细胞生物学(翟中和)细胞质基质与内膜系统教案
细胞生物学细胞质基质和细胞内膜系统
糖基化
细胞生物学细胞质基质和细胞内膜 系统
新生肽的折叠与组装
新生肽的折叠组装：
非还原性的内腔，易于二硫键形成；
正确折叠涉及驻留蛋白：具有KDEL or HDEL信号 蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase，PDI） 切断二硫键，帮助新合成的蛋白重新形成二硫键并处 于正确折叠的状态
顺面囊泡称ERGIC/VTC----ERGIC53/58蛋白（结合Mn） 反面体积较大的分细泌胞生泡物与学细分胞系泌质统基颗质粒和细胞内膜
高尔基体顺面网状结构(CGN)
RER（蛋白质和脂类）——（蛋白质KDEL或HDEL）CGN； 蛋白丝氨酸残基发生O--连接糖基化； 跨膜蛋白在细胞质基质一侧结构域的酰基化； 日冕病毒的装配
细胞生物学细胞质基质和细胞内膜 系统
蛋白质糖基化类型
特征
N-连接
O-连接
1. 合成部位
粗面内质网
粗面内质网或高尔基体
2. 合成方式
3. 与之结合的 氨基酸残基
4 最终长度
5.第一个糖残基
来自同一个寡 糖前体
天冬酰胺
至少5个 糖残基
N—乙酰葡萄 糖胺
一个个单糖加上去
丝氨酸、苏氨酸、 羟赖氨酸、羟脯氨酸 一般1～4个糖残基， 但ABO血型抗原较长 N—乙酰半乳糖胺等
一、 内质网的形态结构
内质网的两种基本类型 粗面内质网（ rough endoplasmic reticulum，rER） 光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER） 微粒体（microsome）
细胞生物学细胞质基质和细胞内膜 系统
两种基本类型
《细胞生物学》教学大纲
《细胞生物学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：（中文）：细胞生物学（英文）：Cell Biology课程代码：09S5118B课程类别：专业核心课程适用专业：生物科学（检验与检测方向）课程学时：48课程学分：3先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学等选用教材：丁明孝、王喜忠、张传茂、陈建国主编，《细胞生物学》（第5版），北京：高等教育出版社，2020，5参考书目：1. 翟中和、王喜忠、丁明孝主编，《细胞生物学》（第4版），北京：高等教育出版社，2011，62. 王金发主编，《细胞生物学》，北京：科学出版社，2018，2二、课程简介《细胞生物学》课程是高等学校生物专业的必修课程，综合运用各种现代科学技术，从细胞水平，亚细胞水平和分子水平上全面系统地研究细胞生命活动规律的科学。
细胞生物学是生命科学中的一门重要前沿学科，作为四大基础学科之一，也是基础医学领域的重要基础学科，在现代生命科学领域中起着不可替代的重要作用。
通过学习该课程后，使学生掌握细胞生物学的基本理论、基本知识和基本技能，了解细胞的形态结构、功能与生命活动的基本规律以及该领域的最新发展动态，建立细胞生物学的知识脉络和体系，培养学生生物学的科学思想，从而使学生能够从细胞的角度去理解生命。
本课程总学分为3，共48学时，授课对象为生物科学（检验与检测方向）专业大三学生。
三、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下知识、技能和素养。
1.知识目标：能初步了解细胞间的相互关系和作用，理解生物有机体的生长、分化、遗传、变异、衰老、死亡等基本生命活动的规律；掌握遗传信息的贮存、复制、表达及其调控；认识细胞生物学与生物化学、遗传学、分子生物学、动物生物学等的联系。
2.能力目标：增强细胞生物学研究兴趣，善于对细胞生物学现象进行观察和思考，提高应用细胞生物学知识进行教育教学研究的能力；学会收集和分析细胞生物学问题，初步了解如何进行细胞生物学科学研究，为进一步的生命科学前沿知识的学习或从事生命科学教学科研相关研究奠定基础。
瞿中和《细胞生物学》教案
瞿中和《细胞生物学》教案一、教案概述《细胞生物学》是生物学的一个重要分支，主要研究细胞的结构、功能、发育和相互关系。
本教案以瞿中和教授的《细胞生物学》为基础，共分为十个章节。
本部分内容为前五个章节，包括细胞的概念与起源、细胞的基本结构、细胞膜与细胞壁、细胞质与细胞核、细胞的生长与分裂。
二、教学目标1. 理解细胞的概念与起源，掌握细胞的基本特征。
2. 熟悉细胞膜与细胞壁的结构与功能，了解它们在细胞生存中的作用。
3. 认识细胞质与细胞核的组成，理解它们在细胞生理活动中的作用。
4. 掌握细胞生长与分裂的基本过程，了解细胞周期及其调控机制。
三、教学内容1. 细胞的概念与起源：介绍细胞的概念、细胞的发现史、细胞的起源与进化。
2. 细胞的基本结构：讲解细胞膜、细胞壁、细胞质、细胞核等基本结构的组成与功能。
3. 细胞膜与细胞壁：阐述细胞膜的组成、结构与功能，细胞壁的组成、结构与功能。
4. 细胞质与细胞核：介绍细胞质的组成、功能，细胞核的组成、功能及核质关系。
5. 细胞的生长与分裂：讲解细胞生长的过程、调控因素，细胞分裂的类型、过程及调控。
四、教学方法1. 采用多媒体教学，展示细胞的结构与功能，增强学生的直观认识。
