浙江省杭州市2009年生物學競賽集訓營講義9細胞

1、細胞生物學三、細胞的基本知識細胞的基本共性細胞膜核酸 核糖體增殖(一分為二)2細胞的大小和形狀一般m.最大的直徑cm，最小的.1m,細胞學的計量1 mm=1000m，：m1m=1000 nm， 1 nm=103細胞的一般結構（）原核生物主要特征？沒有核膜，遺傳物質集中在一個沒有明確界限的低電子密度區(qū)，稱為擬核。DNA 單個 露環(huán)狀，沒有結合蛋白；沒有恒定的內膜系統(tǒng)；核糖體為 70S 型。（）真核細胞三大系統(tǒng)：生物膜系統(tǒng)遺傳信息表達結構系統(tǒng)細胞骨架系統(tǒng)4細胞的分子組織層次細胞細胞器：細胞核，線粒體，葉綠體，基體等超分子復合物：核糖體，酶系，膜，微管等核酸，蛋白質，多糖，脂類核苷酸，氨基酸，單糖，

2、脂肪酸、甘油生物大分子：結構：中間代謝物：磷酸五碳糖、尿素，酮酸，磷酸酸，醋酸環(huán)境前體：，水，氨，氮等1、模式生物認識的功能，無法直接用作為實驗對象。對生命活動有重要功能的在進化上是保守的。因此，可以用比較容易研究的生物作為模型來研究其的結構和生物學功能。常見的模式生物逆轉錄（retro）大腸桿菌（Escherichia coli）酵母(budding yeast (Saccharomycerevisiae) , fisyeast (Schizosaccharomypombe)秀麗線蟲(Caenorhabditis elegans)果蠅（Droso ila melanogaster）斑馬魚(z

3、ebra fish)小鼠（mouse）等模式植物：擬南芥（Arabidopsis）水稻（Rice (Oryza sativa L.) ）等逆轉錄、酵母菌、大腸桿菌幾種模式生物2、顯微鏡技術分辨力：顯微鏡或人眼在cm 的明視距離處，能分辨被檢物體細微結構最小間隔的能力。R=0.61/N.A.(其中，N.A.=nsin/2)如何提高光學顯微鏡的分辨能力?增大鏡口率；使用波長較短的光線；增大介質折射率。顯微鏡的幾個光學特點：介質折射率越接近鏡頭玻璃的（ 1. 7 ）越好。油鏡介質為香柏油，鏡口率可接近 1.5。sin /2 的最大值小于 1；普通光線的波長為 400700nm，光鏡分辨力約為 0.2

4、m，人眼的分辨力為 0.2mm，因此顯微鏡的最大有效倍數(shù)為 1000。顯微結構：在普通光學顯微鏡中能夠觀察到的細胞結構。(線粒體、中心體、核仁等。)亞顯微結構：又稱為超微結構。指在普通光學顯微鏡下觀察不能分辨清楚的細胞內各種微細結構。( 內質網(wǎng)、核糖體、微管等。)單克隆抗體技術丹麥人，第二章細胞膜與細胞表面細胞外被細胞表面細胞膜（質膜）胞質凝膠細胞膜(質膜)生物膜內膜系統(tǒng)細胞內膜線粒體、葉綠體膜第一節(jié)生物膜的結構模型 .“三明治”模型和“膜”模型.液態(tài)鑲嵌模型：（）膜的性；（）膜蛋白分布的不對稱性。對生物膜結構的理解：（）膜脂具極性頭部和非極性尾部；（）蛋白質分子以不同的方式鑲嵌或結合；（）生

5、物膜是蛋白質在雙層脂分子中的二維溶液。脂是一種人工膜。在水中，攪動后磷脂形成雙層脂分子的球形脂。.生物膜結（）膜脂j 成分：磷脂、糖脂和膽固醇k 運動方式份及其特征側向擴散運動：旋轉運動：擺動運動：伸縮震蕩運動：翻轉運動：旋轉異構化運動：（）膜蛋白j 膜蛋白的類型：周邊蛋白和整合蛋白k 與膜脂的結合方式：膜蛋白的運動：主要有側向擴散和旋轉擴散兩種運動方式。膜蛋白的側向運動受細胞骨架的限制。（）膜的不對稱性質膜內外的組分和功能的差異，稱為膜的不對稱性。樣品經(jīng)冰凍斷裂處理后，各斷面命名為：ES，細胞外表面； EF，細胞外小頁斷面； PS，原生質表面；PF，原生質小頁斷面。（）細胞膜的功能：為細胞的

