第一章 細(xì)胞生物學(xué)概述

一、細(xì)胞生物學(xué)及其研究對(duì)象與目的

?細(xì)胞（cell）是有機(jī)體形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。

?細(xì)胞生物學(xué)(cell biology)是運(yùn)用近代物理、化學(xué)技術(shù)和分子生物學(xué)方法，從不同層次研究細(xì)胞生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。（細(xì)胞整體——亞微結(jié)構(gòu)——分子水平）

?研究的主要任務(wù):

?以細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位為出發(fā)點(diǎn)

?探索生命活動(dòng)基本規(guī)律

?闡明生物生命活動(dòng)的基本規(guī)律

?闡明細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

?研究內(nèi)容:

?在不同層次(顯微、亞顯微與分子水平)上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能

?細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)

?細(xì)胞骨架體系

?細(xì)胞增殖、分化、衰老與凋亡

?細(xì)胞信號(hào)傳遞

?真核細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控

?細(xì)胞起源與進(jìn)化

二、細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展歷史

（一）細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的萌芽階段

(從顯微鏡的發(fā)明到十九世紀(jì)初葉，開始了細(xì)胞學(xué)的研究)

?1665 Robert Hook——Cell概念

?1677 Leeuwenhoek——觀察到纖毛蟲、人和哺乳動(dòng)物的精子、細(xì)菌等。

（二）細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立階段

(從十九世紀(jì)初葉到十九世紀(jì)中葉，這一階段創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說)

?1838-1839 Schleiden，Schwan——細(xì)胞學(xué)說

?1855 Virchow——細(xì)胞只能來自細(xì)胞

（三）經(jīng)典細(xì)胞學(xué)階段

(從十九世紀(jì)中葉到二十世紀(jì)初葉，這一階段細(xì)胞學(xué)有了蓬勃的發(fā)展)

?1841 Remark——雞胚血細(xì)胞直接分裂

?1861 Schultze——原生質(zhì)

?1880 Flemming——無絲分裂

?1883 Van Beneden；

?1886 Strasburger——減數(shù)分裂

?1883 Van Beneden，Boveri——中心體

?1898 Benda——線粒體

?1898 Golgi——高爾基復(fù)合體

（四）實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段

(從二十世紀(jì)初葉到二十世紀(jì)中葉)

?1902 Boveri，Sutton——染色體遺傳理論

?1909 Harrison——組織培養(yǎng)

?1910 Morgen——基因－染色體學(xué)說

?1924 Feulgen——Feulgen染色測(cè)定DNA

?1933 Ruska——電子顯微鏡

?1940 Brachet——Unna染色測(cè)定RNA

?1943 Cloude——高速離心提取細(xì)胞器

（五）細(xì)胞生物學(xué)階段

(從二十世紀(jì)初葉到二十世紀(jì)中葉60年代～)

?1953 Watson，Crick——DNA雙螺旋模型

?1958 Meselson，Matthaei——半保留復(fù)制

?1958 Crick——中心法則

?1961 Nirengerg， Matthaei——確定遺傳密碼

?1972 Jackson，Symons——DNA體外重組

?1996 英國蘇格蘭盧斯林研究所——“多利羊”誕生。

?1987——人類基因組計(jì)劃

?2003——后基因組計(jì)劃

三、細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)

?細(xì)胞是人體正常結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，也是病理發(fā)生的基本單位，細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的異常是疾病發(fā)生的基本原因或結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

?細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)研究中，引起廣大學(xué)者的普遍關(guān)注。

?細(xì)胞生物學(xué)與多門基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程密切相關(guān)，也是臨床醫(yī)學(xué)有關(guān)學(xué)科的重要基礎(chǔ)之一。

復(fù)習(xí)思考題

什么是細(xì)胞生物學(xué)？它與醫(yī)學(xué)科學(xué)的關(guān)系如何？

細(xì)胞生物學(xué)的歷史發(fā)展對(duì)我們有什么啟示？

第二章 細(xì)胞生物學(xué)的研究技術(shù)和方法

第一節(jié) 細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)研究技術(shù)

一、細(xì)胞的顯微結(jié)構(gòu)觀察

?分辨率（resolution，R） ，即極限分辨率，指能夠區(qū)分相近兩點(diǎn)的最小距離。

?R光鏡=0.2μm

?R人眼=0.07mm （70 μm）

?R電鏡=0.2nm

普通動(dòng)物細(xì)胞 d=10～20μm

最大的人類細(xì)胞 人卵 d=0.2mm

最小的細(xì)胞 支原體 d=0.1μm

?顯微結(jié)構(gòu):是指通過光學(xué)顯微鏡所觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

?光學(xué)顯微鏡是利用光線照明，將微小物體形成放大影像的儀器。

（一）普通光學(xué)顯微鏡

1、構(gòu)成：

①照明系統(tǒng)

②光學(xué)放大系統(tǒng)

③機(jī)械裝置

2、基本原理

利用顏色（光的波長）和亮度（光波的振幅）的差別，達(dá)到觀察被檢物的目的。

3、基本應(yīng)用

主要用于染色標(biāo)本的觀察。細(xì)胞內(nèi)的許多結(jié)構(gòu)選擇性染色后都可被觀察。

根據(jù)標(biāo)本的不同及需觀察目的物的不同常選用不同的顯色方法。

（二）相差顯微鏡

?用途：觀察未經(jīng)染色的標(biāo)本和活細(xì)胞。

（三）暗視野顯微鏡

?用途：主要是觀察物體的輪廓形態(tài)及其變化，但看不清內(nèi)部的微細(xì)結(jié)構(gòu)，適合于 觀察活細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核、線粒體、液體介質(zhì)中的細(xì)菌和真菌等。

（四）熒光顯微鏡

?運(yùn)用：成像反差強(qiáng)、檢測(cè)靈敏度高

?定性、定位和定量的研究組織內(nèi)熒光標(biāo)記物質(zhì)

?對(duì)活細(xì)胞內(nèi)分子的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察

（五）共聚焦激光掃描顯微鏡

二、細(xì)胞的亞微結(jié)構(gòu)觀察

?細(xì)胞中直徑小于0.2μm的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為亞微結(jié)構(gòu)。

?亞微結(jié)構(gòu)需用電子顯微鏡進(jìn)行觀察。

?電子顯微鏡分辨率一般為0.2 nm，最高達(dá)0.08 nm。

（一）電子顯微鏡

1. 透射電鏡

?原理：當(dāng)電子束透射樣品時(shí)，根據(jù)標(biāo)本各部位密度的不同，部分電子發(fā)生散射，只有剩余電子成像，經(jīng)物鏡和投射鏡等放大后投射到照相底片上或熒光屏上。散射的電子 不參加成像，故標(biāo)本中密度大的部分成像后形成電子流量減少的暗區(qū)，相反，標(biāo)本密度小的部位散射的電子少而形成明區(qū)。

?由于透射電鏡的電子穿透力較弱，所以觀察樣品需特殊制備成超薄切片（其厚度一般為50-100nm）。

2. 掃描電鏡（scanning electron microscope，SEM）

?分辨力一般在3nm，觀察細(xì)胞等生物標(biāo)本可得到富有真實(shí)立體感的三維結(jié)構(gòu)圖像。

?原理：

通過電子束照射在標(biāo)本(標(biāo)本表面噴涂上一層重金屬微粒)后產(chǎn)生的二次電子成像，二次電子產(chǎn)生的多少與電子束在標(biāo)本表面的投射角有關(guān)，即與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。經(jīng)標(biāo)本表面所發(fā)射的二次電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。

?應(yīng)用：可直接觀察標(biāo)本表面的三維形態(tài)。

3. 高壓電子顯微鏡

?加速電壓大于120kV的電鏡稱為高壓電鏡。

?加速電壓超過500kV的高壓電鏡稱為超高壓電鏡

（1）穿透力強(qiáng)，分辨力高，可觀察10μm厚的樣品。不需進(jìn)行超薄切片。

（2）景深大，厚樣品在不同高度上的細(xì)節(jié)都能同時(shí)清楚成像在同一平面上。

（3）若加上特殊信號(hào)處理系統(tǒng)，可以得到細(xì)胞內(nèi)部的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像。

第二節(jié) 細(xì)胞分離和培養(yǎng)

?細(xì)胞的分離和培養(yǎng)是細(xì)胞生物學(xué)的基本研究技術(shù)。

一、不同類型細(xì)胞的分離

?將組織制備成游離的細(xì)胞懸液——通過破壞細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞間連接來獲得。

?遵守的基本原則：

?分離體系所用的溶液必須是等滲的，具有緩沖性的離子強(qiáng)度；

?分離體系保持低溫，降低細(xì)胞的代謝活動(dòng)；

?無菌操作；

?所用試劑、器皿必須滅菌。

（一）差速離心或密度梯度離心

1、差速離心

?原理：根據(jù)細(xì)胞的大小不同進(jìn)行細(xì)胞的分離

?方法：從低速到高速逐級(jí)沉降

?分離對(duì)象：體積、質(zhì)量差別較大的顆粒

2、密度梯度離心

?原理：分離的細(xì)胞組分放在已形成密度梯度的物質(zhì)（如蔗糖）溶液的表面，在這種條件下進(jìn)行離心，不同組分以不同的沉降速度沉降，形成不同的沉降帶。

（二）流式細(xì)胞技術(shù)

?利用流式細(xì)胞儀從多細(xì)胞懸液中分離目的細(xì)胞。

?樣品處理：用帶有熒光的特異抗

體標(biāo)記待分離的細(xì)胞

?分離速度：2萬個(gè)細(xì)胞/S

?分離純度：>95%

二、細(xì)胞培養(yǎng)

?細(xì)胞培養(yǎng)： 是指細(xì)胞在體外的培養(yǎng)技術(shù)，即在無菌條件下，從機(jī)體中取出組織或細(xì)胞，模擬機(jī)體內(nèi)正常生理狀態(tài)下生存的基本條件，讓它在培養(yǎng)器皿中繼續(xù)生存、生長和繁殖的方法。

（一）細(xì)胞培養(yǎng)的條件

1、營養(yǎng)條件：

?培養(yǎng)基：體外培養(yǎng)細(xì)胞要生存需要與其在體內(nèi)生存基本相同的營養(yǎng)物質(zhì)。

人工培養(yǎng)基（商品化）：各種營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過一定的搭配、組合，形成了適合各種體外培養(yǎng)細(xì)胞生長人工培養(yǎng)基。常用：PRMI-1640、DMEM等 。

?血清：提供生長因子和細(xì)胞所需物質(zhì)的很好來源。

2、支持物：培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿

3、5%CO2：多數(shù)細(xì)胞的最適PH值為7.2-7.4,生

存PH值為6-8

4、溫度： 37℃。

5、無菌環(huán)境

（二）原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)

?原代培養(yǎng)：直接從體內(nèi)獲取的組織或細(xì)胞進(jìn)行的首次培養(yǎng)。

?傳代培養(yǎng)：當(dāng)原代細(xì)胞經(jīng)增殖達(dá)到一定密度后，將細(xì)胞分散，從一個(gè)培養(yǎng)器以一定比例移到另一個(gè)或幾個(gè)容器中的擴(kuò)大培養(yǎng)。

（三）細(xì)胞建系

?細(xì)胞系：原代培養(yǎng)物經(jīng)首次傳代成功即稱為細(xì)胞系，因此細(xì)胞系可泛指一般可能傳代的細(xì)胞。

?有限細(xì)胞系：不能連續(xù)培養(yǎng)的稱為有限細(xì)胞系，大多數(shù)二倍體細(xì)胞為有限細(xì)胞系。

? 無限細(xì)胞系：能夠連續(xù)傳代的細(xì)胞叫做無限細(xì)胞系，通常來源于惡性腫瘤組織的細(xì)胞能夠在體外無限繁殖、傳代，稱為無限細(xì)胞系。

?細(xì)胞系中有多種細(xì)胞混合存在。

?細(xì)胞株：從一個(gè)經(jīng)過生物學(xué)鑒定的細(xì)胞系用單細(xì)胞分離培養(yǎng)或通過篩選的方法，由單細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群，稱細(xì)胞株。

（四）細(xì)胞融合

?細(xì)胞融合：是指細(xì)胞彼此接觸時(shí)，兩個(gè)或兩個(gè)以上的細(xì)胞合并形成一個(gè)細(xì)胞的現(xiàn)象。

① 自然融合

② 人工誘導(dǎo)融合

誘導(dǎo)方法：

生物法——滅活的仙臺(tái)病毒

化學(xué)法——聚乙二醇PEG

物理法——電融合

同核體、異核體

?細(xì)胞融合時(shí)，首先形成雙核或多核的異核體，通過有絲分裂，形成雜交細(xì)胞（hybrid cell）。

?應(yīng)用：①膜蛋白流動(dòng)性

②單克隆抗體制備

B淋巴細(xì)胞+小鼠骨髓瘤細(xì)胞=雜交細(xì)胞(細(xì)胞融合）

——具B分泌抗體功能，具瘤細(xì)胞無限增殖能力

——不斷從上清中獲得mAb。

第三章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)

1．原生質(zhì)：細(xì)胞中的生命物質(zhì)，由細(xì)胞質(zhì)（包括質(zhì)膜）和細(xì)胞核組成。

2．元素組成

?主要元素：C.H.O.N 4種

?少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe 8種

?微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba 10種

3．分子組成

?無機(jī)化合物：水、無機(jī)鹽

?有機(jī)化合物：糖、脂、維生素、蛋白質(zhì)（酶）、核酸。

第一節(jié) 細(xì)胞的小分子物質(zhì)

一、水

?水是細(xì)胞內(nèi)最重要的無機(jī)小分子，占細(xì)胞總重量的70%。

?大多數(shù)代謝過程都需要水參與。

二、無機(jī)鹽

?占細(xì)胞總重量的19%左右，以離子形式存在。

?維持細(xì)胞內(nèi)的滲透壓和酸堿平衡。

?作為酶的輔助因子。

三、有機(jī)小分子

?是細(xì)胞代謝過程中的中間產(chǎn)物，也是構(gòu)成生物大分子的基本單位。

?主要包括：單糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。

?單糖

?脂肪酸 功能：1、構(gòu)成細(xì)胞膜的主要成分。 2、能量

?氨基酸 功能：組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。

?核苷酸

第二節(jié) 細(xì)胞的大分子物質(zhì)

一、蛋白質(zhì)

?構(gòu)成細(xì)胞的主要成分，是各種生命物質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

?基本結(jié)構(gòu)單位：氨基酸

?基本化學(xué)鍵：肽鍵

?氨 基 酸：

?組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，主要以側(cè)鏈（R）區(qū)別----蛋白質(zhì)特異性和多樣性。

?氨基酸通過肽鍵相連形成多肽鏈。

（一）蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

1. 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

?組成蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序。

?是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)。

?主鍵：肽鍵，少量二硫鍵

2. 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

?在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈上相鄰近氨基酸殘基間主要靠氫鍵維系的有規(guī)律、

重復(fù)有序的空間結(jié)構(gòu)。

?有三種類型：α螺旋（右手螺旋），β折疊，三股螺旋。

（1）α螺旋 肽鏈以右手螺旋盤繞而成的空心筒狀構(gòu)象

（2）β折疊 一條肽鏈自身回折而成的平行排列構(gòu)象

（3）三股螺旋 是膠原蛋白特有的結(jié)構(gòu)，是動(dòng)物重要的纖維蛋白

3. 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

4. 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu))

注 意：

?并非所有蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)；

?蛋白質(zhì)必須在三級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上才能表現(xiàn)出生物活性。

（二）蛋白質(zhì)的功能

二、核酸

?細(xì)胞內(nèi)貯存和傳遞遺傳信息的生物大分子物質(zhì)。

?基本結(jié)構(gòu)單位：核苷酸

?基本化學(xué)鍵： 3’，5’——磷酸二酯鍵

1．脫氧核糖核酸（DNA)

2．核糖核酸（RNA)： 信使RNA (mRNA）

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA (tRNA）

核糖體RNA (rRNA）

（一）DNA

1. DNA的結(jié)構(gòu)：1953年Watson和Crick提出B-DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

2. DNA的功能

?攜帶和傳遞遺傳信息。

?核酶（ribozyme）

?具有酶活性的RNA分子。

?功能：核酶的底物是RNA分子，它們通過與序列特異性的靶RNA分子配對(duì)而發(fā)揮作用。

DNA和RNA的比較

DNA

RNA

戊糖

脫氧核糖

核糖

堿基

A、G、C、T

A、G、C、U

磷酸

相

同

結(jié)構(gòu)

雙螺旋

單鏈或假雙鏈

分布

細(xì)胞核為主

細(xì)胞質(zhì)為主

功能

儲(chǔ)存遺傳信息

傳遞和調(diào)控遺傳信息

第四章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

第二節(jié) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一般特征

一、細(xì)胞的基本共性

?所有細(xì)胞表面都有脂質(zhì)雙分子層與鑲嵌蛋白構(gòu)成的生物膜。

?所有細(xì)胞都具有DNA和RNA兩種核酸，作為遺傳信息儲(chǔ)存、復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。

?所有細(xì)胞都有核糖體。

?所有細(xì)胞都是以一分為二的方式進(jìn)行分裂增殖的。

二、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)目（自學(xué)）

四、細(xì)胞的一般結(jié)構(gòu)

?亞微結(jié)構(gòu)（電鏡）： 膜相結(jié)構(gòu)

非膜相結(jié)構(gòu)

?膜相結(jié)構(gòu)：由單位膜參加形成的所有結(jié)構(gòu)。包括：一網(wǎng)兩膜四體

?意義：區(qū)域化作用

?非膜相結(jié)構(gòu)

?單位膜：電鏡下觀察，膜相結(jié)構(gòu)的膜由兩側(cè)致密深色帶（各2nm)和中間一層疏松淺色帶(3.5nm)構(gòu)成，把這三層結(jié)構(gòu)形式作為一個(gè)單位，稱為單位膜。

第三節(jié) 原核細(xì)胞和真核細(xì)胞

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較

特 征

原核細(xì)胞

真核細(xì)胞

細(xì)胞大小

較小，1μm～10μm

較大，10μm ～100μm

細(xì)胞核(根本區(qū)別）

無核膜、核仁（擬核）

有核膜、核仁（真核）

DNA

環(huán)狀雙鏈，不與組蛋白結(jié)合

線狀雙鏈，與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)

細(xì)胞壁

不含纖維素、主要由肽聚糖組成

不含肽聚糖，主要由纖維素組成

細(xì)胞器

無（除核糖體外）

有

核糖體

70S

80S

內(nèi)膜系統(tǒng)

無

復(fù)雜

細(xì)胞骨架

無

有

轉(zhuǎn)錄與翻譯

轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)進(jìn)行

轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在胞質(zhì)中進(jìn)行

細(xì)胞分裂

無絲分裂

有絲分裂，減數(shù)分裂

第五章 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性

幾個(gè)重要的概念：

?單位膜（unit membrane）

?細(xì)胞膜：構(gòu)成細(xì)胞外層界膜的單位膜，又稱質(zhì)膜。

?細(xì)胞內(nèi)膜：核膜和構(gòu)成各種細(xì)胞器的膜。

?生物膜：細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜統(tǒng)稱為生物膜。

第一節(jié) 膜的化學(xué)組成

概述：

?主要由蛋白質(zhì)、脂類和糖類組成，此外還有水、無機(jī)鹽和金屬離子等。

?功能越復(fù)雜的膜其蛋白質(zhì)所占的比例越大，反之則小。

一、膜脂（ Membrane Lipids）

?細(xì)胞膜上的脂類，是細(xì)胞的基本組成成分，形成膜的基本骨架。

?There are three major classes of lipids:

?磷脂、膽固醇和糖脂

?磷脂為主

（一） 磷脂（phospholipid）

?包括：

磷酸甘油酯——最簡單的磷酸甘油脂是磷脂酸、鞘磷脂

磷脂酸：磷 酸+甘 油+脂肪酸

鞘磷脂：脂肪酸+鞘氨醇+膽 堿

（二） 膽固醇（cholesterol）

?Cholesterol is only found in animals.

