生物競賽--細胞生物學課件

1、細胞生物學課件當涂一中唐海燕當涂一中唐海燕第一章第一章 細胞生物學概要細胞生物學概要 第二章第二章 細胞概述細胞概述第三章第三章 細胞生物學研究方法細胞生物學研究方法第四章第四章 細胞質(zhì)膜細胞質(zhì)膜第五章第五章 細胞連接細胞連接第六章第六章 物質(zhì)跨膜運輸物質(zhì)跨膜運輸?shù)谄哒碌谄哒?細胞質(zhì)基質(zhì)與細胞器細胞質(zhì)基質(zhì)與細胞器第八章第八章 細胞骨架細胞骨架第九章第九章 細胞核與染色體細胞核與染色體第十章第十章 信號傳遞信號傳遞第十一章第十一章 細胞增殖及其調(diào)控細胞增殖及其調(diào)控第十二章第十二章 細胞分化、細胞衰老與凋亡細胞分化、細胞衰老與凋亡第一講第一講 細胞生物學概述細胞生物學概述一、細胞生物學是現(xiàn)代生命科

2、學的重要基礎(chǔ)學科一、細胞生物學是現(xiàn)代生命科學的重要基礎(chǔ)學科 細胞生物學：是在細胞生物學：是在顯微、亞顯微與分子水平顯微、亞顯微與分子水平等不同等不同層次上研究層次上研究細胞結(jié)構(gòu)、功能及生命細胞結(jié)構(gòu)、功能及生命 活動規(guī)律活動規(guī)律的科學。的科學。 細胞生物學研究的對象是細胞生物學研究的對象是細胞細胞。 細胞分子生物學是當前細胞生物學發(fā)展的主要方向。細胞分子生物學是當前細胞生物學發(fā)展的主要方向。 細胞生物學研究的主要內(nèi)容是細胞生物學研究的主要內(nèi)容是 細胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)、細胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)、代謝與調(diào)控、增殖分化、遺傳變異、衰老與死亡、代謝與調(diào)控、增殖分化、遺傳變異、衰老與死亡、起源與進化、興奮與運動以及細

3、胞的信息傳遞等起源與進化、興奮與運動以及細胞的信息傳遞等。具體如下。具體如下。二、細胞生物學的主要研究內(nèi)容大致可分為以下二、細胞生物學的主要研究內(nèi)容大致可分為以下幾幾 個方面：個方面： (一一) 細胞核、染色體以及基因表達的研究細胞核、染色體以及基因表達的研究 (二二) 生物膜與細胞器的研究生物膜與細胞器的研究 (三三) 細胞骨架體系的研究細胞骨架體系的研究 (四四) 細胞增殖及其調(diào)控細胞增殖及其調(diào)控 （五（五) 細胞分化及其調(diào)控細胞分化及其調(diào)控 (六六) 細胞的衰細胞的衰 老與程序死亡老與程序死亡 (七七) 細胞的起源進化細胞的起源進化 (八八) 細胞工程細胞工程三、細胞生物學研究的總體趨勢

4、與重點領(lǐng)域三、細胞生物學研究的總體趨勢與重點領(lǐng)域（一）當前細胞生物學研究中的（一）當前細胞生物學研究中的三大基本問題三大基本問題 1、細胞內(nèi)的基因組是如何在時間與空間上有序、細胞內(nèi)的基因組是如何在時間與空間上有序表達的？表達的？ 2、基因表達的產(chǎn)物如何逐級裝配成基本結(jié)構(gòu)體、基因表達的產(chǎn)物如何逐級裝配成基本結(jié)構(gòu)體系及各種細胞器？系及各種細胞器？ 3、基因表達的產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)細胞最重要的生命、基因表達的產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)細胞最重要的生命活動過程的？活動過程的？（二）（二）當前細胞基本生命活動研究的若干當前細胞基本生命活動研究的若干重大課題重大課題 1、染色體、染色體DNA與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系與蛋白質(zhì)相互作

5、用關(guān)系主要主要是非組蛋白對基因組的作用是非組蛋白對基因組的作用。 2、細胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的、細胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互關(guān)系及調(diào)控。相互關(guān)系及調(diào)控。 3、細胞信號傳導的研究。、細胞信號傳導的研究。 4、細胞結(jié)構(gòu)體系的裝配。、細胞結(jié)構(gòu)體系的裝配。第二講 細胞概述一、細胞的發(fā)現(xiàn)一、細胞的發(fā)現(xiàn) 英國學者英國學者胡克（虎克）胡克（虎克）于于16651665年制造了第一臺有科研年制造了第一臺有科研價值的顯微鏡，價值的顯微鏡，第一次描述了植物細胞的構(gòu)造第一次描述了植物細胞的構(gòu)造，細胞的發(fā)，細胞的發(fā)現(xiàn)是在現(xiàn)是在16651665年。年。1677168316771683年，荷蘭人年，

6、荷蘭人列文列文. .胡克胡克用自己用自己設(shè)計好的顯微鏡設(shè)計好的顯微鏡第一次觀察到第一次觀察到活細胞活細胞。二、細胞學說的建立及其意義二、細胞學說的建立及其意義1 1、建立：、建立： 1838183918381839年德國植物學家施萊登和動物學家施年德國植物學家施萊登和動物學家施旺提出：旺提出：一切植物、動物都是由細胞組成的，細胞是一切一切植物、動物都是由細胞組成的，細胞是一切動植物的基本單位，這就是著名的動植物的基本單位，這就是著名的“細胞學說細胞學說”。2 2、細胞學說的基本內(nèi)容：、細胞學說的基本內(nèi)容：一切有機體都是由細胞發(fā)育而來的，并由細胞和細胞產(chǎn)物一切有機體都是由細胞發(fā)育而來的，并由細胞

7、和細胞產(chǎn)物構(gòu)成；細胞是一個相對獨立的結(jié)構(gòu)和功能單位；細胞構(gòu)成；細胞是一個相對獨立的結(jié)構(gòu)和功能單位；細胞只能源于先前細胞細胞分裂而來。只能源于先前細胞細胞分裂而來。（一）（一）細胞的概念：細胞是生命活動的基本單位細胞的概念：細胞是生命活動的基本單位 細胞是有細胞是有膜包圍膜包圍的能進行的能進行獨立繁殖的最小原生質(zhì)團獨立繁殖的最小原生質(zhì)團，簡單，簡單地說細胞是生命活動的基本單位。理解為：地說細胞是生命活動的基本單位。理解為：細胞是構(gòu)成有機體的基本單位；細胞是構(gòu)成有機體的基本單位；細胞是代謝與功能的基本單位，有嚴格自動控制的代謝體細胞是代謝與功能的基本單位，有嚴格自動控制的代謝體系，并且系，并且有保

