细胞生物学 第十章
(细胞生物学基础)第十章细胞分化、衰老与凋亡
细胞衰老与疾病的关系
肿瘤
肿瘤细胞通常具有永生化和抗凋亡的特性，可以 逃避机体免疫系统的监视和清除，导致肿瘤的发 生和发展。
心血管疾病
心血管系统中的血管内皮细胞和心肌细胞的衰老 可能参与心血管疾病的发生和发展。
神经退行性疾病
神经元细胞的衰老和凋亡可能与神经退行性疾病 的发生和发展有关，如阿尔茨海默病、帕金森病 等。
参与免疫反应
细胞凋亡在免疫反应中也起着 重要作用，能够清除被感染或 异常的细胞，防止疾病的发生 和扩散。
05
细胞分化、衰老与凋亡的相互关系
细胞分化与衰老、凋亡的相互影响
细胞分化
细胞分化是细胞在发育过程中获得各自特有形态 和功能的过程，是生物体发育的基础。
细胞衰老
细胞衰老是指细胞随着时间的推移，逐渐失去其 增殖和分化的能力，表现为细胞活性降低、代谢 减缓等。
细胞类型特异性的非编码RNA
非编码RNA在细胞分化过程中发挥重要作用，它们 可以调控基因的表达。
细胞分化的调控因子
80%
转录因子
转录因子是调控细胞分化的关键 因子，它们可以激活或抑制特定 基因的表达。
100%
信号分子
信号分子可以影响细胞的分化命 运，通过与细胞膜上的受体结胞骨架和细胞膜蛋白也可以影 响细胞的分化，通过改变细胞的 形态和功能。
细胞分化的信号转导途径
1 2
MAPK信号转导途径
MAPK信号转导途径在细胞分化过程中发挥重要 作用，它可以传递生长因子和激素的信号。
PI3K信号转导途径
PI3K信号转导途径也可以影响细胞的分化，它可 以通过影响细胞的代谢和生长来调控细胞的命运。
细胞生物学 第十章核糖体
§1 核糖体的类型与结构
三、rRNA和r蛋白质的功能 • 核糖体上有许多与蛋白质
合成有关的结合位点与催 化位点：
功能 1、与mRNA结合的位点：与mRNA结合; 2、A位点：与新渗入的氨酰-tRNA结合; 3、P位点：与延伸中的肽酰-tRNA结合; 4、E位点：肽酰转移后与即将释放的
第十章 核糖体
§1 核糖体的类型与结构 （§2 多核糖体与蛋白质的合成）
§1 核糖体的类型与结构
• 核糖体（ribosome）是细 胞内合成蛋白质的细胞 器，它几乎存在于一切 细胞之中。
s 原核细胞； s 真核细胞的细胞质中； s 真核细胞的线粒体与叶
绿体中。 • 核糖体在细胞内的数量
与蛋白质合成程度相关。 • 核糖体的实质是核酶。
s 核糖体蛋白质（r蛋白质）： 约占1/3，主要位于核糖体表 面；
s 核糖体RNA（rRNA）：约占 2/3，主要位于核糖体内部。
• 两者靠非共价键结合在一起。
一、核糖体的基本类型与化学组成
• 原核细胞和真核细胞核糖体 的详细化学组成：
s 原核细胞的核糖体：70S
大亚基(50S) rRNA：23S,5S r蛋白质：34种
tRNA结合; 5、与转位酶结合的位点：转位酶将肽酰
tRNA从A位点转移到P位点; 6、肽酰转移酶的催化位点：肽酰转移酶
催化形成肽键; 7、其他位点：起始因子：IF1,IF2,IF3
结合 延伸因子：EF-Tu,EF-Ts 释放因子：RF1,RF2
三、rRNA和r蛋白质的功能
• 这些活性位点既涉及 rRNA的不同区域，又涉 及不同的r蛋白质。
10.第十章 细胞骨架 细胞生物学
●微管结合蛋白(MAP)
●微管功能 ★
一、微管结构与组成
（一）微管的成分
αβ微管蛋白二聚体是细胞质游离态微管蛋白的
主要存在形式，也是微管组装的基本结构单位。
在二聚体上有鸟嘌呤核苷酸的两个结合位点；
一个秋水仙素的结合位点；一个长春花碱的结合位
点；二价阳Байду номын сангаас子结合位点。
两种微管蛋白形成的二聚体： α－微管蛋白有一个GTP结合位点（不可交换位点， N位点）， β－微管蛋白也有一个GTP结合位点（可交换位点，E位点）。
• ATP肌动蛋白浓度高时：在末端聚合的速度大，聚集形 成ATP帽 (ATPcap)； • ATP肌动蛋白浓度低时：聚合速度下降，但ATP水解的 速度不变，故ATP帽不断缩小，最后暴露出ADP肌动蛋 白，其对末端亲和力小，不断从末端解离，使纤维缩短。
因此，就每一根微丝来说，长度一般不是固定不变
的，而是呈动力学不稳定状态。
第十章 细 胞 骨 架
细胞骨架（广义）
细胞外基质骨架
细胞膜骨架 细胞质基质骨架（狭义）
核骨架
细胞质基质骨架（狭义）
微管 微丝 中间纤维
细胞骨架（狭义）=细胞质骨架
细胞骨架：是指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系。
细胞质基质骨架：A微丝、B中间纤维、C微管
5-8nm
用途：处理细胞后，显示细胞中的微丝；同时也可破坏微丝的网络结构，
阻止细胞运动。
四、 微丝结合蛋白
同微丝结合的蛋白,可协同微丝形成多 种不同的亚细胞结构如应力纤维、肌肉肌
原纤维、精子顶端的刺突。
微丝结合蛋白
◆ 肌肉收缩系统中的主要结合蛋白有：肌球蛋白、
原肌球蛋白、肌钙蛋白。 ◆ 非肌肉细胞系统中的主要结合蛋白有：
细胞生物学翟中和编 第十章 细胞核与染色体
.
