細胞復(fù)習2012課件

1、 細胞生物學簡史一、顯微鏡的發(fā)明與細胞的發(fā)現(xiàn)二、細胞學說三、細胞學的發(fā)展第一章 緒論 第二章 細胞基本知識概述 -細胞的統(tǒng)一性與多樣性 第一節(jié) 細胞的基本概念 第二節(jié) 原核細胞與古核細胞 第三節(jié) 真核細胞 第四節(jié) 非細胞形態(tài)的生命體 -病毒及其與細胞的關(guān)系細胞的基本特征細胞的大小、形狀細胞的基本共性第三章 細胞生物學研究方法細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法光學顯微鏡技術(shù)電子顯微鏡技術(shù) 掃描遂道顯微鏡細胞組分的分析方法細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù)第四章 細胞質(zhì)膜細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型生物膜的基本特征和功能膜骨架生物膜基本特征膜的流動性：是生物膜的基本特征之一, 是細胞進行生命活動的必要條件。膜的不對稱性蛋

2、白分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結(jié)合在其表面,膜蛋白是賦予生物膜功能的主要決定者；生物膜功能跨膜連接蛋白細胞外配體結(jié)合細胞骨架類型形狀粘合帶鈣粘素/蛋白另一細胞的鈣粘素肌動蛋白連續(xù)帶狀粘合斑整聯(lián)蛋白胞外基質(zhì)ECM肌動蛋白局部斑狀/盤狀橋粒鈣粘素另一細胞的鈣粘素中間纖維局部紐扣半橋粒整聯(lián)蛋白胞外基質(zhì)ECM中間纖維局部半紐扣幾種錨定連接對比封閉連接緊密連接上皮組織間壁連接只存在于無脊椎動物中錨定連接連接肌動蛋白粘合帶上皮組織粘合斑上皮細胞基部連接中間纖維橋粒心肌、表皮半橋粒上皮細胞基部通訊連接間隙連接大多數(shù)動物組織中化學突觸神經(jīng)細胞間和神經(jīng)肌肉間胞間連絲植物細胞間各種連接的比較 第五章 物質(zhì)的

3、跨膜運輸?shù)谝还?jié) 膜轉(zhuǎn)運蛋白與物質(zhì)的跨膜運輸?shù)诙?jié) 離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運第三節(jié) 胞吞作用與胞吐作用物質(zhì)的跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎(chǔ)之一 胞內(nèi)體：由膜包圍的細胞器膽固醇的運輸 低密度脂蛋白(LDL)運輸傳輸由胞吞作用新攝入的物質(zhì)到溶酶體被降解內(nèi)部酸性環(huán)境pH偏低,對內(nèi)吞泡內(nèi)的配體、受體有分解作用。第六章 細胞的能量轉(zhuǎn)換線粒體和葉綠體線粒體葉綠體線粒體和葉綠體是半自主性細胞器線粒體和葉綠體的增殖和起源形態(tài)結(jié)構(gòu)功能蛋白合成 翻譯后轉(zhuǎn)運與蛋白質(zhì)尋靶 游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)釋放到胞質(zhì)溶膠后被運送到不同的部位， 即先合成，后運輸，又稱翻譯后運輸。 由于在游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)在合成釋放之后需要自己

4、尋找目的地，因此又稱蛋白質(zhì)尋靶 共翻譯轉(zhuǎn)運與蛋白質(zhì)分選 膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)通過定位信號，一邊翻譯，一邊進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，由于這種轉(zhuǎn)運定位是在蛋白質(zhì)翻譯的同時進行的，故稱為共翻譯轉(zhuǎn)運。在膜結(jié)合核糖體上合成的蛋白質(zhì)通過信號肽，經(jīng)過連續(xù)的膜系統(tǒng)轉(zhuǎn)運分選才能到達最終的目的地，這一過程又稱為蛋白質(zhì)分選。 P160圖6-20 (1)線粒體基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運 前體蛋白在線粒體外解折疊解折疊的前體蛋白與受體結(jié)合并穿過兩層膜多肽鏈在線粒體基質(zhì)內(nèi)重新折疊/裝配切除轉(zhuǎn)運肽成熟的蛋白質(zhì)ATPADPHsp70ATPADPHsp70質(zhì)子動力勢ATPADPHsp60+ 真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸?shù)谄哒?細胞質(zhì)基質(zhì)

