1、细胞生物学,河北省石家庄市教育科学研究所 周予新,著名的细胞学家Wilson说“一切生物学问题的答案最终都要到细胞中去寻找。”,目录 第1章 细胞生物学的发展 第2章 细胞的基本知识 第3章 细胞膜与细胞表面 第4章 质膜与物质运输 第5章 细胞的信号转导和信号传递系统 第6章 细胞基质与细胞器 第7章 细胞核 第8章 细胞增殖、分化、癌变和衰亡,第1章 细胞生物学的发展,一、细胞的发现 细胞的发现和显微镜的发明分不开。,二、细胞学说的创立和发展,第2章 细胞的基本知识,一、细胞的形态和大小 1细胞体积的守恒定律不同细胞的大小变化很大，如人的卵细胞的直径只0.1mm，而鸵鸟的卵细胞的直径达5c
2、m。但是，同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细胞的大小基本相同。因此，器官的大小主要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，把这种现象称之为“细胞体积的守恒定律”。,2限制细胞体积大小的因素体积同表面积的关系,细胞内关键分子的浓度一些重要的分子在细胞内的拷贝数是很少的，当细胞体积增大时，这些分子的浓度就越来越稀释，一些重要的生化反应需要一定的浓度才能进行，所以细胞内分子浓度就成了限制细胞体积无限增大的另一个因素。,因此，一般说来，生物体积的加大，不是由于细胞体积的加大，而是由于细胞数目的增多。参天大树和丛生灌木在细胞
3、的大小上并无差别；鲸的细胞也不一定比蚂蚁的细胞大。,酶蛋白质种类的限制,二、细胞的基本特征,1、细胞是生命活动的基本单位,一切有机体都由细胞构成(除病毒外)，细胞是构成有机体的基本单位 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 细胞是有机体生长与发育的基础 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性 没有细胞就没有完整的生命,2、生命是细胞活动的属性细胞具有进行生命活动的最基本的要素：具有一套基因组。具有一层质膜，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流。具有一套完整的代谢机构细胞区别于无机界最主要的特性是：在结构上具有自我装配的能力。在生理活动中具有自我调节能力。在增殖上具
4、有自我复制的能力。自我装配、自我复制、自我调控是细胞的基本属性。 支原体是具备这三项要素的最小细胞。,二、细胞的基本特征,三、原核细胞与真核细胞,原核细胞的基本特点 遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。主要代表： 立克次氏体、支原体等。其中支原体是目前发现的最小、最简单的细胞（球形，没有细胞壁，大小为0.20.3um ） 细菌 蓝藻又称蓝绿藻、蓝细菌、粘藻。蓝藻属蓝藻门，包括蓝球藻、颤藻和念珠藻。 真核细胞的结构体系是 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统； 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信
5、息表达系统 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统,病毒：是核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒和RNA病毒,形态各异的病毒,四、非细胞性的细胞感染体,类病毒仅由感染性的RNA构成； 朊病毒仅由感染性的蛋白质亚基构成；,四、非细胞性的细胞感染体,小词典 朊病毒：1982年在患羊瘙痒病的羊体内发现的一种蛋白质因子。研究表明：蛋白质感染因子的增殖既不是由于基因的过分表达，也不是因翻译量增加，而仅仅是由于分子的构象发生转变造成的。如人的克雅氏病，疯牛病等。,牛刀小试,1.（08年）原核细胞与真核细胞的不同，表现在 A原核细胞基因组
6、的大小仅有真核生物基因组大小的一半 B原核细胞具有单链的DNA分子 C原核细胞中与DNA结合的蛋白质较少，而且没有核膜包裹 D原核细胞具有RNA而不是DNA,C,3.(07)病毒的基因组可以由下列哪项组成 A蛋白质 B多糖 C同一病毒中既有DNA，又有RNA D或DNA或RNA,D,2. （08年）光学显微镜能观察到的最小生物是 A酵母 B植物细胞 C细菌 D噬菌体,C,4、对原生质和细胞两者关系正确描述的是(多选) A细胞的主体是原生质体 B细胞是原生质的具体存在形式 C原生质是细胞具有生命活性的部分 D原生质分化成细胞膜、质、核等部分,B、C、D,5、（00年）未受精的鸡蛋是一个卵细胞，细
