细胞生物学教案(完整版).pdf

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1、.细胞生物学教案细胞生物学教案来自目录前 言第一章 绪论第二章 细胞结构概观第三章 研究方法第四章 细胞膜第五章 物质运输与信号传递第六章 基质与内膜第七章 线粒体与叶绿体第八章 核与染色体第九章 核糖体第十章 细胞骨架第十一章 细胞增殖及调控第十二章 细胞分化第十三章 细胞衰老与凋亡前前言言依照高等师范院校生物学教学方案，我们开设细胞生物学。一、学科本身的重要性要最终说明生命现象，必须在细胞水平上。细胞是生命有机体最根本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上说明各种生命现象。世界著名生物学家 Wilson德国人曾说过：“一切生物学问题的答案最

2、终要到细胞中去寻找。二、学科开展特点细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学开展的前沿，又是生命科学赖以开展的根底。三、欲到达的目的通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构开展的需求，也是为考研做打算。本课程讲授 51 学时，实验 21 学时，共 72 学时。文档可编辑.参考资料1 De.Robertis，细胞生物学，1965 年第四版；1980 年第七版 细胞和分子生物学2 Avers，“Molecular Cell Biology，1986 年3 Alberts，细胞的分子生物学，“Molecula

3、r biology of the cell，1989 年4 Darnell，分子细胞生物学，1986 年 第一版；1990 年 第二版“Molecular Cell Biology5 郑国錩，细胞生物学，1980 年，高教出版社；1992 年，再版6 郝水，细胞生物学教程，1983 年，高教出版社7 翟中和，细胞生物学根底，1987 年，X 大学出版社8 韩贻仁，分子细胞生物学，1988 年，高等教育出版社；202X 年由科学出版社再版9 汪堃仁等，细胞生物学，1990 年，X 师范大学出版社10 翟中和，细胞生物学，1995 年，高等教育出版社，202X 年再版11 郑国錩、翟中和主编细胞生

4、物学进展，12 翟中和主编细胞生物学动态，从 1997 年起13 卷，北师大出版社13 徐承水等，分子细胞生物学手册1992，中国农业大学出版社14 徐承水等，现代细胞生物学技术1995，中国海洋大学出版社15 徐承水，细胞超微结构研究202X，中国国际教育出版社学术期刊、杂志国外：Cell、Science、Nature、J.Cell Biol.、J.Mol.Biol.国内：中国科学、科学通报、实验生物学报、细胞生物学杂志等第一章第一章 绪绪 论论教学目的 1 掌握本学科的研究对象及内容；2 了解本学科的来龙去脉开展史及开展前景；3 掌握与本学科有关的重大事件和名词。教学重点 本学科的研究对象

5、及内容教学方法 讲授法教学过程第一节 细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要根底学科一细胞学Cytology：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学二细胞生物学Cell Biology：运用近代物理学和化学的技术成绩以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。二、细胞生物学的主要研究内容1 细胞核、染色体及基因表达 基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最生动领域。文档可编辑.2 生物膜与细胞器的研究 膜及细胞器的结构与功能问题“膜学。3 细胞骨架体系的研究 胞质骨架、核骨

6、架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要性。4 细胞增殖及调控 操作生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径“再教育细胞。5 细胞分化及调控 一个受精卵如何发育为完整个体的问题。细胞全能性6 细胞衰老、凋亡及寿命问题。7 细胞的起源与进化。8 细胞工程 改造利用细胞的技术。生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。目前已利用该技术取得了重大成绩培养新品种，单克隆抗体等，所谓 21世纪是生物学时代，将主要表达在细胞工程方面。三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1 染色体 DNA 与蛋白质相互作用关系；2 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；3 细胞信

7、号转导的研究；4 细胞结构体系的装配。第二节 细胞生物学开展简史1 细胞学创立时期 19 世纪以及更前的时期16651875，是以形态描述为主的生物科学时期；2 细胞学经典时期 20 世纪前半世纪18751900，主要是实验细胞学时期；3 实验细胞学时期19001953；4 分子细胞学时期1953 至今。总过程概括为：细胞觉察细胞学说建立细胞学形成细胞生物学的开展1665 18381839 1892 1965R.Hooke Schleiden、Schwann Hertiwig DeRobertis一、细胞的觉察discovery of cell二、细胞学说的建立及其意义The cell the

8、ory1838 年，德国植物学家施莱登J.Schleiden关于植物细胞的工作，发表了植物发生论一文Beitrage zur Phytogenesis.1839 年，德国动物学家施旺T.Shwann关于动物细胞的工作，发表了关于动植物的结构和生长一致性的显微研究一文，论证了全部动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。1 细胞是生物体的根本结构单位单细胞生物，一个细胞就是一个个体；2 细胞是生物体最根本的代谢功能单位动、植物的各种细胞具有共同的根本构造、根本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程；3 细胞只能通过细胞分裂而来。三、细胞学的诞生细胞学的经典时期和实验细胞学时

