醫(yī)學細胞生物第五版知識點大全.doc

醫(yī)學細胞生物學復習知識點【第一章-緒論】第一節(jié) 細胞生物學概述u 地球上所有生物均由細胞構成，細胞是生物體結構和功能的基本單位。一、細胞生物學的概念與研究內容1. 概念細胞生物學是從細胞的顯微、亞顯微和分子三個水平對細胞的各種生命活動開展研究的學科。研究內容分三個層次： 顯微（細胞）水平-光學顯微鏡技術 亞顯微（亞細胞）水平-電子顯微鏡技術 分子水平-分子生物學技術、生物物理學方法2. 研究內容研究對象：細胞研究特點：結構與功能相結合關注細胞間的相互關系，闡明生物體的生命現(xiàn)象的機制和規(guī)律，包括：1 生長、發(fā)育2 分化、繁殖 3 運動4 遺傳、變異5 衰老和死亡細胞遺傳學 基因組學 （genomics）細胞生理學 新興領域 蛋白質組學（proteomics）分支學科 細胞社會學 細胞組學（cytomics）膜生物學 染色體生物學 干細胞生物學 細胞生物學研究的常用模式生物細菌-基因調控、細胞周期等酵母-蛋白質分泌和膜的起源線蟲-細胞凋亡的調控果蠅-分化細胞系的產生斑馬魚-腦和神經系統(tǒng)的形成和功能小鼠-(包括培養(yǎng)細胞)腫瘤等疾病模型擬南芥-器官的發(fā)育和模式二、 細胞生物學在生命科學中的地位 生命科學的重要分支學科、生命科學的基礎學科、現(xiàn)代生命科學中的前沿學科之一、生命科學中最為活躍的研究領域之一細胞生物學的兩種重要研究方式：1. 表型特征 分子機制2. 生物大分子 其對細胞功能或行為的影響因此，細胞生物學也被稱為: 細胞分子生物學 或 分子細胞生物學第二節(jié) 細胞生物學發(fā)展的幾個主要階段一、細胞的發(fā)現(xiàn)與細胞學說的創(chuàng)立1. 細胞的發(fā)現(xiàn) 1665年英國物理學家Robert Hooke觀察到了軟木塞中的蜂窩狀小室，并將其命名為cell（細胞）。 自1677年開始，荷蘭科學家A. Van Leeuwenhoek用自制的高倍放大鏡和顯微鏡觀察到了包括精子、細菌在內的活細胞。 2.細胞學說的創(chuàng)立 1838-1839年施萊登和施旺提出了細胞學說（Cell Theory）?；緝热荩阂磺猩铮瑥膯渭毎锏礁叩葎?、植物都是由細胞組成的；細胞是生物形態(tài)結構和功能活動的基本單位。 1855年R. Virchow提出“一切細胞只能來自原來的細胞”，完善了細胞學說。細胞學說創(chuàng)立的意義： 推動作用 19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一 二、光學顯微鏡下的細胞學研究19世紀中葉到20世紀初期技術：固定和染色發(fā)現(xiàn)：無絲分裂 中心體有絲分裂 線粒體減數(shù)分裂 高爾基體三、實驗細胞學階段20世紀初期到20世紀中葉主要特點：采用多種實驗手段研究細胞的生化代謝和生理功能主要工作： Morgan“基因學說”： 基因是遺傳性狀的基本單位 組織培養(yǎng)技術 檢測細胞中核酸的方法 從活細胞中分離出細胞核和各種細胞器四、細胞生物學的誕生與發(fā)展 電子顯微鏡的發(fā)明和20世紀中葉分子生物學的發(fā)展，標志著亞顯微結構與分子水平相結合的細胞生物學的開端4.1 電子顯微鏡的應用使細胞學研究深入到亞顯微水平 1933年： 德國E. Ruska等人發(fā)明了電子顯微鏡（透射電鏡） 1940-1980：電鏡的技術不斷革新，明確了過去在光鏡下看到的高爾基體和線粒體； 發(fā)現(xiàn)了過去在光鏡下看不到的細胞器:內質網、溶酶體、核糖體、細胞骨架結構 4.2 分子生物學的研究進展促進了細胞生物學的形成與發(fā)展 1952年RE. Franklin拍攝到清晰的DNA晶體的X-衍射照片。1953年她認為DNA是一種對稱結構，可能是螺旋。 1953年， Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962 年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎 。1953-1970：分子生物學進入一個快速的發(fā)展時期： 證明 DNA 復制為半保留復制 發(fā)現(xiàn)“中心法則”（central dogma: DNARNA蛋白質 發(fā)表三聯(lián)體密碼假說、確定了DNA中編碼氨基酸的“密碼子” 建立了 DNA 重組技術和DNA序列分析技術 以上理論和技術的建立，使細胞的形態(tài)結構和生理功能研究深入到分子水平，形成了從分子水平、亞細胞水平和細胞整體水平來探討細胞生命活動的學科，即細胞生物學(Cytology發(fā)展為Cell Biology開始于20世紀60年代)。 