2. 结合实例讲解，使学生能够更好地理解细胞生物学的基本概念。
3. 开展课堂讨论，引导学生思考细胞生物学中的热点问题。
4. 布置课后作业，巩固所学知识，提高学生的实践能力。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、作业完成情况，占总评的30%。
2. 期中考试：测试学生对细胞生物学基本知识的掌握，占总评的40%。
3. 期末考试：全面考察学生对细胞生物学的理解与应用能力，占总评的30%。
六、教学内容6. 细胞器：详细介绍各种细胞器的结构、功能及其在细胞内的相互作用。
7. 细胞信号与通讯：阐述细胞信号传导的基本原理，细胞膜受体、信号转导通路以及细胞间的通讯机制。
8. 细胞代谢：讲解细胞内主要的代谢途径，如糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化，以及它们在能量供应和物质合成中的作用。
(细胞生物学基础)第四章细胞质基质与细胞内膜系统
在线粒体中，丙酮酸经过三羧酸 循环被彻底氧化分解，释放大量 能量并生成ATP。
03
内膜系统
内膜系统的组成
01
内质网
由扁平的膜囊和泡状的小管组成，分为粗面内质网和 光面内质网，是细胞内表面积最大的膜系统。
02 高尔基体 由扁平的囊和小泡组成，主要参与蛋白质的加工、分 类和运输。
03 溶酶体 含有多种水解酶，能够分解衰老的细胞器和外来微生 物等。
胞器的过程。这种转运方式在细胞内广泛存在，对于维持细胞的正常功
能至关重要。
03
跨膜运输
跨膜运输是指物质通过细胞膜的脂质双分子层进行运输的过程。细胞质
基质中的物质可以通过内膜系统中的膜蛋白进行跨膜运输，从而实现物
质在细胞内的定向流动。
信号转导
信号转导
细胞质基质和内膜系统中的各种分子和细胞器参与了信号转导过程。当细胞受到外界刺激 时，信号分子会与细胞表面的受体结合，引发一系列的生化反应，最终导致细胞反应的发 生。
氧化磷酸化
氧化磷酸化是能量代谢中的另一个重要过程，它涉及到线粒体中的电子传递和ATP合成。这个过程需要内 膜系统中各种酶和分子的参与和调控，以确保能量的正常产生和利用。
05
总结
本章重点回顾
细胞质基质的组成和功能
细胞质基质是由水、无机盐、 脂质、糖类、氨基酸、核苷酸 和多种酶等组成的复杂溶液， 具有维持细胞形态、提供能量 、参与物质合成和分解等作用 。
有机小分子
如氨基酸、核苷酸、糖类、脂 类等，参与细胞代谢和能量转 换。
酶类
参与细胞代谢和调节的酶类， 如蛋白质合成酶、分解酶等。
细胞质基质的功能
维持细胞的形态结构
细胞质基质提供了细胞骨架和膜结构的支撑，维 持细胞的形态和完整性。
(完整版)细胞生物学翟中和第四版教案
第一章绪论一．细胞生物学研究的内容和现状1．细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。
核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。
细胞生物学的主要研究内容一般可分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两大基本部分：大致归纳为下面几个领域：1）细胞核、染色体以及基因表达的研究2）生物膜与细胞器的研究3）细胞骨架体系的研究4）细胞增殖及其调控5）细胞分化及其调控6）细胞的衰老与凋亡7）细胞的起源与进化8）细胞工程当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1）细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学)相互渗透与交融是总的发展趋势2）当前研究的重点领域：I：染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用II：细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控III：细胞信号转导的研究IV：细胞结构体系的组装二．细胞学与细胞生物学发展简史1．细胞的发现2．细胞学说的建立其意义1838～1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”。
3．细胞学的经典时期4．实验细胞学时期5．细胞生物学学科的形成与发展第二章细胞基本知识概要细胞的基本概念1．细胞是生命活动的基本单位。
1）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位3）细胞是有机体生长与发育的基础4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性5）没有细胞就没有完整的生命2．细胞概念的一些新思考细胞是多层次非线性的复杂结构体系：细胞具有高度复杂性和组织性2）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是高度有序的，具有自组装能力与自组织体系。
3．细胞的基本共性1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。
《细胞生物学》教案
