第四章刘凌云 细胞质膜与细胞表面
最新细胞生物学翟中和第四版课后习题答案
第四章：细胞膜与细胞表面1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？以极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表而。
生物膜具有两个显著的特征，即膜的不对称性和膜的流动性：D、生物膜结构的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能，有的功能只发生在膜外侧，有的则在膜内侧，这是生物膜发生作用所必不可少的。
如调节.细胞内外Na+、K+的Na+-K+ATP酶，其运转时所需的ATP是细胞内产生的，该酶的ATP结合点正是处于膜的内侧面：许多激素受体等接受细胞外信号的则处于细胞外侧。
2）、膜的流动性与物质运输、能量转换、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。
可以说，一切膜的基本活动均在生物膜的流动状态下进行。
2、何为内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？内在膜蛋白又称整合膜蛋白，这类蛋白部分或全部插入脂双层中，多数为横跨整个膜的跨膜蛋白。
它与膜结合的主要方式有：1）、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
2）、跨膜结构域两端携带正电荷的纨基酸残基，如精敏酸、赖缎酸等与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca+、Mg+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
3）、某些膜蛋白通过自身在细胞质基质一侧的半胱织酸残基上共价结合的脂肪酸分子，插到膜双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。
3、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。
生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程，是随着实验技术和方法的改进而不断完善的：D、1925年:质膜是由双层脂分子构成的；2）、1935年：提出“蛋白质一脂质一蛋白质”的三明治式的质膜结构模型，这一模型影响达20年之久：3）、1959 年提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由“蛋白质一脂质一蛋白质”的单位膜构成：4）、1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动：②膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂双层分子。
高中生物第一轮复习-第四章第一节 第二课时
植物细胞质壁分离复原现象
< 外界溶液浓度 细胞液的浓度，细胞吸水
植物细胞的吸水和失水
细胞液浓度小于外界溶液浓度时 ----细胞失水 质壁分离
细胞液浓度大于外界溶液浓度时 ----细胞吸水 质壁分离复原
质壁分离
液泡
间隙 （充满外界溶液）
质壁分离复原
如图是处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表
皮细胞，下列说法错误的是 B
探究：植物细胞的吸水和失水
1、将白菜剁碎做馅时,常常放一些盐,一会儿 后就可看到水分渗出。 2、对农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象。
提出问题：
1.植物细胞在什么情况下会失水？ 2.原生质层相当于一层半透膜吗？
作出假设：
原生质层相当于一层半透膜
探究：植物细胞的吸水和失水
设计实验：
①实验目的：验证原生质层相当于一层半透膜
1、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发黄，俗称“烧
苗”。其原因是（B ）
A、根细胞从土壤中吸收的养分过多
B、根细胞不能从土壤中吸水
C、根系不能将水向上运输
D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
2、利用高浓度盐水（NaCl溶液）杀菌防腐的原理
是（D）
A、盐水中的Cl－有杀菌防腐的作用 B、盐水中的Na＋不利于细菌的生活 C、盐水是中性的，不适于细菌的生活 D、由于渗透作用使细菌细胞内的水分渗出而死亡
51.00 48.55
38.66 28.16
4、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择性 有普遍性吗？
细胞对于物质的吸收有选择性。
普遍存在（同一生物对不同离子的吸收量不同；
不同生物对同一种离子的吸收量不同。）
结论：细胞膜和其他生物膜都具有选择透过性
第4章 细胞质膜
脂锚定膜蛋白的3种类型
A：脂肪酸结合到膜蛋白 N 端的甘氨酸残基上 B：烃链结合到膜蛋白 C 端的半胱氨酸残基上 C：通过糖脂锚定在细胞质膜上
去垢剂
第 一
去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子， 是 分离与研究膜蛋白的常用试剂
节
细 胞 膜 的 结 构 模 型
膜糖：糖脂、糖蛋白
细胞质膜上的膜糖都位于质膜外表面， 内膜系统中的膜糖则面向细胞器腔面！
第 一、生物膜的基本特征
二
节 膜的流动性
生 物
膜的不对称性：
膜
基 本
二、细胞膜的基本功能
特
征
与
功
能
一、膜的流动性
膜的流动性是是所有的生物膜的基本特征，是细胞 生长增殖等生命活动的必要条件
结
构
模
型
甘油磷脂
甘油磷脂的类型
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）——PE 磷酯酰丝氨酸——PS 磷脂酰胆碱（卵磷脂）——PC 磷脂酰肌醇——PI