?極性羥基－固醇環(huán)－非極性脂肪酸鏈

?膽固醇與磷脂的碳?xì)滏溝嗷プ饔?，可阻止磷脂凝集成晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)膜脂的物理狀態(tài)具有調(diào)節(jié)作用。

（三）糖脂（Glycolipids）

?為含一個(gè)或幾個(gè)糖基的脂類。

?大約占外層脂類分子的5%左右。

?脂的特點(diǎn)：（頭部——親水 尾部——疏水）

均含有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)，形成親水頭部和疏水尾部，稱為雙親媒性分子或兼性分子。

?脂在水環(huán)境中存在的三種形式：單分子團(tuán) 、雙分子層 、脂質(zhì)體

二、膜蛋白(Membrane proteins)

?細(xì)胞膜最重要組成。

?功能越復(fù)雜的膜蛋白質(zhì)所占的比例越大，反之則小。

?分類：

?膜內(nèi)在蛋白質(zhì)：又稱鑲嵌蛋白，具有受體、載體、酶的作用；

?膜周邊蛋白質(zhì)：又稱周圍蛋白，具有支架、收縮、調(diào)節(jié)作用。

?膜內(nèi)在蛋白和膜周邊蛋白比較

名稱

含量

分布

解離方法

功能

膜內(nèi)在蛋白

70%~80%

鑲嵌于膜脂雙分子層中

去垢劑

受體、載體、酶等作用

膜周邊蛋白

20%~30%

主要分布于膜內(nèi)側(cè)

改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度或PH值及加入金屬螯合劑等

起細(xì)胞支架、收縮、調(diào)節(jié)等作用

三、膜糖類

?糖蛋白(glycoprotein) ?糖脂(glycolipid) ?構(gòu)成細(xì)胞外被。

?細(xì)胞外被（cell coat）P82 (第六章)

?細(xì)胞外被又稱糖萼，伸展于質(zhì)膜的外表面，是質(zhì)膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖鏈部分。

?作用：保護(hù)；細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸；決定細(xì)胞識(shí)別、形態(tài)形成和分化時(shí)選擇性。

?細(xì)胞表面（cell surface） P82 (第六章)

?包圍在細(xì)胞質(zhì)外層的一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)體系和多功能體系，是細(xì)胞與外環(huán)境物質(zhì)相互作用，并產(chǎn)生各種復(fù)雜功能的部位。包括細(xì)胞膜、細(xì)胞外被和胞質(zhì)溶膠。

?胞質(zhì)溶膠（cytosol） P83

?質(zhì)膜下方的一層厚0.01～0.02μm的較黏滯無結(jié)構(gòu)的液體物質(zhì)。

?維持細(xì)胞的極性和形態(tài)，調(diào)節(jié)膜蛋白的分布和運(yùn)動(dòng)。

?細(xì)胞膜的基本骨架:

?膜脂 生物膜 基本骨架

磷脂

膽固醇

糖脂

?膜蛋白 多種方式 與脂雙層結(jié)合

膜內(nèi)在蛋白（鑲嵌蛋白）

膜外在蛋白（周邊蛋白）

?膜糖 質(zhì)膜外表面

與脂類結(jié)合- 糖脂

與蛋白結(jié)合- 糖蛋白

第二節(jié) 膜的分子結(jié)構(gòu)

液態(tài)鑲嵌模型: (S.J.Singer and G.Nicolson(1972))

脂雙層構(gòu)成膜的連貫主體，它具有晶體分子排列的有序性，又具有液體的流動(dòng)性。膜中蛋白質(zhì)分子以不同形式與脂雙分子層結(jié)合。強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性和膜蛋白的不對(duì)稱性。

?該模型優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性以及球形蛋白質(zhì)與脂雙分子層的鑲嵌關(guān)系，可以解釋許多膜中所發(fā)生的現(xiàn)象。

?該模型缺點(diǎn)：沒有說明具有流動(dòng)性的細(xì)胞膜在變化過程中怎樣保持膜的相對(duì)完整性和穩(wěn)定性。

? “晶格鑲嵌模型”和“板塊鑲嵌模型”對(duì)其補(bǔ)充。

第三節(jié) 膜的特性

一、膜的不對(duì)稱性（asymmetry）

?膜蛋白分布的不對(duì)稱性

?膜脂分布的不對(duì)稱性

二、膜的流動(dòng)性（fluidity）

（一）膜脂的流動(dòng)性（Fluidity of membrane lipid）

1、膜脂雙分子層是二維流體

?生理?xiàng)l件下，膜脂既有固體分子排列的有序性，又具有液體的流動(dòng)性，是居于晶態(tài)和液態(tài)之間的液晶態(tài)。

?溫度的改變可以在液晶態(tài)和晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換，這種膜脂狀態(tài)的改變稱為相變。發(fā)生相變的臨界溫度稱為膜的相變溫度。

2、膜脂分子的運(yùn)動(dòng)

（二）膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性（motility of membrane protein）

（1）側(cè)向擴(kuò)散：膜蛋白在膜脂中可以自由漂浮和在膜表面擴(kuò)散

（2）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：膜蛋白能圍繞與膜平面相垂直的軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

（三）影響膜流動(dòng)性的因素（effect factors of membrane fluidity）

?脂雙層中的不飽和脂肪酸越多，膜脂流動(dòng)性越大。

?脂肪酸鏈越短，膜脂流動(dòng)性越大。

?膽固醇與磷脂比值：

相變溫度以上，膽固醇含量增加，增加膜脂的有序性；

相變溫度以下，膽固醇含量增加，防止脂肪酸鏈相互凝聚，干擾晶態(tài)的形成。

?卵磷脂/鞘磷脂：比值越大，膜脂流動(dòng)性越大

?脂雙層中嵌入的蛋白質(zhì)越多，膜脂流動(dòng)性越小

?膜脂中的極性基團(tuán)、環(huán)境溫度、PH值、離子強(qiáng)度及金屬離子等均對(duì)膜脂的流動(dòng)性產(chǎn)生一定的影響。

小 結(jié):

?細(xì)胞膜的化學(xué)組成

?細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型

?細(xì)胞膜的特性（不對(duì)稱性和流動(dòng)性）

第七章 細(xì)胞膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

概 述：

?與細(xì)胞膜有關(guān)的物質(zhì)運(yùn)輸活動(dòng)包括兩類：

?穿膜運(yùn)輸：小分子和離子

?膜泡運(yùn)輸：大分子和顆粒物質(zhì)

第一節(jié) 穿膜運(yùn)輸

?穿膜運(yùn)輸是小分子物質(zhì)和離子穿過細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式。

?膜的選擇性通透

?易于通過膜的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)、不帶電荷小分子物質(zhì)

?不易通過膜的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)、大分子物質(zhì)

?根據(jù)是否消耗細(xì)胞代謝能，穿膜運(yùn)輸可分為：

?被動(dòng)運(yùn)輸

?主動(dòng)運(yùn)輸

一、被動(dòng)運(yùn)輸

?指物質(zhì)從濃度高的一側(cè)，穿過膜運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷囊粋?cè)，即順濃度梯度穿膜擴(kuò)散，不消耗細(xì)胞代謝能的運(yùn)輸方式。

?依據(jù)是否需要膜運(yùn)輸?shù)鞍椎膮f(xié)助，可分為：

?簡單擴(kuò)散

?離子通道擴(kuò)散

?易化擴(kuò)散

（一）簡單擴(kuò)散

?指不需要消耗細(xì)胞代謝能，不依靠膜運(yùn)輸?shù)鞍?，順濃度梯度運(yùn)輸小分子物質(zhì)的運(yùn)輸方式。

?特點(diǎn)： ?順濃度梯度運(yùn)輸

?不消耗細(xì)胞的代謝能

?不依靠膜運(yùn)輸?shù)鞍祝ㄖ苯哟┻^膜的脂雙層）

?條件： ?溶質(zhì)在膜兩側(cè)保持一定的濃度差

?溶質(zhì)能透過膜（脂溶性小分子）

?決定擴(kuò)散速度的因素： ?濃度梯度；

?通過物質(zhì)的分子大??；

?通過物質(zhì)在脂質(zhì)中的相對(duì)溶解度。

?以簡單擴(kuò)散的方式通過的物質(zhì)包括：

j 一些脂溶性物質(zhì)，如：苯、乙醚、氯仿、甾類激素等。

k不帶電荷 的極性小分子物質(zhì)，如：H2O、CO2、N2、尿素等。

（二）離子通道擴(kuò)散

?Na＋、K＋、Ca2+等極性很強(qiáng)的水化離子，借助膜上的離子通道由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散。

?離子通道為膜上的跨膜蛋白。包括三類：

?電壓閘門通道

?配體閘門通道

?機(jī)械閘門通道

1. 電壓閘門通道

?這類通道依據(jù)細(xì)胞內(nèi)外帶電離子的狀態(tài)，主要是通過膜電位的變化使其構(gòu)型發(fā)生改變， 從而將"門"打開。

2. 配體門通道

?這類通道在細(xì)胞內(nèi)外的特定配體與其表面受體結(jié)合時(shí)，引起門通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，結(jié)果使“門”打開 。

3. 機(jī)械閘門通道

?這類通道在細(xì)胞內(nèi)外的機(jī)械壓力發(fā)生改變時(shí)，引起門通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，結(jié)果使“門”打開 。

?離子通道蛋白介導(dǎo)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)的主要特征：

?轉(zhuǎn)運(yùn)速度很快 ；

?高度的選擇性；

?都是被動(dòng)運(yùn)輸。

（三）易化擴(kuò)散

?一些非脂溶性的物質(zhì)，需要借助細(xì)胞膜上的載體蛋白順濃度梯度的物質(zhì)運(yùn)輸方式。

?特點(diǎn)： ?順濃度梯度運(yùn)輸

?不消耗細(xì)胞的代謝能

?依靠膜載體蛋白協(xié)助

?通過物質(zhì)：非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸、核苷酸、金屬離子以及細(xì)胞代謝物等。

?過程： 例：葡萄糖載體蛋白介導(dǎo)紅細(xì)膜上葡萄糖的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

?載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散具有以下主要特征 :

?高度特異性 ?飽和現(xiàn)象 ?可抑制性

?決定因素：載體蛋白的飽和狀態(tài)。

二、主動(dòng)運(yùn)輸

?通過消耗細(xì)胞代謝能，將物質(zhì)從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運(yùn)輸，即逆濃度梯度運(yùn)輸?shù)倪^程叫主動(dòng)運(yùn)輸。

?特點(diǎn)：逆濃度梯度或電化學(xué)梯度運(yùn)輸、要消耗細(xì)胞的代謝能、需運(yùn)輸?shù)鞍椎膸椭?/p>

?影響因素：細(xì)胞代謝狀態(tài)。

?分類：

?離子泵——由ATP直接提供能量；

?伴隨運(yùn)輸——由ATP間接提供能量。

（一）離子泵

?離子泵：是膜上的一種能將離子逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)的載體蛋白，實(shí)質(zhì)是一種ATP酶。

?離子泵具有載體和酶的兩重作用。

?種類： ?鈉鉀泵 ?鈣泵（Ca2+-ATP酶） ?質(zhì)子泵：H+-ATP酶

?以Na+—K+泵（ Na+—K+ pump)為例說明離子泵的作用機(jī)制。

① 組成：大亞基：跨膜蛋白，具有ATP酶活性，是催化亞單位。在細(xì)胞質(zhì)側(cè)有Na+和ATP結(jié)合的部位，外側(cè)有K+和烏本苷結(jié)合的部位。

小亞基：具有組織特異性的糖蛋白，功能不詳。

②作用過程：

是通過ATP水解供能驅(qū)動(dòng)泵構(gòu)型改變來完成的。每水解一分子ATP所釋放的能量可泵出3個(gè)Na+ ，泵入2個(gè)K+。 應(yīng)用烏本苷能抑制Na+—K+泵 。

?Na+-K+泵的作用： ①維持細(xì)胞的滲透壓，保持細(xì)胞的體積；

②維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境；

③維持細(xì)胞的膜電位；

④驅(qū)動(dòng)糖與氨基酸等的主動(dòng)運(yùn)輸。

（二）伴隨運(yùn)輸

?是一類靠細(xì)胞代謝能間接提供能量完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。

?物質(zhì)跨膜運(yùn)輸所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢(shì)的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。

?物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸需同時(shí)伴有離子的順濃度梯度運(yùn)輸，故名伴隨運(yùn)輸。

?分類： ?共運(yùn)輸（同向協(xié)同運(yùn)輸）

?對(duì)向運(yùn)輸（反向協(xié)同運(yùn)輸）

第二節(jié) 膜泡運(yùn)輸

概 述

?通過膜包裹被轉(zhuǎn)運(yùn)物形成膜囊泡進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式，稱為膜泡運(yùn)輸。

?是大分子和顆粒物質(zhì)的運(yùn)輸方式。

?分類: ?胞吞作用

?胞吐作用

?均需消耗代謝能。

一、胞吞作用

?是指細(xì)胞膜局部發(fā)生內(nèi)陷，將外來的大分子或顆粒物質(zhì)包裹成小囊泡，最終脫離細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

?類型： ?吞噬作用；

?胞飲作用；

?受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。

（一）吞噬作用

?是指細(xì)胞內(nèi)吞較大的顆粒物質(zhì)或大分子復(fù)合物的過程。

?吞噬作用形成的囊泡較大，稱為吞噬體。

?作用過程：以細(xì)菌的吞噬為例說明 。

?吞噬作用是原生動(dòng)物獲取營養(yǎng)物質(zhì)的重要方式。

?哺乳動(dòng)物的大多數(shù)細(xì)胞沒有吞噬作用，只有少數(shù)特化細(xì)胞具有這一功能，如巨噬細(xì)胞等，它們廣泛分布在組織和血液中，共同防御微生物的侵入，清除衰老死亡的細(xì)胞等。

（二）胞飲作用

?是指細(xì)胞內(nèi)吞液體和溶質(zhì)或極微小顆粒物質(zhì)的過程 。

?胞飲作用形成的囊泡較小，稱為胞飲小體或胞飲小泡。

?作用過程：

（三）受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用

?通過特異性受體—配體結(jié)合而引發(fā)的吞飲作用，稱為受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。

?是一種特異、高效地?cái)z取細(xì)胞外大分子的方式 。

?作用過程： ?有被小窩： ?舉例：細(xì)胞對(duì)膽固醇的攝取

?LDL（低密度脂蛋白）：

LDL顆粒的分子結(jié)構(gòu)為中心含有大約1500個(gè)酯化的膽固醇分子，起外包圍著800個(gè)磷脂分子和500個(gè)游離的膽固醇分子，載脂蛋白ApoB100將酯化膽固醇、磷脂、游離膽固醇組裝形成球形顆粒。

?LDL受體：由839個(gè)氨基酸殘基形成的單次跨膜糖蛋白。

?特點(diǎn)：吸收速度快，具有選擇性濃縮作用。

?運(yùn)輸物質(zhì)：已發(fā)現(xiàn)25種受體參與不同大分子的胞吞作用，如胰島素、某些病毒、低密度脂蛋白（LDL）和轉(zhuǎn)鐵蛋白等。

二、胞吐作用

?是細(xì)胞以小泡方式向外界環(huán)境排除物質(zhì)的過程。

?這是一種與胞吞作用方向相反的外排過程 。

?運(yùn)輸物質(zhì)：

?細(xì)胞分泌產(chǎn)生的激素、酶類及未消化的殘?jiān)取?/p>

?作用過程：

小 結(jié)：

穿膜運(yùn)輸： 被動(dòng)運(yùn)輸： 簡單擴(kuò)散

離子通道：電位門通道

配體門通道

機(jī)械門通道

易化擴(kuò)散

主動(dòng)運(yùn)輸： 離子泵

伴隨運(yùn)輸：同向運(yùn)輸

對(duì)向運(yùn)輸

膜泡運(yùn)輸： 胞吞作用： 吞噬作用

胞飲作用

受體介導(dǎo)的胞吞作用

胞吐作用

第十二章 內(nèi)膜系統(tǒng)

概 述

?內(nèi)膜系統(tǒng)(Endomembrane System)是指位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)在結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)生上有一定聯(lián)系的膜性結(jié)構(gòu)的總稱。

?內(nèi)膜系統(tǒng)是真核細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶體、過氧化氫體、核膜以及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的膜性轉(zhuǎn)運(yùn)小泡。

?這些膜是相互流動(dòng)的，處于動(dòng)態(tài)平衡，功能上相互協(xié)調(diào)。

第一節(jié) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和類型（the structure and type of ER）

