细胞生物学-各章小结和重点难点
《医学细胞生物学》前六章知识点总结
第一章绪论
一、细胞学说
1、ean-Baptiste de Lamark (1744~1829),获得性遗传理论的创始人,法国退伍陆军中尉,50岁成为巴黎动物学教授,1809年他认为只有具有细胞的机体,才有生命。
2、Charles Brisseau Milbel(1776~1854),法国植物学家,1802年认为植物的每一部分都有细胞存在。
3、Henri Dutrochet (1776~1847),法国生理学家,1824年进一步描述了细胞的原理。
4. Matthias Jacob Schleiden(1804~1881),德国植物学教授,1838年发表“植物发生论”,认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。
5. Theodor Schwann(1810~1882),德国解剖学教授,1838年提出了“细胞学说”(Cell Theory)这个术语;1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”。
6. 德国人R. V irchow 1855年提出“一切细胞来源于细胞”(omnis cellula e cellula)的著名论断,进一步完善了细胞学说。把细胞作为生命的一般单位,以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。
恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。
与其它生命科学一样,细胞的发现与细胞学说的形成依赖于技术的发展;
同时,科学的发现促进技术的发明。
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,显微镜的发明。
细胞生物学第四章细胞外基质
细胞粘着于适当的基质上才进行蛋白质及RNA 的合成;在铺展状态下才进行DNA的复制。
细胞外基质中不溶性的大分子通过与细胞表面 的特异性受体作用对细胞的增殖具有调控作用。
根据存在部位的不同,分为两种。 ⑴血浆纤粘连蛋白 存在部位:血浆及各种体液中。 结构:由两条相似的肽链(A链和B链)在C 端以二硫键交联形成的V字形二聚体。 来源:主要来源于肝实质细胞,少量来源于 血管内皮细胞。
⑵细胞纤粘连蛋白 存在部位:细胞外基质中,能瞬时附着于细 胞表面,与细胞表面特异受体结合发挥作用。 结构:为多聚体,借助于更多的链间二硫键 交联成纤维束。 来源:主要由间质细胞分泌产生,如成纤维 细胞、内皮细胞、软骨细胞、巨噬细胞等。 细胞FN又可分为细胞表面FN和基质FN。
肽链中的氨基酸组成规则呈三肽重复顺序 (Gly-X-Y),其中X为Pro,Y常为HyPro 或 HyLys。
㈡胶原的类型 目前已发现的胶原有20种。其中对Ⅰ-Ⅳ型胶原 了解最多(表4-1)。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原含量最丰富。 Ⅰ型胶原:皮肤、肌腱、韧带及骨; Ⅱ型胶原:为软骨中的主要胶原成分; Ⅲ型胶原:疏松结缔组织、血管壁、妊娠组织 及胎盘中; Ⅳ型胶原:是基膜的主要成分和支架。
细胞生物学-第五章-内膜系统
(1)蛋白质的折叠:
①内质网腔中含有的氧化型谷胱甘肽(GSSG),蛋 白二硫异构酶(PDI)能催化任何两个半胱氨酸残基之间 形成二硫键;
②分子伴侣系统是属于热激蛋白(hsp)家族,在细 胞内具有协助其他蛋白质多肽链进行正确折叠、组装、转 运及降解之功能。ER腔内含有的分子伴侣hsp70、hsp90 家族。
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Protein glycosylation in RER
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几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。 糖基化的作用:
①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用; ②赋予蛋白质传导信号的功能; ③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。
