细胞生物学

《细胞生物学》复习提纲1.细胞概述1.细胞(cell)细胞是由膜包围着含有细胞核(或拟核)的原生质所组成,是生物体的结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单位。细胞能够通过分裂而增殖，是生物体个体发育和系统发育的基础。细胞或是独立的作为生命单位，或是多个细胞组成细胞群体或组织、或器官和机体；细胞还能够进行分裂和繁殖；细胞是遗传的基本单位，并具有遗传的全能性。2.细胞质(cellplasma)是细胞内除核以外的原生质，即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分，包括透明的粘液状的胞质溶胶及悬浮于其中的细胞器。3.原生质(protoplasm)生活细胞中所有的生活物质，包括细胞核和细胞质。4.原生质体(potoplast)脱去细胞壁的细胞叫原生质体，是一生物工程学的概念。如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质体。5.细胞生物学(cellbiology)细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点，研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。6.细胞学说(celltheory)细胞学说是1838—1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出，直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说，主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。7.原生质理论（protoplasmtheory）1861年由舒尔策(MaxSchultze)提出，认为有机体的组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相似的，并把细胞明确地定义为：“细胞是具有细胞核和细胞膜的活物质”。1880年Hanstain将细胞概念演变成由细胞膜包围着的原生质，分化为细胞核和细胞质。8.细胞遗传学(cytogenetics)遗传学和细胞学结合建立了细胞遗传学，主要是从细胞学的角度，特别是从染色体的结构和功能，以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制。9.细胞生理学(cytophysiology)细胞学同生理学结合建立了细胞生理学，主要研究内容包括细胞从周围环境中摄取营养的能力、代谢功能、能量的获取、生长、发育与繁殖机理，以及细胞受环境的影响而产生适应性和运动性的活动。细胞的离体培养技术对细胞生理学的研究具有巨大贡献。10.细胞化学(cytochemistry)细胞学和化学的结合产生了细胞化学，主要是研究细胞结构的化学组成及化学分子的定位、分布及其生理功能，包括定性和定量分析。如1943年克劳德(Claude)用高速离心法从细胞匀浆液中分离线粒体，然后研究它的化学组成和生理功能并得出结论：线粒体是细胞氧化中心。1924年Feulgen发明的DNA的特殊染色方法——eulgen反应开创了DNA的定性和定量分析。11.分子生物学(molecularbiology)在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。12.分子细胞生物学(molecularbiologyofthecell)以细胞为对象，主要在分子水平上研究细胞生命活动的分子机制，即研究细胞器、生物大分子与生命活动之间的变化发展过程，研究它们之间的相互关系，以及它们与环境之间的相互关系。13.支原体(mycoplasma)又称霉形体，是最简单的原核细胞，支原体的大小介于细菌与病毒之间，直径为0.1～0.3μm，约为细菌的十分之一，能够通过滤菌器。支原体形态多变，有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。支原体具有细胞膜，但没有细胞壁。它有一环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区(拟核)，能指导合成700多种蛋白质。支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800～1500个。支原体可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。支原体没有鞭毛，无活动能力，可以通过分裂法繁殖，也有进行出芽增殖的。14.结构域(domain)生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域，特别指蛋白质中这样的区域。在球形蛋白中，结构域具有自己特定的四级结构，其功能部依赖于蛋白质分子中的其余部分，但是同一种蛋白质中不同结构域间常可通过不具二级结构的短序列连接起来。蛋白质分子中不同的结构域常由基因的不同外显子所编码。15.模板组装(templateassembly)由模板指导，在一系列酶的催化下,合成新的、与模板完全相同的分子。这是细胞内一种极其重要的组装方式，DNA和RNA的分子组装就属于此类。16.酶效应组装(enzymaticassembly)相同的单体分子在不同的酶系作用下，生成不同的产物。如以葡萄糖为原料既可合成纤维素，也可合成淀粉，就看进入那条酶促反应途径。17.自体组装(selfassembly)生物大分子借助本身的力量自行装配成高级结构，现代的概念应理解为不需要模板和酶系的催化，以别于模板组装和酶效应组装。其实，这种组装也需要一种称为分子伴侣的蛋白介导，如核小体的组装就需要核质素的介导。18.引发体(primosome)蛋白复合体，主要成份是引物酶和DNA解旋酶，是在合成用于DNA复制的RNA引物时装配的。引发体与DNA结合后随即由引物酶合成RNA引物。19.剪接体(splicesome)进行hnRNA剪接时形成的多组分复合物，主要是有小分子的核RNA和蛋白质组成。