5、內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 高爾基體 溶酶體與過氧化物酶體 細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與細胞結(jié)構(gòu)的組裝 完成各種中間代謝過程 如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑、糖原的合成與分解、蛋白質(zhì)的合成等.參與蛋白質(zhì)的分選與運輸與細胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能提供錨定位點、維持細胞形態(tài)、運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸能量傳遞等. 蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)選擇性的降解 蛋白質(zhì)的修飾 控制蛋白質(zhì)的壽命 降解變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)疏水集團暴露在外面 幫助變性或錯誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊細胞質(zhì)基質(zhì)的功能二、ER 的 功 能 ER是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地，幾乎全部脂類和多種重要蛋白都是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的。ER的功能其它功能蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的修飾與加工新生肽

6、的折疊與組裝脂類的合成蛋白質(zhì)糖基化類型糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O連接糖基化與Ser、Thr和Hypro/Hylys的OH連接，連接的糖類 為半乳糖或N-乙酰半乳糖.在高爾基體上進行O連接的糖基化.N連接糖基化與Asn的NH2連接，連接的糖類為核苷糖在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進行的為N-連接的糖基化 特 征 N-連接 O-連接1. 合成部位 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體2. 合成方式 來自同一個寡糖前體一個個單糖加上去3. 與之結(jié)合的 氨基酸殘基 Asn Ser、Ther、HyPro、HyLys4 最終長度 至少5個 糖殘基一般14個糖殘基，但ABO血型抗原較長5.第一個糖殘基N乙酰半乳糖胺等N

7、乙酰葡萄糖胺N-連接與O-連接的寡糖比較 P188表7-2二、 高爾基體的功能 高爾基體與細胞的分泌活動 蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾 蛋白酶的水解和其它加工過程 膜的轉(zhuǎn)變功能膜流 參與植物細胞壁的形成 參與溶酶體的形成P186-190三、溶酶體的發(fā)生 發(fā)生途徑分選途徑多樣化1、溶酶體酶蛋白的M6P標記 糖基化 進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后進行N-連接糖基化, 經(jīng)加工后形成帶有8個甘露糖殘基和2個N-乙酰葡萄糖胺殘基的糖蛋白轉(zhuǎn)運到高爾基體。 信號斑(signal patch) 溶酶體酶蛋白多肽形成的一個特殊的三維結(jié)構(gòu)，它是由三段信號序列構(gòu)成的，可被磷酸轉(zhuǎn)移酶特異性識別。 甘露糖磷酸化的酶-磷酸化反應(yīng)2、溶酶體酶的M

8、6P分選途徑溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER） 高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化發(fā)生途徑 M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶磷酸葡萄糖苷酶磷酸化識別信號：信號斑高爾基體trans-膜囊和TGN膜（M6P受體）溶酶體酶分選與局部濃縮以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體一、分泌蛋白合成的模型-信號假說 信號假說 (Signal hypothesis) GBlobel et al： 1975 信號肽（Signal peptide）與共轉(zhuǎn)移（Cotranslocation） 導(dǎo)肽（Leader peptide）與 后轉(zhuǎn)移（Post translocation） 蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要ATP

9、使多肽去折疊，還需要如熱休克蛋白Hsp70的幫助使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。 蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細胞器中細胞通訊與細胞識別信號分子與受體細胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞細胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞由細胞表面整合蛋白介導(dǎo)的信號傳遞細胞信號傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息第八章 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)p218-220p228-230p255-259p252-254 一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)(又稱配體)傳遞到另一個細胞,并與靶細胞相應(yīng)的受體相互作用，通過細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生細胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應(yīng)的過程。 細胞通訊（cell communication

10、）細胞識別（cell recognition ） 細胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化的生物學效應(yīng)的過程。 細胞間的通訊對于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)細胞功能，控制細胞生長和分裂是必須的p218NO的作用機理：乙酰膽堿血管內(nèi)皮Ca2+濃度升高一氧化氮合酶NOS Arg NO平滑肌細胞鳥苷酸環(huán)化酶cGMP（一系列蛋白激酶活化靶蛋白Pi化）血管平滑肌細胞的Ca2+離子濃度下降平滑肌舒張血管擴張、血流通暢。硝酸甘油治療心絞痛具有百年的歷史，其作用機理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，減輕心臟負荷和心肌需氧量。 細胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞通

11、過細胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞G-蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞與酶連接的受體：受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路細胞表面其它與酶偶聯(lián)的受體cAMP信號通路 反應(yīng)鏈：激素G-蛋白偶聯(lián)受體G-蛋白腺苷酸環(huán)化酶cAMPcAMP依賴的蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白磷酸化基因轉(zhuǎn)錄 cAMP的濃度在細胞內(nèi)的迅速調(diào)節(jié)是細胞快速應(yīng)答胞外信號的重要分子基礎(chǔ)。 cAMP的濃度很大時， cAMP將被快速分解，使得cAMP濃度保持在一個較低的水平。腺苷酸環(huán)化酶可以催化產(chǎn)生新的cAMP，cAMP初始濃度越低，通過腺苷酸環(huán)化酶而獲得的信號放大傳遞的增幅就越大。磷脂酰肌醇信號通路