染 色 质---成分
➢ DNA ➢ 组蛋白 ➢ 非组蛋白 ➢ 少量RNA
DNA 与组蛋白是染色质的稳定成分 非组蛋白与RNA的含量随细胞生理状态的不同而变化
.
染 色 质---成分--DNA
✓ 凡是具有细胞形态的生物其遗传物质都是DNA ✓ 只有少数病毒的遗传物质是RNA
.
的通道。
核被膜
.
核被膜结构
外核膜
核周隙 内核膜
.
核被膜-外核膜
外核膜：上有核糖体 ,与糙面内质网相连。
✓外核膜被认为是粗面内质网的特化区域，有利于核被 膜与内质网间的物质交流及核被膜的更新。
✓外核膜的外表面存在网状分布的中间纤维，与细胞核 在细胞质的定位有关。
.
核被膜-内核膜
外核膜 核膜间隙：20-40nm，与糙面内质网腔相通，腔内电子密
胞质
核
纤
层
结
受体
构
模
B
式A
C
图
外核膜
内核膜 核纤层 蛋白
染色质纤维.
核纤层功能：
（1）维持核孔位置和核被膜的形态； （2）为间期染色质提供附着位点； （3）有丝分裂中，与核被膜的解体和重建有关。
.
.
染色质
染色质：光学显微镜下可见间期核中有一种嗜碱性
很强的的物质，是由DNA,组蛋白，非组蛋白及少量 RNA组成的线性复合结构，是遗传物质的存在形式。
.
细胞核
➢ 真核细胞内最大、最重要的细胞器
核质比=细胞核（体积）/细胞质（体积） 多数细胞的核质比约为10%
细胞核改变是病理状况下细胞坏死的主要标志，与正常细 胞相比，肿瘤细胞核质比增高，大小形态参差不齐，呈现异型 性，表现为核外形不规则。
细胞生物学-第十章-细胞连接与细胞黏附-提纲
第十章细胞连接与细胞黏附封闭连接细胞连接锚定连接通讯连接一封闭连接（紧密连接）分布于各种上皮细胞，如消化道上皮、膀胱上皮、睾丸曲细精管生精上皮的支持细胞基部、腺体的上皮细胞管腔面的顶端侧面区域、脑毛细血管内皮细胞之间等跨膜蛋白颗粒形成的封闭索，交错形成网状，环绕每个上皮细胞的顶部，连接相邻细胞，封闭细胞间隙，防止小分子从细胞一侧经过细胞间隙进入另一侧穿膜蛋白闭合蛋白occludin 45kD的四次穿膜蛋白C端与N端均伸向细胞质封闭蛋白claudin 20-27kD的四次穿膜蛋白C端与N端均伸向细胞质胞质外周蛋白PDZ蛋白、ZO家族。
紧密连接的两个主要功能：1封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带，防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或从组织回流入腔中，保持内环境的稳定。
如：血脑屏障blood-brain barrier、血睾屏障blood-testis barrier保护器官免受异物伤害2形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，维持上皮细胞的极性。
如紧密连接限制膜蛋白、膜脂分子流动性，保证在小肠上皮内胞质营养物质运转的方向性，还将上皮细胞联合成一个整体二锚定连接由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接；主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固粘合；广泛分布于动物各种组织中，特别是上皮、心肌和子宫颈等需要承受机械压力的组织细胞与细胞间的黏着连接黏着带adhesion belt 黏着连接adhering junction 细胞与细胞外基质间的黏合连接黏着斑与肌动蛋白纤维相连的锚定连接adhesion plaque桥粒连接desmosome junction 细胞与细胞间的连接桥粒desmosome与中间纤维相连的锚定连接细胞与细胞外基质间的连接半桥粒hemidesmosome细胞内锚定蛋白intracellular anchor proteins：在细胞膜的胞质面形成一个突出的斑，并将连接复合体与肌动蛋白纤维/中间纤维相连穿膜黏着蛋白transmembrane adhension proteins：其胞质区域连接细胞内锚定蛋白，其细胞外区域与细胞外基质蛋白或相邻细胞特异的穿膜黏着蛋白（一）黏着连接是由肌动蛋白丝参与的锚定连接1黏着带位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续的带状结构参与形成黏着带的穿膜黏着蛋白称：钙黏着蛋白cadherin，是Ca2+依赖性细胞黏附分子胞内锚定蛋白：α、β、γ联蛋白(catenins)，α-辅肌动蛋白(actinin)、黏着斑蛋白(vinculin)等，锚定肌动蛋白丝作用1在维持细胞形态和组织器官完整性2为上皮细胞、心肌细胞提供了抵抗机械张力的牢固黏合2 黏着斑位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏合连接参与黏着斑连接的穿膜黏着蛋白是整联蛋白integrin，也称整合素；其胞外部分与细胞外基质(纤连蛋白、胶原) 