20原核细胞(prokaryoticcell)组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁,只有拟核，进化地位较低。21.古细菌(archaebacteria)一类特殊细菌，在系统发育上既不属真核生物，也不属原核生物。它们具有原核生物的某些特征(如无细胞核及细胞器)，也有真核生物的特征(如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成，核糖体对氯霉素不敏感)，还具有它们独有的一些特征(如细胞壁的组成，膜脂质的类型)。因之有人认为古细菌代表由一共同祖先传来的第三界生物(古细菌，原核生物，真核生物)。它们包括酸性嗜热菌，极端嗜盐菌及甲烷微生物。可能代表了活细胞的某些最早期的形式。22.真细菌(Bacteria,eubacteria)除古细菌以外的所有细菌均称为真细菌。最初用于表示“真”细菌的名词主要是为了与其他细菌相区别。23.中膜体(mesosome)中膜体又称间体或质膜体，是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱形成的。每个细胞有一个或数个中膜体，其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶，为细胞提供呼吸酶，具有类似线粒体的作用，故又称为拟线粒体。24.真核细胞(eucaryoticcell)构成真核生物的细胞称为真核细胞，具有典型的细胞结构,有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质；遗传信息量大，并且有特化的膜相结构。真核细胞的种类繁多，既包括大量的单细胞生物和原生生物(如原生动物和一些藻类细胞)，又包括全部的多细胞生物(一切动植物)的细胞。25.生物膜结构体系(biomembranesystem)细胞内具有膜包被结构的总称，包括细胞质膜、核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。另外，膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。26.遗传信息表达结构系统(geneticexpressionsystem)该系统又称为颗粒纤维结构系统，包括细胞核和核糖体。细胞核中的染色质是纤维结构，由DNA和组蛋白构成。染色体的一级结构是由核小体组成的串珠结构，其直径为10nm，又称为10纳米纤维。核糖体是由RNA和蛋白质构成的颗粒结构，直径为15～25nm，由大小两个亚基组成，它是细胞内合成蛋白质的场所。27.细胞骨架系统(cytoskeletonicsystem)细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架系统的主要作用是维持细胞的一定形态，使细胞得以安居乐业。细胞骨架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的作用;细胞骨架还将细胞内基质区域化；此外，细胞骨架还具有帮助细胞移动行走的功能。细胞骨架的主要成分是微管、微丝和中间纤维。28.细胞社会学(cellsociology)细胞社会学是从系统论的观点出发，研究细胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为(包括细胞间识别、通讯、集合和相互作用等)，以及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等活动的调节控制。细胞社会学主要是在体外研究细胞的社会行为，用人工的细胞组合研究不同发育时期的相同细胞或不同细胞的行为;研究细胞之间的识别、粘连、通讯以及由此产生的相互作用、作用本质、以及对形态发生的影响等。2.细胞生物学研究方法1.分辨率(resolution)分辨率是指能分辨出的相邻两个物点间最小距离的能力，这种距离称为分辨距离。分辨距离越小，分辨率越高。一般规定：显微镜或人眼在25cm明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力，称为分辨率。人眼的分辨率是100μm；光学显微镜的最大分辨率是0.2μm。2.荧光(fluorescence)分子由激发态回到基态时，由于电子跃迁而由被激发分子发射的光。物质经过紫外线照射后发出荧光的现象可分为两种情况，第一种是自发荧光，如叶绿素、血红素等经紫外线照射后，能发出红色的荧光，称为自发荧光;第二种是诱发荧光，即物体经荧光染料染色后再通过紫外线照射发出荧光，称为诱发荧光。3.荧光显微镜(Fluorescencemicroscope)以紫外线为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。4.相差显微镜(Phasecontrastmicroscope)相差显微镜是荷兰科学家Zermike于1935年发明的，用于观察未染色标本的显微镜。活细胞和未染色的生物标本，因细胞各部细微结构的折射率和厚度的不同，光波通过时，波长和振幅并不发生变化，仅相位发生变化(振幅差)，这种振幅差人眼无法观察。而相差显微镜通过改变这种相位差，并利用光的衍射和干涉现象，把相差变为振幅差来观察活细胞和未染色的标本。相差显微镜和普通显微镜的区别是:用环状光阑代替可变光阑，用带相板的物镜代替普通物镜，并带有一个合轴用的望远镜。相差显微镜具有两个其他显微镜所不具有的功能：①将直射的光(视野中背景光)与经物体衍射的光分开；②将大约一半的波长从相位中除去，使之不能发生相互作用，从而引起强度的变化。5.放射自显影(autoradiography)放射自显影的原理是利用放射性同位素所发射出来的带电离子(α或β粒子)作用于感光材料的卤化银晶体，从而产生潜影，这种潜影可用显影液显示，成为可见的像，因此，它是利用卤化银乳胶显像检查和测量放射性的一种方法。放射性核素的原子不断衰变，当衰变掉一半时所需要的时间称为半衰期。各种放射性核素的半衰期长短不同(表)，在自显影实验中多选用半衰期较长者。对于半衰期较短的核素，应选用较