DNA雙螺旋模型提出之后,伴隨一系列分子生物學技術的建立，使細胞生物學與分子生物學緊密結合。讓人們能夠在分子水平上探索細胞的各種生命活動。從此細胞生物學的研究進入分子細胞生物學時代。五、細胞生物學的發(fā)展趨勢 單個細胞顯微、亞顯微、 生物個體水平研究細胞功能的分子基礎，分子水平的研究 研究細胞間相互作用、分工協(xié)作的社會關系。第三節(jié) 細胞生物學與醫(yī)學1. 細胞生物學是現(xiàn)代醫(yī)學的基礎和支柱學科 醫(yī)學要解決的問題： 是闡明人的生、老、病、死等生命現(xiàn)象的機制和規(guī)律，并對疾病進行診斷、治療和預防 細胞是體現(xiàn)人類生、老、病、死之單位： 人類生命從受精卵開始，經過胎兒、新生兒、幼年、成年、老年直至死亡等過程，這些過程都是以細胞為單位進行的 細胞的結構損傷和功能紊亂是的疾病的本質所在： 癌癥：是正常細胞癌變的結果 糖尿?。菏且葝u細胞受損或機體細胞失去對胰島素的反應 阿爾茨海默病（老年癡呆癥）：膽堿能神經元進行性死亡 帕金森?。憾喟桶纺苌窠浽軗p 2. 醫(yī)學細胞生物學的概念 醫(yī)學細胞生物學作為細胞生物學的一個重要分支，所要探討的主要是與醫(yī)學相關的細胞生物學問題，這些問題往往是疾病發(fā)生發(fā)展的基礎。 以揭示人體各種細胞在生理和病理過程中的生命活動規(guī)律為目的，期望能對人體各種疾病的發(fā)病機制予以深入闡明，為疾病的診斷、治療和預防提供理論依據(jù)和策略，這就是醫(yī)學細胞生物學的主要研究內容。 細胞生物學是轉化醫(yī)學研究的基石 ：轉化醫(yī)學強調將基礎研究與解決患者實際問題相結合，實現(xiàn)從“實驗室到床邊”的轉化。 【第二章-細胞的概念與分子基礎】一、原核細胞與真核細胞的區(qū)別？二、細胞的化學組成是什么？三、如何理解細胞組分及其表現(xiàn)形式的動態(tài)變化第一節(jié) 細胞的基本概念自然界中的生物：可區(qū)分為3個域細菌域生物(prokaryotic cell)：原核細胞古菌域生物（archaeon）：古核細胞真核域生物(eukaryotic cell)：真核細胞一、原核細胞種類：支原體-最小最簡單的細胞；細菌-原核細胞的典型代表。原核細胞的特點： 結構簡單，僅由細胞膜包繞；細胞質內含有DNA區(qū)域，但無被膜包圍。 胞質內沒有細胞器，但有核糖體(70S,大亞基50、小亞基30）。 在裸露的環(huán)狀DNA分子中，基因的編碼序列排列在一起，無內含子。 蛋白質合成特點：轉錄與翻譯同時進行。細菌結構示意圖二、真核細胞 高等生物由真核細胞組成 真核細胞的形態(tài)：多樣 真核細胞的大小：10-20m,但卵細胞大。真核細胞的基本結構： 細胞膜光學顯微鏡下 細胞質 細胞核（可看到核仁）（光鏡下的結構稱顯微結構）胞質中可看到: 膜性細胞器:內質網、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物電子顯微鏡下 酶體、線粒體; 細胞骨架: 微管、微絲、中間纖維. 胞核中可看到：染色體、核骨架. （電鏡下的結構稱亞顯微結構）三、原核細胞與真核細胞的比較第二節(jié) 細胞的分子基礎(細胞的化學組成) 細胞中的化學元素 基本元素：C、H、O、N (占90%)、S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg 、Fe (此12種占99.9%)微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Cr、Si、F、Br、I、Li、Ba 一、組成細胞的生物小分子1. 無機化合物：水和無機鹽(1) 水：含量最多（70%）存在形式： 游離水，細胞代謝反應的良好溶劑 結合水，與蛋白質分子結合，是細胞結構的重要成分。水的結構特點：水分子由1個氧原子和2個氫原子組成，呈V字形，尾端帶負電，兩翼帶正電，從而表現(xiàn)出極性。A. 水分子具有極性，因而是極性分子的良好溶劑。但不能溶解非極性物質(脂類)。B. 水分子可同蛋白質中的正、負電荷結合。（2）無機鹽：含量：細胞干重的2%5%存在形式：離子狀態(tài)： Cl-、HPO42-、HCO3- 、 Na+ 、 K+、Ca2+、Mg2+功能：維持細胞內外的滲透壓和pH 維持神經、肌肉應激性 維持酶的活性 與蛋白質或脂類結合2. 有機小分子：是組成生物大分子的亞單位 單糖 多糖脂肪酸 脂類 氨基酸 蛋白質核苷酸 核酸（1）單糖 小分子單糖：(CH2O)n 五碳糖(戊糖)：核糖 六碳糖(己糖)：葡萄糖 （2）脂肪酸 小分子: 脂肪酸無分支的具有偶數(shù)碳原子的脂肪族羧酸。