生物醫(yī)學(xué)美容教材—分子細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)

1、生物醫(yī)學(xué)美容教材分子細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)陳執(zhí)中編朗斯國際生物醫(yī)學(xué)美容健康研究學(xué)院二一年十二月目 錄第一章 分子細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展一、細(xì)胞與細(xì)胞學(xué)說二、細(xì)胞學(xué)三、生物化學(xué)的研究四、生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)五、分子細(xì)胞生物學(xué)第二章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能一、細(xì)胞是機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位二、細(xì)胞核三、細(xì)胞質(zhì)四、細(xì)胞膜五、質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)六、細(xì)胞骨架系統(tǒng)七、細(xì)胞透性八、細(xì)胞衰老第三章 細(xì)胞分子結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)二、酶三、核酸四、脂質(zhì)與生物膜五、碳水化合物參考文獻(xiàn)第四章 真核細(xì)胞的基因調(diào)控一、基因二、真核細(xì)胞基因調(diào)控的含義三、真核細(xì)胞基因調(diào)控的信號(hào)四、基因調(diào)控的機(jī)理五、基因空變六、DNA的修復(fù)機(jī)制分子細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)20世紀(jì)90年代

2、以來，生物醫(yī)學(xué)及基相關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展使生命科學(xué)的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大且日益廣闊?！懊廊荨币惨褟牟捎妹廊菟⒆o(hù)膚霜、防曬霜、深層潔面露等系列化妝品的潔膚、護(hù)膚提高到細(xì)胞水平和分子生物學(xué)水平。所以學(xué)習(xí)分子細(xì)胞生物學(xué)的基本知識(shí)對(duì)從事業(yè)生物醫(yī)學(xué)美容的高級(jí)美容師、美容師以及從事生物醫(yī)學(xué)美容行業(yè)的工作人員來說，不僅具有非常重要的意義而且也是學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)美容的基礎(chǔ)。具有非常重要的意義而且也是學(xué)習(xí)生物醫(yī)學(xué)美容的基礎(chǔ)。第一章 分子細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展分子細(xì)胞生物學(xué)（molecular cell biology）是一門知識(shí)面廣、內(nèi)容浩繁且更新和發(fā)展迅速的學(xué)科。自第一次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞迄今已有300多年的歷史，經(jīng)歷了細(xì)胞水平、亞細(xì)

3、胞水平和分子水平等具有時(shí)代特征的研究層次，人們從細(xì)胞這個(gè)小小單位里揭示出眾多的生命現(xiàn)象，積累了極其豐富的知識(shí)資料。為掌握分子細(xì)胞生物學(xué)的基本知識(shí)和主干內(nèi)容必須了解分子細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)狀。一、細(xì)胞與細(xì)胞學(xué)說17世紀(jì)中葉1665年英國的Robert Hook用自己設(shè)計(jì)的顯微鏡觀察了軟木組織，發(fā)表了顯微圖譜（Micrographic）的專著，并稱其發(fā)現(xiàn)的組成單位為“細(xì)胞”（Cell）。后來又有人發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)等。到19世紀(jì)30年代，德國植物學(xué)家Matlhias Jakob Schleiden和動(dòng)物學(xué)家Theador Schwann將對(duì)細(xì)胞的觀察研究進(jìn)行了理論的概括，指明了動(dòng)物、植物都是由細(xì)

4、胞組成的，細(xì)胞是有機(jī)體，按照一定規(guī)律排列在動(dòng)植物體內(nèi)。并且在前人工作的基礎(chǔ)上根據(jù)他們自己的認(rèn)識(shí)提出了細(xì)胞組成生物體理論稱為細(xì)胞學(xué)說（Cell theory）。其主要內(nèi)容包括：（1）細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位；（2）細(xì)胞是生物體最基本的代謝功能單位；（3）細(xì)胞只能通過細(xì)胞分裂而來。最后一點(diǎn)是由維也納的病理學(xué)家（rudolph Virchow于1855年補(bǔ)充完善的。細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立，對(duì)當(dāng)時(shí)生物學(xué)發(fā)展起了巨大促進(jìn)和指導(dǎo)作用，明確了整個(gè)生物學(xué)界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，推動(dòng)了人類對(duì)整個(gè)然界的認(rèn)識(shí)；有力促進(jìn)了自然科學(xué)和哲學(xué)的進(jìn)步，促進(jìn)了現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展。二、細(xì)胞學(xué)19世紀(jì)下半葉（18921896）形成了研究

5、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和生活史的科學(xué)細(xì)胞學(xué)（Cytology）。1892年德國胚胎學(xué)家Hertivig發(fā)表了“細(xì)胞和組織”（The cell and the Tissue）的專著，被認(rèn)為是細(xì)胞學(xué)作為一門獨(dú)立學(xué)科的開始。1896年德國另一位胚胎學(xué)家Wilson發(fā)表了“發(fā)育與遺傳中的細(xì)胞”（The cell in Development and steredity）被認(rèn)為是第一部較系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)該書于1925年再版，書中描繪了一幅能反映光鏡時(shí)代對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)模式圖，被認(rèn)為是細(xì)胞學(xué)史上第二個(gè)具有代表意義的模型。三、生物化學(xué)的研究隨著細(xì)胞學(xué)說和細(xì)胞學(xué)的發(fā)展，生物學(xué)出現(xiàn)了兩個(gè)獨(dú)立發(fā)展的分枝，一個(gè)是細(xì)胞成分的分

6、離和化學(xué)標(biāo)定即生物化學(xué)，另一個(gè)是以整體動(dòng)物和植物為特征的遺體研究即遺傳學(xué)（Genetics）的出現(xiàn)。出物化學(xué)（Biochemistry）這門科學(xué)在一開始出現(xiàn)的時(shí)候就有著雙重的目標(biāo)，一方面是對(duì)細(xì)胞組成成分的化學(xué)分析，另一方面是對(duì)這些成分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和分析。四、分子生物學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)1953年James D. weteson和Francis H.C.Crick根據(jù)脫氧核糖酸（DNA）纖維X射線晶體衍射圖及其他試驗(yàn)資料，創(chuàng)造了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)。從1961年以來，兩位法國科學(xué)家Francois Jacob和Jacques Monod發(fā)表了他們對(duì)調(diào)控基因研究的成就，出現(xiàn)了三個(gè)重要意義的進(jìn)展：（1）