8、證完成生命過程有序性的獨立的結(jié)構(gòu)裝置有保證完成生命過程有序性的獨立的結(jié)構(gòu)裝置。有機體的生長發(fā)育是依靠細胞增殖、分化與凋亡來實現(xiàn)的。有機體的生長發(fā)育是依靠細胞增殖、分化與凋亡來實現(xiàn)的。細胞是有機體生長發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞是有機體生長發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞具有遺傳的全能性（除少數(shù)特化細胞），是細胞具有遺傳的全能性（除少數(shù)特化細胞），是遺傳的基遺傳的基本單位。本單位。 三、 細胞（二）細胞的基本共性（二）細胞的基本共性所有細胞都有細胞膜；所有細胞都有細胞膜；所有細胞都有所有細胞都有DNA與與RNA；細胞都有核糖體；細胞都有核糖體；細胞都以一分為二的方式分裂增殖。細胞都以一分為二的方式分裂增殖。（三）細胞的種類

9、（三）細胞的種類1、20世紀世紀60年代，生物學家把細胞分為兩類：年代，生物學家把細胞分為兩類：原核細胞、真核細胞原核細胞、真核細胞。2.1990年，沃斯（年，沃斯（Woese）根據(jù)三主干學說將）根據(jù)三主干學說將細胞分為三個主干：細胞分為三個主干：原核細胞、古核細胞與原核細胞、古核細胞與真核細胞。真核細胞。 a、特點、特點: 無典型的細胞核，遺傳物質(zhì)僅由一個裸露無典型的細胞核，遺傳物質(zhì)僅由一個裸露的環(huán)狀的環(huán)狀DNA構(gòu)成；構(gòu)成； 細胞內(nèi)沒有分化出以膜為基礎(chǔ)細胞內(nèi)沒有分化出以膜為基礎(chǔ)的細胞器與細胞核膜。的細胞器與細胞核膜。1.原核細胞原核細胞b、種類：大約出現(xiàn)在、種類：大約出現(xiàn)在35億年前億年前，

10、包括支原體、衣原，包括支原體、衣原體、立克次體、細菌、放線菌及藍藻體、立克次體、細菌、放線菌及藍藻(藍細菌藍細菌)等等6類。類。 u支原體：支原體：支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡單的細胞支原體是目前發(fā)現(xiàn)的最小、最簡單的細胞，直，直徑只有徑只有0.10.3m,能在體外生長，也能寄生在細胞內(nèi)。能在體外生長，也能寄生在細胞內(nèi)。c、原核細胞與真核細胞的比較、原核細胞與真核細胞的比較 原核細胞與真核細胞的根本區(qū)別：原核細胞與真核細胞的根本區(qū)別：細胞膜系統(tǒng)細胞膜系統(tǒng)的分化演變的分化演變；遺傳信息量與遺傳裝置的擴增與復雜遺傳信息量與遺傳裝置的擴增與復雜化化。由于上述的根本差異，真核細胞的體積也相應(yīng)擴。由于上述

11、的根本差異，真核細胞的體積也相應(yīng)擴增，細胞內(nèi)部出現(xiàn)精密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)增，細胞內(nèi)部出現(xiàn)精密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)細胞骨架。細胞骨架。 二者的區(qū)別可分為兩部分進行比較：二者的區(qū)別可分為兩部分進行比較： 結(jié)構(gòu)與功能比較結(jié)構(gòu)與功能比較：真核細胞的生物膜將細胞分化為：真核細胞的生物膜將細胞分化為核與質(zhì)兩部分，細胞質(zhì)又分化出各種細胞器，細胞骨核與質(zhì)兩部分，細胞質(zhì)又分化出各種細胞器，細胞骨架又保證了細胞形態(tài)的合理排布與執(zhí)行功能的有序性架又保證了細胞形態(tài)的合理排布與執(zhí)行功能的有序性 細胞遺傳裝置與基因表達方式的比較細胞遺傳裝置與基因表達方式的比較：核膜使擴增：核膜使擴增了的遺傳信息與復雜的遺傳裝置相對獨立了的遺傳信息與復雜的

12、遺傳裝置相對獨立 ，使基因表，使基因表達的程序有嚴格的階段性與區(qū)域性。達的程序有嚴格的階段性與區(qū)域性。古細菌（又稱原細菌）是一些生長在極端特殊環(huán)境中（高古細菌（又稱原細菌）是一些生長在極端特殊環(huán)境中（高溫或高鹽）的細菌。最早發(fā)現(xiàn)的是溫或高鹽）的細菌。最早發(fā)現(xiàn)的是產(chǎn)甲烷細菌類產(chǎn)甲烷細菌類。 古核細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳裝置雖與原核細胞相似，但古核細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、遺傳裝置雖與原核細胞相似，但一些一些 基本分子生物學特點又與真核細胞接近。現(xiàn)已有更基本分子生物學特點又與真核細胞接近?，F(xiàn)已有更多的論據(jù)說明真核生物可能起源于古核生物，論據(jù)如下：多的論據(jù)說明真核生物可能起源于古核生物，論據(jù)如下： （1）古細菌的

13、細胞壁成分與真核細胞一樣；）古細菌的細胞壁成分與真核細胞一樣； （2）古核細胞）古核細胞DNA中有重復序列中有重復序列的存在；的存在； （3）具有）具有組蛋白組蛋白； （4）古核細胞的核糖體與真細菌的差異很大，從對抗生）古核細胞的核糖體與真細菌的差異很大，從對抗生素的反應(yīng)看，應(yīng)更素的反應(yīng)看，應(yīng)更類似真核細胞的核糖體類似真核細胞的核糖體. （5）根據(jù)對）根據(jù)對5SrRNA的分子進化分析和二級結(jié)構(gòu)的研究，的分子進化分析和二級結(jié)構(gòu)的研究，認為古細菌與真核生物同屬一類。而真細菌卻與之差別認為古細菌與真核生物同屬一類。而真細菌卻與之差別甚遠。甚遠。2.古核細胞（古細菌）古核細胞（古細菌）3、真核細胞、真

14、核細胞 1）、真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系）、真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系 生物膜系統(tǒng)生物膜系統(tǒng) 細胞表面是一種多功能結(jié)構(gòu)；核膜又把細胞分細胞表面是一種多功能結(jié)構(gòu)；核膜又把細胞分為細胞質(zhì)與細胞核。為細胞質(zhì)與細胞核。 以生物膜系統(tǒng)為基礎(chǔ)形成以生物膜系統(tǒng)為基礎(chǔ)形成了各種細胞器。了各種細胞器。 遺傳信息表達遺傳信息表達結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 由由 DNA蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)與 RNA蛋白質(zhì)復合體形成的蛋白質(zhì)復合體形成的遺傳信息載體與表達系統(tǒng)，一般以顆粒或纖維狀遺傳信息載體與表達系統(tǒng)，一般以顆粒或纖維狀的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)存在。包括染色質(zhì)，核的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)存在。包括染色質(zhì)，核 仁、核糖體等。仁、核糖體等。 細胞骨架系統(tǒng)細胞骨架系統(tǒng) 細胞骨

15、架由特異的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)構(gòu)成網(wǎng)架系統(tǒng)，可細胞骨架由特異的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)構(gòu)成網(wǎng)架系統(tǒng)，可分為胞質(zhì)骨架與核骨架。分為胞質(zhì)骨架與核骨架。2）細胞大小及其分析）細胞大小及其分析 細胞體積的守恒規(guī)律。細胞體積的守恒規(guī)律。3）細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系）細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 細胞的形態(tài)與功能具有相關(guān)性與一致性。細胞的形態(tài)與功能具有相關(guān)性與一致性。4）植物細胞與動物細胞的比較）植物細胞與動物細胞的比較 植物細胞特有的細胞結(jié)構(gòu)：細胞壁、液泡、植物細胞特有的細胞結(jié)構(gòu)：細胞壁、液泡、葉綠體等；葉綠體等； 而動物細胞的中心粒在植物細而動物細胞的中心粒在植物細胞中胞中不常見不常見到。到。（1）病毒的基本知識）病毒的基本知識