9、期1 原生质理论的提出2 关于细胞分裂的研究3 重要细胞器的觉察4 遗传学方面的成绩四、细胞生物学的兴起1965 年，D.Robetis 将他原著的一般细胞学更名为细胞生物学 第四版，领先提出这一概念。五、分子细胞生物学文档可编辑.参考资料1 庄孝惠 从胡克到细胞生物学，细胞生物学杂志，1987，22 王亚辉 细胞生物学的开展历史和现状，细胞生物学杂志 1986，13 王亚辉 细胞生物学的趋向和开展战略，大自然探究，1987，6271217第二章第二章 细胞根本知识概要细胞根本知识概要教学目的 1 掌握有关细胞的几个概念细胞、原生质、细胞器等和几个问题；2 了解细胞的共同特征；各种化学成分在细

10、胞中的造形等；3 真、原核细胞的一般结构特点。教学重点和难点 真、原核细胞的主要区别讲授与商量第一节 细胞的根本概念一、细胞和原生质的概念一细胞：细胞是由膜包围的，能进行独立繁殖的最小原生质团，是生命活动的根本单位，是生物体最根本的形态结构和功能活动单位。二原生质Protoplasm：指细胞内所含有的生活物质构成细胞的生活物质，真核细胞包含细胞膜、细胞质和细胞核。细胞质Cytoplasm，指质膜以内核以外的原生质。它不是匀质的，其结构大体划分为两局部，一局部是有形结构，称为细胞器 Organelle，另一局部是可溶相，称细胞质基质 Cytoplasmicmiatrix。细胞器Organelle

11、：指存在于细胞中，用光镜或电镜能够分辩出的，具有肯定形态特点，并执行特定功能的结构。细胞质基质Gytoplasmic matrix，是细胞质的可溶相，是作为细胞器的环境而存在的。细胞核nucleus：遗传物质的集中地域，在原核生物细胞称拟核nucleoid或类核区。第二节 非细胞形态的生命体病毒略第三节 原核细胞与真核细胞原核细胞Prokaryotic cell具有两大特点：1 遗传信息量少仅有一个环状 DNA2 无膜围细胞器及核膜1、最小、最简单的细胞支原体mycoplasma为何说支原体是最小的细胞？2、原核细胞的两个代表细菌和蓝藻细菌bacteria，bacterium主要来自对大肠杆菌

12、E.coli的研究。细菌是原核细胞的典型代表，特点是：无典型的细胞核，有细胞壁，细胞质中除核糖体外无其它细胞器。蓝藻Blue-green algae又称蓝绿藻或蓝细菌，是绿色植物中最原始的自养类型，含有兰色素、红色素、黄色素、叶绿素等，故不肯定都是兰色。文档可编辑.第四节 真核细胞根本知识概要大约在 1216 亿年前在地球上出现，是具有典型细胞核和核膜、核仁，体积较大，结构较复杂，进化程度较高的一类细胞。一、真核细胞的根本结构体系生物膜系统 以脂质及蛋白质成分为根底构建而成。遗传信息表达结构系统 以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。细胞骨架系统 由特异蛋白质分子装配而成。综合原核细胞和真核细胞的

13、特点，二者的根本区别可归纳为下面两条：第一，细胞膜系统的分化与演变真核细胞以膜分化为根底，分化为结构更精细，功能更专一的单位各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。第二，遗传信息量大与遗传装置的复杂化真核细胞的遗传信息可达上万个基因，并具重复序列，染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状 DNA 分子，细菌只有几千个基因。二、细胞的大小及其分析原核细胞多在 110 或 15m，细菌多在 34m，支原体只有 0.1m。动物细胞多在10100m，2030m，1570m。最大的细胞要属鸵鸟卵，可达 10 cm，卵黄只有 5cm。隆鸟卵直径可达 20 cm。那么

14、，细胞的大小是怎样决定的呢？首先，细胞的核质比与细胞大小有关，决定细胞上限。其次，细胞的相对外表积与细胞大小有关。最后，细胞内物质的交流与细胞大小有关。三、细胞形态结构与功能的关系细胞的形态结构与功能的相关性和一致性是多数细胞的共性。四、细胞的化学成分及在原生质中的造形膜系统：主要以脂蛋白构成，包含细胞膜、核膜，以及一系列细胞器膜。颗粒系统：由蛋白质或核蛋白组成，如存在于线粒体内膜上的根本颗粒F 因子，亦称内膜亚单位inner membrane subunits 和核糖核蛋白体，分别是氧化磷酸化和合成蛋白质的园地。纤维系统：由蛋白质和核酸组成。第三章第三章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法

