細(xì)胞的基本功能13臨本

細(xì)胞的基本功能13臨本細(xì)胞概述與基本結(jié)構(gòu)物質(zhì)運(yùn)輸與跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與受體介導(dǎo)作用細(xì)胞能量代謝與生物氧化過(guò)程基因表達(dá)調(diào)控與蛋白質(zhì)合成過(guò)程細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂與增殖過(guò)程contents目錄01細(xì)胞概述與基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，所有生物體都由細(xì)胞組成。細(xì)胞定義根據(jù)細(xì)胞有無(wú)核膜包被的細(xì)胞核，可分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩大類(lèi)。細(xì)胞分類(lèi)細(xì)胞定義及分類(lèi)細(xì)胞的大小差異很大，不同種類(lèi)的細(xì)胞大小不同，同一生物不同部位的細(xì)胞大小也不同。細(xì)胞的形態(tài)多種多樣，有球形、多面體形、柱形、梭形等。細(xì)胞大小與形態(tài)細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞大小細(xì)胞膜是細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)，主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，具有選擇透過(guò)性，能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜內(nèi)的半透明物質(zhì)，由基質(zhì)、細(xì)胞器和包含物組成，是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所。細(xì)胞核是細(xì)胞的遺傳信息庫(kù)，控制細(xì)胞的遺傳和代謝活動(dòng)。它由核膜、核仁和染色質(zhì)組成。030201細(xì)胞膜、質(zhì)、核結(jié)構(gòu)02物質(zhì)運(yùn)輸與跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)單純擴(kuò)散與易化擴(kuò)散脂溶性物質(zhì)順濃度差進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，不需要能量和載體蛋白的協(xié)助。例如，氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w分子以及類(lèi)固醇激素等脂溶性物質(zhì)通過(guò)單純擴(kuò)散進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。單純擴(kuò)散非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)在膜蛋白的幫助下順濃度差或電位差進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。易化擴(kuò)散包括經(jīng)通道易化擴(kuò)散和經(jīng)載體易化擴(kuò)散兩種類(lèi)型。經(jīng)通道易化擴(kuò)散主要是一些小的無(wú)機(jī)離子如鈉離子、鉀離子等通過(guò)離子通道進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)；經(jīng)載體易化擴(kuò)散則是一些葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在載體蛋白的協(xié)助下進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。易化擴(kuò)散物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，需要消耗能量。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)包括原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)兩種類(lèi)型。原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)通常是由ATP直接提供能量，通過(guò)離子泵的作用將物質(zhì)從低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到高濃度一側(cè)；繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)則是利用原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)所形成的某些離子的濃度梯度，在這些離子的協(xié)助下將其他物質(zhì)進(jìn)行逆濃度梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子和顆粒物質(zhì)被包裹在膜泡或囊泡中進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。膜泡運(yùn)輸包括出芽、定向移動(dòng)和融合三個(gè)基本過(guò)程，需要消耗能量。根據(jù)運(yùn)輸方向的不同，膜泡運(yùn)輸可分為內(nèi)向運(yùn)輸和外向運(yùn)輸兩種類(lèi)型。內(nèi)向運(yùn)輸是將物質(zhì)從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，如吞噬作用、胞飲作用等；外向運(yùn)輸則是將物質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，如分泌作用、排泄作用等。膜泡運(yùn)輸主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)與膜泡運(yùn)離子通道一種貫穿脂質(zhì)雙分子層的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，允許特定類(lèi)型的離子順濃度梯度或電位梯度通過(guò)。