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Protein glycosylation in RER
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复习题
1、名词解释:主动运输、离子泵、伴随运输、膜泡 运输、有被小泡、受体介导的内吞作用、膜抗原、膜受 体、内膜系统、信号肽
2、主动运输有哪些方式?请举例说明其作用原理。 3、简述膜泡运输的方式和特点。 4、以胆固醇的摄取为例说明受体介导内吞作用的过程 和特点。 5、试述粗面内质网的结构特点及功能。 6、用“信号假说”解释蛋白的定向穿ER运输。
信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体 结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合 成→信号肽切除→肽链进入内质网腔中。
医学细胞生物第五版知识点大全-图文
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【第一章---绪论】
第一节细胞生物学概述
地球上所有生物均由细胞构成,细胞是生物体结构和功能的基本单位。
一、细胞生物学的概念与研究内容
1.概念
细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生
命活动开展研究的学科。
研究内容分三个层次:
显微(细胞)水平----光学显微镜技术亚显微(亚细胞)水平---电
子显微镜技术分子水平---分子生物学技术、生物物理学方法
2.研究内容研究对象:细胞
研究特点:结构与功能相结合
关注细胞间的相互关系,阐明生物体的生命现象的机制和规律,包括:⑴生长、发育⑵分化、繁殖⑶运动
⑷遗传、变异⑸衰老和死亡
细胞遗传学基因组学(genomic)细胞生理学新兴领域蛋白质组学(proteomic)
分支学科细胞社会学细胞组学(cytomic)
膜生物学染色体生物学
干细胞生物学
细胞生物学研究的常用模式生物细菌---基因调控、细胞周期等酵母-
--蛋白质分泌和膜的起源线虫---细胞凋亡的调控果蝇---分化细胞系的产
生
斑马鱼---脑和神经系统的形成和功能小鼠---(包括培养细胞)肿瘤等
疾病模型拟南芥---器官的发育和模式
二、细胞生物学在生命科学中的地位
生命科学的重要分支学科、生命科学的基础学科、现代生命科学中的
前沿学科之一、生
命科学中最为活跃的研究领域之一细胞生物学的两种重要研究方式:
1.表型特征分子机制
2.生物大分子其对细胞功能或行为的影响
因此,细胞生物学也被称为:细胞分子生物学或分子细胞生物学
第二节细胞生物学发展的几个主要阶段一、细胞的发现与细胞学说的
细胞生物学(第五版)-第14章 细胞分化与干细胞
造血干细胞逐级分化为各种类型的血细胞
(二) 神经干细胞
胚胎发育早期,神经管由一单层细胞组成,这单层细胞就是胚胎神经干细胞
(三)肠干细胞
四、细胞命运重编程与诱导性多潜能干细胞
随着发育的进行,细胞的分化潜能不断丧失,由全能性到多能性、单能性, 直到形成特定终末分化的细胞类型。长期以来,人们认为这是一个不可逆 的过程,细胞命运一旦最终决定就无法更改。后经过一系列实验证实:终 末分化细胞的命运是可以通过细胞重编程改变的。
多能干细胞(造血干细胞、 骨髓间充质干细胞、神经干 细胞等)属于成体干细胞的 范畴,其分化的潜能是有限 的,一般局限于分化产生同 一胚层的细胞类型。 单能干细胞仅能分化产生一 种或几种类型的细胞,如生 殖嵴干细胞
(一) 造血干细胞
成体哺乳动物的造血干细胞大部分存在于骨髓中,骨髓移植实质上是造血 干细胞的移植。多数造血干细胞处于静息态G0期,只有小部分处于比较活 跃的细胞分裂状态。
长期造血干细胞: 存在于成体骨髓特定的微环境中,数量较少,具有极强的 自我更新能力,在维持机体终生造血过程中起主要作用。 长期造血干细胞在骨髓中可以分化成短期造血干细胞。短期造血干细胞只具 备有限的自我更新能力,只能在一定时期内维持机体的造血机能。 短期造血干细胞可以继续分化成多能前体祖细胞,进一步分化成共同淋巴系 前体祖细胞,或共同髓系前体祖细胞。 只有造血干细胞具有重建整个造血系统的能力,祖细胞尽管数量很多,却没 有这个能力。
