細(xì)胞生物學(xué)第四版摘要

1、細(xì)胞生物學(xué)第四版各章內(nèi)容摘要第1章 緒論細(xì)胞生物學(xué)是研究細(xì)胞生命活動基本規(guī)律的學(xué)科，它是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一。細(xì)胞生物學(xué)研究的主要方面包括： 生物膜與細(xì)胞器；細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；細(xì)胞骨架體系；細(xì)胞核、染色體及基因表達(dá)； 細(xì)胞增殖及其調(diào)控；細(xì)胞分化及干細(xì)胞； 細(xì)胞死亡；細(xì)胞衰老； 細(xì)胞工程；細(xì)胞的起源與進(jìn)化。本章回顧了細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的簡史，闡述了細(xì)胞學(xué)說的建立及其重要意義，分析了細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科形成的基礎(chǔ)與條件。 細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的歷史大致可以劃分為以下幾個階段： 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)； 細(xì)胞學(xué)說的建立； 細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期； 實(shí)驗細(xì)胞學(xué)時期； 細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展。當(dāng)今的細(xì)胞生物學(xué)是以細(xì)

2、胞作為生命活動的基本單位這一概念為出發(fā)點(diǎn)，在各層次上探索生命現(xiàn)象的最基本、最核心問題的一門重要的學(xué)科。第2章 細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性細(xì)胞是一切生命活動的基本單位，包括以下幾個方面的涵義：（1）一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的形態(tài)結(jié)構(gòu)單位。構(gòu)成多細(xì)胞生物體的細(xì)胞雖然是“社會化”的細(xì)胞，但它們又保持著形態(tài)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立性，每一個細(xì)胞具有自己完整的結(jié)構(gòu)體系。（2）細(xì)胞是有機(jī)體代謝與執(zhí)行功能的基本單位，在細(xì)胞內(nèi)的一切生化過程與試管內(nèi)的生化過程的根本不同點(diǎn)，是細(xì)胞有嚴(yán)格自動控制的代謝體系，并且有保證完成生命過程有序性的獨(dú)立的結(jié)構(gòu)裝置。（3）有機(jī)體的生長與發(fā)育是依靠細(xì)胞增殖、分化與凋亡來實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞是

3、研究有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)。（4）細(xì)胞是遺傳的基本單位，每一個細(xì)胞都具有遺傳的全能性（除少數(shù)特化細(xì)胞）。構(gòu)成各種生物機(jī)體的細(xì)胞的種類繁多，結(jié)構(gòu)與功能各異，但它們都具有基本共性： 細(xì)胞膜，兩種核酸（DNA與RNA），蛋白質(zhì)合成的機(jī)器核糖體與一分為二的增殖方式，這些是細(xì)胞結(jié)構(gòu)與生存不可缺少的基礎(chǔ)。種類繁多的細(xì)胞可以分為原核細(xì)胞與真核細(xì)胞兩大類。近年認(rèn)為原核細(xì)胞并不是統(tǒng)一的一大類，建議將細(xì)胞劃分為原核細(xì)胞、古核細(xì)胞與真核細(xì)胞三大類。支原體是迄今發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞，它已具備細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，并且有作為生命活動基本單位存在的主要特征。作為比支原體更小更簡單的細(xì)胞，又要維持細(xì)胞生命活動的基本要求，似乎不

4、大可能。細(xì)菌與藍(lán)藻是原核細(xì)胞的兩個重要代表。原核細(xì)胞的共同特征： 沒有核膜、遺傳信息載體僅僅是一個裸露的環(huán)狀DNA分子，除核糖體與細(xì)胞質(zhì)膜及其特化結(jié)構(gòu)外，幾乎不存在其他復(fù)雜的細(xì)胞器。將原核細(xì)胞與真核細(xì)胞進(jìn)行比較，從進(jìn)化與動態(tài)的觀點(diǎn)分析，主要有兩個基本差異： 一是以生物膜系統(tǒng)的分化與演變?yōu)榛A(chǔ)，真核細(xì)胞形成了復(fù)雜的內(nèi)膜系統(tǒng)，構(gòu)建成各種具有獨(dú)立功能的細(xì)胞器，雙層核膜將細(xì)胞分隔為細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)兩個基本部分；二是遺傳結(jié)構(gòu)裝置的擴(kuò)增與基因表達(dá)方式的相應(yīng)變化。由于上述的根本差異，真核細(xì)胞的體積也相應(yīng)增大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜化，生命活動的時間與空間的布局更為嚴(yán)格，細(xì)胞內(nèi)部出現(xiàn)精密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)­細(xì)胞骨架

5、。古核細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳裝置雖與原核細(xì)胞相似，但一些基本分子生物學(xué)特點(diǎn)又與真核細(xì)胞接近。真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)可以概括為三大體系：（1）生物膜體系以及以生物膜為基礎(chǔ)構(gòu)建的各種獨(dú)立的細(xì)胞器；（2）遺傳信息表達(dá)的結(jié)構(gòu)體系；（3）細(xì)胞骨架體系。此外，細(xì)胞體積的守恒規(guī)律及其制約因素的分析，細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)性與一致性，動植物細(xì)胞的差異等均是真核細(xì)胞知識的重要組成部分。病毒是非細(xì)胞形態(tài)的生命體，但所有的病毒，必須在細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)它們的基本生命活動復(fù)制與增殖。病毒是最小、最簡單的生命體，主要是由一個核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，類病毒僅由一條有感染性的RNA構(gòu)成。病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制（

6、增殖）過程大致可分為： 侵染、脫衣殼、早基因復(fù)制與表達(dá)、晚基因復(fù)制、結(jié)構(gòu)蛋白合成、裝配與釋放等過程。第3章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法細(xì)胞生物學(xué)的研究不僅涉及多種實(shí)驗手段，而且較其他生命學(xué)科更多地依賴于其研究方法和實(shí)驗技術(shù)。從發(fā)現(xiàn)細(xì)胞所使用的光學(xué)顯微鏡，到將細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在人們面前的電子顯微鏡，直至達(dá)到原子尺度分辨率的掃描隧道顯微鏡等儀器的出現(xiàn)，使細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與細(xì)胞組分的研究手段發(fā)生了革命性的改變。這種改變不僅限于儀器分辨率水平的提高，而且包含大量實(shí)驗技術(shù)的涌現(xiàn)。就儀器本身而言，如光學(xué)顯微鏡，也經(jīng)歷了前所未有的改進(jìn)和發(fā)展。因此了解各種儀器的基本原理，相關(guān)實(shí)驗技術(shù)的操作要點(diǎn)和所能解決的問題就顯得十分重

7、要。如活體細(xì)胞可以用相差顯微鏡及微分干涉顯微鏡觀察，熒光顯微鏡技術(shù)和掃描共焦顯微鏡與現(xiàn)代圖像處理技術(shù)相結(jié)合在蛋白質(zhì)與核酸等生物大分子的定性與定位方面發(fā)揮了重要作用。超薄切片技術(shù)是觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，掃描電鏡技術(shù)則是觀察細(xì)胞表面形貌的有力工具；掃描隧道顯微鏡技術(shù)在納米生物學(xué)的研究領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)越性。細(xì)胞組分的分離與純化可以用超速離心等技術(shù)；成分分析與細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察的結(jié)合依賴于細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、免疫熒光技術(shù)、免疫電鏡技術(shù)、原位雜交技術(shù)等。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是生命科學(xué)研究中的一項基本技術(shù)，也是當(dāng)今細(xì)胞工程乃至基因工程的應(yīng)用基礎(chǔ)。干細(xì)胞的體外培養(yǎng)與定向分化的研究，也都是基于細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)的建立與發(fā)展。生物