《细胞生物学》本课程的主要内容：第一章绪论第二章细胞的统一性与多样性第三章细胞生物学研究方法第四章细胞质膜第五章物质的跨膜运输第六章线粒体和叶绿体第七、八章细胞质基质与内膜系统；蛋白质的分选与膜泡运输第九章细胞信号转导第一章绪论本章教学目标及要求：1. 掌握细胞生物学的概念；2. 了解细胞生物学研究的基本内容、发展简史及其在生命科学中的重要地位。
教学重点：细胞的发现，细胞学说的内容及其意义。
考核要求：细胞生物学的概念，细胞的发现，细胞学说的内容和意义。
第一节细胞生物学研究的内容与现状什么是细胞：细胞是生命现象的物质结构基础，生命是细胞所独有的运动方式，有了细胞才有完整的生命活动。
细胞= 生命（生命特征）1）早在1925年，生物学大师Wilson就提出：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找，因为所有的生物体都是或曾经是一个细胞。
”2）我国高等学校在生物学的教学中，将细胞生物学定位为基础课程。
一、细胞生物学是现代生命科学的一门重要基础学科生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。
1、细胞生物学：是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学，它从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源和进化等重大生命过程。
2、细胞生物学的研究对象－－细胞：1976年，在美国波斯顿召开了第1次“细胞生物学”会议，标志了细胞生物学的诞生。
3、地位：与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。
细胞生物学与分子生物学相互渗透与交融是总的发展趋势。
4.当前细胞生物学研究中的三大基本问题：（1）细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的？（2）基因表达的产物-主要是结构蛋白质与核酸、脂质、多糖及其复合物，它们是如何逐级装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？其自组装过程的调控程序与调控机制是什么？（3）基因表达的产物-主要是大量活性因子与信号分子，是如何调节细胞最重要的生命活动（增殖、分化、衰老、凋亡）过程的？二、细胞生物学的主要研究内容（一）生物膜与细胞器（二）细胞信号转导（三）细胞骨架体系（四）细胞核、染色体以及基因表达（五）细胞增殖及其调控（六）细胞分化及干细胞生物学（七）细胞死亡（凋亡）（八）细胞衰老（九）细胞工程（十）细胞的起源与进化第二节细胞学与细胞生物学发展简史1、细胞学：利用光学显微镜对细胞的结构、功能和生活史进行研究，主要集中于静态描述。
《细胞生物学》课程教学大纲
《细胞生物学》课程教学大纲（Cell Biology）课程编号：1922011（1923011）课程类别：学科基础课（专业课）适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学后续课程：分子生物学、发育生物学、细胞工程、基因工程总学分：3.5 其中实验学分：1总学时：72 （其中理论40学时、实验32学时）教学目的和要求：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生命科学的四大基础学科之一，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握细胞的结构与功能，阐明细胞生命活动的基本规律，并为细胞的生命活动提供理论基础，为今后从事该领域及其相关领域的科学研究提供必要的基础。
教学内容与学时安排结论（1学时）一、课程介绍与要求二、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科三、细胞生物学的主要研究内容四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域本章重点：细胞生物学的主要研究内容。
难点：细胞生物学研究的总趋势与重点领域。
教学基本要求：了解当前细胞生物学研究的总趋势，理解细胞生物学是生命科学的重要基础课，掌握细胞生物学的主要研究内容。
第一章细胞概述（3学时）第一节细胞的发现及细胞学说的创立一、细胞的发现二、细胞学说的创立三、细胞学理论对细胞学发展的推动作用第二节细胞的共性一、细胞结构的共性二、细胞功能的共性三、细胞的形态四、细胞的大小及体积的恒定五、细胞及细胞器的计量单位第三节细胞的分子基础一、细胞中的水二、无机盐三、有机小分子四、生物分子及其功能五、细胞结构体系的组装第四节细胞的类型和结构体系一、原核细胞二、真核细胞的两种主要类型：动物细胞和植物细胞三、真核细胞的结构体系四、真核细胞与原核细胞的比较第五节病毒：非细胞的生命体一、病毒是比细胞更小的生命体二、病毒只能在细胞中增殖三、冠状病毒与SARS第六节细胞生命的进化一、细胞生命的起源二、真核细胞的起源三、从单细胞向多细胞进化本章重点：细胞学说的内容；细胞的共性；细胞的类型和结构体系；细胞生命的进化。
细胞生物学教案(翟中和完美版)笔记.