16、 病毒是由一個核酸分子病毒是由一個核酸分子(DNA或或RNA)與蛋白質(zhì)構(gòu)與蛋白質(zhì)構(gòu)成的非細胞形態(tài)的生命體成的非細胞形態(tài)的生命體。類病毒僅由一個有感染性。類病毒僅由一個有感染性的的RNA構(gòu)成。朊病毒僅由有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成。構(gòu)成。朊病毒僅由有感染性的蛋白質(zhì)構(gòu)成。病病毒是完整的寄生物毒是完整的寄生物。 根據(jù)核根據(jù)核 酸類型不同，病毒酸類型不同，病毒 可分為可分為DNA病毒與病毒與RNA病毒。依據(jù)宿主可分為動物病毒、植物病毒和細病毒。依據(jù)宿主可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒（噬菌體）等。菌病毒（噬菌體）等。4、非細胞形態(tài)的生命體、非細胞形態(tài)的生命體病毒及其與病毒及其與細胞的關(guān)系細胞的關(guān)系（2）病毒

17、在細胞內(nèi)的增殖（復制）病毒在細胞內(nèi)的增殖（復制） 病毒的增殖又稱病毒的病毒的增殖又稱病毒的復制復制，病毒的增病毒的增殖必須在細胞內(nèi)進行殖必須在細胞內(nèi)進行。 病毒在宿主細胞內(nèi)分別復制病毒核酸與病毒在宿主細胞內(nèi)分別復制病毒核酸與翻譯病毒蛋白，然后將核酸與蛋白裝配成病翻譯病毒蛋白，然后將核酸與蛋白裝配成病毒的基本結(jié)構(gòu)。其復制過程大到可分為：毒的基本結(jié)構(gòu)。其復制過程大到可分為： 侵染，脫去衣殼，早基因的復制與表達，侵染，脫去衣殼，早基因的復制與表達，晚基因的復制、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的合成，裝配、晚基因的復制、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的合成，裝配、成熟與釋放等過程。成熟與釋放等過程。 （3）病毒與細胞病毒與細胞在起源和進化中

18、的關(guān)系在起源和進化中的關(guān)系 病毒可能是細胞在特定條件下病毒可能是細胞在特定條件下“扔出扔出”的的一個基因組，或者是具有復制與轉(zhuǎn)錄能力的一個基因組，或者是具有復制與轉(zhuǎn)錄能力的mRNA。這些游離的基因組只有回到它們原來。這些游離的基因組只有回到它們原來的細胞內(nèi)環(huán)境中才能進行復制與轉(zhuǎn)錄。的細胞內(nèi)環(huán)境中才能進行復制與轉(zhuǎn)錄。第三講第三講 細胞生物學研究方法細胞生物學研究方法 一、光學顯微鏡技術(shù)一、光學顯微鏡技術(shù) 1、普通復式光學顯微鏡技術(shù)、普通復式光學顯微鏡技術(shù) 普通光學顯微鏡（最大分辨率為普通光學顯微鏡（最大分辨率為0.2m），主要，主要由三部分組成：光學放大系統(tǒng)，即目鏡和物鏡；由三部分組成：光學放大

19、系統(tǒng)，即目鏡和物鏡；照照 明系統(tǒng)；機械和支架系統(tǒng)。明系統(tǒng)；機械和支架系統(tǒng)。 顯微鏡的性能優(yōu)劣決定于它的顯微鏡的性能優(yōu)劣決定于它的分辨率分辨率d。分辨率。分辨率是指顯微鏡是指顯微鏡區(qū)分開相近兩點的能力區(qū)分開相近兩點的能力。 a為光源波長，為光源波長，為物鏡鏡口角為物鏡鏡口角 。 NA為物鏡的數(shù)值孔徑。為物鏡的數(shù)值孔徑。 在可見光中，亮度最大時（或在可見光中，亮度最大時（或）近似為）近似為0.2m。即，使用普通光學顯微鏡，在中心照明的情況下，分即，使用普通光學顯微鏡，在中心照明的情況下，分辨距離的極限為辨距離的極限為0.2m。也就是說，小于。也就是說，小于0.2m的兩的兩物體，普通光學顯微鏡無法區(qū)

20、分。物體，普通光學顯微鏡無法區(qū)分。 使用紫外線，可以減小照明光線的波長，能使分使用紫外線，可以減小照明光線的波長，能使分辨距離達到辨距離達到0.1m。但因。但因紫外線不能為人眼所見紫外線不能為人眼所見。只。只能拍成照片后再觀察。能拍成照片后再觀察。 電子流的波長只有電子流的波長只有0.00387nm。利用。利用“電子透鏡電子透鏡”或磁透鏡來控制電子流，所制成的電子顯微鏡的分辨或磁透鏡來控制電子流，所制成的電子顯微鏡的分辨距離達零點幾距離達零點幾nm?？梢杂盟ビ^察原子的結(jié)構(gòu)?？梢杂盟ビ^察原子的結(jié)構(gòu)。 d=061NANA=n sin(/2)，n為介質(zhì)的折射率，為介質(zhì)的折射率，a為孔徑角為孔徑角

21、 要提高分辨率，即減小要提高分辨率，即減小值，可采取值，可采取以下措施以下措施 ：（1） 降低降低波長波長值，使用短波長光源。值，使用短波長光源。 （2） 增大增大介質(zhì)介質(zhì)n值以值以提高提高NA值值 NA=n.sin（a/2）。）。 （3） 增大增大孔徑角孔徑角a值以值以提高提高NA值值。 （4） 增加增加明暗反差。明暗反差。2、熒光顯微鏡技術(shù)、熒光顯微鏡技術(shù) 在紫外光顯微鏡基礎(chǔ)上發(fā)展而來，利用樣品自發(fā)熒在紫外光顯微鏡基礎(chǔ)上發(fā)展而來，利用樣品自發(fā)熒光和誘發(fā)熒光，可以光和誘發(fā)熒光，可以對某些生物大分子進行定性和對某些生物大分子進行定性和 定位定位研究研究。不僅可以。不僅可以觀察固定切片標本，還可

22、以在活體染色觀察固定切片標本，還可以在活體染色后對活細胞進行研究后對活細胞進行研究。 3、激光共焦點掃描顯微鏡、激光共焦點掃描顯微鏡 技術(shù)技術(shù) 共焦點是共焦點是 指物鏡和聚光鏡同時聚焦到同一小點。它指物鏡和聚光鏡同時聚焦到同一小點。它 在某一瞬間只用一束通過檢測器前的小孔的光成像，可在某一瞬間只用一束通過檢測器前的小孔的光成像，可顯著提高分辨率。顯著提高分辨率?？梢杂^察較厚樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以觀察較厚樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 4、相差顯微鏡技術(shù)和微分干涉顯微鏡技術(shù)、相差顯微鏡技術(shù)和微分干涉顯微鏡技術(shù) 光線在通過密度不同的介質(zhì)時，其滯留程度不同，光線在通過密度不同的介質(zhì)時，其滯留程度不同，即產(chǎn)生了光程差和

