细胞生物学精品考研划重点讲义

细胞生物学重点讲义 绪论 一、细胞生物学的概念 二、细胞生物学的学科地位 既是基础学科，又是前沿学科 三、细胞生物学的主要研究内容 * 细胞的结构与功能：细胞核，染色体以及基因 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达的研究 生物膜与细胞器的研究 细胞骨架体系的研究 细胞的生命活动：细胞的增裂、细胞的分化、细胞的衰老与凋亡、细胞的起源与进化、细胞工程 四、研究细胞生物学有重要的意义 * 1． 揭示生命活动的规律 发育、衰老等 2． 为工农医服务 单克隆抗体技术、动物克隆、组织工程、肿瘤等 五、细胞学与细胞生物学的发展简史 1． 细胞的发现 技术：显微技术 学者：Z. Jansen和H. Jansen，R. Hooke, A. V. Leeuhoek 2． 细胞学说的建立 技术：显微技术 学者：M. J.Schleiden和T. Schwann 成果：提出了细胞学说 3． 细胞学的经典时期 技术：显微技术、石腊切片技术和染色技术；观察与描述 学者：普金耶、雷马克、弗勒明、高尔基等 成果：发现了多种细胞器与细胞的分裂活动 4． 实验细胞学与细胞学的分支 技术：实验手段 学者：孟德尔、摩尔根等 成果： 细胞遗传：受精现象、核质关系、遗传三大规律 细胞生理：组织培养技术 细胞化学： （化学染色、放射自显影技术免疫荧光技术等）细胞的化学组成 5． 细胞生物学学科的形成与发展 技术：电子显微镜技术、超薄切片技术、分子生物学技术等 学者：Ruska,Waston和Crick 成果：细胞的超微结构与细胞分子生物学 第二章 细胞基本知识概要 第一节 细胞的形状与大小 一、细胞的概念 细胞是由原生质小团所组成的基本单位，其中含有一个核（或拟核），四周被膜包围着。 二、细胞的形状多样 有球状、柱状、纤维状、纺垂体状等。 形状的维持：细胞骨架和某些细胞的胞壁 三、细胞的大小千差万别 测量方法与使用的单位 大小悬殊：最小支原体，最大的驼鸟卵细胞 四、细胞形态大小与细胞的功能是相适应的 1.细胞的大小有一定的限制 2.细胞的形态与功能相适应 哺乳动物红细胞 神经细胞 骨骼肌细胞 第二节原核细胞与真核细胞 一、原核细胞与原核生物 在原核细胞内含有DNA的区域，没有核膜包围，这个区域为拟核，其中只有一条DNA。原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质体等，但含有核糖核蛋白体、间体、粒状物、类囊体和蓝色体等。原核细胞细胞质中的内含物有气泡，多磷酸颗粒、脂肪滴和蛋白粒等。由原核细胞构成的生物称原核生物，如支原体、细菌、蓝藻和放线菌等。 （一）支原体 (二) 细菌 1.形状 2.结构 鞭毛 荚膜 细胞壁 细胞膜 中膜体 拟核 核糖体 质粒 芽孢 3 生理功能 (1)能量转换 (2)蛋白质合成 (3)与外界环境的物质交换 (4)繁殖方式 (5)运动 3 蓝藻 1 概述 2 形态 3 结构 胶质鞘 细胞壁 细胞膜 光合片层 藻胆蛋白体 中心质 4 光合作用 光合色素: 藻蓝素和叶绿素a等 特点：电子供体为水，可放出氧气。 细胞分裂：隔壁分裂 二、真核细胞的基本结构 概述 1 真核细胞的基本结构体系 ¿ 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息表达系统 ¿由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 ˜动物细胞与植物细胞的区别 细胞壁 液泡 叶绿体 病毒（非细胞结构） 1．病毒的概念： 2. 病毒的核酸类型 3. 病毒的形态与结构 乙肝病毒 SARS病毒 4. 病毒在宿主细胞中的增殖 病毒的侵入 粘附— 特异性结合---内吞、融合或注入 病毒核酸的侵染 脱壳— 释放核酸 病毒核酸的复制、转录与翻译 病毒的装配成熟与释放 自我装配 释放 病毒的复制（右图为SARS病毒） 第三章 细胞生物学研究方法 概述 形态结构观察方法 光学显微镜技术、电子显微镜技术与扫描隧道电子显微镜技术 细胞组分的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法 离心技术、细胞化学技术、免疫技术、分子杂交技术、放射自显影技术、显微分光光度测定技术与流式细胞仪。 