细胞的基本知识(医学细胞生物学)
转录链模板:3′→ 5′
17
基因突变的表型效应 镰状细胞性贫血(AR)产生机制 β珠蛋白基因第一外显子第6密码子突变 GAG → GTG
谷氨酸 缬氨酸
结果: 突变
HbA → HbS
镰化的红细胞
电镜下红细胞形态 18
2. RNA
特点:单链、线形,局部有假双链
假双链
OH
OH
OH
酵母丙氨酸tRNA分子结构
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DNA双螺旋结构模型的要点:
①DNA分子是由两条脱氧多核苷酸链以反方平行绕一条 中“主轴”向右盘绕形成的双螺旋结构分子。 即两条链方向: 3′→5′,5′→3′
②脱氧核糖和磷酸构成多核苷酸骨架,位于链的外侧, 碱基在链的内侧。
③两条多核苷酸链间的碱基通过氢键结合,碱基配对原 则: A=T,G≡C
细胞中分子组成 以化合物的形式存在,其类型有: 1.无机化合物:水、无机盐 2.有机化合物:糖、脂质、生物大分子 生物大分子:
结构复杂,分子量大,有生物活性的有机 化合物,包括蛋白质、核酸、多糖。
1
一、细胞的小分子物质
(一)无机化合物
1. 水( 75%):良好的溶剂
存在形式:游离水(95%)和 结合水(5%)
15
DNA的复制 5′TTT GGA GGC AAG CAA GCA G 3′
复制 3 ′AAA CCT CCG TTC GTT CGT C 5 ′
细胞生物学02细胞基本知识概要
➢ 具有细胞膜,无细胞核; ➢ 环状双螺旋DNA,能指导合成700多种必需蛋白;
➢ 唯一的细胞器是核糖体,每个细胞中约有800~ 1500个;
➢ 具有感染性,其中不少是致病的病原体,尤其是 一些慢性病的病原体;
肺炎支原体
动物细胞无;植物细胞中的主 要成份为纤维素和果胶
特征
细胞增殖方式
DNA复制
基因表达的 时空关系 基因表达调控
原核细胞
无丝分裂 无周期性,连续进行
真核细胞
以有丝分裂为主 有周期性,在间期进行
转录和翻译同时同地进行
核内转录,细胞质内翻译, 有严格的阶段性和区域性
较简单,主要以操纵子方式 复杂性和多层次性
➢遗传信息量少,由一个环状DNA构成遗传信息载体; ➢内部结构简单,特别是没有分化为以膜为基础的专 门结构和功能的细胞器和细胞核膜。
主要代表:
➢支原体(mycoplast)--最小最简单的细胞; ➢细菌--自然界分布最广、与人关系最密切 ➢蓝藻又称蓝细菌--最简单的自养植物类型
一、支原体 (Mycoplasma)
3.复制(replication): 病毒核酸进入细胞后利用 宿主的酶系统进行核酸的复制和外壳蛋白的表达;
4. 成熟(maturation): 一旦病毒的基因进行表达 就可合成病毒装配所需的外壳蛋白,并将病毒的遗 传物质包裹起来,形成成熟的病毒颗粒。
细胞生物学第8章-细胞骨架
运动 (朝向中心体,朝向细胞内侧)
驱动蛋白和动力蛋白都能各 自形成二聚体,并有两个球 状ATP结合头部和一个尾部。 它的头部与微管以空间结构 专一性的方式结合,因此马 达蛋白就只能以一个方向与 微管结合。马达蛋白的尾部 通常是和细胞组分如小泡或 细胞器稳定结合的,因而也 就决定了马达蛋白所运载的 “货物”种类。
✓
✓ 马达结构域在重链C端,介导沿微管的从正极向负极的膜 泡运输,并与有丝分裂纺锤体动态结构相关。
微管蛋白和马达蛋白 在真核细胞内的膜被 细胞器的定位上起着 重要作用。
例如,在大部分动物 细胞中,内质网的小 管几乎一直延伸到细 胞的边缘;而高尔基 体则位于细胞内部靠 近中心体处
内质网和高尔基体的排列和定位都依赖于微管。 内质网膜从它的核被膜的连接处开始向外延伸, 并与从中心体向细胞质膜伸展的微管并排。
Leabharlann Baidu
除了γ微管蛋白环,绝大多数的动物细胞的中心 体还有一对相互垂直的圆柱状中心粒。
中心粒对于中心体中微管的成核过程并无作用 (γ微管蛋白环本身已经足够了)。故而,它们的 作用依然是个谜。
细胞通过提供带有成核部位的组织中心,同时 保持游离的αβ-二聚体蛋白的低浓度,细胞就能控 制在何处形成微管。