結構特點：由兩部分組成，一端是疏水性的長烴鏈，另一端是親水性的羧基（-COOH）。分類：短鏈（2 4C） 飽和（所有的碳原子均與氫原子結合）中鏈（6 10C） 長鏈（12 26C） 不飽和（碳原子間含有一個或多個雙鍵） （3）氨基酸蛋白質的基本組成單位（4）核苷酸 磷酸 P- P-P- P-P-P- 戊糖 核糖 脫氧核糖 堿基 嘌呤 A G 嘧啶 C T U二、組成細胞的生物大分子 DNA攜帶遺傳信息 RNA遺傳信息表達與調控 蛋白質構成細胞的主要組分（占細胞 干重的50%）、維持細胞的形狀結構、細胞功能的主要執(zhí)行者 多糖存在于細胞表面和細胞間質 脂類細胞膜結構的主要組分（占膜成分的50%）(1) DNA：由幾十個幾百萬個單核苷酸聚合而成，核苷酸為其組成單位。(2) RNA: 由DNA轉錄而來、與DNA上的區(qū)別僅在于RNA中的U替代了DNA中的T，RNA種類繁多。(3) 蛋白質：由幾十個幾百個氨基酸組成的多聚體，氨基酸為蛋白質組成單位，氨基酸之間以肽鍵連接。 蛋白質的一級結構 : 蛋白質的一級結構是指蛋白質分子中氨基酸的排列順序。 蛋白質的二級結構 : 多肽鏈局部區(qū)域的氨基酸的規(guī)則排列。-螺旋 （- helix）、-折疊 （- sheet） -螺旋 （- helix）：特點: 右手螺旋螺旋一圈有3.6個氨基酸殘基螺距為0.54nm氨基酸側鏈伸向螺旋外側螺旋的走向都為順時針方向 -折疊(-sheet)： 多肽鏈充分伸展，兩條以上肽鏈或一條肽鏈內的若干肽段可平行 排列，兩條肽鏈走向可相同，也可相反。并通過肽鏈間的肽鍵羰基氧和亞氨基氫形成氫 鍵從而鞏固-折疊結構。 蛋白質的三級結構 ： 三級結構是由不同側鏈間相互作用形成的肽鏈折疊，相互作用的方式有氫鍵、離子鍵和疏水鍵等。具有三級結構的蛋白質即表現(xiàn)出生物學活性。 蛋白質的四級結構 ： 是在三級結構基礎上形成的，在四級結構中每個獨立的三級結構的肽鏈成為亞基，多肽鏈亞基之間通過氫鍵等非共價鍵的相互作用，即形成了更為復雜的空間結構。(4) 多糖大分子糖 （動物細胞）雙糖寡糖 （植物細胞）多糖 糖原(動物細胞) 淀粉(植物細胞)“單糖分子通過脫水作用以糖苷鍵結合形成多糖?！碧穷惖墓δ埽?.儲存能量（糖原和淀粉）2.構成細胞的結構物質（如糖蛋白和糖脂是細胞膜的構成成分）3.在細胞識別、細胞粘附及信息傳遞中發(fā)揮重要作用（如免疫球蛋白IgG、粘附分子整合素等）(5) 脂類大分子脂類甘油三酯（脂肪）磷脂 甘油磷脂（四種） 鞘磷脂 甘油三酯：3分子脂肪酸與1分子甘油以酯鍵相連構成。 磷脂：是細胞膜脂類的主要組分（見第四章）【第四章-細胞膜與物質的穿膜運輸】1. 掌握細胞膜的化學組成分子、生物學特性及細胞膜的分子結構模型。 2. 掌握小分子物質穿膜運輸方式及特點，大分子和顆粒物質運輸?shù)陌膛c胞吐作用，受體介導的胞吞作用。 3. 熟悉細胞表面的特化結構，細胞膜異常時與某些疾病發(fā)生的關系。細胞膜又稱質膜 (Plasma membrane) ，是包圍在細胞質表面的一層薄膜，是生命進化的關鍵一步。作用： 與外界環(huán)境分隔，形成特有的內環(huán)境 物質轉運 細胞外感受器：信號傳遞、細胞識別 質膜 生物膜單位膜(電鏡下呈“兩暗夾一明”）內膜非共價鍵 脂類 脂質雙層 共價鍵非共價鍵結構組成 蛋白質 轉運蛋白、連接體、受體、酶 糖脂糖類 細胞外被 糖蛋白功能：轉運 小分子 大分子、大顆粒第一節(jié) 細胞膜的化學組成與生物學特性一、質膜的化學組成（一）膜脂(細胞膜上的脂類） 1.膜脂的組成成分： （1） 磷脂（phospholipid）-膜脂分子中含有磷酸基團 是膜脂的基本成分,含量最高 50%以上 甘油磷脂 -以甘油為骨架磷脂酰膽堿 (卵磷脂)磷脂酰乙醇胺 （腦磷脂）磷脂酰絲氨酸 (負電荷)磷脂酰肌醇 鞘磷脂 （2） 膽固醇 Cholesterol散布在磷脂分子之間 結構特點： 羥基/甾環(huán)/烴鏈（3）糖脂 glycolipid -分布在質膜的非胞質面結構特點：脂類 + 寡糖 在 植物、細菌：磷脂酰膽堿的衍生物 動物：鞘氨醇衍生物，稱鞘糖脂2.膜脂的特征：均為兩性分子 P72-73 親水（hydrophilic） 頭部 極性基團 疏水（hydrophobic）尾部 C-H 鏈（二）膜蛋白 1.含量 髓鞘膜 25% 線粒體內膜 75% 一般膜 50% 2.