相连，胞内部分通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连黏着斑部位的锚定蛋白有：踝蛋白talin、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白filamin、纽蛋白vinculin 等黏着斑在肌细胞、肌腱(主要是胶原) 形成的连接中很常见体外培养细胞常通过黏着斑附着于培养皿表面，黏着斑的形成、解离对细胞的铺展和迁移有重要意义（二）桥粒连接是由中间纤维介导的锚定连接桥粒连接广泛分布于承受强拉力的组织中，如皮肤、心肌、消化道、膀胱、子宫、阴道等处的上皮细胞之间；根据分布位置，分为：桥粒、半桥粒两种1 桥粒位于上皮细胞黏着带下方，是相邻细胞接触点上的一种类似斑点状（纽扣）的结构桥粒斑（中间纤维附着部位）由多种蛋白组成包括桥粒斑珠蛋白plakoglobin、桥粒斑蛋白desmoplakin不同组织的细胞中附着于桥粒斑的中间纤维不同胰蛋白酶、胶原酶、透明质酸酶、Ca2+螯合剂，均能破坏桥粒结构桥粒破坏：自身免疫缺陷病——天疱疮2 半桥粒上皮细胞与基膜之间的连接装置，结构仅为桥粒的一半半桥粒的胞质斑由网蛋白plectin组成，与胞内中间纤维相连；半桥粒的跨膜黏着蛋白是整联蛋白integrin、穿膜蛋白BP180，与基底膜中的层粘连蛋白结合，从而将细胞与基底膜牢固锚定在一起主要功能：把上皮细胞与其下方的基底膜连在一起，防止机械力造成的上皮组织剥离半桥粒破坏：大泡性类天疱疮；层粘连蛋白、整联蛋白α6或β4基因突变，均引起大泡性表皮松懈症，症状类似前者三通讯连接通讯连接communicating junction：进行细胞间的电信号、化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作与协调动物组织中有两种通讯连接：间隙连接gap junction、化学突触chemical synapse(一) 间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式除骨骼肌细胞及血细胞外，几乎所有的动物组织细胞都利用间隙连接进行通讯连接间隙连接的基本结构单位是连接子connexon，长7.5nm，外径6nm，由6个相同或相似的跨膜蛋白——连接子蛋白connexin（都有4个保守的a螺旋穿膜区）环绕而成，中央是1.5~2nm 的亲水性通道一个连接子可以由不同连接子蛋白构成——异源连接子；也可由相同连接子蛋白构成——同源连接子不同连接子蛋白构成的连接子，在通透性、导电率、可调节性方面是不同的，其分布具有组织细胞特异性重要功能是：加强相邻细胞的机械连接介导细胞间通讯间隙连接的通讯方式代谢藕联metabolic coupling电藕联electric coupling1 代谢耦联通过连接子形成亲水性通道，允许如无机离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、维生素、cAMP等从一个细胞迅速进入另一个细胞内，使代谢产物迅速平均分配到相邻细胞中，在胚胎发育早期特别重要间隙连接的通透性是可以调节的，降低pH，或升高Ca2+离子浓度，均可降低间隙连接的通透性（细胞受损时，Ca2+大量进入细胞，导致间隙连接关闭，以免周围细胞受到伤害；肿瘤细胞间隙连接明显减少或丧失，失去控制）2 电耦联其连接子是种离子通道，带电的离子能通过间隙连接达到相邻细胞在具有电兴奋性的组织细胞间，广泛存在电耦联现象；带电离子通过连接子，使动作电位从一个细胞扩散到另一个细胞，速度快而准确（二）突触主要存在于神经细胞之间和神经细胞与肌细胞的接触部位突触电突触细胞间形成间隙连接速度快而准确化学突触化学突触主要存在于神经细胞之间、神经细胞与肌细胞之间的接触部位，突触间隙20nm宽，传递神经递质，引起突触后膜动作电位，速度不及电突触。
细胞生物学(第五版)-第10章-核糖体精选全文完整版
二、蛋白质的合成
又称蛋白质的翻译，是细胞中最复杂、最精确的生 命活动之一。蛋白质合成需要各种携带氨基酸的 tRNA、核糖体、mRNA、多种蛋白质因子、阳离子 及GTP等的参与
蛋白质合成分为三步：
起始(Initiation)包括核糖体与mRNA 结合，形 成起始复合物，其中含有第一个氨酰-tRNA。
仅发现在哺乳动物成熟的红细胞 等极个别高度分化的细胞内没有 核糖体，线粒体和叶绿体中也含 有核糖体。 核糖体是细胞最基本的不可缺少 的结构。
核糖体是一种不规则颗粒状的结构，其主 要成分是RNA和蛋白质，直径约25 nm 核糖体蛋白分子主要分布在核糖体表面， 核糖体RNA(rRNA)位于内部，二者靠共价 键结合在一起。
甲基转移酶催化形成的。
30S小亚基与mRNA的结合需要 起始因子(initiation factor，IF)的 帮助。 这些起始因子仅位于30 S亚基上。 一旦30 S亚基与50 S亚基结合形 成70S核糖体后便释放。 起始因子的主要作用：帮助形成 起始复合物。 原核细胞有3种起始因子： IF1、IF2和IF3。
