医学细胞生物学复习预习资料.doc

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1、|目录索引第一章 细胞生物学概述第二章 细胞概述第三章 细胞的分子基础第四章 细胞膜第五章 细胞连接与细胞外基质第六章 内膜系统第七章 线粒体第八章 核糖体第九章 细胞骨架第十章 细胞核第十一章 细胞的分裂 第十二章 细胞周期第十三章 细胞分化第十四章 细胞的衰老和死亡第十五章 个体发育中的细胞附录 名词解释|第一章 细胞生物学概述一、现代细胞生物学研究的三个层次显微水平、亚显微水平、分子水平2、细胞的发现胡克最早发现细胞并对其进行命名3、细胞学说创始人：施莱登 施旺内容： 细胞是有机体， 一切动植物都是由单细胞发育而来， 即生物是由细胞和细胞的产物所组成； 所有细胞在结构和组成上基本相似；

2、新细胞是由已存在的细胞分裂而来； 生物的疾病是因为其细胞机能失常。.细胞是生物体结构和功能的基本单位。.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。 4、分子生物学的出现20 世纪 50 年代开始，人们逐步开展分子水平探讨细胞的各种生命活动的研究。随着分子水平对细胞生命活动机制的探讨愈受重视，并积累一定实验成果， “分子生物学”应运而生。分子生物学是研究生物大分子，特别是核酸和蛋白质结构与功能的学科。20 世纪 60 年代形成从分子水平、亚显微水平和细胞整体水平探讨细胞生命活动的学科，即细胞生物学。也有人将细胞生物学称为细胞分子生物学或分子细胞生物学。第二章 细胞概述第一节 细胞的基本知识一、细胞的

3、基本共性所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。所有细胞都具有 DNA 和 RNA 两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。所有细胞都有核糖体。所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。二、细胞的大小、形态和数目（自学）四、细胞的一般结构亚微结构（电镜）： 膜相结构非膜相结构膜相结构：由单位膜参加形成的所有结构。包括：一网两膜四体意义：区域化作用非膜相结构单位膜：电镜下观察，膜相结构的膜由两侧致密深色带（各 2nm)和中间一层疏松浅色带(3.5nm)构成，把这三层结构形式作为一个单位，称为单位膜。 |第二节 原核细胞和真核细胞原核细胞与真核细胞的比较特 征 原核细胞 真核细

4、胞细胞大小 较小，1m10m 较大，10m 100m细胞核(根本区别） 无核膜、核仁（拟核） 有核膜、核仁（真核）DNA 环状双链，不与组蛋白结合 线状双链，与组蛋白结合成染色质细胞壁 不含纤维素、主要由肽聚糖组成 不含肽聚糖，主要由纤维素组成细胞器 无（除核糖体外） 有核糖体 70S 80S内膜系统 无 复杂细胞骨架 无 有转录与翻译 转录与翻译同时进行 转录在核内，翻译在胞质中进行细胞分裂 无丝分裂 有丝分裂，减数分裂第三章 细胞的分子基础概述 1原生质：细胞中的生命物质，由细胞质（包括质膜）和细胞核组成。2元素组成主要元素：C.H.O.N 4 种少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.M

5、g.Fe 8 种微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba 10 种3分子组成无机化合物：水、无机盐有机化合物：糖、脂、维生素、蛋白质（酶） 、核酸。 细胞的小分子物质一、水水是细胞内最重要的无机小分子，占细胞总重量的 70%。大多数代谢过程都需要水参与。二、无机盐占细胞总重量的 19%左右，以离子形式存在。维持细胞内的渗透压和酸碱平衡。作为酶的辅助因子。三、有机小分子是细胞代谢过程中的中间产物，也是构成生物大分子的基本单位。主要包括：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。单糖脂肪酸 功能：1、构成细胞膜的主要成分。 2、能量|氨基酸 功能：组成蛋白质的基本结构单位。核苷酸细胞的

6、大分子物质一、蛋白质构成细胞的主要成分，是各种生命物质的主要结构基础。基本结构单位：氨基酸基本化学键：肽键氨 基 酸：组成蛋白质的氨基酸有 20 种，主要以侧链（R）区别-蛋白质特异性和多样性。氨基酸通过肽键相连形成多肽链。（一）蛋白质的分子结构1. 蛋白质的一级结构组成蛋白质多肽链的氨基酸的种类、数量和排列顺序。是蛋白质的基本结构和功能基础。主键：肽键，少量二硫键2. 蛋白质的二级结构在一级结构基础上，肽链上相邻近氨基酸残基间主要靠氢键维系的有规律、重复有序的空间结构。有三种类型： 螺旋（右手螺旋） ， 折叠，三股螺旋。（1） 螺旋 肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象（2） 折叠 一条肽链