7、證實(shí)了信使核糖核酸（mRNA）攜帶著DNA到蛋白質(zhì)合成機(jī)制所需要的信息；（2）發(fā)現(xiàn)遺傳密碼，信息貯存于核酸之中；（3）發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)是靠傳遞核糖核酸（RNA）和核糖體的幫助翻譯的。20世紀(jì)60年代，對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞在體外成功培養(yǎng)和動(dòng)物病毒定量技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了分子生物學(xué)的發(fā)展。隨著電子顯微鏡（Cell Biology），即運(yùn)用近代物理學(xué)和化學(xué)技術(shù)成就，以及分子生物學(xué)的方法概念，從細(xì)胞上研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和各種生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。最先提出這一概念的是De Robertis教授。他于1965年將所著的普通細(xì)胞學(xué)更名為細(xì)胞生物學(xué)。五、分子細(xì)胞生物學(xué)隨著生物化學(xué)、遺傳學(xué)和細(xì)膩包生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，形成了將

8、生物化學(xué)、遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)有機(jī)聯(lián)系起來，完整而系統(tǒng)地從分子水平深入了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科分子細(xì)胞生物學(xué)（Molecwlar cell biology）。新的生物技術(shù)，如蛋白質(zhì)和核酸的順序分析和合成，基因重組、細(xì)胞融合與單克隆抗體技術(shù)及細(xì)胞因子等的基因工程藥物的不斷涌現(xiàn)，嶄新的分子細(xì)胞生物學(xué)時(shí)代將為人們認(rèn)識(shí)自然，改造自然展現(xiàn)出更加光輝的前景。參考文獻(xiàn)1、 關(guān)國昌等。細(xì)胞生學(xué)進(jìn)展、高等教育出版社，19892、 韓貽仁。分子細(xì)胞生物學(xué)、高等教育出版社，19883、 Schwarty L.M.et al., Advance cell Biology Van Nostrand Reinbold C

9、D., New york. 19814、 Darnell J.et al., Molecular cell Biology Scientific American Books Inc. 1986第二章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能一、細(xì)胞是機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位1、細(xì)胞的起源舉世公認(rèn)，在幾百萬年前，生命起源于微小的單細(xì)胞生物，有些早期的有機(jī)體通過光合作用從陽光中獲得能量，隨著地球環(huán)境的變化，這些原始的細(xì)胞隨之變化。但是，當(dāng)多細(xì)胞生物出現(xiàn)的時(shí)候，它的細(xì)胞成分仍保持著游離的單個(gè)活細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，每個(gè)細(xì)胞是獨(dú)立的，并具有一種潛在能力，作為一種自主的自給自足的單位，為了生存，細(xì)胞變得越來越相依賴。所有這些有機(jī)體，

10、從簡單的海藻復(fù)雜的哺乳動(dòng)物海和植物，都是由單個(gè)細(xì)胞形成組織再構(gòu)成的。每一類型的細(xì)胞具有獨(dú)特的功能。2、細(xì)胞的組織細(xì)胞（Cell）由膜圖成的，能進(jìn)行單獨(dú)繁殖的最小厚生質(zhì)團(tuán)，是生物體最基本的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能單位。可概括如下： 纖毛、鞭毛后成質(zhì) 質(zhì)膜外結(jié)構(gòu) 負(fù)質(zhì)、木質(zhì)異質(zhì) 細(xì)胞壁 生活物質(zhì)原生質(zhì) 細(xì)胞膜細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞器(Cell) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 細(xì)胞核 非生活物質(zhì)代謝產(chǎn)物（副質(zhì)）從進(jìn)化觀點(diǎn)將生物界中的細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩大類。真核細(xì)胞又分為動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞。3、細(xì)胞的大小細(xì)胞的大小以微米（micrometer, m）作度量單位。一般講來，真核細(xì)胞大于原核細(xì)胞。多細(xì)胞動(dòng)物的細(xì)胞的平均大小

11、為2030m。細(xì)胞大小的下限決定于得容納于細(xì)胞獨(dú)立生自學(xué)成才所需最重本的成分，基上限受多方面因素制約，如細(xì)胞的核質(zhì)化，細(xì)胞膜的相對(duì)表面積以及細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流等。4、擴(kuò)散與細(xì)胞及單細(xì)胞生物的大小擴(kuò)散是一個(gè)熵增大的過程，在這個(gè)過程中，分子分布到任何一個(gè)它可占據(jù)的空間。因?yàn)槊總€(gè)細(xì)胞只有通過擴(kuò)散來協(xié)調(diào)它自身的代謝活性，所以分子在整個(gè)細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散的速率把細(xì)胞的大小限制在3050m之間。更特別的是，在絕大多數(shù)細(xì)胞，無論其形態(tài)怎樣，其代謝活躍的部分離細(xì)胞表面不超過25m。細(xì)胞外循環(huán)系統(tǒng)使細(xì)胞獲得營養(yǎng)物質(zhì)，排除代謝廢物簡單擴(kuò)散的速度很慢，因此，所有的多細(xì)胞動(dòng)物和植物都由循環(huán)系統(tǒng)來快速轉(zhuǎn)運(yùn)簡單的化學(xué)物質(zhì)，大分子和

12、化學(xué)信號(hào)，清除代謝廢物。5、分子以擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞膜或由特殊的通透酶轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞分子進(jìn)入或離開細(xì)胞的速率是決定細(xì)胞大小的一個(gè)決定因素，所有細(xì)胞的表面都是由磷脂雙層分子組成的單層細(xì)胞膜，這層膜限定了細(xì)胞的界限，磷脂雙層膜可通透一些重要的氣體，如氧氣、二氧化碳和水分并使這些物質(zhì)通過細(xì)胞膜自由擴(kuò)散。但是，絕大多數(shù)物質(zhì)，如糖、氨基酸、蛋白質(zhì)及無機(jī)離子，如K、Na、Cl不能透過磷脂膜。籽使這些分子能夠進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞膜必須利用許多稱之為通透酶（Permeases）或運(yùn)載體（Transporter）的膜蛋白。這些蛋白鑲嵌在磷脂雙層中，形成通道，使特定的分子能夠出入細(xì)胞。二、細(xì)胞核細(xì)胞核（Nucleus）一

