。

（4）整合作用（integration）：細(xì)胞通過整合不同的信息，對(duì)細(xì)胞外信號(hào)分子的特異

性組合做出程序性反應(yīng)，甚至做出生死抉擇，這樣才能維持生命活動(dòng)的有序性。

G 蛋白耦聯(lián)受體：

一、G 蛋白耦聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活

GPCR 是細(xì)胞表面最大的受體家族，指配體-受體復(fù)合物與靶蛋白的作用要通過與 G 蛋白

的耦聯(lián)，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號(hào) k 跨膜傳遞到胞內(nèi)，產(chǎn)生特定生理效

應(yīng)。嗅覺、視覺、血糖、動(dòng)作電位等均依賴 GPCR，30%處方藥要針對(duì) GPCR 研發(fā)。

G 蛋白：三聚體 GTP 結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白的簡稱。

1、G 蛋白組分：3 聚體 GTP 結(jié)合蛋白，Ga，Gb，Gg 三聚體，鉚定于質(zhì)膜上，Ga 是分子

開關(guān)蛋白，具 GTPase 活性。配體與受體結(jié)合，三聚體解聚，Ga-GTP 活化開啟，結(jié)合并

激活效應(yīng)器蛋白。Ga-GTP 水解形成 Ga-GDP 時(shí)，失活，3 聚體再組裝。（1994 年諾獎(jiǎng) Gilman

& Rodbell）

2、類型：G 蛋白主要是兩類，即激活型 G 蛋白（Gs）和抑制型 G 蛋白（Gi）。G 蛋白（Gs

或 Gi）的效應(yīng)酶主要是腺苷酸環(huán)化酶（AC），可催化第二信使 cAMP 的產(chǎn)生，從而將胞

外的信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)。

G 蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路：

按效應(yīng)器蛋白，GPCR 分為三類：

（1）激活離子通道的 G 蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路

（2）激活或抑制腺苷酸環(huán)化酶的 G 蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路

（3）激活磷脂酶 C（以 IP3 和 DAG 作為雙信使）的 G 蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的信號(hào)通路

許多離子受體是 G 蛋白耦聯(lián)受體，其效應(yīng)器是鈉離子或鉀離子通道，從而改變膜電位。

（一）激活離子通道的 G 蛋白偶聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路

1. 心肌細(xì)胞上 M 型（蠅蕈堿）Ach 受體激活 G 蛋白開啟 K+通道-抑制性 G 蛋白

Ach→M 型 Ach 受體→Gi 蛋白（GiαGβγ）→ Gβγ結(jié)合 →K+通道打開→ K+外流→超

極化→減緩心肌細(xì)胞的收縮頻率

橫紋肌的 N-型 Ach 受體—鈉離子通道打開—鈉離子內(nèi)流-去極化。

G 蛋白不同?。。?/p>

2. 激活 Gt 蛋白偶聯(lián)的光敏感受體誘發(fā) cGMP-門控陽離子通道-視覺的形成

Gt=G 蛋白偶聯(lián)的視紫紅質(zhì)（transducing, 傳導(dǎo)素）

光→視紫紅質(zhì)（感受弱光刺激）→ Gt 蛋白（傳導(dǎo)素）（GtαGtβγ）→ Gtα→ cGMP-PDE

（磷酸二酯酶）抑制性γ亞基→ cGMP-PDE（α/β） →破壞 cGMP（水解）→ cGMP 門

控陽離子通道關(guān)閉→膜瞬間超極化→視神經(jīng)→腦

（二）激活或抑制 AC 的 G 蛋白偶聯(lián)受體

普遍機(jī)制：激活 AC，調(diào)控 cAMP，下游調(diào)控

Gα的首要效應(yīng)酶是 cAMP 環(huán)化酶（AC），調(diào)控 cAMP 水平，作用于下游分子。

可以是激活或者抑制 cAMP 環(huán)化酶，涉及 5 個(gè)蛋白組份：

（1）刺激性激素受體（Rs）（2）抑制性激素受體（Ri）（3）刺激性 G 蛋白（Gs）（4）

抑制性 G 蛋白（Gi）（5）腺苷酸環(huán)化酶（AC）

系統(tǒng)組成

1、腺苷酸環(huán)化酶：跨膜 12 次。在 Mg2+或 Mn2+的存在下，催化 ATP 生成 cAMP；環(huán)腺苷

酸磷酸二酯酶 cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解 cAMP 生成 5’-AMP，起終止信號(hào)

的作用。

2、PKA

cAMP 升高激活 PKA，PKA 可促使多種酶或蛋白質(zhì)絲氨酸或蘇氨酸殘基的磷酸化，從而調(diào)

節(jié)酶的催化活性或蛋白質(zhì)的生理功能。PKA 由四個(gè)亞基構(gòu)成（R2C2)，兩個(gè)催化亞基（C），

兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基（R）。當(dāng) R 與 cAMP 結(jié)合后發(fā)生變構(gòu)（每一調(diào)節(jié)亞基可結(jié)合兩分子 cAMP），

與催化亞基解聚，從而激活催化亞基。

G 蛋白耦聯(lián)的 cAMP-PKA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程：激素→G-蛋白偶聯(lián)受體→G-蛋→AC↑→cAMP ↑

→cAMP 依賴的蛋白激酶 A→基因調(diào)控蛋白→基因轉(zhuǎn)錄

cAMP-PKA 對(duì)肝細(xì)胞和肌細(xì)胞糖原代謝的調(diào)節(jié)（快速的調(diào)控過程）

（三）激活磷脂酶 C（PLC）（以 IP3 和 DAG 作為雙信使）的 G 蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)

通路

（1）磷脂酰肌醇代謝途徑：雙信使 DAG 和 IP3 來自膜結(jié)合的磷脂酰肌醇（PI）。磷脂

酰肌醇（PI）（PI-4K 催化）→磷脂酰肌醇-4-磷酸（PIP）（PI-5K） →磷脂酰肌醇-4,5-

二磷酸（PIP2）(PLC) →二酰甘油（DAG）＋ 肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3） → DAG 是親

脂性分子，錨定在膜上； IP3 擴(kuò)散至細(xì)胞質(zhì)中。催化從 PIP2 到 DAG 和 IP3 是由 PLC 水

解完成

（2）磷脂酶 C（PLC）的β異構(gòu)體（PLC β）：膜鑲嵌蛋白，依賴 Ga 激活，催化 PIP2

水解產(chǎn)生二酰甘油（DAG）和肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）2 個(gè)第二信使分子。