细胞生物学教案.第一章绪论教学目的1 掌握本学科的研究对象及内容；2 了解本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）；3 掌握与本学科有关的重大事件和名词。
教学重点本学科的研究对象及内容第一节细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科1.细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学2.细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。
二、细胞生物学的主要研究内容1. 细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。
2.生物膜与细胞器的研究膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。
3. 细胞骨架体系的研究胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要.性。
4. 细胞增殖及调控控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。
5. 细胞分化及调控一个受精卵如何发育为完整个体的问题。
（细胞全能性）6 .细胞衰老、凋亡及寿命问题。
7. 细胞的起源与进化。
8. 细胞工程改造利用细胞的技术。
生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。
目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程方面。
三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1. 染色体DNA与蛋白质相互作用关系；2. 细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；3 .细胞信号转导的研究；4 .细胞结构体系的装配。
第二节细胞生物学发展简史一细胞生物学研究简史1.细胞学创立时期 19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；2. 细胞学经典时期 20世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期；3. 实验细胞学时期（1900—1953）；4. 分子细胞学时期（1953至今）。
瞿中和细胞生物学教案
瞿中和细胞生物学教案一、课程简介本课程旨在帮助学生掌握细胞生物学的基本概念、原理和知识，培养学生对细胞结构和功能的理解。
通过本课程的学习，学生将能够了解细胞生物学的研究内容、研究方法，以及细胞在生命活动中的重要性。
二、教学目标1. 了解细胞的概念、起源和发展。
2. 掌握细胞的结构组成和功能。
3. 理解细胞与细胞之间、细胞与生物体之间的相互作用。
4. 学会运用细胞生物学的知识分析、解决实际问题。
三、教学内容1. 细胞的概念与起源1.1 细胞的概念1.2 细胞的起源与发展2. 细胞的结构组成2.1 细胞膜2.2 细胞质2.3 细胞核2.4 细胞器3. 细胞的功能3.1 物质运输3.2 细胞代谢3.3 细胞增殖与分化3.4 细胞信号传递4. 细胞与细胞之间的相互作用4.1 细胞粘附4.2 细胞间通道4.3 细胞外基质5. 细胞与生物体之间的关系5.1 细胞与组织5.2 细胞与器官5.3 细胞与系统四、教学方法1. 讲授：系统地传授细胞生物学的基本概念、原理和知识。
2. 实验：通过实验操作，使学生直观地了解细胞的结构和功能。
3. 讨论：引导学生运用细胞生物学的知识分析、解决实际问题。
4. 考察：评估学生对细胞生物学知识的掌握程度。
五、教学资源1. 教材：瞿中和《细胞生物学》教材。
2. 实验材料：显微镜、细胞培养器材、生物染色试剂等。
3. 网络资源：细胞生物学相关网站、学术期刊、在线课程等。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括16次理论课和8次实验课。
2. 进度安排：第1-8次课：细胞的概念与起源、细胞的结构组成、细胞的功能第9-10次课：细胞与细胞之间的相互作用第11-12次课：细胞与生物体之间的关系第13-16次课：实验课七、教学评价1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况，占比30%。
2. 期中考试：考察学生对细胞生物学知识的掌握，占比30%。
3. 实验报告：评估学生在实验课中的操作能力和分析能力，占比40%。
细胞生物学翟中和编 第7章 细胞质基质与内膜系统 ppt课件
无界膜的细胞器：如核糖体、中心粒等
内含物 胶原、色素等一些有形成份
PPT课件
5
溶酶体
核膜 内质网
质膜
细胞质溶质
高尔基复合体
分泌泡
真核细胞内膜系统各成分之间的关系
各内膜之间可通过出芽和融合而相P互P交T课流件, 但线粒体和叶绿体不参与此类交流6
The Endomembrane System is Complex.