15、研究方法和工具教学目的 1 了解主要工具和常用方法，侧重掌握根本原理和根本应用；2 认识工具和方法与学科开展的相关性。教学重点 仪器方法的根本原理和根本应用教学难点 电镜制样及分子杂交技术教学方法 讲授、参观第一节 细胞形态结构的观察方法一、光学显微镜技术一 一般复式光学显微镜技术文档可编辑.二荧光显微镜fluorescence microscope三暗视野显微镜darkfield microscope四相差显微镜phase contrast microscope五激光共焦点扫描显微镜略六微分干预显微镜略二、电子显微镜技术一电镜设计原理及分类二电镜的种类三透射式电子显微镜四光镜与电镜的主要区别

16、综上可见，电镜与光镜区别主要在于：1 光源不同 光镜为可见光或紫外线；电镜为电子束2 透镜不同 光镜为玻璃；电镜为电磁透镜3 真空4显示记录系统五扫描式电子显微镜扫描电镜的特点扫描电镜的根本结构六电镜样品制备技术1 超薄切片技术详见光盘2 负染色negative staining技术3 核酸大分子的制样技术大分子铺展技术，Kleinschmidt 法4 整装细胞电镜技术5 电子显微镜细胞化学技术是能过特别的细胞化学反响，使待测物转变成某种不溶性的电子致密沉淀物，并利用电镜在超微结构水平上对产物进行定位和半定量。主要有各种酶的定位，其次是核酸、蛋白质、脂肪、碳水化合物等的定位。酶的化学定位技术免

17、疫细胞化学电镜技术见本编第十一章。6 冰冻蚀刻技术freeze etching7 扫描式电镜制样技术第二节 细胞组分的分析方法生化分析法一、超速离心技术别离细胞组分及生物大分子一 各种离心技术别离细胞器、生物大分子离心方法：依据别离对象和目的不同，采纳不同的离心方法，制备离心和分析离心。1制备离心(preparative centrifuge)别离和纯化亚细胞成分和大分子，目的是制备样品。差速离心法：是最常用的方法，依据不同离心速度所产生的不同离心力，将各种亚细胞组分和各种颗粒别离开来。密度梯度离心区带离心法a、速率区带离心法蔗糖密度梯度离心b、等密度梯度离心法氯化铯密度梯度离心2分析离心an

18、alytical centrifuge 分析和测定制剂中纯的大分子的种类和性质，如浮文档可编辑.力密度和分子量、生物大分子的构象变化、分析样品的纯度等。此工作必须是在制备离心的根底上进行。二细胞的选择性抽提别离蛋白质、核酸大分子三柱层析的技术分析蛋白质和核酸四电泳技术五色谱分析技术色谱学别离纯化样品六氨基酸分析技术二、细胞化学技术一组织化学和细胞化学法根本原理：利用某些化学物质和某些细胞成分发生化学结合，从而显示出肯定的颜色，进行定性和定位研究的方法。二免疫细胞化学法特异蛋白抗原的定位与定性根本原理：此项技术是将免疫学中抗原、抗体以及补体间专一性反响结合显微或亚显微组织学的一些研究方法的统称。

19、是免疫学原理与光镜或电镜技术的结合。抗体的标记抗体标记的方法很多，有铁蛋白标记法、免疫酶标记法、免疫金标记法、杂交抗体标记法、搭桥标记法、同位素标记法、荧光标记法等。三、细胞内特异核酸序列的定位与定性一DNA 序列测定技术二 核酸分子杂交技术molecular gbridization technique特异核酸的定性定位概念 两条具有互补核酸顺序的单链核酸分子片断，在适当的实验条件下，通过氢键结合，形成DNA-DNA、DNA-RNA 或 RNA-RNA 双链分子的过程。印迹杂交(blot hybridization)用的带有标记的特定核酸分子或抗体、蛋白质分子作为探针，与通过印迹被转移的核酸

20、分子或抗原、蛋白质分子片段杂交的过程。1 Southern blotting DNA 印迹法 将别离的 DNA 片段通过毛细管作用转移到硝基纤维素膜上，用DNA 探针与之杂交的过程。是以制造此项技术的人名命名的E?M?Southern。是体外分析特异 DNA 序列的方法。2 RNA 印迹术Northern blotting3 蛋白质印迹术Western blotting4 Eastern blottingWestern blotting的变形 当用凝胶进行抗原抗体反响，再进行印迹的方法。5 DNA 与蛋白质的体外吸附技术 Southwestern blotting结合了 Western 印迹与

