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1、第一章 绪论细胞是一切生物的基本结构单位，它是由膜围成的能独立进行生长繁殖的原生质团。脱离开细胞，现代生物学的所有分支学科都将失去意义 瑞典卡罗林斯卡医学院于2007年10月日宣布，2007年诺贝尔生理学或医学奖授予来自美国的马里奥卡佩奇、奥利弗史密斯和来自英国的马丁伊文思因胚胎干细胞研究获该奖项。 当前细胞生物学研究的三大基本问题：细胞内的基因组；基因表达的产物如何装配的；基因表达的产物如何调控生命活动的信号传递当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题：染色体DNA与蛋白质相互作用关系；细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；细胞信号转导的研究；细胞结构体系的组装。1595年, 荷兰眼镜商H
2、& Z. Janssen 设计的放大镜 1665年：英国物理学家Robert Hooke 显微镜R. Hooke在书中使用“cellar”一词来表示所观察到的空洞。1671年, A.V. Leeuwenhoek(荷兰) 布店学徒：为检查布的质量，才开始磨制显微镜历史上第一个观察到活细胞的人1838年，德国植物学家M.Schleidon发表了植物发生论，指出细胞是构成植物的基本单位。 1839年，德国动物学家T.Schwann发表了关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究，指出动植物都是细胞的集合物。 M.Schleidon和T.Schwann两人共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是
3、一切动植物的基本单位，这就是著名的细胞学说(Cell Theory)。细胞学说 (Cell Theory)：1)细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成的；2) 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己”的生命。又对与其他细胞共同组成的整体生命有所助益；3) 细胞来自细胞。细胞学说补充：Sichold证实原生动物也是由细胞组成的；Albert Kolliker证明了生命个体发育的过程就是细胞不断繁殖和分化的连续过程；Virchow指出细胞只能来自细胞，机体的一切病理表现都是基于细胞的损伤。细胞生物学的经典时期：原生质理论的提出；细胞分裂的研究；细胞器的发现第二章
4、 细胞的统一性与多样性原生质(protoplasm)：指活细胞的全部活物质，包括质膜、细胞质和细胞核（或类核）。细胞是生命活动的基本单位：一切有机体都由细胞构成，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细胞的基本共性：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜； DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器核糖体；一分为二的分裂方式。20世纪60年代著名生物学家H. Ris提出把细胞划分为原核细胞和真核细胞两大类型。进而将生物界划分为两大类
5、群：原核生物和真核生物。原核细胞基本的特点：遗传信息量小，主要的遗传信息载体仅由一个环状DNA构成；细胞内没有分化出以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核原核细胞包括： 支原体、衣原体、立克次体、细菌、放线菌与兰藻除支原体而外，原核细胞均有细胞壁。 古核细胞：极端嗜热菌（themophiles）：极端嗜盐菌（extremehalophiles）：极端嗜酸菌（acidophiles）：极端嗜碱菌（alkaliphiles）：产甲烷菌（metnanogens）：显微水平上可将真核生物划分为三大体系：生物膜系统、遗传信息表达结构系统（核酸与蛋白质组成）和细胞骨架系统。生物膜概念：是细胞膜以及
6、细胞内膜的总称。厚度为8-10nm。生物膜构成各种细胞器细胞最大体积极限与哪些因素有关：（1）细胞体积与相对表面积成反比关系：（2）核质比：（3）细胞内物质交流与细胞体积的关系：真病毒：主要是由核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸蛋白质复合体。类病毒：仅由一个有感染性的RNA构成（无蛋白质）。朊病毒：仅由有感染性蛋白质构成（无核酸）。第四章 细胞质膜E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。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 。脂质体是根据磷脂分子可在水相
7、中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。膜蛋白的基本类型：1.内在（整合）膜蛋白：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；2.外在(外周)膜蛋白：水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或膜脂分子结合，易分离；3.脂质锚定蛋白： 通过与之共价相连的脂分子（如脂肪酸或糖脂）插入膜的脂双分子中，从而锚定在细胞质膜上。 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmic surface）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmic face）；PS，原生质表面（protoplasm
8、ic surface）；PF，原生质小页断面（protoplasmic face） 。膜骨架 指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构,它参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。第五章 物质的跨膜运输物质通过细胞膜转运主要有三种途径：被动运输 主动运输 胞吞与胞吐作用膜转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白载体蛋白及其功能载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），有的需要能量驱动，如：各类ATP驱动的离子泵；有的则不需要能量，如：缬氨酶素。载体蛋白与酶的异同1.有特异性结合位点，可同特异性底物结合，通常只转运一种类型的分子；2
9、.有饱和动力学特征；3.既可被底物类似物竞争性的抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制；4.载体蛋白对转运的溶质分子不作任何共价修饰。通道蛋白根据激活信号的不同区分为3类：电压门通道、配体门通道、应力激活通道。气味分子与化学感受器中的G蛋白偶联型受体结合，可激活腺苷酸环化酶，产生cAMP，开启cAMP门控阳离子通道（cAMP-gated cation channel），引起钠离子内流，膜去极化，产生神经冲动，最终形成嗅觉或味觉。离子通道与载体蛋白相比具有三个显著特征：1.离子通道具有极高转运速率；2.离子通道没有饱和值；3.离子通道并非连续开放而是门控的。 渗透：由于质膜对水的可透性，水会从低溶质
10、浓度一侧（高水浓度）向高溶质浓度一侧（低水浓度）运动，这种运动称为渗透。脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过，小分子比大分子容易透过。 物质的带电性:所有带电荷的分子(离子)，不管它多小，都不能自由扩散。 协助扩散：是指各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等，需借助于质膜上特定蛋白质的参与，帮助其完成从高浓度一侧向低浓度一侧的转移，不需要细胞提供能量，这一过程称为协助扩散。主动运输：是由载体蛋白所介导的物质可逆浓度梯度或电化学梯度即由浓度低的一侧向浓度高的一侧跨膜转运的方式。质膜具有一定的“主动作用”，但需要消耗细胞的代谢能。ATP间接供能
11、 ATP直接供能 光能驱动 细菌视紫红质质子泵 根据泵蛋白的结构和功能特性ATP驱动泵可分为四类：P 型F型V型ABC型动物细胞、植物细胞和原生生物应付低渗膨胀的机制p111协同运输又可分为：同向协同（symport）和反向协同（antiport）。主动运输对维持生命的活力“的意义? 保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质，即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低； 能够将细胞内的各种物质，如分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外，即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多；能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适的浓度，特别是K+、Ca2+和H+的浓度。 膜电位：存在于
12、细胞膜两侧的电位差。 静息电位：细胞在静息状态下的电位。动作电位：在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜电位。极化：静息电位是细胞质膜内外相对稳定的电位差，质膜内为负值，质膜外为正值，这种现象称。质膜反极化：内正外负。超极化：内负外正，超过原来的静息电位。根据胞吞物质的性质及膜泡的大小不同，胞吞作用可分为两类：吞噬作用和胞饮作用根据内吞物质是否有专一性，胞吞作用可分为两类：受体介导的胞吞和非特异性胞吞受体 可与细胞外专一信号分子（配体）结合，并引起细胞发生反应的质膜蛋白胞吐作用可分为：组成型胞吐作用:存在所有细胞中和调节型胞吐作用:只存在于分泌细胞中第六章 细胞的能量转换线粒体与叶绿体线粒
13、体外膜标志酶为单胺氧化酶；内膜标志酶为细胞色素C氧化酶；膜间隙标志酶为腺苷酸激酶；基质标志酶为苹果酸脱氢酶电子传递链(electron transport chain)或呼吸链(respiratory chain)：在线粒体内膜上存在传递电子的一组酶的复合体，、由一系列能可逆的接受和释放电子或H+的化学物质组成，它们在内膜上相互关联的有序排列成传递链，称为。电子通过呼吸链的流动称为电子传递。两条主要的呼吸链复合物（NADH脱氢酶）、（细胞色素还原酶）、（细胞色素c氧化酶）组成主要的呼吸链，催化NADH的脱氢氧化。复合物（琥珀酸脱氢酶）、组成另一条呼吸链，催化琥珀酸的脱氢氧化. 电子载体：黄素蛋
14、白、细胞色素、泛醌、铁硫蛋白和铜原子。1979年Boyer P提出结合变构机制。其要点如下：1ATP酶利用质子动力势，发生构象改变，改变与底物的亲和力，催化ADP与Pi形成ATP；2F1具有三个催化位点，在特定的时间，三个催化位点的构象不同（L、T、O），与核苷酸的亲和力不同；3质子通过F0时，引起c亚基构成的环旋转，从而带动亚基旋转，由于亚基的端部是高度不对称的，它的旋转引起亚基3个催化位点构象的周期性变化（L、T、O），不断将ADP和Pi加合在一起，形成ATP。光反应又分为原初反应和电子传递及光合磷酸化。当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环
15、式光合磷酸化。叶绿体蛋白质的合成：1.一部分是在叶绿体中由它自己的DNA编码，经过mRNA转录和翻译形成的；2.有一部分则是由核基因编码，在细胞质中形成后转入叶绿体的；3.还有一部分是由核基因编码，在叶绿体的核糖体上合成。 线粒体来源于已有的线粒体的分裂。分裂方式有三种：1.间壁或隔膜分裂：鼠肝、植物分生组织；2.收缩分裂：蕨类、酵母中；3.出芽：酵母、藓类。第七章 真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输内膜系统(intracellular membrane)：细胞质内由在结构、功能乃至发生上相关的膜围成的小管、小泡和扁囊所组成的系统。各内膜之间可通过出芽和融合而相互交流, 但线粒体和叶绿体不参与此类交流。细胞内区室化：细胞质基质 细胞内膜系统 其它由膜包被的各种细胞器细胞质基质的功能: (一) 中间代谢反应的进行；(二) 细胞形态与运动、胞内物质运输及大分子定位；（三）蛋白质的修饰与选择性降解；（四）维持细胞内环境(pH、离子环境)的稳定性N-端的第一个氨基酸残基：Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly或Pro：稳定 !内质网的功能：RER功能：蛋白质的合成，蛋白质的修饰与加工，膜的生成，物质的运输，贮积钙离子；SER功能：脂类的合成，解毒作用，糖原代谢内质网和高尔基体中