6、生命活動提供相對穩(wěn)定的內環(huán)境；選擇性的物質；提供細胞識別位點，并完成細胞內外信息的跨膜傳遞；為多種酶提供結合位點，使酶促反應高效有序地進行；介導細胞與細胞、細胞與基質之間的連接；參與形成具有不同功能的細胞表面特化結構。第二節(jié)細胞聯(lián)結 .封閉連接： .錨定連接：（）橋粒（）粘著帶與粘著斑 .通訊連接：（）間隙連接：（）胞間連絲：（）化學突觸：各類連接的比較第三章第一節(jié).物質的跨膜物質的跨膜:與信號傳遞（）簡單擴散：（）協(xié)助擴散：膜轉運蛋白：載體蛋白和通道蛋白水通道和離子通道水擴散通過人工膜的速率很低。1991 年 Agre 發(fā)現(xiàn)第一個水通道蛋白 CHIP28。目前在人類細胞中已發(fā)現(xiàn)的此類蛋白，被

7、命名為水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。2003 年 Agre 與離子通道的研究者 MacKinnon 同獲化學獎。.主動：由載體蛋白介導，物質逆濃度梯度轉運，耗能。（）鈉鉀泵（）鈣泵和質子泵（）協(xié)同：（）物質的跨膜轉運與膜電位:(1)鈉鉀泵：由 2 個大亞基、2 個小亞基組成的 4 聚體，分布于動物細胞的質膜。工作原理：Na+-K+ATP 酶通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生構象的變化，導致與 Na+、K+的親和力變化。Na+-K+泵的作用：維持細胞的滲透性，保持細胞的體積；維持低 Na+高 K+的細胞內環(huán)境；維持細胞的靜息電位。(2)鈣離子泵作用：維持細胞內較低的鈣離子濃度。位置：質膜和

8、內質網(wǎng)膜。(3)質子泵P-type 利用 ATP 自磷酸化發(fā)生構象的改變來轉移質子。V-type 水解 ATP 產(chǎn)生能量，但不發(fā)生自磷酸化。F-type 利用質子動力勢(4)協(xié)同ATP，也叫 ATP 合酶。靠間接提供能量完成的主動方式。物質跨膜運動所需要的能量來自膜兩側離子的電化學濃度梯度，而維持這種電化學勢的是鈉鉀泵或質子泵。同向協(xié)同與反向協(xié)同。同向協(xié)同：物質方向與離子轉移方向相同。反向協(xié)同：物質跨膜運動的方向與離子轉移的方向相反。第二節(jié)膜泡的基本概念真核細胞通過內吞作用和外排作用完成大分子與顆粒性物質的跨膜在轉運過程中，質膜內陷，形成包圍細胞外物質的囊泡，因此又稱膜泡細胞的內吞和外排活動總

9、稱為吞排作用。細胞內吞較大的固體顆粒物質，如細菌、細胞碎片等，稱為吞噬作用。細胞吞入液體或極小的顆粒物質。包含大分子物質的泡從細胞移至細胞表面，與質膜融，將物質排出細胞之外。四、穿胞在細胞的一側形成胞飲小泡穿越細胞質，另一側使小泡中的物質五、胞內膜泡出去。細胞內膜系統(tǒng)各個部分之間的物質傳遞也通過膜泡第三節(jié)細胞通訊與信號傳遞.細胞通訊與細胞識別（）細胞通訊：（）細胞識別：（）信號分子與受體、第二信使 .細胞內受體介導的信號傳遞方式進行。細胞內受體激素激活的調控蛋白.細胞表面受體介導的信號跨膜傳遞離子通道偶聯(lián)的受體G 蛋白偶聯(lián)的受體酶偶聯(lián)的受體第四章細胞質基質與內膜系統(tǒng)第一節(jié)細胞質基質.細胞質基質