21、 southern印迹两种实验方法的特点而设计的一种检测序列特异性 DNA 结合蛋白的实验方法翟 P51。6 原位杂交Insitu hybridization 用的带有标记的特定核酸分子作为探针，来测定与之成互补关系的染色体 DNA 区段的位置。四、电镜放射自显影技术原理 这是一种利用放射性同位素作为标记物对细胞化学物质进行超显微结构的定位、定性或定量的实验技术。五、定量细胞化学分析技术一 显微分光光度测定技术第三节 细胞培养、细胞工程与显微操作技术文档可编辑.一、细胞培养一动物细胞培养二植物细胞的培养 包含单倍体细胞的培养和原生质体培养“全能性指生物体的每一生活细胞，处于适当条件下，都具有进

22、行独立生长发育，并形成一个完整生物个体的能力。1 单倍体细胞的培养2 原生质体培养3 植物细胞杂交融合三突变株和非细胞体系在细胞生物学研究中的应用二、细胞工程概念 应用细胞生物学和分子生物学的理论、方法和技术，按人们的预定设计蓝图有方案的保存、改变和制造细胞遗传物质，以产生新的物种和品系，或大规模培养组织细胞以获得生物产品。该技术在细胞和亚细胞水平上开发了基因重组的新途径，不需别离、提纯、剪切、拼接等基因操作，只需将遗传物质直接转入受体细胞，就可形成杂交细胞。主要技术领域细胞组织、器官培养：in vivo 在体、活体、生物体内in vitro 离体、生物体外细胞融合体细胞杂交、细胞并合细胞拆合

23、细胞质工程、细胞器移植染色体组工程繁殖生物学技术胚胎冷冻技术、试管婴儿、生物复制、胚胎移植、发育工程、胚胎工程、胚胎分割技术、胚胎融合技术、嵌合体组分移植技术 将细胞的组分核、质、染色体、甚至基因直接移植到另一个细胞中去的技术第四章第四章 细胞膜与细胞外表细胞膜与细胞外表教学目的 1 掌握质膜的分子模型2 了解流动镶嵌模型的主要特点3 掌握细胞连接的方法和特点教学重点 流动镶嵌模型结构要点教学难点 细胞连接的超微结构教学方法 讲授、商量第一节 细胞膜与细胞外表的特化结构一、细胞膜的结构模型细胞膜Cell membrane 指围绕在细胞最外层，由脂类和蛋白质组成的薄膜。是全部细胞共有的包被 原生

24、质，细胞质 的一层膜。又有原生质膜 Plasmalemma 之称，通常简称质膜 Plasmamembrane。1、双分子片层模型bimolecular leaflet model这一模型是 Danielli&Davson 于 1935 年提出的，因此又称 Danielli&davson 模型。2、单位膜模型The unit membrane model文档可编辑.这个模型是 19571959 年，英国伦敦大学的罗伯逊Robertson，通过电镜观察后提出的。3、流动镶嵌模型fluid mosaic model这个模型的主要内容可归纳为：1 脂类物质以双分子层排列，构成膜的骨架；2 镶嵌性 蛋白

25、质分子镶嵌在脂双层的网架中。存在方法有内在蛋白整体蛋白和外在蛋白边周蛋白。3 不对称性 蛋白质分子和脂质分子在膜上的分布具不对称性，膜两侧的分子性质和结构不同。4 流动性 脂质双分子层和蛋白质是可以流动或运动的脂质分子的运动性：有实验说明，类脂分子的脂肪酸链局部在正常生理状态下，可作多种形式的运动：旋转、振荡、摆动、翻转，同时整个分子可作侧向扩散运动。蛋白质分子的运动性：有侧向扩散和旋转两种方法，受周围膜质性质和相态的制约。荧光抗体免疫标记可观察。综合流动镶嵌模型之内容，不难看出，其突出特点在于，流动性、镶嵌性、不对称性和蛋白质极性。由此造成各种膜的功能差异。4、晶格镶嵌模型蛋白液晶膜模型5、

26、板块镶嵌模型最近有人提出脂筏模型Lipid rafts model。目前认为，这些模型并无本质区别，只是对流动镶嵌模型的进一步补充说明，不能作为膜的通用模型。二、质膜的化学组成细胞膜几乎全都是脂类50%和蛋白质40%，仅含少量糖类210%糖脂和糖蛋白和微量核酸细菌质膜、核膜、mit、chl 内膜，结合方法及存在意义尚不清楚。一膜脂Lipids二蛋白质Protein膜蛋白三糖类Carbohydrate三、质膜的功能function of c.m质膜与外界环境隔离开，通过它保持着一个相对稳定的细胞内环境，在细胞生命活动中行使着多种重要功能，概括为：物质运输，能量转换，信息传递，细胞识别，细胞连接，