?ER由封閉的膜系統(tǒng)及其形成的腔構(gòu)成的相互溝通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它從核膜延伸至細(xì)胞質(zhì)中，靠近細(xì)胞質(zhì)內(nèi)側(cè)。

?一層單位膜包繞；管狀、泡狀和囊狀組成的膜性管道系統(tǒng)。

?ER是真核細(xì)胞中最大的細(xì)胞器。

ER的膜占細(xì)胞膜系統(tǒng)的一半。所包圍的體積占細(xì)胞總體積的10%。

?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、分布及數(shù)量多少與細(xì)胞類型、生理狀態(tài)及分化程度有關(guān)。

一般情況下，已分化細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)較發(fā)達(dá)，而增殖能力旺盛的未分化細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不發(fā)達(dá)。因此，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)達(dá)與否可作為判斷細(xì)胞分化程度和功能狀態(tài)的形態(tài)學(xué)指標(biāo)。

?分類：（1）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （2）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成和酶類（the chemical composition and enzyme of ER）

?主要為蛋白質(zhì)、脂類。 ?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。

?細(xì)胞色素P450在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中最為豐富。

三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能（the funtions of ER）

（一）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.蛋白質(zhì)的合成

?糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)的類型：分泌蛋白，膜蛋白，細(xì)胞器駐留蛋白

?蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)移

2.蛋白質(zhì)的折疊

3.蛋白質(zhì)的糖基化修飾：（1）N-連接的寡糖蛋白 （2）O-連接的寡糖蛋白

4.蛋白質(zhì)的運(yùn)輸

5.糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與膜脂的合成

（二）光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能（記標(biāo)題）

1.脂類的合成和轉(zhuǎn)運(yùn) 2.解毒作用

3.糖原的代謝（使葡糖6-磷酸水解，釋放糖至血液中。） 4.儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)鈣離子濃度

四、微粒體(microsome)

?用蔗糖密度梯度離心法可將SER和RER分離，離心后ER斷裂成許多小泡，稱微粒體。

?是研究ER化學(xué)組成和功能的極好的材料。

◎rER和sER的區(qū)別

類別

rER

sER

結(jié)構(gòu)

扁囊狀，排列整齊

分支管網(wǎng)狀

核糖體附著

附有核糖體

無核糖體附著

功能

合成、修飾、折疊、轉(zhuǎn)移外輸性蛋白，另外還可合成脂類。

不同種類的細(xì)胞實(shí)施不同的功能（脂類合成、解毒、糖原代謝、鈣庫等）。

第二節(jié) 高爾基復(fù)合體

一、高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu) (結(jié)構(gòu)和功能上表現(xiàn)出明顯的極性)

?由一層單位膜構(gòu)成的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、主要由相互聯(lián)系的三個(gè)部分組成：

順面高爾基網(wǎng)（CGN）、中間高爾基網(wǎng)（MGN）、反面高爾基網(wǎng)（TGN）

?順面高爾基網(wǎng)（形成面、未成熟面、凸面）：一般認(rèn)為是RER芽生而來。也稱轉(zhuǎn)移小泡。

?中間高爾基網(wǎng)：GC主體部分及最富特征性的結(jié)構(gòu)，由3-8層弓形扁平囊膜平行排列而成。

?反面高爾基網(wǎng)（成熟面、分泌面、凹面）：由扁平囊末端或成熟面末端膨大脫落而成。

又稱濃縮泡或分泌泡。

?構(gòu)成高爾基復(fù)合體主體的膜（扁平）囊，從形成面到成熟面可呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)，各膜囊所執(zhí)行的功能也不盡相同，因此，高爾基復(fù)合體被稱為極性細(xì)胞器。

二、高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成

?主要是由蛋白質(zhì)和脂類組成

?含有多種酶，如催化糖蛋白合成的糖基轉(zhuǎn)移酶，催化糖脂合成的磺基糖基轉(zhuǎn)移酶，以及磷脂酶、糖苷酶等

?標(biāo)志酶：糖基轉(zhuǎn)移酶

三、高爾基復(fù)合體的功能

?高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的加工

?蛋白質(zhì)的糖基化

?溶酶體酶的磷酸化

?分泌性蛋白質(zhì)部分肽鏈的水解

?高爾基復(fù)合體對(duì)蛋白質(zhì)的分選

四、高爾基體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸

高爾基體在細(xì)胞內(nèi)膜泡蛋白運(yùn)輸中起重要的樞紐作用

膜泡運(yùn)輸?shù)闹饕緩?其中多數(shù)與高爾基體直接相關(guān)

?通過加工修飾，不同的蛋白質(zhì)帶上可被反面高爾基網(wǎng)專一受體識(shí)別的分選信號(hào)，進(jìn)而按照下列可能途徑被分類輸出：

① 溶酶體酶經(jīng)高爾基復(fù)合體分選和包裝，以有被小泡的形式被轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體。
② 分泌蛋白以有被小泡的形式直接運(yùn)向細(xì)胞膜或分泌釋放到細(xì)胞外——結(jié)構(gòu)性分泌。
③ 分泌蛋白以分泌小泡的形式暫時(shí)性儲(chǔ)存于細(xì)胞質(zhì)中，在有需要的情況下，被分泌釋放到細(xì)胞外——調(diào)節(jié)性分泌。

第三節(jié) 溶酶體

概 述

?溶酶體幾乎存在于所有的動(dòng)物細(xì)胞中。

?溶酶體（lysosome）是單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細(xì)胞器。

?主要功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。

一、溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與酶

?形態(tài)結(jié)構(gòu)：溶酶體是由一層單位膜構(gòu)成的含有多種酸性水解酶的囊泡狀細(xì)胞器。

?最適pH＝5 ?特征酶：酸性磷酸酶

二、溶酶體膜的特性 （溶酶體內(nèi)的pH為5.0）

① 溶酶體膜上具有H+泵及Cl-通道，能將細(xì)胞質(zhì)中的H+及Cl-運(yùn)輸?shù)饺苊阁w中維持其酸性環(huán)境。

② 溶酶體膜的蛋白質(zhì)表現(xiàn)為高度糖基化，可防止溶酶體膜被自身的酸性水解酶消化。

③ 溶酶體上存在特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，能將溶酶體消化水解的產(chǎn)物運(yùn)出溶酶體，供細(xì)胞加工重新利用或運(yùn)出細(xì)胞外。

三、溶酶體的形成

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白→進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進(jìn)行N-連接的糖基化修飾→進(jìn)入高爾基體順面膜囊→磷酸轉(zhuǎn)移酶和N-乙酰葡萄糖胺磷酸糖苷酶作用下形成M-6-P（甘露糖-6-磷酸）→與反面膜囊上的受體結(jié)合→運(yùn)輸小泡形成并脫離反面高爾基網(wǎng)→運(yùn)輸小泡與內(nèi)體結(jié)合

→溶酶體酶前體與M-6-P 受體分離→

→溶酶體酶通過去磷酸化成熟（初級(jí)溶酶體）→次級(jí)溶酶體

→卸載的M-6-P受體通過溶酶體膜出芽、包裹、脫落，以運(yùn)輸小泡的形式回到反面高爾基網(wǎng)再循環(huán) 。

四、溶酶體的類型

?根據(jù)功能狀態(tài)分類：初級(jí)溶酶體、次級(jí)溶酶體、終末溶酶體

?根據(jù)溶酶體的形成過程和執(zhí)行功能：內(nèi)體性溶酶體、吞噬性溶酶體

（一）初級(jí)溶酶體

直徑約0.2~0.5um，有多種酸性水解酶，但沒有作用底物，包括蛋白酶，核酸酶、脂酶、磷酸酶等60余種，反應(yīng)的最適PH值為5左右。

（二）次級(jí)溶酶體

是初級(jí)溶酶體與作用底物結(jié)合后形成的溶酶體。

分類：

A. 自噬性溶酶體：其內(nèi)的底物是細(xì)胞內(nèi)衰老、破損的細(xì)胞器以及細(xì)胞的內(nèi)含物。

B. 異噬性溶酶體：是由初級(jí)溶酶體與吞噬體或胞飲體融合后形成的溶酶體。其內(nèi)的底物是來自細(xì)胞外的細(xì)菌、異物及壞死組織碎片等。

（三）終末溶酶體

自噬性溶酶體和異噬性溶酶體到達(dá)末期階段，因酸性水解酶的活力下降，致使一些底物不能被徹底消化分解而殘留在溶酶體內(nèi)，這種含有殘余底物的溶酶體叫終末溶酶體或殘余小體。

五、溶酶體的功能

?消化、營養(yǎng)保護(hù)作用

?對(duì)細(xì)胞內(nèi)吞物質(zhì)的消化——異噬作用

?對(duì)細(xì)胞自身物質(zhì)的消化——①自噬作用；②分泌吞噬

?參與機(jī)體組織器官的變態(tài)和退化——自溶作用

?參與受精過程

?參與激素的合成和濃度調(diào)節(jié)

六、?溶酶體與醫(yī)學(xué)

（一）溶酶體與矽肺

（二）先天性溶酶體病

?糖原累積病：缺乏α－葡萄糖苷酶；

（三）溶酶體與腫瘤

?某些致癌物引起溶酶體膜穩(wěn)定性降低，溶酶體酶致DNA損傷。

第四節(jié) 過氧化物酶體

?過氧化物酶體，也稱為過氧化氫體、過氧小體或微體。

?過氧化物酶體存在于所有真核細(xì)胞中。

一、過氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

?電鏡結(jié)構(gòu)：由一層單位膜包裹的膜相細(xì)胞器，多呈圓形或卵圓形。

?其中含有極細(xì)的顆粒狀物質(zhì)，中央常含有電子密度很高的結(jié)晶狀核心，稱為類核體或類晶體，為尿酸氧化酶的結(jié)晶。

?人和鳥類細(xì)胞的過氧化物酶體中不含尿酸氧化酶，因而沒有類核體。

二、過氧化物酶體的酶
1、氧化酶類

約占過氧化物酶體酶總量的50%，基本特征是對(duì)作用底物的氧化過程中，能把氧還原成過氧化氫。

2、過氧化氫酶類

約占過氧化物酶體酶總量的40%，其作用是將過氧化氫水解成水和氧氣。過氧化氫酶是過氧化物酶體的標(biāo)志酶。

3、過氧化物酶類

僅存在于如血細(xì)胞等少數(shù)幾種細(xì)胞類型的過氧化物酶體中，其作用與過氧化氫酶相同。

三、過氧化物酶體的功能

1、調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧張力

細(xì)胞出現(xiàn)高濃度氧狀態(tài)時(shí)，過氧化物酶體通過強(qiáng)氧化作用進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，以避免細(xì)胞遭受高濃度氧的損害。

2、解毒作用

氧化酶／氧化氫酶

?消除細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫以及其他有害物質(zhì)，防止細(xì)胞中毒。這種類型的氧化反應(yīng)在肝、腎細(xì)胞中特別重要。

3、其它作用

① 對(duì)脂肪進(jìn)行β氧化，將脂肪酸分解為2C分子，2C分子再被轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，或用于構(gòu)建細(xì)胞的其他結(jié)構(gòu)。

② 具有再生氧化型輔酶Ⅰ（NAD+）以及參與核酸和糖代謝的作用。

第五節(jié) 內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選

一、內(nèi)膜系統(tǒng)的區(qū)域化（房室化）

?膜相結(jié)構(gòu)（包括內(nèi)膜系統(tǒng)）在細(xì)胞內(nèi)形成一些相互分隔的膜性區(qū)室，即具有區(qū)域化（房室化）作用。

?區(qū)域化的意義：將獨(dú)特的酶系統(tǒng)局限在細(xì)胞內(nèi)特定的區(qū)域，使特定的生化反應(yīng)過程在特定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，減少了相互之間的干擾，提高了細(xì)胞新陳代謝的效率。

?內(nèi)膜系統(tǒng)是一個(gè)整體 。

二、蛋白質(zhì)的分選

?蛋白質(zhì)的分選：細(xì)胞內(nèi)新合成的蛋白質(zhì)被準(zhǔn)確無誤地送到有關(guān)膜結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器的過程，叫做細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選。

?它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)有序性的基礎(chǔ)。

（一）蛋白質(zhì)分選的信號(hào)假說

分選信號(hào)、信號(hào)識(shí)別顆粒及其受體、細(xì)胞器膜上的蛋白質(zhì)傳導(dǎo)通道

?分選的實(shí)現(xiàn)：（分選準(zhǔn)確的保證）

①分選信號(hào) ②分選受體

?而定位于胞質(zhì)溶膠以及細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)是沒有分選信號(hào)的，這種定位方式稱為違約或欠缺途徑

（二）蛋白質(zhì)的分選信號(hào)與運(yùn)輸途徑

常見的分選信號(hào)：

?信號(hào)肽

是一段連續(xù)的氨基酸序列，長約15-60個(gè)氨基酸殘基。一旦完成分選過程，常被一種信號(hào)肽酶切除。

?信號(hào)斑

是指在蛋白質(zhì)折疊過程中一些氨基酸殘基所構(gòu)成的特異三維排列。構(gòu)成信號(hào)斑的氨基酸殘基在線型氨基酸序列中彼此相距較遠(yuǎn)，一般保留在已完成的蛋白質(zhì)中。

三、蛋白質(zhì)的運(yùn)輸方式

蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的基本運(yùn)輸途徑：門孔運(yùn)輸、跨膜運(yùn)輸、囊泡運(yùn)輸

?門孔運(yùn)輸

即：蛋白質(zhì)在核、質(zhì)之間的運(yùn)輸。該運(yùn)輸需通過核孔復(fù)合體，稱為門孔運(yùn)輸或控制運(yùn)輸。核孔復(fù)合體具有選擇控制功能，能主動(dòng)運(yùn)輸特異的大分子和大分子組裝物，而小分子物質(zhì)可自由擴(kuò)散。親核蛋白質(zhì)具有核定位信號(hào)（NLS）而核孔復(fù)合體上有NLS的受體，二者結(jié)合后，親核蛋白就能進(jìn)入核內(nèi)。

?跨膜運(yùn)輸

由膜上的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)裝置（某種膜蛋白充當(dāng)）運(yùn)輸特異的蛋白質(zhì)穿過膜從胞液到各種不同的細(xì)胞器。這樣運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)通常是不折疊的，運(yùn)輸過程?？糠肿影閭H的幫助。

?囊泡運(yùn)輸

蛋白質(zhì)被選擇性地包裝成膜囊泡的形式（運(yùn)輸小泡），定向轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器。

第六節(jié) 內(nèi)膜系統(tǒng)與膜流

一、膜流及其意義

1、膜流：

是指細(xì)胞的膜成分在質(zhì)膜與內(nèi)膜系統(tǒng)之間，以及在內(nèi)膜系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間穿梭、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換和重組的過程。

2、膜流的實(shí)現(xiàn)：通過各種膜性小泡的轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)現(xiàn)。

3、意義：

膜流使內(nèi)膜系統(tǒng)各細(xì)胞器之間在結(jié)構(gòu)上和功能上形成了一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞生命功能的系列過程，這種機(jī)制使細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的物質(zhì)合成與分泌過程有序展開，體現(xiàn)了細(xì)胞特有的、精致的生命過程。

小 結(jié)

? 內(nèi)膜系統(tǒng)的概念

? 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、類型、功能及其標(biāo)志酶

? 高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能及其標(biāo)志酶

? 溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、類型、功能、與疾病的關(guān)系

? 過氧化物酶體的結(jié)構(gòu)、功能及其標(biāo)志酶。

? 膜流的概念、生物學(xué)意義；理解內(nèi)膜系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上和功能上的整體性

復(fù)習(xí)思考題

? 內(nèi)膜系統(tǒng)的形成對(duì)于細(xì)胞的生命活動(dòng)具有什么樣的生物學(xué)意義？

? 分泌性蛋白質(zhì)是如何進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的？它們又是怎樣被進(jìn)一步加工和分選的？

? 結(jié)合高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，談?wù)勊窃鯓有惺蛊渖砉δ艿模?/p>

? 為什么稱溶酶體為細(xì)胞內(nèi)的消化器官？

? 真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)各細(xì)胞器是如何實(shí)現(xiàn)它們之間的相互聯(lián)系的

第十三章 線粒體

掌握：

線粒體的電鏡結(jié)構(gòu)（包括ATP合成酶即基本微粒的形態(tài)結(jié)構(gòu)）；

理解其半自主性。

熟悉：

線粒體酶的定位分布（主要是標(biāo)志酶）；

蛋白質(zhì)被運(yùn)送到線粒體的特點(diǎn)。

第一節(jié) 線粒體的結(jié)構(gòu)

一、線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布

?光鏡結(jié)構(gòu)：短線狀、粒狀或桿狀。

?大?。弘S細(xì)胞不同差異較大。

?數(shù)量：因細(xì)胞種類不同而異。

?分布：在細(xì)胞內(nèi)分布不均，一般聚集在細(xì)胞功能旺盛，需要能量供應(yīng)的區(qū)域。

二、線粒體的亞微結(jié)構(gòu)

?電鏡結(jié)構(gòu)：線粒體是由兩層單位膜圍成的封閉膜性結(jié)構(gòu)，其內(nèi)膜和外膜套疊構(gòu)成囊中囊，內(nèi)囊與外囊不相通。

1、外膜（outer membrane）

?包圍整個(gè)線粒體外面的一層單位膜，厚度約5－7nm，平整、光滑。膜上含有孔蛋白，其中央有小孔，可通過分子量10 000Da以下的分子，是線粒體外膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的通道，因此，外膜通透性較高。

2、內(nèi)膜（inner membrane）

?位于外膜內(nèi)側(cè)，由一層平均厚度為4.5nm的單位膜組成，通透性較外膜小，僅允許小的不帶電荷的分子進(jìn)入，大分子、離子則需特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白幫助才能進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。