13、般是呈圓球形或卵圓形，通常是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)有一個(gè)核，也有兩個(gè)或多個(gè)的，在某些特定化的細(xì)胞中無核。在固定和染色的細(xì)胞中，可觀察到間期細(xì)胞核由核被膜、染體質(zhì)、核仁和核液四大部分構(gòu)成。真核細(xì)胞的核有兩層磷脂雙層膜包裹著，內(nèi)層緊貼著細(xì)胞核，外層與廣泛存在的稱為粗面由質(zhì)網(wǎng)的細(xì)胞質(zhì)腔系統(tǒng)相延續(xù)，兩層之間的間隙與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的腔相延續(xù)。核孔呈環(huán)狀，可能是由特殊蛋白質(zhì)組成的。核孔可能是作為一個(gè)胞核與胞漿的通道，允許有調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)通過。細(xì)胞核是細(xì)胞的遺傳性和細(xì)胞代謝、生長、繁殖的控制中心，是遺傳物質(zhì)貯存，復(fù)制和表達(dá)的主要場(chǎng)所，對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)具有調(diào)節(jié)控制作用。細(xì)胞核的主要生理功能是指導(dǎo)RNA的合成，在生長或分化的

14、細(xì)胞，細(xì)胞核是代謝極其旺盛的部位。三、細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)（Cytoplasm）是細(xì)胞中除了核以外，質(zhì)膜（包括質(zhì)膜）以內(nèi)的原生質(zhì)，其結(jié)構(gòu)大體分為細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)兩大部分。緊貼細(xì)胞膜，處于細(xì)胞邊周的細(xì)胞質(zhì)為細(xì)胞外質(zhì)簡稱外質(zhì)（ectoplasm），相對(duì)于外質(zhì)的，處于細(xì)胞中央部分的細(xì)胞質(zhì)為細(xì)胞內(nèi)質(zhì)，簡稱內(nèi)質(zhì)（endoplasm）。細(xì)胞外質(zhì)粘度較高（呈凝膠態(tài)），含有大量的微管和微絲，絲保持細(xì)胞的形狀有重要作用；細(xì)胞內(nèi)質(zhì)呈流動(dòng)態(tài)縣態(tài)度較低，內(nèi)含多種細(xì)胞器和各種內(nèi)含物質(zhì)及各種折光不同的顆粒。真核細(xì)胞質(zhì)中由大小不同的囊狀、泡狀和管狀組成的并有一層單位膜圍繞相互連通的結(jié)構(gòu)構(gòu)成了細(xì)胞質(zhì)中的一個(gè)連續(xù)網(wǎng)狀膜系統(tǒng)，內(nèi)容物與

15、細(xì)胞質(zhì)中其它部分隔開，與核相連。1945年P(guān)orter在電鏡下觀察體外培養(yǎng)的雞胚胎成纖維細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)多存于細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)部分，并定名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，簡稱ER）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系使不同的功能。具有機(jī)構(gòu)支持作用，并與蛋白質(zhì)、脂類的合成、物質(zhì)運(yùn)輸、糖原的分解和解毒作用有關(guān)。根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜細(xì)胞質(zhì)面是否附有核糖體，可分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩類：（1）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough endoplasmic reticulum，簡稱RER），又稱顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（granular endoplasmic reticulum，簡稱GER）。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜外表面附有核糖核蛋的顆粒。RER的

16、功能在于：蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞內(nèi)的一些蛋白質(zhì)主要在這里合成；此外，組成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的一些蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素b5、細(xì)胞色素P450等都主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖核蛋白體上進(jìn)行合成；提供物質(zhì)運(yùn)輸通道。（2）滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Smooth endoplasmic reticulum，簡稱SER）又稱光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或無顆粒內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（a granular endoplasmic reticulum，簡稱AER）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜外表面光滑不含有核糖核蛋白顆粒。1、細(xì)胞器細(xì)胞器（Cell Organelle）是存在細(xì)胞中，用光鏡、電鏡或其他工具能夠分辯出的，具有一定形態(tài)特點(diǎn)，并執(zhí)行特定機(jī)能的結(jié)構(gòu)。在已知的細(xì)胞器中，有的具有雙層膜，有的具有雙層

17、膜，有的具有單層膜；有顆粒狀的，還有纖維狀的。細(xì)胞器的大小差別也比較大，從0.1m到+m不等。在真核細(xì)胞的膜層細(xì)胞器中普通存在一種呈顯色的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由意大利醫(yī)生、神經(jīng)學(xué)家高爾基（Golgi）于1898年發(fā)現(xiàn)，命名為內(nèi)網(wǎng)器（internal reticular apparatus），后改稱為高稱基體（Golgi body）。進(jìn)入50年代，通過冰凍蝕劑及電子顯微鏡技術(shù)弄清了這種細(xì)胞器的微細(xì)結(jié)構(gòu)是由幾部分組成的，因此現(xiàn)在多稱為高樂基復(fù)合體（Golgi Complex）。而高爾基體則用來指只有扁平膜囊組成的主體結(jié)構(gòu)。一個(gè)典型的高爾基復(fù)合體是由扁平囊泡高爾基囊、高爾基小泡和高爾基液泡三部分組成的。高爾基

18、囊（Golgi Sac）：為扁平囊狀又稱潴泡，由兩層光面膜圍成，膜厚約68m，成弓形，兩端常呈膨大狀，膜間隙為15m，其內(nèi)充滿液體。高爾基小泡（Golgi Vesicle）：位于主體結(jié)構(gòu)成形面周圍的泡狀結(jié)構(gòu)，又稱小泡或移行小泡。一般認(rèn)為小泡是由附近的由質(zhì)網(wǎng)以“出芽”方式形成的，相互間融合成新高爾其囊，同時(shí)把內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的半成品物質(zhì)帶到高爾基體。高爾基液泡（Golgi Vacuole）：位于主體結(jié)構(gòu)分泌面周圍的泡狀結(jié)構(gòu)，又稱大泡或濃縮泡（Condensing Vacuole）。高爾基復(fù)合體的功能是多方面的，不僅參與分泌的貯存、濃縮、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)及排出細(xì)胞的過程，而且還是糖蛋白形成的場(chǎng)所。目前，傾向性的