细胞组分
细胞质基质 细胞核 内质网 高尔基体 溶酶体 胞内体 过氧化物酶体 线粒体
数目
1 1 1 1 300 200 400 1700
PPT课件
体积比
54 6 12 3 1 1 1 22
8
第一节 细胞质基质
一、细胞质基质的化学组成
细胞质基质
小分子 水和无机离子等 中等分子 脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物等 大分子 蛋白质、脂蛋白、多糖和RNA等 重要贮存化合物 如糖原等
是与蛋白分泌相关的一种多肽Sec61P等组成的复合物)。
PPT课件
35
RER合成的蛋白质包括
1. 分泌性蛋白质，如基质蛋白、酶、抗体、肽 类激素和细胞因子等。
2. 膜整合蛋白，如膜受体、膜抗原等。 3. 构成细胞器中的可溶性驻留蛋白。
PPT课件
36
2 . 蛋白质的修饰与加工 1）蛋白质的糖基化(glycosylation):单糖或寡
31
mRNA
AP
A
核糖体 信号肽
tRNA
SRP受体 细胞质
信号识别颗粒 (SRP)
PPT课件 内质网腔
32
PPT课件
33
Günter Blobel
细胞生物学教学教案设计完整版
直观演示法实施
实验演示
通过实验演示，让学生直 观感知细胞生物学的实验 方法和操作过程。
模型展示
利用细胞模型、分子模型 等教具，展示细胞结构和 功能，增强学生对知识的 印象。
视频播放
播放相关视频资料，展示 细胞生物学的动态过程和 微观世界，提高学生的学 习兴趣。
小组讨论法组织
分组讨论
将学生分成若干小组，围绕细胞生物 学的相关问题进行讨论，促进学生之 间的交流与合作。
03
营造积极、和谐的课堂氛围，激发 学生的学习兴趣和参与度。
04
激励机制设置和奖惩措施执行
01
设立多种形式的奖励机制，如表扬、 加分、颁发证书等，以激发学生的
学习动力。
03
奖惩要公平、公正，避免主观臆断 和偏见。
02
对于表现不佳的学生，要采取适当 的惩罚措施，如扣分、警告等。
04
教师要及时兑现奖惩承诺，树立信 誉和威信。
情感态度表现（20%）
能力发展水平（30%）
包括实验操作能力、问题解决能 力和创新能力等。
包括学习态度、团队合作精神和 科学素养等。
其他（10%）
包括课堂表现、出勤率等。
知识掌握程度（40%）
包括书面测试成绩和作业完成情 况等。
注
具体比例可根据实际情况进行调 整和优化。
07
教材分析与选用建议
主流教材特点对比分析
案例分析
提供与细胞生物学相关的案例，让学生分析并解决问题。
归纳小结要点
总结细胞膜、细胞器、细胞核的结构和功能要点。 强调细胞增殖的方式和过程，以及其在生物体生长发育和遗传变异中的重要作用。
指出细胞生物学在现代医学、生物工程等领域的应用前景。
瞿中和《细胞生物学》教案
细胞生物学（翟中和）第一章绪论细胞生物学研究的内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学：是在显微、亚显微与分子水平等不同层次上研究细胞结构、功能及生命活动规律的科学。
细胞生物学研究的对象是细胞。
细胞分子生物学是当前细胞生物学发展的主要方向。
细胞生物学研究的主要内容是细胞的形态与结构、代谢与调控、增殖分化、遗传变异、衰老与死亡、起源与进化、兴奋与运动以及细胞的传递等。
细胞生物学不同于细胞学主要表现在：第一，深刻性。
它从细胞整体结构，超微结构和分子结构对细胞进行剖析，并把细胞生命活动同分子水平和超分子水平联系起来。
第二，综合性。
这所研究的内容广泛涉及到许多学科领域，同生理学、遗传学、生物化学、发育生物学等融合到一起。
二、细胞生物学的主要研究内容大致可分为以下几个方面：(一)细胞核、染色体以及基因表达的研究(二)生物膜与细胞器的研究(三)细胞骨架体系的研究(四)细胞增殖及其调控（五)细胞分化及其调控(六)细胞的衰老与程序死亡(七)细胞的起源进化(八)细胞工程三、当前细胞生物学研究的总体趋势与重点领域（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题1、细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的？2、基因表达的产物如何逐级装配成基本结构体系及各种细胞器？3、基因表达的产物如何调节细胞最重要的生命活动过程的？（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用。
2、细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）的相互关系及调控3、细胞信号传导的研究4、细胞结构体系的装配第二节细胞学与细胞生物学发展简史一、细胞的发现英国学者胡克于1665年制造了第一台有科研价值的显微镜，第一次描述了植物细胞的构造，细胞的发现是在1665年。
1677—1683年，荷兰人列文胡克用自己设计好的显微镜第一次观察到活细胞。
二、细胞学说的建立及其意义建立：1838—1839年德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位，这就是著名的“细胞学说”。
细胞生物学(翟中和,高教四版)
