细胞生物学(翟中和)重点

;第八章蛋白质分选与膜泡运输一、分泌蛋白合成的模型---信号假说信号假说信号肽与共转移导肽与后转移信号假说信号假说内容指导因子：蛋白质N-端的信号肽信号识别颗粒）信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白）等在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系信号肽与共转移信号肽与信号斑起始转移序列和终止转移序列起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数跨膜蛋白的取向导肽与后转移基本的特征：蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称后转移蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。二、蛋白质分选与分选信号分选途径门控运输跨膜运输膜泡运输拓扑学等价性的维持三．膜泡运输膜泡运输是蛋白运输的一种特有的方式，普遍存在于真核细胞中。在转运过程中不仅涉及蛋白本身的修饰、加工和组装，还涉及到多种不同膜泡定向运输及其复杂的调控过程。三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用。膜泡运输是特异性过程，涉及多种蛋白识别、组装、去组装的复杂调控三种不同类型的包被小泡具有不同的物质运输作用网格蛋白包被小泡COPII包被小泡COPI包被小泡网格蛋白包被小泡负责蛋白质从高尔基体TGN质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输在受体介导的细胞内吞途径也负责将物质从质膜内吞泡(细胞质)胞内体溶酶体运输高尔基体TGN是网格蛋白包被小泡形成的发源地COPII包被小泡负责从内质网高尔基体的物质运输；COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成；包被蛋白的装配是受控的；COPII包被小泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。COPI包被小泡COPI包被含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF；负责回收、转运内质网逃逸蛋白ER。细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：转运泡将应被保留的驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)的特异性受体，以COPI-包被小泡的形式捕获逃逸蛋白。COPI-包被小泡在非选择性的批量运输(bulkflow)中行使功能,负责rERGolgiSVPM。COPI-包被小泡除行使Golgi→ER逆行转运外，也可行使顺行转运功能,从ER→ER-GolgiIC→Golgi。第九章细胞信号转导一、(细胞通讯)：指一个信号产生细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。1、可分为3种方式：①细胞通过化学信号进行细胞间通讯，是多细胞生物普遍采用的通讯方式；②细胞间接触依赖性通讯，细胞间直接接触，通过信号细胞跨膜信号分子与相邻靶细胞表面受体相互作用；③动物相邻细胞间形成间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子实现代谢偶联或电偶联，从而实现功能调控。2、细胞分泌化学信号的作用方式：①内分泌，由内分泌细胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞②旁分泌，细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻居靶细胞③通过化学突触传递神经信号④自分泌细胞对自身分泌的信号分子产生反应。3、通过胞外信号所介导的细胞通讯如下步骤：①信号细胞合成并释放信号分子②转运信号分子至靶细胞③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并导致受体激活④活化受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变⑥信号的解除并导致细胞反应终止。、第二信使学说：胞外化学信号（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内信号（第二信使），从而引发靶细胞内一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。第二信使至少有两个基本特性:①是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现、仅在细胞内部起作用的信号分子；②能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油、1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、Ca2+等。第十章细胞骨架细胞骨架包括微，微管，中间丝细胞骨架特点：弥散性，整体性，变动性一、微丝又称肌动蛋白纤维，是指真核细胞中由肌动蛋白组成、直径为7nm的骨架纤维。成分●肌动蛋白是微丝的结构成分,外观呈哑铃状,这种actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为F-actin。装配◆MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白单体具有极性,装配时呈头尾相接,故微丝具有极性，既正极与负极之别。◆体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为正极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于G-actin在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。◆体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于F-actin结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度之间的关系。◆MF动态变化与细胞生理功能变化相适应。在体内,有些微丝是永久性的结构,有些微丝是暂时性的结构。微丝特异性药物◆细胞松弛素：可以切断微丝,并结合在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合,因而导致微丝解聚。◆鬼笔环肽：与微丝侧面结合,防止MF解聚。微丝功能◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度◆细胞运动◆微绒毛◆应力纤维◆参与胞质分裂◆肌肉收缩微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作用。成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关是肠上皮细胞的指状突起，用以增加肠上皮细胞表面积，以利于营养的快速吸收。应力纤维:广泛存在于真核细胞。成分：肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和-辅肌动蛋白。介导细胞间或细胞与基质表面的粘着。（细胞贴壁与粘着斑的形成相关，在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成应力纤维,具有收缩功能。）