细胞生物学考试重点部分

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1、1,第四章 细胞质膜,2,本章小结,细胞膜与其他生物膜一样都是由膜脂与膜蛋白构成的。 膜脂主要包括磷脂、鞘脂和胆固醇。磷脂是构成膜的主要成分，主要包括磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇等；鞘脂是鞘氨醇的衍生物，主要包括神经酰胺、脑苷脂和神经节苷脂等。 膜蛋白可分为内在蛋白、外在蛋白和脂锚定蛋白3大类。,3,内在蛋白可以单次或多次螺旋、折叠片或形成大复合物的方式与膜脂结合；外在蛋白靠离子键或其他弱键与膜内在蛋白或膜脂结合；脂锚定蛋白通过与之共价相连的脂肪酸（质膜内侧）或糖基磷脂酰肌醇（质膜外侧）锚定在质膜上。 膜的流动性与膜的不对称性是生物膜的最基本特性。,4,膜的流动性表现：膜

2、脂分子具有侧向扩散、旋转运动、弯曲运动与翻转运动；膜蛋白具有侧向扩散和旋转运动，但不具备翻转运动。 膜的不对称性表现：膜脂分布的不对称性（质膜外小页SM、PC多，质膜内小页PS、PE多）；膜蛋白的不对称性（糖蛋白全部分布于质膜外小页面）。,5,各种不同的膜蛋白与膜脂分子的协同作用不仅为细胞的生命活动提供了稳定的内环境，而且还行驶着物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂的功能。 胞膜窖是近年来发现的新的细胞质膜结构，可能是窖蛋白与脂筏结合形成的一种特殊结构。在细胞的胞饮、蛋白质分选、胆固醇的发生、信号转导、肿瘤的发生中具有重要作用。 膜骨架是细胞质膜与膜内的细胞骨架纤维形成的复合结构，它参与维持

3、细胞的形态、并协助细胞质膜完成多种的生理功能。,6,难点与重点,膜脂与膜蛋白的主要类型 不同膜蛋白与膜脂的结合方式 膜脂与膜蛋白的运动方式 膜的流动性与不对称性特征 细胞质膜的基本功能 红细胞膜骨架的基本结构,7,第十五章 细胞社会的联系： 细胞连接、细胞黏着和细胞外基质,8,本章小结,多细胞生物中，细胞不是独立存在的，细胞与其他细胞以及与细胞外基质间相互作用、相互制约、相互依存，对细胞的存活、发育、迁移、增殖、形态以及基因的差异表达产生重要的调控作用。 细胞连接主要有3种类型：封闭连接、锚定连接和通讯连接。 封闭连接以紧密连接为代表，主要由相邻细胞质膜的封闭蛋白(occludin)和clau

4、din紧紧靠在一起，形成封闭的嵴线。可形成渗透屏障，阻止溶液中的分子通过细胞间隙；并限制膜蛋白和膜脂分子扩散，维持上皮细胞的极性。,9,锚定连接包括与中间纤维相关的桥粒、半桥粒和与肌动蛋白丝相关的黏合带、黏合斑。桥粒和黏合带介导细胞间的连接，而半桥粒和黏合斑介导细胞与细胞外基质的连接。锚定连接通过细胞骨架（中间纤维和微丝）将细胞与细胞、细胞与细胞外基质联系在一起，增强了组织的抗机械力。 通讯连接包括：间隙连接、化学突触、胞间连丝。间隙连接由相邻细胞膜上的两个连接子相对构成，在细胞间代谢耦联和电耦联中发挥作用；化学突触通过释放神经递质来传导神经冲动；胞间连丝是高等植物细胞间物质与信息交流的通道。

5、,10,细胞表面的黏着分子有4大类：钙黏蛋白、选择素、免疫蛋白超家族(IgSF)及整联蛋白，除免疫蛋白超家族外，其余黏着分子介导细胞间或细胞与细胞外基质间的黏着都是Ca2+依赖性的。 钙黏蛋白是一种同亲型结合、Ca2+依赖的细胞黏着糖蛋白，对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。 选择素是一类异亲型结合、Ca2+依赖的细胞黏着分子，主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别与黏着，帮助白细胞从血液进入炎症部位。,11,免疫蛋白超家族是分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的细胞黏着分子超家族，既可介导同亲型细胞黏着，又可介导异亲型细胞黏着。大多数IgSF介导淋巴细胞