10、現(xiàn)代關于細胞質基質的涵義： .細胞質基質的功能：（）中間代謝；（）物質、；（）細胞骨架使代謝反應區(qū)域化；（）蛋白質修飾；（）蛋白質的選擇性降解第二節(jié)內質網(wǎng)由封閉的膜系統(tǒng)及其圍成的腔形成互相溝通的網(wǎng)狀結構。 .兩種基本類型：RER, SER. 功能:（）蛋白質（）脂質（）蛋白質的修飾與加工（）新生多肽的折迭與裝配（）其它功能：基體具有那三個功能區(qū)隔？基體順面的網(wǎng)絡結構，是基體的區(qū)域，接受由內質網(wǎng)的物質并分類后轉入中間膜囊?；w中間膜囊，糖基修飾，糖脂的形成以及與基體有關的糖均發(fā)生此處。基體的網(wǎng)絡結構， 由一側的囊泡和組成，是基體的出口區(qū)域，功能是參與蛋白質的分類與包裝，最后輸出。 （二）功能：.

11、細胞. 蛋白質的糖基化及其修飾 .蛋白酶水解及其他加工過程（三）基體與膜泡第四節(jié)溶酶體與過氧化物酶體（一）溶酶體 .形態(tài)特征： .結構類型初級溶酶體次級溶酶體 殘余體（后溶酶體）植物溶酶體液泡3.功能（）清除大分子、細胞器及細胞（）防御功能（）其它生理功能（二）過氧化物酶體第五節(jié)細胞內蛋白質分選與細胞結構的裝配 .蛋白質上主要由哪兩類分選信號？信號序列：是存在于蛋白質一級結構上的線性序列，通常 15-60 個氨基酸殘基，有些信號序列在完成蛋白質的定向轉移后被信號肽酶切除.信號斑：存在于完成折疊的蛋白質中，信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起蛋白質分選的信號。.蛋白質分選的基本途徑與類型門

12、控跨膜膜泡：第五章線粒體和葉綠體第一節(jié)線粒體與氧化磷酸化 .一般形態(tài)（光鏡下）.結構（超微結構） .功能能量轉化（）底物進入及有關酶類（）蛋白質進入線粒體的機制-導肽（）三：（）電子傳遞與磷酸化偶聯(lián)1、外膜 ：具有蛋白質的親水通道。2、內膜 ：蛋白質和脂類的比例高于 3:1。嵴有兩種：板層狀，管狀。嵴上覆有基粒?；Ｓ深^部（F1）和基部（F0）。3、膜間隙：是內外膜之間的腔隙。4、基質：為內膜和嵴包圍的空間。含有：催化三，脂肪酸、酸和氨基酸氧化的酶類。線粒體 DNA（mtDNA），及線粒體特有的核糖體等。絲和電子密度很大的致密顆粒狀物質。呼吸鏈的組成第二節(jié)葉綠體與光合磷酸化.的類型:.葉綠體的

13、形態(tài)結構.葉綠體的功能光合作用（）光反應和光合磷酸化光合作用：電子傳遞和光合磷酸化（）暗反應關鍵酶：，二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco)（一）葉綠體外被雙層膜組成，膜間為 1020nm 的間隙。外膜的滲透性大。內膜對通過物質的選擇性很強。（二） 類囊體是膜圍成的扁平囊。基粒：扁平堆疊而成，每個葉綠體含 4060 個?；|類囊體：連接基粒的沒有堆疊的類囊體。膜的內在蛋白主要有：細胞色素 b6f 復合體、集合體（LHC）、醌（PQ）、（PC）、鐵氧化還原蛋白（FD）、（三）基質蛋白、光系統(tǒng) I、II 復合物等。是內膜與類囊體之間的空間。主要成分包括：碳同化相關的酶類(如 RuBP 羧化酶)。葉綠

