细胞分子生物学复习

绪论1细胞学说的基本内容细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。2细胞与分子生物学和现代医药科学关系细胞生物学与分子生物学关系传统的细胞生物学:主要研究细胞和亚细胞器的形态、结构与功能。分子生物学:从研究各个生物大分子的结构入手但各个分子不能孤立发挥作用，生命绝非组成成分的随意加和或混合，分子生物学还需要进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用，尤其是细胞整体反应的分子机理，这在某种程度上是向细胞生物学的靠拢，分子细胞学或分子细胞生物学就因此而产生，成为人们认识生命的基础。细胞与分子生物学和现代医药科学解决医药科学重大前沿课题：基因结构与功能关系疾病发生机制生育控制肿瘤防治脏器移植新药开发细胞的基本概念1概念：细胞有膜包围的能独立繁殖的原生质团。原生质：构成细胞的基本物质，包括质膜、细胞质或细胞核（或类核）细胞质：质膜以内、细胞核以外的原生质。包含细胞器、细胞质溶质和细胞骨架2细胞区别于无机界的主要特性：自我装配自我调节自我复制3原核细胞与真核细胞在结构上有何区别？质膜与细胞表面、物质运输概念：细胞膜也称为质膜（plasmamembrane），包围在细胞外界的一层界膜，将细胞质与外环境分隔开，使细胞有一个相对独立而稳定的内环境，并通过它与外环境保持密切联系，进行物质和能量交换、信息传导。细胞外被又称糖萼(glycocalyx)指细胞质膜外表面覆盖的一层多糖物质，由构成细胞膜的糖蛋白、糖脂等的糖链向外伸展交织而成。膜下溶胶层位于质膜内侧，富含微丝、微管等细胞骨架，这些细胞骨架直接或间接与细胞膜上的蛋白质相连。细胞表面由细胞外被、细胞膜和胞质溶胶层三者构成，是保卫在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能体系，是细胞与细胞、细胞与外环境相互作用并具有各种复杂功能的部位。细胞识别（cellrecognition），是细胞与细胞之间相互辨认和鉴别，包括受体与配体、抗原与抗体的识别等，具有种属特异性和组织特异性。例：受精过程单纯（简单）扩散易化扩散在介导蛋白的帮助下，使需运送的物质顺着其浓度梯度或电化学梯度传输，不需要消耗能量。主动运输将物质逆浓度梯度或电化学梯度运输。需要载体蛋白内在蛋白构象变化需要消耗能量具有特异性细胞内吞作用又称入胞作用或胞吞作用，是通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程细胞外吐作用又称出胞作用，是一种与内吞作用相反的过程。细胞内物质的分泌，细胞中的病毒、未消化的残渣等分子释放到细胞外都是细胞外吐的过程。细胞连接是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的特化结构，多细胞动物中普遍存在。1．细胞膜组成？2．膜蛋白可分为哪三类？其分布有何特点？A、膜周边蛋白(peripheralmembrane）也称为外在膜蛋白（extrinsicmembraneprotein）proteins)，位于质膜内外表面，主要在内表面。水溶性蛋白，通过离子键、氢键与膜脂分子的头部相连或通过与内在蛋白的相互作用，间接与膜结合，结合力弱，易分离。B、膜内在蛋白（intrinsicmembraneprotein）也称为整合蛋白(IntegralProteins)，水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，嵌入脂双层分子，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。功能复杂的细胞膜中较多。C、脂质锚定蛋白（lipid-anchoredproteins)通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。3．细胞膜的分子结构模型主要有哪些？流动镶嵌模型的主要观点是什么？夹层学说单位膜模型流动镶嵌模型晶格镶嵌模型板块模型流动镶嵌模型要点：流动的脂双层分子构成膜的连续主体；蛋白质分子以不同程度镶嵌于脂质双层中，分为外在蛋白和内在蛋白；强调膜的流动性和不对称性。最重要的是，指出细胞膜是动态的结构，其成分是流动的，相互之间能发生短暂的相互作用。4．试述生物膜的主要特性及意义1、流动性fluidity膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态，以保证正常膜功能。