（3）蛋白激酶 C（PKC）：為 Ca2+激活型蛋白激酶，屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，

可廣泛磷酸化多種不同的蛋白質(zhì)底物。

1、IP3-Ca2+信號(hào)通路

胞外信號(hào)分子結(jié)合 CPCR， Goα或 Gqα被激活，然后去激活 PLC，催化 PIP2 水解生成

IP3 和 DAG 兩個(gè)第二信使，故為雙信使通路。IP3 擴(kuò)散并與 ER 上 IP3 敏感的鈣離子通道

蛋白結(jié)合，鈣離子釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。在這一途徑中， 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) Ca2+濃度升高又

促進(jìn)鈣離子通道開放，Ca2+濃度呈現(xiàn)爆發(fā)性的增高；形成正反饋，鈣離子泵又把鈣離子

泵回 ER 腔，因而產(chǎn)生 Ca2+振蕩。

鈣火花（calcium spark)與 IP3- Ca2+信號(hào)通路關(guān)系

（1）IP3 調(diào)控 ER Ca2+的專一性：鈣離子通道與 IP3 結(jié)合，導(dǎo)致通道開放；借助 confocal

與 Fura-2，F(xiàn)luo-3,可記錄鈣離子傳遞機(jī)制。

（2）鈣火花： Ca2+ 熒光探針 Fluo-3 熒光強(qiáng)度在局區(qū)域約 10ms 驟升一倍后，又會(huì)在

20ms 消失的現(xiàn)象。

（3）效應(yīng)：單個(gè)心肌細(xì)胞每次收縮，形成 104 個(gè)鈣火花； Ca2+通過與 CaM 結(jié)合，發(fā)揮

調(diào)控作用。

3、DAG-PKC 信號(hào)通路

DAG-PKC 依賴于 Ca2+和磷光素酶。

DAG-PKC 通路→激活 PKC→使靶蛋白上的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化。（MAP3K，NF-kB）-- 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄

PKC：存在于胞液中，可催化底物蛋白質(zhì)絲氨酸或蘇氨酸殘基的磷酸化，有 12 種同工酶。

經(jīng)典的蛋白激酶 C 需在 Ca2+，DAG 和磷脂酰絲氨酸（PS）的存在下才能被激活。

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(shí)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。

種類：這類受體細(xì)分包括 5 類：

1 受體酪氨酸激酶；② 受體絲氨酸/蘇氨酸激酶；③ 受體酪氨酸磷酸酯酶；④受體鳥

苷酸環(huán)化酶；⑤ 酪氨酸蛋白激酶聯(lián)的受體。

粘著斑 (Focaladhesion)：細(xì)胞通過肌動(dòng)蛋白纖維與借助整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)之間的

連接方式

整聯(lián)蛋白：普遍存在于脊椎動(dòng)物細(xì)胞表面、異親型結(jié)合，依賴 Ca+或 Mg2+的細(xì)胞黏著蛋

白， a 和β兩個(gè)亞基形成跨膜異源二聚體，為鈣離子或鎂離子依賴性黏著分子，介導(dǎo)細(xì)

胞與細(xì)胞之間或細(xì)胞與基質(zhì)之間的黏著。人體細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn) 24 種α鏈和 9 種β鏈，它

們相互配合形成多種二聚體整聯(lián)蛋白，可與不同的配基結(jié)合，從而介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)、細(xì)

胞與細(xì)胞之間的粘著。作用機(jī)制：亞基在胞內(nèi)與肌動(dòng)蛋白相互作用，胞外部分具有

RGD(Arg-Gly-Asp)結(jié)構(gòu)域，與胞外基質(zhì)結(jié)合整聯(lián)蛋白介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)之間黏著的典型結(jié)

構(gòu)有黏著斑和半橋粒。

功能：(1)細(xì)胞黏著 (2)作為受體介導(dǎo)信號(hào)從胞外向胞內(nèi)傳遞，即依賴于細(xì)胞內(nèi)

tyrosine kinase-FAK 的信號(hào)傳導(dǎo)作用。 （3）促進(jìn)細(xì)胞增殖。培養(yǎng)細(xì)胞依賴整聯(lián)蛋白

貼附于胞外基質(zhì)上才能正常生長，否則就會(huì)停止分裂直至凋亡，即錨定依賴性生長。

第十二章 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂

細(xì)胞增殖(cell proliferation)：是細(xì)胞生命活動(dòng)的重要特征之一，通過細(xì)胞分裂，使得

細(xì)胞數(shù)目增加。

意義：

（1）是生物繁育和生長發(fā)育的基礎(chǔ)。單細(xì)胞生物，增殖增加個(gè)體數(shù)量，多細(xì)胞生物，

增殖與分裂分化密切相關(guān)。

（2）成體生物細(xì)胞通過增殖，彌補(bǔ)代謝細(xì)胞損失；

（3）替代衰老死亡細(xì)胞，維持機(jī)體細(xì)胞數(shù)量平衡；

（4）創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)，依賴細(xì)胞增殖；

（5）細(xì)胞增殖受到

嚴(yán)密調(diào)控。

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(gè)有序過程，稱作一個(gè)細(xì)胞周期。

標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期的各時(shí)相組成、事件、特點(diǎn)：

1、G1 期：第一階段，從上一次分裂形成子代細(xì)胞開始到 DNA 合成。細(xì)胞生長，合成

蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等。

G1 晚期存在著一個(gè) checkpoint（檢查點(diǎn)），若通過，即進(jìn)入 S 期，進(jìn)行 DNA 合成。

影響通過 G1 checkpoint 因素：

外在：營養(yǎng)、激素刺激

內(nèi)在：細(xì)胞分裂基因(cell division cycle gene, cdc)表達(dá)調(diào)控。

細(xì)胞周期檢查點(diǎn) Checkpoint：在細(xì)胞周期中，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行特異性監(jiān)控的關(guān)鍵時(shí)期。

包括 G1/S，S，G2/M 和紡錘體檢查點(diǎn)。意義：保持基因組穩(wěn)定性

2、S 期：DNA 合成，組蛋白往往同步進(jìn)行合成

3、G2 期：染色體倍性由 2n 變?yōu)?4n，需要合成一些蛋白質(zhì)和 RNA 分子。

G2/M 期檢查點(diǎn)：檢查 DNA 是否完成復(fù)制，損傷是否修復(fù)，細(xì)胞大小和營養(yǎng)物質(zhì)積累

及其環(huán)境因素等。若均通過，即進(jìn)入 M 期。

4、M 期：細(xì)胞分裂，包括 mitosis and meiosis. 細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)：CDK 調(diào)控系統(tǒng)