7、自身回折而成的平行排列构象（3）三股螺旋 是胶原蛋白特有的结构，是动物重要的纤维蛋白3. 蛋白质的三级结构4. 蛋白质的四级结构 (血红蛋白四级结构)注 意：并非所有蛋白质都有四级结构；蛋白质必须在三级结构基础上才能表现出生物活性。（二）蛋白质的功能二、核酸细胞内贮存和传递遗传信息的生物大分子物质。基本结构单位：核苷酸 基本化学键： 3 ，5磷酸二酯键1脱氧核糖核酸（DNA)2核糖核酸（RNA)： 信使 RNA (mRNA）转运 RNA (tRNA）核糖体 RNA (rRNA）（一）DNA1. DNA 的结构：1953 年 Watson 和 Crick 提出 B-DNA 分子的双螺旋结构模型。

8、2. DNA 的功能携带和传递遗传信息。核酶（ribozyme ）具有酶活性的 RNA 分子。功能：核酶的底物是 RNA 分子，它们通过与序列特异性的靶 RNA 分子配对而发挥作用。|DNA 和 RNA 的比较DNA RNA戊糖 脱氧核糖 核糖碱基 A、G、C、T A、G、C、U磷酸 相 同结构 双螺旋 单链或假双链分布 细胞核为主 细胞质为主功能 储存遗传信息 传递和调控遗传信息第四章 细胞膜几个重要的概念：单位膜（unit membrane）细胞膜：构成细胞外层界膜的单位膜，又称质膜。细胞内膜：核膜和构成各种细胞器的膜。生物膜：细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。第一节 膜的化学组成概述：主要由

9、蛋白质、脂类和糖类组成，此外还有水、无机盐和金属离子等。功能越复杂的膜其蛋白质所占的比例越大，反之则小。一、膜脂（ Membrane Lipids）细胞膜上的脂类，是细胞的基本组成成分，形成膜的基本骨架。There are three major classes of lipids: 磷脂、胆固醇和糖脂磷脂为主（一） 磷脂（phospholipid）包括：磷酸甘油酯最简单的磷酸甘油脂是磷脂酸、鞘磷脂磷脂酸：磷 酸+甘 油+脂肪酸鞘磷脂：脂肪酸+鞘氨醇+胆 碱（二） 胆固醇（cholesterol）Cholesterol is only found in animals.极性羟基固醇环非极性脂肪

10、酸链胆固醇与磷脂的碳氢链相互作用，可阻止磷脂凝集成晶体结构，对膜脂的物理状态具有调节作用。|（三）糖脂（Glycolipids）为含一个或几个糖基的脂类。大约占外层脂类分子的 5%左右。脂的特点：（头部亲水 尾部疏水）均含有极性基团和非极性基团，形成亲水头部和疏水尾部，称为双亲媒性分子或兼性分子。脂在水环境中存在的三种形式：单分子团 、双分子层 、脂质体二、膜蛋白(Membrane proteins)细胞膜最重要组成。功能越复杂的膜蛋白质所占的比例越大，反之则小。分类：膜内在蛋白质：又称镶嵌蛋白，具有受体、载体、酶的作用；膜周边蛋白质：又称周围蛋白，具有支架、收缩、调节作用。膜内在蛋白和膜周边

11、蛋白比较名称 含量 分布 解离方法 功能膜内在蛋白 70%80% 镶嵌于膜脂双分子层中 去垢剂 受体、载体、酶等作用膜周边蛋白 20%30% 主要分布于膜内侧改变溶液的离子强度或 PH 值及加入金属螯合剂等起细胞支架、收缩、调节等作用三、膜糖类糖蛋白(glycoprotein) 糖脂(glycolipid) 构成细胞外被。细胞外被（cell coat） 细胞外被又称糖萼，伸展于质膜的外表面，是质膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分。作用：保护；细胞物质运输；决定细胞识别、形态形成和分化时选择性。细胞表面（cell surface） 包围在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能体系，是细胞与

12、外环境物质相互作用，并产生各种复杂功能的部位。包括细胞膜、细胞外被和胞质溶胶。胞质溶胶（cytosol ） 质膜下方的一层厚 0.010.02m 的较黏滞无结构的液体物质。维持细胞的极性和形态，调节膜蛋白的分布和运动。细胞膜的基本骨架:膜脂 生物膜 基本骨架磷脂胆固醇糖脂膜蛋白 多种方式 与脂双层结合膜内在蛋白（镶嵌蛋白）膜外在蛋白（周边蛋白）膜糖 质膜外表面与脂类结合- 糖脂与蛋白结合- 糖蛋白第二节 膜的分子结构|液态镶嵌模型: (S.J.Singer and G.Nicolson(1972)脂双层构成膜的连贯主体，它具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。膜中蛋白质分子以不同形式与

13、脂双分子层结合。强调了膜的流动性和膜蛋白的不对称性。该模型优点：强调了膜的流动性以及球形蛋白质与脂双分子层的镶嵌关系，可以解释许多膜中所发生的现象。该模型缺点：没有说明具有流动性的细胞膜在变化过程中怎样保持膜的相对完整性和稳定性。 “晶格镶嵌模型”和“板块镶嵌模型”对其补充。第三节 膜的特性一、膜的不对称性（asymmetry）膜蛋白分布的不对称性膜脂分布的不对称性 二、膜的流动性（fluidity） （一）膜脂的流动性（Fluidity of membrane lipid）1、膜脂双分子层是二维流体生理条件下，膜脂既有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，是居于晶态和液态之间的液晶态。温

14、度的改变可以在液晶态和晶态之间转换，这种膜脂状态的改变称为相变。发生相变的临界温度称为膜的相变温度。2、膜脂分子的运动（二）膜蛋白的运动性（motility of membrane protein）（1）侧向扩散：膜蛋白在膜脂中可以自由漂浮和在膜表面扩散（2）旋转运动：膜蛋白能围绕与膜平面相垂直的轴进行旋转运动（三）影响膜流动性的因素（effect factors of membrane fluidity）脂双层中的不饱和脂肪酸越多，膜脂流动性越大。脂肪酸链越短，膜脂流动性越大。胆固醇与磷脂比值：相变温度以上，胆固醇含量增加，增加膜脂的有序性；相变温度以下，胆固醇含量增加，防止脂肪酸链相互凝聚

15、，干扰晶态的形成。卵磷脂/鞘磷脂：比值越大，膜脂流动性越大脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动性越小膜脂中的极性基团、环境温度、PH 值、离子强度及金属离子等均对膜脂的流动性产生一定的影响。小 结:细胞膜的化学组成细胞膜的液态镶嵌模型细胞膜的特性（不对称性和流动性）|第三节 细胞膜与物质转运概 述：与细胞膜有关的物质运输活动包括两类：穿膜运输：小分子和离子膜泡运输：大分子和颗粒物质 穿膜运输穿膜运输是小分子物质和离子穿过细胞膜的运输方式。膜的选择性通透易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质根据是否消耗细胞代谢能，穿膜运输可分为：被动运输主动运输一

16、、被动运输指物质从浓度高的一侧，穿过膜运输到浓度低的一侧，即顺浓度梯度穿膜扩散，不消耗细胞代谢能的运输方式。依据是否需要膜运输蛋白的协助，可分为：简单扩散离子通道扩散易化扩散（一）简单扩散指不需要消耗细胞代谢能，不依靠膜运输蛋白，顺浓度梯度运输小分子物质的运输方式。特点： 顺浓度梯度运输不消耗细胞的代谢能不依靠膜运输蛋白（直接穿过膜的脂双层）条件： 溶质在膜两侧保持一定的浓度差溶质能透过膜（脂溶性小分子）决定扩散速度的因素： 浓度梯度；通过物质的分子大小；通过物质在脂质中的相对溶解度。 以简单扩散的方式通过的物质包括： 一些脂溶性物质，如：苯、乙醚、氯仿、甾类激素等。 不带电荷 的极性小分子物

17、质，如：H2O、CO2、N2、尿素等。 （二）离子通道扩散Na、K、Ca2+ 等极性很强的水化离子，借助膜上的离子通道由高浓度一侧向低浓度一侧扩散。离子通道为膜上的跨膜蛋白。包括三类：电压闸门通道配体闸门通道机械闸门通道1. 电压闸门通道这类通道依据细胞内外带电离子的状态，主要是通过膜电位的变化使其构型发生改变， 从而将“门“打开。 |2. 配体门通道这类通道在细胞内外的特定配体与其表面受体结合时，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开 。 3. 机械闸门通道这类通道在细胞内外的机械压力发生改变时，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开 。 离子通道蛋白介导的离子转运的主要特征：转

