医学细胞生物学复习资料

贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-1-目录索引第一章细胞生物学概述第二章细胞概述第三章细胞的分子基础第四章细胞膜第五章细胞连接与细胞外基质第六章内膜系统第七章线粒体第八章核糖体第九章细胞骨架第十章细胞核第十一章细胞的分裂第十二章细胞周期第十三章细胞分化第十四章细胞的衰老和死亡第十五章个体发育中的细胞附录名词解释贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-2-第一章细胞生物学概述一、现代细胞生物学研究的三个层次显微水平、亚显微水平、分子水平二、细胞的发现胡克最早发现细胞并对其进行命名三、细胞学说创始人：施莱登施旺内容：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。⑤.细胞是生物体结构和功能的基本单位。⑥.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。四、分子生物学的出现20世纪50年代开始，人们逐步开展分子水平探讨细胞的各种生命活动的研究。随着分子水平对细胞生命活动机制的探讨愈受重视，并积累一定实验成果，“分子生物学”应运而生。分子生物学是研究生物大分子，特别是核酸和蛋白质结构与功能的学科。20世纪60年代形成从分子水平、亚显微水平和细胞整体水平探讨细胞生命活动的学科，即细胞生物学。也有人将细胞生物学称为细胞分子生物学或分子细胞生物学。第二章细胞概述第一节细胞的基本知识一、细胞的基本共性•所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。•所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。•所有细胞都有核糖体。•所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。二、细胞的大小、形态和数目（自学）四、细胞的一般结构•亚微结构（电镜）：膜相结构非膜相结构•膜相结构：由单位膜参加形成的所有结构。包括：一网两膜四体•意义：区域化作用•非膜相结构•单位膜：电镜下观察，膜相结构的膜由两侧致密深色带（各2nm)和中间一层疏松浅色带(3.5nm)构成，把这三层结构形式作为一个单位，称为单位膜。贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-3-第二节原核细胞和真核细胞原核细胞与真核细胞的比较特征原核细胞真核细胞细胞大小较小，1μm～10μm较大，10μm～100μm细胞核(根本区别）无核膜、核仁（拟核）有核膜、核仁（真核）DNA环状双链，不与组蛋白结合线状双链，与组蛋白结合成染色质细胞壁不含纤维素、主要由肽聚糖组成不含肽聚糖，主要由纤维素组成细胞器无（除核糖体外）有核糖体70S80S内膜系统无复杂细胞骨架无有转录与翻译转录与翻译同时进行转录在核内，翻译在胞质中进行细胞分裂无丝分裂有丝分裂，减数分裂第三章细胞的分子基础概述1．原生质：细胞中的生命物质，由细胞质（包括质膜）和细胞核组成。2．元素组成•主要元素：C.H.O.N4种•少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe8种•微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba10种3．分子组成•无机化合物：水、无机盐•有机化合物：糖、脂、维生素、蛋白质（酶）、核酸。细胞的小分子物质一、水•水是细胞内最重要的无机小分子，占细胞总重量的70%。•大多数代谢过程都需要水参与。二、无机盐•占细胞总重量的19%左右，以离子形式存在。•维持细胞内的渗透压和酸碱平衡。•作为酶的辅助因子。三、有机小分子•是细胞代谢过程中的中间产物，也是构成生物大分子的基本单位。•主要包括：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。•单糖•脂肪酸功能：1、构成细胞膜的主要成分。2、能量贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-4-•氨基酸功能：组成蛋白质的基本结构单位。•核苷酸细胞的大分子物质一、蛋白质•构成细胞的主要成分，是各种生命物质的主要结构基础。•基本结构单位：氨基酸•基本化学键：肽键•氨基酸：•组成蛋白质的氨基酸有20种，主要以侧链（R）区别----蛋白质特异性和多样性。