主要包括4个步骤： 1、氨酰-tRNA进入核糖体A位点的选择 2、肽键的形成 3、转位(translocation) 4、脱氨酰-tRNA的释放。
1.氨酰-tRNA在核糖体A位点的入位
起始的tRNAiMet占据P位点， 核糖体接受第2个氨酰-tRNA进 入A位点，这就是肽链延伸的 第一步。 为了有效地结合A位点，第二 个氨酰-tRNA必须与有GTP的 延伸因子(elongation factor， EF)EF-Tu结合形成复合物氨酰 -tRNA·EF-Tu·GTP。
三、核糖体蛋白质与rRNA的功能
核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位 点与催化位点
细胞生物学第十章_细胞骨架
微绒毛： MF同向平行排列
培养的成纤维细 胞中具有丰富的 应力纤维，并通 过粘着斑固定在 基质上。在体内 应力纤维使细胞 具有抗剪切力
当细胞受到外界 刺激时开始运动， 应力纤维发生变 化或消失
培养的上皮细胞中的应力纤维 （微丝红色、微管绿色）
MF反向平行排列
MF相互交错排 列
肌肉的组成
• 由肌原纤维组成，肌原纤维的粗肌丝主要成分是 肌球蛋白，细肌丝主要成分是肌动蛋白、原肌球 蛋白和肌钙蛋白。
• 研究细胞的内部工作机制，窥视细胞如何分裂。通过这些观察，可以揭开癌症工作机 制和组织生长之谜。
二、微丝结合蛋白
• 已知的的微丝结合蛋白有100多种，如： • 1 ．核化蛋白：使游离actin核化，开始组装，Arp • 2．单体隐蔽蛋白：阻止游离actin向纤维添加，thymosin • 3．封端蛋白：使纤维稳定，Cap Z • 4．单体聚合蛋白：将结合的单体安装到纤维，profilin • 5．微丝解聚蛋白：cofilin • 6．交联蛋白：fimbrin • 7．纤维切断蛋白：gelsolin • 8．膜结合蛋白：vinculin
• 单体呈哑铃形，称G-actin；多聚体称F-actin。 • 结构高度保守，酵母和兔子actin有88%的同源性。 • 需要翻译后修饰，如N-端乙酰化或组氨酸残基的甲基化。
(二)微丝的装配
• 条件：ATP、适宜温度、K+和Mg2+。
• 过 程 ： 2-3 个 actin 聚 集 成 核 心 （ 核 化 ） ； ATPactin分子向核心两端加合(延伸)。
• 属于马达蛋白，多数趋向微丝的（+）极。
• 肌球蛋白II构成粗肌丝。由2重链和4轻链组成，具有2 球形的头和1螺旋化的干，头部有ATP酶活性。
细胞生物学 第10章 细胞核与染色体
可变的连接组蛋白（linker histone）即H1。
H1是多样性，具有属(genus)和组织特异性
染色质中的组蛋白与DNA的含量之比为：1∶1。
2. 组蛋白
(2) 功能
核小体组蛋白作用是与DNA组装成核小体
H1不参加核小体的组建, 在构成核小体时起连
接作用,并赋予染色质以极性。
3. 非组蛋白
三、染色质包装的结构模型
（一）染色质包装的多级螺旋模型(multiple coiling model)
但是在电镜下观察用温和方法分离的染色质是直径30nm的
纤维，这种纤维的形成有两种解释：①由核小体螺旋化形
成，每6个核小体绕一圈，长度压缩6倍；②由核小体纤维
Z字形折叠而成，长度压缩40倍。
对运输颗粒大小的限制。
是一个信号识别与载体介导的过程，需消耗
ATP，表现出饱和动力学特征
具有双向性。
爪蟾卵母细胞核质蛋白质注射实验
二、核孔复合体
2. 主动运输 (1) 亲核蛋白运输机制
基本概念
亲核蛋白：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核 内发挥功能的一类蛋白质 核定位信号(nuclear localization signals,NLS)：存在于亲 核蛋白内，具有定向、定位作用的特殊氨基酸序列。 输入蛋白(importin)：仅有核定位信号的蛋白质自身不能 通过核孔复合体，它必须与水溶性的NLS受体结合才可 穿过NPC，这种受体称为输入蛋白。
新核膜来自旧核膜������ 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性 （domain-specific）。������ 核被膜的解体与重建的动态变化受细胞周期调 控因子的调节，调节作用可能与核纤层蛋白、 核孔复合体蛋白的磷酸化与去磷酸化修饰有关。
细胞生物学 第十章 细胞连接与细胞黏附
第十章细胞连接与细胞黏附细胞连接：人和多细胞动物体内除结缔组织和血液外，各种组织的细胞之间按一定排列方式，在相邻细胞表面形成各种连接结构，以加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性，这种细胞表面与其他细胞或细胞外基质结合的特化区称为细胞连接。
（是细胞质膜局部区域特化形成的细胞间联系结构）紧密连接：通常位于上皮顶端两相邻细胞间，是相邻细胞膜共同构成的一个完全封闭液体流通的屏障，是两个细胞间紧密相连的区域，在紧密连接处的细胞质膜几乎融合并紧紧结合在一起，融合部位细胞间隙消失。