18、运速度很快 ；高度的选择性；都是被动运输。（三）易化扩散一些非脂溶性的物质，需要借助细胞膜上的载体蛋白顺浓度梯度的物质运输方式。特点： 顺浓度梯度运输不消耗细胞的代谢能依靠膜载体蛋白协助 通过物质：非脂溶性物质或亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸、金属离子以及细胞代谢物等。过程： 例：葡萄糖载体蛋白介导红细膜上葡萄糖的被动转运。载体蛋白介导的协助扩散具有以下主要特征 :高度特异性 饱和现象 可抑制性 决定因素：载体蛋白的饱和状态。二、主动运输通过消耗细胞代谢能，将物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输，即逆浓度梯度运输的过程叫主动运输。特点：逆浓度梯度或电化学梯度运输、要消耗细胞的代谢能、需运输蛋白

19、的帮助。影响因素：细胞代谢状态。分类：离子泵由 ATP 直接提供能量； 伴随运输 由 ATP 间接提供能量。 （一）离子泵 离子泵：是膜上的一种能将离子逆浓度梯度转运的载体蛋白，实质是一种 ATP 酶。离子泵具有载体和酶的两重作用。种类： 钠钾泵 钙泵（Ca2+-ATP 酶） 质子泵： H+-ATP 酶以 Na+K+泵（ Na+K+ pump)为例说明离子泵的作用机制。 组成：大亚基：跨膜蛋白，具有 ATP 酶活性，是催化亚单位。在细胞质侧有 Na+和 ATP 结合的部位，外侧有 K+和乌本苷结合的部位。 小亚基：具有组织特异性的糖蛋白，功能不详。 作用过程：是通过 ATP 水解供能驱动泵构型

20、改变来完成的。每水解一分子 ATP 所释放的能量可泵出 3 个 Na+ ，泵入 2 个 K+。 应用乌本苷能抑制 Na+K+泵 。Na+-K+泵的作用： 维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；维持低 Na+高 K+的细胞内环境；维持细胞的膜电位；驱动糖与氨基酸等的主动运输。|（二）伴随运输是一类靠细胞代谢能间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。物质逆浓度梯度跨膜运输需同时伴有离子的顺浓度梯度运输，故名伴随运输。 分类： 共运输（同向协同运输）对向运输（反向协同运输） 膜泡运输概 述通过膜包裹被转运物形成膜囊泡进

21、行物质转运的方式，称为膜泡运输。 是大分子和颗粒物质的运输方式。分类: 胞吞作用胞吐作用 均需消耗代谢能。一、胞吞作用 是指细胞膜局部发生内陷，将外来的大分子或颗粒物质包裹成小囊泡，最终脱离细胞膜进入细胞内的转运过程。 类型： 吞噬作用；胞饮作用；受体介导的内吞作用。 （一）吞噬作用是指细胞内吞较大的颗粒物质或大分子复合物的过程。 吞噬作用形成的囊泡较大，称为吞噬体。作用过程：以细菌的吞噬为例说明 。 吞噬作用是原生动物获取营养物质的重要方式。哺乳动物的大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，如巨噬细胞等，它们广泛分布在组织和血液中，共同防御微生物的侵入，清除衰老死亡的细胞等。（

22、二）胞饮作用是指细胞内吞液体和溶质或极微小颗粒物质的过程 。胞饮作用形成的囊泡较小，称为胞饮小体或胞饮小泡。作用过程： （三）受体介导的内吞作用通过特异性受体配体结合而引发的吞饮作用，称为受体介导的内吞作用。是一种特异、高效地摄取细胞外大分子的方式 。作用过程： 有被小窝： 举例：细胞对胆固醇的摄取 LDL（低密度脂蛋白）：LDL 颗粒的分子结构为中心含有大约 1500 个酯化的胆固醇分子，起外包围着 800 个磷脂分子和 500 个游离的胆固醇分子，载脂蛋白 ApoB100 将酯化胆固醇、磷脂、游离胆固醇组装形成球形颗粒。LDL 受体：由 839 个氨基酸残基形成的单次跨膜糖蛋白。特点：吸收速度快，具有选择性浓缩作用。运输物质：已发现 25 种受体参与不同大分子的胞吞作用，如胰岛素、某些病毒、