23、相位差。相差顯微鏡即產(chǎn)生了光程差和相位差。相差顯微鏡 的基本原理的基本原理把光程差變成振幅差把光程差變成振幅差(即明暗即明暗)。從而提高樣品反差，。從而提高樣品反差，故故樣品不需染色樣品不需染色，適合觀察活細胞適合觀察活細胞。甚至研究細胞核、。甚至研究細胞核、線粒體等細胞器的動態(tài)。它在結(jié)構(gòu)上與普通顯微鏡線粒體等細胞器的動態(tài)。它在結(jié)構(gòu)上與普通顯微鏡最最大的不同是在物鏡后裝有相差板。大的不同是在物鏡后裝有相差板。 微分干涉顯微鏡用的是偏振光，增加了樣品反差，微分干涉顯微鏡用的是偏振光，增加了樣品反差，并具有立體感，可作于研究并具有立體感，可作于研究活體細胞中較大的細胞器活體細胞中較大的細胞器。 錄

24、像增差顯微鏡技術(shù)在一定程度上可以錄像增差顯微鏡技術(shù)在一定程度上可以填補光鏡與填補光鏡與電鏡之間分辨率上的間隙。電鏡之間分辨率上的間隙。 二、電了顯微鏡技術(shù)二、電了顯微鏡技術(shù)（一）電了顯微鏡基本知識（一）電了顯微鏡基本知識 分辨率最終決定于光的波長，由于使用分辨率最終決定于光的波長，由于使用電子束作光源，電鏡的分辨率大大提高。電子束作光源，電鏡的分辨率大大提高。電鏡的分辨率常常是超薄切片厚度的電鏡的分辨率常常是超薄切片厚度的1/10，它的它的分辨率可達分辨率可達0.2nm，其放大倍數(shù)為，其放大倍數(shù)為106倍。倍。 電鏡的基本構(gòu)造包括：電子束照明系電鏡的基本構(gòu)造包括：電子束照明系統(tǒng)統(tǒng) ；電磁透鏡成

25、像系統(tǒng)；真空系統(tǒng)；電磁透鏡成像系統(tǒng)；真空系統(tǒng)；記錄系統(tǒng)；電源系統(tǒng)。記錄系統(tǒng)；電源系統(tǒng)。（二）主要電鏡制樣技術(shù)介紹（二）主要電鏡制樣技術(shù)介紹1.樣品制備技術(shù)的特殊要求：樣品制備技術(shù)的特殊要求：樣品要?。粯悠芬?；更好地保持樣品的精細結(jié)構(gòu)；更好地保持樣品的精細結(jié)構(gòu)；樣品具有一定的反差。樣品具有一定的反差。2.主要的用于觀察生物樣品的電鏡技術(shù)有：主要的用于觀察生物樣品的電鏡技術(shù)有：超薄切片技術(shù)，是觀察細胞超微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；超薄切片技術(shù)，是觀察細胞超微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；負染色技術(shù)；負染色技術(shù)；冷凍斷裂和冷凍蝕刻電鏡技術(shù)；冷凍斷裂和冷凍蝕刻電鏡技術(shù)； 電鏡三維重構(gòu)技術(shù)；電鏡三維重構(gòu)技術(shù)；掃描電鏡技術(shù)（掃描電鏡技

26、術(shù)（SEM）是觀察細胞表面形的）是觀察細胞表面形的有力手段。有力手段。 （三）掃描隧道顯微鏡（三）掃描隧道顯微鏡(STM) 這是一種探測微觀世界物質(zhì)表面形貌這是一種探測微觀世界物質(zhì)表面形貌的儀器，在納米生物學的研究領(lǐng)域具有的儀器，在納米生物學的研究領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)越性。獨特的優(yōu)越性。 STM的特點：具有原子尺度的高分的特點：具有原子尺度的高分辨本領(lǐng)；可在真空、大氣、液體等條辨本領(lǐng)；可在真空、大氣、液體等條件下工作；非破壞性測量。件下工作；非破壞性測量。 三、離心技術(shù)三、離心技術(shù)細胞組分的分析方法細胞組分的分析方法 用于細胞成分分析和形態(tài)學觀察，可揭示生物大分子在細胞內(nèi)用于細胞成分分析和形態(tài)學觀

27、察，可揭示生物大分子在細胞內(nèi)的構(gòu)建及功能。的構(gòu)建及功能。（一）（一）差速離心分離細胞器與生物大分子及其復合物差速離心分離細胞器與生物大分子及其復合物 首先使細胞崩解，形成細胞器和細胞組分的混合勻漿，再通過首先使細胞崩解，形成細胞器和細胞組分的混合勻漿，再通過差速離心，即利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，將各差速離心，即利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，將各種亞細胞組分和各種顆粒分開。種亞細胞組分和各種顆粒分開。（二）（二）平衡密度梯度離心技術(shù)分離精確分離平衡密度梯度離心技術(shù)分離精確分離 細胞不同組分沉降率不同，主要依賴于它們的形狀和大小，通細胞不同組分沉降率不同，主要依賴于它們的形狀和

28、大小，通常以沉降系數(shù)常以沉降系數(shù)S來表示來表示(沉降系數(shù)是指懸浮在密度較低的溶劑中的沉降系數(shù)是指懸浮在密度較低的溶劑中的一種溶質(zhì)大分子，在每單位離心場作用下的沉降速率一種溶質(zhì)大分子，在每單位離心場作用下的沉降速率)。l 原位成分分析常利用一些顯色劑與所檢物質(zhì)原位成分分析常利用一些顯色劑與所檢物質(zhì)的特殊基團特異性結(jié)合的特征，通過染色反的特殊基團特異性結(jié)合的特征，通過染色反應(yīng)的部位和顏色的深淺來判斷某種物質(zhì)在細應(yīng)的部位和顏色的深淺來判斷某種物質(zhì)在細胞內(nèi)的分布與含量。胞內(nèi)的分布與含量。 福爾根福爾根(Feulgen)反應(yīng)反應(yīng)可特異顯示可特異顯示DNA的存在的存在部位。部位。 Unna染色法染色法顯示

29、細胞中顯示細胞中DNA和和RNA的分布。的分布。 PAS反應(yīng)反應(yīng)可確定多糖的存在?？纱_定多糖的存在。 四氧化鋨四氧化鋨 可證明脂肪滴的存在?？勺C明脂肪滴的存在。蘇蘇 丹丹 和和蘇丹蘇丹也常用于脂肪的鑒定。也常用于脂肪的鑒定。 米倫反應(yīng)米倫反應(yīng)及及重氮反應(yīng)重氮反應(yīng)等用來測定蛋白質(zhì)。等用來測定蛋白質(zhì)。四、顯色方法四、顯色方法細胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、酶、細胞內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、酶、糖類、脂質(zhì)等測定糖類、脂質(zhì)等測定五、熒光技術(shù)五、熒光技術(shù)特異蛋白質(zhì)抗原的定位特異蛋白質(zhì)抗原的定位與定性與定性免疫熒光免疫熒光和和免疫電鏡技術(shù)免疫電鏡技術(shù)是最常用的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)定位技術(shù)。是最常用的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)定位技術(shù)。1、熒光染色技