7、胞膜是 A卵壳 B外壳膜 C内壳膜 D卵黄膜,D,6、下列哪项可以称为细胞 A肌纤维 B胶原纤维 C神经纤维 D弹性纤维,A,说明:一些特殊的细胞 细胞：神经元、肌纤维(与肌原纤维的关系)、棉花纤维。 非细胞：神经纤维、胶原纤维、弹性纤维。 死细胞：导管细胞。 活细胞，但无细胞核：筛管细胞、哺乳动物成熟红细胞,7、（第9界IBO）朊病毒是A一种蛋白质 B没有蛋白质外膜的感染性RNAC引物RNA的DNA模板 D没有线粒体的早期真核生物E脂肪酸生物合成的多酶复合物,A,8、最小的原核生物是A支原体 B立克次氏体 C衣原体 DHIV,A,9、（05全国联赛）原核细胞与真核细胞相同的特性是(多选) A
8、均含有环状DNA B均含有线状DNA C染色体的基本单位是核小体 D均含有作为蛋白质合成的机器-核糖体,A、D,析：真核细胞中的叶绿体和线粒体基质中的DNA呈环状，不与组蛋白结合形成染色体，类似原核细胞中的DNA。,10、（06全国联赛）下列各项中属于原核生物的是(多选) A蓝藻，支原体 B衣原体，噬菌体 C衣藻，金鱼藻 D放线菌，霉菌 E细菌和念珠菌,A、E,11、（06全国联赛）原核生物(多选) A具有各种细胞器，但不具有细胞核 B能产生ATP，能独立进行生命过程 C细胞壁含几丁质 D大多具有环状DNA E都是厌氧生物,B、D,第3章 细胞膜与细胞表面,细胞膜(cell membrane)
9、,又称细胞质膜；细胞内膜; 生物膜。 细胞膜的结构模型 细胞膜的基本组成成分 细胞膜结构特征与功能,一、细胞膜的基本结构总体特点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；生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的流体。 （一）生物膜的分子结构模型“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型单位膜模型生物膜的流动镶嵌模型,片层结构模型 1935年提出“双分子片层”结构模型， 也叫“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型，该模型是第一次用分子术语描述的结构，并将膜结构同所观察到的生物学理化性质联系起来，对后来的研究有很大
10、的启发。,液态镶嵌模型 1972年提出，在总结了当时有关膜结构模型及各种研究的新成就基础上，提出了流动镶嵌模型。这一模型强调了膜的流动性和不对称性，较好地体现细胞的功能特点，被广泛接受，也得到许多实验的支持。,二、质膜的化学组成,（一）膜脂 1膜脂的组成 膜质双层含量最多的是磷脂，膜中磷脂占55%-75%，此外还有胆固醇和糖脂，各种膜中脂质的比例有所不同。胆固醇是质膜的重要组成成分（30%以下） ，但细菌质膜中没有。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。,2膜脂的特性双（兼）性分子：脂分子具有一亲水性头和疏水性尾，在水相中可自然形成双分子层。膜脂的流动性（或粘度
11、）：随温度的不同而有所变化，或处于液相或处于固相。,3膜脂的不对称性 细胞质膜的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。不对称性的表现在：膜脂的成分的不对称性、膜蛋白等的不对称性、复合糖（糖脂约占5%）分布的不对称性。,4质膜的脂微区和脂筏 1997年研究人员提出的。即在生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白。脂筏是质膜上富含胆固醇、鞘磷脂和糖苷脂的微结构域。位于质膜的外小页，有脂筏处比周围的脂双层要厚。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。脂筏最初可能在内质网上形成,转运到细胞膜上后,有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋
12、白交联。推测一个100nm大小的脂筏可能载有600个蛋白分子。,（二）膜蛋白 存在形式有三种： 整合蛋白：也称内在蛋白或穿膜蛋白。（贯穿） 周边蛋白：依靠电荷和氢键的相互作用，与整合蛋白或膜脂的极性头结合，从而附着在膜表面的蛋白质。 （覆盖） 脂锚定蛋白：通过与脂锚形成共价键结合到膜上的蛋白质。 （镶嵌）膜蛋白的流动主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。,（三）膜蛋白和膜脂的运动,膜脂运动方式有 沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）； 脂分子围绕轴心的自旋运动； 脂分子尾部的摆动； 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1010。但在内质网膜上,新合成的磷脂分子翻转运动发生