5、細(xì)胞周期長短測(cè)定

細(xì)胞周期長短隨細(xì)胞種類環(huán)境條件等而變化。

（1）標(biāo)記有絲分裂百分比法（Percentage labeled mitosis, PLM）

使用 3H-TdR 短期培養(yǎng)細(xì)胞，將 3H-TdR 洗脫，每隔 0.5-1h，定時(shí)取樣，放射自顯影觀

察，測(cè)定帶放射性 M 期標(biāo)記細(xì)胞的百分比。

細(xì)胞分裂指數(shù)：細(xì)胞群體中分裂細(xì)胞所占的百分比，表示細(xì)胞增殖旺盛程度的指標(biāo)。

凡是處于 S 期均被標(biāo)記，這些細(xì)胞會(huì)進(jìn)入 M 期，S 后期，早進(jìn)入 M，S 前期，晚進(jìn)入

M。

TG2 期：從加入 3H-TdR 時(shí) PLM=0，到第一個(gè)放射性 M 期開始出現(xiàn)所經(jīng)歷的時(shí)間，即

最晚期 S 期進(jìn)入 M，時(shí)間正好為 G2 期。

TM 期：S 期逐漸進(jìn)入 M，PLM 逐漸達(dá)到 100%，從出現(xiàn)被標(biāo)記 M 期到 M 期達(dá)到 100%，

所需要的時(shí)間。

總周期 Tc：從開始出現(xiàn)放射性 M 期到下一次出現(xiàn)放射性 M 期的時(shí)間

TG2－G2 期時(shí)間，TM－M 期時(shí)間，TS－S 期時(shí)間，TC－細(xì)胞周期時(shí)間

Ts：PLM=100%會(huì)維持一段時(shí)間，當(dāng) PLM 開始下降時(shí)，說明 S 早期標(biāo)記的細(xì)胞也進(jìn)入 M

期，從出現(xiàn) M 期，到 PLM 開始下降的時(shí)間，即為 Ts

Tc:從第一次出現(xiàn) PLM 到下一次出現(xiàn) PLM 之間的間隔，即為一個(gè)細(xì)胞周期時(shí)間。

TG1＝ TC －（TG2 ＋ TM ＋ TS ）

但由于細(xì)胞周期不同步，第一個(gè) PLM 峰達(dá)不到 100%，以后的峰會(huì)衰減，PLM 也不定會(huì)

下降到 0，故常用(TG2 ＋ 1/2TM) - TM 求 TM。

（2）流式細(xì)胞儀測(cè)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(shí)間。即根據(jù) DNA 在不同時(shí)間內(nèi)的

變化，確定細(xì)胞周期時(shí)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(yùn)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(hào)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

細(xì)胞周期同步化方法：

（一）自然同步化

（二）人工同步化—人工選擇或人工誘導(dǎo)

人工選擇同步化：是指人為地將處于不同時(shí)相的細(xì)胞分離開來，從而獲得不同時(shí)相的細(xì)

胞群體。

1、有絲分裂選擇法：單層培養(yǎng)細(xì)胞，當(dāng)處于對(duì)數(shù)期生長時(shí)，處于分裂期(M 期)細(xì)胞變圓，

貼壁能力變?nèi)?，輕輕振蕩培養(yǎng)瓶，M 期細(xì)胞即從瓶壁脫落，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)

液，離心后即獲得同步化 M 期細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，同步化程度高，效率高，細(xì)胞

未經(jīng)藥物處理，不受藥物傷害。缺點(diǎn)：獲得的細(xì)胞數(shù)量較少。

2、DNA 合成阻斷法：使用對(duì)細(xì)胞周期其它時(shí)相無影響的 DNA 合成抑制劑，特異性抑制

DNA 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(duì) 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。

優(yōu)點(diǎn)：同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系，用途廣，可將幾乎所有的細(xì)胞同步化。

缺點(diǎn)：產(chǎn)生非均衡生長，個(gè)別細(xì)胞體積增大。需對(duì)該細(xì)胞周期各時(shí)相了解清楚

3、分裂中期阻斷法：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。優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、效率高且無非均衡生長現(xiàn)象。缺點(diǎn)：毒性

相對(duì)較大，可逆性較差，處理時(shí)間過長，則不能恢復(fù)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）條件依賴性突變株：將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件

下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。

有絲分裂各時(shí)相：

1、前期事件：

（1）染色質(zhì)凝縮，兩條染色單體在著絲粒處相連；細(xì)胞骨架解聚，中心體周圍微管大

量組裝；高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等解體。在前期染色體凝縮階段，需要保持已經(jīng)復(fù)制的兩條

姐妹染色單體的凝縮和黏連。凝縮蛋白和黏連蛋白，是 SMC（structural maintenance of

chromosome)家族具 ATPase 功能的蛋白，在這一過程具有重要作用。

（2）細(xì)胞分裂極的確定和紡錘體裝配：分裂極的確定與中心體復(fù)制、分離密切相關(guān)。

間期動(dòng)物細(xì)胞含一個(gè) MTOC，即中心體，在 S 期末，兩個(gè)中心粒在各自垂直的方向復(fù)制

出一個(gè)中心粒，形成兩個(gè)中心體。當(dāng)前期開始時(shí)，2 個(gè)中心體移向細(xì)胞兩極，并同時(shí)組

織微管生長，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂

紡錘體。

2、前中期

（1）標(biāo)志事件之一：核膜崩解，形成小泡，核纖層解聚為核纖層蛋白，染色體進(jìn)一步

濃縮，變粗變短，朝紡錘體赤道面移動(dòng)。核纖層蛋白磷酸化促進(jìn)了崩解，與 MPF 密切

相關(guān)，MPF 促進(jìn) Ser22，192 磷酸化；Lamin A 以溶解狀態(tài)存在，B 與核膜小泡結(jié)合。

（2）標(biāo)志事件之二：完成紡錘體裝配，形成有絲分裂器。

動(dòng)粒成熟，星體微管正極捕獲染色體，與染色體一側(cè)的動(dòng)粒結(jié)合，形成動(dòng)粒微管，紡錘

體形成，染色體向赤道面運(yùn)動(dòng)。

動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂器：由星體微管，染色體動(dòng)粒微管和極微管及其結(jié)合蛋白構(gòu)成。