8、大分子之間的相互作用，特別是在活體細(xì)胞中的相互作用與動態(tài)變化是了解細(xì)胞生命活動機(jī)理的核心課題之一，因此單分子技術(shù)及相關(guān)技術(shù)也就受到了密切的關(guān)注和越來越廣泛的應(yīng)用。這里需要強(qiáng)調(diào)一下在解決細(xì)胞生物學(xué)諸多問題中，最基本的、最為有效的途徑之一，就是利用模式生物進(jìn)行遺傳分析的方法。經(jīng)典遺傳分析的方法是從表型到基因型的研究，通過大量突變株的誘變，從而了解特定基因的生物學(xué)功能。細(xì)胞生物學(xué)中很多知識都是應(yīng)用這一方法獲得的?；蚩寺∨c轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展使由基因型到表型的研究成為可能，即功能基因組學(xué)。如在基因?qū)用嫔系幕蚯贸赗NA層面上的RNA干涉等研究。借此，人們可以從基因突變到表型分析，快速、系統(tǒng)地了解基因

9、的功能。進(jìn)而結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)和生物信息學(xué)的分析手段，深入研究細(xì)胞生命活動，逐步揭示生命本質(zhì)和運(yùn)動規(guī)律（見下圖）。第4章 細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)膜與其他生物膜一樣都是由膜脂與膜蛋白構(gòu)成的。膜蛋白可分為膜內(nèi)在蛋白與膜周邊蛋白。脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本結(jié)構(gòu)，其中包括脂筏結(jié)構(gòu)。各種不同的膜蛋白與膜脂分子的協(xié)同作用不僅為細(xì)胞的生命活動提供了穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境,而且還行使著物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、信號傳遞、細(xì)胞識別等多種復(fù)雜的功能。流動性和不對稱性是生物膜的基本特征,也是完成其生理功能的必要保證。膜骨架是細(xì)胞質(zhì)膜與膜內(nèi)的細(xì)胞骨架纖維形成的復(fù)合結(jié)構(gòu),它參與維持細(xì)胞的形態(tài)并協(xié)助細(xì)胞質(zhì)膜完成多種生理功能。第5章 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸細(xì)胞膜是細(xì)胞與

10、細(xì)胞外環(huán)境之間選擇性通透屏障。幾乎所有小分子、無機(jī)離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)都需要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可分為兩類：一類稱載體蛋白，另一類稱通道蛋白。載體蛋白能通過一系列構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)分子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，而通道蛋白形成跨膜親水性通道，有離子通道、孔蛋白以及水孔蛋白三大類型。小分子物質(zhì)跨膜運(yùn)輸有3種類型，即簡單擴(kuò)散、被動運(yùn)輸與主動運(yùn)輸。主動運(yùn)輸需要與能量釋放相偶聯(lián)，有ATP直接提供能量和間接提供能量以及光能驅(qū)動的3種基本類型。而ATP驅(qū)動泵可分為4類：P型泵、V型質(zhì)子泵、F型質(zhì)子泵和ABC超家族。前3種只轉(zhuǎn)運(yùn)離子，后一種主要是轉(zhuǎn)運(yùn)小分子。Na+-K+泵是典型的P型泵。對維持動物細(xì)胞滲透平衡、攝取營養(yǎng)以及膜

11、電位有重要生理意義。V型質(zhì)子泵是利用ATP水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中將H+逆著電化學(xué)梯度泵入細(xì)胞器，以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH中性和細(xì)胞器內(nèi)的pH酸性；F型質(zhì)子泵以相反的方式發(fā)揮其生理作用。ABC超家族是一類ATP驅(qū)動泵。在正常生理條件下，ABC蛋白是細(xì)菌質(zhì)膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是哺乳類細(xì)胞質(zhì)膜上磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。 真核細(xì)胞通過胞吞作用和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。胞吞作用又可分為兩種類型：胞飲作用和吞噬作用。胞飲作用可以分為網(wǎng)格蛋白依賴的胞吞作用、胞膜窖依賴的胞吞作用、非網(wǎng)格蛋白/胞膜窖依賴的胞吞作用以及大型胞飲作用。其中，了解最多的胞飲作用就

12、是網(wǎng)格蛋白依賴的胞吞作用。胞吞作用與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程相互調(diào)節(jié)、彼此整合，在細(xì)胞生長、發(fā)育、代謝以及增殖等過程中發(fā)揮著重要作用。胞吞作用既可以下調(diào)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性，也可以激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性。胞吐作用是將細(xì)胞內(nèi)的分泌泡或其他膜泡中的物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)出細(xì)胞的過程。第6章 線粒體和葉綠體線粒體和葉綠體是真核細(xì)胞內(nèi)兩種重要的能量轉(zhuǎn)換細(xì)胞器，線粒體廣泛存在于各類真核細(xì)胞中，而葉綠體僅存在于植物細(xì)胞中。線粒體和葉綠體都是高度動態(tài)的細(xì)胞器。除了細(xì)胞內(nèi)的分布接受動態(tài)的調(diào)控以外，線粒體通過頻繁的融合和分裂實(shí)現(xiàn)遺傳信息的互補(bǔ)；而葉綠體則通過基質(zhì)小管達(dá)到個體之間的互相聯(lián)系。線粒體和葉綠體都具有封閉的兩層單位膜結(jié)構(gòu)。外膜通透性

13、高；內(nèi)膜通透性低且向內(nèi)折疊，構(gòu)成多酶體系的空間分布框架。線粒體和葉綠體的基質(zhì)中包含一些酶、DNA、RNA和核糖體等生命活動的基本物質(zhì)。線粒體是細(xì)胞中糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)最終徹底氧化代謝的場所，通過三羧酸循環(huán)和經(jīng)氧化磷酸化合成ATP。線粒體承擔(dān)的能量轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)上就是把H+跨膜電位差和質(zhì)子濃度梯度（pH差）形成的質(zhì)子驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為ATP分子中的高能磷酸鍵。催化ATP生成的ATP合酶由F1頭部和F0基部構(gòu)成。F1頭部含有催化位點(diǎn)，F(xiàn)0基部形成一個質(zhì)子通道。ATP生成的結(jié)合變構(gòu)假說認(rèn)為質(zhì)子有控制地通過ATP合酶的F0部分，引起F0 c亞基環(huán)并帶動與其相連的亞基的旋轉(zhuǎn)。亞基的旋轉(zhuǎn)引發(fā)F1催化位點(diǎn)的構(gòu)象改

14、變，從而驅(qū)動ATP的生成。葉綠體的主要功能是進(jìn)行光合作用。光合作用由類囊體膜上進(jìn)行的“光反應(yīng)”和葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的“固碳反應(yīng)”兩部分組成。光反應(yīng)的產(chǎn)物是ATP和NADPH；固碳反應(yīng)則利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH中的化學(xué)能使CO2還原合成糖。光合作用的電子傳遞是在光系統(tǒng)和光系統(tǒng)中進(jìn)行。這兩個光系統(tǒng)互相配合，利用吸收的光能把1對電子從H2O傳遞給NADP。按照電子傳遞的方式光合磷酸化可分為非循環(huán)和循環(huán)兩種類型。高等植物碳同化有卡爾文循環(huán)、C4途徑和景天酸代謝3條途徑。其中卡爾文循環(huán)是碳同化最重要和最基本的途徑?；瘜W(xué)滲透假說認(rèn)為：電子在傳遞過程中所釋放的能量轉(zhuǎn)換成了跨膜的質(zhì)子濃度勢能，驅(qū)動氧化