封闭索：两相邻细胞的紧密连接区域是一种“焊接线”样的带状网络，焊接线又称脊线，脊线由成串排列的特殊穿膜蛋白质颗粒构成，这种在相邻细胞膜上形成的特征性结构称封闭索。
锚定连接：是一类由细胞骨架纤维参与，存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的连接结构，其主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固黏合，广泛分布于动物各种组织中，参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动以及发育和分化等多种过程。
黏着连接：与肌动蛋白丝相连接的锚定连接，又可分为黏着带和黏着斑两大类。
黏着带：位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞间形成的一个连续的带状结构，在维持细胞形态和组织器官完整性方面具有重要作用，特别是为上皮细胞和心肌细胞提供了抵抗机械张力的牢固黏合。
黏着斑：位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏着连接，常见于肌细胞与肌腱（主要是胶原）形成的连接中，对细胞铺展和迁移有重要意义，还可参与细胞信号转导。
桥粒连接：与中间纤维相连的锚定连接，又可分为桥粒和半桥粒两类。
桥粒：位于上皮细胞黏着带的下方，是相邻细胞间的一种斑点状的锚定连接结构。
是一种坚韧、牢固的细胞连接结构，对上皮细胞结构的维持非常重要。
桥粒连接处相邻细胞质膜的胞质侧各有一致密的胞质斑（桥粒斑），是由多种胞内锚定蛋白包括桥粒斑珠蛋白和桥粒斑蛋白构成的复合物，是中间纤维附着的部。
《细胞生物学》细胞分裂与细胞周期
（一）前期（prophase）
主要特征： ①染色质凝集（M期开始标志）
②分裂极的确定 ③核仁缩小并解体
1. 染色质凝集成染色体
➢染色体形成； ➢核仁逐渐分解最终消失。
凝缩蛋白（condensin）
粘连蛋白（cohesin)
2.分裂极确定
在前期，伴随着染色质的凝集， 原分布于细胞同一侧的两个中心体 开始沿核膜外围分别向细胞两极移 动，它们最后所到达的位置将决定 细胞分裂极。
Hela 人腺癌 人羊膜
Tc
87 64 151 47.5 15 24 20 76.5 19.4
TG1
75 37.7 139 28 3.5 10 8 55 9.8
TS
7.2 21.7 6.2 16 8 11.5 6 15.4 6.8
TG2
4.1 3 5.3 1.8 2 2 4.5 4.12 2.2
Tm
抑制RNA聚合酶
mRNA停止转录 蛋白质合成停止 细胞不进入M期
4. MPF的活化
M期促进因子（M-phase promoting factor
or Mitosis promoting factor or Maturation
promoting factor ，MPF)，是有丝分裂调 控因子，使细胞从G2→M, M期完成后， MPF失活，细胞进入间期。
组蛋白合成停止
环己亚胺 嘌呤霉素
蛋白质合 成抑制物
S期 DNA合成停止
3. 核小体组装
（三）G2期
1. S期促进因子(S phase-promoting factor,SPF)-失活 保证一个周期中 DNA只复制一次 2. 能量准备
3. 合成RNA和有丝分裂相关的 蛋白质：如微管蛋白的合成
细胞生物学 第十章 液泡系
3．各类贮积症 台-萨氏综合征（Tay-Sachs diesease）：溶酶体缺少氨 基已糖酯酶A，导致神经节甘脂GM2积累 。 II型糖原累积病（Pompe病）：缺乏α-1,4-葡萄糖苷酶， 糖原在溶酶体中积累。 Gaucher病：缺乏β- 葡萄糖苷酶，葡糖脑苷脂沉积。 细胞内含物病（inclusion-cell disease）：N-乙酰葡糖胺 磷酸转移酶单基因突变。高尔基体中加工的溶酶体前酶上 不能形成M6P分选信号，病人成纤维细胞的溶酶体中没有 水解酶，底物在溶酶体中贮积，形成 “包涵体”。
The recognition of a lysosomal hydrolase in Golgi and mannose phosphorylation
Transport of newly synthesized hydrolases to lysosomes
四、溶酶体与疾病
1. 矽肺：二氧化硅尘粒（矽尘）吸入肺泡后被巨噬细胞内吞 噬，导致吞噬细胞溶酶体破裂，水解酶释放，细胞崩解， 矽尘释出，后又被其他巨噬细内吞噬，如此反复进行。激 活成纤维细胞，导致胶原纤维沉积，肺组织纤维化。 2. 肺结核：结核杆菌不产生内、外毒素, 也无荚膜和侵袭性 酶。但是菌体成分硫酸脑苷脂能抵抗溶酶体的杀伤作用, 使结核杆菌在肺泡内大量生长繁殖, 导致巨噬细胞裂解, 释放出的结核杆菌再被吞噬而重复上述过程，引起肺组织 钙化和纤维化。 3. 类风湿性关节炎：溶酶体膜很易脆裂。