?內(nèi)膜向內(nèi)褶疊形成嵴（cristae）

?內(nèi)膜和嵴上有許多基本微粒（基粒）

3、外室（outer chamber）

?又稱為膜間腔或外腔。是線粒體內(nèi)、外膜之間的腔隙，與嵴內(nèi)腔相通。

4、內(nèi)室（inner chamber）

?是線粒體內(nèi)膜封閉形成的，嵴和嵴之間的腔隙，也叫嵴間腔或內(nèi)腔。其內(nèi)充滿了液態(tài)的無定形膠質(zhì)溶液，內(nèi)含蛋白質(zhì)、脂類、DNA、RNA、核糖體、多種酶、基質(zhì)顆粒等，稱為基質(zhì)。由于內(nèi)膜的選擇性通透作用，使細(xì)胞質(zhì)與基質(zhì)之間的物質(zhì)交換受到控制。

第二節(jié) 線粒體的化學(xué)組 成及酶定位

一、線粒體的化學(xué)組成

?主要成分是蛋白質(zhì)和脂類，尤以蛋白質(zhì)為多。

1、蛋白質(zhì)

?分為可溶性蛋白和不溶性蛋白兩大類。

2、脂質(zhì)

?不同來源線粒體的脂質(zhì)組成成分有差異，但均以磷脂為主。

?線粒體脂質(zhì)與蛋白質(zhì)的比例在外膜為1：1，而在內(nèi)膜為1：4，此外，線粒體內(nèi)外膜所含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的種類也有差異 。

3、水、無機(jī)鹽離子及其他

二、線粒體中酶的定位分布

?線粒體是細(xì)胞質(zhì)中含酶最多的細(xì)胞器之一。不同的酶定位分布于線粒體的不同結(jié)構(gòu)區(qū)域。

?j三羧酸循環(huán)酶類：線粒體基質(zhì)中。

?k呼吸鏈酶類：線粒體內(nèi)膜上。

?lATP酶復(fù)合體（基粒）：線粒體內(nèi)膜上。

?功能：將呼吸鏈電子傳遞過程中氧化產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換給ATP 貯存。所以，ATP 酶復(fù)合體是偶聯(lián)磷酸化的關(guān)鍵裝置。

?線粒體功能部位的標(biāo)志酶(P181表）

?外膜——單胺氧化酶

?內(nèi)膜——細(xì)胞色素氧化酶

?膜間腔——腺苷酸激酶

?基質(zhì)——三羧酸循環(huán)酶系

第三節(jié) 線粒體的功能

?線粒體是細(xì)胞氧化的中心和動(dòng)力站。其主要功能是氧化磷酸化，合成ATP。

?通過對(duì)三大營養(yǎng)物質(zhì)（糖、脂肪、氨基酸）有氧氧化釋放能量，并將能量通過ADP磷酸化，儲(chǔ)存于ATP中，以ATP形式提供細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量的95%以上。

一、細(xì)胞氧化及其基本過程

?細(xì)胞氧化：生物體從外界吸收O2，將細(xì)胞內(nèi)各種能源物質(zhì)氧化分解，放出CO2和H2O，釋放能量，供生命活動(dòng)的需要，又稱細(xì)胞呼吸。

第四節(jié) 線粒體的半自主性

?線粒體不完全受核控制，具有自身的遺傳體系（mtDNA，三種RNA，核糖體，氨基酸活化酶等），能自主復(fù)制和再生。但由于其遺傳信息量小，大部分功能蛋白質(zhì)分子需依賴于核基因編碼，由兩套遺傳系統(tǒng)共同控制，因而線粒體是一個(gè)半自主性的細(xì)胞器（semiautonomous organelle）。

一、mtDNA

?mtDNA被稱為是真核細(xì)胞的第二遺傳系統(tǒng)。存在于線粒體基質(zhì)中，多為裸露的閉合雙鏈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所含堿基對(duì)少，可自我復(fù)制。其含量僅為全細(xì)胞DNA含量的1%。

?人mtDNA的結(jié)構(gòu)：

?由兩條鏈組成的閉合環(huán)狀分子，外環(huán)為重鏈（H鏈），內(nèi)環(huán)為輕鏈（L鏈）。

?mtDNA易于發(fā)生突變。

三、線粒體蛋白質(zhì)的運(yùn)送

?線粒體蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)：

1、線粒體蛋白質(zhì)前體由細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的游離核糖體合成后，再轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)，即屬于后轉(zhuǎn)移形式單向跨膜運(yùn)輸。

2、線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)需要特定的蛋白質(zhì)分選信號(hào)（導(dǎo)肽）引導(dǎo)。

3、線粒體蛋白質(zhì)前體在跨膜運(yùn)送前后，需經(jīng)歷一個(gè)解折疊與重折疊的成熟過程。該過程中，需分子伴侶的幫助。

復(fù)習(xí)思考題

v 線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其功能是什么？為什么說線粒體具有半自主性？

第十四章 核糖體

掌握：

核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)、存在形式。

核糖體功能位點(diǎn)。

熟悉：

核糖體的基本類型、化學(xué)組成；

?核糖體（ribosome）又稱為核蛋白體或核糖核酸蛋白體，是一種非膜性顆粒狀的細(xì)胞器，由rRNA和蛋白質(zhì)組成。

?是蛋白質(zhì)合成的中心場(chǎng)所，存在于幾乎所有類型的活細(xì)胞中，是細(xì)胞最基本的不可缺少的重要結(jié)構(gòu)，被稱為生命活動(dòng)的基本粒子。

第一節(jié) 核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與存在形式

一、形態(tài)結(jié)構(gòu)

?電鏡結(jié)構(gòu)：核糖體由大、小兩個(gè)亞基組成。

?大亞基：略呈圓錐形 ；中央部位有一條管道（中央管道），是新合成的多肽鏈釋放的通道。

?小亞基：長條狀，呈略微彎曲的葫蘆形 。

?大小亞基結(jié)合時(shí)在其結(jié)合面上形成一條隧道，這是mRNA穿過的通道。

二、存在形式 （P197）

不合成蛋白質(zhì)時(shí) 合成蛋白質(zhì)時(shí) 完成合成任務(wù)

↓ ↓ ↓

游離大、小亞基 → 核糖體單體 → 解聚、脫離

↓

多聚核糖體

↙ ↘

附著核糖體 游離核糖體

第二節(jié) 核糖體的基本類型與化學(xué)成分

一、核糖體的基本類型

?根據(jù)核糖體來源的生物類群的不同分類：

原核生物核糖體

真核生物核糖體: 細(xì)胞質(zhì)核糖體

細(xì)胞器核糖體: 線粒體核糖體（動(dòng)物）

葉綠體核糖體（植物）

二、核糖體的化學(xué)成分

?核糖體的化學(xué)成分是：rRNA和核糖體蛋白質(zhì)（ribosome protein, rP）。

?rRNA位于核糖體內(nèi)部，而蛋白質(zhì)則主要分布在核糖體表面，二者靠非共價(jià)鍵結(jié)合。

?不同類型的核糖體在大小及化學(xué)成分上有差異。

兩種基本類型:

?一種是70S的核糖體（50S+30S），主要存在于原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中的葉綠體。

大亞基（50S）：23S、5S rRNA+31種蛋白質(zhì)

小亞基（30S）：16S rRNA +21種蛋白質(zhì)

?一種是80S的核糖體（60S+40S），存在于所有真核細(xì)胞（線粒體和葉綠體除外）。

大亞基（60S）：5S、5.8S、28S rRNA+49種蛋白質(zhì)

小亞基（40S）：18s rRNA+33種蛋白質(zhì)

第三節(jié) 核糖體的生物發(fā)生和自組裝

第四節(jié) 核糖體的功能

一、核糖體的功能位點(diǎn)

?核糖體的功能是進(jìn)行蛋白質(zhì)的生物合成。

?核糖體上存在多個(gè)與蛋白質(zhì)合成相關(guān)的活性部位，主要包括：

1、mRNA結(jié)合部位：位于小亞基上。

2、氨?；Y(jié)合位點(diǎn)，又稱A位(A site)或受位(entry site)：主要位于大亞基上，是與新?lián)饺氲陌滨?tRNA相結(jié)合的部位。

3、肽?；Y(jié)合位點(diǎn)，又稱P位(P site)或供位(donor site)：主要位于大亞基上，是與延伸中的肽?；?tRNA結(jié)合的部位。

4、tRNA結(jié)合位點(diǎn)，又稱E位（exit site）：位于大亞基上，是肽酰-tRNA移交肽鏈后tRNA的暫時(shí)?？奎c(diǎn)。

5、肽?；D(zhuǎn)移酶位：位于大亞基上，是與肽酰-tRNA從A位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到P位點(diǎn)有關(guān)的轉(zhuǎn)移酶的結(jié)合位點(diǎn)。同時(shí)，此位點(diǎn)還可能與催化氨基酸之間形成肽鍵和水解GTP為肽酰-tRNA的轉(zhuǎn)移提供能量有關(guān)。

二、蛋白質(zhì)合成的基本過程

（一）多聚核糖體

?由mRNA分子和多個(gè)核糖體形成的聚合體，是蛋白質(zhì)合成的功能集團(tuán)。

?多聚核糖體所含核糖體的數(shù)量是由 mRNA分子的長度決定的。一般情況下，mRNA分子越長，核糖體的個(gè)數(shù)就越多。

（三）合成蛋白質(zhì)的類型：

1、結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)（內(nèi)源性蛋白質(zhì)）：主要由游離于細(xì)胞質(zhì)中的游離核糖體負(fù)責(zé)合成。

2、輸出性蛋白質(zhì)（分泌蛋白質(zhì)）：主要由附著于RER和核膜的附著核糖體負(fù)責(zé)合成。

?這種附著是臨時(shí)性功能性附著。

?也有實(shí)驗(yàn)證明：①附著核糖體也能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，游離核糖體也可產(chǎn)生輸出蛋白質(zhì)；②游離核糖體和附著核糖體可共同合成同一類蛋白質(zhì)。

復(fù)習(xí)思考題

1.核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)如何？有哪些功能位點(diǎn)？

2.真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)核糖體的化學(xué)組成如何？有哪些存在形式

第十五章 細(xì)胞骨架

?是廣泛存在于真核細(xì)胞中由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

?功能：保持細(xì)胞形態(tài)、參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞分裂、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸以及信息傳遞等。

?廣義：包括細(xì)胞質(zhì)骨架、細(xì)胞核骨架、細(xì)胞膜骨架、細(xì)胞外基質(zhì)等纖維體系。

?狹義：指由微管、微絲、中間纖維組成的細(xì)胞質(zhì)骨架。

第一節(jié) 微 管

掌握：

1、細(xì)胞質(zhì)骨架的概念；

2、微管的化學(xué)組成、存在形式；

3、微管的主要功能。

熟悉：

1、微管的形態(tài)結(jié)構(gòu)；

2、微管的組裝（條件和影響因素、過程、微管組織中心）

一、微管的組成及一般形態(tài)結(jié)構(gòu)

?微管（microtubule，MT）是一種具有極性、直而中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，直徑24-26nm，長短不一。

?主要成分：微管蛋白

微管相關(guān)蛋白

1、微管蛋白

?是構(gòu)成微管的主要蛋白。是一種酸性蛋白質(zhì)，由α和β兩種單體構(gòu)成。α–微管蛋白和β–微管蛋白的理化性質(zhì)相似，分子大小相近。

?通常α和β–微管蛋白各一個(gè)分子連在一起構(gòu)成較穩(wěn)定的異二聚體（heterodimer）。異二聚體是微管裝配的基本結(jié)構(gòu)單位。

?γ–微管蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的第三種微管組成成分。含量低（不到1%），但是作用同樣重要。

?γ–微管蛋白通常以γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）的形式存在于微管組織中心，對(duì)微管的正常組裝有調(diào)節(jié)作用。

2、微管相關(guān)蛋白（MAP）（了解）（P210）

?是微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成分。決定不同微管間的差異，種類較多。

?主要有MAP–1、MAP-2、MAP–4和Tau蛋白等幾種，分為Ⅰ型MAP和Ⅱ型MAP。

二、微管的組裝

?微管是一種具有極性、動(dòng)態(tài)的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可依細(xì)胞活動(dòng)不斷組裝和去組裝（微管←→微管蛋白）。

（一）微管組裝的條件和影響因素

1、微管蛋白濃度

?關(guān)鍵因素之一。微管的組裝需要一定的微管蛋白濃度。把微管蛋白聚合與微管組裝時(shí)必需的最低微管蛋白濃度，稱為臨界濃度。

?其值大約為1mg/ml，但會(huì)受到其他因素的影響。

2、組裝其他條件

?高M(jìn)g2+濃度、適當(dāng)PH（約6.9）、合適的溫度（＞20℃）、GTP（關(guān)鍵因素之二）、氧化氘（D2O）的供應(yīng)、紫杉醇能促進(jìn)微管的組裝。

?反之，小于4℃的溫度、高Ca2+濃度、秋水仙堿、長春花堿等，可抑制微管的

聚合組裝，甚至使其解體。

“踏車”模型

1、成核期（nucleation phase）

αβ異二聚體→寡聚體核心→片狀結(jié)構(gòu)→13根原纖維→一段微管

?由于該期異二聚體的聚合速度緩慢，是微管聚合限速階段，故也稱為延遲期。

2、聚合期（polymerization phase）

?也稱延長期（elongation phase），細(xì)胞內(nèi)高濃度的游離微管蛋白，使微管蛋白二聚體在微管正端聚合、組裝的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于負(fù)端的解離速度，微管因此得不斷地延長。

3、穩(wěn)定期（steady state phase）

?隨著細(xì)胞質(zhì)中游離微管蛋白濃度的下降，微管在正、負(fù)兩端的聚合與解聚速度達(dá)到平衡，使微管長度趨于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

GTP帽→GDP帽 表現(xiàn)出動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性。

?微管組織中心（microtubule organizing center, MTOC）：是微管形成的核心位點(diǎn)，微管的組裝由此開始。常見的MTOC：中心體、纖毛的基體。

?MTOC的作用：幫助細(xì)胞質(zhì)中的微管在組裝過程中成核，接著微管從微管組織中心開始生長。

?γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）作為微管蛋白二聚體結(jié)合的核心，是微管組裝的始發(fā)位置。不但可促使微管的生長和延長，而且也控制著細(xì)胞質(zhì)中微管形成的數(shù)量、位置和方向。

?通常，微管的負(fù)端總是指向MTOC，而正端則與之相背，游離于胞質(zhì)的一側(cè)。

四、微管的存在形式

單管：

是細(xì)胞質(zhì)中最常見的微管存在形式。由13根原纖維包圍而成。常以分散或成束狀態(tài)分布在細(xì)胞質(zhì)中,不穩(wěn)定。

二聯(lián)管：

由A、B兩根微管組成，其中A管與B管構(gòu)造相同，并有3根原纖維與B管共有，主要是構(gòu)成鞭毛和纖毛的桿狀部分。

三聯(lián)管 ：

由A、B、C三根微管組成，其中A與B、B與C各有三根原纖維共有。中心粒和纖毛的基體是三聯(lián)管。

五、微管的主要功能及其與其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系

（一）微管的主要功能

1.構(gòu)成細(xì)胞的網(wǎng)狀支架，維持細(xì)胞的形態(tài)，固定和支持細(xì)胞器的位置。

2.參與細(xì)胞的收縮與變形運(yùn)動(dòng)，是纖毛和鞭毛等細(xì)胞運(yùn)動(dòng)器官的主體結(jié)構(gòu)成分。

3.參與細(xì)胞器的位移和細(xì)胞分裂過程中染色體的定向移動(dòng)。

4.參與細(xì)胞內(nèi)大分子顆粒物質(zhì)及囊泡的定向轉(zhuǎn)送運(yùn)輸。

復(fù)習(xí)思考題

v 1、何為細(xì)胞骨架？細(xì)胞質(zhì)骨架的構(gòu)成包括哪些主要組分？

v 2、試述微管的化學(xué)組成及其組裝過程。

v 3、微管組裝的影響因素有哪些？

v 4、何為微管組織中心？其有何作用？

v 5、微管的主要功能是什么？

第二節(jié) 微絲

掌握：

1、微絲的化學(xué)組成、主要功能。

2、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

3、中心粒的亞微結(jié)構(gòu)。

熟悉：

1、微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組裝。

2、中間纖維的組裝；中間纖維與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。

3、鞭毛和纖毛軸絲部分的亞微結(jié)構(gòu)。

一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)

（一）微絲的基本結(jié)構(gòu)成分

?微絲（microfilament，MF）是一種具有極性的實(shí)心纖維狀結(jié)構(gòu)，直徑為7nm，直而長度不一。

?主要成分：肌動(dòng)蛋白

微絲結(jié)合蛋白

1、基本結(jié)構(gòu)成分：

?球形肌動(dòng)蛋白（globular actin, G-actin）

?其單體外觀呈河蚌狀結(jié)構(gòu)，有極性；具有與ATP/ADP以及Mg2+、K+、Na+等陽離子結(jié)合的位點(diǎn)。

?分為三類：α、β和γ肌動(dòng)蛋白

2、微絲結(jié)合蛋白（P215）（了解）

?是微絲結(jié)構(gòu)和功能的必需成分。其不僅直接參與微絲纖維系統(tǒng)高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，而且對(duì)肌動(dòng)蛋白纖維的動(dòng)態(tài)組裝具有重要的調(diào)節(jié)功能。

?種類較多。

（二）微絲的結(jié)構(gòu)及組裝

1、微絲的結(jié)構(gòu)形式及特征

G-肌動(dòng)蛋白→F-肌動(dòng)蛋白 →纖維狀微絲

2、微絲組裝的影響因素及基本過程

（1）組裝基本過程：有“踏車”現(xiàn)象

①成核期（nucleation phase）

G-肌動(dòng)蛋白 →三聚體或四聚體核心 →F-肌動(dòng)蛋白

?該期是微絲組裝的限速階段，會(huì)滯留相對(duì)較長的時(shí)間，故也稱為延遲期。

②生長期（growth phase）

?也稱延長期。此期G肌動(dòng)蛋白在核心兩端的集結(jié)、聚合速度不斷加快，使得F肌動(dòng)蛋白得以迅速增長、延伸。

?F肌動(dòng)蛋白兩端表顯出明顯的差速生長和延伸。一般，把生長、延伸速度快的一端稱作正（+）端，另一端即為負(fù)（－）端。

③平衡期（equilibrium phase）

?隨著G肌動(dòng)蛋白濃度的下降，G肌動(dòng)蛋白聚集、結(jié)合到微絲上的速度與其從微絲上解離、脫落的速度逐漸接近，最終達(dá)到一種平衡狀態(tài)，使微絲長度相對(duì)恒定。

