细胞生物学总复习

1绪论细胞生物学：从细胞的显微、亚显微和分子三个水平研究细胞结构、功能和各种生命活动规律的科学。由细胞学发展而来。细胞cell：能进行独立繁殖的有膜包围的生物体的基本结构和功能单位。一般由质膜、细胞质和核（或拟核）构成，是生命活动的基本单位。细胞学说celltheory：1.认为细胞是有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；2.每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益；3.新细胞可以通过老细胞的繁殖产生；细胞生物学发展史的主要事件细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：第一阶段：细胞的发现，16世纪末-19世纪30年代。1590第一台复式显微镜。1655英国RonertHooke首次描述了植物细胞，命名为cella。1674荷兰A.vanLeeuwenhoek发明了世界上第一台光学显微镜,并利用这台显微镜首次观察到了血红细胞，发现细胞核结构。第二阶段：细胞学说提出，19世纪30年代-20世纪中期。1838德国施莱登、施旺提出细胞学说。1855德国魏尔肖提出“一切细胞来源于细胞”，进一步完善了细胞学说。1879德国W.Flemming观察到蝾螈细胞有丝分裂。1883比利时E.vanBeneden发现减数分裂。第三阶段：超微结构研究，20世纪30年代-70年代。1944美国O.Avery，C.Macleod和M.McCarthy证明DNA是遗传物质。1953美国J.D.Watson和英国F.H.C.Crick提出DNA双螺旋模型。1965美国蒋有兴证实人的2n染色体为46条。1961-1964美国M.W.Nirenberg破译DNA遗传密码。第四阶段：分子细胞生物学，20世纪70年代分子克隆技术出现以来。1973美国S.Cohen和H.Boyer将外源基因拼接在质粒中，在大肠杆菌中表达，揭开基因工程的序幕。1975英国F.Sanger设计出DNA测序双脱氧法。1975德国G.J.F.Kohler，阿根廷C.Milstein丹麦N.K.Jerne发展单克隆抗体技术。或：五个时期，细胞质的发现、细胞学说的建立、细胞学的经典时期、实验细胞学时期、细胞生物学时期2细胞生物学研究方法分辨力resolution：又称分辨本领，指将临近两点清晰区分辨认的能力，分辨物体最小间隔的能力。原代培养primaryculture：培养直接来自动物机体的细胞群。细胞株cellstrain：从原代培养细胞群中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群。细胞系cellline：从肿瘤细胞培养建立的细胞群或培养过程中发生突变或转化的细胞，可无限繁殖。克隆clone：亦称无性系。只有同一个祖先细胞通过有丝分裂产生的遗传性状一致的细胞群。光学显微镜（正置、倒置、荧光）、电子显微镜（扫描、透射）的成像原理光学显微镜：利用凸透镜的成像原理，由目镜与物镜共同组成光学成像系统。倒置inversemicroscope：物镜（载物台下）与照明系统（载物台上）颠倒。荧光fluorescencemicroscope：光源为紫外线，波长较短，分辨力高于普通显微镜。有两个特殊的滤光片。照明方式通常为落射式。电子显微镜：透射transmissionelectronmicroscope，TEM：D=0.2mm。以电子束作光源，电磁场作透镜。电子束的波长短，并且波长与加速电压(通常50~120KV)的平方根成反比。扫描scanningelectronmicroscope，SEM：D=6-10nm。极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。电镜标本的制备方法透射电子显微镜TEM：取材、固定、脱水、包埋、切片、染色、观察。扫描电子显微镜SEM：取材、清洗、固定、脱水、干燥、镀膜、观察。激光共聚焦显微镜的原理是什么？激光共聚焦显微镜（laserconfocalscanningmicroscope，LCSM）：以单色激光为光源，使样品被激发出荧光，利用计算机进行图像处理，从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像。由于照明孔与检测孔相对于物镜焦平面是共轭的，焦平面上的点同时聚焦于检测孔和照明孔，焦平面以外得点不会再检测孔处成像，从而得到清晰的象。流式细胞仪工作原理是什么？流式细胞仪（flowcytometer）：包在鞘液中的细胞通过高频振荡控制的喷嘴，形成包含单个细胞的液滴，在激光束的照射下，这些细胞发出散射光和荧光，经探测器检测转换为电信号，送入计算机处理，输出统计结果。并可根据这些性质分选出高纯度的细胞亚群，分离纯度可达99%。免疫组化的原理是什么？免疫组化（immunocytochemistry）是应用免疫学基本原理——抗原抗体反应，即抗原与抗体特异性结合的原理，通过化学反应使标记抗体的显色剂（荧光素、酶、金属离子、同位素）显色来确定组织细胞内抗原（多肽和蛋白质），对其进行定位、定性及定量的研究。3细胞膜与细胞外壁细胞质膜plasmamembrane：指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。生物膜biomembrane：质膜与内膜在起源、结构和化学组成等方面具有相似性，总称为生物膜。膜骨架membraneassociatedcytoskeleton：指质膜下纤维蛋白组成的网架结构（维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能）。脂质体liposome：根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的现象而制备的人工膜。细胞外被（糖萼）：动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构。作用为保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有关。膜的结构：流动镶嵌模型的内容流动镶嵌模型Fluid-mosaicmodel：1.细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成；2.磷脂分子以疏水性尾部相对，机型头部朝向水相组成生物膜骨架；3.蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性；生物膜的特性有哪些？1.流动性：膜脂的流动性（脂分子的多种侧向运动）膜蛋白的流动性（蛋白质分子的侧向运动：侧向扩散、旋转扩散）膜的流动性是保证质膜功能的必要条件。2.不对称性（内外两层组分和功能的差异）：膜脂分布的不对称性膜蛋白的不对称性（糖蛋白仅存在于膜外侧）生物膜的功能：1.