甘油磷脂分子的主要特征
一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂除外，有 4个非极性尾。
极性头部的大小影响脂双层的曲度 脂肪酸链碳原子数为偶数（多为16或18个碳原子） 除饱和脂肪酸外，常含有不饱和脂肪酸。
生
物 膜
• 膜骨架、鞭毛、纤毛、微绒毛和伪足等
基
本
特
征
与
功
能
膜骨架
第 二
是由质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的
节
网架结构；参与维持质膜的形状并协助质膜完
生 物
成多种生理功能。位于细胞质膜下约0.2μm厚
膜
基 的溶胶层。
【北京大学】医学院--专业课程--《细胞生物学》第四章-细胞质膜与细胞表面结构
一、胞质膜的结构模型
研究简史
结构模型 生物膜结构
结构模型
E.Gorter和F．Grendel（1925）:
“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型
J.D.Robertson（1959年）： 单位膜模型(unit membrane model) S.J.Singer和G.Nicolson（1972）： 生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model)
生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维流体。
“Central dogma ” of membrane biology
膜的流动性
膜脂的流动性 膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的,脂肪酸链越短, 不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明 显的影响。在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含 量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。在动物细胞 中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。 荧光抗体免疫标记实验
生物膜结构的特征
膜的不对称性：细胞质膜的不对称性是指细胞质膜 脂双层中各种成分不是均匀分布的，包括种类和数 量的不均匀。 膜的不对称性的含义和意义：
含义：质膜的内外两层的组分和功能有明显的差异，称为膜 的不对称性，膜脂、膜蛋白、糖复合物等均不对称。
细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性。这 些方向性的维持就是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供； ② 膜不仅内外两侧的功能不同， 分布的区域对功能也有影响。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； ③ 糖脂是位于脂双层的外侧的信号或受体、磷脂酰肌醇主要集中在 内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关键作用。
间隙连接(gap
生物第四章知识点总结高一
生物第四章知识点总结高一生物科学是一门致力于研究生命的学问，涵盖了从微观的细胞层面到宏观的生态系统层面的内容。
在高中生物课程的第四章中，我们学习了一些重要的生物知识点，涉及到细胞结构、细胞代谢和生物进化等方面。
以下是对这些知识点的总结和梳理。
细胞是生物的基本单位。
细胞可以分为原核细胞和真核细胞，两者的主要区别在于是否有细胞核。
原核细胞没有有膜包裹的细胞核，而真核细胞则有。
细胞内有各种细胞器，如线粒体、内质网、高尔基体等，这些细胞器在细胞的生命活动中发挥着重要的作用。
细胞膜是细胞的外包裹物，起着控制物质进出的作用。
细胞膜是由磷脂双分子层组成的，其中的蛋白质和糖类分子起到了不同的功能。
细胞膜还包括了许多通道蛋白和钠钾泵等结构，这些结构调节了细胞内外溶质的平衡。
细胞呼吸是细胞进行能量代谢的过程，通常可以分为有氧呼吸和无氧呼吸。
有氧呼吸主要发生在线粒体中，通过氧化葡萄糖来生成三磷酸腺苷（ATP），这是细胞所需的能量物质。
无氧呼吸在缺氧环境中进行，利用其他物质如乳酸和酒精来代替氧气。
光合作用是植物和一些原核生物的重要生命活动，是地球上最主要的能量来源之一。
光合作用通过光合色素吸收光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖并释放氧气。
光合作用的反应过程主要发生在叶绿体中。
细胞分裂是细胞生命周期中的重要环节，可以分为有丝分裂和无丝分裂两种方式。
有丝分裂是指在有丝分裂纺锤体的引导下，染色体按照一定的顺序进行复制、缩短、移动和分离的过程。
无丝分裂则是不需要纺锤体的参与，染色体直接分裂，细胞也会平分为两个子细胞。
进化是生物学的核心概念之一，描述了物种的遗传变化和适应环境的过程。
达尔文提出了自然选择的理论，认为物种会逐渐适应环境的变化并传递适应性特征给下一代。
进化过程中，突变、基因漂变、基因流动和自然选择等因素相互作用，形成了丰富多样的生物世界。
遗传学是生物学的重要分支，研究基因传递和遗传变异的规律。
基因是生物个体遗传信息的单位，通过DNA分子进行存储和传递。
动物学(刘凌云)笔记
普通动物学笔记(刘凌云版)绪论1.1动物学的涵义动物学是生命科学研究的一大分支，是以动物为研究对象，以生物学的观点和方法，系统地研究动物的形态结构、生理、生态、分类、进化、与人类的关系的科学。
1.2研究动物学的基本观点和方法自然界是一个相互依存，互相制约，错综复杂的整体，动物是生物界的一个组成部分。
要学习研究生命科学，首先要具有正确的生物学观点。