30、術(shù)和免疫熒光技術(shù)、熒光染色技術(shù)和免疫熒光技術(shù)熒光素技術(shù)熒光素技術(shù)是用熒光素（如核黃素、脂褐素）直接標是用熒光素（如核黃素、脂褐素）直接標記某些物質(zhì)，可用激光共焦點掃描顯微鏡看到標記記某些物質(zhì)，可用激光共焦點掃描顯微鏡看到標記物的熒光。物的熒光。熒光蛋白標記技術(shù)熒光蛋白標記技術(shù)是用熒光蛋白基因與目的基因連接，是用熒光蛋白基因與目的基因連接，轉(zhuǎn)入細胞后，如果熒光蛋白基因表達，在熒光顯微轉(zhuǎn)入細胞后，如果熒光蛋白基因表達，在熒光顯微鏡下可以看到熒光，表明目的基因存在于細胞中鏡下可以看到熒光，表明目的基因存在于細胞中免疫熒光技術(shù)免疫熒光技術(shù)就是將免疫學方法與熒光標記技術(shù)就是將免疫學方法與熒光標記技術(shù) 相

31、結(jié)相結(jié)合的方法。合的方法。 將熒光物質(zhì)和抗體結(jié)合，再去處理被檢將熒光物質(zhì)和抗體結(jié)合，再去處理被檢測的細胞或組織。測的細胞或組織。 六、六、原位雜交技術(shù)原位雜交技術(shù)細胞內(nèi)特異核酸的定位與定性細胞內(nèi)特異核酸的定位與定性l 用用標記的核酸探針標記的核酸探針通過分子雜交確定特殊核苷酸序通過分子雜交確定特殊核苷酸序列在染色體上或細胞中的位置的方法列在染色體上或細胞中的位置的方法七、七、放射自顯影技術(shù)放射自顯影技術(shù)研究生物大分子在細胞內(nèi)的合研究生物大分子在細胞內(nèi)的合成動態(tài)成動態(tài) 放射自顯影技術(shù)是放射自顯影技術(shù)是利用放射性同位素的電離輻射對乳利用放射性同位素的電離輻射對乳膠的感光作用膠的感光作用，對樣品中放

32、射性標記物進行定性與，對樣品中放射性標記物進行定性與定位測定。定位測定。 放射自顯影技術(shù)包括兩個主要步驟：即同位素標記放射自顯影技術(shù)包括兩個主要步驟：即同位素標記的大分子前體的摻入和細胞內(nèi)同位素所在位置的顯的大分子前體的摻入和細胞內(nèi)同位素所在位置的顯示。示?；静襟E為：摻入、制片、敷膠、曝光、顯影、基本步驟為：摻入、制片、敷膠、曝光、顯影、鏡檢。鏡檢。七七. 細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù)細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù) （一）（一）動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng) 從機體取出立即培養(yǎng)的細胞叫從機體取出立即培養(yǎng)的細胞叫原代細胞原代細胞（10代）。代）。 將原代細胞分離、稀釋接種到新的培養(yǎng)中繼續(xù)培養(yǎng)的

33、細胞為將原代細胞分離、稀釋接種到新的培養(yǎng)中繼續(xù)培養(yǎng)的細胞為傳代細胞傳代細胞。 從原代培養(yǎng)細胞中分離出來的可繼續(xù)傳代繁殖到從原代培養(yǎng)細胞中分離出來的可繼續(xù)傳代繁殖到4050的細的細胞群體叫胞群體叫細胞株細胞株，細胞具有接觸抑制的行為，有些具有貼壁，細胞具有接觸抑制的行為，有些具有貼壁生長的行為，具有正常的遺傳物質(zhì)。生長的行為，具有正常的遺傳物質(zhì)。 從原代細胞或細胞株中獲得的可無限傳代的細胞叫從原代細胞或細胞株中獲得的可無限傳代的細胞叫細胞系細胞系。細胞無接觸抑制行為，且具有遺傳突變，帶有癌細胞的特征。細胞無接觸抑制行為，且具有遺傳突變，帶有癌細胞的特征。細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng) 細胞培養(yǎng)就是將動植物組織

34、或細胞從機體取出，分散成細胞培養(yǎng)就是將動植物組織或細胞從機體取出，分散成單個細胞單個細胞 或直接以單細胞或直接以單細胞 生物，給予必要的生長條件，讓生物，給予必要的生長條件，讓其在培養(yǎng)瓶中或培養(yǎng)基上繼續(xù)生長與增殖。其在培養(yǎng)瓶中或培養(yǎng)基上繼續(xù)生長與增殖。（二）動物細胞融合技術(shù)（二）動物細胞融合技術(shù)( (含單克隆抗體含單克隆抗體技術(shù)技術(shù)) ) 單克隆抗體單克隆抗體就是單個雜交瘤細胞增殖產(chǎn)就是單個雜交瘤細胞增殖產(chǎn)生的生的克隆細胞群克隆細胞群分泌的高度純一的抗體。分泌的高度純一的抗體。 要借助于瘤細胞和要借助于瘤細胞和B淋巴細胞的融合技淋巴細胞的融合技術(shù)術(shù) 需要動物細胞培養(yǎng)技術(shù)需要動物細胞培養(yǎng)技術(shù) 需

35、要抗原抗體雜交技術(shù)（包括免疫熒光需要抗原抗體雜交技術(shù)（包括免疫熒光技術(shù)）技術(shù)）骨髓瘤細胞？骨髓瘤細胞？體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)從培養(yǎng)液中獲取從培養(yǎng)液中獲取抗原？抗原？淋巴細胞？淋巴細胞？體內(nèi)培養(yǎng)體內(nèi)培養(yǎng)從腹水中提取從腹水中提取單克隆抗體單克隆抗體細胞融合細胞融合、篩選、篩選雜交瘤細胞雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)（三）植物細胞培養(yǎng)（三）植物細胞培養(yǎng)1.單倍體細胞培養(yǎng)：花藥離體培養(yǎng)。單倍體細胞培養(yǎng)：花藥離體培養(yǎng)。（秋水仙素）（秋水仙素）2.原生質(zhì)體培養(yǎng)：去壁的植物細胞叫原原生質(zhì)體培養(yǎng)：去壁的植物細胞叫原生質(zhì)體。可培養(yǎng)成植株或體細胞雜交生質(zhì)體。可培養(yǎng)成植株或體細胞雜交植株。植株。離體的植物器官、組織或細胞離體

36、的植物器官、組織或細胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體脫分化脫分化植物激素：植物激素：細胞分裂素、生長素細胞分裂素、生長素再分化再分化植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營養(yǎng)成分的含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的氣、無菌環(huán)境、適合的PHPH、適時光照等。適時光照等。植物植物A A細胞細胞植物植物B B細胞細胞去壁去壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合融合體融合體再生壁再生壁雜種細胞雜種細胞細胞分裂細胞分裂愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解