離子通道具有選擇性、飽和性和門(mén)控性等特性，對(duì)于維持細(xì)胞的正常生理功能具有重要意義。例如，鈉離子通道、鉀離子通道和鈣離子通道等分別參與動(dòng)作電位的產(chǎn)生和傳導(dǎo)、細(xì)胞靜息電位的維持以及細(xì)胞興奮性的調(diào)節(jié)等生理過(guò)程。要點(diǎn)一要點(diǎn)二離子泵一種具有ATP酶活性的蛋白質(zhì)，能夠利用ATP水解所釋放的能量將離子逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。離子泵在維持細(xì)胞內(nèi)外離子濃度平衡和細(xì)胞正常生理功能中發(fā)揮著重要作用。例如，鈉鉀泵每消耗1分子ATP就能將3個(gè)鈉離子泵出細(xì)胞外，同時(shí)將2個(gè)鉀離子泵入細(xì)胞內(nèi)，從而維持細(xì)胞內(nèi)外鈉鉀離子的濃度平衡和細(xì)胞的正常體積。離子通道與離子泵作用03細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與受體介導(dǎo)作用信號(hào)分子指生物體內(nèi)的某些化學(xué)分子，它們能夠通過(guò)特定的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，將信息從一個(gè)細(xì)胞傳遞到另一個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)部，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理功能。根據(jù)信號(hào)分子的化學(xué)性質(zhì)和作用方式，可將其分為以下幾類(lèi)由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的高效生物活性物質(zhì)，經(jīng)血液循環(huán)或組織液擴(kuò)散，作用于特定的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)其生理功能。在神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)，包括氨基酸類(lèi)、胺類(lèi)、肽類(lèi)、嘌呤類(lèi)等。由免疫細(xì)胞（如淋巴細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞等）和相關(guān)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等）產(chǎn)生的調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的高活性多功能蛋白質(zhì)或多肽類(lèi)物質(zhì)。分類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)細(xì)胞因子激素信號(hào)分子及其分類(lèi)0102受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用指細(xì)胞膜表面的受體與配體結(jié)合后，引發(fā)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成有被小窩，繼而脫離形成有被小泡，將配體裹入并輸入細(xì)胞的過(guò)程。此過(guò)程涉及受體、配體及多種細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的參與。受體與配體結(jié)合細(xì)胞膜表面的受體特異性地識(shí)別并結(jié)合配體，形成受體-配體復(fù)合物。有被小窩形成在受體-配體復(fù)合物的誘導(dǎo)下，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成有被小窩。有被小泡形成有被小窩逐漸加深，最終脫離細(xì)胞膜形成有被小泡。配體內(nèi)吞有被小泡將配體裹入并輸入細(xì)胞。030405受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用信號(hào)傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)基因表達(dá)改變細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化改變細(xì)胞的代謝狀態(tài)效應(yīng)指信號(hào)分子從細(xì)胞外到細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過(guò)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)和信號(hào)分子的傳遞，最終引起細(xì)胞生理反應(yīng)的過(guò)程。信號(hào)傳導(dǎo)途徑包括多種類(lèi)型，如G蛋白偶聯(lián)受體途徑、酪氨酸蛋白激酶受體途徑、核受體途徑等。信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生多種效應(yīng)，包括信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝狀態(tài)，如促進(jìn)或抑制糖酵解、脂肪代謝等。信號(hào)傳導(dǎo)途徑可以影響基因的表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶等分子的活性，改變特定基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平。信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活可以引起細(xì)胞骨架的重排和細(xì)胞形態(tài)的改變，如細(xì)胞收縮、伸展、遷移等。信號(hào)傳導(dǎo)途徑在細(xì)胞的增殖和分化過(guò)程中發(fā)揮重要作用，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的活性，控制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。