对复杂的生命现象的本质的探讨，不能用简单的方法做出结论，需要用生物学的观点善于对科学的事实加以分析和综合。
2.1基本观点生物学观点：动态地注意形态与功能的统一，生物体对环境的适应，整体与局部之间的相互关系，有机体各层次之间的联系，以及个体发育与系统发育的统一。
2.2基本方法2.2.1观察描述法观察是动物学研究最基本的方法，通过观察从客观世界中获得原始第一手材料。
科学观察的基本要求是客观地反映所观察的事物，并且是可以检验的。
观察结果必须是可以重复的。
只有可重复的结果才是可检验的，从而才是可靠的结果。
观察需要有科学知识。
观察切不可为原有的知识所束缚。
描述即将观察的结果如实地记录下来。
包括：文字描述、绘图（生物图）、摄影、摄像、仪器记录2.2.2比较法没有比较就没有鉴别没有比较就无从揭示生命的统一性和多样性之间的关系。
没有比较无法处理生物界从简单到复杂，从低等到高等的大量材料。
只有通过对不同种属动物从宏观的形态结构到微观的细胞、分子水平的比较，才能对有关动物学的各种问题进行研究并得到正确的结论。
2.2.3实验方法实验是在人为地干预、控制所研究对象的条件下对动物生命现象进行观察研究的方法。
3动物学课程的教学要求用生物学的观点和比较分类、归纳求同、演释推理的方法，掌握动物的体制结构，形态机能，生活习性和生活规律等基础知识，并加深对以动物代谢和适应为中心，发育为骨干，及动物界的个体发育与系统发育的统一、形态与机能的统一、机体与环境的统一的动物学原理的理解。
4生物分界物质世界是由生物和非生物二部分组成。
《细胞生物学》第四章 细胞膜与细胞表面笔记教案
第四章细胞膜与细胞表面第一部分：细胞膜与细胞表面特化结构质膜（plasma membrane）包在细胞外面，所以又称细胞膜（cell membrane），它不仅是区分细胞内部与周围环境的动态屏障，更是细胞物质交换和信息传递的通道。
围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。
质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。
生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础，细胞的能量转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递、细胞运动等活动都与膜的作用有密切的关系。
质膜表面寡糖链形成细胞外被（cell coat）或糖萼（glycocalyx）；质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。
细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。
第一节质膜的化学组成质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。
膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。
动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。
一、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
（一）、磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。
磷脂分子的主要特征：具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链，图4-1），但存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上的心磷脂具有4个非极性的区域（图4-2）。
脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。
常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
图4-1磷脂的结构图4-2心磷脂1、甘油磷脂以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上(图4-3)。
主要类型有：磷脂酰胆碱（phosphatidyl choline，PC，旧称卵磷脂）、磷脂酰丝氨酸（phosphatidyl serine，PS）、磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE，旧称脑磷脂）磷脂酰肌醇（phosphatidyl inositol，PI）和双磷脂酰甘油（DPG，旧称心磷脂）等。
普通动物学 刘凌云-3-3原生动物
自由生活的种类,借体表的渗透作用，从周围环境中摄取溶于水
中的有机物质（各种孢子虫等）。可通过体表的渗透作用摄取
而200获8-9-得12 营养
马惠钦制作
7 繁殖 包括无性生殖和有性生殖两类。
(1)无性生殖有四种方式：
1）二分裂，即细胞核先分裂，（一般有丝分裂），然 后细胞质也平均分裂为二，因此形成两个相等的子体 （如变形虫、眼虫、草履虫等的无性生殖）。
裂繁殖，这种囊壁常很坚厚，称为卵囊。
2008-9-12
卵囊
马惠钦制作
贝氏等孢球虫成 熟卵囊内含有2 个孢子囊，每个 孢子囊含4个子 孢子
9、呼吸——通过扩散作用，从周围的水中获得氧。 体表、厌氧或 兼性厌氧呼吸（寄生类型）、光合产氧供呼吸（有色素体类型于光 下） 。
10、排泄——通过细胞膜的渗透作用进行。有伸缩泡的种类，伸
2008-9-12
马惠钦制作
❖ 群体虽然是多个细胞，但与多细胞动物有区别，在 于细胞分化程度不同，多细胞动物的细胞分化为组 织、器官、系统协调活动；而原生动物的群体没有 细胞的分化，或只有生殖细胞和体细胞的分化，体 细胞没有进一步分化，群体内的各个体细胞具有相 对独立性。
2008-9-12
马惠钦制作
缩泡除调节水分外，也有一定程度的排泄作用.