增长中的微管表现出动态的不稳定性。这源于微管 蛋白分子水解GTP的内在能力。
细胞生物学-第8章-蛋白质分选与膜泡运输
(二)叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入
• 外膜蛋白 • 内膜蛋白 • 叶绿体基质蛋白 • 类囊体膜蛋白 • 类囊体腔蛋白
叶绿体蛋白质的运送及组装
(三)过氧化物酶体蛋白的分选
• C端SKL(Ser-LysLeu)靶向序列
• 可溶性细胞质受体 • 过氧化物酶体膜受体 • 信号序列不被切除 • ATP水解
Protein Sorting
实验一 实验二
第一节 细胞内蛋白质的分选
一、信号假说与蛋白质分选信号
即分泌性蛋白N端序列作为信号肽,指导分泌性蛋白到内质网膜 上合成,然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子蛋白复 合体进入内质网腔,在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。
信号假说
Signal peptides
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学
第8章 蛋白质分选与膜泡运输
Protein Sorting and Membrane Trafficking
本章主要内容
细胞内蛋白质的分选 ➢ 信号假说与蛋白质分选信号 ➢ 蛋白质分选转运的基本途径与类型 细胞内膜泡运输 ➢ COPⅡ包被膜泡的装配与运输 ➢ COPⅠ包被膜泡的装配与运输 ➢ 网格蛋白/接头蛋白的装配与运输 ➢ 转运膜泡与靶膜的锚定和融合
• 蛋白质分选的运输方式: 1.门控运输;2.跨膜运输;3.膜泡运输;4.细胞 质基质中的蛋白质运输。
细胞生物学-第2章-细胞的统一性与多样性(翟中和第四版)
细菌与蓝藻
三、原核细胞的两个代表类群
淋病球菌
大肠杆菌
肉毒梭菌
霍乱弧菌
(一)细菌细胞
• 绝大多数细菌的直径大小在0.5~5.0 μm 之间 • 绝大多数细菌有明显的核区称类核(nucleoid),主要由一个环状
DNA 分子盘绕而成
• 除了核糖体外,没有类似真核细胞的细胞器。
(二)蓝藻
大多数原核细胞比较小、繁殖方式简单
第三节 真核细胞
一、真核细胞的基本结构体系
1. 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统
一、真核细胞的基本结构体系
2. 以核酸与蛋白质为主要成分的遗传信息传递与表达系统
一、真核细胞的基本结构体系
3. 由特异蛋白质装配构成的细胞骨架系统
二、细胞的大小及其影响因素
细胞的体积受哪些因素影响?
1.细胞的体积与相对表面积成反比 2.核质比 3.细胞内物质的交流运输 4.核糖体的活性
(二)细胞是代谢与功能的基本单位 有机体一切代谢活动均以细胞为基础
细胞的生命活动:
以物质代谢为基础 以能量代谢(ATP)为动力 以信息调控为机制
(二)细胞是代谢与功能的基本单位
(三)细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁
单细胞生物的繁殖表现为细 胞一分为二 多细胞生物依靠细胞分裂形 成特殊形式的生殖细胞—— 孢子或配子
细菌的复制、转录和翻译同时进行
医学细胞生物学:第二篇 细胞的结构与功能
• Symport
• The passenger and the driver are transported in the same direction.
• Indirect Active Transport. Other transporters use the energy already stored in the gradient of a directly-pumped ion. Direct active transport of the ion establishes a concentration gradient. When this is relieved by facilitated diffusion, the energy released can be harnessed to the pumping of some other ion or molecule.