信號(hào)傳導(dǎo)途徑及效應(yīng)04細(xì)胞能量代謝與生物氧化過(guò)程細(xì)胞通過(guò)底物水平磷酸化和氧化磷酸化兩種途徑合成ATP。底物水平磷酸化是指在底物被氧化分解的過(guò)程中，直接生成ATP的過(guò)程；氧化磷酸化則是指通過(guò)呼吸鏈將底物氧化釋放的能量，偶聯(lián)ADP磷酸化生成ATP的過(guò)程。ATP合成途徑ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量通貨，為細(xì)胞的各種生命活動(dòng)提供能量。ATP的合成對(duì)于維持細(xì)胞正常生理功能具有重要意義，如維持細(xì)胞滲透壓、驅(qū)動(dòng)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、參與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)?。ATP合成的意義ATP合成途徑及意義呼吸鏈的組成呼吸鏈由多種酶和輔酶按一定順序排列組成，包括NADH-Q還原酶、琥珀酸-Q還原酶、輔酶Q、細(xì)胞色素還原酶、細(xì)胞色素氧化酶等。呼吸鏈的功能呼吸鏈的主要功能是將代謝物脫下的氫經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)傳遞給氧而生成水，同時(shí)有ATP生成的過(guò)程。實(shí)際上呼吸鏈的作用代表著線粒體最基本的功能，呼吸鏈中的遞氫體和遞電子體就是能傳遞氫原子或電子的載體，由于氫原子可以看作是由質(zhì)子和核外電子組成的，所以遞氫體也是遞電子體，遞氫體和遞電子體的本質(zhì)是酶、輔酶、輔因子或小分子化合物。呼吸鏈組成和功能氧化磷酸化過(guò)程氧化磷酸化是一個(gè)生物化學(xué)過(guò)程，發(fā)生在真核細(xì)胞的線粒體內(nèi)膜或原核生物的細(xì)胞質(zhì)中，是物質(zhì)在體內(nèi)氧化時(shí)釋放的能量通過(guò)呼吸鏈供給ADP與無(wú)機(jī)磷酸合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)。氧化磷酸化的調(diào)控氧化磷酸化的速率主要受ADP的調(diào)節(jié)。當(dāng)ADP濃度升高時(shí)，氧化磷酸化的速率加快，反之則減慢。此外，甲狀腺激素、腎上腺素等激素也可以調(diào)節(jié)氧化磷酸化的速率。氧化磷酸化過(guò)程及調(diào)控05基因表達(dá)調(diào)控與蛋白質(zhì)合成過(guò)程在細(xì)胞分裂間期，以親代DNA為模板合成子代DNA的過(guò)程，保證了遺傳信息的連續(xù)性。DNA復(fù)制以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄在核糖體上，以mRNA為模板，tRNA為運(yùn)載工具，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。翻譯DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程通過(guò)控制轉(zhuǎn)錄的起始、延伸和終止等步驟，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)水平。轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控通過(guò)影響翻譯過(guò)程的速率和效率，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成量。翻譯水平調(diào)控通過(guò)控制蛋白質(zhì)的修飾、降解和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性和功能。蛋白質(zhì)水平調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制

蛋白質(zhì)合成后加工和運(yùn)蛋白質(zhì)的加工包括去除信號(hào)肽、糖基化、磷酸化等修飾過(guò)程，使蛋白質(zhì)獲得正確的結(jié)構(gòu)和功能。蛋白質(zhì)的運(yùn)輸通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸系統(tǒng)，將蛋白質(zhì)從合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)到目標(biāo)部位，如細(xì)胞核、線粒體、細(xì)胞膜等。蛋白質(zhì)的定位通過(guò)特定的定位信號(hào)和細(xì)胞器之間的相互作用，將蛋白質(zhì)準(zhǔn)確地定位到細(xì)胞內(nèi)的特定區(qū)域。06細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂與增殖過(guò)程細(xì)胞周期定義連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次分裂完成時(shí)開(kāi)始，到下一次分裂完成時(shí)為止所經(jīng)歷的全過(guò)程。階段劃分細(xì)胞周期可分為間期和分裂期兩個(gè)階段。間期進(jìn)行DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，分裂期則完成遺傳物質(zhì)的平均分配。細(xì)胞周期概念及階段劃分有絲分裂定義真核細(xì)胞分裂的一種方式，過(guò)程中紡錘絲出現(xiàn)，故稱(chēng)有絲分裂。過(guò)程包括前期、中期、后期和末期四個(gè)階段。前期核膜、核仁消失，出現(xiàn)紡錘體和染色體；中期染色體排列在赤道板上；后期著絲點(diǎn)分裂，染色體數(shù)目加倍；末期核膜、核仁重新出現(xiàn)，紡錘體消失。特點(diǎn)遺傳物質(zhì)復(fù)制后精確分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，保持親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性。有絲分裂過(guò)程及特點(diǎn)生物細(xì)胞中染色體數(shù)目減半的分裂方式。包括第一次減數(shù)分裂和第二次減數(shù)分裂兩個(gè)階段。第一次減數(shù)分裂前期同源染色體聯(lián)會(huì)，形成四分體；中期同源