存在方式-根據(jù)膜蛋白與脂質雙層結合的方式不同分類 （1）膜內在蛋白(穿膜蛋白),占70%-80% 單次穿膜（下圖A） 多次穿膜（下圖B） 多亞基穿膜（下圖C）（2）膜外在蛋白(周邊蛋白）占20%-30% 位于膜兩側，結合弱 蛋白質：借螺旋與脂單層互作(胞質一側,下圖D） 蛋白質：附著在穿膜蛋白上(兩側,下圖G、H)（3）脂錨定蛋白(脂連接蛋白） 脂質分子 + 蛋白質（共價鍵） 脂肪酸鏈 + 蛋白質（胞質側，下圖E） 與磷脂酰肌醇分子相連的寡糖鏈 + 蛋白質（質膜外，下圖F），稱為“糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白”。 （三）膜糖 1.組成及存在形式 糖脂: 脂類 + 寡糖 糖蛋白: 蛋白質 + 寡糖 多糖 糖基化位點 N-連接（天冬酰胺） O-連接（絲氨酸、蘇氨酸） 糖種類:葡萄糖半乳糖甘露糖巖藻糖唾液酸N-乙酰半乳糖胺N-乙酰葡萄糖胺 2.含量 2-10% 3.存在部位 非細胞質一側 細胞外被（糖萼）二、質膜的特性 1.不對稱性 （1）膜脂的不對稱性 RBC 外層 磷脂酰膽堿、鞘磷脂 糖脂 內層 磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺 負電荷（2）膜蛋白的不對稱性（3）膜糖的不對稱性 非細胞質一側2.二維流動性（1）脂類的流動性 運動方式 側向擴散: 107times/sec 翻轉運動: once/month 旋轉運動: 彎曲運動: 伸縮振蕩運動： 影響膜流動性的因素 相變0 脂雙層的液晶態(tài)特性液態(tài) 晶態(tài) *相變：溫度的變化導致膜狀態(tài)的改變 *相變溫度：溫度的下降可導致流動的液晶態(tài)轉變?yōu)椤氨鶅龅木钅z”，當溫度上升到某一點時又可轉變?yōu)橐壕B(tài)，該臨界溫度謂之相變溫度。 0 脂肪酸鏈（C-H 鏈）的飽和度: 含不飽和碳氫鏈的膜流動性大0 C-H 鏈的長度: 含短碳氫鏈的膜流動性大0 膽固醇的含量: 雙重調節(jié)作用相變溫度以上：膽固醇含量高,膜穩(wěn)定性好 相變溫度以下：干擾晶態(tài)形成0 卵磷脂與鞘磷脂的比例 卵磷脂比例高,膜流動性好0 膜蛋白的結合方式（2）膜蛋白的流動性 側向擴散 實驗證實： 細胞融合實驗、光致漂白熒光恢復法（光脫色恢復技術） 旋轉運動三、生物膜的分子結構模型1.流動鑲嵌模型是目前普遍接受的模型 脂質雙層 內在、外在蛋白 流動性/不對稱性 晶格鑲嵌模型、板塊模型是對該模型的有效補充 2.脂筏模型是在流動鑲嵌模型基礎上的新進展 脂筏（lipid raft):由特殊脂質和蛋白質組成的微區(qū)，富含膽固醇和鞘磷脂，聚集一些特定種類的膜蛋白。該微區(qū)比膜的其他部分厚且較少流動。利于: 蛋白質相互作用、蛋白質變構功能：參與信號轉導、受體介導的胞吞第二節(jié) 小分子物質和離子的穿膜運輸物質跨膜運輸可以分為被動運輸和主動運輸兩大類 被動運輸 簡單擴散 易化擴散 一、簡單擴散（simple diffusion） 特點 溶質分子通過質膜進行自由擴散，不需要膜轉運蛋白協(xié)助。 轉運是由高濃度向低濃度方向進行，所需要的能量來自高濃度本身所包含的勢能，不需要細胞提供能量。膜的選擇通透性 易于通過膜的物質 脂溶性物質不帶電荷小分子物質 不易通過膜的物質 帶電荷物質大分子物質 條件 溶質必須能透過膜； 溶質在膜兩側保持一定的濃度差。二、易化擴散（facilitated diffusion）1.定義在特異性的膜運輸?shù)鞍捉閷拢恍┓侵苄裕ɑ蛴H水性）的物質順電化學梯度的跨膜轉運。不消耗細胞的代謝能，屬于被動運輸。膜運輸?shù)鞍祝╩embrane transport protein）是指細胞膜上負責轉運不能通過簡單擴散穿膜的物質的蛋白質。如負責轉運各種離子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸及各種代謝產物的載體蛋白和通道蛋白。 載體蛋白（carrier）： 與特定溶質分子結合，通過構象改變進行物質轉運，既介導被動運輸又介導主動運輸。 2.特點 具有選擇性、特異性 轉運速率遠高于直接穿膜的簡單擴散，但低于通道 具有飽和性，存在最大轉運速度 門控通道的類型 1 配體門控通道 離子通道型受體 與胞外特定配體結合后構象改變，“閘門”打開，允許某種離子快速跨膜轉運。如乙酰膽堿受體是典型的配體門控通道。2 電壓門控通道 跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構象變化，使通道開放，離子順濃度梯度自由擴散通過細胞膜。 通道開放時間只有幾毫秒，隨即迅速自發(fā)關閉。 電壓門控通道主要存在于可興奮細胞，如神經元、肌細胞及腺上皮細胞等。3 應力激活通道 通道蛋白受應力作用，引起構象改變而開啟“閘門”，離子通過親水通道進入細胞，引起膜電位變化，產生電信號。 