15、磷酸化和光合磷酸化反應(yīng)合成ATP。線粒體和葉綠體都是半自主性細(xì)胞器。它們的基質(zhì)中存在DNA和蛋白質(zhì)合成的必要酶類。但線粒體和葉綠體自身合成的蛋白質(zhì)十分有限。絕大多數(shù)功能蛋白質(zhì)依賴細(xì)胞核編碼并在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成，最后轉(zhuǎn)移至線粒體和葉綠體。線粒體和葉綠體被普遍認(rèn)為起源于內(nèi)共生的呼吸細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌。第7章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)可能是一個高度有序且又不斷變化的動態(tài)結(jié)構(gòu)體系。多數(shù)的中間代謝反應(yīng)及蛋白質(zhì)合成與轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。某些蛋白質(zhì)的修飾和選擇性的降解等過程也在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行。細(xì)胞骨架纖維貫穿其中并對多種功能行使組織者作用。細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)是指在結(jié)構(gòu)、功能乃至發(fā)生上相互關(guān)聯(lián)，由膜包被的細(xì)

16、胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)。主要包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡等。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與膜脂合成的基地。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要合成分泌蛋白、膜蛋白及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體中的蛋白質(zhì)。新生多肽的折疊與組裝，分子伴侶在這些過程中起重要作用，蛋白質(zhì)N-連接糖基化也發(fā)生在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在功能上還參與質(zhì)量監(jiān)控與調(diào)節(jié)基因表達(dá)。膜脂在光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)膜面上合成隨后部分膜脂轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面膜上，進(jìn)而通過出芽、磷脂轉(zhuǎn)換蛋白的協(xié)助或膜的融合方式，運(yùn)送到其他部位。高爾基體在形態(tài)及生化特征方面是一種有極性的細(xì)胞器，由互相聯(lián)系的幾個部分組成，即高爾基體的cis面膜囊、中間膜囊、trans面膜囊和反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（TGN

17、）。 高爾基體與細(xì)胞分泌活動關(guān)系密切。高爾基體在蛋白質(zhì)的加工、分選、包裝與轉(zhuǎn)運(yùn)以及在細(xì)胞內(nèi)的“膜流”中起重要作用。此外，包括N-連接和O-連接的糖基化修飾，多肽的酶解加工以及多糖的合成等也發(fā)生在高爾基體中，溶酶體酶的M6P 特異標(biāo)志是目前研究高爾基體分選機(jī)制中較為清楚的一條途徑。溶酶體中含有多種酸性水解酶類，主要的功能是進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的消化作用。由于溶酶體功能缺陷而引起多種病癥，使人們越來越多地關(guān)注該細(xì)胞器。某些細(xì)胞的溶酶體還具有防御功能和其他重要的生理功能。過氧化物酶體是真核細(xì)胞直接利用分子氧的細(xì)胞器，與溶酶體一樣也是一種異質(zhì)性的細(xì)胞器，但在酶的種類、功能和發(fā)生等方面都與溶酶體有很大區(qū)別，對動物

18、細(xì)胞中過氧化物酶體的功能了解不多，在植物細(xì)胞中它參與光呼吸作用和乙醛酸循環(huán)反應(yīng)。過氧化物酶體像線粒體一樣，可通過分裂而增殖，也可重新發(fā)生。第8章 蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸真核細(xì)胞中除線粒體和植物細(xì)胞葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由核基因編碼，起始合成均發(fā)生在游離核糖體上，然后或在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（游離核糖體）中完成翻譯過程，或在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合核糖體上完成合成。然而，蛋白質(zhì)發(fā)揮結(jié)構(gòu)或功能作用的部位幾乎遍布細(xì)胞的各種區(qū)間或組分。因此必然存在不同的機(jī)制以確保蛋白質(zhì)分選，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的特定部位，也只有蛋白質(zhì)各就各位并組裝成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體，才能參與實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的各種生命活動。信號肽學(xué)說是解釋分泌性

19、蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的重要理論，該過程是包括蛋白質(zhì)N端的信號肽、信號識別顆粒和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上信號識別顆粒的受體等因子共同協(xié)助完成的。蛋白質(zhì)分選包括蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、門控轉(zhuǎn)運(yùn)和膜泡運(yùn)輸?shù)戎饕霓D(zhuǎn)運(yùn)方式。其分選指令存在于多肽鏈自身，繼信號假說提出與確證后，人們又發(fā)現(xiàn)一系列的信號序列，指導(dǎo)蛋白的靶向轉(zhuǎn)運(yùn)。細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸?shù)难芯窟M(jìn)展較大，包括COP包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)順向運(yùn)輸，即負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸；COP包被膜泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)膜泡逆向運(yùn)輸，負(fù)責(zé)從cis高爾基體網(wǎng)狀區(qū)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)，包括再循環(huán)的膜脂雙層、某些蛋白質(zhì)如v-SNARE和回收錯誤分選的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；網(wǎng)格蛋白/AP包被膜泡

20、介導(dǎo)的蛋白質(zhì)從高爾基體TGN向質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體以及分泌泡的運(yùn)輸，也參與受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用。包被膜泡的組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及其與靶膜的融合是一個特異性的、需能的過程，膜泡錨定與融合的特異性是通過供體膜和靶膜上的蛋白相互作用完成的。細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的組裝和去組裝是整體上認(rèn)識細(xì)胞生命活動應(yīng)該關(guān)注的重要問題。第9章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)多細(xì)胞生物是一個有序而可控的細(xì)胞社會，這種社會性的維持不僅依賴于細(xì)胞的物質(zhì)代謝與能量代謝，更有賴于細(xì)胞間通訊與信號調(diào)控，從而以不同的方式協(xié)調(diào)細(xì)胞的行為。 細(xì)胞通訊可概括為三種方式：（1）細(xì)胞通過分泌化學(xué)信號進(jìn)行細(xì)胞間通訊，這是多細(xì)胞生物普遍采用的通訊方式；（2）細(xì)胞間接觸性依賴的通訊

21、；（3）動物細(xì)胞間通過間隙連接、植物細(xì)胞間通過胞間連絲，通過交換小分子實(shí)現(xiàn)通訊。信號分子是細(xì)胞的信息載體，根據(jù)信號分子的化學(xué)性質(zhì)，信號分子可分為三類：氣體性信號分子、疏水性信號分子和親水性信號分子。受體是一種能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子，多為糖蛋白。根據(jù)靶細(xì)胞上受體存在的部位，可將受體區(qū)分為細(xì)胞內(nèi)受體和細(xì)胞表面受體。細(xì)胞內(nèi)受體超家族（intracellular receptor superfamily）的本質(zhì)是依賴激素激活的基因調(diào)控蛋白。細(xì)胞表面受體主要識別和結(jié)合親水性信號分子，包括分泌型信號分子或膜結(jié)合型信號分子。根據(jù)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制和受體蛋白類型的不同，細(xì)胞表面受體按其功能

22、分屬三大家族：（1）離子通道偶聯(lián)受體；（2）G蛋白偶聯(lián)受體；（3）酶連受體。受體結(jié)合特異性配體后而被激活，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)化學(xué)或物理的信號，引發(fā)2種主要的細(xì)胞反應(yīng)：一是細(xì)胞內(nèi)存量蛋白活性或功能的改變，進(jìn)而影響細(xì)胞功能和代謝（短期反應(yīng)）；二是影響細(xì)胞內(nèi)特殊蛋白的表達(dá)量，最常見的方式是通過轉(zhuǎn)錄因子的修飾激活或抑制基因表達(dá)（長期反應(yīng)）。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)是由細(xì)胞內(nèi)多種行使不同功能的信號蛋白所組成的信號傳遞鏈，具有可調(diào)控的動態(tài)特征，涉及細(xì)胞內(nèi)信號蛋白復(fù)合物的裝配。細(xì)胞內(nèi)信號蛋白的相互作用是靠蛋白質(zhì)模式結(jié)合域（modular binding domains）所特異性介導(dǎo)的。在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)