（2）組裝的影響因素

?微絲的組裝需要有一定濃度的G肌動(dòng)蛋白單體、ATP提供能量（作用主要表現(xiàn)在延長階段）、以及一定濃度的無機(jī)離子（主要是Mg2+）。

?若在Ca2+以及很低濃度的Na+、K+溶液中，微絲趨向于解聚成G肌動(dòng)蛋白；

而在Mg2+和高濃度的Na+、K+溶液的誘導(dǎo)下，G肌動(dòng)蛋白則裝配成F肌動(dòng)蛋白。

?某些藥物也能夠特異性地影響微絲的組裝與功能。

如：細(xì)胞松馳素，能特異地破壞微絲的組裝；而鬼筆環(huán)肽則可促進(jìn)微絲的組裝。

（P216，微絲特異性藥物）

三、微絲的分布類型和主要功能

（一）微絲的分布和類型(了解)

（二）微絲的主要功能

1、組成細(xì)胞骨架，維持細(xì)胞形態(tài)。

2、參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。如：肌肉收縮、胞質(zhì)環(huán)流、變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)分裂等。

3、構(gòu)成細(xì)胞間的連接裝置。

4、其他

第三節(jié) 中間纖維

?中間纖維（intermediate filament, IF）：又稱中等纖維，化學(xué)成分、種類復(fù)雜，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，對(duì)解聚微管（秋水仙素）和抑制微絲（細(xì)胞松弛素B）的藥物均不敏感，是廣泛存在于真核細(xì)胞中的第三種骨架成分。

?組成中間纖維的成分極為復(fù)雜，而且有嚴(yán)格的細(xì)胞類型分布。

?各種細(xì)胞內(nèi)的中間纖維，由于各自的免疫學(xué)特性、化學(xué)性質(zhì)不同，因而功能各異。

二、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)與組裝

?形態(tài)：中空管狀纖維，長而不分支，直徑約為10nm，介于微管和微絲之間。

（一）中間纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)

中間纖維的共同結(jié)構(gòu)為：

?α螺旋桿狀中心段+兩端非螺旋的頭部區(qū)（氨基端，N端）和尾部區(qū)（羧基端，C端）

?α螺旋區(qū)約含310個(gè)氨基酸殘基，其長度和氨基酸順序高度保守。而頭、尾區(qū)是高度可變的，具有不同的氨基酸組成和化學(xué)性質(zhì)。

（二）中間纖維的組裝 （四聚體→原纖維→亞絲→中間纖維）

1、雙股超螺旋二聚體結(jié)構(gòu)的形成

2、四聚體的形成

3、原纖維的形成和中間纖維最終的組裝

（三）中間纖維組裝的相關(guān)條件及影響因素

?中間纖維的體外組裝不需要核苷酸參加；

?不依賴于蛋白質(zhì)濃度；

?無需結(jié)合蛋白的輔助；

?也不受溫度變化的影響。

?但是，一些中間纖維在低離子強(qiáng)度和微堿條件下，可有明顯的解聚。

四、中間纖維的主要功能

1、支架作用，特別是對(duì)細(xì)胞核的定位和固定。

2、與細(xì)胞內(nèi)微絲、微管一起發(fā)揮物質(zhì)的定向運(yùn)輸作用。

3、在細(xì)胞癌變調(diào)控中具有一定的作用。

4、與mRNA的運(yùn)輸有關(guān)，并對(duì)mRNA的細(xì)胞內(nèi)定位和翻譯有決定性的作用。

5、不以纖維形式存在的中間纖維蛋白，可作為一種信息分子或者信息分子的前體，參與細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，影響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。

五、中間纖維與醫(yī)學(xué)

?中間纖維的不同類型嚴(yán)格分布于不同類型的細(xì)胞中。因此，可作為細(xì)胞類型區(qū)分的特征性標(biāo)志之一。

?如：作為腫瘤診斷和分類鑒別的工具。

第四節(jié) 中心粒、纖毛和鞭毛

一、中心粒（centriole）

?普遍存在于動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞中，是微管構(gòu)成的非膜性細(xì)胞器。

?細(xì)胞分裂時(shí)成對(duì)出現(xiàn) 。

?光鏡下：中心體——中心粒+中心球

?電鏡下：中心粒

1、中心粒的亞微結(jié)構(gòu)

?中心粒是成對(duì)的彼此相互垂直排列的圓筒狀小體。

?橫切面觀，中心粒圓柱小體是由9束三聯(lián)微管按一定角度排列成似風(fēng)車旋翼狀的中心粒小輪。每束三聯(lián)微管由內(nèi)向外為A、B、C三根亞微管組成。

9×3+0

2、功能

?與細(xì)胞分裂和運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

①中心體是低等植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞中的微管組織中心。

②中心粒存在有ATP酶，表明它為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和染色體移動(dòng)提供能量。

3、中心粒的起源（了解，細(xì)胞周期時(shí)講）

二、鞭毛和纖毛

?鞭毛和纖毛是由細(xì)胞膜特化而成的附屬結(jié)構(gòu)，少而長的為鞭毛，多而短的為纖毛，其來源和結(jié)構(gòu)基本相同。

?基本結(jié)構(gòu)（熟悉）：軸絲部分主要由二聯(lián)微管構(gòu)成，基體部分同中心粒一樣由三聯(lián)微管構(gòu)成。

表1 細(xì)胞質(zhì)骨架三種組分的比較

微管

微絲

中間纖維

基本形態(tài)

中空管狀

直徑24～26nm

實(shí)心纖維

直徑約7nm

中空管狀

直徑約10nm

結(jié)構(gòu)

13根原纖維組成

螺旋狀纖維

4根8聚體亞絲組成

組織特異性

無

無

有

化學(xué)組成

微管蛋白、微管相關(guān)蛋白

肌動(dòng)蛋白、微絲結(jié)合蛋白

成分復(fù)雜，有嚴(yán)格的細(xì)胞類型分布

單體

球形αβ異二聚體

球形G肌動(dòng)蛋白

桿狀蛋白

結(jié)合核苷酸

GTP

ATP

無

極性

有

有

無

踏車行為

有

有

無

蛋白庫

有

有

無

特異性藥物

秋水仙素、長春花堿

紫杉醇

細(xì)胞松弛素B

鬼筆環(huán)肽

復(fù)習(xí)思考題

1、試述微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及其組裝過程。

2、微絲組裝的影響因素有哪些？微絲的主要功能是什么？

3、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？中間纖維如何組裝？

第四篇 細(xì)胞核（16~19）

概 述：

?形態(tài)、數(shù)量、大小和位置各異

?體積：細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)在體積之間通常存在一個(gè)大致的比例，即細(xì)胞核的體積約占細(xì)胞總體積的10%左右，這被認(rèn)為是制約細(xì)胞最大體積的主要因素之一。

?組成：間期核由核膜和核纖層、核基質(zhì)（核骨架）、染色質(zhì)、及核仁四個(gè)部分組成，分裂期的核不完整。

?功能：遺傳信息的儲(chǔ)存場(chǎng)所，從而控制細(xì)胞的遺傳與代謝活動(dòng)。

第十六章 核 膜

掌握：

1、核膜的亞微結(jié)構(gòu)。

2、核膜的區(qū)域化作用、控制核-質(zhì)之間的物質(zhì)交換的功能 。

3、核輸入信號(hào)概念。

熟悉：

1、核孔復(fù)合體的亞微結(jié)構(gòu)。

2、核膜的蛋白質(zhì)生物合成、在細(xì)胞分裂中參與染色體的定位與分離的功能。

第一節(jié) 核膜的化學(xué)成分（了解）

第二節(jié) 核膜的亞微結(jié)構(gòu)

?電鏡下，核膜是由兩層互相平行的單位膜組成的雙層膜結(jié)構(gòu)。

一、內(nèi)、外層核膜

?核膜外層：面向細(xì)胞質(zhì)，表面附有核糖體，部分與RER相連通，其形態(tài)、組分及含有的酶的種類也與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無明顯區(qū)別，故核膜也屬于內(nèi)膜系統(tǒng)的一部分。

?核膜內(nèi)層：面向細(xì)胞核，表面光滑，無核糖體附著，通透性小于外層。

二、核周間隙

?內(nèi)、外膜之間的腔隙，內(nèi)部充滿液態(tài)物質(zhì)?？膳c內(nèi)質(zhì)腔相連。是內(nèi)、外層核膜間的緩沖區(qū)。

三、核孔復(fù)合體

（一）核孔

?內(nèi)、外膜局部融合形成許多小孔，稱為核孔（nuclear pore）。

?一個(gè)典型的哺乳動(dòng)物細(xì)胞核膜上有3000～4000個(gè)核孔。

?合成功能旺盛的細(xì)胞其核孔數(shù)目較多。

（二）核孔復(fù)合體

?電鏡下，核孔是一個(gè)復(fù)雜且有規(guī)律的盤狀結(jié)構(gòu)體系，稱為核孔復(fù)合體

★ “捕魚籠式”的核孔復(fù)合體模型。（熟悉）

1、胞質(zhì)環(huán)：

?位于核孔邊緣的胞質(zhì)一面，與外核膜相連，故稱外環(huán)，環(huán)上有8條短的胞質(zhì)纖維，對(duì)稱分布，伸向細(xì)胞質(zhì)。

2、核質(zhì)環(huán)：

?位于核孔邊緣的核質(zhì)面，與內(nèi)層核膜相連，又稱內(nèi)環(huán)，環(huán)上對(duì)稱地連有8條細(xì)胞纖維，伸向核質(zhì)，在纖維末端形成一個(gè)小環(huán)。這樣，核質(zhì)面的核孔復(fù)合體就像一個(gè)捕魚籠式的結(jié)構(gòu)，故稱為核籃。

3、輻：由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對(duì)稱，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

4、中央栓：位于核孔中心，呈顆粒狀或棒狀，推測(cè)它在核質(zhì)交換中起一定的作用。

功能：是核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道。

第三節(jié) 核膜的主要功能

一、區(qū)域化作用

?核膜作為細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間的界膜，將細(xì)胞分成核與質(zhì)兩大結(jié)構(gòu)與功能區(qū)域。使細(xì)胞核有了相對(duì)的穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境，也使DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)合成在時(shí)、空上分隔進(jìn)行，更有利于基因表達(dá)的調(diào)控。是細(xì)胞進(jìn)化的一個(gè)關(guān)鍵步驟。

二、控制細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的物質(zhì)交換

（一）無機(jī)離子和小分子物質(zhì)可以自由通過核膜

（二）大分子物質(zhì)和一些小顆粒物質(zhì)可以通過核孔復(fù)合體

?核孔復(fù)合體對(duì)大分子物質(zhì)的運(yùn)輸具有雙向性和選擇性。

?核→質(zhì)：1、成熟RNA；如：tRNA 、mRNA。2、核糖體大、小亞基。

?質(zhì)→核：1、DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄所需要的酶類。

2、染色體組裝所需的蛋白質(zhì)

3、核糖體蛋白。

1、核蛋白質(zhì)的運(yùn)輸

?核蛋白質(zhì)：是一類在細(xì)胞質(zhì)中合成，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮功能的蛋白質(zhì)。

?質(zhì)→核：核輸入信號(hào)（NIS）

?核輸入信號(hào)：是親核蛋白自身所攜帶的由4-8個(gè)氨基酸組成的短肽序列，可以位于蛋白質(zhì)的任何部位。不同的親核蛋白的NIS有一定差異，但都富含帶正電荷的氨基酸(賴氨酸、精氨酸)，以及脯氨酸。

2、生物大分子的雙向運(yùn)輸

?核→質(zhì)：核輸出信號(hào)

?核輸出信號(hào)：可能是RNA分子或與RNA分子結(jié)合的蛋白質(zhì)。

三、合成生物大分子

四、在細(xì)胞分裂中參與染色體的定位與分離

復(fù)習(xí)思考題

1、核膜的形成對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)有何意義？

2、試述核膜的亞微結(jié)構(gòu)和主要功能。

第十七章~第十九章

掌握：

1、核纖層和核骨架的概念。

2、染色質(zhì)和染色體的概念、化學(xué)組成；核小體、螺線管的構(gòu)成；常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的特點(diǎn)；常/異染色質(zhì)、結(jié)構(gòu)/兼性異染色質(zhì)的概念；中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

3、核仁的化學(xué)組成、亞微結(jié)構(gòu)和功能。

熟悉：

1、熟悉核纖層的主要功能。

2、染色體構(gòu)建的兩個(gè)模型；染色體的分類和數(shù)目。

3、核仁的形成、核仁組織者區(qū)的概念；了解核仁周期。

第十七章 核纖層和核骨架

第一節(jié) 核纖層

?核纖層：是廣泛存在于高等真核細(xì)胞中的一層緊貼核膜內(nèi)層的高電子密度纖維蛋白網(wǎng)。

在細(xì)胞核內(nèi)與核骨架相連，在細(xì)胞核外與中間纖維連接，構(gòu)成貫穿于細(xì)胞核

與細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，整體觀呈球形網(wǎng)絡(luò)，切面觀呈片層結(jié)構(gòu)。

一、核纖層的組成成分：主要成分是核纖層蛋白，其實(shí)質(zhì)就是一種中間纖維蛋白。

二、核纖層的主要功能

（一）維持核膜的形態(tài)與染色體的核周錨定

（二）與核膜重建相關(guān)

（三）與染色質(zhì)凝集有關(guān)

（四）參與細(xì)胞核構(gòu)建

第二節(jié) 核骨架

?核骨架（nuclear skeleton）又稱核基質(zhì)（nuclear matrix）：

?是間期細(xì)胞核內(nèi)除去核膜和核纖層、染色質(zhì)與核仁以外的由非組蛋白組成的纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其基本形態(tài)與細(xì)胞骨架類似，在結(jié)構(gòu)上與核孔復(fù)合體、核纖層、核仁、染色質(zhì)以及細(xì)胞質(zhì)骨架等結(jié)構(gòu)均有密切的聯(lián)系。

?核骨架的功能：

?核骨架為細(xì)胞核內(nèi)組分提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)支架，細(xì)胞核內(nèi)許多重要的生命活動(dòng)，如：DNA復(fù)制、基因表達(dá)、hnRNA加工、染色體構(gòu)建、細(xì)胞分裂、分化等均與核骨架有關(guān)。而且病毒的復(fù)制也與核骨架有關(guān)。

第十八章 染色質(zhì)和染色體

概 述:

?都是遺傳物質(zhì)。

?染色質(zhì)是指間期細(xì)胞核內(nèi)能被堿性染料著色的物質(zhì)。常呈網(wǎng)狀不規(guī)則結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)松散，利于遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)。

?染色體是在細(xì)胞分裂過程中由染色質(zhì)高度聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，彼此分開，利于遺傳物質(zhì)的平均分配。

?染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在不同細(xì)胞周期的不同形態(tài)表現(xiàn)。

第一節(jié) 染色質(zhì)和染色體的化學(xué)組成

?主要成分：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA。

一、DNA

二、組蛋白

?屬堿性蛋白質(zhì)，與DNA的結(jié)合不要求特殊的核苷酸序列。

?種類：H1、H2A、H2B、H3、H4；

除H1外，其余4種組蛋白無種屬和組織特異性，在進(jìn)化上高度保守。

?功能：H1與染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成有關(guān)；其余四種組蛋白參與核小體核心顆粒的構(gòu)成。

組蛋白對(duì)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄活性有抑制作用。

三、非組蛋白

?是染色質(zhì)中除組蛋白以外所有蛋白質(zhì)的統(tǒng)稱，屬酸性蛋白質(zhì)，帶負(fù)電荷。

?非組蛋白可識(shí)別染色體上高度保守的特異DNA序列并與之結(jié)合，故又稱序列特異性DNA結(jié)合蛋白。

?種類：種類繁多，含量少。有種屬和組織特異性。

?功能：功能各異，包括與核酸代謝及染色體化學(xué)修飾有關(guān)的酶、部分結(jié)構(gòu)/調(diào)節(jié)蛋白等。

?非組蛋白能特異性解除組蛋白對(duì)DNA活性的抑止作用，促進(jìn)DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。

四、RNA：量少，來源與功能尚有爭(zhēng)論。

第二節(jié) 染色質(zhì)和染色體的亞微結(jié)構(gòu)

一、核小體（nucleosome）

?核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。

?組成：五種組蛋白和200bp左右的DNA組裝形成。

核心顆粒：各兩分子（H2A、H2B、H3、H4）組成的八聚體

核心顆粒+1.75圈（約146bp）DNA+60bp連接DNA+H1蛋白

二、螺線管（solenoid）:每6個(gè)核小體繞成一圈，形成螺線管.