Secondary lysosome
肝细胞脂褐质
二、溶酶体的功能
1. 细胞内消化：如高等动物内吞低密脂蛋白获得胆固醇，单 细胞真核生物利用溶酶体的消化食物。 2. 自体吞噬：清除无用的生物大分子，衰老细胞、细胞器、 个体发育中多余的细胞。许多生物大分子的半衰期只有几 小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。 3. 防御作用：如巨噬细胞杀死病原体。 4. 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. 形成精子的顶体。
细胞生物学第十章第一节-核被膜与核孔复合体PPT课件
核被膜
01
核被膜是细胞核的外层结构，由双层膜组成，主要负
责维持细胞核的完整性以及与其他细胞器的隔离。
02
核被膜上有核孔复合体，是实现核质之间物质交换的
通道。
03
核被膜对基因表达和细胞分裂等重要生命活动起着重
要的调控作用。
核孔复合体
核孔复合体是核被膜上的复杂 结构，由多种蛋白质构成，具
有选择性透过功能。
核孔复合体能够实现核质之 间大分子物质如蛋白质、 RNA等的交换，对维持细胞 正常功能具有重要意义。
核孔复合体的数量和分布会随 着细胞生理状态的变化而变化， 如细胞分裂时核孔复合体的数
量会增加。
04
核被膜与核孔复合体的研究进 展
核被膜的结构与功能
总结词
核被膜是细胞核的外层结构，由双层膜组成，具有维持核内环境稳定、保护 DNA和实现核质交换等重要功能。
细胞生物学第十章第一节-核被膜 与核孔复合体ppt课件
contents
目录
• 核被膜的组成与结构 • 核孔复合体的结构与功能 • 核被膜与核孔复合体的关系 • 核被膜与核孔复合体的研究进展 • 总结
01
核被膜的组成与结构
核被膜的组成
01
02
03
双层膜结构
核被膜由内外两层膜组成， 两层膜之间有核膜间隙。
核孔复合体是实现核质之间物质交换的关键结构，其内部包含胞质环、核质环和 中心颗粒等亚单位。这些亚单位协同作用，实现核孔复合体的选择性透过功能。
核表达调控中发挥重要作用，通过影响染色质结构和DNA复制等方式参与基因表达的调控 。
详细描述
核被膜通过影响染色质结构和DNA复制等方式参与基因表达的调控。在染色质结构方面，核被膜通过 与组蛋白的相互作用，影响染色质的结构和基因表达。在DNA复制方面，核被膜参与DNA复制的起 始和过程，确保DNA复制的准确性和完整性。
细胞生物学-第10章-细胞骨架(翟中和第四版)
1963年，采用戊二醛常温固定后，才广泛的地观察到 种类细胞骨架的存在，并正式命名为一种细胞器。
• 细胞骨架由以下组分构成
– 微丝（microfilament） – 微管（microtubule） – 中间纤维（intemediate filament）
• 广义的细胞骨架还包括
– 核骨架（nucleoskeleton） – 核纤层（nuclear lamina） – 细胞外基质（extracellular matrix）
微管，是由微管蛋白单体构成的 基本组件形成的中空的管状结构。 普遍存在于真核细胞中
中间纤维，又叫中间丝，粗细位 于微丝和肌球蛋白粗丝之间，普 遍存在于真核细胞中，是三种骨 架系统中结构最为复杂的一种
本章主要内容
微丝与细胞运动
微管及其功能 中间纤维 细胞骨架与疾病
第一节 微丝与细胞运动
• 微丝（microfilament, MF） • 球状肌动蛋白（G-actin）：肌动 蛋白单体 • 纤维状肌动蛋白（F-actin）：由 多个单体组装而成。 • 直径7 nm
肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达
• 马达蛋白(motor protein) 可以分为3 类
– 沿微丝运动的肌球蛋白（myosin）
– 沿微管运动的驱动蛋白（kinesin）
应力纤维
于动态的组装和去组装过 伪足 程中，并通过这种方式实 收缩环 现其功能
（三）影响微丝组装的特异性药物
• 细胞松弛素（cytochalasin）
– 与微丝结合后将微丝切断，并结合在微丝末端阻抑肌 动蛋白在该部位的聚合，但对微丝解聚没有明显影响 – 破坏微丝网络结构，并阻止细胞的运动
• 鬼笔环肽（phalloidin）
型
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第十章知识点自测（一）选择题1、能够稳定微丝（MF）的特异性药物是（）A.秋水仙素B.细胞松弛素C.笔环肽D.紫杉醇2、较稳定、分布具组织特异性的细胞质骨架成分是（）A.MTB.IFC.MFD.以上都不是3、细胞骨架分子装配中没有极性的是（）A.微丝B.微管C.中间纤维D.以上全是4、用细胞松弛素处理细胞可阻断下列（）的形成A.胞饮泡B.吞噬泡C.分泌小泡D. 包被小泡5、下列属于微管永久结构的是（）A.收缩环B.纤毛C.微绒毛D.伪足6、肌动踏车行为需要消耗能量，由下列哪项水解提供（）A.ATPB.GTPC.CTPD.TTP7、下列细胞骨架中，只有9+0结构的是（）A.鞭毛B.中心粒C.中间丝D.纤毛8、用适当浓度的秋水仙素处理分裂细胞，可导致（）A.姐妹染色单体不分离，细胞停滞在有丝分裂中期B.姐妹染色单体分开，但不向两极运动C.微管破坏，纺锤体消失D.微管和微丝都破坏，使细胞不能分裂9、下列蛋白质没有核苷酸结合位点的是（）A.α—微管蛋白B.β—微管蛋白C.肌动蛋白D.中间丝蛋白10、下列分子没有马达蛋白功能的是（）A.胞质动力蛋白B.驱动蛋白C.肌球蛋白D.MAP211、下列药物能抑制胞质环流的是（）A、细胞松弛素B、紫杉醇C、秋水仙素D、长春花碱12、下列物质中，（）抑制微管的解聚。