因動(dòng)粒微管長度不等，染色體尚未排列在赤道面上。

紡錘體微管組裝十分復(fù)雜 微管在中心體周圍組裝及已完成復(fù)制的中心體分離； 分

離過程需要驅(qū)動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白（KRPs）和胞質(zhì)動(dòng)力蛋白的作用，前者負(fù)向運(yùn)動(dòng)，后者向

微管正極移動(dòng)（看馬達(dá)結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點(diǎn)）。

（3）標(biāo)志事件之三是染色體整列

染色體整列：前中期染色體在動(dòng)粒微管的牽拉下，向赤道面上運(yùn)動(dòng)的過程。這一過程需

要 Mad2 和 Bub1 蛋白參與。

動(dòng)粒外側(cè)為紡錘體微管提供附著，內(nèi)側(cè)與著絲粒交錯(cuò)。故每條中期染色體上有兩個(gè)動(dòng)粒，

將被平均分到兩個(gè)子細(xì)胞中。

3、中期

主要標(biāo)志事件：染色體整列完成，所有染色體均排列在赤道面上。

染色體整列兩個(gè)學(xué)說：牽拉假說，外推假說

中期染色體動(dòng)粒分別面向兩極；每個(gè)動(dòng)粒上結(jié)合的紡錘體微管可達(dá)到幾十支

4、后期

兩條染色單體相互分離，形成子染色體，并分別向兩極運(yùn)動(dòng)。動(dòng)粒微管變短，極性微管

加長，兩極之間距離拉長。1-2m/min

后期的兩個(gè)階段：A 段、B 段

后期 A：動(dòng)粒微管變短，牽拉姐妹染色單體向兩極移動(dòng)。

機(jī)制：靠動(dòng)粒端微管解聚，動(dòng)力蛋白沿微管向極部運(yùn)動(dòng)。

后期 B：極微管變長，兩極之間距離拉長。

機(jī)制：驅(qū)動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白（KRPs）結(jié)合極微管，并向微管正極移動(dòng)，使得來自兩極的極

微管重疊區(qū)之間滑動(dòng)。

染色體運(yùn)動(dòng)速度：1-2m/min

5、 末期：

染色單體到達(dá)兩極，動(dòng)粒微管消失，極性微管繼續(xù)加長。染色單體去濃縮，核膜圍繞每

個(gè)染色單體重新組裝，經(jīng)膜泡融合形成子核，同時(shí)，NPC 組裝，核仁重新組裝，RNA 合

成恢復(fù)。 Golgi 體和 ER 重新形成并生長。

6、 胞質(zhì)分裂：cytokinesis

始于分裂后期，完成于細(xì)胞分裂末期。動(dòng)物細(xì)胞赤道板細(xì)胞表面下陷，形成分裂溝

（furrow），逐漸加深直至兩個(gè)子細(xì)胞分開。分裂溝位置與紡錘體位置相關(guān)。

（1）肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白參與分裂溝的形成和胞質(zhì)分裂，在分裂溝下方，由肌動(dòng)蛋白、

微管、小膜泡等聚集，共同構(gòu)成一個(gè)環(huán)形致密層，謂之中間體（midbody）。

（2）收縮環(huán)：胞質(zhì)分裂開始時(shí)，大量肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白在中間體處組裝成微絲并相

互組成微絲束，環(huán)繞細(xì)胞，謂之 contractile ring. （3）動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂 4 個(gè)步驟 分裂溝位置的確立； 肌動(dòng)蛋白聚集和分裂環(huán)形成；

收縮環(huán)收縮； 收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個(gè)子細(xì)胞

中心體列隊(duì)（整列）：中心體分離時(shí)，負(fù)向運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，將被結(jié)合的微管牽拉在一起，組成紡錘體微管，中心體位于兩

極

動(dòng)粒：每條中期染色體上 2 個(gè)，位于著絲粒兩側(cè)，S 期，動(dòng)粒復(fù)制。動(dòng)粒為染色體向兩

極運(yùn)動(dòng)所必需

紡錘體微管：星體微管、動(dòng)粒微管、極微管

減數(shù)分裂：有性生殖細(xì)胞分裂時(shí)，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(jià)體：兩條配對(duì)同源染色體緊密結(jié)合在一起形成的結(jié)構(gòu)。

聯(lián)會(huì)：同源染色體配對(duì)的過程。聯(lián)會(huì)可以同時(shí)發(fā)生在同源染色體的幾個(gè)點(diǎn)上

聯(lián)會(huì)復(fù)合體：指同源染色體聯(lián)會(huì)部位形成的特殊復(fù)合結(jié)構(gòu)，與同源染色體聯(lián)會(huì)和基因重

組有關(guān)。

端化：終變期 diakinesis——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)。

動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂四個(gè)步驟：分裂溝位置的確定，肌動(dòng)蛋白聚集和收縮環(huán)形成，收縮環(huán)

收縮，收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個(gè)子細(xì)胞

第十三章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞

MPF 的發(fā)現(xiàn)及其作用：

MPF (maturation-promoting factor, mitosis-promoting factor, M phrase-promoting factor)。

1970，Johnson and Rao Hela 細(xì)胞融合，M 期與間期細(xì)胞融合，導(dǎo)致間期染色體凝集；

即早熟染色體凝集 PCC。

PCC：即早熟染色體凝縮，主要是指與 M 期細(xì)胞融合的間期細(xì)胞（G1、S 和 G2）發(fā)生的

形態(tài)各異的染色體凝縮。G1 期 PCC 為細(xì)單線狀（因 DNA 未復(fù)制），S 期 PCC 為粉末狀

（因 DNA 由多個(gè)部位開始復(fù)制），G2 期 PCC 為雙線染色體狀（說明 DNA 復(fù)制已完成），

這樣的形態(tài)變化可能與 DNA 復(fù)制狀態(tài)有關(guān)。

說明 M 期細(xì)胞中可能存在細(xì)胞有絲分裂促進(jìn)因子：是 M 期細(xì)胞誘導(dǎo) PCC 產(chǎn)生，暗示在

M 期細(xì)胞中可能存在一種誘導(dǎo)染色體凝縮因子。

1971，Yoshio Masui and Clement L Markert 用非洲爪蟾卵實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)成熟的卵細(xì)胞質(zhì)中，

含有誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟的物質(zhì)，即 MPF。

Masui 和 Markert 分離出第Ⅳ期等待成熟的非洲爪蟾卵母細(xì)胞，并用孕酮進(jìn)行體外刺激，

誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟，然后進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)移植實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)，在成熟的卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中