细胞生物学（翟中和，高教四版）第一章绪论 (3)第二章细胞的统一性和多样性 (5)第三章细胞生物学研究方法 (9)第四章细胞质膜 (11)第五章物质的跨膜运输 (13)第六章线粒体和叶绿体 (15)第七章细胞质基质与内膜系统 (17)第八章蛋白质分选与膜泡运输 (20)第九章细胞信号转导 (21)第十章细胞骨架 (25)第十一章细胞核与染色质 (27)第十二章核糖体 (34)第十三章细胞周期与细胞分裂 (35)第十四章细胞增殖调控与癌细胞 (36)第十五章细胞分化与胚胎发育 (37)第十六章细胞死亡与细胞衰老 (39)第十七章细胞的社会联系 (40)第一章绪论第一节细胞生物学研究的内容与现状一、现代生命科学的一门重要的基础前沿学科当前细胞生物学研究的课题归纳起来包括3个根本性问题：（1）基因组是如何在时间与空间上有序表达的？（2）基因表达产物是如何逐级组装成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？（3）基因及其表达的产物，特别是各种信号分子与活性因子，是如何调节诸如细胞的增殖、分化、衰老、与凋亡等细胞最重要的生命活动过程的？二、细胞生物学得主要研究内容10个方面：（一）生物膜与细胞器（二）细胞信号转导基本研究内容3个方面：①细胞间信号传递：信号分子-受体作用②受体与信号跨膜转导：G蛋白与一系列受体③细胞内信号传递途径与网络调控-生物学效应（三）细胞骨架体系（四）细胞核、染色体及基因表达（五）细胞增殖及其调控增殖调控研究从两方面进行：①找控制增殖的因子②研究控制增殖的主要检验点相关的周期蛋白与依赖于周期蛋白的激酶的调控机理（六）细胞分化及干细胞生物学（七）细胞死亡（八）细胞衰老（九）细胞工程（十）细胞的起源于进化目前全球最热门的研究方向是：①细胞周期调控②细胞凋亡③细胞衰老④信号转导⑤DNA的损伤修复第二节细胞学与细胞生物学发展简史生物科学发展的3个阶段：①＞19世纪形态描述为主-生物科学②20世纪前半个世纪（1950年前）-实验生物学③20世纪50年代后-现代生物学一、细胞的发现二、细胞学说的建立及其意义当时“细胞学说”的基本内容：①细胞是有机体，一切动植物都是有细胞发育而来，并有细胞产物所构成②每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对其他细胞共同组成的整体的生命有所助益③新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生三、细胞学的经典时期（一）原生质理论的提出（二）细胞分裂的研究（三）细胞器的发现四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展（一）细胞遗传学（二）细胞生理学（三）细胞化学五、细胞生物学学科的形成与发展这个新阶段的基本特点可归纳如下：（1）研究对象：细胞（及社会），尤其活细胞（2）研究内容：细胞重大生命活动（3）研究重点：细胞信号调控网络，作为揭示生命活动分子机制方面（4）研究目标：多层次上特别是纳米层次揭示生命活动本质（5）研究特征：多领域、多学科交叉结构&流程示意图1.细胞重大生命活动及其相互关系示意图思考题1.根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，恰当地评价细胞生物学在生命科学中所处的地位及它与其它学科的关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章细胞质基质与内膜系统细胞内区室化（compartmentalization）是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
与原核细胞物不同，真核细胞具有复杂的内膜系统，把细胞质区分成不同的功能区隔。
细胞内被膜区分为3类结构：细胞质基质内膜系统（主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等）其它膜相细胞器（如线粒体，叶绿体，过氧化物酶体，细胞核）第一节细胞质基质及其功能细胞质基质：真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，占据着细胞膜内、细胞核外的细胞内空间，称细胞质基质。
一、细胞质基质的含义细胞质基质是一种高度有序的、有精细区域化的、动态的凝胶结构体系。
（不是简单、均一的溶液）二、细胞质基质的功能1. 进行各种生化代谢活动（糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等）2. 为部分蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所3．和细胞骨架一起，辅助完成物质的运输、细胞的运动、维持细胞形态4. 维持细胞器的实体完整性，供给细胞器行使功能所需要的底物，提供细胞生命活动所需要的离子环境5.修饰或降解蛋白质（1）蛋白质的修饰与辅酶或辅基的结合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等（2）控制蛋白质的寿命真核细胞的细胞质基质中，有一种识别并降解错误折叠或不稳定蛋白质的机制：泛素化和蛋白酶体介导的蛋白质降解途径。
共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和错误折叠或异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。
（3）降解变性和错误折叠的蛋白质变性和错误折叠的蛋白质的降解作用，可能涉及对畸形蛋白质所暴露出的氨基酸疏水基团的识别，并由此启动对蛋白质N端第1个氨基酸残基的作用，结果形成了N端不稳定信号，被依赖于泛素的蛋白酶体途径彻底降解。