27、代谢调控，膜电位维持等。四、骨架与细胞外表的特化结构膜骨架membrane associated cytoskeleton指质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理机能。早期有人称膜下溶胶层，实质为膜骨架。第二节 细胞连接细胞连接可分为三大类：即一、封闭连接紧密连接 tightjunction 为典型的封闭连接，又称结合小带或封闭小带 zonula oceludens，是相邻两细胞膜紧紧靠在一起的连接方法，中间无空隙，并且两质膜外外表相互融合，所以电镜下观察呈三暗夹两明的五层结构。二、锚定连接通过这种连接方法将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相

28、连成一个坚挺、有序的细胞群体。1、桥粒和半桥粒与中间纤维有关1 桥粒desmosme，maculae adherens 指相邻细胞间形成的“钮扣样结构，联结处约有30nm 的间隙，间隙充满丝状的粘多糖性物质，其中有一层电子密度较高的接触层，或称中央层文档可编辑.桥粒蛋白将间隙等分为二。2 半桥粒：位于表皮基细胞与基膜接触的一面，由于相对应的为基膜而不是细胞，因而称半桥粒hemides mosome。2、粘着带与粘着斑与肌动蛋白丝有关1 粘着带 介于紧密连接与桥粒之间，亦称为中间连接。是相邻细胞间有较宽1520nm间隙的一种联结方法。2 粘着斑 是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方法。如贴壁细

29、胞的贴壁行为，通过粘着斑贴在瓶壁上。三、通讯连接1 间隙连接gap junction又有缝隙联结或接合斑nexus、缝管连接或封闭筋膜fascia occludens之称，是相邻细胞间有 2-3nm 间隙的一种连接方法。电镜下观察联结处呈四暗夹 X 的七层结构之称。2 植物细胞的连接胞间连丝Plasmodesma在植物细胞，两相邻细胞的壁之间靠一层称作胞间层 中胶层 middle tamella 的果胶类 Pectin物质粘合在起，但在有些部位，细胞壁及胞间层并不连续，在此有原生质丝通过而勾通相邻两细胞，这便是植物细胞特有的连接方法胞间连丝，是指相邻植物细胞穿通细胞壁的细胞质通路。3 化学突触

30、：是可快乐细胞之间的连接方法，通过释放神经递质 如乙酰胆碱 来传导神经冲动，电信号化学信号电信号四细胞外表的粘着因子第三节 细胞外被与细胞外基质一、细胞外被Cell coat又称糖萼glgcocalyx，指由细胞产生的、与细胞膜外外表联系紧密的粘多糖类物质。由于它林立在细胞外表，与质膜中蛋白质和脂类结合，故可认为它是质膜的组成局部，但有其独立性。有人将细胞外被与质膜比喻成“毛与“皮的关系。二、细胞外基质extracellular matrix分布于细胞外空间如细胞之间或细胞外表，由细胞分泌的蛋白和多糖构成的网络结构。与膜关系不紧密，功能在于：1 细胞间粘着；2 保护作用；3 维持细胞外环境调节

31、细胞周围的物质浓度；4过滤作用等等。在形态发生中作用重大，包含：细胞迁移、增殖、形态变化、分化、保护、组建等。主要包含四大类物质一胶原collagen：属糖蛋白类物质，为纤维状蛋白多聚体，含量最高，具刚性，抗张强度大，构成细胞外基质的骨架体系。二氨基聚糖glycosaminoglycan GAC和蛋白聚糖proteoglycan，PG粘多糖，粘蛋白三层粘连蛋白Lamimin，LN 较大的糖蛋白分子和纤粘连蛋白fibronectin，FN 由两条或更多的肽链及一些低聚糖组成。对细胞迁移作用大。四弹性蛋白参考文献：文档可编辑.6、林元藻 生物膜的主动转运功能，同上第五章第五章 物质的跨膜运输与信号

32、传递物质的跨膜运输与信号传递第一节 物质的跨膜运输一、被动运输Passive transport指通过简单扩散或协助扩散完成物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方法。运输速率依赖于膜两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等。不需要细胞代谢供应能量。一简单扩散simple diffusion指物质顺浓度梯度的扩散，不需要消耗细胞本身的代谢能，也不需专一的载体膜蛋白，只要物质在膜两侧保持肯定的浓度差，物质便扩散穿膜，又称自由扩散free diffusion。特点：二协助扩散facilitated diffusion又称促进扩散。绝大多数在细胞代谢上非常重要的生物分子，如各种极性分子和某些无机