必然有一種物質(zhì)可以誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟，即成熟促進(jìn)因子（MPF）；

后來還證明，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。

1988，JL Maller 實(shí)驗(yàn)室 MJ Lohka 以爪蟾為材料，分離得到 MPF，為 p32 和 p45 兩種組

分蛋白， p32+p45→蛋白激酶活性→蛋白底物磷酸化。

故 MPF 是蛋白激酶

周期蛋白：

周期蛋白種類：多種類型，人 12 個(gè)以上，線蟲 34 個(gè)

細(xì)胞周期內(nèi)表達(dá)時(shí)期：G1 期，M 期等。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：周期蛋白均含有一段相當(dāng)保守的氨基酸序列，為周期蛋白框 (cyclin box)，可

介導(dǎo) cyclin 與 CDK 結(jié)合，從而形成不同的 cyclin-CDK 復(fù)合體，表現(xiàn)出不同的 CDK 活性。

周期蛋白框（cyclin box）：指所有周期蛋白中都存在的約由 100 個(gè)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 cyclin D 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)。

Cyclin 的周期性變化：

CDK 是細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的引擎分子，對(duì)細(xì)胞周期起著核心調(diào)控作用。不同種類的 cyclin 與

不同種類的 CDK 結(jié)合，構(gòu)成不同活性的 CDK，在細(xì)胞周期具有不同的活性，對(duì)細(xì)胞周期

的不同時(shí)期進(jìn)行調(diào)節(jié)。

癌基因：

1、癌基因 oncogene：是控制細(xì)胞生長和分裂的一類正常基因，其突變能引起正常細(xì)胞

發(fā)生癌變。

2、分類：兩大類，源于病毒的 V-oncogene—指反轉(zhuǎn)錄病毒基因組里帶有可使受感染宿

主細(xì)胞發(fā)生癌變的基因，如 src；源于細(xì)胞本身的，c-oncogene：指源于細(xì)胞的正常基因

突變產(chǎn)生，如 ras，故名原癌基因， 已識(shí)別的 100 多個(gè)

原癌基因存在于正常細(xì)胞中，控制細(xì)胞生長與增殖。往往是顯性突變

癌基因起源于細(xì)胞，并普遍存在于許多生物基因組中。癌基因編碼的蛋白質(zhì)主要包括（1）

生長因子、（2）生長因子受體、（3）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的分子、（4）基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控因

子、（5）細(xì)胞周期調(diào)控蛋白、（6）DNA 修復(fù)相關(guān)蛋白和（7）細(xì)胞凋亡蛋白等 7 大類

型。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是細(xì)胞增殖與分化過程的基本調(diào)控方式，而信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中蛋白因子

的突變是細(xì)胞癌變的主要原因。

抗癌基因（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 基因突變，即 Rb 失活，導(dǎo)致癌癥易發(fā)，這類基因?yàn)橐职┗颉ｋ[性突變。

p53 為抑癌基因，編碼的基因可對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)程進(jìn)行負(fù)調(diào)控。

細(xì)胞周期檢查點(diǎn)：

DNA 損傷引起的細(xì)胞周期調(diào)控——S 期細(xì)胞周期檢查點(diǎn)的作用。

DNA 復(fù)制不完成， S 期細(xì)胞周期檢查點(diǎn)監(jiān)控，CDK1 就無活性，因?yàn)?Cdc25 活性低，而

Weel 活性高，抑制 MPF 的活化

1、S 期內(nèi)部檢查點(diǎn)（intra-S phase checkpoint）：指在 S 期內(nèi)發(fā)生 DNA 損傷（DSB）時(shí)，

S 期內(nèi)部檢查點(diǎn)被激活，從而抑制復(fù)制起始點(diǎn)的啟動(dòng)使 DNA 復(fù)制速度減慢，S 期延長，

同時(shí)激活 DNA 修復(fù)和復(fù)制叉的恢復(fù)等機(jī)制。

2、 DNA 復(fù)制檢查點(diǎn)（DNA replication checkpoint）：指由于停滯的復(fù)制叉導(dǎo)致的 S 期的

延長。這 2 種檢查點(diǎn)能夠?qū)⒓?xì)胞停滯在 S 期和 G2/M 期。當(dāng) DNA 復(fù)制叉阻斷引發(fā)單鏈

DNA 時(shí)，ATR-CHK1 通路被激活；當(dāng) DNA 雙鏈斷裂時(shí)，ATM-CHK2 通路被激活。ATR/ATM

是 DNA 損傷信號(hào)感受因子，也是與 PI-3-K 同源的激酶，激活下游信號(hào)通路。CHK 即檢查

點(diǎn)激酶。

S/G2/M 期轉(zhuǎn)化與 DNA 復(fù)制檢查點(diǎn)

第十四章 細(xì)胞分化與干細(xì)胞

細(xì)胞分化（cell differentation)：在個(gè)體發(fā)育中，由一種相同細(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)生不同的細(xì)胞類群的過程稱為細(xì)胞分化. 分化細(xì)胞的特征:(1)持久性：細(xì)胞分化貫穿于生物體整個(gè)生命進(jìn)程中，在胚胎時(shí)期達(dá)到

最大限度(2)穩(wěn)定性：一般來說，分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直至死亡(3)

普遍性：是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ).(4)不可逆性：細(xì)胞只

能從全能干細(xì)胞最終走向高度分化的體細(xì)胞，不能反向進(jìn)行。（即全能性逐漸減?。?/p>

細(xì)胞分化的基因選擇性表達(dá):基因的選擇性表達(dá)主要是由轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子蛋白所啟動(dòng)。轉(zhuǎn)

錄因子蛋白的組合是影響細(xì)胞分化的主要的直接因素。一般來說，這種影響主要是胞外

信號(hào)及細(xì)胞微環(huán)境，同細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)相互作用，轉(zhuǎn)錄因子蛋白的表達(dá)受細(xì)

胞內(nèi)外信號(hào)的精確調(diào)控。而胞外信號(hào)及細(xì)胞微環(huán)境又是通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來起作用。

在很多物種中，影響細(xì)胞分化的胞內(nèi)因素，可以追溯到單細(xì)胞受精卵中細(xì)胞質(zhì)的作用。

此外，外部的環(huán)境對(duì)某些物種的細(xì)胞分化乃至個(gè)體發(fā)育也會(huì)產(chǎn)生很大的影響

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(dòng)眾多細(xì)胞類型的基因表達(dá)。主導(dǎo)基因(mastergene)：在細(xì)胞