19、觀點(diǎn)認(rèn)為高爾基復(fù)合體是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)變而來的。溶酶體（Lissome）是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)由單位膜圍成的，內(nèi)含高濃度的各種酸性水解酸，且有酶反應(yīng)的一種細(xì)胞器。溶酶體廣泛存在于動(dòng)、植物細(xì)胞。在細(xì)膩包內(nèi)是一多形態(tài)性細(xì)胞器。溶酶體的功能在于：（1）正常消化和防御作用；（2）自體吞噬作用，以度暫時(shí)“危機(jī)”；（3）細(xì)胞的自溶作用，以保證個(gè)體的正常發(fā)育。一般認(rèn)為溶酸體來自高爾基復(fù)合體。2、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)中除去所有細(xì)胞器和各種顆粒以外的部分，呈復(fù)雜的膠體系統(tǒng)。此概念在不同時(shí)期有不同的叫法，如稱為透明質(zhì)（hyaloplasm）、細(xì)胞液（Cell sap）和細(xì)胞溶質(zhì)（Cytosol）等。目前多稱為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（Cytopla

20、smic matrix）簡稱細(xì)胞基質(zhì)（groundplasm）。在細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行著許多生化反應(yīng)，脂肪合成，糖酵解和磷酸或糖途徑，被認(rèn)為是胞基質(zhì)中三個(gè)主要的代謝途徑。此外，胞基質(zhì)為各種細(xì)胞器提供穩(wěn)定的離子環(huán)境，并以細(xì)胞器行使功能提供充足的底物。四、細(xì)胞膜細(xì)胞膜（Cell membrane）又稱質(zhì)膜（Plasma membrane or Plasmolemma）是指所有細(xì)胞共有的包被細(xì)胞質(zhì)的一層膜。是生物膜的一部分，屬單位膜結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜使細(xì)胞內(nèi)部與外界環(huán)境分子分開，起著調(diào)節(jié)和維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定作用。同時(shí)物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞速接、代謝調(diào)控、膜電位維持等諸方面起著重要作用。

21、五、質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)又稱細(xì)胞外被（Cell envelope），是細(xì)胞膜外所有表面成分的總和。由細(xì)胞產(chǎn)生的，堆積于細(xì)胞膜外表面的一層物質(zhì)，多為糖蛋白、糖脂及多糖類。這一概念是指動(dòng)物外表面林立的糖鏈稱為糖萼（glycocalyx）在功能上至少具有：（1）保護(hù)及調(diào)節(jié)作用；（2）分子識(shí)別作用；（3）代謝調(diào)節(jié)作用；（4）血型決定作用；（5）參與免疫反應(yīng)等等。質(zhì)膜外結(jié)構(gòu)包括：纖毛、鞭毛、角質(zhì)、木質(zhì)及細(xì)膩包壁。1、纖毛：真核細(xì)胞的纖毛（Cilia）是細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)，具運(yùn)動(dòng)的功能。纖毛的整體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)部分：（1）纖毛本體，又稱鞭桿（shaft）是向外伸出的柱狀突起，外表為質(zhì)膜，其內(nèi)部是由微管組成的

22、芯，稱為轉(zhuǎn)絲（axoneme），結(jié)構(gòu)相當(dāng)精密，9組二聯(lián)體微管位于邊周，兩條微管位于中央，形成一個(gè)“9×2+2”型結(jié)構(gòu)。（2）基體，是纖毛基部質(zhì)膜下方園筒狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與中心粒相同。（3）纖毛小根，是有固定纖毛和收縮雙重作用。纖毛的化學(xué)組成，主要是蛋白質(zhì)，目前分析出三種，一是微管蛋組；二是動(dòng)力蛋白（dynein），為A亞絲上的短臂成分；三是連接蛋白（nexin），位于二聯(lián)絲間連橋之中。纖毛運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，目前有微管滑動(dòng)假說得到大家共認(rèn)。2、鞭毛在某些原核細(xì)胞和真核細(xì)胞表面伸出的能運(yùn)動(dòng)的細(xì)長鞭狀突起，稱為鞭毛（flagella）。真核細(xì)胞的鞭毛，其化學(xué)成分也同纖毛一樣，所不同的是，就一個(gè)細(xì)胞而

23、論，鞭毛少（1至數(shù)根）而長（可達(dá)50m），纖毛多（成有上千根）而短（只有510m）。3、細(xì)胞壁經(jīng)胞壁（Cell Wall）是指存在于原核細(xì)胞，真菌、藻類和植物細(xì)胞質(zhì)膜外的一層由細(xì)胞分泌物組成的，主要起保護(hù)作用的原壁。六、細(xì)胞骨架系統(tǒng)細(xì)胞骨架系統(tǒng)（Cellular Skeleton System）是真核細(xì)胞質(zhì)內(nèi)普遍存在的蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成的網(wǎng)架系統(tǒng)。電子顯微鏡的研究表明，所有真核細(xì)胞都包含三種主要類型的細(xì)胞骨架纖維：直徑為7nm肌動(dòng)蛋白微絲（Microfilaments），直徑為24nm的微管（Microtubules）和直徑為11nm的居間纖維（intermediated filaments）。肌