膜流动性的意义：酶活性◆物质运输◆信号转导◆细胞周期在M期,膜的流动性最大,而在G1期和S期,膜流动性最低；◆能量转换2、生物膜的不对称性膜脂分布的不对称膜蛋白分布的不对称膜糖分布的不对称生物膜不对称性的意义◆膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性,保证了生命活动的高度有序性。◆膜不仅内外两侧的功能不同,不同区域的功能也不相同。造成这种功能上的差异,主要是膜蛋白、膜脂和膜糖分布不对称引起的。◆细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性。这些方向性的维持就靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。5．细胞连接可分为哪几类？分为三大类：封闭连接分为紧密连接（TightJunctions）和隔状连接锚定连接通讯连接6．被动运输和主动运输的主要区别是什么？①运输方向不同：主动运输逆浓度梯度或电化学梯度，被动运输：顺浓度梯度或电化学梯度；②是否需要载体的参与：主动运输需要载体参与，被动运输方式中，简单扩散不需要载体参与，而协助扩散需要载体的参与；③是否需要细胞直接提供能量：主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要消耗能量；④被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力。7．简述Na+-K+泵的结构与机制。机制：8．常见的离子通道类型常见离子通道：电压闸门（或电位门）离子通道voltagegatedionchannel配体闸门离子通道ligandgatedionchannel压力激活闸门离子通道Stressactivatedionchannel9．影响细胞膜流动性的主要因素影响细胞膜流动的因素主要来自膜本身的组分,遗传因子及环境因子等.包括：1.胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性.2.脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和,使膜流动性增加.3.脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高,膜流动性降低.4.卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加,是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂.5.其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等.细胞外基质概念：细胞外基质分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构.整联蛋白又称整合素整联蛋白是大多数基质蛋白如胶原、纤连蛋白、层黏连蛋白等的受体。整联蛋白为一大类跨膜糖蛋白，外连细胞外基质，内连细胞骨架。1、细胞外基质的化学组成2、简述细胞外基质的主要功能构成支持细胞的框架，负责组织的构建；胞外基质三维结构及成份的变化,改变细胞微环境从而对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用。胞外基质的信号功能3、整联蛋白生物学意义生物学意义：细胞内外结构和通讯桥梁；为ECM与细胞间提供结构上的相互接触点；与肿瘤细胞迁移有关细胞运动细胞分化凝血白细胞的反应激活体内信号传递途径作为ECM与细胞间功能相互调节的信号转导分子内质网，核糖体，高尔基复合体，溶酶体，微体，线粒体，叶绿体概念：内膜系统真核细胞胞质中，由其它膜性细胞器在结构和功能上相互关联而组成的庞大、精密而复杂的膜体系称为内膜系统，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、核膜等。胞质溶质是细胞质中除膜性细胞器和不溶性细胞骨架以外的、较为均质半透明的胶状物质，在细胞的物质代谢、维持细胞内环境稳定性等方面具有非常重要的作用。含有大量的各种可溶性蛋白和代谢物质。内质网单位膜组成的，由相互连续的小管（tubule）、小泡（vesicle）和扁囊（cisternae）组成的三维网状膜系统。