A、秋水仙碱B、紫杉醇C、鬼笔环肽D、细胞松弛素B13、微管全是以三联管的形式存在的结构（）A.纤毛B. 中心粒C. 鞭毛D.动粒微管14、在下列微管中对秋水仙素最敏感的是（）A.细胞质微管B. 纤维微管C. 中心粒微管D.鞭毛微管15、微管蛋白的异二聚体上有哪种核苷三磷酸的结合位点（）。
A.UTPB. CTPC. GTPD.ATP16、下列药物中仅与已聚合微丝结合的药物是（）。
A.秋水仙碱B. 长春花碱C.鬼笔环肽D.紫杉醇17、当肌肉收缩时，会发生下面哪一种变化（）。
A.I带加宽B. 肌动蛋白纤维发生收缩C.肌球蛋白纤维收缩D.机节变短18. 若在显微镜下比较收缩的肌节和松弛的肌节, 下列明哪些区域宽度是不变的（）.A. A带B. I带C. H带D.整个肌节19.当用秋水仙素处理细胞以后,下面哪种说法不正确( )。
A.有丝分裂与减数分裂将不能正常进行B. 肌动蛋白纤维装配受到抑制C. 细胞器在胞内的位置将改变D.细胞形状将改变20.下列哪个不是微管组织中心( )。
A.中心体B.基体 .C.微管蛋白二聚体D.高尔基体的反面膜囊区域21.下列美于微丝描述错误的是( )。
A.存在于小肠上皮细胞微绒毛内B.由微管蛋白组装而成C.特定情况下,能快速组装和去组装D.存在于胞质分裂收缩环22.依赖于微丝的分子马达是( )。
A.驱动蛋白B.马达蛋白C.肌球蛋白D. A和 B都是（二）判断题l.细胞中的所有微丝均为动态结构。
( )2.胞质骨架的3种结构都具有极性和踏车行为。
( )3.微管的极性是指其正、负两端分别带有不同的电荷。
（）4.胞质分裂时,收缩环是由微管形成的。
( )5.驱动蛋白家族中,既有介导转运膜泡向微管( +)端运动的成员,也有介导转运膜泡向微管(-)端运动的成员。
( )6.微管蛋白单体和肌动蛋白单体都有一个 GTP结合位点。
（）7.中间丝是一个杆状结构, 其头尾是不可变的, 中间杆部是可变的。
（）8.微管蛋白由α、β微管蛋白两个亚基组成。
在这两个亚基上各有一个 GTP 结合位点,但α亚基上的 GTP不可交换,β亚基上的 GTP是可以交换的。
( ）9.动物皮肤和鳞片中含有色素细胞,它改变皮肤颜色的原理是:细胞内的色素颗粒沿微管在细胞内转运,由于色素颗粒分布不同导致颜色的变化。
( )10.应力纤维由大量平行的微丝组成,主要在胞质分裂方面起作用。
( )11.细胞伪足的形成依赖于肌动蛋白的聚合,并由此产生推动细胞运动的力。
（）12.真核细胞与原核细胞都具有鞭毛这一特化结构,真核细胞的鞭毛结构复杂，而核细胞的鞭毛相对简单。
( )13.秋水仙素可同微丝的（+）端结合,并阻止新的单体加入。
（） ,l4.微管的负极指向MTOC，正极背向MTOC。
( )15.有丝分裂的药物秋水仙碱与微管蛋白单体结合后, 可以阻止二聚体的形成。
（）16. 纤毛的运动是微管收缩的结果。
（）17. 细胞松弛素B是从真菌中分离的一种生物碱，它可以与微丝的末端结合，并阻止新的单体聚合。
（）18. 微管在体外组装时，受离子的影响很大，所以要尽量除去Mg离子和Ca离子( )19. 紫衫醇只结合到聚合的微管上，不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。
接触紫杉醇后细胞内会积累大量微管，可使细胞分裂停止于有丝分裂期。
（）20. 与微丝及微管一样，细胞质中间丝存在于所有的真核细胞。
（）21. 微丝末端肌动蛋白亚基ATP水解和微管末端β-微管蛋白上GTP水解导致自由能和聚合物构象变化，更容易发生解聚。
（）22. 在有丝分裂过程中，核膜的解体主要涉及核纤层蛋白的去磷酸化，核膜重建涉及核纤层蛋白的磷酸化。
（）23. 向微管正极端行走的马达蛋白将货物往细胞内部运输。
（）(三)名词比对1. 中心体（centrosome）与基体（basal body）2. 微管组织中心（microtubule organizing center）与核仁组织区（nucleolar organizing region）3. 肌球蛋白（myosin）与驱动蛋白（kinesin）4. 微管蛋白（microtubule）与微管结合蛋白（microtubule associated protein，MAP）5. 应力纤维（stress fiber）与中间丝（intermediate filament）（四）分析与思考1. 用细胞松弛素B处理培养的动物细胞，能观察到什么现象？如何解释？2. 单细胞绿藻的运动缺陷型或突变株，其鞭毛精细结构中可能因缺失哪些部分导致运动缺陷或异常？原因何在？3. 微管装配过程中的动态不稳定性造成微管快速伸长或缩短。