37、法（纖維素酶、果膠酶等）酶解法（纖維素酶、果膠酶等） 原生質(zhì)體融合方法原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等物理法：離心、振動、電刺激等 化學法：聚乙二醇（化學法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物體細胞雜交植物體細胞雜交三、三、非細胞體系非細胞體系在細胞生物學研究中的作用在細胞生物學研究中的作用 來源于細胞，而不具有完整的細胞結(jié)構(gòu)，但包含了正來源于細胞，而不具有完整的細胞結(jié)構(gòu)，但包含了正常生物學反應(yīng)所需的物質(zhì)（供能系統(tǒng)和酶反應(yīng)體系等）組常生物學反應(yīng)所需的物質(zhì)（供能系統(tǒng)和酶反應(yīng)體系等）組成的體系即為非細胞體系。用于研究細胞核重構(gòu)、核質(zhì)運成的體系即為非細胞體系。用于研究細胞核重構(gòu)、核質(zhì)運輸、

38、細胞周期等理論問題。輸、細胞周期等理論問題。四、細胞工程四、細胞工程 應(yīng)用細胞生物學方法，按照預(yù)先的設(shè)計，有計劃地改應(yīng)用細胞生物學方法，按照預(yù)先的設(shè)計，有計劃地改變或創(chuàng)造細胞遺傳物質(zhì)的技術(shù)以及發(fā)展這種技術(shù)變或創(chuàng)造細胞遺傳物質(zhì)的技術(shù)以及發(fā)展這種技術(shù) 的領(lǐng)域為的領(lǐng)域為細胞工程。細胞工程。 細胞工程所使用的技術(shù)主要是細胞工程所使用的技術(shù)主要是細胞培養(yǎng)細胞培養(yǎng)、細胞分化細胞分化的的定向誘導定向誘導、細胞融合細胞融合和和顯微注射顯微注射等。等。（一）（一）細胞融合與細胞培養(yǎng)技術(shù)細胞融合與細胞培養(yǎng)技術(shù)（二）（二）細胞折合與顯微操作技術(shù)細胞折合與顯微操作技術(shù) 細胞拆合就是用物理方法（機械法和短波細胞拆合就是

39、用物理方法（機械法和短波光）、化學法（用細胞松弛素）把細胞核與光）、化學法（用細胞松弛素）把細胞核與質(zhì)分離開后將不同來源的細胞質(zhì)與細胞核相質(zhì)分離開后將不同來源的細胞質(zhì)與細胞核相互配合，形成核質(zhì)雜交細胞?；ヅ浜?，形成核質(zhì)雜交細胞。 顯微操作技術(shù)：即在顯微鏡下用顯微操作裝顯微操作技術(shù)：即在顯微鏡下用顯微操作裝置對細胞進行解剖和微量注射的技術(shù)。置對細胞進行解剖和微量注射的技術(shù)。第四講第四講 細胞質(zhì)膜和細胞連接細胞質(zhì)膜和細胞連接一一 細胞膜細胞膜 質(zhì)膜質(zhì)膜主要由膜脂和膜蛋白組成，另外主要由膜脂和膜蛋白組成，另外還有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式還有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本

40、骨架，膜蛋白是膜存在。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者。動物細胞膜通常含有功能的主要體現(xiàn)者。動物細胞膜通常含有等量的脂類和蛋白質(zhì)。等量的脂類和蛋白質(zhì)。（一）、膜脂（一）、膜脂 膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。三種類型。 磷脂是構(gòu)成膜脂的基本成分，約占磷脂是構(gòu)成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的整個膜脂的5050以上。以上。包括包括甘油磷甘油磷脂脂和和鞘磷脂鞘磷脂. 甘油磷脂甘油磷脂（1）. 甘油磷脂甘油磷脂以甘油為骨架的磷脂類，在骨架下結(jié)合以甘油為骨架的磷脂類，在骨架下結(jié)合兩個脂肪酸鏈兩個脂肪酸鏈，上有一個，上有一個磷酸基團磷酸基團，膽堿、乙醇胺

41、、絲氨酸或肌醇等分子膽堿、乙醇胺、絲氨酸或肌醇等分子借磷酸基團連接到脂分子上。主要類借磷酸基團連接到脂分子上。主要類型有：磷脂酰膽堿（卵磷脂），磷脂型有：磷脂酰膽堿（卵磷脂），磷脂酰乙醇胺（腦磷脂），磷脂酰絲氨酸，酰乙醇胺（腦磷脂），磷脂酰絲氨酸，磷脂酰肌醇。磷脂酰肌醇。磷脂磷脂膽堿膽堿磷酸磷酸甘油基團甘油基團脂脂肪肪酸酸鏈鏈(2).(2).鞘磷脂鞘磷脂 鞘磷脂在腦和神經(jīng)細胞膜中特別豐富。以鞘磷脂在腦和神經(jīng)細胞膜中特別豐富。以鞘胺醇鞘胺醇為骨架，與為骨架，與一條脂肪酸鏈一條脂肪酸鏈組成組成疏水疏水尾部尾部，親水頭部也含膽堿與磷酸結(jié)合。原，親水頭部也含膽堿與磷酸結(jié)合。原核細胞、植物中沒有鞘磷脂核

42、細胞、植物中沒有鞘磷脂。糖脂糖脂 是含糖而不含磷酸的脂類是含糖而不含磷酸的脂類:極性頭部極性頭部為糖基為糖基,非極性尾部非極性尾部是鞘氨醇的碳氫鏈和連于鞘氨醇酰是鞘氨醇的碳氫鏈和連于鞘氨醇酰氨基上的脂肪酸側(cè)鏈，頭尾通過鞘氨醇的羥基氨基上的脂肪酸側(cè)鏈，頭尾通過鞘氨醇的羥基相連接，在神經(jīng)細胞膜上糖脂含量較高。相連接，在神經(jīng)細胞膜上糖脂含量較高。 糖脂也是兩性分子，其結(jié)構(gòu)與鞘磷脂很相似，糖脂也是兩性分子，其結(jié)構(gòu)與鞘磷脂很相似，只是由糖殘基代替了磷脂酰膽堿。最簡單的糖只是由糖殘基代替了磷脂酰膽堿。最簡單的糖脂是半乳糖腦苷脂，在髓鞘的膜中含量豐富脂是半乳糖腦苷脂，在髓鞘的膜中含量豐富糖糖 脂脂脂肪酸脂肪

43、酸鞘氨醇的碳氫鏈鞘氨醇的碳氫鏈D葡萄糖或葡萄糖或D半乳糖半乳糖膽固醇膽固醇廣泛存在與動物細胞膜中，廣泛存在與動物細胞膜中，植物和原核細胞中不含植物和原核細胞中不含（支原體的膽固醇占細胞（支原體的膽固醇占細胞膜成分的膜成分的36%36%）其功能是其功能是提高脂雙層的穩(wěn)定性。提高脂雙層的穩(wěn)定性。分分子結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)包括羥基（極性頭包括羥基（極性頭部）、類固醇環(huán)（環(huán)戊烷部）、類固醇環(huán)（環(huán)戊烷多氫菲）、一條碳氫鏈多氫菲）、一條碳氫鏈（非極性尾部）。（非極性尾部）。環(huán)戊環(huán)戊烷多烷多氫菲氫菲脂質(zhì)體脂質(zhì)體（liposome）人工制得，在水中，攪動后磷脂形人工制得，在水中，攪動后磷脂形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，直