三、染色體的構(gòu)建

（一）染色體支架—放射環(huán)結(jié)構(gòu)模型

非組蛋白支架 → 襻環(huán) → 微帶 → 染色單體

（二）多級(jí)螺旋模型（四級(jí)結(jié)構(gòu)模型）

從DNA到染色單體要經(jīng)過以下包裝：

DNA（壓縮7倍）→核小體（6）→螺線管（40）→超螺線管（5）→染色單體

第三節(jié) 異染色質(zhì)和常染色質(zhì)

常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的比較：

常染色質(zhì)和異染色質(zhì)在化學(xué)性質(zhì)上沒有什么差別，只是染色質(zhì)的兩種不同的存在狀態(tài)，

二者在結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的。

分類：結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì)、兼性異染色質(zhì)

1、結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)：在所有類型細(xì)胞的全部發(fā)育階段中都為異染色質(zhì)。常見于染色體的著絲粒、端粒、次縊痕等部位。不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，可能與控制細(xì)胞分裂、分化及結(jié)構(gòu)蛋白基因表達(dá)有關(guān)。是異染色質(zhì)的主要類型。

2、兼性異染色質(zhì)(功能性異染色質(zhì))：在某些類型的細(xì)胞中或在細(xì)胞發(fā)育的一定階段，由原來的常染色質(zhì)失去轉(zhuǎn)錄活性，轉(zhuǎn)變成為凝集狀態(tài)的異染色質(zhì)。

三、常染色質(zhì)與異染色質(zhì)在細(xì)胞中的分布比例

?由于細(xì)胞所處的生活周期、分化程度和生理狀態(tài)不同，常染色質(zhì)與異染色質(zhì)在細(xì)胞中的分布比例常有差異。一般來說，細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄功能愈活躍，常染色質(zhì)的區(qū)域愈大；專一程度越高的細(xì)胞，異染色質(zhì)的比例越大。（了解）

第四節(jié) 染色體

一、染色體的結(jié)構(gòu)及其類型 (描述染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)以中期染色體為標(biāo)準(zhǔn)。)

(一）染色體的結(jié)構(gòu)

?每一條中期染色體都是由兩條相同的染色單體通過一個(gè)著絲粒相連接構(gòu)成，這兩條單體由一個(gè)DNA分子復(fù)制而來，彼此互稱姐妹染色單體。

1.絲粒（主縊痕）和動(dòng)粒

?著絲粒位于主縊痕（初級(jí)縊痕）中心，由高度重復(fù)的異染色質(zhì)組成。在主縊痕兩側(cè)的外面有一個(gè)附加的特化圓盤狀結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)組成，稱為動(dòng)粒，又叫著絲點(diǎn)。動(dòng)?？膳c紡錘絲微管接觸，是微管蛋白聚合中心之一。

?著絲粒/動(dòng)粒區(qū)域總稱為著絲?！?jiǎng)恿?fù)合體或著絲粒結(jié)構(gòu)域。

?對(duì)細(xì)胞有絲分裂過程中染色體與紡錘體的整合以及染色體的有序分離起重要作用。

?包括3種不同的結(jié)構(gòu)域：由外向內(nèi)分為動(dòng)粒結(jié)構(gòu)域、中心結(jié)構(gòu)域、配對(duì)結(jié)構(gòu)域。

2.長、短臂（p, q） 3.次縊痕—核仁組織區(qū)（NOR） 4.隨體和隨體柄 5.端粒

?每條染色體都必須具備：著絲粒、臂和端粒

（二）染色體的分類

?根據(jù)著絲粒的相對(duì)位置，染色體可分為四種類型：

中央著絲粒染色體、亞中著絲粒染色體、近端著絲粒染色體、端著絲粒染色體

?人類沒有端著絲粒染色體

（三）染色體的數(shù)目（熟悉人類染色體數(shù)目）

?不同物種具有不同數(shù)目的染色體，每一物種的染色體數(shù)目是恒定的。

?人類正常體細(xì)胞中有46條染色體，可以配成23對(duì)。即：人類正常體細(xì)胞中含兩個(gè)染色體組屬于二倍體細(xì)胞，2n＝46。

第十九章 核 仁

第一節(jié) 核仁的化學(xué)組成與亞微結(jié)構(gòu)

一、核仁的化學(xué)組成

?主要為蛋白質(zhì)（80%）、RNA（10～11%）、DNA（8%）和少量脂類。

?蛋白質(zhì)主要是核仁染色質(zhì)的組蛋白和非組蛋白、核糖體蛋白質(zhì)、RNA聚合酶等；

?RNA主要為rRNA； ?DNA中主要是rRNA基因（又稱rDNA ）。

二、核仁的亞微結(jié)構(gòu) （核仁為非膜性結(jié)構(gòu)）

?光鏡下：通常為單一或多個(gè)均質(zhì)的球形小體。

?電鏡下：為一種無界膜包被的、由纖維絲構(gòu)成的海綿狀球體結(jié)構(gòu)，由四部分組成。

（一）核仁相隨染色質(zhì)

?組成：核仁周圍染色質(zhì)（異染色質(zhì)）和核仁內(nèi)染色質(zhì)（常染色質(zhì)）。

?核仁組織者區(qū)（NOR）（熟悉概念）

核仁內(nèi)染色質(zhì)DNA上含有大量 rDNA的區(qū)域，這些rDNA可通過高速轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生大量rRNA，進(jìn)而在組成、形成核仁的過程中發(fā)揮作用。人類NOR位于5對(duì)有隨體的染色體（13、14、15、21、22號(hào)）的副縊痕部位。

（二）纖維中心和密集纖維部分

?纖維中心（FC）在電鏡下呈低密度區(qū)，被密集纖維部分包圍成圓形結(jié)構(gòu)小島。纖維中心主要由核仁內(nèi)染色質(zhì)組成。

?密集纖維部分（DFC）是核仁中電子密度最高的部分，呈環(huán)狀或半月狀包圍纖維中心。主要成分是rRNA，是rRNA合成活躍的區(qū)域。

（三）顆粒部分

?為高電子密度顆粒，位于纖維結(jié)構(gòu)的周圍直到核仁邊緣。主要是成分是rRNA和

蛋白質(zhì)，是正在加工、處于不同成熟階段的核糖體亞單位的前體顆粒。

（四）核仁基質(zhì)

?為無定形的蛋白質(zhì)性液體物質(zhì)，是上述三種結(jié)構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)環(huán)境。

第二節(jié) 核仁的形成與周期性變化

一、核仁的形成

二、核仁周期

?核仁是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，其形態(tài)和功能在細(xì)胞周期中發(fā)生周期性變化。

?分裂間期有完整結(jié)構(gòu)，分裂前期核仁消失，分裂末期核仁重現(xiàn)。

第三節(jié) 核仁的功能

?核仁是rRNA合成、加工和核糖體大、小亞基裝配的場(chǎng)所。

一、核仁是細(xì)胞核中rRNA合成的活動(dòng)中心。

二、核仁是裝配核糖體大小亞基的工廠

?核糖體大、小亞基的前體物質(zhì)在核仁內(nèi)合成并運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中。而核糖體大、小亞基前體在進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)以后才被加工成熟，使蛋白質(zhì)的合成只能在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，這有利于防止核內(nèi)加工不完全的hnRNA與有功能的核糖體接近和發(fā)生作用。

復(fù)習(xí)思考題

1、何為核纖層？其功能如何？何為核骨架？

2、試述染色質(zhì)的化學(xué)組成、超微結(jié)構(gòu)及其包裝過程。

3、比較常染色質(zhì)和異染色質(zhì)。

4、試述中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和分類。

5、核仁的化學(xué)組成是什么？亞微結(jié)構(gòu)如何？

6、核仁如何形成？其功能是什么？什么是核仁周期？

第二十一章 細(xì)胞的分裂

掌握：

1、有絲分裂器。

2、有絲分裂和減數(shù)分裂的過程及其特征。

3、有絲分裂和減數(shù)分裂的比較。

4、減數(shù)分裂、同源染色體、聯(lián)會(huì)、聯(lián)會(huì)復(fù)合體、姐妹/非姐妹染色單體、二價(jià)體、四分體等概念。

5、減數(shù)分裂的生物學(xué)意義。

熟悉：

1、無絲分裂的概念。

2、第二次減數(shù)分裂各期特點(diǎn)。

3、減數(shù)分裂前間期。

?真核細(xì)胞的分裂方式；無絲分裂、有絲分裂、減數(shù)分裂

第一節(jié) 無絲分裂

?無絲分裂（amitosis）又稱直接分裂（direct division），是指細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的直接分裂。

?過程：在進(jìn)行無絲分裂前，細(xì)胞體積增大，DNA復(fù)制；DNA復(fù)制后，分裂即開始，表現(xiàn)為細(xì)胞核拉長成啞鈴形，中央部分變細(xì)斷開，細(xì)胞隨之分裂成兩個(gè)。

?特點(diǎn)：沒有染色體組裝和紡錘體形成、過程簡單而迅速。分裂后遺傳物質(zhì)不一定平均分配給兩個(gè)子細(xì)胞。

第二節(jié) 有絲分裂

?有絲分裂（mitosis）又稱為間接分裂（indirect division），是真核細(xì)胞增殖的一種最主要的分裂方式。在分裂過程中要形成有絲分裂器，以保證遺傳物質(zhì)平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，維持遺傳的穩(wěn)定性，故稱為有絲分裂。

?細(xì)胞周期: 間期: 合成前期（G1期）

合成期（S期）DNA復(fù)制

合成后期（G2期）

分裂期（M期）:

核分裂 (前、前中、中、后、末)

胞質(zhì)分裂

一、有絲分裂器的結(jié)構(gòu)和功能

?有絲分裂器（mitotic apparatus）是指細(xì)胞在分裂過程中形成的專門執(zhí)行細(xì)胞分裂功能的臨時(shí)性 細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以確保兩套染色體均等的分配給兩個(gè)子細(xì)胞。由中心體、紡錘體、星體和染色體組成。

（一）紡錘體和星體的結(jié)構(gòu)

1、紡錘體 ①動(dòng)粒微管 ②極微管

2、星體

（二）有絲分裂器的功能

?有絲分裂器在維持染色體的平衡、運(yùn)動(dòng)、分配中均起著重要作用。在這些過程中微管的伸長或縮短產(chǎn)生的某種推或拉的機(jī)械力量是重要的推動(dòng)力之一。

二、有絲分裂過程及其特征

（一）前期（prophase）

?主要特征：確定分裂極、染色質(zhì)凝集成染色體、核仁縮小消失和核膜崩解。

（二）前中期（prometaphase）

?主要特征：紡錘體微管結(jié)合在染色體動(dòng)粒上，牽拉染色體向赤道面移動(dòng)。

（三）中期（metaphase）

?主要特征：染色體達(dá)到最大的凝集，排列在赤道面上。

（四）后期（anaphase）

?主要特征：著絲?？v裂，姐妹染色體單體分開，在各自紡錘絲的牽引下分別移向兩極。

（五）末期（telophase）

?主要特征：到達(dá)兩極的染色體解螺旋成為染色質(zhì)；核膜、核仁重現(xiàn)。

（六）胞質(zhì)分裂 (胞質(zhì)分裂通常從后期末或末期初開始。)

第三節(jié) 減數(shù)分裂

?減數(shù)分裂（meiosis）

是配子發(fā)生成熟期中所進(jìn)行的一種特殊的細(xì)胞分裂，又稱為成熟分裂。在這一過程中，DNA復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果形成染色體數(shù)目減少一半的子細(xì)胞（配子）。

?配子的發(fā)生（gametogenesis）

是指有性生殖過程中精子和卵子的形成過程。它們都經(jīng)過增殖、生長、成熟三個(gè)時(shí)期（精子的發(fā)生過程還有變形期）。

?精、卵發(fā)生的共同特點(diǎn)：在成熟期中要進(jìn)行減數(shù)分裂。

一、由有絲分裂向減數(shù)分裂的轉(zhuǎn)變

?減數(shù)分裂前間期（前減數(shù)分裂間期）

?S期：進(jìn)行DNA的復(fù)制。兩個(gè)特點(diǎn)：

1、時(shí)間較長；

2、合成全部染色體DNA的99.7%，而其余的0.3%是在偶線期合成的。

?G2期：由有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)變的決定時(shí)期。

?在G2期以前：細(xì)胞由有絲分裂不同步化向減數(shù)分裂同步化轉(zhuǎn)變。

二、減數(shù)分裂過程及其特征

?同源染色體：是指一條來自父方，一條來自母方，在減數(shù)分裂時(shí)能兩兩配對(duì)，形態(tài)、大小和結(jié)構(gòu)都基本相同的兩條染色體。

?聯(lián)會(huì)（synapsis）：在第一次減數(shù)分裂偶線期，每對(duì)同源染色體從靠近核膜的某一點(diǎn)開始相互靠攏在一起，在相同位置上的染色粒準(zhǔn)確地配對(duì)，這個(gè)過程稱為聯(lián)會(huì)。

?粗線期非姊妹染色單體間發(fā)生DNA片斷互換[交換(crossing-over) ]。

（一）第一次減數(shù)分裂

1、前期Ⅰ

（1）細(xì)線期（leptotene stage）

?染色質(zhì)凝集為細(xì)線狀染色體，此時(shí)染色體的復(fù)制已完成，但在光鏡下還看不出染色單體；

?核仁及核膜膨大。

（2）偶線期（zygotene stage）

?同源染色體開始兩兩配對(duì)稱為聯(lián)會(huì)，有聯(lián)會(huì)復(fù)合體形成；

?每對(duì)染色體形成一個(gè)緊密相伴的二價(jià)體(bivalent)。

（3）粗線期（pachytene stage）

?染色體明顯變粗變短；

?四分體(tetrad)形成；

?非姊妹染色單體間發(fā)生DNA片斷互換，產(chǎn)生新的等位基因的組合。電鏡下可見重組節(jié)。

（4）雙線期（diplotene stage）

?染色體進(jìn)一步螺旋化縮短，聯(lián)會(huì)復(fù)合體解體；

?同源染色體開始分離，使交換后的染色體出現(xiàn)交叉(chiasma)；

?交叉端化。

（5）終變期（diakinesis stage）

?染色體變得更加粗短，形態(tài)清晰；?交叉漸移至兩端；?核仁，核膜消失；?紡錘體開始形成。

2、中期Ⅰ: 各二價(jià)體（四分體）排列在赤道面上形成赤道板，紡錘體形成。

3、后期Ⅰ: 同源染色體分離，非同源染色體自由組合，二分體(dyad)在各自紡錘絲的牽引下，分別移向兩極。

4、末期Ⅰ

?二分體到達(dá)兩極后，染色體解旋，伸展，核仁重新形成，核膜重建。

?胞質(zhì)分裂，子細(xì)胞形成。

?每個(gè)子細(xì)胞中都只有n個(gè)二分體，即染色體數(shù)目由2n→n。

（二）第二次減數(shù)分裂

1、前期Ⅱ：每個(gè)二分體凝縮，中心體向兩極移動(dòng)，組裝紡錘體，核膜消失。

2、中期Ⅱ：二分體整齊的排列在赤道面上形成赤道板，紡錘體形成。

3、后期Ⅱ：

?二分體著絲?？v裂，形成兩個(gè)單分體，在紡錘絲的牽引下，分別移向細(xì)胞兩極。

?每一極含n個(gè)單分體。

4、末期Ⅱ：到達(dá)兩極的染色體解旋成染色質(zhì)，核膜、核仁重新出現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)分離，形成兩個(gè)單倍體細(xì)胞。

三、減數(shù)分裂的意義

1、使生殖細(xì)胞中染色體數(shù)目從2n減到n，精卵結(jié)合后的受精卵又恢復(fù)2n，保證了親代與子代之間染色體數(shù)目的相對(duì)恒定，為后代的性狀遺傳和正常發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2、在減數(shù)分裂過程中由于非姐妹染色單體之間發(fā)生片段交換；同源染色體分離、非同源染色體之間自由組合等因素，可形成不同染色體組成的配子，使后代個(gè)體表現(xiàn)出多樣性，這為紛繁復(fù)雜的生物變異提供了豐富的原材料，可推動(dòng)在自然選擇作用下的生物進(jìn)化。

第四節(jié) 有絲分裂和減數(shù)分裂的比較

1、有絲分裂是細(xì)胞分裂的普遍方式；而減數(shù)分裂只發(fā)生于配子發(fā)生的成熟期。

2、有絲分裂DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂一次（均等分裂）；減數(shù)分裂DNA復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次（一次為減數(shù)分裂，一次為均等分裂）。

3、減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半；有絲分裂后染色體數(shù)目不變。

4、減數(shù)分裂后一個(gè)細(xì)胞形成遺傳物質(zhì)不同的4個(gè)子細(xì)胞（因?yàn)榻粨Q及非同源染色體的隨機(jī)組合）；而有絲分裂后，一個(gè)細(xì)胞形成遺傳物質(zhì)相同的2個(gè)子細(xì)胞。

5、減數(shù)分裂時(shí)前期Ⅰ出現(xiàn)聯(lián)會(huì)，非姐妹染色單體間片段的交換；而有絲分裂則無。

6、有絲分裂一般時(shí)間較短；減數(shù)分裂一般時(shí)間較長。

復(fù)習(xí)思考題 :

1、真核細(xì)胞的分裂方式有哪幾種？

2、何為有絲分裂器？其結(jié)構(gòu)、功能如何？

3、試述動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂的過程及其各期特點(diǎn)。

4、什么叫減數(shù)分裂？試述減數(shù)分裂的過程、各期特點(diǎn)及其生物學(xué)意義。

5、有絲分裂和減數(shù)分裂之間有哪些差異？

第二十二章 細(xì)胞周期

概 述

細(xì)胞周期：是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始生長，到再次分裂終了所經(jīng)歷的過程，

分為G1期、S期、G2期、M期。

第一節(jié) 細(xì)胞周期的一些基本概念

?細(xì)胞在體內(nèi)的增殖特性不同，包括三種增殖類型：

1.連續(xù)分裂的細(xì)胞（增殖細(xì)胞、周期細(xì)胞）

?指在細(xì)胞周期中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞，因而又稱增殖細(xì)胞、周期細(xì)胞。

如：皮膚基底層細(xì)胞、造血干細(xì)胞、消化道、陰道上皮細(xì)胞等。

?這類細(xì)胞的分裂對(duì)于組織的更新有著重要意義。

2.暫不增殖細(xì)胞（ G0期細(xì)胞）

?指暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，不增殖的細(xì)胞。但在適當(dāng)因素刺激下，可再次重新返回細(xì)胞周期，開始分裂，又稱為G0期細(xì)胞。

如：成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、某些淋巴細(xì)胞、肝、腎、胰腺細(xì)胞等。?組織的再生、創(chuàng)傷的愈合、免疫反應(yīng)均與此相關(guān)。

3.終末分化細(xì)胞

?終末分化細(xì)胞是指那些不可逆的脫離細(xì)胞周期，喪失分裂能力，保持生理功能的細(xì)胞。

如：成人心肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、成熟的紅細(xì)胞等。

一、細(xì)胞周期模型

?真核細(xì)胞有一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白網(wǎng)絡(luò)，控制細(xì)胞周期的進(jìn)程，稱為細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)。

?細(xì)胞周期研究常用的模型有：酵母、爪蟾胚胎細(xì)胞、體外培養(yǎng)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞。

1.酵母

?優(yōu)點(diǎn)：單細(xì)胞真菌，增殖速度快，基因組簡單，便于遺傳操作；與人的細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)非常相似。

2.爪蟾胚胎細(xì)胞

?優(yōu)點(diǎn)：分裂快，便于分析基本的細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制；

體積大，便于將實(shí)驗(yàn)物質(zhì)注射到卵細(xì)胞，以研究注射物質(zhì)對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)程的影響。