细胞工程技术 细胞培养技术、显微操作技术与细胞融合技术 一、光学显微镜技术 （一）普通复式光学显微镜技术 分辨率的概念。 　　分辨率：　指能够分辨清的两点之间的最小距离。可由下式表示： 两物点的最小分辨距离D＝0。61λ/N.sinα/2 。λ为成像光线的波长，N为样品周围介质的折射率，α/2是进入物镜光锥的半角，，Nsinα/2 为物镜的数值孔径（常用N.A.表示），用于测定物镜的分辨率。数值孔径越大，能够分辨出二物点之间的距离则越小，因而分辨率就越强。光学显微镜的最小分辨距离为 0.2微米 提高分辨率的方法： 显微镜的基本调试操作： （二）荧光显微镜技术 激发光（紫外光或蓝紫光）与发射光（荧光） 免疫荧光技术与荧光素直接标记技术 激发滤片与阻断滤片 （三）激光共聚焦扫描显微镜技术 成像的原理：只有物镜焦平面处的切面成像。 （四）相差显微镜技术 普通复式光学显微镜的成像特点 明暗反差或颜色反差 相差显微镜的成像原理及应用 相差显微镜　利用物体不同结构成分之间的折射率和厚度的差别，把通过物体不同部分的光程差转变为振幅（光强度）的差别，经过带有环状光阑的聚光镜和带有相板的相差物镜实现观察的显微镜。 光的衍射与干涉 活细胞的观察 相差显微镜的主要构件 相差显微镜的光路图 相差显微镜成像 直射光（超前1/4波长） 共轭面 入射光 环状光栏 标本 衍射光 补偿面 目镜 成像 共轭面与补偿面的功能（一般情况）： 共轭面使直射光振幅减小80%左右，相位（光程差）延滞1/4波长。 补偿面通过衍射光。 结果：合光振幅增大，物像比背景亮，形成明反差。 二、电子显微镜技术 概述 分辨率： 2-4A 放大倍数： 100多万倍 亚显微结构： （一）电镜与光镜的区别 电镜与光镜的比较 电镜上述特征的功能 提高分辨率-----电子束波长很短 放大——电磁透镜可使电子偏转 空气中的分子使电子散射---高真空 电子束不可见----荧光屏 电子束成像的原理 电子束与样品的作用： 透射电子、二次电子、散射电子、x射线等 根据成像的原理与功能不同，电镜可分为两类 ： 透射电镜与扫描电镜 透射电镜与光镜光路图比较 透射电子显微镜的基本构造 电子束照明系统（电子枪、聚光镜） 电子光学系统 样品室 电磁透镜成像部分 中间镜，物镜，投影镜 机械泵 真空系统 扩散泵 高压、小电流（电子枪） 供电系统 低压、大电流（电磁透镜） 荧光屏 观察 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 系统 照相装置 超薄切片技术 取材 固定 脱水 渗透 包埋 聚合 切片 电子染色 超薄切片为什么要进行电子染色？ 常用的电子染色剂。 冰冻蚀刻技术 冷冻 断裂 蚀刻 喷铂 喷碳 消化 观察 扫描电镜成像原理 扫描电镜的外观 扫描电镜样品的制备 取材-----固定-----临界点干燥-------倾斜喷镀一层金膜----垂直喷镀一层碳膜 ------- 上样---观察 第二节 细胞组分分析方法 超离心技术-----细胞器与生物大分子的分离 细胞化学技术---检测细胞组分的分布 免疫技术----检测细胞的特异抗原的分布 原位杂交技术---定位特异核酸序列 的分布 放射自显影技术----可对动态过程进行定位 显微分光光度测定技术---测定细胞内特定组分的含量 流式细胞仪技术---测定、计数、分离 一、超离心技术 离心机类型： 相对离心力大小的计算 超离心技术（制备超速离心与分析超速离心） 差速离心：由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小的颗粒分开。 密度梯度离心：利用离心溶液所形成的密度梯度来维持重力的稳定性和抑制对流，待分离颗粒的密度在离心溶液的梯度柱密度范围内，经过一定时间离心后，不同密度的颗粒分别集中在离心溶液某密度带上而得到分离。 速度区带密度梯度离心：蔗糖介质 等密度梯度离心：氯化铯介质 差速离心与超速离心的结合 二、细胞化学技术 （一）概念：应用已知的细胞化学反应在细胞的原位上显示细胞的结构、成分和功能的技术。 （二）技术要求：1、2、3 （三）步骤： （四）显色方法 　　化学方法 ：　孚尔根反应　　詹纳斯绿染线 粒体 　　物理方法 　：苏丹 III染脂肪滴、溴化乙锭 染DNA、考马斯亮蓝染蛋白质　 三、免疫细胞化学技术 （一）概念：利用抗体和抗原的特异性结合在细胞原位研究抗原的技术。 （二）优点（与细胞化学技术相比） 　　　特异性强、灵敏度高、定位性强 （三）免疫细胞化学常用方法 细胞的特异抗原 + 　标记的相应抗体 抗原抗体复合物 　　　　　　　　　 细胞的特异抗原 + 一级抗体（特异）　　　　 抗原一抗二抗复合物　　　　 二级抗体（通用、已标记） 　　　 抗体标记法 荧光抗体 酶标抗体 铁蛋白法 免疫胶体金法 放射性同位素标记抗体法 四、原位杂交 原位杂交：在细胞原位进行核酸杂交的定性和定位技术。 　（分子）探针的标记： 　　杂交过程： 五、放射自显影技术 原理：利用放射性同位素放射 出的射线作作于感光乳胶的卤化银晶体，从而产生潜影。再通过显影把感光的卤化银还原成黑色金属银颗粒，根据黑色的部位和黑度，来判断样品中放射性物质分布的位置和强度。 常用的放射性同位素： 放射性同位素掺入的方法: 根据标记的时间分类 制样过程 六、流式细胞仪 应用：定量、计数与不同特征细胞的分离 样品的制备： 制备分散的细胞　　染色　　细胞列队通过细胞流式仪　 　　 细胞流式仪的工作原理 光源发射激光（激发光）　　通过单个细胞　收集单个细胞发出的荧光和折射光　　电脑分析　　对该细胞充电　偏转盘调控该细胞的运动方向　分部收集 第三节、细胞工程 （一）细胞培养技术 　概述 它是指将动植物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞、或直接将单个细胞 给予必要的生长条件，让其在培养瓶中或培养基上继续生长与繁裂。 细胞培养的名词术语 原代培养物：　从机体，特别是从幼小的动物机体取出的组织培养而成细胞群，一般指分裂10代以内的细胞群。 原代培养：直接取自动植体的组织或细胞的培养。 传代培养：无论是否稀释，将细胞从一个培养瓶转入另一个培养瓶的培养都叫传代培养。 细胞系：来源于原代培养物和培养过程中发生突变或转化的细胞，在培养过程中可无限生长增裂的细胞群；从肿瘤组织建立的细胞群。 细胞株：通过选择法或克隆法从原代培养物或细胞系获得的具有特定性质或标志的细胞群，在培养过程中特征始终存在。 细胞克隆：从一个单一细胞通过有丝分裂而发展起来的细胞群体。 （二）细胞融合技术 概念：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象。 分类：自发融合与人工诱导融合 促融合剂：生物因子（仙台病毒）、化学因子（聚乙二醇）与物理因子（电融合） 同核融合细胞与异核融合细胞 单克隆抗体技术 将产生抗 体的淋巴细胞与肿瘤细胞融合，形成产生特异抗体（单克隆抗体）细胞的技术。 （三）显微操作技术 概念： 在显微镜下，用显微操作装置 对细胞进行解剖，核移植和微量注射的技术。 显微操作过程 显微操作技术的应用 核移植 显微解剖 显微注射 小结 采用上述这些技术，可以从三个水平层次来研究细胞的形态、结构与功能，揭示细胞生命活动的规律。 第四章 质膜与细胞表面 一、膜的概述 形态特征 生物膜 质膜 细胞内膜 内膜系统 内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡 线粒体 质体 过氧化物酶体 核膜 生物膜的重要功能 1 形成封闭的结构，有利于内环境的稳定 2 维持细胞内生化反应的有序性 质膜生理生化特性 对水通透性很高 脂溶性越高，通透速度越快 低的表面张力 高的电阻率 外表面带负电荷 脂溶剂和蛋白酶可破坏质膜 二、膜的化学组成 概述 1、膜脂 组成 磷脂（phospholipid） 胆固醇（cholesterol）与中性脂肪 糖脂（glycolipid） 2、膜蛋白 膜内在蛋白质(intergral protein) 膜周边蛋白质(peripheral protein) 3、 膜糖类： 糖蛋白(glycoprotein)、 糖脂(glycolipid 3 膜蛋白与脂质双分子层的结合方式 3.1 