12、“雙信使系統(tǒng)”反應(yīng)鏈：胞外信號分子G-蛋白偶聯(lián)受體G-蛋白 IP3胞內(nèi)Ca2+ Ca2+結(jié)合蛋白(CaM)細胞反應(yīng) 磷脂酶C(PLC) DG激活PKC蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH 反應(yīng)的終止 鈣調(diào)蛋白（calmodulin, CaM)PIP2 組成：受體 、G蛋白、效應(yīng)物IP3胞內(nèi)Ca2+濃度升高Ca2+結(jié)合蛋白(CaM)構(gòu)象變化結(jié)合靶蛋白 變構(gòu)激活 細胞反應(yīng) 第三信使啞鈴型酶蛋白CaM激酶蛋白質(zhì)的Ser、Thr磷酸化而活化細胞反應(yīng)膜運輸?shù)鞍證a泵磷酸化Ca運輸Ca2+濃度升高 激活PKCDAG蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH核中緩慢應(yīng)答反應(yīng)穿核孔運輸引起特定基因轉(zhuǎn)錄（生長

13、分裂等）蛋白激酶C（PKC） 位于細胞質(zhì)，Ca2+濃度升高時，PKC轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜內(nèi)表面，被DAG活化，PKC屬蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶。 它能激活胞質(zhì)中的酶,參與生化反應(yīng)的調(diào)控, 同時也能作用于細胞核中的轉(zhuǎn)錄因子, 參與基因表達的調(diào)控, 是一種多功能的酶。P241圖8-21第九章 細胞骨架 細胞質(zhì)骨架細胞核骨架（THE CYTOSKELETON）細胞骨架膠原氨基聚糖和蛋白聚糖彈性蛋白黏著蛋白細胞外基質(zhì)細胞膜骨架細胞核骨架細胞質(zhì)骨架微絲微管中間纖維核基質(zhì)核纖層染色體骨架、核孔復(fù)合體血影蛋白肌動蛋白錨定蛋白帶4.1蛋白 微絲 微管 中間纖維 單體 肌動蛋白 徠球蛋白 桿狀蛋白 結(jié)合核苷酸 ATP-G-

14、actin 2GTP/異二聚體 無 纖維直徑 7nm 24nm 10nm 結(jié)構(gòu) 雙鏈螺旋 13根原纖絲組成空心管狀纖維 8個4聚體或4個8聚體組成的空心管狀纖維 極性 有 有 無 組織特異性 無 無 有 蛋白庫 有 有 無 踏車形為 有 有 無 動力結(jié)合蛋白 肌球蛋白 動力蛋白，驅(qū)動蛋白 無 特異性藥物 細胞松馳素 鬼筆環(huán)肽 秋水仙素，長春花堿，紫杉醇 細胞質(zhì)骨架三種組分的比較3、微絲特異性藥物 細胞松弛素(cytochalasins)切斷微絲,并結(jié)合在微絲末端, 阻抑肌動蛋白聚合,特異性的抑制微絲功能。 鬼筆環(huán)肽（phalloidin）只與聚合的微絲結(jié)合，抑制微絲的解體，破壞微絲的聚合和解聚

15、的動態(tài)平衡。5、微絲的功能維持細胞形態(tài)，賦予質(zhì)膜機械強度細胞運動微絨毛(microvillus)應(yīng)力纖維(stress fiber)參與胞質(zhì)分裂肌肉收縮(muscle contraction)3、微管特異性藥物 秋水仙素(colchicine) : 阻斷微管蛋白組裝成微管， 可破壞紡錘體結(jié)構(gòu)。紫杉醇(taxol): 能促進微管的裝配, 并使已形成的微管穩(wěn)定。4、微管組織中心(microtubule organizing center ，MTOC)概念：常見微管組織中心中心體(centrosome)基體(basal body)6、微管功能支架作用，維持細胞形態(tài)細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸鞭毛(flagell

16、a)運動和纖毛(cilia)運動紡錘體與染色體運動第十章 細胞核與染色體 核被膜與核孔復(fù)合體 染色質(zhì) 染色體 核仁 核基質(zhì)與核體一、核被膜 Nuclear envelope 位于間期細胞核最外層的兩層膜結(jié)構(gòu)（一）結(jié)構(gòu)組成外核膜內(nèi)核膜 光滑，有特有的蛋白成份（如核纖層蛋白B受體, LBR）核纖層（nuclear lamina）核周間隙（perinuclear space）核孔（nuclear pore） 核孔復(fù)合體（ nuclear pore complex,NPC ）染色質(zhì)的概念及化學組成 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位核小體(nucleosome) 染色質(zhì)包裝的結(jié)構(gòu)模型 常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 第二節(jié) 染