44、徑成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，直徑251000nm不等。不等。（二）、膜蛋白（二）、膜蛋白 是膜功能的主要體現(xiàn)者。根據(jù)在膜中的位置以及與脂分子的結(jié)合方式，可分為：整合蛋白、外周蛋白整合蛋白；整合蛋白；外周蛋白外周蛋白 整合蛋白整合蛋白（內(nèi)在蛋白或跨膜蛋白（內(nèi)在蛋白或跨膜蛋白) )分布于膜脂分布于膜脂雙分子層中，是兩性分子。與膜的結(jié)合非常雙分子層中，是兩性分子。與膜的結(jié)合非常緊密，只有用去垢劑才能從膜上洗滌下來。緊密，只有用去垢劑才能從膜上洗滌下來。 外周蛋白（外在蛋白）外周蛋白（外在蛋白）: :分布于細胞膜的內(nèi)外分布于細胞膜的內(nèi)外表面，為水溶性蛋白質(zhì)，靠離子鍵或其它較表面，為水溶性蛋白質(zhì)，靠離子

45、鍵或其它較弱的鍵與膜表面的親水基團結(jié)合，結(jié)合松散，弱的鍵與膜表面的親水基團結(jié)合，結(jié)合松散，因此只要改變?nèi)芤旱碾x子強度甚至提高溫度因此只要改變?nèi)芤旱碾x子強度甚至提高溫度等比較溫和的方法就可以從膜上分離下來。等比較溫和的方法就可以從膜上分離下來。( (三）膜的結(jié)構(gòu)三）膜的結(jié)構(gòu)Robertson 1959 用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細胞膜照用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細胞膜照片，顯示片，顯示暗暗-明明-暗三層暗三層結(jié)結(jié)構(gòu)，它由構(gòu)，它由雙層脂分子雙層脂分子和和內(nèi)外內(nèi)外表面表面的蛋白質(zhì)構(gòu)成，總厚約的蛋白質(zhì)構(gòu)成，總厚約7.5nm。S. J. SingerS. J. Singer（桑格）（桑格） &

46、G. Nicolson & G. Nicolson （尼克（尼克森）于森）于19721972根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果，提出了研究結(jié)果，提出了“流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型”。 （1 1）質(zhì)膜的不對稱性）質(zhì)膜的不對稱性膜的不對稱性膜的不對稱性 質(zhì)膜內(nèi)外兩層的組分和功能的差異，稱為膜的質(zhì)膜內(nèi)外兩層的組分和功能的差異，稱為膜的不對稱性。不對稱性。 樣品經(jīng)樣品經(jīng)冰凍斷裂冰凍斷裂處理后，細胞膜可從脂雙層中處理后，細胞膜可從脂雙層中央斷開，各斷面命名為：央斷開，各斷面命名為：ESES，細胞外表面；，細胞外表面；EFEF，細胞外小頁斷面；細胞外小頁斷面；P

47、SPS，原生質(zhì)表面；，原生質(zhì)表面；PFPF，原生，原生質(zhì)小頁斷面。質(zhì)小頁斷面。 ESEFPSPF膜脂的不對稱性膜脂的不對稱性：同一種脂分子在脂雙同一種脂分子在脂雙層中呈不均勻分布，如：卵磷脂和鞘磷脂層中呈不均勻分布，如：卵磷脂和鞘磷脂主要分布在外小頁，腦磷脂和磷脂酰絲氨主要分布在外小頁，腦磷脂和磷脂酰絲氨酸分布在內(nèi)小頁。酸分布在內(nèi)小頁。復合糖的不對稱性復合糖的不對稱性：糖脂和糖蛋白只分：糖脂和糖蛋白只分布于細胞膜的外表面。布于細胞膜的外表面。 膜蛋白的不對稱性膜蛋白的不對稱性：每種膜蛋白分子在：每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有特定的方向性和分布的區(qū)細胞膜上都具有特定的方向性和分布的區(qū)域性。如細胞

48、色素域性。如細胞色素C位于線粒體內(nèi)膜位于線粒體內(nèi)膜M（胞質(zhì)）側(cè)（胞質(zhì)）側(cè)。（2）質(zhì)膜的流動性）質(zhì)膜的流動性由膜脂和蛋白質(zhì)的分子運動兩個方面組成。由膜脂和蛋白質(zhì)的分子運動兩個方面組成。膜脂分子的運動膜脂分子的運動側(cè)向擴散運動：同一平面上相鄰的脂分側(cè)向擴散運動：同一平面上相鄰的脂分子交換位置。子交換位置。旋轉(zhuǎn)運動：圍繞與膜平面垂直的軸進行旋轉(zhuǎn)運動：圍繞與膜平面垂直的軸進行快速旋轉(zhuǎn)?？焖傩D(zhuǎn)。擺動運動：圍繞與膜平面垂直的軸進擺動運動：圍繞與膜平面垂直的軸進行左右擺動。行左右擺動。伸縮震蕩運動：脂肪酸鏈進行伸縮震伸縮震蕩運動：脂肪酸鏈進行伸縮震蕩運動。蕩運動。翻轉(zhuǎn)運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)運動：

49、膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)到另一層。翻轉(zhuǎn)到另一層。旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運動：脂肪酸鏈圍繞旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運動：脂肪酸鏈圍繞C-C鍵鍵旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。膜脂分子的運動膜脂分子的運動側(cè)向側(cè)向擴散擴散運動運動旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)運動運動擺動擺動運動運動伸縮伸縮振蕩振蕩運動運動翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)運動運動旋轉(zhuǎn)異旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運構(gòu)化運動動影響膜脂流動性的因素影響膜脂流動性的因素溫度：液晶態(tài)（能流動）溫度：液晶態(tài)（能流動） 凝膠態(tài)凝膠態(tài)相變相變溫度越低溫度越低，膜脂的，膜脂的流動性就越大流動性就越大。相變溫度：指物質(zhì)在不同相之間轉(zhuǎn)變時的臨界溫度，相變溫度：指物質(zhì)在不同相之間轉(zhuǎn)變時的臨界溫度，比如水變成冰的相變溫度是比如水變成冰的相變溫度是0度等度等脂肪酸

50、鏈：脂肪酸鏈所含脂肪酸鏈：脂肪酸鏈所含雙鍵雙鍵越多越越多越不不飽和飽和，使膜，使膜流動性增加流動性增加；短鏈脂肪酸短鏈脂肪酸相變相變溫度低，膜溫度低，膜流動性增加流動性增加。膽固醇：膽固醇膽固醇：膽固醇增加增加會會降低膜的流動性降低膜的流動性。卵磷脂卵磷脂/ /鞘磷脂：該鞘磷脂：該比例高比例高則膜則膜流動性增流動性增加加，是因為，是因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂。鞘磷脂粘度高于卵磷脂。降溫降溫第五章第五章 細胞連接細胞連接 細胞連接是細胞與細胞間或細胞與細細胞連接是細胞與細胞間或細胞與細胞外基質(zhì)間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。分為三大類：胞外基質(zhì)間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。分為三大類： 封閉連接封閉連接：緊密連接：緊密連接 錨定連