蛋白质肽链以α螺旋结构一次或多次穿过脂质双分子层 3.2 某些跨膜蛋白的跨膜 部分由β折叠多次穿膜形成筒状结构而穿过脂质双分子层 3.3 外在蛋白通过共价键与脂质双分子层的脂肪酸或其它脂类物质分子结合 3.4 外在蛋白通过糖链与脂质双分子层结合 3.5 外在蛋白通过非共价键与其它蛋白分子或磷脂分子极性头部结合 三、生物膜的分子结构 1 早期脂质双分子层模型 2 Danielli-Davison模型 3 单位膜模型 4 流动镶嵌模型 流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 要点：1.膜脂的组织方式 2.膜蛋白的组织方式 3.不对称性 4.流动性 进步性: 四、膜的特性 1、膜的流动性 1.1膜组分的运动方式 膜脂的流动 沿膜平面的侧向运动 围绕轴心的自旋运动 尾部的摆动 双层脂分子间的翻转运动 膜蛋白的流动 侧向扩散 与膜平面相垂直的轴线运动 膜的流动性与膜组成的关系 影响膜脂流动性的因素 胆固醇与磷脂比值 脂肪酸链的不饱和程度与链长 卵磷脂与鞘磷脂比值 膜脂结合蛋白 共轭面与补偿面的功能（一般情况）： 共轭面使直射光振幅减小80%左右，相位（光程差）延滞1/4波长。 补偿面通过衍射光。 结果：合光振幅增大，物像比背景亮，形成明反差。 二、电子显微镜技术 概述 分辨率： 2-4A 放大倍数： 100多万倍 亚显微结构： （一）电镜与光镜的区别 电镜与光镜的比较 电镜上述特征的功能 提高分辨率-----电子束波长很短 放大——电磁透镜可使电子偏转 空气中的分子使电子散射---高真空 电子束不可见----荧光屏 电子束成像的原理 电子束与样品的作用： 透射电子、二次电子、散射电子、x射线等 根据成像的原理与功能不同，电镜可分为两类 ： 透射电镜与扫描电镜 透射电镜与光镜光路图比较 透射电子显微镜的基本构造 电子束照明系统（电子枪、聚光镜） 电子光学系统 样品室 电磁透镜成像部分 中间镜，物镜，投影镜 机械泵 真空系统 扩散泵 高压、小电流（电子枪） 供电系统 低压、大电流（电磁透镜） 荧光屏 观察记录 大班幼儿个案观察幼儿个案跟踪观察小班区域活动观察记录幼儿活动观察记录大班幼儿玩积木的观察记录 系统 照相装置 超薄切片技术 取材 固定 脱水 渗透 包埋 聚合 切片 电子染色 超薄切片为什么要进行电子染色？ 常用的电子染色剂。 冰冻蚀刻技术 冷冻 断裂 蚀刻 喷铂 喷碳 消化 观察 扫描电镜成像原理 扫描电镜的外观 扫描电镜样品的制备 取材-----固定-----临界点干燥-------倾斜喷镀一层金膜----垂直喷镀一层碳膜 ------- 上样---观察 第二节 细胞组分分析方法 超离心技术-----细胞器与生物大分子的分离 细胞化学技术---检测细胞组分的分布 免疫技术----检测细胞的特异抗原的分布 原位杂交技术---定位特异核酸序列 的分布 放射自显影技术----可对动态过程进行定位 显微分光光度测定技术---测定细胞内特定组分的含量 流式细胞仪技术---测定、计数、分离 一、超离心技术 离心机类型： 相对离心力大小的计算 超离心技术（制备超速离心与分析超速离心） 差速离心：由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小的颗粒分开。 密度梯度离心：利用离心溶液所形成的密度梯度来维持重力的稳定性和抑制对流，待分离颗粒的密度在离心溶液的梯度柱密度范围内，经过一定时间离心后，不同密度的颗粒分别集中在离心溶液某密度带上而得到分离。 速度区带密度梯度离心：蔗糖介质 等密度梯度离心：氯化铯介质 差速离心与超速离心的结合 二、细胞化学技术 （一）概念：应用已知的细胞化学反应在细胞的原位上显示细胞的结构、成分和功能的技术。 （二）技术要求：1、2、3 （三）步骤： （四）显色方法 　　化学方法 ：　孚尔根反应　　詹纳斯绿染线 粒体 　　物理方法 　：苏丹 III染脂肪滴、溴化乙锭 染DNA、考马斯亮蓝染蛋白质　 三、免疫细胞化学技术 （一）概念：利用抗体和抗原的特异性结合在细胞原位研究抗原的技术。 （二）优点（与细胞化学技术相比） 　　　特异性强、灵敏度高、定位性强 （三）免疫细胞化学常用方法 细胞的特异抗原 + 　标记的相应抗体 抗原抗体复合物 　　　　　　　　　 细胞的特异抗原 + 一级抗体（特异）　　　　 抗原一抗二抗复合物　　　　 二级抗体（通用、已标记） 　　　 抗体标记法 荧光抗体 酶标抗体 铁蛋白法 免疫胶体金法 放射性同位素标记抗体法 四、原位杂交 原位杂交：在细胞原位进行核酸杂交的定性和定位技术。 　（分子）探针的标记： 　　杂交过程： 五、放射自显影技术 原理：利用放射性同位素放射 出的射线作作于感光乳胶的卤化银晶体，从而产生潜影。再通过显影把感光的卤化银还原成黑色金属银颗粒，根据黑色的部位和黑度，来判断样品中放射性物质分布的位置和强度。 常用的放射性同位素： 放射性同位素掺入的方法: 根据标记的时间分类 制样过程 六、流式细胞仪 应用：定量、计数与不同特征细胞的分离 样品的制备： 制备分散的细胞　　染色　　细胞列队通过细胞流式仪　 　　 细胞流式仪的工作原理 光源发射激光（激发光）　　通过单个细胞　收集单个细胞发出的荧光和折射光　　电脑分析　　对该细胞充电　偏转盘调控该细胞的运动方向　分部收集 第三节、细胞工程 （一）细胞培养技术 　概述 它是指将动植物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞、或直接将单个细胞 给予必要的生长条件，让其在培养瓶中或培养基上继续生长与繁裂。 细胞培养的名词术语 原代培养物：　从机体，特别是从幼小的动物机体取出的组织培养而成细胞群，一般指分裂10代以内的细胞群。 原代培养：直接取自动植体的组织或细胞的培养。 传代培养：无论是否稀释，将细胞从一个培养瓶转入另一个培养瓶的培养都叫传代培养。 细胞系：来源于原代培养物和培养过程中发生突变或转化的细胞，在培养过程中可无限生长增裂的细胞群；从肿瘤组织建立的细胞群。 细胞株：通过选择法或克隆法从原代培养物或细胞系获得的具有特定性质或标志的细胞群，在培养过程中特征始终存在。 细胞克隆：从一个单一细胞通过有丝分裂而发展起来的细胞群体。 （二）细胞融合技术 概念：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象。 分类：自发融合与人工诱导融合 促融合剂：生物因子（仙台病毒）、化学因子（聚乙二醇）与物理因子（电融合） 同核融合细胞与异核融合细胞 单克隆抗体技术 将产生抗 体的淋巴细胞与肿瘤细胞融合，形成产生特异抗体（单克隆抗体）细胞的技术。 （三）显微操作技术 概念： 在显微镜下，用显微操作装置 对细胞进行解剖，核移植和微量注射的技术。 显微操作过程 显微操作技术的应用 核移植 显微解剖 显微注射 小结 采用上述这些技术，可以从三个水平层次来研究细胞的形态、结构与功能，揭示细胞生命活动的规律 第四章 质膜与细胞表面 一、膜的概述 形态特征 生物膜 质膜 细胞内膜 内膜系统 内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡 线粒体 质体 过氧化物酶体 核膜 生物膜的重要功能 1 形成封闭的结构，有利于内环境的稳定 2 维持细胞内生化反应的有序性 质膜生理生化特性 对水通透性很高 脂溶性越高，通透速度越快 低的表面张力 高的电阻率 外表面带负电荷 脂溶剂和蛋白酶可破坏质膜 二、膜的化学组成 概述 1、膜脂 组成 磷脂（phospholipid） 胆固醇（cholesterol）与中性脂肪 糖脂（glycolipid） 2、膜蛋白 膜内在蛋白质(intergral protein) 膜周边蛋白质(peripheral protein) 3、 膜糖类： 糖蛋白(glycoprotein)、 糖脂(glycolipid 3 膜蛋白与脂质双分子层的结合方式 3.1 蛋白质肽链以α螺旋结构一次或多次穿过脂质双分子层 3.2 某些跨膜蛋白的跨膜 部分由β折叠多次穿膜形成筒状结构而穿过脂质双分子层 3.3 外在蛋白通过共价键与脂质双分子层的脂肪酸或其它脂类物质分子结合 3.4 外在蛋白通过糖链与脂质双分子层结合 3.5 外在蛋白通过非共价键与其它蛋白分子或磷脂分子极性头部结合 三、生物膜的分子结构 1 早期脂质双分子层模型 2 Danielli-Davison模型 3 单位膜模型 4 流动镶嵌模型 流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 要点：1.