收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。肌肉收缩(musclecontraction)肌肉可看作一种特别富含细胞骨架的效力非常高的能量转换器，它直接将化学能转变为机械能。◆肌肉的细微结构(以骨骼肌为例)◆肌小节的组成◆肌肉收缩系统中的有关蛋白◆肌肉收缩的滑动模型◆由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程肌肉收缩系统中的有关蛋白①肌球蛋白②原肌球蛋白由两条平行的多肽链形成α-螺旋构型,位于肌动蛋白螺旋沟内,结合于细丝,调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结合。③肌钙蛋白为复合物，包括三个亚基：TnC(Ca2+敏感性蛋白)能特异与Ca2+结合;TnT(与原肌球蛋白结合);TnI(抑制肌球蛋白ATPase活性)由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程205·动作电位的产生·Ca2+的释放·原肌球蛋白位移·肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动·Ca2+的回收二．微管微管结构与组成微管可装配成单管,二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中)。装配◆装配方式◆所有的微管都有确定的极性◆微管装配是一个动态不稳定过程α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体,αβ二聚体先形成环状核心(ring),经过侧面增加二聚体而扩展为螺旋带,αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维(protofilament)。当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。·微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与快速去装配的一个交替变换的现象·动力学不稳定性产生的原因：微管两端具GTP帽(取决于微管蛋白浓度),微管将继续组装,反之,无GDP帽则解聚。微管特异性药物◆秋水仙素(colchicine)阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。◆紫杉酚(taxol)能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。◆为行使正常的微管功能,微管动力学不稳定性是其功能正常发挥的基础。微管组织中心(MTOC)◆概念：◆常见微管组织中心◆中心体◆基体微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处称为微管组织中常见微管组织中心◆间期细胞MTOC：中心体(动态微管)◆分裂细胞MTOC：有丝分裂纺锤体极(动态微管)◆鞭毛纤毛细胞MTOC：基体(永久性结构)中心体·中心体结构·中心体复制周期·γ管蛋白：位于中心体周围的基质中，环形结构，结构稳定，为αβ微管蛋白二聚体提供起始装配位点，所以又叫成核位点基体·位于鞭毛和纤毛根部的类似结构称为基体（basalbody）·中心粒和基体均具有自我复制性质微管功能◆维持细胞形态◆细胞内物质的运输◆细胞器的定位◆鞭毛运动和纤毛运动◆纺锤体与染色体运动维持细胞形态用秋水仙素处理细胞破坏微管,导致细胞变圆,说明微管对维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持,微管亦起关键作用。细胞内物质的运输真核细胞内部是高度区域化的体系,细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中的微管有关根据其结合的骨架纤维以及运动方向和携带的转运物不同而分为不同类型。胞质中微管分为两大类：驱动蛋白:通常朝微管的正极方向运动动力蛋白：朝微管的负极运动的分子结构的运输方式三、中间纤维10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间,故被命名为中间纤维。IF几乎分布于所有动物细胞，往往形成一个网络结构，特别是在需要承受机械压力的细胞中含量相当丰富。如上皮细胞中。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。●中间纤维的装配●中间纤维的成分与分布●中间纤维结合蛋白（IFAP）及其判定标准●中间纤维的功能中间纤维的装配◆中间纤维装配过程◆IF装配与MF,MT装配相比，有以下几个特点：·IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)；·反向平行的四聚体导致IF不具有极性；·IF在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助，在体内装配后，细胞中几乎不存在IF单体(但IF的存在形式也可以受到细胞调节，如核纤层的装配与解聚)。中间纤维的成分与分布IF成分比MF,MT复杂，具有组织特异性。IF在形态上相似，而化学组成有明显的差别。◆中间纤维类型与分布◆中间纤维蛋白的表达具有严格的组织特异性中间纤维的功能◆增强细胞抗机械压力的能力◆角蛋白纤维参与桥粒的形成和维持◆结蛋白纤维是肌肉Z盘的重要结构组分，对于维持肌肉细胞的收缩装置起重要作用◆神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用◆参与传递细胞内机械的或分子的信息◆中间纤维与mRNA的运输有关核纤层蛋白的分子结构及其与中间纤维蛋白的关系◆核纤层与中间纤维之间的共同点·两者均形成10nm纤维;·两者均能抵抗高盐和非离子去垢剂的抽提;·某些抗中间纤维蛋白的抗体能与核纤层发生交叉反应·LaminA和LaminC的cDNA克隆推导出核纤层蛋白的氨基酸顺序与中间纤维蛋白高度保守的α-螺旋区有很强的同源性,说明核纤层蛋白是中间纤维蛋白.功能◆为核膜及染色质提供了结构支架●Cyclin-Cdk复合物的多样性及细胞周期运转●细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)11章细胞核与染色体第一节核被膜与核孔复合体核被膜(细胞核)是细胞内储存遗传物质的场所。真核生物的细胞都有细胞核,只有成熟的红细胞和植物成熟的筛管没有细胞核。主要由核被膜，核纤层，染色质，核体组成。细胞核有两个主要功能:一是通过遗传物质的复制和细胞分裂保持细胞世代间的连续性(遗传);二是通过基因的选择性表达,控制细胞的活动●核被膜的功能●核被膜在细胞有丝分裂过程中有规律地解体与重建结构组成◆外核膜，附有核糖体颗粒内核膜，有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体）◆核纤层◆核周间隙核孔核被膜的功能构成核、质之间的天然选择性屏障避免生命活动的彼此干扰保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤核质之间的物质交换与信息交流核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与重建新核膜来自旧核膜核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性。以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞核装配体系提供了实验模型◆核被膜的解