如內耳毛細胞感受聲波震動聽覺的產生 離子通道的特點 介導被動運輸；對離子有高度選擇性；轉運速率高；不持續(xù)開放，受“閘門”控制。 水通道介導水的快速轉運 1.定義： 細胞膜上由水孔蛋白（aquaporin，AQP）形成的專一性轉運水分子的通道。2.水通道蛋白的結構水通道在質膜上是由四個對稱排列的圓筒狀亞基包繞而成的四聚體，每個亞基(即一個AQP1分子)的中心存在一個只允許水分子通過的中央孔，孔的直徑約0.28nm，稍大于水分子直徑。3.水通道的特點（1）持續(xù)開放的膜通道蛋白。（2）轉運速度快：一個AQP1通道蛋白每秒鐘可允許3109個 水分子通過。（3）水分子移動方向完全由膜兩側的滲透壓差決定。被動運輸（passive transport）小結 比較簡單擴散和易化擴散 運輸方式主動or被動運輸？運輸方向是否需要膜運輸?shù)鞍?？是否消耗能量？溶質轉運速度簡單擴散易化擴散三、主動運輸 主動運輸定義載體蛋白介導的物質逆電化學梯度、由低濃度一側向高濃度一側進行的穿膜轉運方式。與某種釋放能量的過程相偶聯(lián)，能量來源包括ATP水解、光吸收、電子傳遞、順濃度梯度的離子運動等。 主動運輸?shù)奶攸c（1）低濃度高濃度運輸。（2）需要能量。 主動運輸所需的能量來源主要有：通過水解ATP獲得能量或離子濃度梯度勢能 （3）都由載體蛋白介導。 主動運輸?shù)姆诸?原發(fā)性主動運輸 繼發(fā)性主動運輸 1、原發(fā)性主動運輸(primary active transport)：原發(fā)性主動轉運是指細胞直接利用代謝產生的能量將物質（通常是帶電離子）逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉運的過程。介導這一過程的膜蛋白稱為離子泵(ion pump)。 ATP驅動泵 特點： 屬穿膜蛋白，在膜的胞質側有一個或多個ATP結合位點，能夠水解ATP使自身磷酸化，利用ATP水解所釋放的能量將被轉運分子或離子從低濃度向高濃度轉運，所以常稱之為“泵”。 具有專一性,如鈉鉀泵、氫泵、鈣泵等。ATP驅動泵類型 P-型離子泵：驅動陽離子跨膜轉運，如鈉鉀泵。V-型質子泵：需ATP供能，對H+的轉運。F-型質子泵：合成ATP，在能量轉換中起重要作用，如線粒體ATP酶。ABC轉運體：參與糖、氨基酸及小分子物質的運輸。 Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶） 結構組成:由2個亞基（大亞基）和2個亞基（小亞基）組成。亞基是一個多次穿膜的膜整合蛋白，具有ATP酶活性，亞基具有組織特異性，功能不清楚。 功能 1水解一個ATP分子 2向細胞外輸出3個Na+，轉入2個K+ 3維持滲透壓平衡、保持細胞容積恒定、產生和維持膜電位、為某些物質的吸收提供驅動力。4為蛋白質合成及代謝活動提供必要的離子濃度。 2、繼發(fā)性主動運輸（secondary active transport） 間接利用ATP能量的主動轉運過程。即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉運時，能量非直接來自ATP的分解。 特點 由Na+-K+泵（或H+泵）建立離子電化學梯度，載體蛋白間接消耗ATP所完成的主動運輸方式。 物質穿膜運動所需要的直接動力來自膜兩側離子的電化學梯度的勢能。 協(xié)同運輸類型 共運輸（symport）：物質運輸方向與離子轉移方向相同，如：小腸細胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進入。 對向運輸（antiport）：物質運輸方向與離子轉移的方向相反，如動物細胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運輸?shù)姆绞絹磙D運H+以調節(jié)細胞內的pH值。第三節(jié) 大分子和顆粒物質的穿膜運輸小泡運輸（vesicular transport） 定義：大分子和顆粒物質被運輸時并不穿過細胞膜，物質進出是由膜包圍，形成囊泡，通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成轉運過程。 發(fā)生位點：質膜及胞內各種膜性細胞器之間的物質運輸。 作用：促進細胞內外物質交換、信息交流等。胞吞（endocytosis） 定義：指質膜內陷，包圍細胞外物質形成胞吞泡，脫離質膜進入細胞內的轉運過程 ，又稱入胞或內吞。 類型：根據(jù)胞吞物質的大小、狀態(tài)及特異程度不同分為吞噬、胞飲和受體介導的胞吞。 n 吞噬（phagocytosis） u 定義：細胞膜凹陷或形成偽足，攝入直徑大于250nm的顆粒物質（如細菌、細胞碎片等）的過程，形成的小囊泡稱吞噬體（phagosome）或吞噬泡（phagocytic vesicle）。 