（NOTE：另一条途径是溶酶体消化清除。
）（4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象主要靠热休克蛋白(heat shock protein, HSP)来完成。
在正常细胞中，HSP选择性地与畸形蛋白质结合形成聚合物，利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白质溶解，并进一步折叠成正确构象的蛋白质。
第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统（广义）：指在结构，功能乃至发生上相关的细胞内膜形成的细胞结构，包括核被膜、内质网、高尔基体及其形成的溶酶体和分泌泡等，以及其它细胞器如线粒体，质体和过氧化物酶体等膜包围的细胞器（膜性细胞器）。
细胞内膜系统（狭义）：由单层膜包被的细胞器或细胞结构，他们在结构，功能乃至发生上是相互关联的动态整体。
主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。
内膜系统形成了一种胞内网络结构，其功能主要在于两个方面：一、扩大膜的总面积，为酶提供附着的支架，如脂肪代谢、氧化磷酸化相关的酶都结合在细胞膜上。
二、将细胞内部区分为不同的功能区域，保证各种生化反应所需的独特的环境。
一、内质网内质网是一种动态结构，具有高度的多型性。
微粒体是细胞匀浆和超速离心过程中，由破碎的内质网形成的近似球形的囊泡结构，包含内质网膜与核糖体2种基本组分。
生物化学家称之为微粒体（microsome）。
（一）内质网的两种基本类型根据结构与功能，内质网可分为2种基本类型：糙面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）和光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER）。
细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构的一部分。
1. 糙面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）RER呈扁平囊状，排列整齐，膜外有核糖体附着。
分泌性蛋白和多种膜蛋白合成的基地。
膜上有蛋白复合体——移位子（translocon），中心形成直径约2nm的“通道”，与新合成的多肽转移有关。
2. 光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER）SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。
是脂质合成的重要场所。
肌肉细胞中的肌质网是一种特化的SER，称为肌质网，可贮存Ca2+，与肌肉收缩有关。
3. 内质网的化学组成ER膜中含大约60%的蛋白和40%的脂类。
ER约有30多种膜结合蛋白，另有30多种位于内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：葡糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶；核糖体结合糖蛋白（ribophorin）只分布在RER；P450酶系只分布在SER。
（二）内质网的功能1．蛋白质的合成是糙面内质网的主要功能蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质游离的核糖体。
有些蛋白质在合成开始不久后便转移到内质网上继续合成，多肽链边延伸边穿过内质网膜进入内质网腔中。
这些蛋白质主要有：（1）向细胞外分泌的蛋白质如消化酶、抗体、激素；（2）整合膜蛋白在内质网合成时方向性就已确定，在后续转运过程中，其拓扑学特性始终保持不变。
（3）细胞器中的可溶性驻留蛋白如溶酶体和液泡中的酸性水解酶，内质网、高尔基体和胞内体中可溶性驻留蛋白。
（4）需要进行修饰的蛋白如糖蛋白。
2. 光面内质网是脂质合成的重要场所大多数膜脂是完全在SER中合成的。
3．蛋白质的修饰与加工包括糖基化、羟基化（Pro和Lys）、酰基化(发生在内质网胞质侧，通常是软脂酸共价结合在跨膜蛋白的Cys残基上)、二硫键形成等。
其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。
糖基化的概念：蛋白质糖基化是指在蛋白质合成的同时或合成后，在酶催化下将寡糖链连接在肽链特定的糖基化位点，形成糖蛋白。
糖基化的类型：分为2种，O-连接的糖基化和N-连接的糖基化4．新生多肽的折叠与组装内质网是蛋白质分泌转运途径中行使质量监控的重要场所。
不能正确折叠的畸形肽链或未组装成寡聚体的蛋白质亚基，一般都不能进入高尔基体，被识别后通过Sec61p复合体从内质网腔转至细胞质基质，进而通过泛素依赖性蛋白酶体途径降解。
内质网膜腔面上附着有蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase, PDI），可以切断二硫键，帮助新合成的蛋白质重新形成二硫键并产生正确折叠的构象。
内质网上合成的蛋白质的折叠和组装还需要分子伴侣Bip（binding protein, 属于hsp70家族的ATP酶）的帮助，需要消耗能量。