24、動(dòng)蛋白纖維和微管纖維都是由叫做G肌動(dòng)蛋白的微管蛋白亞單位聚合形成的。大多數(shù)真核細(xì)胞都含有一種或多種居間纖維，它們分別由某些特殊的蛋白組成。細(xì)胞骨架在細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞以及細(xì)胞分化、細(xì)胞轉(zhuǎn)化等一系列重要方面都有突出作用。七、細(xì)胞透性細(xì)胞透性（Cell permeability）是細(xì)胞通過質(zhì)膜和周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的性質(zhì)。細(xì)胞透性是質(zhì)膜的最主要生理功能之一。質(zhì)膜對(duì)物質(zhì)的透性最顯著的特點(diǎn)是具有選擇性。不同的細(xì)胞在不同的條件下，對(duì)不同的物質(zhì)，具有不同的透性。通透的物質(zhì)包括水、電解質(zhì)和非電解質(zhì)。其中有些是能源物質(zhì)，例如糖；有些是合成生物大分子的前身，如氨基酸；有些是維持細(xì)胞

25、內(nèi)特殊條件必需的物質(zhì)，如各種離子等。八、細(xì)胞衰老每一個(gè)細(xì)胞都要經(jīng)歷它的自身的新生，生長、分化、成熟、衰老和死亡。細(xì)胞在各方面的退行性變化即為細(xì)胞衰老(Cell Senescence)。細(xì)胞衰老時(shí)，出現(xiàn)一系列變化，其基本特征歸納如下：（1）膜的變化：衰老或功能缺陷的細(xì)胞膜通常處于凝膠相或固相，運(yùn)行性降。被認(rèn)為是細(xì)胞衰老的先兆。此外，與膜有關(guān)的間隙連接顯著減少；膜內(nèi)顆粒由向原生質(zhì)的一面（P）轉(zhuǎn)至北離原生質(zhì)的一面（E）；膜外表面突起增加；膜外負(fù)電荷減少。（2）細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化：首先是細(xì)胞體積增大；核膜內(nèi)折；染色質(zhì)固縮；核仁不規(guī)劃，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體排列紊亂且數(shù)量減少。高爾基體和溶酶體數(shù)量增多，褐質(zhì)積累。

26、關(guān)于細(xì)胞衰老的機(jī)理問題，從古至今已提出了許多假說和理論，綜合20世紀(jì)5060年代以來出現(xiàn)的一系列衰老大體有下面幾種：（1）程序死亡說：1961年Hayflick根據(jù)人胚胎細(xì)胞的傳代培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)提出的，認(rèn)為DNA鏈上有一種“衰老基因”或“死亡基因”這便是“自我摧毀計(jì)劃”的物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）衰老因子積累說：1962年Megbegeeb和1973年Orgel先后提出的，又稱“蛋白質(zhì)會(huì)成差錯(cuò)成靈說”。（3）衰老的自由基理論：1956年美國內(nèi)布拉斯卡大學(xué)（University of Nebraska）Harman教授提出了自基造成細(xì)胞損傷，導(dǎo)致衰老。（4）基因調(diào)節(jié)假說：1983年Smith根據(jù)細(xì)胞中可能產(chǎn)生的

27、DNA合成抑制劑，提出了關(guān)于細(xì)胞衰老的可能機(jī)理。他認(rèn)為：正常二倍體細(xì)胞具有產(chǎn)生阻斷DNA合成的蛋質(zhì)的遺傳信息基因。在培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞到達(dá)基增殖界限之前，這種基因不表達(dá)，即受阻遏。阻遏抑制劑基因表達(dá)的物質(zhì)為阻遏物，編碼阻遏物基因的拷貝，隨倍增次數(shù)增加，阻遏物基因的拷貝數(shù)越來越少，結(jié)果產(chǎn)生的阻遏物濃度降低，阻遏效率下降，取后當(dāng)阻遏物濃度不足以阻遏抑制劑基因表達(dá)時(shí)，抑制蛋白形成，最終導(dǎo)致細(xì)胞分裂的停止和衰老的出現(xiàn)。參 考 文 獻(xiàn)1、Sheeler P, Bianchi D.E. Cell and Molecular Biology, John Wiley and Sons, Inc., New Yo

28、rk, 19892、Franke w w et al., J.Cell Biol, 1981, 91:31503、Gevace L.et al., Quant Biol, 1981,46:9679784、Fulton A B. Cell, 1980, 30:3453475、Farguhar M. et al., J Cell Biol, 1982, 92:8468576、Darnell J et al., Molecular Cell Biology Scientific American Books, Inc.19867、魯潤龍等，細(xì)胞生物學(xué)，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1992第三章 細(xì)胞的分

29、子結(jié)構(gòu)所有的細(xì)胞都是由兩種不同類型的化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的，即多聚體和小分子。小分子通常由少于50個(gè)原子構(gòu)成的，每種小分子都有其結(jié)構(gòu)特征。多聚體是由許多相同的小分子通過共價(jià)鍵連結(jié)起來的。多聚體的亞單位叫做單體或殘基（residues）。細(xì)胞內(nèi)的多聚體有：核酸、蛋白質(zhì)、多糖。核酸是由4種不同的核苷酸單體連在一起構(gòu)成的，其長度可達(dá)數(shù)百萬單位。這些亞單位可以任何一種順序排列。因此，長度的為n單位的可能不同的核酸數(shù)為4。一個(gè)為10單位長的核酸能有4種結(jié)構(gòu)；一個(gè)為100個(gè)單位的核酸可能有4種結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)是由單個(gè)的氨基酸構(gòu)成的。蛋白質(zhì)中有20種不同的氨基酸。因此，一個(gè)有100單位的蛋白質(zhì)可能有20種結(jié)構(gòu)。多糖是由

30、糖類的單體，或稱單糖形成的。至少有15種不同的單糖參與形成各種多糖。糖類單體可以多種方式形成鍵。因此，許多多糖是非線性的，帶有分支的分子。除了多聚體中的單體外，還有另一類小分子，例如脂類。這是一類非常重要的小分子，因?yàn)樗鼈冃纬杉?xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)。在大量非線性的復(fù)合物中脂酸分子以非共價(jià)鍵形成相互作用，這樣形成的膜與多聚體一種，對(duì)有機(jī)體是很重要的。一、蛋白質(zhì)在機(jī)體內(nèi)，蛋白質(zhì)在細(xì)胞中約占干重的70%以上，幾乎無處不在，無處不發(fā)揮各種蛋白質(zhì)特有的功能。蛋白質(zhì)是細(xì)胞的功能分子，它們能催化許多化學(xué)反應(yīng)；維持結(jié)構(gòu)的剛性；控制膜的通透性；調(diào)節(jié)所需化謝物質(zhì)的濃度；識(shí)別并結(jié)合其它生物分子；引起運(yùn)動(dòng)并調(diào)控的功能。無論