分化啟動(dòng)過程中起決定作用的調(diào)控蛋白基因。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(gè)器官的形成。

管家基因(house-keeping genes):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(duì)維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的；多在 S 早期復(fù)制,占 3%，轉(zhuǎn)錄起始區(qū)無 TATA box，

但有 GC 富集區(qū)，GC 島。

組織特異性基因(tissue-specific genes)，或稱奢侈基因(luxury genes)：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。調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達(dá)，起激活或者起阻遏作用。

轉(zhuǎn)分化(transdifferentiation):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)分化轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化(dedifferentiation)和再分化的過程. 去分化(dedifferentiation)：又稱脫分化，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(totipotency):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（cell line）：指原代細(xì)胞培養(yǎng)物經(jīng)首次傳代成功后所繁殖的細(xì)胞群體。也指

可長期連續(xù)傳代的培養(yǎng)細(xì)胞。

細(xì)胞株（Cell Strain）：通過選擇法或克隆形成法從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得具有

特殊性質(zhì)或標(biāo)志物的培養(yǎng)物稱為細(xì)胞株。

原代細(xì)胞（primary culture cell）：是指從機(jī)體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞

傳代細(xì)胞(sub culture cell)：細(xì)胞群已經(jīng)過數(shù)代培養(yǎng)，轉(zhuǎn)到另一培養(yǎng)條件下培養(yǎng)的細(xì)

胞群。

多潛能干細(xì)胞：分化產(chǎn)生三個(gè)胚層中各種類型的細(xì)胞，并形成器官的一類干細(xì)胞，如胚

胎干細(xì)胞和生殖嵴干細(xì)胞。

多潛能性(pluripotency)：高等動(dòng)物細(xì)胞隨著胚胎的發(fā)育，細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個(gè)體

的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型及構(gòu)建組織的潛能的現(xiàn)象。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cell,iPS)：通過導(dǎo)入外源基因的方法使

體細(xì)胞去分化形成多能干細(xì)胞，這類細(xì)胞謂之 iPS。由山中伸彌 Yamanaka 發(fā)現(xiàn)

干細(xì)胞(stem cell):是機(jī)體中能進(jìn)行自我更新并具有多向分化潛能的一類細(xì)胞。干細(xì)胞

在個(gè)體發(fā)育、成體維持等生命過程中，具有關(guān)鍵和決定性作用。

多能干細(xì)胞(multipotent stem cells):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

細(xì)胞衰老（cell senescence）:是指體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞經(jīng)過有限次數(shù)分裂后，停止分

裂，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動(dòng)發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象. 細(xì)胞衰老的主要特征：1、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(dòng)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(shì)(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(dòng)性降低、韌性減小；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。

衰老細(xì)胞的生物學(xué)特征(標(biāo)志物）：(1)生長停滯，細(xì)胞分裂不可逆的停止，不能通過添

加生長因子逆轉(zhuǎn)；(2)若干細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控因子如 p21，p53 表達(dá)上調(diào)（3）生化變化：

β-半乳糖甘酶活化，標(biāo)志物（4）產(chǎn)生 lipofuscin 色素，標(biāo)志物（5）衰老細(xì)胞端

粒長度明顯減少(短于原有長度 50%）(6)出現(xiàn)衰老相關(guān)異染色質(zhì)集中，主要使一些細(xì)胞

周期正向調(diào)控基因關(guān)閉（7）衰老特征分泌物，如炎性因子、金屬蛋白酶等活性增加，

募集免疫細(xì)胞吞噬衰老細(xì)胞

3、分子水平的變化(1）DNA:復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受到抑制，但也有個(gè)別基因會(huì)異常激活，端粒

DNA 丟失，線粒體 DNA 特異性缺失，DNA 氧化、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?；⒚摪被刃揎椃磻?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＃?）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(jí)結(jié)構(gòu)，溶解度，等電點(diǎn)發(fā)生

改變，總的效應(yīng)是酶失活。(5)脂類：不飽和脂肪酸被氧化，引起膜脂之間或與脂蛋白

之間交聯(lián)，膜的流動(dòng)性降低。

3、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。

細(xì)胞衰老的變化：（1）細(xì)胞水分減少，致使細(xì)胞脫水收縮，體積變小。（2）老年色素

積累，溶酶體功能低下，脂褐質(zhì)積累，細(xì)胞效率降低出現(xiàn)衰老。(3）細(xì)胞核固縮，常染

色質(zhì)減少。(4)細(xì)胞膜變厚，流動(dòng)性隨年齡增長而下降，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及信息傳遞障礙，對(duì)

環(huán)境的應(yīng)激能力遲鈍。細(xì)胞在衰老過程中，其結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列的深刻變化，包括：①細(xì)

胞核增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)固縮；②粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排列無序、趨于解體、總量減少；③

線粒體數(shù)量減少、體積增大、多囊體出現(xiàn)；④致密體產(chǎn)生并積累；⑤膜常處于呈凝膠相

或固相；⑥細(xì)胞間隙連接減少，組成間隙連接的膜內(nèi)顆粒聚集體變小。

細(xì)胞衰老的機(jī)制：（一）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(huì)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(diǎn)時(shí)，會(huì)啟動(dòng) DNA 損傷檢測(cè)點(diǎn)(DNA

damagecheckpoint)，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。

（二）脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老（SIPS）1、除了細(xì)胞內(nèi)端?？s短可以誘發(fā)復(fù)制衰老以外，

許多刺激因素，如離子輻射、過量的氧、乙醇和絲裂霉素 C 等非端粒 DNA 損傷，均能夠

縮短細(xì)胞的復(fù)制壽命，促進(jìn)細(xì)胞衰老。SIPS 與 RS 的機(jī)制相似。2、氧化性損傷學(xué)說：代

謝過程中產(chǎn)生的活性氧(ROS)成分(O2-，OH·，HzO2)，對(duì)核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)造成損傷

并使線粒體 DNA 發(fā)生特異性突變，引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。

細(xì)胞程序性死亡(Yprogrammed cell death，PCD)：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(dòng)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(dòng)的必要條件。

細(xì)胞凋亡（apoptosis）：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(hào)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。

細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)變化：首先出現(xiàn)的是細(xì)胞體積縮小，連接消失，與周圍的細(xì)胞脫離，