6、与需要进行免疫反应的细胞（如巨噬细胞、淋巴细胞）间的黏着反应。 整联蛋白普遍存在于脊椎动物细胞表面，属于异亲型结合、Ca2+或Mg2+依赖性的细胞黏着分子。介导细胞与细胞之间或细胞与胞外基质间的黏着；同时整联蛋白还参与信号传递，调节细胞增殖、生长、生存、凋亡等重要生命活动。,12,动物细胞胞外基质成分主要有3种类型：结构蛋白，包括胶原蛋白与弹性蛋白，分别赋予胞外基质强度和韧性。糖胺聚糖与蛋白聚糖，赋予胞外基质抗压的能力。粘连糖蛋白，包括纤连蛋白和层连蛋白，有助于细胞粘连到胞外基质上。 胶原是胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白。其基本结构单位为原胶原，是由三条多肽链盘绕成的三股螺旋结构，肽链的一

7、级结构具有(Gly-X-Y)n重复单位；X常为脯氨酸，Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸。 弹性蛋白是弹性纤维的主要成分，是高度疏水的非糖基化蛋白，没有Gly-X-Y序列。,13,糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的不分支的长链多糖，构成糖胺聚糖的二糖单位有透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、肝素和硫酸角质素等。 蛋白聚糖是由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价连接形成的大分子。 纤连蛋白（FN）由两条相似肽链在C端由两个二硫键交联形成的V形二聚体，每条肽链上有与胶原、血纤蛋白以及同细胞表面整联蛋白结合的RGD序列等结合位点。 层粘连蛋白（LN）是由一条重链和两条轻链通过二硫键连接形成的十字形结构，含一条长

8、臂及三条相似的短臂；具有同IV型胶原、肝素和细胞表面整联蛋白结合的结构域。,14,粘连糖蛋白通过分子上的RGD序列将细胞外基质与细胞膜表面整联蛋白结合在一起，使得细胞外基质不仅提供细胞外的网架赋予组织以抗压和抗张力的机械性能，而且还与细胞的增殖、分化和凋亡等重要生命活动有关。 细胞外被是指细胞表面质膜的糖膜或糖蛋白形成的包被，起保护细胞和细胞识别的作用。 细胞壁是植物细胞的胞外基质，主要成分是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等。植物细胞依次形成中胶层、初生细胞壁和次生细胞壁。,15,重点与难点,细胞连接的类型、结构与功能 细胞黏着分子的类型及其特性 胞外基质的主要成分、分子结构及其生物学功能,

9、16,第五章 物质的跨膜运输,17,本章小结,细胞质膜具有选择通透性，是细胞与细胞外环境之间物质运输的屏障。广义的细胞物质运输包括跨膜运输、胞内运输与转细胞运输。 几乎所有小的有机分子和带电荷的无机离子的跨膜运输都需要膜运输蛋白。膜转运蛋白包括：载体蛋白、通道蛋白以及微生物分泌的离子载体。 载体蛋白是多次跨膜的整合蛋白，每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过构象改变介导溶质分子的被动或主动跨膜运转。,18,通道蛋白形成跨膜的亲水性通道，介导溶质的被动跨膜运输。可分为离子通道与水通道。 根据应答信号的不同，离子通道可分为：电压门通道、配体门通道和压力激活通道。离子通道具有3个显著特征：具有离子

10、选择性；不与转运离子结合，转运速率高且无饱和性；非连续性开放而是门控的。 水通道是细胞膜上四个相同水通道蛋白亚基构成的四聚体，每个亚基为6次跨膜蛋白，特异性被动转运水。,19,离子载体大多是微生物合成的小的疏水分子，溶于膜的脂双层中，能保护带电离子被动通过脂双层。可分为通道形成离子载体（短杆菌肽）和可动离子载体（缬氨霉素）。 物质的跨膜运输分为被动运输与主动运输，载体蛋白既有介导被动运输的载体又有介导主动运输的载体，而通道蛋白只介导被动运输。 被动运输是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运输。协助扩散需载体蛋白参与，具有运输物质的选择性和转运饱和性，比简单扩散高几个数量

11、级。,20,主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运的方式。主动运输需要与某种释放能量的过程相耦联，主动运输可分为ATP直接提供能量(ATP驱动泵)、ATP间接提供能量(协同运输)和光能驱动3种类型。 ATP直接提供能量的主动运输可分为4类：P-型离子泵、 V-型离子泵、F-型离子泵和ABC超家族。前3种只转运离子，后一种主要转运小分子。,21,P-型离子泵包括：Na+/K+-泵、Ca2+-泵、P-型H+泵等。 在转运离子过程中， P-型离子泵发生磷酸化与去磷酸化引起构象改变，实现离子跨膜转运。 Na+/K+-泵每个循环消耗1个ATP泵出3