31、何種蛋白質(zhì)，其基本組成成分是氨基酸。根據(jù)1969年國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的規(guī)定，蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)肽鏈中各種氨基酸的排列順序。 COOHH2NCHCH2CH2CH2CH2 組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸通常根據(jù)側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的不同分為：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、羥基氨基酸與含硫氨基酸、酸性氨基酸及酰胺、堿性氨基酸。哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)含有成千上萬種蛋白質(zhì)分子。它們?cè)诙嗑酆颂求w中合成后，細(xì)胞根據(jù)這些蛋白質(zhì)分子中的分揀信號(hào)把它們準(zhǔn)確地運(yùn)輸?shù)接嘘P(guān)的膜結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器或細(xì)胞外。某些細(xì)胞外的蛋白質(zhì)可通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞，運(yùn)輸?shù)絻?nèi)體（endosome），并可再運(yùn)輸?shù)饺苊阁w。蛋白質(zhì)分子中的

32、分揀信號(hào)分兩種：一種稱靶向序列（targeting sequence），是蛋白質(zhì)分子中一小段特導(dǎo)的氨基酸序列，它包含有該蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)侥抢锶サ男畔ⅰＡ硪环N稱為靶向斑塊（targeting patch），是蛋白質(zhì)分子中由肽鏈折疊而使互不連續(xù)的肽段相互靠攏而構(gòu)成的局部立體結(jié)構(gòu)。其功能與靶向序列相同。蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸方式可分兩大類：一類是附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的多聚核糖體中合成的蛋白質(zhì)，它們以小泡（Vesicle）介導(dǎo)的方式運(yùn)輸。可以（1）保留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；（2）運(yùn)輸?shù)礁郀柣w后再運(yùn)輸?shù)絻?nèi)體以及溶酶體；（3）運(yùn)輸?shù)礁郀柣w后基入分泌小泡，分泌小泡與細(xì)胞膜融合，將蛋白質(zhì)分泌到胞外。（圖31）二、酶酶（enzym

33、e）是具有高度催化活性和高度專一性的特殊蛋白質(zhì)。是一種蛋白質(zhì)催化劑，是生命動(dòng)力活動(dòng)的媒介，細(xì)胞內(nèi)幾乎每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都由酶催化。在酶的催化反應(yīng)中，發(fā)生變化的化學(xué)物質(zhì)稱為該酶底物。酶催化反應(yīng)又稱酶促反應(yīng)，可應(yīng)用下列簡單式事表示： E S PMichaelis與Menten提出催化反應(yīng)機(jī)制如下：酶底物S與酶E反應(yīng)結(jié)合形成中間終合物ES，然后再分解生成產(chǎn)物P并釋放出酶，反應(yīng)如下所示： K1 K3E+S ES E+P K2酶具有催化和調(diào)節(jié)的雙重屬性，特別適合于參加細(xì)胞的化學(xué)代謝。酶的主要作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活性能屏障，反應(yīng)后酶分子迅即從酶一底物絡(luò)合物上分離下來，因此，少數(shù)酶的分子可催化大量的底物分子。酶

34、對(duì)底物的催化具有高度的特異性，細(xì)胞中每一種酶都有其特定的處理底物，因而每一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)可同時(shí)進(jìn)行許多反應(yīng)。酶不僅是生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，而且也是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組成成分。各種細(xì)胞或細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)，由于所含酶的種類、含量與活性不同表現(xiàn)出不同的功能活動(dòng)。三、核酸細(xì)胞要合成那種蛋白質(zhì)，合成的量多少的指令是從核酸獲得。核酸（Nucleic acid）存在于細(xì)胞中，是細(xì)胞內(nèi)貯存及傳遞信息的分子。核酸是由磷酯兩種密切相關(guān)的貯存信息的分子：脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid,簡稱DNA）和核糖核酸（Ribonucleic acid，簡稱RNA）。1、DNA和RNA的組成DNA和RNA

35、均由4種不同的核苷酸的單體構(gòu)成的。一個(gè)核苷酸有三個(gè)部分：糖；磷酸基團(tuán)；堿基。在DNA中糖為脫氧核糖，是在2位沒有羥基的五環(huán)糖，在RNA中則通常為核糖。DNA和RNA單體之間的另一差異是堿基不同。組成核酸的堿基有兩類：嘧啶（primidine）和嘌呤（purine）。嘧啶又有兩種：胸腺嘧啶（Thymine,T）和胞嘧啶（Cytosine,C）。嘌呤有兩種：腺嘌呤（Adenine,A）和鳥嘌呤（Guanine,G）。胞嘧啶、腺嘌呤存在于DNA和RNA。胞腺嘧啶僅見于DNA。DNA和RNA分子中的4種核苷所組成的差別僅在于堿基，因此通常稱呼上以堿基代表單核苷酸，亦即以其縮寫A，G，C，T代表4種核苷

36、酸。RNA中通常不含胸腺嘧啶（T）而代之以尿嘧啶（Uncil,U）。2、DNA的功能DNA的生物學(xué)功能：（1）儲(chǔ)存生物的遺偉和全部信息；（2）通過自我復(fù)制將貯存的信息穩(wěn)定地、忠實(shí)地從一代細(xì)胞；（3）決定所有細(xì)胞內(nèi)RNA核苷酸在蛋白質(zhì)的氨基酸序列，從而體現(xiàn)生命的活動(dòng)；（4）決定人的遺傳和突變產(chǎn)生新的遺傳特性。3、RNA的功能每個(gè)細(xì)胞內(nèi)部含有三類不同的RNA，信使RNA(messenger RNA, mRNA)、核糖體RNA（ribosomal, RNA, tRNA）。RNA的生物學(xué)功能：RNA是蛋白質(zhì)的合成和作為遺傳物質(zhì)。在RNA生物合成中，真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄合成的是RNA前體，前體加工后才能形成功能