多聚核糖体核糖体在细胞内并不是单个独立地执行功能，而是由多个甚至几十个核糖体串连在一条mRNA分子上高效地进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体。信号假说蛋白质合成起始于细胞质溶胶中的核糖体，新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上，在内质网上完成蛋白质合成，信号肽在蛋白质合成完成之前被内质网腔中的信号肽酶切除。分子伴侣能够识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合,帮助这些多肽进行折叠、装配和转运，但本身并不参与最终产物的形成，只起陪伴作用的一类蛋白质呼吸链呼吸链(respiratorychain)是由一系列的递氢反应(hydrogentransferreactions)和递电子反应(eletrontransferreactions)按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。溶酶体是一种由单层膜包围的含有多种酸性水解酶的异质性囊泡状细胞器，是细胞进行内消化作用的主要场所。类囊体叶绿体基质中由许多单位膜封闭而成的扁平小囊，称为类囊体。它是叶绿体内部组织的基本结构单位,上面分布着许多光合作用色素，是光合作用的光反应场所。原初反应原初反应是光反应的最初始的反应，指叶绿体分子从被光激发至引起第一个光化学反应为止的过程，包括光能的吸收、传递和转换。光合磷酸化在叶绿体进行的光合作用过程中，会产生H+电化学梯度，因而能够驱动ADP磷酸化合成ATP，这一总过程由于是光驱动的，故叫光合磷酸化。1、内膜系统的结构特点与动态特性◆独立性内膜封闭的区室执行独立的功能◆协作性:动态性质生物合成途径分泌途径内吞途径2.粗面内质网的形态结构与功能有核糖体附着，附着核糖体可以形成多聚核糖体。功能：蛋白质的合成蛋白质的糖基化修饰蛋白质的分选和转运膜脂的合成3、高尔基复合体的主要结构特点与功能高尔基复合体是由单层单位膜围成的扁囊和管网堆在一起形成的高度有极性的细胞器。特点：具有极性物质运输具极性；顺面反面位置具极性；顺面近核，反面靠近质膜结构具极性；靠细胞核的面，潴泡弯曲呈凸面——形成面（FormingFace,cis顺面）；远离核的面，潴泡呈凹面——成熟面（MaturingFace,trans反面）。功能高尔基复合体在内膜系统中处于中介地位，它的主要功能是参与细胞分泌活动，在对细胞内合成物质的加工、修饰、分选、包装和运输中具有重要作用。4、蛋白质分选定位的机制门控运输（gatedtransport）：如通过核孔复合体的运输。跨膜运输（transmembranetransport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质通过线粒体上的转位因子（translocator）进入线粒体。膜泡运输（vesiculartransport）：被运输的物质在内质网或高尔基体中加工成衣被小泡，选择性地运输到靶细胞器。5、溶酶体膜的特性，溶酶体的功能溶酶体膜的特性:A.构成溶酶体膜的蛋白质异乎寻常的高度糖基化，其糖基朝向溶酶体内，一般认为这可保护溶酶体膜免受溶酶体内酶的消化。B.膜中嵌有质子泵，可利用ATP能量，维持溶酶体中酸性内环境，有利于溶酶体酶的活性。C.具有多种载体蛋白，可及时将水解产物向外转运。功能1．细胞内消化可降解各种生物大分子成为可溶性的小分子，为细胞代谢提供营养。2．防御功能如脊椎动物中的巨噬细胞、中性粒细胞等可识别并吞噬入侵的细菌和病毒等有害物质，将其送往溶酶体进行消化降解，以杀死有害物，保护机体不受感染或致病。3、清除细胞内无用的生物大分子、衰老和多余细胞器细胞内生物大分子和细胞器都有一定的寿命，为保证细胞的正常生理功能，必须由溶酶体清理掉那些衰老的生物大分子或细胞器。细胞在不同生理状态下所需的酶系统和生物大分子也不相同，细胞可通过溶酶体清除暂时不需要的酶、某些代谢产物及生物大分子。上述现象为细胞自噬现象4．发育过程中细胞的清除动物在发育过程中除细胞增殖外，在特定阶段还需要在一定部位清除一些细胞，以保证机体的正常发育。如蝌蚪尾巴的退化是靠尾部溶酶体的组织蛋白酶的消化作用完成的。在正常情况下，机体的某些细胞也有一定的寿命。如成人的红细胞寿命120天，衰老的细胞也依靠某些细胞的溶酶体来及时清除。机体内衰老细胞主要靠巨噬细胞来清除。5、在受精中的作用：精子的顶体是一个巨大的溶酶体6．内分泌细胞中的功能内分泌细胞中含有相当数量的溶酶体，在有关激素分泌的环节中发挥重要作用。