膜脂的组织方式 2.膜蛋白的组织方式 3.不对称性 4.流动性 进步性: 四、膜的特性 1、膜的流动性 1.1膜组分的运动方式 膜脂的流动 沿膜平面的侧向运动 围绕轴心的自旋运动 尾部的摆动 双层脂分子间的翻转运动 膜蛋白的流动 侧向扩散 与膜平面相垂直的轴线运动 膜的流动性与膜组成的关系 影响膜脂流动性的因素 胆固醇与磷脂比值 脂肪酸链的不饱和程度与链长 卵磷脂与鞘磷脂比值 膜脂结合蛋白 间隙连接(gap junction)； 结构：20-30A的间隙，有相通的孔道 连接子： 分布：非常广泛 功能： 传递信息 调节细胞的生长与分化 胞间运输（中小分子） 传导电兴奋（钠钾离子） 化学突触(chemical synapse) 胞间连丝 结构：相邻植物细胞的质膜穿过细胞壁融合在一起，形成具孔道的丝状结构。孔径20-30nm 功能： 运输中小分子 传导信号 扩散病毒 第 五章 物质的跨膜运输与信号传递 质膜的功能 物质运输 信号传递 代谢调控 细胞识别 细胞免疫 第一节、物质的跨膜运输 运输方向：出入细胞 跨膜运输 穿膜运输：小分子与离子 膜泡运输：大分子与颗粒 （一）穿膜运输 类型：被动运输和主动运输 1、被动运输 (passive transport)： 顺浓度梯度 ，不需要细胞提供能量。可分为简单扩散和协助扩散两种方式。 1.1 简单扩散（simple diffusion）： 不需要膜转运蛋白；运输的物质有： 氧气，二氧化碳，水分子，脂溶性物质。 不能运输的物质有离子和极性分子 1.2 协助扩散(facilitated diffusion) 概念： 又称促进扩散，依赖于质膜上的运输蛋白，顺浓度梯度。 运输蛋白： 载体蛋白和通道蛋白 载体蛋白(carrier protein) ：膜内运输蛋白，与被运输的物质暂时性结合后构象发生变化， 将物质跨膜转运 如饥饿时，肝细胞中的葡萄糖向胞外运输。 简单扩散与载体参与的协助扩散的比较： 被运输物质的特异性 运输速度 饱和 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 构象变化 通道蛋白 非门控型通道 门控型通道 电压门控型 配体门控型（离子通道） 压力激活型 *离子通道的特点 被运输的离子具有选择性 通道的开启与关闭受调控 通道蛋白与载体蛋白的某些区别： 2.主动运输 (active transport) 特点：逆浓度梯度 需要载体蛋白 消耗能量 2.1.直接主动运输 钠钾泵：Na+-K+ pump （钠钾ATP酶） Na＋-K＋泵的组成 Na＋-K＋泵的运输过程 运输机制： (1) Na＋-K ＋ATP酶的激活 Na＋和Mg2＋与大亚基结合，使之产生活性， 水解ATP产生ADP和Pi (2) 磷酸化变构 Pi使大亚基磷酸化，使ATP酶构象改变， 窗口朝外对Na＋的亲和力降低，将Na＋释放 到胞外，对K＋的亲和力增强与K＋结合。 (3) 脱去磷酸化变构 去磷酸化 构象改变 窗口向外 释放K＋ 二、数量关系： 消耗1分子ATP向胞外泵出3个钠离子，向胞内泵入2个钾离子。 三、功能： 渗透压调节。 物质运输：如钠离子驱动的协同运输。 2.2 间接主动运输（协同运输） 概念：运输动力来自膜两侧的离子电化学浓度梯度。但维持该梯度需要离子泵，它发挥功能需要消耗ATP. 钠钾泵或氢泵协同作用，间接消耗ATP 运输方向 共运输(antiport) 对向运输(symport)：膜载体将两种不同的分子向相反方向的间接主动运输。 举例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖 （二）、膜泡运输 类型：胞吞作用与胞吐作用 1.胞吞作用 (endocytosis) 概念： 吞噬作用(phagocytosis), 吞噬体(phegosome) 胞饮作用 (pinocytosis), 吞饮体(pinosome) 受体介导的胞吞作用 参与的成份： 被运输物质：如低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL ) 受体 结合素(adaptin) :连接笼形蛋白与运载物受体的蛋白质，由4个亚基组成，在捕捉结合运载物的受体和形成衣被小泡中发挥作用。 