37、的各類RNA。RRNA是蛋白質(zhì)生物合成場(chǎng)所核糖體的重要成分，mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的模板，tRNA在蛋白質(zhì)生物合成中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。它們分工合作完成蛋白質(zhì)生物合成。中心法則中RNA位于遺傳信息流的中間站，它街接轉(zhuǎn)錄與翻譯，是DNA中貯存的遺傳信息表達(dá)出各種功能蛋白質(zhì)的必經(jīng)“驛站”。20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)某些RNA具有酶的活性稱為“核酶（ribozyme）”。逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象及核酶的發(fā)現(xiàn)豐富了對(duì)RNA的認(rèn)識(shí)。四、脂質(zhì)與生物膜生物膜將細(xì)胞與周圍環(huán)境分隔開來，為某些蛋白質(zhì)提供附著點(diǎn)，并將細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)分隔包裹，如無生物膜；細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)則無未能進(jìn)行。生物膜主要結(jié)構(gòu)成分是類脂質(zhì)，是一種不溶或微溶水的有機(jī)分子。脂

38、肪酸是膜和類脂質(zhì)的主要成分。脂肪酸分子含有長的烴鏈與具有酸性的羧基相接。在細(xì)胞內(nèi)脂肪酸典型的存在形成是三脂酰甘油，由三分子脂肪酸和一個(gè)分子的甘油構(gòu)成。細(xì)胞膜通常含有大量的兩性類脂分子，最主要的是磷脂，磷酸甘油酯是最重要的一類磷脂。磷脂在水溶液中有三種不同的存在形式：（1）膠粒；（2）膦脂雙層結(jié)構(gòu)；（3）脂質(zhì)體。五、碳水化合物碳水化合物是由碳與氫和氧（水）構(gòu)成。最簡單的碳水化合物是單糖。作為貯存能量的分子和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，碳水化合物是秀重要的。葡萄糖是細(xì)胞內(nèi)最常見的糖。另外，還有一些重要的糖如果糖、乳糖，它們與葡萄糖的區(qū)別僅在于碳原子上取代基的位置。已糖的貯存形式是長鏈的多聚體糖原，單糖常結(jié)合到

39、脂質(zhì)或蛋白質(zhì)分子上形成糖脂或糖蛋白。參 考 文 獻(xiàn)1、Smith E.L., et al., Principle of Biochemistry General Aspects. 7th ed. McGraw-Hill. 1983. Chapters 2-8, 10 and 11.2、Stryer L. Biochemistry 2ed. 1981. Chapters 2-8, 10 and 24.3、Blake C C F. et al. Trends Biochem sci 1984, 9:147-1514、Doolitile R. Sci Am, 1985, 253(4):88-965、

40、Finean J B et al., Membranes and their Functions 3ed. Bluckwell, 19856、陳惠黎主編，生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，上海：上海醫(yī)科大學(xué)出牌社，1999:3-97、陳執(zhí)中，章月華，現(xiàn)代生化藥物與基因工程藥物分析，上海：上海醫(yī)科大學(xué)出版社，2000：27第四章 真核細(xì)胞的基因調(diào)控一、基因1、基因概念的發(fā)展1965奧地利遺傳學(xué)家Mendel發(fā)表了植物雜交試驗(yàn)論文，指出遺傳單位為遺傳因子。1909年丹夢(mèng)學(xué)者Johson提出基因一詞。1910年Morgan認(rèn)為基因是一個(gè)功能單位，也是一個(gè)突變單位和交換單位，染色體是基因的物質(zhì)載體。1955年B

41、enzer在研究快速溶菌突變型子的基因結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在一個(gè)基因內(nèi)部的許多位點(diǎn)上可以發(fā)生突變，也可以發(fā)生交換，說明基因并不是一個(gè)突變單位和交換單位，而是包括許多突變單位和許多重組單位，并根據(jù)順反位置效應(yīng)提出了順反子（cistron）的概念。70年代以后，由于許多重大技術(shù)的突破，對(duì)基因的認(rèn)識(shí)又有了新的發(fā)展。1978年Gilbert提出：基因是轉(zhuǎn)錄單位的新概念，但現(xiàn)在看來這一概念也不令人滿意，因?yàn)橛械幕虿⒉晦D(zhuǎn)錄或不安全轉(zhuǎn)錄?；蚋拍钫?jīng)歷著從穩(wěn)定到動(dòng)態(tài)的重大突破，對(duì)基因的認(rèn)識(shí)又有了新的發(fā)展。1978年Gilbert提出：基因是轉(zhuǎn)錄單位的新概念，但現(xiàn)在看來這一概念也不令人滿意，因?yàn)橛械幕虿⒉晦D(zhuǎn)錄或不

42、安全轉(zhuǎn)錄?；蚋拍钫?jīng)歷著從穩(wěn)定到動(dòng)態(tài)的重大突破，隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的基因概念。2、基因的分子生物學(xué)定義基因（gene）指DNA分子中具有一定遺傳學(xué)效應(yīng)的特定核苷酸順利序，是合成專一多肽或RNA的藍(lán)本。所以按照最近的分子生物學(xué)定義，基因是編碼一條多肽鏈或一個(gè)RNA分子所必需的所有DNA順序。二、真核細(xì)胞基因調(diào)控的含義調(diào)節(jié)不同細(xì)胞中各種蛋白質(zhì)合成速率的復(fù)雜機(jī)制是通過基因調(diào)控來完成的。由于合成mRNA不同，其調(diào)節(jié)作用也不同，從而導(dǎo)致了不同基因表達(dá)；而不同的轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致了不同的蛋白質(zhì)合成。此外，RNA的加工、細(xì)胞質(zhì)中mRNA的穩(wěn)定性、mRNA的翻譯，染色體片段的擴(kuò)增及重排等都是影響基因表達(dá)的