Biblioteka Baidu
Figure 10-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 10-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
细胞生物学-第1章-绪论(翟中和第四版)
二、细胞学说的建立及其意义
Matthias Jakob Schleiden
Theodor Schwann
Rudolph Carl Virchow
细胞学说(Cell theory)
• 1838年,德国植物学家施来登
– 发表论文指出∶植物是由细胞构成的
• 1839年,德国动物学家施旺首次提出细胞学这个 名称,并提出了
及各种细胞器 – 基因及其表达的产物如何调节细胞的重大生命活动
二、细胞生物学的主要研究内容
生物膜和细胞器
细胞信号转导
细胞骨架体系
二、细胞生物学的主要研究内容
细胞核、染色体和基因表达
细胞增殖及其调控
二、细胞生物学的主要研究内容
细胞分化及干细胞生物学
细胞死亡
二、细胞生物学的主要研究内容
细胞衰老
细胞工程
2. 细胞分裂的研究
– 直接分裂;有丝分裂;减数分裂(1841-1886)
3. 细胞器的发现
– 中心体(1883);线粒体(1894);高尔基体(1898)
四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展
1. 细胞遗传学
– 动物受精(1876);卵和精子染色体(1883);植物双受精 (1888,1893),遗传法则(孟德尔34年前,1900),性 别与染色体有关(1905) ;基因学说(Morgan)
细胞生物学-各章小结和重点难点
第四章细胞质膜
本章小结
•细胞膜与其他生物膜一样都是由膜脂与膜蛋白构成的。
•膜脂主要包括甘油磷脂、鞘脂和胆固醇。甘油磷脂是构成膜的主要成分,主要包括磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇等;鞘脂是鞘氨醇的衍生物,主要包括神经鞘磷脂、脑苷脂和神经节苷脂等。
•膜蛋白可分为内在蛋白、外在蛋白和脂锚定蛋白3大类。
•内在蛋白可以α单次或多次螺旋、β折叠片或形成大复合物的方式与膜脂结合;外在蛋白靠离子键或其他弱键与膜内在蛋白或膜脂结合;脂锚定蛋白通过与之共价相连的脂肪酸(质膜内侧)或糖基磷脂酰肌醇(质膜外侧)锚定在质膜上。
•膜的流动性与膜的不对称性是生物膜的最基本特性。
•膜的流动性表现:膜脂分子具有侧向扩散、旋转运动、弯曲运动与翻转运动;膜蛋白具有侧向扩散和旋转运动,但不具备翻转运动。
•膜的不对称性表现:膜脂分布的不对称性(质膜外小页SM、PC多,质膜内小页PS、PE多);
膜蛋白的不对称性(糖蛋白全部分布于质膜外小页面)。
•膜骨架是细胞质膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构,它参与维持细胞的形态、并协助细胞质膜完成多种的生理功能。
•各种不同的膜蛋白与膜脂分子的协同作用不仅为细胞的生命活动提供了稳定的内环境,而且还行驶着物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂的功能。
•胞膜窖是近年来发现的新的细胞质膜结构,可能是窖蛋白与脂筏结合形成的一种特殊结构。在细胞的胞饮、蛋白质分选、胆固醇的发生、信号转导、肿瘤的发生中具有重要作用。
本章重点与难点
•膜脂与膜蛋白的主要类型
•不同膜蛋白与膜脂的结合方式
山东大学细胞生物学第五章
二、水和钾离子的通道
1、水通道 揭示了水快速穿膜的机制。
1988年美国约翰霍普金斯大 学医学院Peter Agre发现,获 2003年Nobel化学奖
2、钾离子通道 50 年前就知道细胞应该有离子通道,它们必 须有选择性只让一种离子通过,也必须有能力 开、关或只允许离子往一个方向流动,但这个 分子机器到底是如何运转的,长久以来一直是 个谜。 1998年,美国洛克菲勒大学Roderick MacKinnon(麦金农)用X射线晶体成像技术拍 摄到了链霉菌的钾离子通道的立体结构,了解 了其对离子的选择性和开关机制。 获2003年Nobel化学奖