u 細胞：具有吞噬功能的細胞中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞。 u 功能：在機體防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用 。 n 胞飲（pinocytosis）u 定義：細胞質膜內陷，非特異性攝入溶質或液體的過程，形成的小囊泡稱胞飲體(pinosome)或胞飲泡（pinocytic vesicle）。 u 細胞分布：常見于巨噬細胞、白細胞、毛細血管內皮細胞、腎小管內皮細胞、小腸上皮細胞等。n 受體介導的胞吞 （receptor-mediated endocytosis）u 定義：細胞通過受體的介導攝取細胞外特異性蛋白質或其他化合物的過程。為細胞提供了高效、選擇性地攝取細胞外大分子物質的方式。 u 特點：具有選擇性和高效性。 胞吐（exocytosis） 定義：細胞內合成的物質通過膜泡轉運至細胞膜，與質膜融合后將物質排出細胞外的過程稱為胞吐作用，也稱為外排或出胞。 胞吐作用分為兩種類型 連續(xù)性分泌（constitutive secretion） 受調分泌（regulated secretion）n 連續(xù)性分泌u 定義：連續(xù)性分泌途徑指分泌蛋白在粗面內質網合成后，轉運至高爾基復合體修飾、濃縮、分選、裝入分泌膜泡，隨即被運送到細胞膜，與質膜融合，將分泌物排出的過程。u 分布：普遍存在于所有的動物細胞中n 受調分泌u 定義：調節(jié)性分泌途徑是指細胞分泌蛋白合成后被儲存于分泌囊泡內，只有當細胞接受到細胞外信號的刺激，才能啟動胞吐過程，將分泌物釋放到細胞外。u 分布：存在于分泌激素、酶、神經遞質的特化細胞中。【第五章 細胞的內膜系統(tǒng)】1. 掌握內膜系統(tǒng)的概念及結構組成。2. 掌握糙面內質網、光面內質網、高爾基復合體、溶酶體、過氧化物酶體的主要化學組成、結構特征與生理功能。3. 熟悉內膜系統(tǒng)之間在結構、功能及來源發(fā)生上的相互關系。4. 熟悉囊泡的主要類型及其在胞內物質轉運中的重要作用。細胞內膜系統(tǒng): 真核細胞特有的結構 與原核細胞相互區(qū)別的重要標志之一 在結構、功能或發(fā)生上相互關聯(lián)的一些由膜圍繞的細胞器（核膜、內質網、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體和各種小泡）；相互分隔成封閉性區(qū)室且各有一套獨特的微環(huán)境。有相對固定的比鄰關系；各部分互不干擾、但又互相依存、高度協(xié)調地進行各種代謝活動。 主要功能是蛋白質的合成和分選核糖體(ribosome) （不屬于細胞內膜系統(tǒng)） 又名核蛋白體，沒有膜包裹的顆粒狀細胞器，蛋白質合成的機器，普遍存在于原核細胞和真核細胞中。 核糖體唯一的功能是按mRNA的指令指導氨基酸高效而精確地合成蛋白質或多肽一 化學組成和基本類型RNA：60%，構成核糖體的骨架蛋白質：40% 兩種基本類型：70S的核糖體 原核細胞2500 X 103 真核細胞 線粒體內的核糖體 葉綠體內的核糖體 80S的核糖體： 除線粒體、葉綠體以外的真核細胞的核糖體4800 X 103分布 原核細胞：大部分核糖體游離存在真核細胞：大部分為附著核糖體二核糖體的結構 電鏡下：顆粒狀 大亞基 小亞基 一般以游離狀態(tài)存在，只有當小亞基與mRNA結合后，大亞基才與小亞基結合，形成完整的核糖體。 三細胞內分布與蛋白質合成分布 附著核糖體 附著在粗面內質網上（合成分泌蛋白和膜蛋白） 游離核糖體 游離在細胞質中（合成基礎性蛋白） 多聚核糖體： 多個核糖體結合到一條mRNA鏈上排列，形成蛋白質合成的功能單位 附著和游離核糖體的結構和功能相同，不同點在于合成蛋白質的種類不同。第一節(jié) 內質網內質網的發(fā)現(xiàn)v 19世紀：在光鏡下觀察動物腺細胞時發(fā)現(xiàn)，稱為動質。v 1945年：Porter等在電鏡下觀察小鼠成纖維細胞時發(fā)現(xiàn)，命名為內質網（endoplasmic reticulum, ER）。一、內質網的形態(tài)結構與基本類型（一）內質網的形態(tài)結構 由一層生物膜包裹的相互連續(xù)的小管、小泡和扁囊組成的網狀系統(tǒng)，膜厚約56nm。內腔內質網腔 內質網膜與核外膜連續(xù) 內質網腔與核膜腔相通分布： 內質網分布于內質區(qū)，并擴展、延伸至靠近細胞膜的外質區(qū)。 除哺乳類成熟的紅細胞之外，內質網普遍存在于各類細胞之中。