43、環(huán)節(jié)。多細(xì)胞生物基因調(diào)控的主要的問題是在不同發(fā)育時(shí)期，基因是如何被激活和表達(dá)的。一般來說，在不同發(fā)育時(shí)期，單一細(xì)胞基因的表達(dá)不可逆，許多已分化的細(xì)胞，如皮膚細(xì)胞、紅細(xì)胞、晶狀體細(xì)胞及產(chǎn)生抗體的細(xì)胞，它們不能分裂形成了代細(xì)胞，這些細(xì)胞中那些導(dǎo)致分化的基因調(diào)控程序是對(duì)維持整個(gè)機(jī)體生活所必須的，它們顯然不同于那些受環(huán)境刺激基因的調(diào)控程序。三、真核細(xì)胞基因調(diào)控的信號(hào)1、激素和蛋白因子機(jī)體所產(chǎn)生的許多物質(zhì)可引起不同基因表達(dá)，其中激素就是一大類動(dòng)物基因的信號(hào)物質(zhì)，它對(duì)細(xì)胞成熟或在生長發(fā)育中的機(jī)體皆有重要的作用?，F(xiàn)在已知有幾種激素可以調(diào)控某些單一的基因和基因組，此外，它們也能影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和酶的功能。有的靶

44、細(xì)胞分散在組織中，也有的集中在單一組織中。某些激素如甲狀腺激素，皮質(zhì)激素等可對(duì)不同靶細(xì)胞中的多個(gè)基因發(fā)生效應(yīng)，同樣，蛋白質(zhì)激素如胰島素、生長激素對(duì)許多細(xì)胞也有類似的作用。有一些細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，它們既可以作用于鄰近的細(xì)胞，也可作用于遠(yuǎn)距離的細(xì)胞，例如：生長因子（growth factors）就是一類這樣的蛋白質(zhì)。神經(jīng)生長因子（nerve growth factor, 簡稱NGF）能引起神經(jīng)細(xì)胞的伸長，具有神經(jīng)損傷的修復(fù)作用。表皮生長因子（epidermal growth factor, 簡稱EGF）則可作用于各種各樣的上皮細(xì)胞，刺激其生長。根據(jù)激素和生長因子的化學(xué)性質(zhì)，可以把它分成兩類信號(hào)分子

45、：（1）小分子，如甾醇激素及甲狀腺激素，它們直接進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮效應(yīng)；（2）多肽或蛋白質(zhì)，它們能和細(xì)胞表面特異的受體結(jié)合，往往在進(jìn)入細(xì)胞之前就發(fā)揮作用，不過有一些信號(hào)分子能和細(xì)胞表面受體結(jié)合轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，然后（或其降解產(chǎn)物）才發(fā)揮作用。2、細(xì)胞間的接觸大多數(shù)激素和生長因子是通過循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)輸并作用于靶細(xì)胞的，但是有些基因的活化則要求細(xì)胞間的直接接觸。細(xì)胞間的作用也可間接地發(fā)生，如某類型細(xì)胞能形成細(xì)胞外基質(zhì)，它們可向其他類型的細(xì)胞傳遞信號(hào)。3、多細(xì)胞生物中基因調(diào)控的環(huán)境和營養(yǎng)信號(hào)高等真核生物細(xì)胞的某些基因?qū)Σ涣嫉臓I養(yǎng)環(huán)境能作反應(yīng)，但反應(yīng)的形式是有限的，而且許多基因并不會(huì)對(duì)營養(yǎng)條件的改變作出反應(yīng)，原因是由

46、于細(xì)胞生物很少需要對(duì)營養(yǎng)條件進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)。四、基因調(diào)控的機(jī)理關(guān)于真核基因調(diào)控機(jī)理的大多數(shù)研究，主要集中在轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控上，這并不難理解，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄的起始是基因調(diào)控的第一步，況且很多編碼蛋白質(zhì)的基因，其表達(dá)可能確定是在轉(zhuǎn)錄水平上受到調(diào)控。目前，有兩種假設(shè)，說明真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理。第一種認(rèn)為，真核細(xì)胞和原核細(xì)胞一樣，擁有某些轉(zhuǎn)錄因子（即某些蛋白質(zhì)），它們能通過和靶基因相鄰的DNA位點(diǎn)相互作用，從而對(duì)基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行調(diào)控。第二種假設(shè)認(rèn)為，真核生物染色質(zhì)中位點(diǎn)特異性轉(zhuǎn)錄（site-specific transcription），依賴于染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的“疏松”或“解旋”，使特定染色區(qū)域中的DNA暴露出來。D

47、NA的這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，可能是在DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的幫助下完成的，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化可能引起了暴露基因的自動(dòng)轉(zhuǎn)錄。五、基因突變與損傷（一）基因突變一個(gè)基因的內(nèi)部可以遺傳的結(jié)構(gòu)的改變稱為基因突變（gene mutation）?；蛲蛔兙褪荄NA堿基組成或排列順序的改變。突變具有重要的生物學(xué)意義，它是物種進(jìn)化的根源和動(dòng)力?；蛲蛔兊陌l(fā)生和DNA復(fù)制、DNA損傷修復(fù)，以及衰老等有關(guān)。1、基因突變的分類基因突變的分類有多種，按照基因結(jié)構(gòu)的改變類型，可以分為點(diǎn)突變、堿基的插入突變和堿基毛失突變。（1）點(diǎn)突變：DNA分子中單個(gè)堿基的改變，一種堿基被另一種堿基取代。同類堿基的改變，一種堿被G，或G被A取代，C被T或T被C取化，這種取代稱轉(zhuǎn)換（transition）。不同類堿基間的取代，如A被T，或C取代，C被G或A取代，T被A或G取代，這類取代稱顛換（Tran version）。（2）堿基的插入突變：在DNA的某一位點(diǎn)插入一個(gè)或一個(gè)以上的堿基。（3）堿基毛失突變：在DNA的某一位點(diǎn)失去一個(gè)或一個(gè)以上的堿基。2、突變可能造成的后果突變部位的不同可能產(chǎn)生不同的后果，主要有以下幾種情況：（1）突變可能使生物更有利于適應(yīng)環(huán)境，這種突變將會(huì)保留和遺傳，引起生物的進(jìn)化。（2）導(dǎo)致生物體的死亡或生命力的明顯下降，屬