衣被的作用
捕获膜上的受体及与受体特异性结合的被转 运分子,将它们集中于衣被小窝。
对衣被小窝的内陷提供了牵动质膜的机械力, 有助于衣被小窝凹陷。
受体介导内吞的基本过程
① 配体与膜受体结合,形成衣被小窝(coated pit);
② 衣被小窝向内凹陷后同质膜脱离形成衣被小泡
(coated vesicle)
载体蛋白介导运输机理:
载体蛋白可逆的构象变化
60
载体蛋白介导的协助扩散
葡萄糖载体蛋白介导易化扩散
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(二)主动运输( active transport ) 在膜运输蛋白的帮助下,使被运送物质逆浓度梯 度或电化学梯度消耗能量跨越膜的运输方式,介 导此运输方式的蛋白全为载体蛋白。
细胞生物学总结
8. 多细胞生物体相邻细胞间存在细胞连接,可 分为三大类。
第28页,共36页。
细胞外基质(extracellular matrix,ECM): 细胞外间隙中充满由多种不溶性大分子精密组装起来 的错综复杂的网络结构,即细胞外基质,它是多细胞 生物有机体的固有成分。 细胞外基质的成分主要包 括胶原、非胶原糖蛋白、弹性蛋白以及氨基聚糖和蛋白 聚糖。细胞外基质不仅对组织起支持、保护、营养作用, 而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、迁移、死亡 等基本生命活动密切相关。
第30页,共36页。
内膜系统(endomembrane system)是指位于
细胞内那些在结构、功能乃至发生上有一定联系的膜性 结构,其中包括细胞组分中的核膜、内质网、高尔基复 合体、溶酶体、过氧化物酶体、液泡。
内膜系统是真核细胞所特有的。它们在结构和功 能上是统一的整体,是细胞内蛋白质、酶类、脂类和糖 类合成的场所,也具有包装和运输合成物与分泌产物 的功能。
高尔基复合体中的蛋白质糖链的加工修饰具有严 格的顺序性和区域性
糖基化的每一种糖基只能由一定的糖基转移酶催化连接。 在高尔基体中,不同的糖基转移酶定位于不同区室的扁平
囊中,蛋白质按顺序通过这些区室逐步转运的过程中 被扁平囊中的酶催化按次序切除或连接上糖基,使最 后的成熟糖蛋白上的糖链有特定的次序。
细胞生物学小结
真核细胞内膜系统
●细胞内膜系统指结构、功能乃至生物发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构,主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物体、分泌泡和胞内体等。
●内质网可分为rER和sER两大类。rER的主要功能包括合成分泌性蛋白、膜蛋白及细胞器留驻蛋白,蛋白质的修饰加工(主要为N-糖基化)和多肽链的折叠;sER的主要功能是合成脂类,并具有解毒等功能。
●高尔基体是一个极性细胞器,由高尔基体顺面网状结构(CGN)、顺面膜囊、中间膜囊、反面膜囊、反面网状结构(TGN) 5部分组成,是蛋白质加工(主要发生O-连接的糖基化)、分选、包装与运输的中心,在膜流中起枢纽的作用。
●溶酶体中含有多种酸性水解酶,主要的功能是进行细胞内的消化作用。溶酶体的发生是蛋白质分选的典型代表,其分选信号是M6P,是在信号斑指导下发生的特异位点的磷酸化。通过高尔基体网格蛋白有被小泡分选入特定的分泌泡。
●过氧化物体是一种异质性的细胞器,其发生是通过已有过氧化物体的分裂形成的。
●蛋白质分选主要分为三条途径:共翻译转运、共翻译插入和翻译后转运。从细胞内合成的蛋白质运输方式看,蛋白质可分为四类:跨膜转运、膜泡运输、选择性门控转运和细胞质基质中的留驻蛋白的转运。蛋白质一级结构上的信号肽及停止转移序列决定不同蛋白质通过不同途径分选入特定的细胞器或细胞位置,执行各自功能(信号假说)。
●膜泡运输是细胞内分泌蛋白分泌(胞吐)和细胞摄取物质的重要途径。膜泡运输中有三种有被小泡参与:COP II、COP I和网格蛋白有被小泡。COPII有被小泡负责rER→Gol的正向运输;COPI有被小泡负责Gol→rER的反向运输;网格蛋白有被小泡负责高尔基体TGN向质膜、胞内体、溶酶体的出芽及细胞的内吞作用。运输小泡的形成、转运及与靶膜的融合是一个特异性的过程,由运输泡上的v-SNARE和靶膜上的t-SNARE间特异性识别负责,Rab蛋白在此过程中起辅助作用。