33、离子糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等是不溶于脂的非脂溶性物质，但它们可以有效地进入细胞，只是扩散速度并不总是随浓度梯度的增大而加快，而是在肯定限度内同物质浓度成正比，超过肯定限度，即使提高浓度差，扩散速度也不会再高。分析知它们是通过另一种被动运输方法协助扩散进行的。这种运输方法除了依赖物质浓度差以外，还必须依赖于专一性的膜运输蛋白转运膜蛋白。膜运输蛋白memberan transport pr.:镶嵌在质膜上的、与物质运输有关的跨膜蛋白质称膜运输蛋白，是一种横穿脂双层的跨膜分子，包含两类：1 隧道蛋白channel pr.通道蛋白、槽蛋白：以其亲水区构成亲水通道和离子通道，同意水及肯定大小和电

34、荷的离子通过。离子通道亦称门孔、门隧道通常呈关闭状态，只有当膜电位或化学信号物质刺激后才开启通道。膜电位刺激放开的离子通道称电位门通道；化学信号物质刺激放开的通道称配体门通道。2 载体蛋白carrier pr.：识别结合特异性底物后通过构象变化完成物质转移。类似于酶与底物的作用，故又称“透性酶Permease。综上，但凡借助于载体蛋白和通道蛋白顺浓度梯度的物质运输方法称 facilitated diffusion、或促进扩散或易化扩散。葡萄糖进入红细胞，进入小肠上皮细胞通常以这种方法。协助扩散有三个特点：1 低浓度时比简单扩散速度快；2 存在最大转运速度；3 有转运膜蛋白存在，故具有选择性、特

35、异性。二、主动运输active transport又称代谢关联运输metabolically linked tramsport，是物质运输的主要方法。包含由 ATP直接提供能量和间接提供能量两种运输方法。一ATP 直接提供能量的主动运输离子泵所谓离子泵是一种位于细胞膜上的 ATP 酶，是一穿膜内在蛋白，能将 ATP 水解成 ADP+pi，同时释放能量，ATP 酶构象发生变化，带来离子的转位，将物质逆浓度梯度运输。在质膜上，作为“泵的 ATP 酶很多，它们都具有专一性，不同的 ATP 酶运输不同的物质或离子，因此，我们可以分别称它们为某物质的泵。如运输 Ca+，叫钙泵肌质网膜；运输 H+，叫氢泵

36、细菌质膜等等，质子泵又分为P 型真核质膜上、V 型溶酶体膜、H+ATP 酶线、叶、细菌质膜。现以钠钾泵为例，说明离子泵的工作机制。Na+K+泵是存在于质膜上的由和 二个亚基组成的蛋白质。在有 Na+、K+、Mg2+存在时就能文档可编辑.把 ATP 水解成 ADP+Pi，同时，把 Na+和 K+以反浓度梯度方向进行穿膜运输。可见 Na+-K+泵是一种由 Mg2+激活的 Na+-K+-ATP 酶。1957 年，J.skou 首先觉察并阐述其机制，一般设想：在膜内侧，Na+、Mg2+与酶亚基结合，促使酶与 ATP 反响，释放 H3PO4，并与酶结合，引起酶构象变化，与Na+结合部位转向膜外侧。此时的

37、构象亲 K+排 Na+，当与 K+结合后，使酶脱去H3PO4，酶构象恢复，结合K+的一面转向膜内，此时构象亲 Na+排 K+，这样反复进行，不断在细胞内积存 K+，将 Na+排出细胞外。二 间接利用 ATP 的主动运输伴随运输或称协同运输，co-transport指一种溶质的传递要同时依赖于另一种溶质的传递。如果两种溶质的传递方向相同，称同向运输symport，如果方向彼此相反，则称反向运输antiport。三基团转移早见于细菌，也见于动物细胞。靠共价修饰需能四物质的跨膜转运与膜电位1 调节渗透压；2某些物质的汲取；3产生膜电位；4激活某些生化反响；如细胞内高浓度 K+是核糖体合成蛋白质及糖孝

38、解过程中重要酶活动的必要条件。三、胞吞与胞吐作用还有一种物质运输的方法不同于此，是细胞膜将外来物包起来送入细胞或者把细胞产物包起来送出细胞。前者称胞吞作用，后者称胞吐作用，总称吞排作用Cytosis。这样的物质运输方法称膜泡运输transport by vesicle formation，又称批量运输bulk transport。大分子物质及颗粒物质常以此方法进出细胞。一胞饮作用与吞噬作用某些物质与膜上特异蛋白质结合，然后质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡endocytic vesicle。将物质包在里面，最后从质膜上别离下来形成小泡，进入细胞内部。依据内吞的物质性质，将其分为：吞噬作用Phagocy