（二）內質網的基本類型1、 粗面內質網（rER） 呈板層狀整齊排列的扁囊 表膜面附著許多顆粒狀的核糖體 內質網與核糖體共同形成復合機能結構 主要功能合成分泌性蛋白和膜蛋白 分泌蛋白合成旺盛的細胞（胰腺和漿細胞）豐富、發(fā)達 分化程度低（胚胎細胞、干細胞、腫瘤細胞或）較少，但游離核糖體增多 2、滑面內質網（sER） 內質網表面無核糖體附著，少有扁囊結構，多由分支小管或小泡構成較為復雜的立體結構，常與粗面內質網相通。 是脂質合成的重要場所，所占的區(qū)域較小 在某些細胞中非常發(fā)達并具有特殊功能 如：肝細胞中豐富解毒作用 睪丸、腎上腺細胞豐富合成激素大多數(shù)細胞兩者同時存在，但比例不同（胰腺外分泌細胞全部為rER ，肌細胞全部為sER）內質網膜二、內質網的化學組成（占膜結構的50%，細胞體積10%以上，占細胞質量15-20%）脂類：30%40%較細胞膜少，主要成分為磷脂，磷脂酰膽堿較多，鞘磷脂較少。 蛋白質：60%70%較細胞膜多，約30種。 標志酶葡萄糖-6-磷酸酶 含多種酶系：蛋白質加工轉運酶系、解毒酶系、脂類代謝酶系、碳水化合物代謝酶系等微粒體（microsome）：將組織勻漿經低速離心去除核及線粒體后再超速離心后分離出的內質網碎片三、內質網的功能l 蛋白質、脂類和糖類合成的重要基地l 擴大膜的表面積，有利于酶的分布提高代謝效率l 使細胞質區(qū)域化，為物質代謝提供特定的內環(huán)境l 參與物質運輸，物質交換和解毒作用l 對細胞起機械支持作用（一）粗面內質網的功能 1、信號肽介導的蛋白質的合成 1975年，G. Blobel等提出信號肽假說，獲1999年諾貝爾生理或醫(yī)學獎。主要成分 信號肽 信號肽識別顆粒（SRP） 信號肽識別顆粒受體（SRP-R） 通道蛋白移位子、停止轉移序列信號假說（signal hypothesis)：（1）信號肽引導核糖體結合到內質網膜； 信號肽蛋白質合成中最先被翻譯的氨基酸序列 信號識別顆粒（SRP）細胞質溶膠中識別信號肽的顆粒 （2）新生肽鏈到內質網腔的跨膜轉運； 協(xié)同翻譯轉運多肽鏈穿過內質網膜入腔是與翻譯同步進行（3）蛋白質在內質網腔內的折疊； 分子伴侶協(xié)助多肽折疊、裝配和轉運（4）大部分蛋白質在內質網腔內需糖基化，形成糖蛋白；（5）蛋白質由內質網向高爾基復合體的運輸： 小泡將分泌蛋白從內質網運輸?shù)礁郀柣鶑秃象w；（6）蛋白質在高爾基復合體內加工分選；（7）運輸出細胞外；附著核糖體合成的蛋白質包括： 細胞外分泌的蛋白質（抗體、酶、肽類激素、胞外基質蛋白） 膜嵌入蛋白（細胞膜蛋白、內質網等膜性細胞器膜上的膜蛋白，還有膜受體和膜抗原） 與其他細胞組分嚴格隔離的蛋白質 需要進行復雜修飾的蛋白質 某些可溶性蛋白合成后進入細胞基質中游離核糖體主要合成： 細胞本身所需要的結構蛋白 某些特殊蛋白質（紅細胞中的血紅蛋白）2.合成脂質：合成細胞所需要的全部膜脂（磷脂和膽固醇），其中最主要的是卵磷脂。磷脂向其他膜轉運的方式 出芽方式：轉運到高爾基體、溶酶體、細胞膜 水溶性載體蛋白：在膜之間轉移磷脂3蛋白質合成的質量控制 從內質網輸送到高爾基復合體的蛋白質必須正確的折疊和組裝否則將被留在內質網腔內 通過內質網膜上的逆轉運器輸送到細胞質中并最終到細胞中降解 由分子伴侶完成（可識別錯誤折疊和未完全裝配的蛋白）（二）滑面內質網的功能 1固醇類激素的合成和脂類代謝： 合成細胞所需的大部分膜脂，含有合成膽固醇的全套酶系和使膽固醇轉化為類固醇激 素的酶類 2參與糖原的代謝： 與糖原的合成無關但與糖原的分解有關 3解毒功能： 肝臟的解毒作用由滑面內質網完成（由腸道吸收的外源性毒物或藥物以及代謝產生 的內源性毒物，均由肝細胞的內質網通過氧化、甲基化、結合等方式降低或排除毒性） 4肌細胞中含有發(fā)達的滑面內質網（稱肌漿網） ： 膜上有Ca2+-ATP，可將細胞基質中的Ca2+泵入肌漿網中貯存起來。當受到N沖動刺激 后，肌漿網釋放Ca2+到肌絲之間，激活ATP酶，使ATPADP，釋放能量，肌肉收縮。第二節(jié) 高爾基復合體(Golgi complex)蛋白質合成、加工、糖基化的場所一. 形態(tài)結構具有極性（有比較恒定的位置和方向）富有特征性扁囊堆疊（弓形）大量大小不等的囊泡順面形成面、近內質網，有許多運輸小泡（vesicles），篩選由內質網新合成的蛋白質和脂類，（凸面）然后將其輸入中央扁囊區(qū)，一小部分再返回內質網反面成熟面、近細胞膜，數(shù)目不等體積較大分泌泡（vacuoles）（凹面）中央扁平囊區(qū)（cisternae）順、反面之間高爾基復合體的3個區(qū)室的功能接受粗面內質網芽生的運輸小泡；篩選由內質網合成的蛋白和脂類，將大部分轉入扁囊去，少部分返回內質網。