17、色質(zhì)四、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)（一）常染色質(zhì)(euchromatin)（二）異染色質(zhì)(heterochromatin)P332（1）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（或組成型異染色質(zhì)）（2）兼性異染色質(zhì) 在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段, 原來的常染色質(zhì)聚縮, 并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性, 變?yōu)楫惾旧|(zhì). 染色質(zhì)通過緊密折疊壓縮可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑. X染色體隨機失活bar/巴氏小體中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu) 核型與染色體顯帶 巨大染色體第三節(jié) 染色體p3431. 多線染色體： 由Balbiani(1881)發(fā)現(xiàn)于雙翅目搖蚊幼蟲唾腺細胞，植物細胞 來源：核內(nèi)有絲分裂，DNA多次復(fù)制而細胞不分裂 特點：體積巨大，多線性；體細胞

18、聯(lián)會；橫帶紋-帶及間帶：染色后呈現(xiàn)出明暗相間的帶紋。帶和間帶都含有基因.膨突和環(huán)。在幼蟲發(fā)育的某個階段，多線染色體的某些帶區(qū)疏松膨大，形成膨突（puff），或巴氏環(huán)（Balbiani ring）。用H3-UdR處理細胞，發(fā)現(xiàn)膨突被標記，說明膨突是基因活躍轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。幾類的特殊的染色體燈刷染色體普遍存在于動物界的卵母細胞， 兩棲類卵母細胞的燈刷染色體最典型。來源：卵母細胞進行減數(shù)第一次分裂時(無第二次)停留在雙線期的染色體。雙線期是卵黃合成的旺盛期。由于染色體主軸兩側(cè)有側(cè)環(huán)，狀如燈刷，故名燈刷染色體。側(cè)環(huán)是RNA活躍轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。燈刷染色體的超微結(jié)構(gòu)燈刷染色體的轉(zhuǎn)錄功能 2、燈刷染色體（lampb

19、rush chromosome）第十一章 細胞增殖及其調(diào)控細胞周期與細胞分裂細胞周期調(diào)控細胞周期概念、時相、時間不同種細胞間的細胞周期時間差異很大S+G2+M 的時間變化較小，細胞周期時間長短主要差別在G1期M期時間長短最恒定，在半小時左右有些分裂增殖的細胞缺乏G1、G2期(四）細胞的分類（從增殖角度）連續(xù)分裂細胞(cycling cell) 休眠細胞(Go細胞)終末分化細胞成熟促進因子(maturation promoting factor， MPF)。MPF組成：周期蛋白依賴性蛋白激酶CDK + 周期蛋白(cyclin)細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子CDK inhibitor, CDKI

20、(wee1)G1期，G1-S期，P429-437細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控在G2-M期，cyclinA、cyclinB與CDK1結(jié)合，CDK1使底物蛋白磷酸化、如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體。P429-430CDK抑制化激酶(wee1)將CDK1的Thr14和Tyr15磷酸化，抑制其活性；CDK活化激酶（CAK）將CDK1的Thr161磷酸化，這種磷酸化能最大激活其活性。但只要抑制位點Tyr15處于磷酸化狀態(tài)，其活性就被抑制。此時，這種沒有活性的CDK1-CyclinB復(fù)合物即為 pre-MPF。磷酸酶Cdc25使pre-MPF 的CDK1去磷酸化，復(fù)合物激活?；罨腗P

21、F可使更多的MPF活化。保證了DNA的充分復(fù)制以及CDK-cyclin不斷積累，在需要的時候突然釋放。G2/M期的轉(zhuǎn)換在中期，當MPF活性達到最高時，激活后期促進因子APC，將泛素連接在cyclinB上，cyclinB被蛋白酶體(proteasome)降解，完成一個細胞周期。P431-433 在中期當MPF活性達到最高時，MPF使底物蛋白磷酸化, 如核纖層蛋白磷酸化使核膜解體, 將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮；p60磷酸化，使細胞骨架重排（紡錘體裝配）；核仁蛋白磷酸化，核仁解體。從而啟動細胞從G2期進入M期的相關(guān)事件，促使G2期進入M期； 同時MPF激活后期促進因子APC，促使M期由中期向后期轉(zhuǎn)化。（四） M期CDK的激活M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積累。結(jié)合cyclin B的CDK1被Wee1將Thr14和Tyr1