14、體 DNA、蛋白質體系。一些顆粒成分：如淀粉粒、小球和植物鐵蛋白等。葉綠體結構要點歸納含有 3 種不同的膜： 外膜、內膜、類囊體膜。3 種彼此分開的腔：第三節(jié)半性細胞器及其. mtDNA 和 ctDNA 與核 DNA 的不同：. 線粒體和葉綠體的蛋白質：.線粒體和葉綠體蛋白質的運送和裝配： .增殖.支持內共生的主要兩者都是雙層膜包圍的細胞器，都具有環(huán)狀的 DNA，就像一個原核細胞；葉綠體的 DNA 序列與藍藻相似，而線粒體的 DNA 序列與現(xiàn)存的-變形菌相似；核糖體為 70S 型，對細菌蛋白質是 N-甲酰甲硫氨酰 tRNA；抑制劑氯霉素敏感，蛋白質的起始氨?；?tRNARNA 聚合酶可被第六章

15、細胞核與、鏈霉素等抗生素所抑制；第一節(jié)核被膜與核孔復合體.外核膜與內核膜外核膜：核纖層：.核周間隙核周隙：寬 2040nm，與內質網(wǎng)腔相通。.核孔核孔復合體（）結構模型：核孔復合體（）功能：）核質間物質交換的雙向選擇性親水通道。第二節(jié)染色質.染色質的概念及化學組成染色質：（）染色質 DNA真核生物細胞染色質 DNA 序列特征：二級結構的構型變化（B, A, Z 型）：（）染色質蛋白質組蛋白：特性：富含帶正電荷的堿性氨基酸。類型：有 H1, H2A, H2B, H3, H4 共種功能：非組蛋白：特性：多樣性和異質性。功能：表達調控；染色質高級結構的形成。.染色質的基本結構核小體結構要點：核小體每

16、個核小體包括bp 左右的 DNA 超螺旋、一個組蛋白聚體和個 H1。組蛋白聚體H2A-H2B 二聚體。核小體的盤狀，包括個（ H3)2-(H4)2 四聚體和個兩側的bp 的 DNA 分子超螺旋盤繞組蛋白聚體.圈，組蛋白 H1 在額外bpDNA,鎖住核小體 DNA 的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用。.染色質包裝的結構模型顆粒外結合一級結構：核小體串珠結構二級結構：螺線管三級結構：超螺線管四級結構：染色單體.常染色質和異染色質（）常染色質：間期細胞核內染色質質。（）異染色質：間期核中染色質第三節(jié)折疊壓縮程度低，處于伸展狀態(tài)，染色淺的染色折疊壓縮程度高，處于聚縮狀態(tài)，的染色質。相關的術語.核型與顯帶（）

17、核型：細胞中期（）核型分析（）核型模式圖特征的總和。（）第四節(jié)核仁 .形態(tài)結構顯帶：中心:致密組分:顆粒組分： .核仁的功能（）rRNA轉錄的形態(tài)及組織特征（）rRNA 前體的加工（）核糖體亞的裝配動物細胞結構和代謝途徑糖類脂類氨基酸和核苷酸之間的代謝聯(lián)系第七章 細胞骨架成分：微絲微管中間微絲確定細胞表面特征，使細胞能夠運動和收縮。微管確定膜性細胞器的位置和作為膜泡的導軌。中間使細胞具有張力和抗剪切力。其它骨架成分：核骨架、核纖層、細胞外基質。一、微管.與裝配：微管蛋白 a微管蛋白 b2.影響微管裝配與去裝配的（）微管蛋白濃度（） GTP 供應（）離子濃度：（）溫度；（）微管特異性藥物：（）微

18、管相關蛋白：（）微管組織中心:異二聚體原片層微管3.功能（）維持細胞形態(tài)（）細胞內（）鞭毛和纖毛運動（）紡錘體和二、微絲運動.與裝配分：肌動蛋白結裝配：（）ATP, Ca+, Mg+ , Na+, K+濃度（）G-actin 的濃度（）微絲結合蛋白：（）微絲特異性藥物： .功能三、中間 .成分：細胞核骨架.核基質（核骨架）：與 DNA支架：、轉錄及 RNA 加工修飾有關。.與.核纖層：高級結構有關。與中間、核骨架相互連接，形成貫穿于細胞核和細胞質的骨架結構體系。第八章細胞增殖、分化、衰老與凋亡第一節(jié)細胞周期與細胞一、細胞周期概述細胞周期：有絲期(M 期)和間期(G1 期，S 期，G2 期）二、細胞周期中各時期主要事件. G1 期：R 點，限制點或檢驗點。. S 期:DNA期。.G2 期:為進入