一般的含氮代谢废物都是水溶性的，可以通过扩散作用从细胞表面排出。此外，还有伸 缩泡，位于细胞质中，由一层与细胞膜相似的膜包围而成，泡内是水和溶入水中的排泄物 。伸缩泡不断伸缩，从细胞质中收集水份，并将吸入的水通过体表的开孔排出体外。伸缩 泡本来是调节水份的细胞器，因为淡水原虫原生质的渗透压较外界水环境的高，不断有大 量的水份由体表渗入，或随食物进入，原虫必须借伸缩泡将这些多余的水份排出去，以维 持原生质固定的水含量，即起到调节渗透压的作用。当然，水份被排出的同时，溶解与水
西北师范大学019生命科学学院2020年硕士研究生招生专业科目考试大纲
西北师范大学生命科学学院2020年硕士研究生招生考试专业科目参考书目及考试大纲生命科学学院硕士研究生初试、复试专业科目参考书《分子生物学623》考试大纲（生物学专业初试科目）一、参考书目《现代分子生物学》，朱玉贤主编，高等教育出版社，第四版，2013年。
二、主要涉及题型及分值（一）可能题型：名词解释、选择题、判断题、填空题、问答题、论述题。
（二）分值：满分150分。
三、考试大纲第1章绪论考核要点：分子生物学简史及分子生物学的研究内容考核内容：一、引言二、分子生物学简史三、分子生物学的研究内容四、分子生物学展望第2章染色体与DNA考核要点：染色体组成、DNA结构与复制考核内容：第一节染色体一、染色体概述二、真核生物染色体三、原核生物染色体四、原核生物和真核生物基因组的特点及比较第二节DNA的结构一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构三、染色体的形成过程第三节DNA的复制本章重点：掌握原核生物和真核生物的染色体构成特点；DNA一级结构和二级结构；DNA复制的基本概念和半保留复制的机制；原核生物真核生物DNA复制的比较。
第3章转录考核要点：转录的基本过程、转录机器的主要成分、RNA加工的方式考核内容：第一节RNA的转录一、转录的基本过程二、转录机器的主要成分第二节启动子与转录起始一、启动子的基本结构二、启动子的区的识别三、酶与启动子区的结合四、增强子及其功能五、真核与原核启动子对转录的影响第三节原核生物和真核生物mRNA的特征比较一、原核生物mRNA的特征二、真核生物mRNA的特征第四节终止和抗终止一、不依赖于ρ因子的终止二、依赖于ρ因子的终止三、抗终止第五节RNA拼接一、RNA中的内含子二、RNA的剪接本章重点：掌握转录与复制的区别，转录的不对称性，原核生物的RNA聚合酶的组成及各亚基的功能，真核生物RNA聚合酶的分类、性质及功能，原核生物与真核生物启动子的结构特点，了解真核生物RNA聚合酶的组成，研究转录起始区的方法。
高中生物书第四章讲解教案
高中生物书第四章讲解教案教学目标：1. 了解细胞的基本结构和功能。
2. 理解细胞膜、细胞质、细胞核等器官对细胞的重要性。
3. 掌握细胞器官的作用和相互关系。
教学重点：1. 细胞的基本结构。
2. 细胞膜、细胞质、细胞核等器官的功能。
3. 细胞器官之间的协作关系。
教学准备：1. PowerPoint课件。
2. 实物模型或图片展示细胞结构。
3. 课堂练习题。
教学过程：一、导入：通过展示细胞的结构图片引发学生对细胞的兴趣，引入本节课的主题。
二、讲解细胞的结构：1. 细胞的基本单位是细胞膜，它包裹着细胞质，细胞质中含有多种细胞器官。
2. 细胞核是细胞的控制中心，包含着遗传物质DNA。
3. 其他细胞器官如线粒体、高尔基体、内质网等在细胞内发挥着重要作用。
三、讲解细胞器官的功能：1. 细胞膜：控制物质的进出，维持细胞内外的稳定环境。
2. 细胞核：存储和传递遗传信息，控制细胞的生长和分裂。
3. 线粒体：合成细胞能量ATP。
4. 高尔基体：合成、储存和分泌蛋白质。
5. 内质网：参与蛋白质、脂质等物质的合成和运输。
四、讲解细胞器官的协作关系：1. 细胞膜和内质网协同工作，将合成的蛋白质分泌出细胞。
2. 线粒体利用氧气来产生ATP供细胞使用。
3. 细胞核和高尔基体共同控制细胞的生长和代谢。
五、课堂练习：请学生回答以下问题并讨论：1. 细胞的基本单位是什么？2. 细胞核的作用是什么？3. 线粒体和高尔基体在细胞内有什么功能？六、总结：强调细胞的结构和功能对生命活动的重要性，并鼓励学生对细胞学习更加深入。
七、作业布置：要求学生完成相关练习题，巩固本节课所学知识。
教学反思：通过本节课的教学，学生能够深入了解细胞的结构和功能，提高对生物学知识的理解和应用能力。
细胞质膜与细胞表面
Membrane proteins
Figure 10-13. Six ways in which membrane proteins associate with the lipid bilayer. Most trans-membrane proteins are thought to extend across the
1. 1. A brief history of studies on the structrure of the plasmic membrane
A. Conception:
Plasma membrane(cell membrane), Intracellular membrane, Biomembrane.
I. Biomembranes: Their Structure, Chemistry and Functions
Learning objectives:
1. A brief history of studies on the structrure of the plasma membrane
2. Singer and Nicolson’s Model of membrane structure: The fluid-mosaic model is the “central
dogma” of membrane biology.
A. The core lipid bilayer exists in a fluid state, capable of dynamic movement.
bilayer as a single a helix (1) or as multiple a helices (2); some of these "single-pass" and "multipass" proteins have a covalently attached fatty acid chain inserted in the cytoplasmic monolayer (1). Other membrane proteins are attached to the bilayer solely by a covalently attached lipid - either a fatty acid chain or prenyl group - in the cytoplasmic monolayer (3) or, less often, via an oligosaccharide, to a minor phospholipid, phosphatidylinositol, in the noncytoplasmic monolayer (4). Finally, many proteins are attached to the membrane only by noncovalent interactions with other membrane proteins (5) and (6). How the structure in (3) is formed is illustrated in Figure10-14.