13、频率很高。蛋白分子的运动形式有侧向运动和旋转运动二种。,（四）脂质体,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一种人工膜。在水中磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形体。利用脂质体可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。,脂质体的几种类型,(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,三、质膜的功能 可概括为为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境（区室化） 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其
14、中伴随着能量的传递； 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递；为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行； 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接； 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构，如微绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛等。,四、细胞外被(cell coat)又称糖萼 结构组成：指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。 作用：一般认为糖萼不仅对膜蛋白质起保护作用，在接受外界刺激方面也有重要作用，如细胞识别、激素的受体、决定ABO血型物质均为糖脂。,五、细胞连接在多细胞生物体内，细胞与细胞之间通过细胞膜相互联系，形成一个密切相关，彼
15、此协调一致的统一体，称为细胞连接。按功能可分为三类：封闭连接、锚定连接和通讯连接。从结构上看可分为9种：,六、质膜的特化结构 电镜下质膜常带有许多特化的附属结构。最明显的有微绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛等。这些特化结构在细胞执行特定功能方面具有重要作用。 微绒毛广泛存在于动物各种细胞的游离表面。微绒毛和褶皱是由细胞表面向外伸出的指状突起，扩大了细胞的表面积。 内褶与之相反，是质膜由细胞表面内陷形成的结构，扩大了细胞的内表面积（如线粒体）。微绒毛和内褶都扩大了细胞表面积，利于进行细胞内外的物质交换。 纤毛和鞭毛是细胞表面伸出的运动装置。二者在发生和结构上基本相同，都来源于中心粒。,12.（08年）以下
16、对生物膜“流动镶嵌模型”描述正确的是 A脂膜由脂双层构成，内外表面各有一层球状蛋白质分子 B脂膜由脂双层构成，中间有一层蛋白质分子 C脂膜由脂双层构成，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，脂分子可以移动，蛋白质不能移动 D脂膜由脂双层构成，蛋白质以不连续的颗粒形式嵌入脂层，脂分子和蛋白质均呈流动状态,D,13.（08年）小肠上皮细胞间的哪种结构能够防止营养物质从细胞间隙进入血液A桥粒 B紧密连接 C间隙连接 D胞间连丝,B,牛刀小试,15动物细胞间信息的传递主要是通过 A紧密连接 B间隙连接 C桥粒 D胞间连丝,分析：紧密连接和桥粒都主要是在细胞间尤其是上皮细胞间起封闭作用，以使物质不能或只能从
17、上皮细胞内部穿过，而不从细胞间通过。胞间连丝是植物细胞间的联络结构的重要形式。缝隙连接使两个相邻细胞之间有整合蛋白构成的相对应的通道相通，对细胞通讯起着重要的作用。所以选B。,B,14.在下列细胞中，你认为哪种类型含有的桥粒连接数量最高A.平滑肌细胞 B. 红细胞 C. 皮肤的表皮细胞 D. 神经细胞,C,析：桥粒存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。,16、（02联赛）细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子分布在A仅在内表面 B仅在两层之间C仅在内表面与外表面 D两层之间、内表面与外表面都有,D,17、（09联赛）下列关于生物膜的描述，哪些项是正确的?