被標志性的化學反應嗜鋨反應顯示蛋白質的糖基化、合成糖脂和多糖可被標志性的化學反應NADP酶反應顯示體積較大的分泌泡，進行蛋白質的分選功能二. 化學組成蛋白質 ：60% 含量低于內質網膜，高于細胞膜，含有多種酶類 標志性酶糖基轉移酶脂 類 ：40% 卵磷脂介于內質網膜與細胞膜之間三功能 對來自內質網合成的蛋白質糖基化和分選發(fā)送 （一）分泌蛋白的加工與修飾 1糖蛋白的合成和修飾： 蛋白質的糖基化；糖脂的糖基化 2蛋白質的加工改造： 蛋白由無活性的酶原有活性的蛋白（二）參與蛋白質的分選和運輸 分選：不同區(qū)室對蛋白質糖鏈按順序修飾分泌蛋白、跨膜蛋白、溶酶體蛋白 運輸：高爾基反面形成運輸小泡達細胞膜/溶酶體膜膜融合、排出內容物 挽救受體識別錯誤分選而丟失的蛋白并將其運回高爾基復合體（三）形成溶酶體 先在內質網處合成溶酶體的膜蛋白、膜脂和各種酶，在高爾基復合體處加工修飾從反面分選運輸，從反面以出芽方式形成。第四節(jié) 溶酶體溶酶體的發(fā)現(xiàn)：1955年， Christian de Duve等人應用電鏡觀察鼠肝細胞時，發(fā)現(xiàn)一種富含各種水解酶的顆粒，將其命名為溶酶體(lysosome)。 分布廣泛（除成熟紅細胞外，在原核細胞中尚未觀察到溶酶體） 內含多種酸性水解酶(60多種) 細胞內消化器官 溶酶體 異質性細胞器（不同的溶酶體的形態(tài)大小甚至內容物都不完全一致） 標志酶酸性磷酸酶 膜蛋白高度糖基化 （免受溶酶體內蛋白酶的消化） 內部酸性環(huán)境（靠質子泵維持）溶酶體膜（與細胞膜和其他內膜不同）：v 含有特殊的轉運蛋白（質子泵），可借助水解ATP釋放出能量將H+泵入溶酶體內，使其內的H+濃度比細胞質中高100倍以上，以形成和維持酸性內環(huán)境v 溶酶體膜的蛋白質高度糖基化，以防止自身膜蛋白的降解v 具有多種載體蛋白可使水解后的產物向外運送一 形態(tài)特點和化學組成 顆粒狀，球形，一層單位膜包裹，內含多種高濃度酸性（ph 5.0）水解酶，可分解核酸、蛋白、多糖和脂類。二. 溶酶體的類型傳統(tǒng) 初級溶酶體: 前溶酶體成熟溶酶體，只有酶而無底物 次級溶酶體: 初級溶酶體+底物按形成過程、功能狀態(tài) 內體性：由高爾基體芽生的運輸小泡和內體合并而成 吞噬性：內體性溶酶體+被水解的各種吞噬底物融合形成自噬性底物來自細胞內衰老崩解的細胞器 底物的來源、性質 異噬性底物來自細胞外細菌、異物等 三級溶酶體殘余小體（residual body)定義：未被消化和分解的物質殘留在溶酶體中形成的電子密度較高、色調較深的小體。酶活性逐漸降低以致最 終消失，進入溶酶體生理功能作用的終末狀態(tài)。常見的殘余小體: 脂褐質(lipofusion)：神經細胞、心肌細胞 含鐵小體(siderosome)：單核巨噬細胞 多泡體(multivesicular)：神經細胞、卵母細胞、鹽酸細胞 髓樣結構(myeline figure)：腫瘤細胞、病毒感染細胞、巨噬細胞系統(tǒng)內體性溶酶體的形成過程： 酶蛋白在內質網合成并糖基化形成帶有甘露糖的糖蛋白； 甘露糖糖蛋白轉運至高爾基復合體形成面，被磷酸化形成溶酶體酶的分選信號M-6-P； 在反面高爾基網腔面，被M-6-P受體識別，包裹形成網格蛋白有被小泡； 有被小泡脫被形成無被小泡與胞內晚期內吞體結合成內體性溶酶體； 在前溶酶體膜上質子泵作用下形成酸性內環(huán)境，溶酶體酶與M-6-P受體解離，去磷酸化而成熟。三溶酶體的功能： 內/外源性物質的消化，參與生理活動和發(fā)育過程 （一）細胞內物質的消化 內源性 衰老、病變的細胞器 胞質中某些蛋白（含KFERQ序列） 更新細胞成分、維持生理功能 外源性 細菌、異物、紅細胞、胞飲攝入的可溶性物質是細胞中膽固醇的來源 （二）細胞外物質的消化 受精精子的頂體 骨質更新破骨細胞的溶酶體 （三）自溶作用與器官發(fā)育 兩棲類尾部的消失（細胞凋亡亦參與） （四）參與激素分泌的調節(jié)分泌自溶現(xiàn)象 參與甲狀腺素的生成第五節(jié) 過氧化物酶體僅存在于動物和人體細胞中（以肝、腎細胞中較為豐富）l 過氧化物酶體的發(fā)現(xiàn)1954年：過氧化物酶體（peroxisome ）又稱微體(microbody)，是 J. Rhodin首次發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細胞中的一種獨特的結構。 l 形態(tài)結構：一層單位膜包裹圓形或卵圓形直徑0.2-1.7m異質性電鏡下：有些細胞過氧化物酶體內含有晶格結構,稱為類核體或類晶體(尿酸氧化酶)。l 化學組成 含40多種氧化酶 過氧化氫酶標志酶l 功能 消除氧化底物產生的過氧化氫及毒物 參與肝、腎