可從卵中制備出細(xì)胞質(zhì)并在試管中重建細(xì)胞周期事件，可在高度簡化的可控制條件下研究細(xì)胞周期。

3.體外培養(yǎng)的哺乳動(dòng)物細(xì)胞

?常用從正常組織或腫瘤組織中分離出來的細(xì)胞為材料 。

?優(yōu)點(diǎn)：分離細(xì)胞的試驗(yàn)條件易控制，便于研究。

便于對(duì)細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)所涉及的蛋白進(jìn)行生化分析。

便于了解細(xì)胞增殖的調(diào)控、細(xì)胞癌變的機(jī)制。

二、細(xì)胞同步化

?細(xì)胞同步化的概念：使處于細(xì)胞周期不同階段的培養(yǎng)細(xì)胞，共同進(jìn)入細(xì)胞周期某一特定階段，這一過程稱為細(xì)胞的同步化。

?細(xì)胞同步化的方法：誘導(dǎo)同步化和選擇同步化

?誘導(dǎo)同步化：在培養(yǎng)液中加入或去除某些成分，或者改變培養(yǎng)溫度，從而對(duì)細(xì)胞的生長進(jìn)行阻滯或恢復(fù)，將不同步生長的細(xì)胞調(diào)整為同步生長，獲得時(shí)相較為均一的細(xì)胞群體。 （如：中期阻斷法、DNA合成阻斷法、低溫培養(yǎng)法）

?選擇同步化：根據(jù)細(xì)胞的體積、黏附性等的時(shí)相特征來對(duì)不同時(shí)相的細(xì)胞進(jìn)行選擇和分離，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的同步化。（如：有絲分裂搖落法、活細(xì)胞離心淘洗法）

第二節(jié) 細(xì)胞周期各時(shí)相的動(dòng)態(tài)

一、G1期（合成前期）：

?G1期是細(xì)胞生長的主要階段，也是為進(jìn)入S期作物質(zhì)準(zhǔn)備的時(shí)期。在此期細(xì)胞內(nèi)有大量的RNA和蛋白質(zhì)合成。

?根據(jù)時(shí)間順序以及發(fā)生分子事件的特點(diǎn)，G1期又可進(jìn)一步分早G1期和晚G1期。

?早、晚G1期之間有一限制點(diǎn)（restriction，R點(diǎn)）。

1.早G1期——細(xì)胞生長

?主要表現(xiàn)為：RNA、蛋白質(zhì)、脂類以及糖類的大量合成，形成大量的細(xì)胞器和其他結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞體積、表面積以及細(xì)胞核、質(zhì)比例增加。

2.限制點(diǎn)(R點(diǎn))——分裂決定

?介于早G1期和晚G1期之間。

?是細(xì)胞周期進(jìn)程的重要調(diào)控點(diǎn)。

?決定細(xì)胞后續(xù)命運(yùn)(進(jìn)入S期;G0期細(xì)胞;分化或凋亡)。

3.G1晚期——復(fù)制準(zhǔn)備

（1）為DNA合成作準(zhǔn)備。

如:合成DNA復(fù)制所所需要的各種脫氧核糖核酸、胸腺嘧啶核苷酸激酶、DNA聚合酶、解旋酶等。

（2）大量合成與細(xì)胞周期運(yùn)行密切相關(guān)的蛋白，以使細(xì)胞周期能夠順利延續(xù)。

如：細(xì)胞周期蛋白、鈣調(diào)蛋白、觸發(fā)蛋白等。

（3）DNA損傷修復(fù)

二、S期（合成期）：DNA合成、染色質(zhì)組裝、中心粒復(fù)制

1.DNA復(fù)制：是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵，僅局限于S期。

（1）啟動(dòng)信號(hào)

（2）S期復(fù)制不同步

一般情況下，GC含量高的DNA序列先復(fù)制，AT含量高的DNA序列后復(fù)制。

就染色質(zhì)而言，常染色質(zhì)先復(fù)制，兼性異染色質(zhì)次之，結(jié)構(gòu)性異染色質(zhì)最后復(fù)制。

2.組蛋白、非組蛋白大量合成，染色質(zhì)組裝

組蛋白mRNA在復(fù)制完成后迅速降解，S期以外很少有組蛋白合成。

同時(shí)，對(duì)組裝后的染色質(zhì)進(jìn)行選擇性的甲基化。

3.完成中心粒的復(fù)制

三、G2期（合成后期）：復(fù)制檢查和分裂準(zhǔn)備

1.復(fù)制檢查

2.分裂準(zhǔn)備 ：（1）合成微管蛋白及其關(guān)聯(lián)蛋白

（2）合成染色質(zhì)凝集相關(guān)蛋白

（3）合成M期調(diào)控蛋白

（4）中心粒開始分別移向細(xì)胞兩極

四、M期（分裂期）

是將復(fù)制了的遺傳物質(zhì)平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中的時(shí)期。

在細(xì)胞周期中M期所占時(shí)間最短，但細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化最大。

第三節(jié) 細(xì)胞周期的驅(qū)動(dòng)力

一、細(xì)胞周期引擎：Cyc-Cdk蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)控系統(tǒng)

二、細(xì)胞周期原動(dòng)力：周期性基因表達(dá)

三、細(xì)胞周期的清道夫：泛素化蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)

四、細(xì)胞周期的外動(dòng)力：生長因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)

第四節(jié) 細(xì)胞周期的檢控點(diǎn)

?細(xì)胞周期檢控點(diǎn)：

指在細(xì)胞周期各時(shí)相的轉(zhuǎn)換中存在的特定時(shí)間點(diǎn)，是檢查和控制細(xì)胞周期進(jìn)程的信號(hào)通路，對(duì)DNA復(fù)制、紡錘體組裝及染色體分離等主要細(xì)胞周期事件進(jìn)行調(diào)節(jié)、監(jiān)控。

?主要包括G1/S，G2/M，中期/后期轉(zhuǎn)換檢控點(diǎn)。

一、CDK活性抑制和檢控點(diǎn)

二、G1/S：DNA損傷檢控點(diǎn)

三、G2/M：DNA復(fù)制檢控點(diǎn)

四、中期/后期：分裂檢控點(diǎn)（紡錘體組裝檢控點(diǎn)）

小 結(jié)：

1、細(xì)胞周期的概念、分期

2、細(xì)胞的增殖類型

3、細(xì)胞周期研究常用的模型（名稱）

4、細(xì)胞同步化的概念和方法

5、細(xì)胞周期各時(shí)相的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)

6、檢控點(diǎn)的概念、類型和意義

練 習(xí) 題

(一)、名詞解釋

（1）細(xì)胞周期（cell cycle） （2）G0期細(xì)胞（G0 cell ）

（二）、問答題

（1）什么是細(xì)胞的同步化，有哪些方法，請(qǐng)舉例說明。

（2）細(xì)胞周期根據(jù)所發(fā)生的分子事件不同，可分為哪些時(shí)相，各時(shí)相的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)是什么？

（3）什么是細(xì)胞周期的檢控點(diǎn)。常見的檢控點(diǎn)有哪些？主要作用是什么？

（三）、選擇題：

1.中心粒的復(fù)制發(fā)生在哪期( )

A. G1 B. S

C. G2 D. M E. G0

2.各種細(xì)胞周期時(shí)間不同，主要是由于( )。

A. S期的差異 B. G1期長短不同

C. G2期長短不同 D. 分裂前期不同

E. 分裂中期不同

3.成熟促進(jìn)因子（MPF）合成是在( )。

A. G0期 B. G2期

C. S期 D. M期 E. G1期之末

4.放線菌素D是DNA聚合酶合成抑制劑，如果培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞株中加入此試劑，則細(xì)胞不能進(jìn)入( )。

A. G1期 B. S期

C. G2期 D. M期 E. G0期

5.細(xì)胞周期中，決定一個(gè)細(xì)胞是分化還是增殖的控制點(diǎn)（R點(diǎn)）位于( )。

A. G1期 B. G2期

C. M期 D. G0期 E. S期

6.能調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)行的是( )。（多選）

A.周期蛋白（cyclin） B.周期蛋白依賴激酶（cdk）

C. 細(xì)胞因子 D. DNA解旋酶 E. 泛素

7.細(xì)胞同步化的方法有( )。（多選）

A. 低溫培養(yǎng)法 B. 選擇同步化

C. 細(xì)胞沉降分離法 D. 誘導(dǎo)同步化 E. 中期阻斷法

8.細(xì)胞周期的檢控點(diǎn)（ ）（多選）

A.細(xì)胞周期各時(shí)相的轉(zhuǎn)換中存在的特定時(shí)間點(diǎn)。

B.細(xì)胞周期程序出現(xiàn)問題或環(huán)境條件變化時(shí)，檢控點(diǎn)機(jī)制被激活。

C.通過增強(qiáng)對(duì)CDK的結(jié)合抑制和磷酸化抑制阻止細(xì)胞周期進(jìn)程。

D.可同時(shí)啟動(dòng)DNA修復(fù)、細(xì)胞凋亡等應(yīng)對(duì)機(jī)制。

E.檢查和控制細(xì)胞周期進(jìn)程的信號(hào)通路。

9. A. 終末分化細(xì)胞 B. 淋巴細(xì)胞

C. G0期細(xì)胞 D. 周期細(xì)胞

① 和上皮組織的基底細(xì)胞一樣為繼續(xù)增殖細(xì)胞的是（ ）。

② 暫時(shí)從G1期離開細(xì)胞周期，停止細(xì)胞分裂，但在給予適當(dāng)刺激后可以重新進(jìn)入周期進(jìn)行分裂的細(xì)胞是（ ）。

③ 一旦生成后就不可逆地離開細(xì)胞周期的細(xì)胞，終身不再分裂的細(xì)胞（ ）。

④ 由于生化代謝不活躍，對(duì)藥物不敏感，致使化療不易取得好的效果，成為腫瘤復(fù)發(fā)的根源，是（ ）

第二十三章 細(xì)胞分化

教學(xué)要求

l 掌握：細(xì)胞分化的基本概念、一般規(guī)律和潛能；細(xì)胞決定的基本概念和特征。

l 熟悉：細(xì)胞分化的影響因素。

l 了解：細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞分化與腫瘤。

第一節(jié) 細(xì)胞分化的一般概念

一、細(xì)胞分化的概念

?細(xì)胞分化：是指同一來源的細(xì)胞經(jīng)過分裂逐漸在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和蛋白質(zhì)等方面產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。

?識(shí)別細(xì)胞分化的三項(xiàng)指標(biāo)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能、生化特征。

?細(xì)胞分化的主要標(biāo)志：細(xì)胞內(nèi)開始合成新的特異性蛋白質(zhì)

?細(xì)胞分化的本質(zhì)：由于基因選擇性表達(dá)合成特異性蛋白質(zhì)，導(dǎo)致形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各異的細(xì)胞的出現(xiàn)。

二、細(xì)胞分化的一般規(guī)律

（一）細(xì)胞分化的穩(wěn)定性

?實(shí)驗(yàn)：①離體培養(yǎng)的皮膚上皮細(xì)胞，傳代后仍保持為上皮細(xì)胞

②黑色素細(xì)胞體外培養(yǎng)30多代后，仍能合成黑色素顆粒

?已分化的終末細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上保持穩(wěn)定。

?穩(wěn)定性是細(xì)胞分化最顯著的特點(diǎn)，是個(gè)體生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。

（二）細(xì)胞分化的可逆性

?某些特殊條件下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以發(fā)生逆轉(zhuǎn)，回復(fù)到原未分化狀態(tài)的現(xiàn)象，

稱為去分化或脫分化 。

★無論是動(dòng)物還是植物，細(xì)胞分化的穩(wěn)定性是普遍存在的，而分化的可逆性（轉(zhuǎn)分化、去分化）是有條件的。

（三）細(xì)胞分化基因調(diào)節(jié)的保守性

?研究表明不同動(dòng)物間的同源蛋白，特別是其中的同源調(diào)節(jié)蛋白，在結(jié)構(gòu)、功能及生化反應(yīng)上具有一定的相似性。

（四）細(xì)胞分化的時(shí)空性

?細(xì)胞分化的時(shí)間性：指一個(gè)細(xì)胞在不同的發(fā)育階段細(xì)胞可以有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。

?細(xì)胞分化的空間性：指同一種細(xì)胞的后代，由于各種細(xì)胞所處的空間位置不同，其環(huán)境也不一樣，可以有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。

三、細(xì)胞分化的生物學(xué)意義

?細(xì)胞分化是個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。

?胚胎發(fā)育過程中——產(chǎn)生不同組織器官形成新的個(gè)體。

?胚后發(fā)育中——產(chǎn)生特定類型細(xì)胞補(bǔ)充組織損失的細(xì)胞。

第二節(jié) 細(xì)胞決定與細(xì)胞分化

一、細(xì)胞決定的基本概念

?細(xì)胞決定：個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在發(fā)生可識(shí)別的形態(tài)變化之前就已確定了未來的發(fā)育命運(yùn)，這種細(xì)胞預(yù)先作出的分化選擇，稱為細(xì)胞決定。

二、細(xì)胞決定是早期發(fā)育事件

?細(xì)胞決定的時(shí)間：胚胎發(fā)育早期

?一般在胚胎三胚層期，在細(xì)胞之間出現(xiàn)可識(shí)別的形態(tài)和功能差異以前，各器官的預(yù)定區(qū)

已經(jīng)確定，每個(gè)預(yù)定區(qū)決定了它只能按一定的規(guī)律發(fā)育分化成特定的組織、器官和系統(tǒng)。

?細(xì)胞決定先于細(xì)胞分化并制約著細(xì)胞分化的方向

三、細(xì)胞分化的潛能與細(xì)胞決定

?細(xì)胞分化的普遍規(guī)律：全能→多能→單能→特化

（一）在發(fā)育過程中細(xì)胞潛能逐漸變窄

1、全能性細(xì)胞：具有發(fā)育為一個(gè)完整個(gè)體的能力的細(xì)胞。

哺乳類在桑葚期的8細(xì)胞前細(xì)胞均為全能型 。

2、多能性細(xì)胞：在胚胎發(fā)育的三胚層形成后，細(xì)胞的分化潛能受到限制，僅能向本胚層組織和器官分化發(fā)育的細(xì)胞。

3、單能性細(xì)胞：經(jīng)過器官發(fā)生，各種組織、細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)最終確定，形成單能性細(xì)胞。

4、終末分化細(xì)胞（特化細(xì)胞）：

單能性細(xì)胞形成在形態(tài)上特化、功能上專一化的終末分化細(xì)胞（特化細(xì)胞）。

①隨著分化程度的提高，細(xì)胞分裂能力逐漸下降。高度分化的細(xì)胞往往不再發(fā)生分裂。

②隨著分化程度的提高，細(xì)胞對(duì)環(huán)境因子的反應(yīng)能力也逐漸下降。

?細(xì)胞決定是細(xì)胞分化潛能逐漸受限的過程。

（二）分化細(xì)胞細(xì)胞核的全能性

?高等動(dòng)物在胚胎發(fā)育過程中，細(xì)胞的全能性逐漸受到限制最后成為終末分化細(xì)胞。

?細(xì)胞核卻始終保持著其分化的全能性，稱為全能性細(xì)胞核。

?遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核中

?已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性

四、細(xì)胞決定的特征

1、細(xì)胞決定的穩(wěn)定性

2、細(xì)胞決定的可遺傳性

3、細(xì)胞決定的可逆性

五、細(xì)胞決定的機(jī)制及調(diào)節(jié)

（一）早期胚胎細(xì)胞決定中以卵細(xì)胞質(zhì)的作用最明顯

?在胚胎早期發(fā)育過程中，細(xì)胞質(zhì)中某些物質(zhì)成分的分布有區(qū)域性，胞質(zhì)成分不均質(zhì)。

?細(xì)胞分裂時(shí)胞質(zhì)成分（決定子）呈不均等分配到子細(xì)胞中，這種不均一性胞質(zhì)成分

可以調(diào)控細(xì)胞核基因的表達(dá)，在一定程度上決定細(xì)胞的早期分化。

（二）早期胚胎細(xì)胞決定與細(xì)胞位置的相關(guān)性

?細(xì)胞所處的位置不同對(duì)細(xì)胞分化的命運(yùn)有明顯影響，改變細(xì)胞所處的位置可導(dǎo)致細(xì)胞分化方向的改變，這種現(xiàn)象稱為位置效應(yīng)。

（三）細(xì)胞決定與發(fā)育階段特異基因表達(dá)

?細(xì)胞決定從本質(zhì)上講是發(fā)育階段特異基因表達(dá)的結(jié)果。

第三節(jié) 基因與細(xì)胞分化

?持家基因：

?持家基因：維持細(xì)胞基本活動(dòng)所必需的基因。

?持家蛋白：由持家基因表達(dá)，存在于所有分化類型的細(xì)胞中，維持細(xì)胞生存所必需的基本蛋白，如細(xì)胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)的組蛋白、核糖體蛋白等。

?奢侈基因：

?奢侈基因：編碼組織細(xì)胞特異性蛋白的基因，其產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞的生存無直接影響，但對(duì)細(xì)胞的分化、決定細(xì)胞的特異性方面起重要作用。

?奢侈蛋白：由奢侈基因編碼，僅存在與特定的分化細(xì)胞中，賦予分化細(xì)胞不同特征的特異性蛋白，如紅細(xì)胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細(xì)胞中的角蛋白、肌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白。

一、環(huán)境因素

?生物個(gè)體的生長發(fā)育離不開環(huán)境，環(huán)境中的物理、化學(xué)因子等往往以提供信號(hào)的方式

影響機(jī)體的細(xì)胞分化。

二、細(xì)胞群間的相互作用與位置效應(yīng)

（一）胚胎誘導(dǎo)

?胚胎誘導(dǎo)：胚胎發(fā)育特定階段，一部分細(xì)胞對(duì)鄰近細(xì)胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用，稱為胚胎誘導(dǎo)。

①胚胎誘導(dǎo)可發(fā)生在不同胚層之間，也可以發(fā)生在同一胚層不同區(qū)域之間。

②中胚層首先開始獨(dú)立分化，再促進(jìn)內(nèi)胚層、外胚層向著各自相應(yīng)的組織器官分化。

1、胚胎誘導(dǎo)的特點(diǎn)：

（1）誘導(dǎo)具有層次

初級(jí)誘導(dǎo)→次級(jí)誘導(dǎo)→三級(jí)誘導(dǎo)