18、 （多选） A磷脂分子是组成生物膜的基本结构成分 B膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者 C膜蛋白在生物膜结构中起组织作用 D膜脂和膜蛋白在生物膜上的分布是不对称的 E膜蛋白是可以运动的，运动方式与膜脂的运动方式完全相同,ABD,第4章 质膜与物质运输,细胞膜的基本功能是：物质运输、细胞膜受体作用、代谢的调节控制、细胞识别、信息传递、保护细胞等。细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3，细胞膜对物质的通过有高度的选择性，物质出入细胞主要有三种方式。,(一)被动扩散 物质转运过程所需能量主要来自浓度梯度所包含的势能,转运的当时不需细胞另外供给能量，属于被动转运。 1、简单扩散(自由扩散)
19、 自由扩散的特点是：沿浓度梯度扩散；不需要消耗细胞的能量；没有膜蛋白的协助。 影响自由扩散速度因素有： 物质分子的大小：分子越小，阻力越小，速度越快； 极性大小：由于直接穿过脂双层，极性越小，脂溶性越大，速度越快。不带电离子快于带电离子。 2、易化扩散（协助扩散）：,2、易化扩散 （1）载体转运是以载体为中介的易化扩散。载体是指膜上运载蛋白，它在细胞膜的高浓度一侧能与被转运的物质相结合，然后可能通过其本身构型的变化而将该物质运至膜的另一侧。某些小分子亲水性物质如葡萄糖、氨基酸就是靠载体转运进出细胞的。载体转运的特点是：特异性。即一种载体只转运某一种物质。饱和性。即载体转运物质的能力有一定的限度
20、，当转运某一物质的载体已被充分利用时，转运量不再随转运物质的浓度增高而增加。竞争性抑制。即当一种载体同时转运两种结构类似的物质时，一种物质浓度的增加，将会减弱对另一种物质的转运。 （2）通道转运是以通道为中介的易化扩散。通道是指通道蛋白，它像贯通细胞膜的一条管道，开放时，被转运的物质顺浓度梯度通过管道进行扩散；关闭时，该物质不能通过细胞膜。当膜电位改变或膜受到某些化学物质的作用时，通道蛋白的构型可发生改变就出现通道的开放或关闭。通道对被转运的物质也具有一定的特异性，K+、Na+、Ca2+等都借助于专用通道即钾通道、钠通道、钙通道等进行顺浓度梯度转运。,(二)主动运输 有些物质从浓度低或电荷低的
21、一侧通过细胞膜向浓度高或电荷高的一侧转运，这种逆电化学梯度的转运是一种耗能过程，称为主动转运。 主动运输的特点是：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）；都有载体蛋白。 N+和 K+的穿膜运输即为主动运输： ATP直接提供能量的主动运输:N+-K+泵（ N+-K+ ATP酶利用水解ATP提供的能量将N+运出细胞,将K+运进细胞 ）消耗一个ATP分子，使细胞内减少3个N+并增加2个K+。与此类似的还有C2+泵(C2+ATP酶)、H质子泵等。,N+-K+泵的主要作用 调节渗透压。等渗生理盐液为55mol/LH2O和0.154mol/L盐,因而每
22、运输0.154mol的N+就会引起55mol水分子随之流出。 物质吸收。细胞对营养物质的吸收需要消耗能量。细胞外Na+浓度高于细胞内十几倍，Na+保持着由细胞外向细胞内扩散的势能，细胞即利用这种势能来运输营养物质。如氨基酸、葡萄糖就是通过这种方式运进细胞。小肠上皮细胞利用这种方式来吸收葡萄糖等养料。 细胞正常代谢的必要条件。K+在细胞内的浓度远高于细胞外，细胞内高浓度的K+是核糖体合成蛋白质和糖酵解过程中一些重要酶保持活性的必要条件。 保持膜电位差。由于泵的活动,造成离子在膜两侧的浓度不同,使膜两侧保持一定的电位差,即膜电位.膜电位是细胞传导兴奋的基础。,（三）内吞和外排作用 真核细胞通过内吞
23、作用和外排作用完成大分子与颗粒性物质的运输。 内吞作用 内吞作用是通过细胞膜内陷形成小囊，将被转运的物质包在囊内，而后脱离细胞膜形成小囊泡，从而将物质转运到细胞内的物质运输方式。根据内吞物质的性质内吞作用又分为两种：若内吞的是较大的固体颗粒物质，称为吞噬作用；若内吞溶液或极细颗粒，则称作胞饮作用。如白细胞吞噬侵入人体的病菌，属内吞方式。 外排作用 外排作用是指细胞内合成的大分子物质通过形成囊泡，与膜相互融合，将所含大分子物质排出细胞外。如腺细胞所分泌的酶的过程，与质膜融合，将物质排出体外，属外排方式。 细胞的内吞和外排作用都需要消耗细胞的能量。,牛刀小试,18、既能通过协助扩散，又能通过主动运
24、输方式通过细胞膜的物质是 A氨基酸 B葡萄糖 C甘油 D胆固醇,B,解释：该题主要考查了常见物质的运输方式，唯一特殊之处在于葡萄糖，葡萄糖一般为主动运输，但有一个例外，就是红细胞吸收其方式，为协助扩散（但高中已删除，不做要求）。,19、（05全国联赛）细胞消耗能量的主动跨膜运输包括(多选) A简单扩散 B质子泵 C协同运输 D易化扩散 E钠钾泵,B、C、E,20、（03全国联赛）人体下列生理活动中，需要消耗能量的是(多选) A小肠绒毛上皮细胞吸收K、Na B葡萄糖由肾小球过滤到肾小囊腔内 C肾小管对葡萄糖的重吸收 D小肠绒毛上皮细胞吸收氨基酸、葡萄糖,A、C、D,析:葡萄糖由肾小球过滤到肾小囊