然后是細(xì)胞質(zhì)密度增加，線粒體膜電位消失，通透性改變，釋放細(xì)胞色素 C 到胞漿，核

質(zhì)濃縮，核膜核仁破碎，DNA 降解成為約 180bp-200bp 片段；胞膜有小泡狀形成，膜內(nèi)

側(cè)磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面，胞膜結(jié)構(gòu)仍然完整，最終可將凋亡細(xì)胞遺骸分割包裹為

幾個(gè)凋亡小體，無內(nèi)容物外溢，因此不引起周圍的炎癥反應(yīng)，凋亡小體可迅速被周圍專

職或非專職吞噬細(xì)胞吞噬。細(xì)胞凋亡呈現(xiàn)出特征性形態(tài)學(xué)變化，主要包括細(xì)胞皺縮、染

色質(zhì)凝集、凋亡小體形成、細(xì)胞骨架解體等，其中以胞核的變化最為顯著；細(xì)胞凋亡時(shí)

細(xì)胞的生化改變具有復(fù)雜性和多樣性，包括 DNA 片段化、多種蛋白酶控制、胞漿 Ca2+

持續(xù)升高、pH 的變化、線粒體在細(xì)胞凋亡中起重要作用。

細(xì)胞凋亡的形態(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(huì)引起

炎癥；

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)膜包裹，

形成的圓形小體，凋亡小體可被鄰近細(xì)胞吞噬。

細(xì)胞凋亡的生理意義：

（1）細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)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(shí)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(xiǎn)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。

細(xì)胞凋亡的生物化學(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 tissueTransglutaminase）積累；凋亡細(xì)胞質(zhì)膜

PS 翻轉(zhuǎn)；

12、細(xì)胞凋亡檢測(cè)方法：

（1）形態(tài)學(xué)觀測(cè)：染色法 DAPI，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) DNA ladders)

（3）TUNEL 測(cè)定法，即 DNA 斷裂的原位末端標(biāo)記法

（4）彗星電泳法（comet assay）：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(dòng)快，細(xì)胞核呈彗星狀圖案，未凋亡細(xì)胞核保持圓球

形。(5)流式細(xì)胞分析：根據(jù)凋亡細(xì)胞 DNA 斷裂和丟失，采用碘化丙淀染色使 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(shí)又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。(6)

檢測(cè)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(cè)

幾個(gè)主要基因的作用：

P53：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(duì)輻射誘導(dǎo)的調(diào)亡不敏感。缺失抑制凋亡，癌癥高發(fā)?。?！

Apaf-1：Apaf-1 被稱為凋亡酶激活因子

-1(apoptoticprotease activating factor-1),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(gè)不同的結(jié)構(gòu)域：①CARD(caspase

recruitment domain)結(jié)構(gòu)域，能募集 caspase-9;②ced-4 同源結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合

ATP/dATP；③C 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(apoptosome)，激活

caspase-3，Apaf-1 啟動(dòng) caspase 級(jí)聯(lián)反應(yīng)。缺失抑制凋亡?。?！未缺失時(shí)促進(jìn)細(xì)胞凋

亡。

Bcl-2：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(anti-apoptotic)，如：

Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1；(2)一類是促進(jìn)凋亡的(pro-apoptotic），如：Bax、

Bak Bad、Bid、Bim，在促凋亡蛋白中還有一類僅含 BH3 結(jié)構(gòu)，如 Bid、Bad。

(SoBH3-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?。。?，未缺失時(shí)抑制細(xì)胞凋亡 caspase-9：裂解核纖層蛋白 B，導(dǎo)致細(xì)胞核

形成凋亡小體·9 裂解 DNase 結(jié)合蛋白，使 DNase 釋放，降解 DNA 形成 DNA Ladder;

裂解參與細(xì)胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細(xì)胞皺縮、脫落，便于細(xì)胞吞噬，

導(dǎo)致膜脂 PS 重排，便于吞噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬； caspase 還可切割黏著斑激酶，破壞細(xì)

胞黏著，使凋亡細(xì)胞與鄰近細(xì)胞脫離；失活 DNA 修復(fù)相關(guān)酶類，促進(jìn) DNA 降解等。Caspase

突變或缺失，失去凋亡能力！??！

ATM：ATM(ataxia telangiectasia-mutated gene 是與 DNA 損傷檢驗(yàn)有關(guān)的一個(gè)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(duì)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(huì)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(yàn)點(diǎn)的一個(gè)重要的蛋

白激酶

細(xì)胞壞死（necrosis）：被動(dòng)的細(xì)胞死亡，是細(xì)胞受到意外損傷，如極端的物理、化學(xué)

或嚴(yán)重病理刺激下導(dǎo)致的細(xì)胞死亡。

細(xì)胞自噬：（1）概念：正常細(xì)胞為維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)功能失?；虿恍枰?/p>

的細(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（2）降解途徑：蛋白質(zhì)：泛素-蛋白酶途徑；細(xì)胞器及長壽命蛋

白-細(xì)胞自噬途徑，由溶酶體進(jìn)行降解（3）降解狀態(tài)：生理狀態(tài)：營養(yǎng)危機(jī)或胚胎發(fā)育，

降解自身細(xì)胞產(chǎn)生能量，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，同時(shí)清除一些不需要的細(xì)胞。（4）調(diào)控：PI3K

途徑可抑制細(xì)胞自噬，而營養(yǎng)不良將導(dǎo)致 PI3K 下游 AKT 失活，抑制 Tor 蛋白，自噬相

關(guān)蛋白 Atg 活化，細(xì)胞死亡

細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制：

1、誘導(dǎo)凋亡的因子：（1）物理性因子，包括射線（紫外線，y 射線等)，較溫和的溫度

刺激(如熱激，冷激）等；（2）化學(xué)因子，有毒物質(zhì)，活性氧（ROS）基團(tuán)；（3）生物

因子，DNA 和蛋白質(zhì)合成的抑制劑，激素，細(xì)胞生長因子，腫瘤壞死因子α（TNFa，抗

Fas/Apo-1/CD95 抗體等；（4）病菌感染；（5）生理性凋亡，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。2、動(dòng)物