舉例：眼球發(fā)育過程的多級(jí)誘導(dǎo)作用

（2）誘導(dǎo)有區(qū)域特異性和遺傳特異性

?區(qū)域特異性:同樣類型的細(xì)胞，位置不同，誘導(dǎo)不同基因的選擇性表達(dá)，表現(xiàn)出區(qū)域特異性。

?遺傳特異性:不同類型的細(xì)胞，胚胎誘導(dǎo)時(shí)受自身基因組的影響，表現(xiàn)出遺傳特異性。

（二）細(xì)胞抑制：在胚胎發(fā)育過程中，已分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞進(jìn)行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用。

（三）細(xì)胞識(shí)別與黏合

?同類細(xì)胞具有特異性相互識(shí)別和黏合的能力。

?一旦細(xì)胞間識(shí)別并黏合，其質(zhì)膜各部分就緊密結(jié)合成細(xì)胞間傳遞離子、電荷及分子的通道。

（四）細(xì)胞外基質(zhì)

三、激素

?激素是某些細(xì)胞分泌的多種信息分子的總稱，通常經(jīng)過血液或淋巴液運(yùn)輸，到達(dá)一定

距離外所作用的靶細(xì)胞，經(jīng)過一系列的信號(hào)傳遞過程，影響靶細(xì)胞的分化。

?遠(yuǎn)距離的調(diào)節(jié)作用。

?激素對(duì)細(xì)胞分化的影響通常在個(gè)體發(fā)育晚期。

第五節(jié) 細(xì)胞分化與腫瘤細(xì)胞

一、腫瘤細(xì)胞的產(chǎn)生與細(xì)胞分化

1、細(xì)胞癌變是細(xì)胞去分化的結(jié)果

① 癌細(xì)胞主要表現(xiàn)出低分化和高增殖的細(xì)胞特征。

② 腫瘤細(xì)胞缺乏正常分化細(xì)胞的功能

如：肝癌細(xì)胞不能合成血漿白蛋白、胰島癌細(xì)胞不能合成胰島素等等。

?分化異常（分化特征的消失和功能缺陷）是腫瘤細(xì)胞的一個(gè)重要生物學(xué)特性。

2、腫瘤起源于一些未分化或微分化的干細(xì)胞，是由于組織更新時(shí)所產(chǎn)生的分化異常所致。

3、能自我更新的組織和細(xì)胞更容易發(fā)生癌變，尤其是上皮組織。

4、通常腫瘤細(xì)胞分化越差，惡性程度越大。

復(fù)習(xí)思考題:

（1）什么叫細(xì)胞分化？有何規(guī)律？

（2）細(xì)胞決定的概念？有何特征？

（3）細(xì)胞分化與細(xì)胞決定的關(guān)系？

（4）影響細(xì)胞分化的因素主要有哪些？

習(xí) 題

?名詞解釋：

1、細(xì)胞分化，細(xì)胞決定；

2、全能性細(xì)胞、多能性細(xì)胞、單能性細(xì)胞、終末分化細(xì)胞；

3、持家基因、奢侈基因；

?問答題：

1、細(xì)胞分化的一般規(guī)律是什么？

2、影響細(xì)胞分化的因素主要有哪些？

3、細(xì)胞決定的特征是什么？

?選擇題：

1．細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是( )
A.基因選擇性表達(dá) B.基因選擇性丟失
C.基因突變 D.基因擴(kuò)增 E.以上都不對(duì)

2． 下列由奢侈基因編碼的蛋白是（ ）
A.肌動(dòng)蛋白 B. 膜蛋白
C. 組蛋白 D. 血紅蛋白 E.核糖體蛋白

3． 人紅細(xì)胞和胰島細(xì)胞含有（ ）
A.相同的DNA，相同的mRNA，不同的蛋白質(zhì)
B. 相同的DNA，不同的mRNA，不同的蛋白質(zhì)
C. 相同的DNA，相同的mRNA，相同的蛋白質(zhì)
D.不同的DNA，不同的mRNA，不同的蛋白質(zhì)
E.以上都不對(duì)\

4． 細(xì)胞分化的共同規(guī)律是( )
A.多能-全能-單能 B.全能-單能-多能
C.單能-多能-全能 D.全能-多能-單能 E.多能-全能-單能

5．在胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞對(duì)鄰近的另一部分細(xì)胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用稱為（ ）
A.胚胎誘導(dǎo) B.細(xì)胞分化
C.決定 D.轉(zhuǎn)化 E.選擇性表達(dá)

6．與各種細(xì)胞分化的特殊性狀有直接關(guān)系的基因是（ ）
A.斷裂基因 B.奢侈基因
C.管家基因 D.編碼基因 E.非編碼基因

7．關(guān)于管家蛋白，下列敘述不正確的是（ ）
A.維持細(xì)胞生命活動(dòng)所必須的
B.各類細(xì)胞普遍共有的
C.細(xì)胞向特殊類型分化的物質(zhì)基礎(chǔ)
D.包括核糖體蛋白
E.賦予分化細(xì)胞不同特征的特異性蛋白

8．要產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞需要通過（ ）
A.有絲分裂 B.減數(shù)分裂
C.細(xì)胞分裂 D.細(xì)胞分化 E. 細(xì)胞去分化

9．對(duì)細(xì)胞分化遠(yuǎn)距離調(diào)控的物質(zhì)是（ ）
A.激素 B.DNA
C.RNA D.糖分子 E.離子
第二十四章 細(xì)胞的衰老和死亡

教學(xué)要求：

?掌握：細(xì)胞的壽命（Hayflick界限 ）；細(xì)胞衰老的概念和特征；細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡的概念、特征、區(qū)別；

?熟悉：細(xì)胞衰老的機(jī)制

?了解：細(xì)胞凋亡的影響因素、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，細(xì)胞凋亡與醫(yī)學(xué)。

概 述：

?衰老（aging）和死亡（death）是生命的基本現(xiàn)象。

?細(xì)胞衰老和死亡是不可避免的，是細(xì)胞生命活動(dòng)的必然規(guī)律。

第一節(jié) 細(xì)胞的衰老

一、細(xì)胞衰老的概念

1、定義

是細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的衰變。在正常情況下細(xì)胞隨著年齡的增加，機(jī)能和結(jié)構(gòu)發(fā)生退行性變化，趨向死亡的不可逆的現(xiàn)象。

2、細(xì)胞的壽限：體外培養(yǎng)細(xì)胞所具有增殖分裂的極限。

?體外細(xì)胞可傳代的次數(shù)與細(xì)胞來源個(gè)體的年齡成反比。

?動(dòng)物體細(xì)胞在體外可傳代的次數(shù)與物種的壽命有關(guān)。

?Hayflick界限：細(xì)胞，至少是培養(yǎng)細(xì)胞，不是不死的，而是有一定的壽命的；它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界限，這就是著名的Hayflick界限。

二、細(xì)胞衰老（Cellular aging）的表現(xiàn)

（一）形態(tài)學(xué)改變

（二）生化改變

1、DNA:復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受到抑制。

2、RNA: mRNA和tRNA含量降低。

3、蛋白質(zhì)：含量下降；肽鍵斷裂、交聯(lián)變性。

4、酶：活性中心被氧化，酶失活。

5、脂類：不飽和脂肪酸被氧化，膜的流動(dòng)性降低。

（三）細(xì)胞外基質(zhì)改變：大分子交聯(lián)增加。

（四）細(xì)胞內(nèi)水分減少

三、細(xì)胞衰老的機(jī)制

?差錯(cuò)學(xué)派：代謝廢物累積學(xué)說、大分子交聯(lián)學(xué)說、自由基學(xué)說、線粒體DNA突變學(xué)說、

體細(xì)胞突變與DNA修復(fù)學(xué)說、差錯(cuò)災(zāi)難學(xué)說、微量元素學(xué)說、神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)說

?遺傳學(xué)派：程序性衰老學(xué)說、重復(fù)基因失活學(xué)說、復(fù)制性衰老學(xué)說、長壽基因?qū)W說、

終末分化學(xué)說

1. 代謝廢物積累學(xué)說

細(xì)胞功能下降→代謝廢物不能及時(shí)排出胞外或降解與消化→越積越多，占據(jù)的空間越來越大→影響細(xì)胞代謝廢物的運(yùn)輸→阻礙細(xì)胞的物質(zhì)交換和信號(hào)傳遞→引起細(xì)胞衰老

?細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的積累至一定量后，會(huì)引起細(xì)胞衰老。 （例：脂褐素沉積）

2.自由基學(xué)說

?自由基：一類瞬時(shí)形成的含不成對(duì)電子的原子或功能基團(tuán)。包括氧自由基、氫自由基、碳自由基、脂自由基等。

?外源性自由基：由環(huán)境中的高溫、輻射、光解、化學(xué)物質(zhì)等引起。

內(nèi)源性自由基：由體內(nèi)各種代謝反應(yīng)產(chǎn)生，是人體自由基的主要來源。

?正常細(xì)胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng)，包括：

① 酶系統(tǒng)（抗氧化酶）：超氧化物岐化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT）等

② 非酶系統(tǒng)（抗氧化劑）：維生素才C、維生素E、醌類物質(zhì)

?當(dāng)自由基產(chǎn)生超過機(jī)體的清除能力，過多的自由基就會(huì)對(duì)許多細(xì)胞組織造成損傷。

3. 復(fù)制性衰老學(xué)說（端粒鐘學(xué)說）

?端粒：位于染色體末端，由端粒DNA和端粒蛋白構(gòu)成；起穩(wěn)定染色體末端的作用。

?細(xì)胞增殖次數(shù)與端粒DNA長度有關(guān)。

?端粒酶：是一種由RNA和蛋白質(zhì)組成的反轉(zhuǎn)錄酶，能以自身的RNA為模板合成端粒DNA，對(duì)于端粒的穩(wěn)定有至關(guān)重要的作用。

4. 長壽基因?qū)W說

?該學(xué)說認(rèn)為，衰老是一個(gè)過程，是在一定階段，由一些基因依次觸發(fā)啟動(dòng)所致，是細(xì)胞或機(jī)體本身的固有結(jié)果。

（1）促進(jìn)衰老的基因，稱為衰老基因

（2）抑制衰老的基因，稱為抗衰老基因或長壽基因

第二節(jié) 細(xì)胞死亡

?細(xì)胞死亡：是細(xì)胞衰老的結(jié)果，是細(xì)胞生命現(xiàn)象不可逆的停止及細(xì)胞生命的結(jié)束。

被動(dòng)死亡——細(xì)胞壞死；

主動(dòng)死亡——程序性細(xì)胞死亡，或細(xì)胞凋亡。

一、細(xì)胞壞死

?細(xì)胞壞死：指細(xì)胞受到化學(xué)因素、物理因素和生物因素等環(huán)境因素的傷害，引起細(xì)胞死亡的病理過程。

?細(xì)胞壞死主要由酶性消化和蛋白質(zhì)變性引起。

?細(xì)胞壞死時(shí)，細(xì)胞膜和細(xì)胞器破裂溶解，細(xì)胞內(nèi)容物釋放引起周圍組織產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)對(duì)其他細(xì)胞具有破壞作用，常表現(xiàn)為成群細(xì)胞的丟失或破壞。

二、細(xì)胞凋亡

?細(xì)胞凋亡：是指體內(nèi)細(xì)胞主動(dòng)發(fā)生的、有基因控制的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，是細(xì)胞為適應(yīng)生存環(huán)境而主動(dòng)采取的死亡方式。

（一） 凋亡發(fā)生的過程

1. 凋亡的起始：

?細(xì)胞膜表面微絨毛和細(xì)胞間連接的減少、消失，但細(xì)胞膜保持完整，未失去通透性；

?細(xì)胞質(zhì)濃縮、細(xì)胞器改變（線粒體增大、線粒體嵴明顯；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膨大，溶酶體增多，細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)排列紊亂）；

?染色質(zhì)固縮。

2. 凋亡小體的形成：

?當(dāng)?shù)蛲黾?xì)胞核染色質(zhì)裂解形成大小不等的碎片后，細(xì)胞膜皺縮，整個(gè)細(xì)胞經(jīng)過類似胞吐的方式，形成一些大、小不等的，由細(xì)胞膜包裹的、表面光滑的球形小體。

?凋亡小體是判斷細(xì)胞凋亡的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)之一。

3. 凋亡小體逐漸被鄰近的細(xì)胞所吞噬并消化

（二） 凋亡細(xì)胞的特征

1、染色質(zhì)異常凝集、核質(zhì)邊緣化，胞質(zhì)凝縮，染色質(zhì)進(jìn)一步裂解形成大小不等的核碎片，核斷裂，凋亡小體形成。

2、凋亡小體被鄰近的細(xì)胞所吞噬消化，無內(nèi)容物釋放，不會(huì)產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。

3、凋亡細(xì)胞仍需合成一些蛋白質(zhì)，要消耗ATP。

4、凋亡細(xì)胞的DNA電泳后呈梯狀；壞死細(xì)胞的DNA電泳后呈彌散狀。

5、凋亡是通常是生理性的；壞死是病理性的。

（三） 細(xì)胞凋亡與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

1.與發(fā)育的關(guān)系

凋亡在生物發(fā)育過程中的作用主要有：

①去除不需要的結(jié)構(gòu)； ②控制細(xì)胞數(shù)目；

③去除有害細(xì)胞； ④細(xì)胞的自我保護(hù)作用。

2.細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系

（1）細(xì)胞過度凋亡，導(dǎo)致心血管疾病；

（2）細(xì)胞凋亡受阻，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生；

（3）細(xì)胞凋亡的研究給自身免疫病帶來真正的突破；

（4）神經(jīng)系統(tǒng)的退行性病變。

復(fù)習(xí)思考題：

1.Hayflick界限

2.細(xì)胞衰老的概念和特征

3.細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死概念、特征、區(qū)別

練習(xí)題:

（一） 名詞解釋：細(xì)胞衰老、細(xì)胞壞死、細(xì)胞凋亡、 Hayflick界限

（二） 問答題：

1、細(xì)胞衰老有哪些特征？

2、細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡的主要特征分別有哪些？

3、細(xì)胞凋亡的基本過程？

4、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的主要特征比較。

5、細(xì)胞凋亡的機(jī)制有哪些，其要觀點(diǎn)是什么？（4種）

第二十五章 個(gè)體發(fā)育中的細(xì)胞

教學(xué)要求:

?掌握：干細(xì)胞的概念、干細(xì)胞的生物學(xué)特征。

?熟悉：胚胎干細(xì)胞的概念和特征。腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性。

?了解：成體干細(xì)胞特征、干細(xì)胞增殖和分化的調(diào)控、干細(xì)胞的定向誘導(dǎo)分化。

第一節(jié) 干細(xì)胞

概述:

1、干細(xì)胞的概念

干細(xì)胞：是指一類處于分化過程之中，具有分裂增殖能力（自我復(fù)制）和多向分化潛能的細(xì)胞。

它存在于人體或動(dòng)物個(gè)體發(fā)育各個(gè)階段的組織器官中，是各種分化細(xì)胞或特化細(xì)胞的初始來源。

2、干細(xì)胞的分類

?根據(jù)分化潛能的高低：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、單能干細(xì)胞

?根據(jù)細(xì)胞來源時(shí)期不同：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞

一、干細(xì)胞的生物學(xué)特性

（一）干細(xì)胞的形態(tài)和生化特征

1、形態(tài)特征：通常呈圓形或橢圓形，體積較小，核質(zhì)比例相對(duì)較大。

2、生化特征：干細(xì)胞都具有較高的端粒酶活性；不同的干細(xì)胞具有不同的生化標(biāo)志。

（二）干細(xì)胞的增殖特性

1、緩慢性（干細(xì)胞自身的增殖非常緩慢。）

?意義:①有利于干細(xì)胞對(duì)特定的外界信號(hào)作出反應(yīng)，以決定進(jìn)行增殖還是進(jìn)入特定的分化程序；

②可以減少基因發(fā)生突變的危險(xiǎn)，使干細(xì)胞有更多的時(shí)間發(fā)現(xiàn)和校正復(fù)制錯(cuò)誤，具有防止體細(xì)胞自發(fā)突變的作用。

?干細(xì)胞到分化細(xì)胞的發(fā)育過程中，有兩種過渡類型的細(xì)胞——短暫增殖細(xì)胞和祖細(xì)胞。

（1） 短暫增殖細(xì)胞：介于干細(xì)胞和分化細(xì)胞之間；分裂速度快，經(jīng)過短暫增殖和快速分裂后產(chǎn)生分化細(xì)胞。

?意義：可使少量干細(xì)胞產(chǎn)生較多的分化細(xì)胞，同時(shí)保護(hù)干細(xì)胞。

（2）祖細(xì)胞：沒有自我更新能力，經(jīng)過幾次分裂后，產(chǎn)生的細(xì)胞均為終末分化細(xì)胞。

2、自穩(wěn)性（干細(xì)胞通過自我更新以維持自身數(shù)目恒定。是區(qū)別于腫瘤細(xì)胞的本質(zhì)特征。）

（1）在正常生理狀態(tài)下，干細(xì)胞多以不對(duì)稱分裂方式用于補(bǔ)充組織在自我更新過程中衰老和死亡的細(xì)胞。（不對(duì)稱分裂使機(jī)體對(duì)干細(xì)胞的調(diào)控更具有靈活性，可以更靈活地應(yīng)對(duì)機(jī)體生理變化的需要。）

?對(duì)稱分裂：當(dāng)干細(xì)胞分裂時(shí)，產(chǎn)生的2個(gè)子代細(xì)胞都是干細(xì)胞或都是分化細(xì)胞．

（2）在創(chuàng)傷等應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，由于需要大量的細(xì)胞代替和補(bǔ)充壞死的組織細(xì)胞，干細(xì)胞的分裂方式可能就不再局限于不對(duì)稱方式，可以以對(duì)稱分裂的方式快速增殖。

?不對(duì)稱分裂：當(dāng)干細(xì)胞分裂時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)子代干細(xì)胞和一個(gè)子代分化細(xì)胞．

（三）干細(xì)胞的分化特征

1、干細(xì)胞的分化潛能 (干細(xì)胞分化具有多潛能性，不同干細(xì)胞的分化潛能不同。)

?干細(xì)胞可按其分化潛能分為：全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。