23、導(dǎo)過程中，有兩類進(jìn)化上保守的胞內(nèi)蛋白在引發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)中起著分子開關(guān)（molecular switches）的作用。一類是GTPase開關(guān)蛋白構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)GTPase超家族，另一類是通過蛋白激酶（protein kinase）使靶蛋白磷酸化，通過蛋白磷酸水解酶（protein phosphatase）使靶蛋白去磷酸化，從而調(diào)節(jié)靶蛋白的活性。G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）是細(xì)胞表面非常重要的一類七次跨膜受體，與受體偶聯(lián)的三聚體G蛋白作為“活化”與“失活”轉(zhuǎn)換的分子開關(guān)而起作用，根據(jù)G蛋白偶聯(lián)受體在質(zhì)膜上的效應(yīng)蛋白的不同又可分為3類：（1）調(diào)節(jié)離子通道的G蛋白偶聯(lián)的受體（GPCR），如心肌細(xì)胞的乙酰

24、膽堿受體，其效應(yīng)蛋白是K+通道；（2）激活或抑制腺苷酸環(huán)化酶的G蛋白偶聯(lián)的受體（GPCR），細(xì)胞內(nèi)第二信使為cAMP；（3）激活磷酸脂酶C的G蛋白偶聯(lián)的受體（GPCR），細(xì)胞內(nèi)第二信使包括IP3、Ca2+、DAG。第二信使（second messenger）是指在胞內(nèi)產(chǎn)生的非蛋白類小分子，其濃度變化（增加或減少）應(yīng)答胞外信號與細(xì)胞表面受體的結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶和非酶蛋白的活性，從而在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中行使攜帶和放大信號的功能。由細(xì)胞表面受體所介導(dǎo)的調(diào)控細(xì)胞基因表達(dá)的信號通路，根據(jù)其反應(yīng)機(jī)制和特征可以區(qū)分為四類：（1）GPCR-cAMP/PKA和RTK- Ras-MAPK信號通路，它們是通過活化受

25、體導(dǎo)致胞質(zhì)蛋白激酶活化，然后轉(zhuǎn)位到核內(nèi)并磷酸化特異的核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄；（2）TGF-Smad和Jak-STAT信號通路，它們是通過配體與受體結(jié)合激活受體本身或偶聯(lián)激酶的活性，然后直接或間接導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)特殊轉(zhuǎn)錄因子的活化，進(jìn)而影響核內(nèi)基因的表達(dá)；（3）Wnt受體和Hedgehog受體介導(dǎo)的信號通路是通過配體與受體結(jié)合引發(fā)胞質(zhì)內(nèi)多蛋白復(fù)合物去裝配，從而釋放轉(zhuǎn)錄因子，然后轉(zhuǎn)位到核內(nèi)調(diào)控基因表達(dá)；（4）NF-B和Notch兩種信號通路涉及到抑制物或受體本身的蛋白切割作用，從而釋放活化的轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)位入核調(diào)控基因表達(dá)。上述四類信號通路其共同特點(diǎn)：一是所介導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)是長期反應(yīng)（longer

26、term responses），結(jié)果是改變核內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄；二是細(xì)胞外信號所誘導(dǎo)的長期反應(yīng)影響多方面的細(xì)胞功能，包括細(xì)胞、細(xì)胞分化、細(xì)胞通訊，在影響發(fā)育方面起關(guān)鍵作用，并與許多人類疾病有關(guān)；三是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程是高度受控的，前三類信號調(diào)節(jié)通路往往是可逆的，而第四類通路卻是不可逆的過程。細(xì)胞的信號傳遞是多通路、多環(huán)節(jié)、多層次和高度復(fù)雜的可控的動態(tài)過程。細(xì)胞對信號的適當(dāng)反應(yīng)依賴于靶細(xì)胞對多種信號整合以及對信號的有效控制。細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具有發(fā)散或收斂的特征；細(xì)胞是一個復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各信號通路之間存在“交叉對話”的相互關(guān)系。在信號控制機(jī)制中，信號的解除與終止和信號的刺激與啟動對于確保靶細(xì)胞對信號的適度反

27、應(yīng)來說同等重要。細(xì)胞可以校正對信號的敏感性，靶細(xì)胞對信號分子的脫敏機(jī)制有不同方式。第10章 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架是指存在于真核細(xì)胞中、由蛋白質(zhì)亞基組裝而成的纖維狀網(wǎng)絡(luò)體系，主要包括微絲、微管和中間絲等結(jié)構(gòu)組分。在細(xì)胞生命活動過程中，細(xì)胞骨架是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的組織者，它們通過蛋白亞基的組裝/去組裝過程來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)骨架網(wǎng)絡(luò)的分布和結(jié)構(gòu)，通過與細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白、馬達(dá)蛋白等的相互作用來行使其生物學(xué)功能。微絲又稱肌動蛋白絲或纖維狀肌動蛋白，是真核細(xì)胞中由肌動蛋白單體組裝而成的，直徑為7 nm的纖維狀結(jié)構(gòu)。其功能幾乎與所有形式的細(xì)胞運(yùn)動有關(guān)，諸如參與肌肉收縮、細(xì)胞變形運(yùn)動、胞質(zhì)分裂以及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)然顒?。?/p>

28、管是由/-微管蛋白二聚體組裝而成的，外徑為24 nm的中空管狀結(jié)構(gòu)。細(xì)胞內(nèi)微管通常以單管、二聯(lián)體微管或三聯(lián)體微管形式存在。微管通常起源于中心體，向細(xì)胞的邊緣呈輻射狀伸展，有時成束狀分布，并能與其他蛋白共同組裝成紡錘體、基粒、中心粒、鞭毛和纖毛等結(jié)構(gòu)。微管參與細(xì)胞形態(tài)的發(fā)生和維持、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞運(yùn)動和細(xì)胞分裂等過程。鞭毛和纖毛是某些組織細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)，纖毛的運(yùn)動還與信號分子的傳遞、細(xì)胞分化和個體發(fā)育等過程相關(guān)。中間絲是由中間絲蛋白組裝而成的，直徑為10 nm的絲狀結(jié)構(gòu)。中間絲的種類具有組織特異性，不同的組織細(xì)胞具有不同的中間絲蛋白。細(xì)胞質(zhì)中間絲在結(jié)構(gòu)上往往起源于核膜的周圍，伸向細(xì)胞周緣

29、，并與細(xì)胞質(zhì)膜上特殊的結(jié)構(gòu)如橋粒等連接。核纖層存在于細(xì)胞核膜的內(nèi)側(cè)，并通過核纖層蛋白受體與內(nèi)層核膜相連，參與核膜的組裝和去組裝等過程。 細(xì)胞骨架作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的組織者還與細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器和生物大分子的極性分布、細(xì)胞分化等過程相關(guān)。第11章 細(xì)胞核與染色質(zhì)細(xì)胞核是真核細(xì)胞內(nèi)最大、最重要的細(xì)胞器，是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心。細(xì)胞核主要由核被膜（包括核孔復(fù)合體）、核纖層、染色質(zhì)、核仁及核體組成。核被膜與核孔復(fù)合體是真核細(xì)胞所特有的結(jié)構(gòu)。核被膜作為細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)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。與核被膜相聯(lián)系的核孔復(fù)合體是一種復(fù)雜的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體。核質(zhì)之間的大分子主要通過核孔復(fù)合

30、體實(shí)現(xiàn)頻繁的物質(zhì)交換與信息交流。染色質(zhì)是間期細(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)。一個雙倍體體細(xì)胞內(nèi)所有DNA的總和的一半構(gòu)成該生物基因組。到目前為止，包括人類在內(nèi)的許多生物（特別是諸多模式生物）的基因組序列已得到解析。真核細(xì)胞染色質(zhì)DNA序列的組成復(fù)雜，包括單一序列、中度重復(fù)序列和高度重復(fù)序列。構(gòu)成染色質(zhì)的蛋白參與DNA遺傳信息的組織、復(fù)制和閱讀。其中組蛋白是染色質(zhì)的基本組成蛋白，與DNA的結(jié)合沒有序列特異性；非組蛋白多數(shù)是序列特異性DNA結(jié)合蛋白，是重要的基因表達(dá)調(diào)控蛋白。它們具有不同的結(jié)構(gòu)模式，形成不同的DNA結(jié)合蛋白家族。核小體是構(gòu)成染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，每

31、個核小體由組蛋白八聚體核心及200 bp左右的DNA和一分子組蛋白H1組成。染色質(zhì)組裝是一個動態(tài)過程，它與DNA復(fù)制、修復(fù)和重組直接相關(guān)。間期染色質(zhì)可分為常染色質(zhì)與異染色質(zhì)兩類。按其功能狀態(tài)染色質(zhì)又被分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)。在真核細(xì)胞，染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)有密切關(guān)系。引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的事件和因子包括DNA局部結(jié)構(gòu)與核小體相位的改變、組蛋白的修飾（甲基化、乙?；土姿峄龋?、DNA甲基化、HMG結(jié)構(gòu)域蛋白、特殊RNA分子以及染色質(zhì)重構(gòu)因子等?？蛇z傳的、與核酸序列沒有直接關(guān)系的控制基因活性的調(diào)控方式稱之為表觀遺傳調(diào)控。染色體是細(xì)胞有絲分裂時遺傳物質(zhì)存在的特殊形式，是間期染色質(zhì)緊密組裝的結(jié)

32、果。中期染色體具有比較穩(wěn)定的形態(tài)。要確保其正常復(fù)制和穩(wěn)定遺傳，染色體起碼具備3種功能元件: 一個DNA復(fù)制起始點(diǎn)、一個著絲粒和兩個端粒。細(xì)胞染色體組在有絲分裂中期的分布稱為核型。核型具有物種特異性。此外，在某些生物的細(xì)胞中，特別是在發(fā)育的某些階段，可以觀察到特殊的巨大染色體，包括多線染色體和燈刷染色體。核仁是真核細(xì)胞間期核中最顯著的結(jié)構(gòu)，其形態(tài)、大小隨細(xì)胞類型和細(xì)胞代謝狀態(tài)不同而變化。核仁普遍存在三種基本組分：纖維中心（FC）、致密纖維組分（DFC）和顆粒組分（GC）。核仁的主要功能涉及核糖體的生物發(fā)生。核仁是一種高度動態(tài)的結(jié)構(gòu)，在有絲分裂過程表現(xiàn)出周期性地解體與重建。除核仁之外，細(xì)胞核中也存

33、在其他一些亞核結(jié)構(gòu)，最典型的例子就是核體。在真核細(xì)胞的核內(nèi)除染色質(zhì)、核膜、核仁及一些亞核結(jié)構(gòu)外，還有一個以蛋白質(zhì)成分為主的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，即核基質(zhì)。這一結(jié)構(gòu)體系可能與DNA復(fù)制、基因表達(dá)和染色體組裝等有密切關(guān)系。第12章 核糖體核糖體是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器，廣泛存在于一切細(xì)胞內(nèi)，其唯一功能是按照mRNA的指令將氨基酸高效且精確地合成多肽鏈。核糖體是一種沒有被膜包裹的顆粒狀結(jié)構(gòu)，其主要成分是RNA（稱rRNA）和蛋白質(zhì)（稱r蛋白）。r蛋白主要分布在核糖體的表面，而rRNA則位于核糖體的內(nèi)部，二者靠非共價鍵結(jié)合在一起。核糖體有兩種基本類型：一種是70 S的核糖體，主要存在于原核細(xì)胞中；另一種是80 S

34、的核糖體，存在于所有真核細(xì)胞中（線粒體和葉綠體除外）。無論是70 S還是80 S核糖體，均由大小不同的兩個亞基構(gòu)成。核糖體大小亞基常游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，只有當(dāng)小亞基與mRNA結(jié)合后大亞基才與小亞基結(jié)合形成完整的核糖體。肽鏈合成終止后，大小亞基解離，重新游離于胞質(zhì)中。核糖體在細(xì)胞內(nèi)不是單個獨(dú)立地執(zhí)行功能，而是由多個甚至幾十個核糖體串連在一條mRNA分子上構(gòu)成多核糖體，高效地進(jìn)行肽鏈的合成。每種多核糖體所含核糖體的數(shù)量是由mRNA的長度決定的。蛋白質(zhì)的合成以多核糖體的形式進(jìn)行，可大大提高多肽合成效率。核糖體的活性部位約占其結(jié)構(gòu)成分的2/3，遠(yuǎn)高于一般酶的活性中心，其最主要的活性部位是A位點(diǎn)、P位點(diǎn)

35、、E位點(diǎn)和肽酰轉(zhuǎn)移酶的催化中心。高分辨率核糖體大小亞基X射線衍射圖譜和低溫電鏡研究結(jié)果證明A位點(diǎn)、P位點(diǎn)、E位點(diǎn)主要由核糖體RNA組成，肽酰轉(zhuǎn)移酶的催化中心僅由23S rRNA組成，說明核糖體實(shí)際上是一種核酶。生命是自我復(fù)制的體系，由此推測最早出現(xiàn)的簡單生命體中的生物大分子應(yīng)是既具有信息載體功能又具有酶的催化功能，因此，生命很可能起源于RNA世界。第13章 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂細(xì)胞增殖是細(xì)胞生命活動的重要特征之一。細(xì)胞增殖是生物繁殖和生長發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期來實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞周期是細(xì)胞生命活動的全過程。細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下次分裂結(jié)束，即走完一個細(xì)胞周期。細(xì)胞種類繁多，各種細(xì)胞之間的細(xì)

36、胞周期長短差別很大。同種細(xì)胞的細(xì)胞周期時間長短，也隨生理活動、營養(yǎng)狀況等變化而有所變化。細(xì)胞周期的時間長短可以通過多種方法測定。細(xì)胞周期還可以通過某些方法實(shí)現(xiàn)同步化。最重要的人工細(xì)胞周期同步化方法包括DNA合成阻斷法和中期阻斷法。真核細(xì)胞的細(xì)胞周期一般可以分為四個時期，即G1期、S期、G2期和M期。前三個時期合稱為分裂間期，M期即分裂期。分裂間期是細(xì)胞分裂前重要的物質(zhì)準(zhǔn)備和積累階段，分裂期即為細(xì)胞分裂實(shí)施過程。根據(jù)細(xì)胞繁殖狀況，可將機(jī)體內(nèi)所有細(xì)胞相對地分為三類，即周期中細(xì)胞、靜止期細(xì)胞（G0期細(xì)胞）和終末分化細(xì)胞。周期中細(xì)胞一直在進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)。靜止期細(xì)胞為一些暫時離開細(xì)胞周期，去執(zhí)行其生理