細(xì)胞的凋亡過程：（1）接收凋亡信號(hào)； （2）凋亡相關(guān)分子的活化； （3）凋亡的

執(zhí)行；（4）凋亡細(xì)胞的清除幾個(gè)階段。

3、細(xì)胞凋亡的途徑主要包括 2 條：

(1) Caspase (cysteine aspartic acid specificprotease)依賴性細(xì)胞凋亡途

徑；(2)非 Caspase 依賴性細(xì)胞凋亡途徑。當(dāng)細(xì)胞受到凋亡信號(hào)的刺激時(shí)，這 2 條途徑

一般能夠同時(shí)被激活。

4、caspases（1）caspase Cysteine aspartic acid specific protease)是存在

于細(xì)胞質(zhì)中的半胱氨酸蛋白酶，其活性位點(diǎn)包含 Cys 殘基，特異性水解靶蛋白 Asp 基端

肽鍵，故又稱為天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶，也叫半胱天冬酶。根據(jù) caspase

在凋亡中的作用，可以把 caspase 分為 (a)凋亡起始者(apoptotic initiator)如

caspase-2,8 ， 9 ， 1011 和 (b) 凋 亡 的 執(zhí) 行 者 (apoptotic executioner) ，

如 caspase-3,6,7O 起始者對(duì)執(zhí)行者前體進(jìn)行切割激活，后者再切割相關(guān)蛋白，促使凋

亡。

5、細(xì)胞凋亡過程包括激活期和執(zhí)行期兩個(gè)過程激活期細(xì)胞應(yīng)答死亡信號(hào)，起始

caspase 活化，執(zhí)行期執(zhí)行 caspase 活化，執(zhí)行細(xì)胞死亡程序。

(1)Caspase 的活化機(jī)制，caspase 在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中以無活性酶原形式存在，凋亡信號(hào)

刺激可使 caspase 酶原(procaspase)之特異的 Asp 位點(diǎn)被切割，形成大小兩個(gè)亞基

的異二聚體，表現(xiàn)出 caspase 的活性。由激活的起始 caspase 招募執(zhí)行 caspase 酶原，

并對(duì)其進(jìn)行激活，產(chǎn)生具有活性的執(zhí)行caspase，執(zhí)行caspase 可作用于多種底物(>280

種)，促使細(xì)胞呈現(xiàn)出凋亡的形態(tài)和分子生物學(xué)特征。(2)起始者 caspases 的同性活化

(homo-activation)：即同一種 caspases 酶原分子彼此結(jié)合或與接頭蛋白結(jié)合形成

復(fù)合物，此間構(gòu)象改變被活化，進(jìn)而彼此切割產(chǎn)生有 2 個(gè)活性的二聚體形式。

在 起 始 者 caspase 中 ， caspase-8 和 -10 含 有 串 聯(lián) 重 復(fù) 的 死 亡 效 應(yīng) 結(jié) 構(gòu) 域

(death effectordomain，DED)；而 caspase-2 和 -9 含有 caspase 募集結(jié)構(gòu)域

(caspase recruitmentdomain，CARD)。這 2 種結(jié)構(gòu)域存在于 caspase 酶原分子和一些

凋亡相關(guān)的接頭蛋白分子中，通過結(jié)構(gòu)域之間的聚合，caspases 能夠彼此結(jié)合或與接頭

蛋白結(jié)合，被招募到上游信號(hào)復(fù)合物中而發(fā)生同性活化。(3)效應(yīng)者 caspases 的異性活

化，即已活化的起始者 caspases 招募效應(yīng)者 caspases 酶原分子后，對(duì)其進(jìn)行切割，

產(chǎn)生具有活性的效應(yīng)者 caspases?；罨男?yīng)者 caspases 切割細(xì)胞中重要的結(jié)構(gòu)蛋白

(如支架蛋白)和調(diào)節(jié)蛋白(如信號(hào)蛋白、TFs 和周期蛋白等)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。(4)效應(yīng)者

caspases 底物：約 280 種，可分為活化和失活 2 大類。

被 效 應(yīng) 者 caspase 活 化 的 代 表 底 物 — Caspase 激 活 的 DNA 酶

(Caspase activated Dnase,CAD。細(xì)胞凋亡程序啟動(dòng)后，活化的效應(yīng)者 Caspase-3 降

解 ICAD 使 CAD 釋放出來并在核小體間切割 DNA，形成間隔 200bp 或其整倍數(shù)的 DNA

片段，瓊脂糖電泳時(shí)產(chǎn)生凋亡標(biāo)志性特征的梯狀條帶。被效應(yīng)者 caspase 失活的代表底

物：眾多被效應(yīng)者 caspase 失活的代表底物都在維護(hù)細(xì)胞正常狀態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，如

多聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)、黏著斑激酶(FAK)和核纖層蛋白等。

第十六章 細(xì)胞的社會(huì)聯(lián)系

通信連接（communicating junction)：介導(dǎo)相鄰細(xì)胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、化學(xué)或電信號(hào)的

傳遞，主要包括動(dòng)物細(xì)胞間的間隙連接、神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)細(xì)胞之間的化學(xué)突

觸和植物細(xì)胞間的胞間連絲。以連接子為單位形成的連接方式。連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)

都比較保守，并有相的抗原性。連接子蛋白具有 4 個(gè)α-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族

最保守的區(qū)域。不同類型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白。功能：

（1）代謝耦聯(lián)：允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過 <1k），促使細(xì)胞間代謝耦聯(lián)，協(xié)

調(diào)細(xì)胞群體功能； Caz+通透性

（2）在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過程中的作用：電突觸(electronicjunction)快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞

間信號(hào)通訊；間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元群的行為，協(xié)調(diào)心肌細(xì)胞平滑肌細(xì)

胞收縮。

(3) 間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過程中的作用，胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供

信號(hào)物質(zhì)的通路，影響其分化。腫瘤細(xì)胞之間間隙連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似

“腫瘤抑制因子”。

(4)輻射損傷信號(hào)傳導(dǎo)：旁效應(yīng)

胞間連絲（plasmodesma）：高等植物細(xì)胞間，由相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜共同組成直徑為

20-40nm 的管狀結(jié)構(gòu)，中央是由 SER 延伸形成鏈樣管，在鏈樣管和管狀質(zhì)膜之間是由細(xì)

胞液構(gòu)成的環(huán)孔。除極少數(shù)特化的細(xì)胞，外國高等植物細(xì)胞之間，通過胞間連絲相互連

接，完成細(xì)胞間的信號(hào)通絡(luò)。胞間連絲可在植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂中細(xì)胞板形成后即產(chǎn)生，

也可在非姐妹細(xì)胞之間形成，而且還可以通過修飾改變它的結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸功能。

胞間連絲的功能：實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間由信號(hào)介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運(yùn)；實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的電傳導(dǎo)；

在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸。