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1、,膜脂分子的运动方式 沿膜平面的侧向运动（基本运动方式），其扩散系数为 10-8cm2/s； 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频率很高，需要特殊的膜蛋白协助完成。 通道蛋白的特征 转运速率高，比载体蛋白高 1000 倍，跨膜转运动力来自溶质的浓度梯度和跨膜电位差； 没有饱和值，很高的离子浓度下通过的量依然没有最大值； 离子通道是门控的，活性由通道开启或关闭两种构象调节； 线粒体的超微结构 外膜：最外面的一层单位膜结构，光滑而有弹性，含孔蛋白（porin）形成内部
2、通道，可 以对细胞的不同状态作出反应，可逆地关闭，通透性较高。标志酶是单胺氧化酶。 内膜：把膜间隙与基质分开的一层单位膜，有很高的蛋白质/脂质比，具有高度不通透性， 物质运输借助特异性转运蛋白，向内折叠形成嵴，增大表面积，能量需求多的细胞，嵴的数 量多。内膜是氧化磷酸化关键场所，内膜的嵴上有许多排列规则的线粒体基粒ATP 合酶。 标志酶是细胞色素氧化酶。 膜间隙：为内外膜之间的腔隙；充满无定形液体，含许多可溶性酶、底物及辅助因子。标 志酶是腺苷酸激酶。 线粒体基质：富含可溶性蛋白质的胶状物质，具有特定的 pH 和渗透压。含三羧酸循环酶 系，基因中还含有 DNA、RNA、核糖体以及转录、翻译所必
3、需的重要分子。 ATP 合酶的分子结构与组成 ATP 合酶的分子由球形的头部和基部组成。头部朝向线粒体基质，规则地排布在内膜下并以 基部与内膜相连。 ATP 合酶的分子结构与动力学机制是线粒体研究的重要组成部分。由偶联因子 1（F1）和偶 联因子 0（F0）两部分组成。 偶联因子 1（F1） 水溶性球蛋白，由 3、3、1、1和 1等 9 个亚基组成；3 个亚基和 3 个 亚基交替排列，形成“橘瓣”状结构，和亚基上均有核苷酸结合位点，其中 亚基结合位点具有催化 ATP 合成或水解的活性。 亚基的一个结构域构成一个穿过 F1 的中央轴，亚基的另一个结构域主要与 3 个 亚基中的一个结合。 亚基协助
4、亚基附着到 F0 基部，与亚基有很强的亲和力，结合在一起形成“转 子”，位于33 的中央，共同旋转以调节三个亚基催化位点的开放和关闭。 亚基是 F1 和 F0 相连接所必需的。 偶联因子 0（F0） F0（偶联因子 F0）：是嵌合在内膜上的疏水蛋白复合体，F0 由 a、b、c3 种亚基按照 a1b2c1012 的比例组成一个跨膜质子通道。多拷贝的 c 亚基形成一个环状结构，a 亚 基和 b 亚基二聚体排列在 c 亚基 12 聚体形成的环的外侧，a 亚基、b 亚基二聚体和 亚基共同组成“定子”，也称外周柄。 F1 和 F0 通过“转子”和“定子”将两部分连接起来，在合成或水解ATP 的过程中，,
5、1,2,“转子”在通过 F0 的 H+流驱动下在33 的中央旋转，依次与 3 个亚基作用，调 节亚基催化位点构象的变化；“定子”在一侧将33 与 F0 连接起来并保持固定 的位置，F0 的作用之一就是将跨膜质子驱动力转换成扭力距，驱动“转子”旋转。 类囊体的结构与功能,类囊体内的空间称为类囊体腔。 类囊体有序叠置成垛基粒； 组成基粒的类囊体为基粒类囊体。 贯穿于基粒之间不形成垛叠的片层结构为基质片层，或基质类囊体。 类囊体的垛叠是动态的，垛叠和非垛叠可以相互转换，全部的类囊体是一个完整 连续的封闭膜囊； 类囊体的化学组成：含丰富的半乳糖糖脂和极少的磷脂，以不饱和脂肪酸为主， 脂质双分子层流动性
6、非常大。蛋白质/脂质比很高，与叶绿体行使光合作用有关。 类囊体膜上镶嵌有大小、数量不等的颗粒：PSII、Ctyb6f 复合物 、PSI、CF0-CF1ATP 酶，有利于光合作用的的进行。,举例说明线粒体是半自主性细胞器 线粒体和叶绿体的功能主要受细胞核基因组调控，但同时又受到自身基因组的调控半自 主性细胞器。以非孟德尔方式遗传。 1 线粒体和叶绿体的 DNA mtDNA /ctDNA 形状、数量、大小； 双链环状（除绿藻 mtDNA，草履虫 mtDNA）； mtDNA 在动物中的拷贝数（ 1000-10000bp ）， ctDNA 在植物中大小差异比较大 （200-2500kb）； 每个mtD
7、NA 分子大小：人 16kb，37 个基因,酵母 78kb； 每个线粒体约含 6 个 mtDNA，每个叶绿体约含 12 个 ctDNA。 mtDNA 和 ctDNA 均以半保留方式进行自我复制；mtDNA 复制的时间主要在细胞周期的 S 期及 G2 期，DNA 先复制，随后线粒体分裂。ctDNA 复制的时间在G1 期。复制仍受核控制。 2 线粒体和叶绿体中的蛋白质 线粒体和叶绿体合成蛋白质的种类十分有限：哺乳动物细胞 MtDNA 编码Mt 核 糖体中 2 种 rRNA（12S 和 16S），22 种 tRNA，13 种多肽（复合物中 7 个亚基，复 合物中 1 个亚基，复合物中 3 个亚基，F
8、0 中 2 个亚基）； 叶绿体基因组编码4 种 rRNA、30 种 tRNA 和 100 多种多肽。 不同来源的线粒体基因，其表达产物既有共性，也存在差异（表 6-1） 线粒体或叶绿体蛋白质合成体系对核基因组具有依赖性 3 线粒体和叶绿体基因组与细胞核的关系 核质互作：在真核细胞中，细胞核与线粒体、叶绿体之间在遗传信息和基因表达调控等层 次上建立的分子协作机制。有序的核质互作为真核细胞的生命活动提供必要的保证。核质互 作的细胞核或线粒体、叶绿体基因单方面发生突变，引起细胞中的分子协作机制出现障碍时， 细胞或真核生物个体通常会表现出一些异常的表型。这类表型背后的分子机制被统称为核质 冲突。人类的
9、线粒体疾病是核质冲突的结果，表现为母系遗传，表明直接的原因来源于线粒 体基因的突变。 在线粒体和叶绿体的基因表达过程中，一些基因中的个别碱基需要接受必要的修饰方可翻 译出正确的蛋白质RNA 编辑。RNA 编辑发生障碍时，会呈现核质冲突的表型，暗示 RNA,3,编辑有可能是真核细胞为有效消除核质冲突而获得的一种分子机制。 N-连接糖基化是如何进行的 N-连接糖基化：发生在 rER，一个由 14 个糖残基的寡糖链，在糖基转移酶作用下，从供体 磷酸多萜醇上转移到新生肽链的特定三肽序列的 Asn 残基上；N-连接寡糖链都有一个共同的 前体；成熟的 N-连接寡糖链都含有 2 个 N-乙酰葡萄糖胺和 3
10、个甘露糖残基。 用信号肽假说论述蛋白质在 rER 上合成的过程。 1蛋白质在细胞质基质游离核糖体上起始合成，当肽链延伸至80个氨基酸左右，N 端的信号 序列暴露出核糖体与 SRP 结合使肽链延伸暂停，SRP 与内质网上的停泊蛋白结合，GTP 与 SRP 和 DP 结合强化这种结合； 2核糖体/新生肽与内质网的移位子结合，SRP 脱离信号序列和核糖体，返回基质重复使用， 肽链开始延伸； 3信号肽与移位子组分结合使孔道打开，信号肽穿入 rER 膜引导肽链以袢环的形式进入 rER 腔，是一个耗能过程； 4rER 腔面上信号肽酶切除信号肽使其降解，肽链延伸直至完成整个多肽链的合成，蛋白质 进入 rER
11、 腔并折叠，核糖体释放，移位子关闭。 蛋白质从细胞质基质输入到线粒体基质的过程。 线粒体基质蛋白 N 端靶向信号序列共享相同的基序： 富含疏水性氨基酸、带正电荷的碱性氨基酸（Arg）和羟基氨基酸（Ser）、缺 少带负电荷的氨基酸； 形成既具有亲水性又具有疏水性的螺旋结构，有利于穿膜。 基本步骤： 在游离核糖体上合成前体蛋白，与胞质蛋白分子伴侣Hsc70结合，使其保持 未折叠或部分折叠状态，其 N 端具有基质靶向序列，前体蛋白与内外膜接触 点附近的输入受体结合，被转运进入输入孔；输入的蛋白通过内外膜接触点 的输入通道； 线粒体基质分子伴侣中 Hsc70与输入蛋白结合并水解ATP 以驱动基质蛋白的
12、 输入； 输入的基质蛋白其基质靶向序列被基质蛋白酶切除，同时 Hsc70从新输入的 基质蛋白上释放出来，进而折叠，产生活性构象。 简要说明核基因编码的蛋白质分选的2条途径。 两条分选途径： 1翻译后转运途径：在细胞质中游离核糖体上完成多肽合成，然后转运至膜围绕的细胞器 线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞核，或者成为胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋 白；,4,2共翻译转运途径：蛋白质合成起始后有信号肽引导转移至rER，新生肽链边合成边转入rER， 经 GC 运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，包括ER 和 GC 本身的蛋白质。,线粒体基质蛋白 N 端靶向信号序列（导肽）的基序特点。 线粒体基质蛋白
13、 N 端靶向信号序列共享相同的基序： 富含疏水性氨基酸、带正电荷的碱性氨基酸（Arg）和羟基氨基酸（Ser）、缺 少带负电荷的氨基酸； 形成既具有亲水性又具有疏水性的螺旋结构，有利于穿膜。,膜泡运输的类型和方式。 COPII 包被膜泡的装配与运输 负责顺向运输：从内质网 高尔基体的物质运输； COPII 包被由下列蛋白组分形成Sar1、Sec23/Sec24复合物、 Sec13/Sec31复合物 以及大的纤维蛋白 Sec16。 COPI 包被膜泡的装配与运输 逆向运输：负责从高尔基体反面囊膜到顺面内膜，高尔基体顺面内膜到内质网的膜泡转运， 回收错误分选的逃逸蛋白 网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装
14、配与运输 负责蛋白质从高尔基体 TGN 质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输；在受体介导的细胞 内吞途径也负责将物质从质膜 内吞泡(细胞质) 胞内体 溶酶体运输；,细胞内受体的功能结构域 受体有三个结构域： C 端结构域：激素结合位点； 中部结构域：富含有Cys、具有锌指结构的 DNA 或 Hsp90 结合位点； N 端结构域：转录激活结构域。 cAMP-PKA 信号通路对真核细胞基因表达的调控 cAMP-PKA 信号通路对真核细胞基因表达的调控：应答胞外信号缓慢的反应过程，反应链可 表示为：激素G-蛋白偶联受体G-蛋白腺苷酸环化酶cAMPcAMP 依赖的蛋白激酶 A （PKA）基因调控蛋白（C
15、REB）磷酸化基因转录。 磷脂酰肌醇双信号信使通路是如何实现的？ 简述受体酪氨酸激酶及 RTK-Ras 蛋白信号通路 受体酪氨酸激酶（RTKs）：鉴定有 50 余种，包括 7 个亚族，所有 RTKs 的 N 端位于细 胞外，是配体结构域，C 端位于胞内，具有酪氨酸激酶结构域，并有自磷酸化位点。,5,胞外配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括多种生长因子和胰岛素，其 功能是控制细胞生长、分化； 绝大多数 RTK 是单体跨膜蛋白，一个疏水的跨膜螺旋；配体结合导致受体二聚化 形成二聚体，激活受体的蛋白酪氨酸激酶活性，二聚体内彼此交叉磷酸化受体胞内 肽段的一个或多个酪氨酸残基，结合多种底物。 信
16、号转导：配体受体受体二聚化受体的自磷酸化激活 RTK胞内信号蛋白 启动信号转导 RTK-Ras 信号通路：Ras 蛋白是GTPase 开关。RasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK 进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸，对基因的表 达产生多种效应。 组蛋白的种类和功能 组蛋白：是构成真核生物染色体的基本结构蛋白，富含带有正电荷的 Arg 和 Lys 等碱性氨基 酸，可以和酸性的 DNA 紧密结合。 核小体组蛋白：H2A、H2B、H3 和 H4，通过 C 端的疏水氨基酸（Val、Ile）互相结合，N 端带正电荷氨基酸（Arg、Lys）与 DNA 分子结合，帮助 DNA 卷曲形成核小体的稳定结构， 没有种属及组织特异性，在进化上十分保守。 H1 组蛋白：N 端和C 端两个“臂”的氨基酸的变异较大，在构成核小体时 H1 起连接作 用, 它赋予染色质以极性，有一定的种属及组织特异性。 目前所知 Caspase 依赖性细胞凋亡的过程 死亡受体起始的外源途径 凋亡信号通路：死亡配体主要是肿瘤坏死因子（TNF)家族成员，死亡配体的生物学功能是 通过与细胞表面的受体结合