51、接錨定連接：粘和帶、橋粒、半橋粒：粘和帶、橋粒、半橋粒 通訊連接通訊連接：間隙連接、胞間連絲：間隙連接、胞間連絲 存在于脊椎動物的存在于脊椎動物的上皮細胞間上皮細胞間。連接。連接區(qū)域具有區(qū)域具有蛋白質(zhì)焊接線蛋白質(zhì)焊接線，由跨膜的蛋，由跨膜的蛋白分子構(gòu)成。白分子構(gòu)成。 相鄰細胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有相鄰細胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有縫隙?？p隙。 主要作用：封閉相鄰細胞間的接縫，主要作用：封閉相鄰細胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內(nèi)，如腦血屏障等。內(nèi)，如腦血屏障等。緊密連接緊密連接緊密連接蛋白緊密連接蛋白 橋粒是相鄰細胞間形成的橋粒是相鄰細胞間形成的紐扣

52、狀結(jié)構(gòu)紐扣狀結(jié)構(gòu)：通：通過質(zhì)膜下的致密斑連接過質(zhì)膜下的致密斑連接中間纖維中間纖維；如承；如承受強拉力的組織中，如皮膚、心肌。受強拉力的組織中，如皮膚、心肌。 間隙連接（通訊連接）間隙連接（通訊連接） 存在于大多數(shù)動物組織。連接處有存在于大多數(shù)動物組織。連接處有24nm的縫隙。的縫隙。 基本單位稱基本單位稱連接子連接子，由，由6個相同或相個相同或相似的跨膜蛋白環(huán)繞而成。似的跨膜蛋白環(huán)繞而成。 注射染料證明間隙連接可允許相對分注射染料證明間隙連接可允許相對分子量小于子量小于1000的分子通過，但通透性的分子通過，但通透性是是可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的。如蔗糖、的。如蔗糖、cAMP等。等。Gap junctio

53、n胞間連絲胞間連絲 由穿過植物細胞壁的原生質(zhì)構(gòu)成，直徑約由穿過植物細胞壁的原生質(zhì)構(gòu)成，直徑約2040nm。中央有。中央有SER形成的連絲小管。形成的連絲小管。 功能上與動物細胞間的間隙連接類似。允許功能上與動物細胞間的間隙連接類似。允許分子量小于分子量小于800的分子通過，的分子通過，在相鄰細胞間起在相鄰細胞間起通訊作用。通訊作用。 通透性可調(diào)節(jié)。某些植物病毒能制造特殊的通透性可調(diào)節(jié)。某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴大，植物蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴大，植物病毒能擴大感染。病毒能擴大感染。胞間層初生壁次生壁連絲微管連絲微管胞質(zhì)環(huán)帶 據(jù)估計細胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運有關(guān)的蛋白占

54、據(jù)估計細胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運有關(guān)的蛋白占核基因編碼蛋白的核基因編碼蛋白的1530%1530%，細胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運方面的能量達細胞，細胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運方面的能量達細胞總消耗能量的總消耗能量的2/32/3。細胞膜上存在兩類主要的轉(zhuǎn)運蛋白，即：。細胞膜上存在兩類主要的轉(zhuǎn)運蛋白，即：載體蛋白載體蛋白（carrier proteincarrier protein）和）和通道蛋白通道蛋白（channel proteinchannel protein）。）。 載體蛋白載體蛋白又稱做載體（又稱做載體（carriercarrier）、）、通透酶通透酶（permeasepermease）和）和轉(zhuǎn)運器轉(zhuǎn)運器（transpo

55、rtertransporter），有的需要能量驅(qū)動，如：各類），有的需要能量驅(qū)動，如：各類ATPATP驅(qū)動的離子泵；有的則不需要能量，如：纈氨酶素。驅(qū)動的離子泵；有的則不需要能量，如：纈氨酶素。 通道蛋白通道蛋白能形成親水的通道，允許特定的溶質(zhì)通過，所有通能形成親水的通道，允許特定的溶質(zhì)通過，所有通道蛋白均以道蛋白均以自由擴散的方式運輸溶質(zhì)自由擴散的方式運輸溶質(zhì)。 物質(zhì)的物質(zhì)的跨膜運輸跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎(chǔ)之一是細胞維持正常生命活動的基礎(chǔ)之一指通過指通過簡單擴散簡單擴散或或協(xié)助擴散協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。動力來自物質(zhì)

56、的動力來自物質(zhì)的濃度梯度濃度梯度，不需要細，不需要細胞提供代謝能量胞提供代謝能量。（一）簡單擴散（一）簡單擴散也叫也叫自由擴散自由擴散（free diffusion）。特點：）。特點：沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散；沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散；不需要提供能量；不需要提供能量；沒有膜蛋白的協(xié)助。沒有膜蛋白的協(xié)助。 某種物質(zhì)對膜的通透性（某種物質(zhì)對膜的通透性（P）可以根據(jù)它在油和水）可以根據(jù)它在油和水中的分配系數(shù)（中的分配系數(shù)（K）及其擴散系數(shù)（）及其擴散系數(shù)（D）來計算：）來計算： P=KD/t （t為膜的厚度）為膜的厚度） 脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越??；脂溶性越高通透性越大，

57、水溶性越高通透性越小； 非極性分子比極性容易透過，極性不帶電荷小分子，如非極性分子比極性容易透過，極性不帶電荷小分子，如H2O、O2等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；等可以透過人工脂雙層，但速度較慢； 小分子比大分子容易透過；分子量略大一點的葡萄糖、小分子比大分子容易透過；分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過；蔗糖則很難透過； 人工膜對帶電荷的物質(zhì)，如各類離子是高度不通透的。人工膜對帶電荷的物質(zhì)，如各類離子是高度不通透的。（二）協(xié)助擴散（二）協(xié)助擴散 也稱促進擴散（facilitated diffusion）。 特點： 比自由擴散轉(zhuǎn)運速率高；運輸速率同物質(zhì)濃度成非線性關(guān)系； 特異性；飽和性。

58、 載體：離子載體和通道蛋白兩種類型。 Figure 11-7 Kinetics of simple diffusion compared to carrier-mediated diffusion. Whereas the rate of the former is always proportional to the solute concentration, the rate of the latter reaches a maximum (Vmax) when the carrier protein is saturated. The solute concentration when

59、transport is at half its maximal value approximates the binding constant (KM) of the carrier for the solute and is analogous to the KM of an enzyme for its substrate. The graph applies to a carrier transporting a single solute; the kinetics of coupled transport of two or more solutes (see text) are

60、more complex but show basically similar phenomena. The carrier protein, the Glucose transporter (GluT1 ) in the erythrocyte PM, alter conformation to facilitate the transport of glucose.vFacilitate diffusion: Protein-mediated movement, movement down the gradient膜轉(zhuǎn)運蛋白膜轉(zhuǎn)運蛋白1 1、載體蛋白載體蛋白（carrier proteins）：具有通透酶