25、腔内属于自由扩散,其余三种都是主动运输.,21、（09联赛）下列有关物质转运的说法，哪项是不正确的? ANa可通过易化扩散跨膜 B骨骼肌舒张时，胞质内Ca2通过主动转运进入肌质网 C肾小管上皮细胞通过主动转运吸收葡萄糖 D葡萄糖通过主动转运进入红细胞,D,第5章 细胞的信号转导和信号传递系统,生命与非生命物质最显著的区别在于生命是一个完整的自然的信息处理系统。一方面生物信息系统的存在使有机体得以适应其内、外部环境的变化，维持个体生存；另一方面信息物质，如核酸和蛋白质,在不同的世代间传递维持了种族的延续。生命现象是信息在同一或不同时空传递的现象，生命进化实质上是信息系统的进化。单细胞生物通过反馈
26、调节适应环境变化,多细胞生物则是由多种细胞组成细胞社会,除反馈调节外,更有赖于细胞间的通讯和信号传导,以协调不同细胞的行为.如调节代谢(酶活性)、调节细胞周期、实现细胞功能（肌细胞收缩、腺体分泌）、控制细胞分化、影响细胞的存活等,一、几个易混概念细胞信号发放：细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。细胞通讯：指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的现象。细胞识别：细胞与细胞之间通过细胞表面的信息分子相互作用，从而引起细胞反应的现象。信号转导：指外界信号（如光、电、化学分子）与细胞表面受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的系列过程。,二、信号细胞与靶细胞
27、,（一）信号细胞与信号分子 信号细胞：通过外排分泌和穿膜扩散释放出信号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞发生作用；而有的信号分子在释放后，仍结合在信号细胞的表面上，只能影响到与之接触的细胞，甚至信号细胞本身。 信号分子：简单说就是细胞内、细胞之间的信息传递物质。,信号分子按其作用的性质可分为以下几类：1从化学结构来看细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等，其共同特点是：特异性，只能与特定的受体结合；高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传
28、递的完整性和细胞免于疲劳。,2从产生和作用方式来看可分为内分泌激素、神经递质、局部化学介导因子和气体分子等四类。,3从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类。 脂溶性信号分子，如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。 水溶性信号分子，如神经递质、生长因子等，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合，经信号转换机制，通过胞内信号（如cAMP）或激活膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细胞的应答反应。 这类信号又称为第一信使。,第二信使：细胞间信号分子称为“第一信使” 。细胞内信号分子负责把信息传递到胞内特定部位和特定代谢系统，产生特定的细胞效应
29、，它们被称为“第二信使” 。胞内信号分子包括环磷酸腺苷（cAMP） 、cGMP 、肌醇三磷酸（IP3）、二酰基甘油（DG）等，第二信使的作用是对胞外信号起转换和放大的作用。 Ca2+被称为第三信使，是因为其释放有赖于第二信使。,（二）靶细胞 靶细胞是信号分子作用的效应细胞，其反应过程有如下特征： 1专一识别信号 细胞按发育编程，在不同的分化阶段，分别与专一的信号分子结合。在分化过程中，有的细胞只对分化信号起反应，有的则只对增殖信号发生反应，也有的只对其他功能信号发生反应。 2反应差异 一种信号分子对不同的靶细胞常有不同的效应。例如，神经递质乙酰胆碱，可刺激骨骼肌收缩，而对心肌却可降低收缩频率和
30、收缩力，对分泌细胞则可引起细胞分泌。,3靶细胞中的受体 信号传递过程的第一步是信号分子（配体）同靶细胞受体的结合，受体起到靶细胞“天线”的作用。受体是一类特殊的蛋白质，多为糖蛋白。可同信号分子专一结合，启动靶细胞的反应。受体与信号分子间的作用具有三个主要特征：特异性；饱和性；高度的亲和力。 根据受体在靶细胞中的存在部位，可分为两类：胞内受体、表面受体蛋白。,胞内受体：靶细胞中有些受体存在于细胞质基质或核中。一些脂溶性信号小分子，如类固醇和甲状腺激素、类视黄素、VD、皮质醇可直接穿越质膜脂双层进入靶细胞内部，与细胞内受体结合，激活受体。 表面受体蛋白：所有亲水性信号分子（包括神经递质、蛋白质激素