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第四章细胞质膜
本章小结
•细胞膜与其他生物膜一样都是由膜脂与膜蛋白构成的。
•膜脂主要包括甘油磷脂、鞘脂和胆固醇。甘油磷脂是构成膜的主要成分,主要包括磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇等;鞘脂是鞘氨醇的衍生物,主要包括神经鞘磷脂、脑苷脂和神经节苷脂等。
•膜蛋白可分为内在蛋白、外在蛋白和脂锚定蛋白3大类。
•内在蛋白可以α单次或多次螺旋、β折叠片或形成大复合物的方式与膜脂结合;外在蛋白靠离子键或其他弱键与膜内在蛋白或膜脂结合;脂锚定蛋白通过与之共价相连的脂肪酸(质膜内侧)或糖基磷脂酰肌醇(质膜外侧)锚定在质膜上。
•膜的流动性与膜的不对称性是生物膜的最基本特性。
•膜的流动性表现:膜脂分子具有侧向扩散、旋转运动、弯曲运动与翻转运动;膜蛋白具有侧向扩散和旋转运动,但不具备翻转运动。
•膜的不对称性表现:膜脂分布的不对称性(质膜外小页SM、PC多,质膜内小页PS、PE多);膜蛋白的不对称性(糖蛋白全部分布于质膜外小页面)。
•膜骨架是细胞质膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构,它参与维持细胞的形态、并协助细胞质膜完成多种的生理功能。
•各种不同的膜蛋白与膜脂分子的协同作用不仅为细胞的生命活动提供了稳定的内环境,而且还行驶着物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂的功能。
•胞膜窖是近年来发现的新的细胞质膜结构,可能是窖蛋白与脂筏结合形成的一种特殊结构。在细胞的胞饮、蛋白质分选、胆固醇的发生、信号转导、肿瘤的发生中具有重要作用。
本章重点与难点
•膜脂与膜蛋白的主要类型
•不同膜蛋白与膜脂的结合方式
•膜脂与膜蛋白的运动方式
•膜的流动性与不对称性特征
•细胞质膜的基本功能
第五章物质的跨膜运输
本章小结
•细胞质膜具有选择通透性,是细胞与细胞外环境之间物质运输的屏障。广义的细胞物质运输包括跨膜运输、胞内运输与转细胞运输。
•几乎所有小的有机分子和带电荷的无机离子的跨膜运输都需要膜运输蛋白。膜转运蛋白包括:载体蛋白、通道蛋白以及微生物分泌的离子载体。
•载体蛋白是多次跨膜的整合蛋白,每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合,通过构象改变介导溶质分子的被动或主动跨膜运转。
•通道蛋白形成跨膜的亲水性通道,介导溶质的被动跨膜运输。可分为离子通道与水通道。
•根据应答信号的不同,离子通道可分为:电压门通道、配体门通道和压力激活通道。离子通道具有3个显著特征:①具有离子选择性;②不与转运离子结合,转运速率高且无饱和性;③非连续性开放而是门控的。
•水通道是细胞膜上四个相同水通道蛋白亚基构成的四聚体,每个亚基为6次跨膜蛋白,特异性被动转运水。
•P-型离子泵包括:Na+/K+-泵、Ca2+-泵、P-型H+泵等。在转运离子过程中,P-型离子泵发生磷酸化与去磷酸化引起构象改变,实现离子跨膜转运。
•Na+/K+-泵每个循环消耗1个ATP泵出3个Na+泵入2个K+。动物细胞借助Na+/K+-泵维持细胞
渗透平衡;同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量,通过协同运输从胞外摄取营养。植物细胞、真菌和细菌质膜上没有Na+/K+-泵而具有P-型H+泵,将H+泵出细胞,建立跨膜H+的电化学势,驱动细胞的协同运输。Ca2+-泵每消耗1分子ATP泵出2个Ca2+。Ca2+-泵将Ca2+-泵出细胞或泵入细胞内钙库(内质网、线粒体等),维持细胞内低浓度的Ca2+。
•离子载体大多是微生物合成的小的疏水分子,溶于膜的脂双层中,能保护带电离子被动通过脂双层。可分为通道形成离子载体(短杆菌肽)和可动离子载体(缬氨霉素)。