39、tosis吞噬泡，内吞较大固体物质，如颗粒白细胞、巨噬细胞。胞饮作用Pinocytosis胞饮泡，内吞液体或极小颗粒，白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、植物根细胞。二 胞吐作用exocytosis又称外卸某些代谢废物及细胞分泌物形成小泡从细胞内部移至细胞外表，与质膜融合后将物质排出。如：小肠上皮的杯状细胞向肠腔中分泌粘液，经溶酶体消化处理后的残渣排向细胞外等过程。关于衣被小泡运输Coated vesicle存在于真核细胞中，具有毛刺状外外表的一类小泡50250nm。可以是内膜系统的有关细胞器芽生而成，也可以是由质膜内陷，断裂形成，进行细胞器间的物质运输。三 受体介导的胞吞作用receptormed

40、iated endocytosis某些大分子的内吞往往首先同质膜上的受体结合，然后质膜内陷形成衣被小窝，继之形成衣被小泡，这种内吞方法称受体介导的胞吞作用。需说明的是，膜泡运输时由于质膜内陷或外凸也需消耗能量，故可看作是一种主动运输方法。第二节 细胞通讯与信号传递一、细胞通讯与细胞识别一细胞通讯cell communication指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反响。二细胞识别与信号通路cell recognition细胞识别的现代概念是：细胞识别是细胞通过其外表的特别受体与胞外信号物质分子配体选择性的相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效

41、应，这种现象或过程称为细胞识别。文档可编辑.可见，细胞识别是细胞通讯的一个重要环节。细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反响，这种反响系列称之为细胞信号通路Signaling pathway。细胞识别正是通过各种不同的信号通路完成的。三细胞的信号分子与受体1 细胞的信号分子信号分子，即配基 Ligands：指能够被受体识别的各种类型的大、小分子物质。又有信号分子 Signal molecule 和被识别子cognon之称。亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素。直接进入细胞与细胞质或核中受体结合，形成激素受体复合物，调节基因表达。亲

42、水性信号分子：神经递质、生长因子、多数激素等，不能直接进入细胞，先与膜上受体结合，再经信号转换机制，在细胞内产生第二信使cAMP 和肌醇磷脂，或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反响。20 世纪 80 年代觉察一氧化氮NO是一种重要的信号分子和效应分子，它能进入细胞直接激活效应酶，参与体内重多的生理病理过程，成为人们关注的“明星分子。2 受体receptor受体的概念最早是 1910 年 Ehrlich 提出的，近来有人建议改称“识别子cognor。受体都是蛋白质大分子多为糖蛋白，一般至少包含两个结构功能地域，即与配体结合的地域及产生效应的地域。组成糖链的单糖种类、数量及排列方法不

43、同，从而形成该细胞特定的“指纹，是细胞之间、细胞与其他大分子之间联络的“文字和“言语。依据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为两类，即细胞内受体受胞外亲脂性信号分子的激活和细胞外表受体受胞外亲水性信号分子的激活。二着通过不同的机制介导不同的信号传递通路。3 第二信使与分子开关通过分泌化学信号进行细胞间通讯的过程：化学信号分子的合成信号细胞释放化学信号分子转移至靶细胞被受体识别信息跨膜传递引起细胞内生物学效应。第二信使second messenger 70 年代初，Sutherland 及其合作着提出激素作用的第二信使学说，认为胞外化学物质第一信使不能进入细胞，它作用于细胞外表受体，而导致产生胞

44、内第二信使，从而激发一系列生化反响，最后产生肯定的生理效应，第二信使降解使其信号作用终止。分子开关molecular switches 在细胞内一系列信号传递的级联反响中，必须有正、负两种相反相成的反响机制进行精确操作，即对每一步反响既要求有激活机制又必定要求有相应的失活机制。二、通过细胞内受体介导的信号传递亲脂性小分子甾类激素、甲状腺素穿膜进入细胞，通过与细胞内细胞质或核受体结合传递信号。这类受体有三个结构域：1、C 末端区结合激素；2、中部结合 DNA；3、N 末端区激活基因转录。三、通过细胞外表受体介导的信号跨膜传递亲水性信号分子神经递质、蛋白激素、生长因子等一般不能直接进入细胞，而是通