31、、蛋白质生长因子）都是和靶细胞的表面受体结合发挥作用。表面受体都是跨膜整合蛋白，其信号分子结合部位暴露在质膜外表面。这些表面受体起信号转换器的作用，同信号分子结合后，可将细胞外信号转变成一个或几个细胞信号，从而引起靶细胞的反应。,（三）蛋白激酶蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上，使蛋白质磷酸化。蛋白激酶在信号转导中主要作用有两个方面：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性；其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。,三、胞间通信的主要类型 细胞通讯主要有以下三种方式： （一）细
32、胞间隙连接 细胞间的直接通讯方式。两细胞间以连接子相联系。连接子中央为亲水性孔道，小分子物质cAMP、Ca2+通过，有助于相邻同型细胞对外界信号的协同反应。 （二）膜表面分子接触通讯 指细胞通过其表面的信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终使细胞产生应答的过程，（即细胞识别）。,（三）化学通讯 化学通讯是间接的细胞通讯，指细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。根据化学信号分子可以作用的距离范围，可发为以下4类： 1旁分泌信号 信号细胞分泌的信号分子扩散不太远，只能影响到周围近邻的细胞，很快被近邻细胞所获取和破坏。,小资料
33、NO是另一种可进入细胞内部的信号分子，能快速透过细胞膜，作用于邻近细胞，三位美国科学家因发现NO作为信号分子而获得1998年诺贝尔医学和生理学奖。硝酸甘油治疗心绞痛具有百年历史，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量。,牛刀小试 22、多细胞动物的细胞之间通讯可分为直接和间接通讯两种，间接通讯是借哪类物质作用于细胞的A激素 B维生素 C蛋白质 D脂肪,A,23以下哪项不属于第二信使AcAMP BcGMP CAch DDG,C,解析：cAMP、cGMP、DG（二酰基甘油）都是细胞中的重要的第二信使，Ach叫乙酰胆碱，是重要的神经递质之一，作为信号不进入细胞内部，不是
34、第二信使。,24人体内肝糖元的降解主要与下列哪种信号通路有关AcAMP信号通路 B磷脂酰肌醇信号通路CRTK-Ras信号通路 D以上都不是,A,25粘细菌叫做“社会”细菌，因它们能以多细胞聚生。形成这些多细胞结构的细菌之间可用化学信号通讯，这些化学信号之一是环化AMP（cAMP）。科学家在半固体表面上培养粘细菌，在其表面上细菌可以移动。在培养皿上使用了cAMP梯度，也就是cAMP的浓度在培养皿的一边高，而另一边低。那么发现细菌在培养皿的哪一地方呢？A在cAMP浓度最高的一边 B在cAMP浓度最低的一边C在cAMP适中的中部地区 D分散在培养皿的所有地方,解析：cAMP是粘细菌这个细胞群的细胞之
35、间重要的化学通讯信号。是能以多细胞聚生的重要条件，所以实验中的粘细菌会分布在cAMP浓度最高的一边。,A,26、（09联赛）如果用匀浆法破碎肝脏细胞，通过离心技术可以分离成主要含有颗粒状的细胞膜组分和可溶性的细胞质基质部分(上清组分)，在上清液中加入肾上腺激素，根据肾上腺素作为信号分子引起肝脏细胞糖原分解的信号通路进行判断将会产生以下哪个现象? A产生cAMP B肾上腺素与其受体结合 C激活腺苷酸环化酶 D以上均不会发生,D,与肾上腺素结合的受体及腺苷酸环化酶在质膜上,所以在上清液中加入肾上腺激素不会发生ABC中的反应.,第6章 细胞基质与细胞器,问题一：线粒体 问题二、叶绿体 问题三、内质网
36、 问题四、溶酶体 问题五、微体 问题六、高尔基体（略） 问题七、核糖体（略） 问题八、细胞骨架,一、线粒体（结构、基本功能略）,一、线粒体（结构、基本功能略） 线粒体的半自主性和增殖 （1）线粒体的遗传和半自主性人们在发现线粒体DNA后，人们又在线粒体中发现了RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶、tRNA、核糖体、氨基酸活化酶等进行DNA复制、转录和蛋白质翻译的全套装备，说明线粒体具有独立的遗传体系。虽然线粒体也能合成蛋白质，但是合成能力有限。线粒体1000多种蛋白质中，自身合成的仅十余种。线粒体的核糖体蛋白、氨酰tRNA 合成酶、许多结构蛋白，都是核基因编码， 在细胞质中合成后，定向转运到线粒