12、个Na+泵入2个K+。动物细胞借助Na+/K+-泵维持细胞渗透平衡；同时利用胞外高浓度的Na+所储存的能量，通过协同运输从胞外摄取营养。植物细胞、真菌和细菌质膜上没有Na+/K+-泵而具有P-型H+泵，将H+泵出细胞，建立跨膜H+的电化学势，驱动细胞的协同运输。 Ca2+-泵每消耗1分子ATP泵出2个Ca2+。Ca2+-泵将Ca2+-泵出细胞或泵入细胞内钙库(内质网、线粒体等)，维持细胞内低浓度的Ca2+。,22,V-型离子泵、F-型离子泵结构相似但功能不同。 V-型离子泵分布于动物细胞胞内体、溶酶体和植物细胞液泡膜上等，是利用ATP水解供能从细胞质基质中逆H+电化学梯度泵出H+进入细胞器，以

13、维持基质pH中性和细胞器内pH酸性；F-型离子泵又称为H+-ATP合酶，分布于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上，利用H+顺浓度梯度运动所释放的能量合成ATP。 ABC超家族由2个跨膜结构域(T)和2个胞质侧ATP结合域(A)构成，T结构域形成运输分子的跨膜通道。正常生理条件下，ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白；是哺乳类细胞亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。,23,协同转运是一类由Na+/K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。可分为同向转运和反向转运。 真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称为

14、批量运输。 胞吞作用又可分为胞饮作用和吞噬作用。胞饮作用是所有真核细胞都具有的一个连续发生的过程，摄入溶液和分子；胞饮泡的形成多为受体介导的过程，需要网格蛋白、结合素蛋白等参与。吞噬作用是某些特化的细胞具有的信号触发过程，摄入大的颗粒性物质，需要微丝及其结合蛋白的帮助。,24,胞吐作用是将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程，可分为组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。组成型胞吐是所有真核细胞都有的胞吐，其缺省途径是：粗面内质网高尔基体分泌泡细胞表面。调节型胞吐是特化的分泌细胞受到信号刺激是，储存于细胞内的分泌泡与质膜融合释放内含物的途径。 胞吞作用与胞吐作用均涉及膜的融合

15、，需要细胞提供为此提供能量，因此属于主动运输。 胞吞作用与胞吐作用的动态过程对质膜更新（膜流）和维持细胞的生存与生长是必要的。,25,难点与重点,膜转运蛋白的类型和功能 被动运输的主要类型和各自特点 主动运输的3种主要类型 ATP驱动泵的类型及其作用机制 协同运输的两种主要类型 胞饮作用与吞噬作用的联系与区别 组成型胞吐与调节型胞吞的联系与区别,26,第六章 线粒体,27,本章小结,线粒体和叶绿体都具有双层膜结构，都具有内外膜、膜间隙和基质；外膜含有通透性高的孔蛋白；内膜通透性低，线粒体向内折叠形成嵴；叶绿体内膜并不向内折叠成嵴，但具有膜结构的类囊体； 线粒体是氧化代谢的中心，糖酵解生成的丙酮

16、酸进入线粒体基质，经TCA生成CO2、NADH或FADH2，电子进入呼吸链进行氧化磷酸化，最后生成ATP和水。 线粒体内膜上分布有由黄素蛋白、细胞色素、泛醌、铁硫蛋白和铜原子组成的4种电子传递复合物(I、II、III、IV)；由复合物I、III、IV组成NADH (主)呼吸链，由复合物II、III、IV组成FADH2(次)呼吸链；,28,来自NADH和FADH2的电子经呼吸链传递到O2，在此过程中释放的能量将线粒体基质中的H+转移到膜间隙，以此建立H+动力势；H+在沿ATP合酶跨膜回流时，驱动ATP合酶合成ATP。 ATP合酶由F1头部和F0基部两部分构成。F1头部含有催化位点，F0基部形成一个H+通道。H+由此通道从膜间隙转运到基质时，驱动F0基部旋转，继而带动与其相连亚基的旋转，引发ATP合酶F1催化位点的构象改变，从而驱动ATP的生成。,29,线粒体和叶绿体都为半自主性细胞器，在基质中含有环状DNA、RNA、核糖体等，可合成自身编码的蛋白质；但构成线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质都是由核DNA编码并在细胞质基质中合成后通过跨膜转运进入到特定的部位上，这些蛋白质的转运需要其N端特异性的导肽发挥作用。 线粒体和叶绿体的增殖主要是通过分裂进行的，成熟的线粒体可以进行分裂，但成熟的叶绿体不能分裂。 有关线粒体和叶绿体的起源主要有内共生学说和非内共生学说。,