网格蛋白(clathrin): 它是一种纤维多肽与另一种较小的多肽形成的包被的结构单位---三叉辐射型单体（三腿蛋白复合物triskelion） 动力蛋白（dynamin）:在有被小窝的颈部形成颈环，促使其与质膜脱落。 形成的结构： 有被小窝(coated pits) 有被小泡(coated vesicle) 光滑小跑 有被小泡的结构 囊泡的运输：短距离通过简单的扩散运动，长距离由马达蛋白介导沿细胞骨架纤维进行主动运输。 （补充 胞内体（endosome）：可能是来源于质膜的一类囊泡，不含酸性磷酸酶），而另一类相关的细胞器溶酶体含有酸性磷酸酸） 2.胞吐作用exocytosis endocytosis）又叫外排作用 类型： 组成型胞吐作用：连续的运输 调节型胞吐作用：受胞外信号调节的运输 两类胞吐作用的区别： 1 囊泡的受体不同，被转运的物质不同。 2 因而不同种类的物质通过不同的途径排到胞外。 受体的胞内体分选途径 大部分受体返回原来的质膜结构域 有些受体在溶酶体中被消化，即下行调节。 有些受体被运至质膜不同结构域 （三）融合蛋白的作用机制 概念：是指能介导相邻生物膜发生融合的蛋白质，它具有疏水的区域，能与靶膜的脂双层相 互作用，使两个脂双层接近，并使之不稳定，以致双层膜融合。 融合蛋白具有分别与囊泡和靶膜的受体SNARE结合的部位。 举例：病毒融合蛋白 第二节 细胞通讯与信号传递 一、细胞通讯与细胞识识别 （一）细胞通讯 概念：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的反应。 通讯方式 分泌化学信号分子： 内分泌 旁分泌 自分泌 细胞间接触 细胞间形成间隙连接 （二）细胞识别与信号通路 1 概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号分子（配体）选择性地相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为整体的生物学效应的过程。 2 细胞信号传递的通路 由胞外信号转导为胞内信号，或胞外信号分子与胞内受体结合，最终调节基因表达，引起细胞的缓慢应答反应的途径。 由胞外信号转导为胞内，或胞外信号分子与胞内受体结合，信号调节酶的活性，引起细胞的快速应答反应的途径。 （三）细胞的信号分子与受体 信号分子 药物分子 激素 局部介质 神经递质 接触依赖性信号分子 类型 亲水性信号分子子 亲脂性信号分子 受体：有选择性地与特异的配体（信号分子）结合，启动信号传导的生物大分子。 受体（分布） 细胞表面的受体 胞内受体 受体（结构） 与配体结合的区域 产生效应的区域（不一定是具催化功能的基团） 受体与配体的对应关系及生物效应 信号的跨膜传递 第二信使：第一信使与细胞膜上的受体结合后最早在胞内产生的信号分子。如cAMP 、IP3 和DG。 信号传递的终止： 细胞内信号传递过程中两类分子开关蛋白 由可逆磷酸化控制的开关蛋白（蛋白激酶 蛋白磷酸酯酶） GTP结合蛋白（G蛋白）（结合GTP而活化，结合GDP而失活）。 二、通过细胞内受体介导的信号传递 亲脂性小分子： 脂溶性激素经扩散进入胞内，与胞内受体特异性结合 受体的本质从功能上说是激活的基因表达的调控蛋白。 激素与受体结合 受体与抑制性蛋白分离 活化的受体与特异DNA序列结合 调控基因表达 该类受体的结构： C 端：激素结合部位。 中部：特异DNA序列结合部位。 N端：转录激活结构域 甾类激素： 甾类激素经扩散进入胞内 与受体结合，形成激素受体复合物，受体蛋白构象改变 穿核孔进入核内 受体与特异DNA序列结合 调控基因的表达 N NO在胞内合成 (NOS) 扩散到相邻细胞内 与受体鸟苷酸环化酶结合 鸟苷酸环化酶的活性增强 cGMP浓度增高 多种蛋白质级联磷酸化 胞内生理生化反应 广泛的生物学效应 三、介导信号跨膜传递的细胞表面的受体 细胞表面受体的三大家族： 　离子通道偶联的受体 　　 G蛋白偶联的受体 　　 酶偶联的受体 （一）离子通道偶联的受体 组成：受体-离子通道复合体 分布：化学突触处（也可分布于内质网等细胞器） 配体：神经递质 被运输物质：具有特异性 （二） Ｇ蛋白偶联的受体 Ｇ蛋白偶联的受体概念： G蛋白的结构： 　三聚体　：由三个亚基组成　 　由α、β、γ三个不同的亚单位构成，各种G蛋白的差别主要在α亚单位。