细胞生物学复习资料及习题课稿

第二信使：为细胞信号传导过程中的次级信号。指胞内信号分子，是由胞外刺激信号（第一信使）与受体作用后在胞内最早产生的信号分子。现已知道的有：cAMP、cGMP、IP3、GD 等。其相互间调节控制的关系十分复杂。G蛋白：又称为GTP结合调节蛋白，是偶联受体接受信号与第二信使的产生之间的膜上信号转换系统。由α、β、γ三个亚基组成。当G 蛋白与受体结合而激活时，它就同时结合上GTP，继而触发效应器，把胞外信号转换为胞内信号；而当GTP水解为GDP后，G蛋白就失去信号转换的功能。钙调素：是分子分布最广、了解最多的一种钙结合蛋白。由19种148个氨基酸组成的一种耐热、酸性、小分子可溶性球蛋白。这种小分子蛋白质活性由Ca2＋浓度调节；它本身又可调节细胞质Ca2＋水平。以Na＋－K＋泵为例说明主动运输的机理。解：Na＋－K＋泵存在于一切动物细胞的细胞膜上，是由α和β二种亚基组成的跨膜多次的膜整合蛋白，具有ATP酶活性，因此，也被称作Na＋－K＋ATP 酶。其工作模式是在α亚基的细胞内侧与Na＋相结合促进ATP 水解，α亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化，引起α亚基构象改变，将Na＋逆浓度梯度泵出细胞，同时细胞外的K＋与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K＋逆浓度梯度泵进细胞，完成整个循环。每个循环消耗一个A TP分子，泵出3个Na＋和泵进2个K＋。由此可以看出，主动运输的机理是在膜载体的协助下，由A TP供能，直接或间接将所转运的物质逆浓度梯度运出或运入细胞的过程。试概述H+泵的类型与作用。解：H＋－ATP酶指转运H＋的ATP酶或称为H＋泵。可分为三种类型：一种与Na ＋－K＋泵和Ca2+泵结构类似，在转运H＋的过程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上，称为P型质子泵。第二种存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，转运H＋过程中不形成磷酸化的中间体，称为V 型质子泵，其功能是从细胞质基质中泵出H＋进入细胞器，有助于保持细胞质基质中性环境和细胞器内的酸性pH；第三种存在于叶绿体类囊体、线粒体内膜和多数细菌质膜上，它以相反的方式来发挥其生理作用，即H＋顺浓度梯度运动，将所释放的能量A TP合成耦联起来。细胞内Ca2+的分布特点和钙转移系统的主要成分，阐述在胞外信号分子的作用下细胞内Ca2+信号的产生、传递与终止的过程及其生物学效应。通常细胞总钙以结合态（与带负电的脂类或蛋白质结合）和自由离子态（Ca2+）两种形式存在。在通常情况下，细胞外液中，结合钙约占50-60%。细胞内钙99.9%以上为结合钙，分布不均匀。许多被称为“钙库”的细胞器，如内质网、线粒体等，其钙含量很高，具有对Ca2+很大的缓冲能力。Ca2+信号产生和灭活的基础是胞内Ca2+的分布和细胞存在复杂的Ca2+转移系统。钙的转移系统包括质膜上的、内质网膜上的和线粒体膜上三处的转移系统。质膜上有两个Ca2+转移系统：高亲和力低容量的Ca2+泵（Ca2+-ATP酶）与低亲和力高容量的Na＋－Ca2+交换器。（1）钙泵：钙泵是一种疏水的膜结合蛋白分解1个ATP可将1-2个Ca2+跨膜转移到胞外，同时以1：2比例将H＋转移到细胞内，使离子交换结果为电中性。（2）Na＋-Ca2+交换器：它主要存在于兴奋性细胞如神经细胞和肌细胞。它与Ca2+泵不同，不能直接ATP作能源，Na＋- Ca2+交换器排出1个Ca2+，交换进入3个Na＋。靠着化学梯度和电位梯度二者的结合驱动的。（3）离子通道：Ca2+从胞外内流是通过质膜上钙离子通道。Ca2+通道是一种膜内在蛋白，它通过构象变化呈开放或关闭状态，从而控制Ca2+的流动。内质网与线粒体在运送Ca2+的数量上远远超过质膜。内质网钙转移系统：（1）内质网Ca2+泵：内质网或肌浆网含有丰富的Ca2+泵，其结构与质膜Ca2+泵类似，也是靠水解ATP 将细胞溶质中Ca2+逆浓度梯度泵入内质网。（2）内质网Ca2+通道。线粒体起着持久的、大容量的调节作用。线粒体吸入Ca2+依靠叫做单一运送器的膜蛋白，其能量来自线粒体呼吸作用形成的膜电位。它以2 个Na＋交换1 个Ca2+，即是电中性的，这使得线粒体内膜电位很高时，也不影响交换，Ca2+始终可以缓慢释放。故线粒体钙库对肌肉的舒缩不起直接作用。钙信号的产生与终止是细胞内Ca2+增减、波动的结果。如神经冲动经轴突传到肌细胞的运动终板，使肌肉细胞膜去极化，经T小管传到肌质网，Ca2+