详细版第4章-细胞质膜(翟中和第四 版).ppt
4
第一节 细胞质膜的结构模型与基本成分
• 细胞质膜
（plasma membrane）
• 真核细胞内膜系统
（endomembrane system）
• 生物膜（biomembrane）
.精品课件.
5
一、细胞质膜的结构模型
• 三明治模型
• 单位膜模型
• 流动镶嵌模型
• 脂筏模型
每种模型对认识生物膜的贡 献及其局限性？
图4-12
图4-13
.精品课件.
34
（三）去垢剂
• 一端亲水、一端疏水的两性小分子，是分离与研 究膜蛋白的常用试剂
• 插入膜脂与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部 位结合，形成可溶性的微粒
.精品课件.
35
（三）去垢剂
• 离子型去垢剂：如SDS，可破坏蛋白质中离子键和氢键等 非共价键，甚至改变蛋白质亲水部分的构象
.精品课件.
30
（二）内在膜蛋白与膜脂结合的方式
• 内在膜蛋白为跨膜蛋白 • 可分为：胞质外结构域、跨膜结构域和胞质内结
构域
.精品课件.
31
内在膜蛋白与膜脂结合的方式
• 膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用 • 跨膜结构域两端带正电荷的氨基酸残基或带负电的氨基酸
残基通过Ca2+、Mg2+与带负电的磷脂极性头部相互作 • 通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到膜脂肪酸
19
1. 甘油磷脂
• 具有一个极性头和两 个非极性的尾
• 脂肪酸碳链为偶数 • 除饱和脂肪酸外常含
1-2 个双键的不饱和 脂
.精品课件.
20
脂分子极性头空间占位对脂双层曲度的影响
(磷脂酰乙醇胺)
细胞生物学 教学大纲
课程名称：细胞生物学英文名称:Cell Biology一、教学目标细胞是生物结构与功能的基本单位。
细胞生物学是研究细胞的结构与功能以阐明其生命活动基本规律的科学。
它从细胞的显微、亚显微和分子三个结构层次及细胞间的相互关系来研究生命的基本规律，如增殖和生长、发育和分化、遗传和变异、兴奋传导和运动、细胞通讯、细胞识别和免疫、衰老和死亡、起源和演化等。
二、教学内容和学时分配（一）第一章绪论 2 学时主要内容：第一节细胞生物学的发展简史第二节细胞的基本知识概要教学要求：了解细胞生物学的发展历程理解细胞生物学的研究内容及任务掌握细胞的基本知识重点、难点1. 对于细胞的全面认识，2. 细胞生物学各发展阶段的重要研究成果及特点其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞生物学发展的主要特点（二）第二章细胞生物学研究方法 2 学时主要内容：第一节细胞结构的观察第二节细胞培养及定量细胞化学分析技术第三节细胞亚组分的分离和分析教学要求：了解细胞生物学研究方法在细胞生物学发展中的重要作用理解不同层次细胞生物学的研究方法掌握常用的显微镜技术、细胞培养及细胞亚组分的分离和分析技术重点、难点：（必备项）显微镜技术及细胞亚组分的分离和分析技术其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：不同研究方法的综合应用（三）第三章细胞质膜 5 学时主要内容：第一节细胞质膜第二节细胞膜表面的特化结构第三节细胞跨膜运输第四节细胞连接教学要求：了解细胞质膜及其表面结构的概念理解细胞膜的功能掌握细胞质膜及其表面结构的特性及细胞跨膜运输方式重点、难点1. 细胞质膜结构，2. 物质跨膜运输的主要方式及特点其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞膜蛋白结构与功能的相关性（四）第四章细胞质基质与细胞内膜系统6 学时主要内容：第一节细胞质基质第二节内质网第三节高尔基复合体第四节溶酶体第五节过氧化物酶体教学要求：了解细胞质基质与细胞内膜系统的基本内容理解细胞内膜系统的流动性掌握细胞内膜系统各细胞器的功能重点、难点1. 粗面内质网上的蛋白质合成， 2. 溶酶体的形成与成熟其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：不同细胞器的独立性及相互关联（五）第五章线粒体和叶绿体 4 学时主要内容：第一节线粒体第二节叶绿体教学要求：了解线粒体和叶绿体的基本结构理解线粒体和叶绿体作为细胞能量的转换装置的异同掌握线粒体和叶绿体的功能重点、难点（必备项）线粒体和叶绿体的结构与功能的比较其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞中能量转换的特点与重要性（六）第六章细胞骨架4学时主要内容：第一节微丝第二节微管第三节中间纤维教学要求：了解细胞骨架的概念理解细胞骨架的动态特性掌握微丝、微管和中间纤维的结构特点和组织特性重点、难点（必备项）1. 各种细胞骨架组分的结构特点和组织特性，2.骨架的主要功能其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞骨架不同组分间的协同性（七）第七章细胞核与染色体6学时主要内容：第一节核膜与核孔复合体第二节染色质与染色体第三节核仁第四节核基质教学要求：了解细胞核孔与染色体的结构模型，核骨架理解细胞核与细胞质之间的物质运输，核仁的功能掌握核定位信号的特征与作用机制，rRNA的合成与核蛋白体的组装重点、难点 1. 蛋白质与RNA穿过核孔复合体的运输，2. 染色体的构成其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：与原核细胞相比真核细胞的特性（八）第八章细胞信号转导6学时主要内容：第一节胞间信号分子传递方式第二节信号分子与靶细胞效应第三节蛋白质的可逆磷酸化与信号传递第四节胞内受体介导的信号传递第五节细胞表面受体介导的信号传递第六节细胞信号转导通路间的相互关系教学要求：了解细胞信号与受体的基本性质理解细胞信号的各种传递方式掌握主要信号通路中信号转导因子的特性与作用机制重点、难点 1.信号转导的机制，2.