37、功能的細(xì)胞。靜止期細(xì)胞在一定因素誘導(dǎo)下，可以很快返回細(xì)胞周期。體外培養(yǎng)的細(xì)胞在營養(yǎng)物質(zhì)短缺時，也可以進(jìn)入靜止期狀態(tài)。終末分化細(xì)胞為那些一旦生成后終身不再分裂的細(xì)胞。在一個細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制一次，而且只有一次。DNA復(fù)制發(fā)生在S期。在M期，復(fù)制的DNA伴隨其它相關(guān)物質(zhì)，平均分配到新形成的兩個子細(xì)胞中。M期也可以人為地劃分為前期、前中期、中期、后期、末期和胞質(zhì)分裂等幾個時期。減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂方式。生殖細(xì)胞在成熟過程中發(fā)生減數(shù)分裂。其特點(diǎn)是，DNA復(fù)制一次，然后發(fā)生兩次連續(xù)的有絲分裂，導(dǎo)致最終生成的細(xì)胞的染色體數(shù)減半。第14章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)受到細(xì)胞內(nèi)外各種因素的精

38、密調(diào)控，細(xì)胞內(nèi)因是調(diào)控依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，周期蛋白依賴性CDK是細(xì)胞周期調(diào)控中的重要因素。目前已發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)至少存在13種CDK，即CDK1至CDK13。一般情況下，CDK至少含有兩個亞單位，即周期蛋白和CDK蛋白。周期蛋白為其調(diào)節(jié)亞單位，CDK蛋白為其催化亞單位。周期蛋白也有多種，在哺乳動物細(xì)胞中包括周期蛋白A、B、C、D、E、F、G、H、L、T等，分別與不同的CDK蛋白結(jié)合。不同的CDK在細(xì)胞周期中起調(diào)節(jié)作用的時期不同。CDK通過磷酸化其底物而對細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控。CDK活性也受到其他因素的直接調(diào)節(jié)。除CDK及其直接的活性調(diào)節(jié)因子外，還有不少其他因素參與細(xì)胞周期調(diào)控過程，如各種檢驗點(diǎn)等

39、。各種檢驗點(diǎn)也有專門的調(diào)控機(jī)制。所有這些因素，可能組成一個綜合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。DNA復(fù)制起始調(diào)控是近十年細(xì)胞周期調(diào)控研究中的又一大進(jìn)展。DNA復(fù)制的起始并不僅僅是在G1期末的起始點(diǎn)（限制點(diǎn)）處才決定的。早在G1期開始時，許多與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)即已表達(dá)并與染色質(zhì)結(jié)合，開始了DNA復(fù)制的起始調(diào)控。目前已經(jīng)知道，Orc、cdc6、cdc45、Mcm等蛋白質(zhì)參與了DNA復(fù)制的起始調(diào)控過程。這一調(diào)控過程也需要某些CDK激酶參與，尤其是周期蛋白E-CDK2。分裂后期促進(jìn)因子APC的發(fā)現(xiàn)是細(xì)胞周期研究領(lǐng)域中又一重大進(jìn)展。到達(dá)分裂中期后，周期蛋白B/A與CDK1分離，在APC介導(dǎo)下，通過泛素化依賴途徑而降解。

40、CDK1活性消失，細(xì)胞由分裂中期向后期轉(zhuǎn)化。APC的成分至少含有8種，分別稱為APC1至APC8。APC活性也受到多種因素的綜合調(diào)控，其中cdc20為APC有效的正調(diào)控因子。在分裂中期之前，位于動粒上的Mad2可以與cdc20結(jié)合并抑制后者的活性。到分裂中期，Mad2從動粒上消失，解除對cdc20的抑制作用，促使APC活化。細(xì)胞增殖調(diào)控紊亂，可能導(dǎo)致細(xì)胞癌變。細(xì)胞癌變即可以看做是正常細(xì)胞增殖失控，也可以看做是細(xì)胞分化失控。癌基因是控制細(xì)胞生長和分裂的正?；颍ㄓ址Q原癌基因）的一種突變形式，能引起正常細(xì)胞癌變。癌基因編碼的蛋白質(zhì)主要包括生長因子、生長因子受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的分子、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控因

41、子和細(xì)胞周期調(diào)控蛋白等幾大類型。抑癌基因?qū)嶋H上是正常細(xì)胞增殖過程中的負(fù)調(diào)控因子，它編碼的蛋白質(zhì)往往在細(xì)胞周期的檢驗點(diǎn)上起阻止細(xì)胞周期進(jìn)程的作用。如果抑癌基因突變，喪失其細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控作用，則導(dǎo)致細(xì)胞失控而過度增殖。癌癥是一種典型的老年性疾病，它涉及一系列的原癌基因與抑癌基因的致癌突變的積累。癌癥的發(fā)生與腫瘤干細(xì)胞有密切關(guān)系。第15章 細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育在個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類型的過程稱之為細(xì)胞分化。細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。分化細(xì)胞所表達(dá)的基因一類稱管家基因，另一類稱組織特異性基因。組織特異性基因的產(chǎn)物不僅影

42、響分化細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且決定細(xì)胞所執(zhí)行的各自的生理功能。每種類型的分化細(xì)胞是由不同的調(diào)控蛋白以組合調(diào)控的方式，啟動組織特異性基因的表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分化的調(diào)控。細(xì)胞分化程序與調(diào)控涉及諸多因素，如受精卵的不均一性、胞外信號分子的作用、細(xì)胞間的相互作用與細(xì)胞的位置效應(yīng)以及細(xì)胞的記憶等。其中，信號分子的作用是調(diào)控細(xì)胞分化最主要的因素。 干細(xì)胞是機(jī)體中能進(jìn)行自我更新和多向分化潛能并具有形成克隆能力的一類細(xì)胞。根據(jù)分化潛能的不同，干細(xì)胞可分為全能干細(xì)胞、多潛能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和單能干細(xì)胞。根據(jù)來源不同，干細(xì)胞又可以分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。誘導(dǎo)性多潛能干細(xì)胞制備技術(shù)的建立，不僅加深了人們對細(xì)胞全能

43、性的理解，而且極大地推動了干細(xì)胞與細(xì)胞分化的理論研究及其臨床應(yīng)用。細(xì)胞分化最偉大的杰作，在于后生生物個體的形成，而后生動物的發(fā)育，是最為復(fù)雜，也是最引人入勝的生命過程。生物相對有限的基因，憑借重復(fù)而富有創(chuàng)造性的方式指導(dǎo)細(xì)胞的行為，分化并產(chǎn)生當(dāng)今世界上多種生命體。在這個過程中，F(xiàn)GF、TGF-、RA、Shh和Wnt等信號系統(tǒng)，按照極其相似的方式調(diào)控各種發(fā)育進(jìn)程。哺乳動物雌雄兩性的分化，源于生殖腺細(xì)胞的分化。性腺原基生殖嵴的固有分化方向是卵巢，Y染色體攜帶的SRY基因?qū)π韵俜只癁椴G丸是必需的，而Sox9則是更普遍的決定睪丸分化的基因，存在于所有脊椎動物。原生殖細(xì)胞經(jīng)過長距離遷移，進(jìn)入生殖嵴，它們的

44、分化方向由性腺的分化方向決定，RA和Wnt信號通路起了決定作用，尤其是RA及其頡頏物Cyp26b1是控制減數(shù)分裂的關(guān)鍵因素。脊椎動物的發(fā)育過程經(jīng)過受精、卵裂、囊胚和原腸胚，形成3個胚層，脊索中胚層誘導(dǎo)其附近的外胚層形成神經(jīng)管。神經(jīng)管的形成，是微管和微絲等細(xì)胞骨架聯(lián)合作用的結(jié)果。神經(jīng)管形成后，一部分細(xì)胞逐漸停止分裂并遷移到外側(cè)，神經(jīng)管上皮細(xì)胞則保持分裂能力。這個過程依靠FGF、RA、Wnt、Shh和BMP信號途徑的相互協(xié)調(diào)，以及神經(jīng)前體細(xì)胞依靠DeltaNotch信號而形成的旁側(cè)抑制作用。神經(jīng)管細(xì)胞的背腹分化，則主要依賴于背部的BMP信號分子濃度梯度和腹側(cè)Shh濃度梯度，而體節(jié)中胚層分泌的RA信

45、號分子與Shh相互頡頏，對神經(jīng)管中部神經(jīng)元的分化至關(guān)重要。脊椎動物胚胎發(fā)育過程中，細(xì)胞的分化命運(yùn)大部分由其所處環(huán)境決定，細(xì)胞附近的組織對細(xì)胞分化發(fā)揮了巨大作用，這就是調(diào)整型發(fā)育。大部分無脊椎動物的發(fā)育則與此不同，其細(xì)胞分化命運(yùn)大部分是由細(xì)胞本身所決定的，對細(xì)胞所處環(huán)境依賴較小，這稱為鑲嵌型發(fā)育。果蠅的發(fā)育就是典型的鑲嵌型發(fā)育，母體效應(yīng)基因決定了胚胎前后軸和背腹軸，并通過級聯(lián)反應(yīng)調(diào)控體節(jié)的形成。隨著對發(fā)育機(jī)制的深入了解，不同組織的發(fā)育進(jìn)程逐漸顯示出越來越多的內(nèi)在共性，人們越來越了解有限的基因如何“演奏”出精彩無限的細(xì)胞分化的絢麗“樂章”。第16章 細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡往往受到細(xì)胞內(nèi)某種由遺

46、傳機(jī)制決定的“死亡程序”控制，所以被稱為細(xì)胞程序性死亡。動物細(xì)胞典型的程序性死亡方式包括凋亡與壞死。細(xì)胞凋亡對于生物體的正常發(fā)育、自穩(wěn)平衡及多種病理過程具有極其重要的意義。其最重要特征是凋亡過程中細(xì)胞膜保持完整，細(xì)胞內(nèi)含物沒有泄漏到細(xì)胞外，不引發(fā)機(jī)體的炎癥反應(yīng)。這也是細(xì)胞凋亡與壞死的主要區(qū)別。細(xì)胞凋亡的另一個重要特征是染色質(zhì)DNA在核小體間發(fā)生斷裂，形成間隔200 bp的DNA片段。在動物細(xì)胞的凋亡過程中，半胱氨酸蛋白酶caspases家族成員發(fā)揮了重要作用。caspases依賴性的細(xì)胞凋亡主要通過兩條途徑引發(fā)：由死亡受體起始的外源途徑和由線粒體起始的內(nèi)源途徑。同時細(xì)胞內(nèi)還存在不依賴于casp

47、ases的凋亡途徑。細(xì)胞中存在caspases抑制因子。在細(xì)胞生存/死亡的抉擇調(diào)控過程中，細(xì)胞存活因子通過抑制細(xì)胞凋亡來維持細(xì)胞存活，而p53能夠促進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。與動物細(xì)胞相比，植物細(xì)胞和酵母的程序性死亡的分子機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。細(xì)胞衰老主要指復(fù)制衰老，是體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止生長，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。1958年Hayflick等人證實(shí)人成纖維細(xì)胞的復(fù)制能力是有限的，首次提出了細(xì)胞水平上的“衰老”現(xiàn)象，稱為“Hayflick界限”。細(xì)胞在衰老過程中，其結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列變化。關(guān)于復(fù)制衰老的分子機(jī)制，目前有多種假說。其中端粒假說認(rèn)為端粒的縮短能夠通過

48、p53，Rb信號通路導(dǎo)致細(xì)胞衰老；端粒酶能夠彌補(bǔ)端粒的縮短，導(dǎo)致細(xì)胞的永生化。由于體外培養(yǎng)細(xì)胞與體內(nèi)細(xì)胞存在較大差異，迄今還未有實(shí)驗證據(jù)表明體外培養(yǎng)細(xì)胞的衰老現(xiàn)象與個體的衰老有直接的關(guān)聯(lián)。細(xì)胞衰老可以看做是有機(jī)體在長期演化過程中形成的防止細(xì)胞過度生長即癌化的一種機(jī)制。體內(nèi)細(xì)胞衰老的機(jī)制仍有待研究。第17章 細(xì)胞的社會聯(lián)系在多細(xì)胞生物體內(nèi)，細(xì)胞通過多種途徑與機(jī)體的其他細(xì)胞建立起結(jié)構(gòu)、物質(zhì)及信息的社會聯(lián)系。除了細(xì)胞通訊使信號細(xì)胞與靶細(xì)胞產(chǎn)生社會聯(lián)系外，細(xì)胞間或細(xì)胞與胞外基質(zhì)間通過細(xì)胞識別與黏著，形成細(xì)胞連接，使多細(xì)胞生物體中相鄰細(xì)胞或細(xì)胞與胞外基質(zhì)間在形態(tài)建成、組織構(gòu)建等方面產(chǎn)生社會聯(lián)系。細(xì)胞的社

49、會性對細(xì)胞的存活、發(fā)育、遷移、增殖、形態(tài)以及基因的差異表達(dá)，對組織形成、個體構(gòu)建發(fā)揮了重要的結(jié)構(gòu)與信號作用。在多細(xì)胞機(jī)體中，細(xì)胞之間的連接主要有種類型:以緊密連接為代表的封閉連接可形成滲透屏障，阻止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙進(jìn)入體內(nèi)，同時還起到隔離膜蛋白和膜脂分子及維持上皮細(xì)胞極性作用；錨定連接是中間絲（橋粒、半橋粒）或微絲（黏合帶和黏合斑）將相鄰的細(xì)胞或細(xì)胞與胞外基質(zhì)連接在一起，以形成堅韌有序的細(xì)胞群體、組織與器官；通訊連接（包括間隙連接和化學(xué)突觸）則在細(xì)胞之間的代謝偶聯(lián)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程中起重要作用。高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲來進(jìn)行物質(zhì)交換與相互聯(lián)系。細(xì)胞識別與黏著由位于細(xì)胞表面的黏著分子介導(dǎo)

50、，這些分子包括鈣黏蛋白、選擇素、免疫球蛋白超家族以及整聯(lián)蛋白家族。鈣黏蛋白對胚胎發(fā)育中的細(xì)胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作用。選擇素主要參與白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識別與黏著，幫助白細(xì)胞從血液進(jìn)入炎癥部位。免疫球蛋白超家族分子大多介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和免疫應(yīng)答所需要的細(xì)胞之間的黏著。整聯(lián)蛋白主要介導(dǎo)細(xì)胞與胞外基質(zhì)間的黏著，參與信號傳遞，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、生長、生存、凋亡等重要生命活動。胞外基質(zhì)的基本成分是由膠原蛋白與彈性蛋白組成的蛋白纖維和由糖胺聚糖與蛋白聚糖形成的水合膠體構(gòu)成的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。胞外基質(zhì)不僅賦予組織以抗壓和抗張力的機(jī)械性能，而且還與細(xì)胞的增殖、分化和凋亡等重要生命活動