通道开放释放出Ca2+至肌浆中。Ca2+与肌钙蛋白的C亚基结合，引起构象变化，TnC与TnI、TnT 结合力增强，TnI与肌动蛋白结合力削弱，分离，变成应力状态；同时，TnT消除肌动蛋白与肌球蛋白结合的障碍，肌动蛋白附着到肌球蛋白细丝弯曲，同时，释放出ADP ＋Pi和能量。弯曲后的肌球蛋白头部能结合ATP，从而把肌动蛋白分开。肌球蛋白恢复原来的构型，结果造成细丝和粗丝间的滑动，表现为ATP水解和肌肉收缩。当达到肌肉细胞的一系列冲动一经停止，就通过肌质网膜和质膜上的Ca2+泵等主动运输将细胞溶质中Ca2+泵走，于是收缩周期停止。影响质膜的流动性(1)脂肪酸链的长度和饱和程度，原核细胞膜的流动性就是由脂类分子构成的膜中脂肪酸链的长度和双键数量的变化来调节的。（2）胆固醇/磷脂的比值。胆固醇含量的增加可提高膜脂的有序性，降低膜脂的流动性。（3）卵磷脂/鞘磷脂的比值。卵磷脂的脂肪酸不饱和程度高，相变温度低；鞘磷脂的脂肪酸饱和程度高，相变温度高。（4）膜蛋白与膜脂的结合，也影响膜的流动性。此外，膜脂的极性基团、环境温度、离子强度、金属离子等均可对膜的流动性产生一定影响。细胞质基质：在真核细胞的细胞质中，除可分辨的细胞器以外的胶状物质，称为细胞质基质。它是一种高度有序且又不断变化的结构体系。在确保与协调各种代谢反应、胞内物质运输与信息传递等方面，起重要作用。内膜系统：指真核细胞内在结构、功能乃至发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构。主要指核膜、内质网、高尔基体以及细胞质的各种囊泡。而质膜、液泡膜以及溶酶体膜是这些内膜系统活动的最后产物。内质网：是分布于细胞质中由膜构成的网状管道系统，有两种：粗面型内质网和光滑型内质网。前者指膜上附有核糖体颗粒。后者膜外面不附有核糖体，表面光滑，主要是合成和运输类脂和多糖，它也可能是细胞之间的通讯与传递系统。高尔基体：又称高尔基器或高尔基复合体，是由一些堆叠的扁平囊所组成。主要功能是分泌活动、蛋白质加工、合成多糖参与新细胞壁的形成等。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，其主要功能是进行细胞内的消化作用。可分为初级溶酶体、次级溶酶体和残余体。蛋白质分选：新生肽由其合成部位正确地运转到其行使功能部位的过程。包括细胞质基质中和粗面内质网上合成多肽的分选途径。分子伴侣：是促进其他蛋白质正确折叠和组装的一类蛋白质分子，但其自身并不参加最终产物的组成的一类蛋白质分子或其复合物。分子伴侣进化上相当保守。过氧化物酶体：又称微体，是由单层膜围绕的、内含一种或多种氧化酶类的细胞器。是一类异质性的细胞器。信号肽：是分泌性蛋白N端的一个肽段，可指导其在内质网膜上合成，这一肽段在蛋白质合成结束之前被切除。信号肽一般有16—26个氨基酸残基，其中包括疏水核心区、信号肽的C端和N 端等三个部分。多数蛋白质都是加了糖基化过程是在哪儿发生和怎样完成的？其功能是什么？答：糖基化作用是将单糖或寡糖加到蛋白质上的过程，此过程在内质网腔中开始。当新生肽链上出现糖基化信号时，糖基转移酶即催化N-联糖转移到新生蛋白质的特殊天冬酰胺的酰胺基上。在高尔基体中，N-联糖被进一步修饰。另一组糖称为O-联糖，它们被加到丝氨酸、苏氨酸、有时也会加在羟脯氨酸和羟赖氨酸的—OH 基上。O-联糖是在ER腔或高尔基体内通过酶的作用将单糖一个接一个逐次到氨基酸的羟基上而合成的。蛋白质糖基化的生理作用可概括为以下几点：（1）为各种蛋白质打上不同的标志，以利于保证糖蛋白从粗面内质网至高尔基体膜囊的单方向转运以及高尔基体的分类和包装；（2）影响多肽的构象；（3）提高蛋白质抗蛋白酶的能力，增强蛋白质的稳定性；（4）影响蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质。结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。解：高尔基体的结构是由一些排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起，周围有大量的大小不等的囊泡结构。高尔基体是一种有极性的细胞器，这不仅表现在它在细胞中往往有比较恒定的位置的方向，而且物质从高尔基体的一侧进入，从另一侧输出，因此每层膜囊也各不相同。高尔其体至少由相互联系的四个部分组成：（1）高尔基体顺面膜囊或顺面管网结构，是位于其顺面最外侧的扁平膜囊。这里是接受来自内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入高尔基体中