主要信号转导因子的特性讨论：信号转导系统在细胞行驶其功能中的作用其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（九）第九章细胞增殖及调控8学时第一节细胞周期概述第二节细胞有丝分裂第三节细胞减数分裂第四节细胞周期研究初期的重要发现第五节周期蛋白(cyclin)、周期蛋白依赖性激酶(CDK)在周期调控中的作用第六节 CDK抑制因子的种类与作用第七节蛋白质水解在周期调控中的作用细胞周期中的主要调控点第八节癌细胞概述第九节癌基因与细胞癌变教学要求：了解细胞有丝分裂、减数分裂的过程，细胞周期调控初期重要的研究工作理解细胞有丝分裂中染色体分离过程，细胞周期调控的基本方式掌握染色体分离机理，细胞周期重要调控因子的特性与调控方式了解癌细胞的基本特征，理解癌基因与细胞癌变的相关性重点、难点 1. 染色体分离机理，2. 细胞周期重要调控因子的特性与调控方式其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：保证细胞正常增殖的主要因素（十）第十章细胞淍亡4 学时主要内容：第一节细胞凋亡概述第二节凋亡的生物学意义第二节细胞凋亡相关基因与通路第三节细胞淍亡的主要研究方法教学要求：了解细胞淍亡的基本特征理解细胞淍亡生物学意义，淍亡通路和主要研究方法理解细胞淍亡主要基因的作用重点、难点 1. 细胞淍亡主要基因的作用，2.癌基因的激活方式其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：引起细胞凋亡的主要因素及其意义（十一）第十一章细胞分化6学时第一节细胞分化概述细胞决定第二节卵细胞质与胚胎早期细胞分化第三节细胞间相互作用与细胞分化第四节激素与细胞分化第五节基因特异性表达与细胞分化教学要求：了解细胞的发育潜能及其与细胞分化的关系理解细胞分化、细胞决定的概念掌握影响细胞分化的主要因素的作用重点、难点影响细胞分化的主要因素的作用其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：分析细胞分化与细胞增殖关系三、教材与学习资源细胞生物学，刘凌云等主编高等教育出版社，2002年细胞生物学，翟中和等主编高等教育出版社，2000年分子细胞生物学，柳惠图等主编高等教育出版社，2012年细胞，桑建利等译科学出版社， 2010年CELL AND MOLECULAR BIOLOGY Gerald Karp JOHN WILEY&SONS,INC.四、先修课要求及教学策略与方法建议先修课：植物学动物学生物化学生理学微生物学遗传学教学策略与方法建议：课堂讲授适当结合学生讨论，以课堂教学为主。
普通动物学【刘凌云】课后答案
普通动物学【刘凌云】课后答案第2章动物体的基本结构与机能9.四类基本组织的主要特征及其最主要的机能是什么？答：①上皮组织：是由密集的细胞和少量的细胞间质组成，在细胞之间又有明显的连接复合体。
一般细胞密集排列呈膜状，覆盖在体表和体内各种器官、管道、囊、腔的内表面及内脏器官的表面。
上皮组织具有保护、吸收、排泄、分泌、呼吸等作用。
②结缔组织：是由多种细胞和大量的细胞间质构成的。
细胞的种类多，分散在细胞间质中。
细胞间质有液体、胶状体、固体基质和纤维，形成多样化的组织。
其具有支持、保护、营养、修复和物质运输等功能。
③肌肉组织：主要由收缩性强的肌细胞构成，肌细胞一般细长呈纤维状，细胞排列呈柱状。
其主要机能是将化学能转变为机械能，使肌纤维收缩，机体进行各种运动。
④）神经组织：由神经元和神经胶质细胞组成。
神经元具有高度发达的感受刺激和传导兴奋的能力。
神经胶质细胞有支持、保护、营养和修补等作用。
神经组织是组成脑、脊髓以及周围神经系统其他部分的基本成分，它能接受内外环境的各种刺激，并能发出冲动联系骨骼肌和机体内部脏器协调活动。
第3章原生动物门1. 原生动物门的主要特征是什么？理解并掌握原生动物如何完成运动、营养、呼吸、排泄和生殖等各种生活机能。
答：（一）原生动物――单细胞（二）①运动―纤毛、鞭毛、伪足。
②取食：自养―光合营养；异养（食物泡）：―胞口、吞噬、胞饮。
③水分排泄―伸缩泡。
④生殖：无性―二分裂（纵二、横二）、多分裂、孢子生殖；有性―接合生殖、配子生殖（有大小之分时叫异配、大小相同时叫同配）。
⑤生活史―寄主、寄生者（共栖、寄生、共生）。
2. 如何理解它是动物界里最原始、最低等的一类动物？原生动物群体与多细胞动物有何区别？答：（一）原生动物是真核单细胞动物，构成原生动物体的单个细胞，既具有一般细胞的基本结构，又具有一般动物所表现的生活机能，是一个能营独立生活的有机体，彼此间联系并不密切，因此，在发展上它们是处于低级的、原始阶段的动物。
普通动物学 刘凌云 课后习题问题详解
第一章动物体的根本结构与机能1. 细胞的共同特征是什么？答：细胞的共同特征：在形态结构方面，一般细胞都具有细胞膜、细胞质〔包括各种细胞器〕和细胞核的结构。
少数单细胞有机体不具核膜〔核物质存在于细胞质一定区域〕，称为原核细胞，如细菌、蓝藻。
具核膜的细胞就是细胞有真正的细胞核，称为真核细胞。
在机能方面：①细胞能够利用能量和转变能量。
例如细胞能将化学键能转变为热能和机械能等，以维持细胞各种生命活动；②具有生物合成的能力，能把小分子的简单物质合成大分子的复杂物质，如合成蛋白质、核酸等；③具有自我复制和分裂繁殖的能力，如遗传物质的复制，通过细胞分裂将细胞的特性遗传给下一代细胞。
此外，还具有协调细胞机体整体生命的能力等。
2. 组成细胞的重要化学成分有哪些？各有何重要作用？从蛋白质、核酸的根本结构特点，初步了解生物多样化的原因。
答：组成细胞的化学成分有24种。
其中：C、H、O、N、P、S对生命起着重要的作用，Ca、K、Na、Cl、Mg、Fe常量元素虽然较少，但也是必需的，Mn、I、Mo、Co、Zn、Se、Cu、Cr、Sn、V、Si、F，12种微量元素也是生命所不可缺少的。
由上述元素形成各种化合物。
细胞中的化合物可分为无机物〔水、无机盐〕与有机物〔蛋白质、核酸、脂类、糖类〕。
水是无机离子和其他物质的自然溶剂，同时是细胞代不可缺少的。
这些物质在细胞各有其独特的生理机能，其中蛋白质、核酸、脂类、糖类在细胞常常彼此结合，组成更复杂的大分子，如核蛋白、糖蛋白等。
蛋白质与核酸在细胞占有突出的重要地位。
蛋白质是细胞的根本物质，也是细胞各种生命活动的根底。
蛋白质由氨基酸组成，组成蛋白质的氨基酸有20多种。
氨基酸借肽键联成肽链。
总之，蛋白质是由几十、几百甚至成千上万的氨基酸分子通过肽键按一定次序相连而成长链，又按一定的方式盘曲折叠形成极其复杂的生物大分子。
核酸可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。
细胞质与细胞核都含有核糖核酸。