45、过与膜上特异受体结合对靶细胞产生效应。依据信号转导机制和受体蛋白类型的不同，细胞外表受体分属三大家族：1、离子通道偶联的受体是由多亚基组成的受体离子通道复合体，本身既有信号结合位点，又是离子通道。2、G 蛋白偶联的受体这类受体与酶或离子通道的作用要通过与 GTP 结合的调节蛋白G 蛋白相耦联，在细胞内产生文档可编辑.第二信使，从而将外界信号跨膜传递到细胞内进而影响细胞生物学效应。由 G 蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路主要包含两类：、cAMP 信号通路激素第一信使激活受体 进一步激活腺苷酸环化酶，使 ATPcAMP第二信使，然后通过激活一种或几种蛋白激酶来促进蛋白酶的合成，促进细胞分化，抑制细

46、胞分裂。受体和腺苷酸环化酶由 G 蛋白耦连在一起，并使细胞外信号跨膜转换成细胞内信号cAMP。、磷脂酰肌醇信号通路外界信号分子 识别并结合膜外表受体，激活 PIP2 磷酸二酯酶PIC 催化 使 4，5 一二磷酸磷脂酰肌醇PIP2，存在于真核细胞膜的成分水解 成 1，4，5 一三磷酸肌醇和IP3和二酰基甘油DG两个第二信使，IP3 可引起胞内 Ca2+升高，通过结合钙调素并使之构象改变，进而与受体酶结合形成钙调素酶复合物，进一步调节受钙调素调节的酶的活性，最后引起对胞外信号的应答。DG 可激活蛋白激酶 CPKC，使细胞内 PH 升高，进而引起对胞外信号的应答。3、与酶偶联的受体这类受体一旦被配基

47、信号分子活化即具有酶的活性。这类受体均为跨膜蛋白质。第六章第六章 细胞质基质与细胞内膜系统细胞质基质与细胞内膜系统教学目的：1 了解细胞质基质的内容2 掌握内膜系统包含的结构及功能教学重点：1 内质网、高尔基体的结构特点2 溶酶体的发生及功能教学难点：内膜系统各结构之间的关系讲授法第一节 细胞质基质Cytoplasmicmatrix概念：此概念在不同阶段从不同角度有不同叫法，概念包含的内容也随观察工具的开展有所变化和完善。反映出对细胞质的认识不断深刻。最早的概念称透明质 hyaloplasm，指细胞质中除线粒体、质体等在光镜下所能看到的全部细胞器以外的局部，又称细胞液Cell sap。透明质细

48、胞液 胞质溶胶 细胞质基质光镜下可见结构以外的局部 离心沉淀物以外局部 可分辩结构以外的胶状物质Cytoplasmicmatrix 或 grownd cytoplasm：指除去能分辩的细胞器和颗粒以外的细胞质局部，是一复杂的高度有组织的胶体系统。一、化学组成细胞质基质是细胞真正的内环境，其组成成分复杂。主要含有与中间代谢有关的数千种酶类。故认为它呈复杂的胶体性质，可随环境条件的改变由溶胶变为凝胶状态或者相反，这成为某些细胞运动方法的动力。二、功能1、参与各种生化活动中间代谢过程1 蛋白质合成 2 脂肪酸合成 3 糖的酵解 4 糖原代谢 5 核苷酸代谢2、提供离子环境 以维持各细胞器的实体完整性

49、。文档可编辑.3、提供底物原料 以供细胞器行使功能物质库。4、提供物质运输的通路 细胞与环境、细胞质与细胞核、细胞器之间的物质运输、能量交换、信息传递等都需通过细胞质基质来完成。5、影响细胞分化 如卵子细胞质对于分化起重要作用。在细胞质中存有形形色色的细胞器，其中有一些膜围细胞器，它们在结构及功能上彼此相关，甚至连通，共同组成一个庞大而周密复杂的系统内膜系统。第二节 内膜系统eudomembrane system概 念 细胞质中由膜围成的、在结构、功能，乃至发生上有紧密关系的小管、小泡和扁囊共同组成的膜系统。主要包含核膜、内质网、高尔基体三大结构以及它们的产物各种小泡和液泡。意 义 内膜系统的

50、出现是真核细胞区别于原核细胞的显著特点之一，其意义在于：大大增加了细胞内膜的外表积，为多种酶特别是多酶体系提供了大面积的结合部位。1酶系统的隔离与连接2 蛋白质、糖、脂肪的合成 3 加工包装运输分泌物 4 扩散屏障及膜电位建立 5 离子梯度的维持等。一、内质网endoplasmic reticulum，ER概 述 1945 年，著名超微结构学家 K.B.Porter，在电镜下观察组织培养的鸡胚成纤维细胞时，觉察有各种大小的管道相连成网状，并多处在细胞质的内质部位，故定名为内质网。虽然以后觉察这种细胞器不尽在内质部位，但仍延用至今。这种结构与细胞内物质合成有关，故有细胞的生物合成“工厂之称。一形