请设想一条正处于缩短状态的微管:(1) 如果要停止缩短并进入伸长状态，其末端必须发生什么变化？(2) 发生这一转换后微管蛋白的浓度有什么变化？(3）如果溶液中只有GDP而没有GTP，将会发生什么情况？(4）如果溶液中存在不能被水解的GTP类似物，将会发生什么情况？发生这些变化的理论依据是什么？4.小鼠驱动蛋白KIF 1B基因缺陷的纯合子在出生时就会死亡。
这种基因缺陷的杂合子小鼠虽然能够存活下来，但却表现出进行性肌无力。
人类2A型Charcot-Marietooth疾病患者也有一个KIF 1B基因拷贝缺失。
存活下来的基因缺陷小鼠和人类的疾病患者具有相似的进行性神经性疾病。
请你推测驱动蛋白一个基因拷贝的缺失为什么能对神经系统功能产生如此重大的影响？5. 在细胞骨架蛋白研究过程中，（1）分别有哪些脊椎动物组织适于分离微管蛋白.肌动蛋白和角蛋白？（2）你推测哪种蛋白溶解度低较难分离？(3)在分离微管蛋白和肌动蛋白的过程中，分别容易混入细胞内的那些蛋白？6. 基因组序列分析表明，某些植物细胞缺乏胞质动力蛋白（如拟南芥)，然而在另一些植物细胞中又是存在的（如水稻）(1)可以设计哪些实验来证实这一分析？（2）你推测没有胞质动力蛋白的植物细胞如何实现向微管负极的膜泡运输？答案：（一）选择题1.C2.B3.C4.B5.B6.A7.B8.C9.D 10.D 11.A 12.B 13.B 14.A 15.C 16.C 17.D 18.A 19.B 20.C 21.B 22.C（二）判断题1.x 大多数非肌细胞中，微丝是一种动态结构。
2.X 中间丝没有。
3.X 微管蛋白二聚体在两端聚合速度不同，组装较快的一端称为正极，而另一端称为负极。
4.X 胞质收缩环由肌动蛋白/肌球蛋白Ⅱ组装而成。
5.√6.X 肌动蛋白单体有一个ATP结合位点。
7.X 细胞质中间丝蛋白分子中部杆状区氨基酸残基组成高度保守，两侧头部和尾部高度不变。
8.√9.√10.X 应力纤维通过黏着斑与细胞外基质相连。
11.√12.√13.x 秋水仙素与微管蛋白亚基结合，具有抑制微管组装的作用。
14.√15.X 结合秋水仙素的微管蛋白亚基组装到微管末端后，阻止其他微管蛋白亚基的组装，但并不影响微管的去组装，从而导致细胞内微管网络的解体。
16.X 纤毛运动本质是由轴丝动力蛋白所介导的相邻二联体微管之间的相互滑动。
17.√18.X 要尽量除去Ca2+。
19.√20.X 中间丝本不是所有真核细胞必需的结构组分。
21.√22.X 解体涉及核纤层蛋白磷酸化，重建涉及去磷酸化。
23.X 负极端。
(三)名词对比1. 二者都是动物细胞中的微管组织中心，同源，在某些时候可以相互转变，且都具有自我复制能力。
中心体细胞间期位于细胞核附近，有丝分裂期位于纺锤体的两极。
含有一对彼此垂直分布的中心粒，外面被中心粒外围物质所包围。
基体位于鞭毛和纤毛根部，在结构上与中心粒基本一致。
2. 微管组织中心是细胞中微管起始组装的地方，如中心体、基体等部位。
MTOC 决定了微管的极性，负极指向微管组织中心，正极背向微管组织中心。
核仁组织区位于染色体的次缢痕部位，是rRNG基因所在部位（5SrRNG基因除外），与间期细胞核仁形成有关。
3. 肌球蛋白是沿微丝运动的马达蛋白。
通常含有3个功能结构域：马达结构域、调控结构域与尾部结构域，其中马达结构域位于头部，包含一个肌动蛋白亚基结合位点和一个具有ATP酶活性的ATP结合位点。
驱动蛋白是沿微管运动的马达蛋白。
由2条具有马达结构域的重链和2条与具有“货物”结合功能的轻链组成，其中马达结构域具有ATP结合位点和微管结合位点。
4. 微管蛋白都是由α/β-微管蛋白两亚基结合而成的异二聚体。
是微管组装的基本结构单位。
微管结合蛋白是结合在微管表面的一类蛋白质，具有稳定微管，对微管网络的结构和功能进行调节的作用。
5. 应力纤维由肌动蛋白丝组成，还含有肌球蛋白Ⅱ、原肌球蛋白、细丝蛋白和α-辅肌动蛋白等结构成分。
中间丝是直径约10nm的致密索状的细胞骨架纤维。
（四）综合分析1.出现双核细胞，抑制微丝聚合，不能形成正常收缩环，细胞质分裂受阻或不能分裂。
2.（1）缺失轴丝中的中央鞘或中央微管，缺失放射辐，缺失动力蛋白臂，缺失外周微管。
（2）原因是中央微管与周围微管间的相互滑动受阻。
3.（1）由于失去了GTP帽，即末端的微管蛋白亚基都以结合GDP的形式存在，微管因而缩短。
溶液中带有GTP的微管蛋白亚基仍会添加到末端，但是寿命很短，因为GTP可能被水解，或者围绕着的微管蛋白亚基解体使其脱落下来。
但是如果足够的带有GTP的亚基以足够快的速度添加上去覆盖了微管末端带有GDP的微管蛋白亚基，这时可产生一个新的GTP帽，微管就可重新开始生长。