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第四章细胞质膜与细胞表面第一节细胞质膜与细胞表面特化结构第二节细胞连接第三节细胞外被与细胞外基质第一节细胞质膜与细胞表面特化结构•细胞膜(cell membrane)又称质膜（plasma membrane），是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
细胞膜只是真核细胞生物膜的一部分，真核细胞的生物膜（biomembrane）包括细胞的内膜系统（细胞器膜和核膜）和细胞膜（cell membrane）。
•The cell membrane is the thin nearly invisible structure that surrounds the cytoplasm of the cell. •it is a continuous membrane that completely surrounds the cell.•It also connects the the endoplasmic reticulum, and the nuclear membrane. In the image below we have colored the membrane to highlight its composition. The yellow represents the phospholipids. The purple represents the membrane proteins一、细胞膜的结构模型1、结构模型1）三明治质膜结构模型: E.Gorter和F．Grendel（1925）, 提出“protein-lipid-protein”三夹板或三明治质膜结构模型，这一模型影响20年之久。
2）单位膜模型(unit membrane model)：J.D.Robertson（1959年），提出单位膜模型，大胆的推断所有的生物膜都是由蛋白质-脂类-蛋白质单位膜构成，在电镜下观察，细胞膜显示出暗---亮----暗三条带，两侧的暗带的厚度约2nm, 推测是蛋白质，中间的亮带厚度约3.5nm，推测是脂双层分子。
整个膜的厚度约是7.5nm。
3）流动镶嵌模型(fluid mosaic model)：S.J.Singer和G.Nicolson（1972），提出生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model)，这种模型认为细胞膜是由脂质双分子层组成，蛋白质以不同的方式，镶嵌，覆盖或横跨双分子层。
流动镶嵌模型强调了，a 膜的流动性，b 膜蛋白分布的不对称性。
4）脂筏模型（lipid rafts model）：K.Simons et al(1997)，提出了脂筏模型（lipid rafts model）Functional rafts in Cell membranes. Nature 387:569-572。
2、生物膜结构目前对生物膜结构的认识可以归纳如下:1）磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；2）蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面, 膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者；3）生物膜可以看成是蛋白质在双层脂分子的二维溶液。
2、Cell Membrane StructureHere we see a cross section of the cell membrane you should notice two different structures: The phospholipids are the round yellow structures with the blue tails, the proteins are the lumpy structures that are scattered around among the phospholipids.二、生物膜的组成成分（一）、膜脂成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
•1、磷脂：1）膜脂的基本成分（50％以上）•2）分为二类: a 甘油磷脂（磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇）• b 鞘磷脂•3) 主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)•（心磷脂除外）；•②脂肪酸碳链为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；•③既具有饱和脂肪酸(如软脂酸)又有不饱和脂肪酸(如油酸)；•1、Phospholipid：This is a simple representation of a phospholipid. the yellow structure represents the hydrophillic or water loving section of the phospholipid. The blue tails that come off of the sphere represent the hydrophobic or water fearing end of the Phospholipid.•lipid composition influences membrane fluidity: unsaturated fatty acid tails are kinked, limit close packing of the hydrophobic tails and so increase fluidity.•2、糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细胞糖脂含量较高；•3、胆固醇：1）胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。
•2）胆固醇的作用：•①调节膜的流动性；•②增加膜的稳定性；•③降低水溶性物质的通透性。