根据α亚单位的不同可以将G蛋白分为Gs、Gi等。 胞内外在蛋白（与脂双质结合方式） 　 分子开关 *G蛋白的功能： Ｇ蛋白偶联的受体的结构： 　　７次跨膜　　胞外结构域　　胞内结构域 Ｇ蛋白偶联的受体所介导的细胞信号通路主要有： 　　cAMP信号通路 　　磷脂酰肌醇信号通路 １cAMP信号通路的组成 概念： 主要组成： 　 Rs与Ri（受体）*差别 　 Gs与Ｇi（G蛋白）*差别 : 细胞表面受体与Gs(stimulating adenylate cyclase G protein, Gs) 偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活cAMP依赖的蛋白激酶。 细胞表面受体同Gi(inhibitory adenylate cyclase G protein, Gi)偶联则产生与Gs相反的生物学效应。 　腺苷酸环化酶 　（效应器，又称催化成分） cAMP介导的信号跨膜传递 *RS-GS-腺苷酸环化酶途径： 信号分子（激素）G蛋白偶联的受体结合 G蛋白活化 腺苷酸环化酶活性改变 cAMP浓度（水平）改变 cAMP依赖的蛋白激酶A活性变化 cAMP依赖的蛋白激酶A的活化与功能 cAMP依赖的蛋白激酶A的组成 活化： 发挥功能： 快速应答途径 激活靶酶 缓慢应答途径 穿核孔转运 ---活化基因调控蛋白---调节基因的表达 * 不同类型细胞中，蛋白激酶A对不同套的靶蛋白进行磷酸化，产生不同的生物效应。 cAMP信号的调节与终止 Gi对腺苷酸环化酶活性的调节 环腺苷酸磷酸二酯酶 GTP的水解 激素与受体的分离 ２磷脂酰肌醇信号通路（双信使系统） 主要组成： 受体 G蛋白 磷脂酶C（PLC）：PLC作用于底物磷脂酰肌醇（PIP2）产生三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)两个第二信使。 ＊信号传递途径： 　激素　受体　　G蛋白　磷脂酶Ｃ 　 IP3 Ca+离子通道蛋白 钙调蛋白和蛋白激酶C 　ＤＧ　蛋白激酶C　 影响众多生理过程 蛋白激酶C与钙调蛋白的多种功能 蛋白激酶C 钙调蛋白 磷脂酰肌醇信号通路的信号传递的终止 DG信使作用的终止 磷酸化成磷脂酸 酯酶水解成单酯酰甘油 IP3信使作用的终止 去磷酸化形成自由肌醇， （三）与酶连接的受体 又称酶偶联的受体， 或催化性受体。 特点： 都为跨膜蛋白，胞外具配体结合位点，与胞外配体结合后，可激活受体胞内片段的酶活性（第5种除外）。 5类与酶连接的受体 1 受体酪氨酸激酶 2 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 3 受体酪氨酸磷酸酯酶 4 受体鸟氨酸环化酶 5 酪氨酸蛋白激酶联系的受体(受体的胞内片段不具酶的活性) 1 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 1配体种类：如多生长因子2 结构：单次跨膜蛋白。 配体二聚体与受体（RTK）结合，促使受体二聚体化———二聚体受体自磷酸化----连接接头蛋白（adaptor）---连接Ras激活蛋白(GRF)---激活Ras蛋白————向前传递信号----促进细胞增殖。 （在细胞内还存在另一类G蛋白，这类G蛋白具有鸟核苷酸的结合位点，有GTP酶活性，不是以α、β、γ三聚体方式存在，而是单体分子，因此被称为小G蛋白(small G proteins)。如ras表达产物为一种小G蛋白。其功能也受鸟核苷酸调节。近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物有着广泛的调节功能。其中Ras蛋白主要参与细胞的增殖和信号转导。） 活化的PKC和Ras蛋白激活的激酶磷酸化级联反应（如图）