•氨基酸通过肽键相连形成多肽链。（一）蛋白质的分子结构1.蛋白质的一级结构•组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数量和排列顺序。•是蛋白质的基本结构和功能基础。•主键：肽键，少量二硫键2.蛋白质的二级结构•在一级结构基础上，肽链上相邻近氨基酸残基间主要靠氢键维系的有规律、重复有序的空间结构。•有三种类型：α螺旋（右手螺旋），β折叠，三股螺旋。（1）α螺旋肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象（2）β折叠一条肽链自身回折而成的平行排列构象（3）三股螺旋是胶原蛋白特有的结构，是动物重要的纤维蛋白3.蛋白质的三级结构4.蛋白质的四级结构(血红蛋白四级结构)注意：•并非所有蛋白质都有四级结构；•蛋白质必须在三级结构基础上才能表现出生物活性。（二）蛋白质的功能二、核酸•细胞内贮存和传递遗传信息的生物大分子物质。•基本结构单位：核苷酸•基本化学键：3’，5’——磷酸二酯键1．脱氧核糖核酸（DNA)2．核糖核酸（RNA)：信使RNA(mRNA）转运RNA(tRNA）核糖体RNA(rRNA）（一）DNA1.DNA的结构：1953年Watson和Crick提出B-DNA分子的双螺旋结构模型。2.DNA的功能•携带和传递遗传信息。•核酶（ribozyme）•具有酶活性的RNA分子。•功能：核酶的底物是RNA分子，它们通过与序列特异性的靶RNA分子配对而发挥作用。贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-5-DNA和RNA的比较DNARNA戊糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U磷酸相同结构双螺旋单链或假双链分布细胞核为主细胞质为主功能储存遗传信息传递和调控遗传信息第四章细胞膜几个重要的概念：•单位膜（unitmembrane）•细胞膜：构成细胞外层界膜的单位膜，又称质膜。•细胞内膜：核膜和构成各种细胞器的膜。•生物膜：细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。第一节膜的化学组成概述：•主要由蛋白质、脂类和糖类组成，此外还有水、无机盐和金属离子等。•功能越复杂的膜其蛋白质所占的比例越大，反之则小。一、膜脂（MembraneLipids）•细胞膜上的脂类，是细胞的基本组成成分，形成膜的基本骨架。•Therearethreemajorclassesoflipids:•磷脂、胆固醇和糖脂•磷脂为主（一）磷脂（phospholipid）•包括：磷酸甘油酯——最简单的磷酸甘油脂是磷脂酸、鞘磷脂磷脂酸：磷酸+甘油+脂肪酸鞘磷脂：脂肪酸+鞘氨醇+胆碱（二）胆固醇（cholesterol）•Cholesterolisonlyfoundinanimals.•极性羟基－固醇环－非极性脂肪酸链•胆固醇与磷脂的碳氢链相互作用，可阻止磷脂凝集成晶体结构，对膜脂的物理状态贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-6-具有调节作用。（三）糖脂（Glycolipids）•为含一个或几个糖基的脂类。•大约占外层脂类分子的5%左右。•脂的特点：（头部——亲水尾部——疏水）均含有极性基团和非极性基团，形成亲水头部和疏水尾部，称为双亲媒性分子或兼性分子。•脂在水环境中存在的三种形式：单分子团、双分子层、脂质体二、膜蛋白(Membraneproteins)•细胞膜最重要组成。•功能越复杂的膜蛋白质所占的比例越大，反之则小。•分类：•膜内在蛋白质：又称镶嵌蛋白，具有受体、载体、酶的作用；•膜周边蛋白质：又称周围蛋白，具有支架、收缩、调节作用。•膜内在蛋白和膜周边蛋白比较名称含量分布解离方法功能膜内在蛋白70%~80%镶嵌于膜脂双分子层中去垢剂受体、载体、酶等作用膜周边蛋白20%~30%主要分布于膜内侧改变溶液的离子强度或PH值及加入金属螯合剂等起细胞支架、收缩、调节等作用三、膜糖类•糖蛋白(glycoprotein)•糖脂(glycolipid)•构成细胞外被。•细胞外被（cellcoat）•细胞外被又称糖萼，伸展于质膜的外表面，是质膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分。•作用：保护；细胞物质运输；决定细胞识别、形态形成和分化时选择性。