51、有關(guān)。細(xì)胞壁是植物細(xì)胞的胞外基質(zhì)，主要成分是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)和伸展蛋白等。細(xì)胞壁不僅起支持與保護(hù)作用，而且其中的某些寡糖具有信號分子的作用。細(xì)胞生物學(xué)名詞解釋中文英文解釋 癌基因 oncogene通常表示原癌基因（proto oncogene）的突變體，這些基因編碼的蛋白使細(xì)胞的生長失去控制，并轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞，故稱癌基因。 氨酰-tRNA合成酶 aminoacyl tRNA synthetase將氨基酸和對應(yīng)的tRNA的3端進(jìn)行共價連接形成氨酰-tRNA的酶。不同的氨基酸被不同的氨酰tRNA合成酶所識別。 暗反應(yīng) light i

52、ndependent reaction光合作用中的另外一種反應(yīng)，又稱碳同化反應(yīng)（carbonassimilation reaction)。該反應(yīng)利用光反應(yīng)生成的ATP和NADPH中的能量，固定CO2生成糖類。 白介素-1轉(zhuǎn)換酶 interleukin-1 converting enzyme，ICECaspase-1，Caspase家族成員之一，線蟲Ced3在哺乳動物細(xì)胞中的同源蛋白，催化白介素-1前體的剪切成熟過程。 半橋粒 hemidesmosome位于上皮細(xì)胞基底面的一種特化的黏著結(jié)構(gòu)，將細(xì)胞黏附到基膜上。 胞間連絲 plasmo

53、desma相鄰植物細(xì)胞之間的聯(lián)系通道，直接穿過兩相鄰細(xì)胞的細(xì)胞壁。 胞內(nèi)體 endosome動物細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的細(xì)胞器，其作用是轉(zhuǎn)運(yùn)由胞吞作用新攝取的物質(zhì)到溶酶體被降解。胞內(nèi)體被認(rèn)為是胞吞物質(zhì)的主要分選站。 胞吐作用 exocytosis攜帶有內(nèi)容物的膜泡與質(zhì)膜融合，將內(nèi)容物釋放到胞外的過程。 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)（胞飲和吞噬作用）。 胞外基質(zhì) extracellular matrix分布于細(xì)胞外空間、由細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所

54、構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如膠原和蛋白聚糖等，在決定細(xì)胞形狀和活性的過程中起著一種整合作用。 胞質(zhì)動力蛋白 cytoplasmic dynein由多條肽鏈組成的巨型馬達(dá)蛋白，利用ATP水解釋放的能量將膜泡或膜性細(xì)胞器等沿微管朝負(fù)極轉(zhuǎn)運(yùn)。 胞質(zhì)分裂 cytokinesis細(xì)胞周期的一部分，在此期間一個細(xì)胞分裂為兩個子細(xì)胞。 表觀遺傳 epigenetics與核苷酸序列無關(guān)的調(diào)節(jié)基因表達(dá)的可遺傳控制機(jī)制。 病毒粒子 virion單個病毒顆粒，通常由蛋白外殼和包裹在其內(nèi)的遺傳物質(zhì)共同組成，僅能在宿主細(xì)胞內(nèi)增殖，廣泛用于細(xì)胞生物學(xué)研

55、究。 捕光復(fù)合體 light harvesting complex ，LHC位于光系統(tǒng)之外的色素蛋白復(fù)合物，含有大量天線色素為光系統(tǒng)（PS）收集光子。 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) rough endoplasmic reticulum，RER附著有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)由許多扁平膜囊組成，主要功能包括合成分泌性蛋白、溶酶體蛋白、膜整合蛋白以及膜脂分子。 常染色質(zhì) euchromatin間期核中處于分散狀態(tài)、壓縮程度相對較低、著色較淺的染色質(zhì)。 成膜體 phragmoplast在植物細(xì)胞中期赤道板相應(yīng)位置上致密排列的物質(zhì)。由成簇

56、交錯的微管（與即將形成的細(xì)胞板垂直）和一些與其相連的電子致密物組成。 程序性細(xì)胞死亡 programmed cell death，PCD是受到嚴(yán)格的基因調(diào)控、程序性的細(xì)胞死亡形式。對生物體的正常發(fā)育、自穩(wěn)態(tài)平衡及多種病理過程具有重要的意義。 初生壁 primary wall生長中的植物細(xì)胞壁，具有可伸展性。次生壁 secondary wall在大多數(shù)成熟植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的較厚的細(xì)胞壁。 粗肌絲 thick filament組成肌節(jié)的兩種特征性纖維之一，主要由肌球蛋白構(gòu)成。在橫切面上粗肌絲被呈六角形排列的6根細(xì)肌絲所包圍。

57、60;單克隆抗體 monoclonal antibody來自單個細(xì)胞克隆所分泌的抗體分子。 膽固醇 cholesterol動物細(xì)胞內(nèi)的一種固醇類物質(zhì)，占細(xì)胞質(zhì)膜中脂質(zhì)物質(zhì)的半數(shù)以上。膜內(nèi)膽固醇相對含量的高低可以影響膜的流動性。 蛋白激酶 protein kinase將磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到其他蛋白質(zhì)上的酶，通常對其他蛋白質(zhì)的活性具有調(diào)節(jié)作用。 蛋白激酶C protein kinase C一類多功能的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，可磷酸化多種不同的蛋白質(zhì)底物。 蛋白聚糖 proteoglycan由一個核心蛋白分子與多

58、個糖胺聚糖鏈組裝而成的蛋白多糖復(fù)合物。蛋白聚糖可吸附大量水分子形成一個多孔的親水性凝膠，賦予組織抗壓特性。 蛋白酶體 proteasome在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中降解被泛素標(biāo)記蛋白質(zhì)的大分子蛋白復(fù)合體。 蛋白質(zhì)分選 protein sorting依靠蛋白質(zhì)自身信號序列，從蛋白質(zhì)起始合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)到其功能發(fā)揮部位的過程。蛋白質(zhì)分選不僅保證了蛋白質(zhì)的正確定位，也保證了蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性。 燈刷染色體 lampbrush chromosome較普遍存在于魚類、兩棲類等動物的卵母細(xì)胞減數(shù)分裂雙線期，由具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)環(huán)形成類似燈刷的特殊巨大染色體。&

59、#160;第二信使 second messenger第一信使分子（激素或其他配體）與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生或釋放到細(xì)胞內(nèi)的小分子物質(zhì)，如cAMP, IP3, Ca2+等，有助于信號向胞內(nèi)進(jìn)行傳遞。 電化學(xué)梯度 electrochemical gradient電荷和溶質(zhì)濃度總的差異，決定物質(zhì)在兩個區(qū)域之間的運(yùn)動擴(kuò)散能力。 電子傳遞鏈 electron transport chain膜上一系列由電子載體組成的電子傳遞途徑。這些電子載體接受高能電子，并在傳遞過程中逐步降低電子的能量，最終將釋放的能量用于合成ATP或以其他能量形式儲存。 凋亡復(fù)合體 apoptosome凋亡分子Apaf-1與細(xì)胞色素c形成的復(fù)合體，相對分子質(zhì)量為(7001400)×103，細(xì)胞質(zhì)中Caspase-9的前體被招募到復(fù)合體上并發(fā)生自身切割活化，引起細(xì)胞凋亡。 凋亡小體 apoptotic body細(xì)胞凋亡過程中斷裂的DNA或染色質(zhì)與細(xì)胞其他內(nèi)含物一起被反折的細(xì)胞質(zhì)膜包裹，形成的圓形小體。凋亡小體被鄰近細(xì)胞識別并吞噬。 動粒 kinetochore位于著絲粒外表面、由蛋白質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)，是紡錘體微管的附著位點(diǎn)