蛋白二硫键异构酶和Bip等内质网驻留蛋白都具有4肽驻留信号KDEL(Lys-Asp-Glu-Leu)或HDEL（His-Asp-Glu-Leu），以保证他们驻留于内质网中，并维持很高的浓度。
分子伴侣：帮助其它蛋白质正确折叠、组装和易位转运的一类蛋白质，本身并不成为最终产物的成员。
5. 内质网的其它功能（1）解毒作用（2）特化为肌质网，储存Ca2+和调节细胞Ca2+浓度（3）固醇类激素的合成（4）调节血糖浓度（5）支撑作用二、高尔基体（高尔基器、高尔基复合体）（一）高尔基体的形态结构与极性1. 高尔基体的形态结构高尔基体由数个扁平膜囊整齐堆叠成主体结构，周围有许多大小不等的囊泡结构。
高尔基体至少由互相联系的4个部分组成连续的整体结构：高尔基体顺面膜囊或顺面网状结构（cis Golgi network,CGN）、高尔基体中间膜囊、高尔基体反面膜囊、反面高尔基网状结构（trans Golgi network,TGN）。
2.高尔基体的极性高尔基体是一种有高度极性的细胞器。
（二）高尔基体的功能高尔基体的主要功能将内质网合成的蛋白质进行加工、分类（分选）与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外；内质网合成的脂质一部分也通过高尔基体向细胞质膜和溶酶体膜等部位运输。
此外，高尔基体还是细胞内糖类合成的工厂。
1. 高尔基体参与细胞的分泌活动高尔基体负责对在内质网合成的蛋白质进行加工，分类（选）并运出。
高尔基体对蛋白质的分类（分选），依据的是蛋白质本身所具有的信号序列或信号斑。
2. 蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质糖基化的作用（目前对其生物学意义了解还不够完善和深入）：①糖基化的蛋白质其寡糖链具有促进蛋白质正确折叠和增强蛋白稳定性的作用；②糖基化修饰使不同蛋白质携带不同的标志，以利于在高尔基体进行分选与包装，同时保证糖蛋白从糙面内质网至高尔基体膜囊单向转移；(如溶酶体酶的M6P标记)③细胞表面、细胞外基质密集存在的寡糖链，可通过与另一个细胞表面的凝集素之间发生特异性相互作用，直接介导细胞间的双向通讯，或参与分化、发育等多种过程；④多羟基糖侧链作为分子标志之一，可能参机体细胞间识别，以及宿主细胞与病原微生物之间的识别。
⑤寡糖链形成保护性的细胞外被，限制其他大分子接近细胞表面的膜蛋白，同时又不像细胞壁那样限制细胞的形状与运动。
（这一点可能糖基化的进化意义）3．蛋白酶的水解和其他加工过程高尔基体中蛋白酶解加工方式可归纳为3种类型：（1）将没有生物活性的蛋白原(proprotein)N端或两端的序列切除形成成熟多肽。
如胰岛素、胰高血糖素及血清蛋白等。
（2）将含有多个相同氨基序列的前体水解为同种有活性的多肽。
如神经肽。
（3）将具有不同信号序列的蛋白前体分子加工成不同的产物。
三、溶酶体溶酶体是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器；溶酶体具有异质性，形态大小及内含的水解酶种类都可能随不同生理功能阶段有很大的不同；常用的标志酶为酸性磷酸酶。
溶酶体的主要功能是进行细胞内的消化作用。
（一）溶酶体的形态结构与类型1、初级溶酶体溶酶体膜虽然与质膜厚度相近，但成分不同，主要区别是：①膜有质子泵，将H+泵入溶酶体，使其PH值降低。
（V型质子泵）②有多种载体蛋白，用于水解产物向外转运。
③膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。
2、次级溶酶体初级溶酶体与细胞内的自噬泡或异噬泡（胞饮泡或吞噬泡）融合形成的进行消化作用的复合体，是正在进行或完成消化作用的溶酶体，内含水解酶和相应的底物。
3、残质体又称后溶酶体（post-lysosome），已失去酶活性，仅留未消化的残渣，故名。
（二）溶酶体的功能溶酶体的基本功能是细胞内的消化作用，是细胞内的消化器官。
消化作用可概括成3种途径：内吞作用、吞噬作用、自噬作用。
1. 清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞。
2. 防御功能如巨噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。
3. 作为细胞内的消化“器官”，为细胞提供营养4. 在分泌腺细胞中，溶酶体常常摄人分泌颗粒，参与分泌过程的调节如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。
5. 参与细胞凋亡如蝌蚪尾巴的退化。
6. 形成精子的顶体（三）溶酶体的发生初级溶酶体是在高尔基体的trans面以出芽的形式形成的。
溶酶体酶以多种分选途径进入溶酶体。
了解比较清楚的溶酶体分选途径是M6P途径。
M6P途径：内质网上核糖体合成溶酶体蛋白→进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰→进入高尔基体Cis面膜囊→N-乙酰葡糖胺磷酸转移酶识别溶酶体水解酶的信号斑→将N-乙酰葡糖胺磷酸转移在1~2个甘露糖残基上→在中间膜囊磷酸葡糖苷酶切去N-乙酰葡糖胺形成M6P标志→与trans 膜囊上的M6P受体结合(或通过组成型分泌途径转运到细胞表面或分泌到细胞外→与质膜M6P 受体结合)→选择性地包装成网格蛋白/AP包被膜泡→脱被转运泡/内吞泡→与晚期胞内体融合，酶去磷酸化和与受体解离，受体返回TGN或质膜循环利用→形成初级溶酶体。