2、Glycolipid: located on the cell membrane of Prokaryotes and Eukaryotes, are usually oligosaccharides which are positioned to aid in cell recognition functions.3、Cholesterol: Cholesterol is a necessary component of biological membranes. Cholesterol may interfere with lateral movement of phospholipid tails and close packing of the phospholipid tails. This disruption makes the membrane more fluid. Therefore, one way for a cell to control the fluidity of its membrane is by regulating its level of cholesterol in the cell membrane.（二）、膜脂的运动方式•1、侧向运动：沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）•2、自旋运动：脂分子围绕轴心的自旋运动；•3、摆动：脂分子尾部的摆动；•4、翻转运动：双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到脂分子侧向交换频率的•10－10。
但在内质网膜上,新合成的磷脂分子翻转运动发生频率很高。
1、lateral movement2、Spinning motion3、Swaying motion4、tilting motion（三）Liposome（脂质体）•1、定义：脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
•2、脂质体的类型：•(a) 水溶液中的磷脂分子团；•(b) 球形脂质体；•(c) 平面脂质体膜；•(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图3、脂质体的应用研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入DNA可用于基因转移；在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体三、膜蛋白（一）、基本类型1、外在(膜周边)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins )；水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜内表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。
2、内在（整合）膜蛋白(intrinsic/ integral membrane proteins)。
✧水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
3、脂质锚定蛋白（lipid-anchored proteins)✧通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。
（二）、膜内在蛋白与膜脂结合的方式1、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
2、跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
3、某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
（三）、去垢剂1、定义：去垢剂是一端亲水、另一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。
◆离子型去垢剂(SDS)和非离子型去垢剂（Triton X-100）SDS: CH3-(CH2)11-OSO3-Na+CH3CH3CH3– C – CH2– C –(O-CH2-CH2)10- OHCH3CH3四、膜的流动性(sk)（一）、膜脂的流动性膜脂的流动性主要由1 脂分子本身的性质决定的,脂肪酸链越短,不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。
2 温度对膜脂的运动有明显的影响。
3 在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。
4 在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。
（二）、膜蛋白的流动荧光抗体免疫标记实验 成斑现象(patching)或成帽现象(capping)（三）、膜的流动性受多种因素影响；细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。
膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素●荧光抗体免疫标记实验（四）、光脱色恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching, FRAP)研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一。
根据荧光恢复的速度可推算出膜蛋白或膜脂扩散速度。
五、膜的不对称性（一）、细胞质膜各部分的名称●1、细胞外表面（ES）●2、原生质表面（PS）●3、细胞外小叶断裂面（EF）●4、原生质小叶断裂面（PF）（二）、膜脂与糖脂的不对称性1、膜脂的不对称性：指同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布；2、糖脂的不对称性：糖脂分子仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础（三）、膜蛋白与糖蛋白的不对称性1、膜蛋白的不对称性：是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。