•物质的跨膜运输分为简单扩散、被动运输与主动运输。简单扩散是小分子物质以热自由运动方式顺电化学梯度或浓度梯度通过脂双层进出细胞。
•被动运输(协助扩散)指溶质在膜蛋白协助下,顺电化学梯度或浓度梯度通过细胞膜进出细胞。
需载体蛋白参与,具有运输物质的选择性和转运饱和性,比简单扩散高几个数量级。
•主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运的方式。主动运输需要与某种释放能量的过程相耦联,主动运输可分为ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、ATP间接提供能量(协同运输)和光能驱动3种类型。
•ATP直接提供能量的主动运输可分为4类:P-型离子泵、V-型离子泵、F-型离子泵和ABC超家族。前3种只转运离子,后一种主要转运小分子。
•P-型离子泵包括:Na+/K+-泵、Ca2+-泵、P-型H+泵等。在转运离子过程中,P-型离子泵发生磷酸化与去磷酸化引起构象改变,实现离子跨膜转运。
•Na+/K+-泵每个循环消耗1个ATP泵出3个Na+泵入2个K+。动物细胞借助Na+/K+-泵维持细胞渗透平衡;同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量,通过协同运输从胞外摄取营养。植物细胞、真菌和细菌质膜上没有Na+/K+-泵而具有P-型H+泵,将H+泵出细胞,建立跨膜H+的电化学势,驱动细胞的协同运输。Ca2+-泵每消耗1分子ATP泵出2个Ca2+。Ca2+-泵将Ca2+-泵出细胞或泵入细胞内钙库(内质网、线粒体等),维持细胞内低浓度的Ca2+。
•V-型离子泵、F-型离子泵结构相似但功能不同。V-型离子泵分布于动物细胞胞内体、溶酶体和植物细胞液泡膜上等,是利用ATP水解供能从细胞质基质中逆H+电化学梯度泵出H+进入细胞器,以维持基质pH中性和细胞器内pH酸性;F-型离子泵又称为H+-ATP合酶,分布于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上,利用H+顺浓度梯度运动所释放的能量合成ATP。
•ABC超家族由2个跨膜结构域(T)和2个胞质侧ATP结合域(A)构成,T结构域形成运输分子的跨膜通道。正常生理条件下,ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白;是哺乳类细胞亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。
•协同转运是一类由Na+/K+泵(或H+-泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。可分为同向转运和反向转运。
•真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,又称为批量运输。
•胞吞作用又可分为吞噬作用和胞饮作用。吞噬作用是某些特化的细胞具有的信号触发过程,摄入大的颗粒性物质,需要微丝及其结合蛋白的帮助。胞饮作用是所有真核细胞都具有的一个连续发生的过程,摄入溶液和分子;主要有网格蛋白依赖的胞吞、胞膜窖依赖的胞吞、大型胞饮作用及非网格蛋白/胞膜窖依赖的胞吞作用等类型。
胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程,可分为组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。组成型胞吐是所有真核细胞都有的胞吐,其缺省途径是:粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面。调节型胞吐是特化的分泌细胞受到信号刺激是,储存于细胞内的分泌泡与质膜融合释放内含物的途径。
•胞吞作用与胞吐作用均涉及膜的融合,需要细胞提供为此提供能量,因此属于主动运输。
•胞吞作用与胞吐作用的动态过程对质膜更新(膜流)和维持细胞的生存与生长是必要的。
难点与重点
•膜转运蛋白的类型和功能
•被动运输的主要类型和各自特点
•主动运输的3种主要类型