37、体的，因此称线粒体为半自主细胞器。,（2）线粒体的增殖-通过已有的线粒体的分裂实现。 （3）线粒体的起源-内共生学说内共生学说认为线粒体是来源于细菌，是被原始的前真核生物吞噬的细菌。这种细菌与前真核生物共生，在长期的共生过程中通过演化变成了线粒体。另一种假说即分化假说，认为线粒体在进化过程中的发生是由于质膜的内陷，再经过分化后形成的。,二、叶绿体（结构、光合色素和光系统）略 叶绿体的半自主性和增殖 （1）叶绿体的半自主性 线粒体与叶绿体都是细胞内进行能量转换的场所，两者在结构上具有一定的相似性：均由两层膜包被而成，且内外膜的性质、结构有显著的差异；均为半自主性细胞器，具有自身的DNA和蛋白质合
38、成体系。因此绿色植物的细胞内存在3个遗传系统。 和线粒体一样，叶绿体只能合成自身需要的部分蛋白质，其余的是在细胞质游离的核糖体上合成的，必需运送到叶绿体，才能发挥叶绿体应有的功能。由于叶绿体在形态、结构、化学组成、遗传体系等方面与蓝细菌相似，人们推测叶绿体可能也起源于内共生的方式，其祖先是寄生在细胞内的蓝藻或光合细菌演化而来的。,（2）叶绿体的增殖 在个体发育中叶绿体由原质体发育而来，原质体存在于根和芽的分生组织中，由双层被膜包围，含有DNA，一些小泡和淀粉颗粒的结构，但不含片层结构，小泡是由质体双层膜的内膜内折形成的。,（3）线粒体与叶绿体都属于半自主性细胞器，这是因为 基质中都含有DNA。
39、叶绿体和线粒体基质中的DNA呈环状，不与组蛋白结合形成染色体。 基质有完整的蛋白质合成系统。在基质中都含有RNA和70s型的核糖体。这些表明，线粒体和叶绿体这两种细胞器有独立进行复制、转录和翻译的能力，具有自主性。 但是线粒体和叶绿体中的DNA信息量是非常有限的，不能合成全部的蛋白质，还需由核基因编码、在细胞质中合成的大量蛋白质。 因此，线粒体和叶绿体受核基因和自身基因同时控制，因此称为半自主性细胞器,三、内质网 1滑（光）面内质网的主要功能 （1）糖原分解 肝细胞的一个重要功能是维持血液中葡萄糖水平的恒定, 这一功能与葡萄糖-6-磷酸酶的作用密切相关。在肝细胞中，糖原裂解释放葡萄糖-1-磷酸
40、，然后再转变成葡萄糖-6-磷酸，由于磷酸化的葡萄糖不能通过细胞质膜，滑面内质网上的葡萄糖-6-磷酸酶将葡萄糖-6-磷酸脱去磷酸,水解为葡萄糖和磷酸后，葡萄糖就可穿过细胞质膜进入血液。,（2）类固醇激素的合成 分泌类固醇激素的细胞如肾上腺细胞、睾丸间质细胞和黄体细胞都有丰富的滑面内质网，并在滑面内质网上含有合成胆固醇和将胆固醇转化为激素的全套酶系，所以滑面内质网能够合成胆固醇，然后将胆固醇进一步转变成各种类固醇激素。 （3）磷脂的合成与转运 生物膜所需要的最重要的磷脂也是在滑面内质网上合成的。在滑面内质网上合成的磷脂先作为内质网膜的构成部分，然后再转运给其他的膜。,（4）解毒作用 多数解毒反应与
41、氧化作用有关，使有毒物质由脂溶性外来异物和细胞内有害代谢物转变成水溶性物质排出细胞并随尿排出体外，此过程主要在肝细胞的滑面内质网中进行。肝细胞中滑面内质网较多,内质网膜上含有细胞色素P-450, P-450是含血红素蛋白的氧化酶,具有解毒作用.,（5）贮积Ca2+ 细胞质溶质中的肌细胞Ca2+浓度极低(10-7mol/L),而内质网腔中的Ca2+浓度很高(达10-2mol/L)。这种膜两侧的Ca2+浓度差是靠膜上的一种钙泵(钙激ATP酶)来维持的。钙泵可持续不断地把细胞溶质中的钙离子,抽取到内质网腔中,造成跨膜电化学梯度.一旦受到信号刺激,膜上的钙通道打开,钙离子立即涌入细胞质溶质中参与信号进
42、一步传递，引起细胞反应。因此，内质网是细胞信号传递途径的Ca2+储备库（钙库） 。最近研究表明：骨骼肌纤维中滑面内质网特别丰富，特称为肌质网。肌质网中Ca2+的释放是肌肉收缩的先决条件。当肌细胞膜的兴奋信号传递到肌质网时则引起肌质网释放Ca2+，从而导致肌细胞的收缩活动。当肌肉舒张时， 钙离子又重新泵回肌质网。,2粗面内质网的功能 （1）蛋白质的合成。在核糖体上合成的多肽链可穿过内质网膜进入内质网腔。 （2）蛋白质在内质网中的修饰与加工。合成的蛋白质大都要进行修饰和加工才能成熟，其中在内质网中进行糖基化是一种极为重要的修饰。（糖基化有O-连接和N-连接。当新生蛋白质肽链进入内质网腔时，连接上由
43、若干个糖基组成的前体物，形成糖蛋白质，再被运输到高尔基体进一步加工成熟） （3）膜的生成。粗面内质网上结合的蛋白质包括膜蛋白、内膜结构的腔池蛋白和分泌蛋白。 （2）物质的运输。内质网是细胞内蛋白质合成的主要基地。合成的蛋白质需要运送到细胞各部位和细胞外，这一运送的第一步是通过内质网膜和腔进行的。,四、溶酶体 溶酶体是动物细胞中一种单层膜细胞器，含有多种水解酶类。在细胞内起消化和保护作用，可与吞噬泡或胞饮泡结合，消化和利用其中的物质，也可以消化自身细胞破损的细胞器或残片，有利于细胞器的重新组装、成分的更新及废物的消除。 1. 溶酶体的酶类溶酶体内含有50多种酶类，这些酶的最适pH值是5.0， 故
44、均为酸性水解酶。酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶。,2溶酶体的类型 根据溶酶体处于完成其生理功能的不同阶段，主要分为以下几种： 初级溶酶体是刚刚从高尔基体形成的小囊泡，仅含有水解酶类，但无作用底物，即未和消化物融合，外面只有一层单位膜，其中的酶处于非活性状态。 次级溶酶体中含有水解酶和相应的底物，是一种将要或正在进行消化作用的溶酶体。根据所消化的物质来源不同，分为自噬性溶酶体和异噬性溶酶体。,3溶酶体的功能 吞噬作用（细胞内消化）：外来物质被吞入细胞 自噬作用：清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等。 自溶作用：即溶酶体将酶释放出来将自身细胞降解。蝌蚪尾巴的退化、哺
45、乳动物其中一套生殖系统的退化，都与其有关。 细胞外的消化作用：即将水解酶释放到细胞外消化细胞外物质。如精子头部的顶端质膜下方有一膜包裹的囊状结构，称为顶体，是一种特殊的溶酶体。,4.溶酶体与疾病,五、微体 有两种主要类型：过氧化物酶体和乙醛酸循环体，后者主要存在植物中。 1过氧化物酶体的酶类 过氧化物酶体含有丰富的酶类，主要是氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶。过氧化氢酶是过氧化物酶体的标志酶，它的作用是使过氧化氢还原成水：2H2O2O2+2H2O。 过氧化物酶体的功能 （1）使毒性物质失活 如使酚、甲酸、甲醛和乙醇等氧化，结果使这些有毒性的物质变成无毒性的物质，同时也使H2O2进一步转变成无毒的
46、H2O。这种解毒作用对于肝、肾特别重要，例如人们饮入的乙醇几乎有一半是以这种方式被氧化成乙醛的，从而解除了乙醇对细胞的毒性作用。,（2）对氧浓度的调节作用 过氧化物酶体与线粒体对氧的敏感性是不一样的，线粒体氧化所需的最佳氧浓度为2%左右，增加氧浓度，并不提高线粒体的氧化能力。过氧化物酶体的氧化率是随氧浓度增加而成正比地提高。因此，在低浓度氧的条件下，线粒体利用氧的能力比过氧化物酶体强，但在高浓度氧的情况下，过氧化物酶体的氧化反应占主导地位，这种特性使过氧化物酶体具有防止高浓度氧对细胞的毒性作用。,（3）脂肪酸的氧化 动物组织中大约有2550%的脂肪酸是在过氧化物酶体中氧化的，其他则是在线粒体中
47、氧化的。另外，由于过氧化物酶体中有与磷脂合成相关的酶，所以过氧化物酶体也参与脂的合成。 （4）含氮物质的代谢 在大多数动物细胞中，尿酸氧化酶对于尿酸的氧化是必需的。尿酸是核苷酸和某些蛋白质降解代谢的产物，尿酸氧化酶可将这种代谢废物进一步氧化去除。另外，过氧化物酶体还参与其他的氮代谢，如转氨酶催化氨基的转移。 2乙醛酸循环体（植生） 在脂肪性种子中，乙醛酸循环体可以把脂肪酸分解产生的乙酸，转化为碳水化合物，再为种子的萌发提供能源。,六、高尔基体,高尔基体是意大利科学家Camillo Golgi在1898年用银染法，在猫头鹰的神经细胞内观察发现的，它是普遍存在于真核细胞中的一种细胞器。 1、高尔基
48、体的形态结构,凸出的一面对着内质网称为形成面或顺面。凹进的一面对着质膜称为成熟面或反面。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡，在具有极性的细胞中，高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中,2、高尔基体的作用 主要功能是参与细胞的分泌活动，将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，并分门别类地运送到细胞的特定部位或分泌到细胞外。内质网上合成的脂类一部分也要通过高尔基体向细胞膜等部位运输。因此，高尔基体是细胞内物质运输的交通枢纽。高尔基复合体主要功能： 蛋白质的分泌：将内质网合成并转运的分泌蛋白加工，通过高尔基体小泡运出，形成溶酶体或通过与细胞膜的融合，参与蛋白质的分泌。因此在分泌细胞中高尔基体含
49、量较多。 蛋白质和脂质的糖基化及其修饰。有使蛋白质和脂质糖基化的糖基转移酶。内质网不同的是，高尔基体中进行的是O-连接的糖基化。,细胞内的膜泡运输。 内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与细胞膜融合。 植物细胞壁的沉积。植物细胞壁含有多糖（果胶、半纤维）和蛋白质是在此加工包装的。所含物质形成初生壁的前身即细胞板。 参与形成溶酶体。参与形成初级溶酶体。 对蛋白质进行分选和加工。高尔基复合体的反面（成熟面）可根据蛋白质所带有的分拣信号将不同的蛋白质分拣开，并以膜泡形式将其运输至靶细胞。也可通过加工形成有活性的多肽链 膜的转化。以分泌泡的形式在质膜和多种细胞器膜之间进行膜的转化。,