为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境（最基本）。2.选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出3.提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递4.为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行5.介导细胞与细胞、细胞基质之间的连接6.参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构红细胞的膜骨架的特点有哪些？易纯化分离；除去内容物后，仍保持原来的大小与形状的结构为血影，主要成分有：血影蛋白、锚蛋白、带三蛋白、血型糖蛋白；这一骨架系统赋与了红细胞质膜的刚性与韧性，得以几百万次地通过比它直径还小的微血管、动脉、静脉。4物质跨膜运输简单扩散（自由扩散）freediffusion：小分子物质顺浓度梯度，不需耗能也不需膜蛋白的协助进入细胞的方式。协助扩散（促进扩散）facilitateddiffusion：小分子物质顺浓度梯度，在膜转运蛋白协助下的跨膜转运方式。主动运输activetransport：有载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度进行跨膜转运的方式。协同运输contransport：靠间接提供能量完成的主动运输方式。举例说明细胞运输的类型及其特点被动运输：①简单扩散：特点：a沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；b不需要提供能量；c没有膜蛋白的协助；eg：N2、O2②协助扩散：特点：a比自由扩散速率高；b运输速率同物质浓度成非线性关系；c特异性；饱和性eg：氨基酸主动运输：特点：a逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；b需要能量；c都有载体蛋白；①钠钾泵[动物细胞质膜]原理：通过磷酸化和去磷酸化发生构象的变化。作用：a维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；c维持低Na+高K+的细胞内环境；c维持细胞的静息电位；每一循环消耗一个ATP，转运出三个Na+，转进两个K+；②钙离子泵[质膜和内质网膜]作用：维持细胞内较低的钙离子浓度；每循环消耗一个ATP，将两个Ca2+从细胞质转运至胞外或内质网腔；③质子泵：P-type：利用ATP自磷酸化发生构象的改变来转移离子，如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）；V-type：存在于各类小泡膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上；F-type：是由许多亚基构成的管状结构，利用质子动力势合成ATP，也叫ATP合酶，位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上；④协同运输：同向协同（symport）小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。反向协同（antiport）动物细胞反向运输H+，调节ph胞吞、胞吐：①胞饮作用：细胞吞入液体或极小的颗粒物质；②受体介导的胞吞作用：通过受体-配体结合而引发的吞饮作用eg.病毒侵染细胞特点：a是细胞性摄取细胞外蛋白质或化合物的过程；b所摄入的大分子在质膜上有特异受体；c内吞过程由大分子配体与其受体的识别、结合而激发；d受体配体复合物聚集于质膜有衣小凹内，由有衣小泡送至内体；③胞吐作用：包含大分子物质的小囊泡，从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出胞外；eg.消化残渣、代谢物；5细胞信号转导细胞通讯cellcommunication：细胞间或细胞内通过高度精确和高效地发送与接收信息的通讯机制，对环境做出综合反映的细胞行为。信号转导signaltransduction：指外界信号（如光、电、化学分子）与细胞表面受体作用，通过影响胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一系列过程。受体receptor：受体指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子。在细胞通讯中，受体通常是指位于细胞膜表面或细胞内信号分子结合的蛋白质。配体ligand：在细胞通讯中，信号分子被称为配体。酶耦联型受体enzymelinkedreceptor：分为两类，其一是本身具有激酶活性，如肽类生长因子（EGF,PDGF,CSF等）受体；其二是本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激酶，如细胞因子受体超家族。受体及其类型受体：指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子。在细胞通讯中，受体通常是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。受体的的基本类型有两类：A.表面受体surfacereceptor：细胞质膜上表面受体主要是同大的信号分子或小的亲水性的信号分子作用，传递信息。表面受体主要有离子通道型受体、G蛋白耦联型受体和酶耦联受体三类；第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，籍此使信号逐级传送和放大。B.细胞内受体intracellularreceptor：胞质、核基质中细胞内受体主要是同脂溶性的小信号分子作用。细胞表面受体介导的信号转导离子通道受体：受体本身为离子通道，即配体门通道（ligand-gatedchannel）。主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。分为：阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体；阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。G蛋白耦联型受体：1.某些G蛋白可直接控制离子通道的通透性；2.将受体接受的信号传递给效应物，产生第二信使，进行信号转导cAMP途径激素→结合G蛋白耦联受体→激活G蛋白→激活腺苷酸环化酶→生成cAMP（第二信使）→激活依赖cAMP的蛋白激酶A→基因调控蛋白CREB→基因转录IP3途径信号分子→激活Gp蛋白→激活PLC→水解PIP2