•细胞表面（cellsurface）•包围在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能体系，是细胞与外环境物质相互作用，并产生各种复杂功能的部位。包括细胞膜、细胞外被和胞质溶胶。•胞质溶胶（cytosol）•质膜下方的一层厚0.01～0.02μm的较黏滞无结构的液体物质。•维持细胞的极性和形态，调节膜蛋白的分布和运动。•细胞膜的基本骨架:•膜脂生物膜基本骨架磷脂胆固醇糖脂•膜蛋白多种方式与脂双层结合膜内在蛋白（镶嵌蛋白）膜外在蛋白（周边蛋白）•膜糖质膜外表面与脂类结合-糖脂与蛋白结合-糖蛋白第二节膜的分子结构贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-7-液态镶嵌模型:(S.J.SingerandG.Nicolson(1972))脂双层构成膜的连贯主体，它具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。膜中蛋白质分子以不同形式与脂双分子层结合。强调了膜的流动性和膜蛋白的不对称性。•该模型优点：强调了膜的流动性以及球形蛋白质与脂双分子层的镶嵌关系，可以解释许多膜中所发生的现象。•该模型缺点：没有说明具有流动性的细胞膜在变化过程中怎样保持膜的相对完整性和稳定性。•“晶格镶嵌模型”和“板块镶嵌模型”对其补充。第三节膜的特性一、膜的不对称性（asymmetry）•膜蛋白分布的不对称性•膜脂分布的不对称性二、膜的流动性（fluidity）（一）膜脂的流动性（Fluidityofmembranelipid）1、膜脂双分子层是二维流体•生理条件下，膜脂既有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，是居于晶态和液态之间的液晶态。•温度的改变可以在液晶态和晶态之间转换，这种膜脂状态的改变称为相变。发生相变的临界温度称为膜的相变温度。2、膜脂分子的运动（二）膜蛋白的运动性（motilityofmembraneprotein）（1）侧向扩散：膜蛋白在膜脂中可以自由漂浮和在膜表面扩散（2）旋转运动：膜蛋白能围绕与膜平面相垂直的轴进行旋转运动（三）影响膜流动性的因素（effectfactorsofmembranefluidity）•脂双层中的不饱和脂肪酸越多，膜脂流动性越大。•脂肪酸链越短，膜脂流动性越大。•胆固醇与磷脂比值：相变温度以上，胆固醇含量增加，增加膜脂的有序性；相变温度以下，胆固醇含量增加，防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态的形成。•卵磷脂/鞘磷脂：比值越大，膜脂流动性越大•脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动性越小•膜脂中的极性基团、环境温度、PH值、离子强度及金属离子等均对膜脂的流动性产生一定的影响。小结:•细胞膜的化学组成•细胞膜的液态镶嵌模型•细胞膜的特性（不对称性和流动性）贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。——学委寄语-8-第三节细胞膜与物质转运概述：•与细胞膜有关的物质运输活动包括两类：•穿膜运输：小分子和离子•膜泡运输：大分子和颗粒物质穿膜运输•穿膜运输是小分子物质和离子穿过细胞膜的运输方式。•膜的选择性通透•易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质•不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质•根据是否消耗细胞代谢能，穿膜运输可分为：•被动运输•主动运输一、被动运输•指物质从浓度高的一侧，穿过膜运输到浓度低的一侧，即顺浓度梯度穿膜扩散，不消耗细胞代谢能的运输方式。•依据是否需要膜运输蛋白的协助，可分为：•简单扩散•离子通道扩散•易化扩散（一）简单扩散•指不需要消耗细胞代谢能，不依靠膜运输蛋白，顺浓度梯度运输小分子物质的运输方式。•特点：•顺浓度梯度运输•不消耗细胞的代谢能•不依靠膜运输蛋白（直接穿过膜的脂双层）•条件：•溶质在膜两侧保持一定的浓度差•溶质能透过膜（脂溶性小分子）•决定扩散速度的因素：•浓度梯度；•通过物质的分子大小；•通过物质在脂质中的相对溶解度。•以简单扩散的方式通过的物质包括：一些脂溶性物质，如：苯、乙醚、氯仿、甾类激素等。不带电荷的极性小分子物质，