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1、2019年细胞生物学论文浅谈病毒 篇一：细胞生物学论文 细胞自噬 20XX年10月3日诺贝尔生理学奖授予日本科学家大隅良典，以表彰他发现并阐释了细胞自噬的机理，在细胞自噬研究方面做出了杰出贡献。日本东京工业大学分子细胞学教授大隅良典所带领的研究小组成功的探明了细胞自噬的启动机制，他的研究为理解许多机体生理过程中自体吞噬的重要性奠定了坚实的基础，为揭示生命进程的发展做出了巨大的推动作用。 一、自噬的发现 20世纪50年代中期，科学家观察到细胞里的一个新的专门“小隔间”（这种隔间的学名是细胞器），包含消化蛋白质，碳水化合物和脂质的酶。这个专门隔间被称作“溶酶体”，相当于降解细胞成分的工作站。比利时
2、科学家克里斯汀德迪夫（ChristiandeDuve）在1974年因为溶酶体和过氧化物酶体的发现，被授予诺贝尔生理学或医学奖。 克里斯汀德迪夫，1974年获得诺贝尔生理学或医学奖，“自噬”这个词的命名人。 60年代的新观察表明，在溶酶体内部有时可以找到大量的细胞内部物质，乃至整个的细胞器。因此，细胞似乎有将大量的物质传输进溶酶体的策略。进一步的生化和显微分析发现，有一种新型的囊泡负责运输细胞货物进入溶酶体进行降解（图1）。发现溶酶体的科学家迪夫，创造了自噬（auotophagy）这个词来描述这一过程。这种新的囊泡被命名为自噬体。 我们的细胞有不同的细胞“小隔间”，承担不同的作用。溶酶体就是这样
3、一种隔间，里面有用于消化细胞内容物的消化酶。人们在细胞内又观察到了一种新型的囊泡，叫做自噬体。自噬体形成的时候，逐渐吞没细胞内容物，例如受损的蛋白质和细胞器；然后它与溶酶体相融，其中的内容被降解成更小的物质成分。这一过程为细胞提供了自我更新所需的营养和材料。 在20世纪70年代和80年代，研究人员集中研究阐明用于降解蛋白质的另一个系统，即“蛋白酶体”。在这一研究领域，阿龙切哈诺沃（AaronCiechanover），阿夫拉姆赫什科（AvramHershko）和欧文罗斯（IrwinRose）因为“泛素介导的蛋白质降解的发现”被授予20XX年诺贝尔化学奖。蛋白酶体降解蛋白质的效率很高，一个个单个降
4、解蛋白质，但这个机制没有解释细胞是怎么解决更大的蛋白质复合物以及破旧的细胞器的。 20XX年诺贝尔生理学或医学奖得主大隅良典曾经活跃于多个研究领域，但自从1988年建立了自己的实验室之后，他就主要研究蛋白质在液泡中降解的过程了。液泡也是一种细胞器，它在酵母中的地位和人体中溶酶体的地位类似。酵 母细胞相对更容易进行研究，因而常被用作人类细胞的模型；寻那些在复杂细胞通路中发挥重要作用的基因时，酵母特别有用。但大隅面临着一个重大挑战：酵母细胞很小，在显微镜下不容易看清它的内部结构，因此他起初都无法确定自噬现象是否也会发生在酵母细胞中。大隅推论，如果他能在自噬行为发生的时候阻断液泡中蛋白质分解的过程，
5、那么自噬体将在液泡中累积，从而在显微镜下可见。因此，他培育出因突变而缺乏液泡降解酶的酵母细胞，并通过使细胞饥饿激发自噬。 Fig.1细胞自噬体示意图 大隅良典接着利用了他改造过的酵母菌株在这些酵母挨饿时，它们的自噬体会积累起来。如果对自噬过程重要的基因被失活，那么自噬体积累就理应不会发生。大隅良典将酵母细胞暴露在一种能随机在多个基因里引起突变的药物中，然后诱导自噬过程。 由于大隅良典和紧随他步伐的研究者的工作，我们现在知道细胞自噬控制着许多重要的生理功能，涉及到细胞部件的降解和回收利用。细胞自噬能快速提供燃料供应能量，或者提供材料来更新细胞部件，因此在细胞面对饥饿和其它种类的应激时，它发挥着不
6、可或缺的作用。在遭受感染之后，细胞自噬能消灭入侵的细胞内细菌活病毒。自噬对胚胎发育和细胞分化也有贡献。细胞还能利用自噬来消灭受损的蛋白质和细胞器，这个质检过程对于抵抗衰老带来的负面影响有举足轻重的意义。 二、细胞自噬的过程 在此过程中，自噬体的形成是关键，其直径一般为300900nm，平均500nm，囊泡内常见的包含物有胞质成分和某些细胞器如线粒体、内吞体、过氧化物酶体等。与其他细胞器相比，自噬体的半衰期很短，只有8min左右，说明自噬是细胞对于环境变化的有效反应。 尽管对自体吞噬具体过程的了解还需要加强, 但是人们已经勾勒出自体吞噬 过程的大致轮廓:细胞质中的线粒体等细胞器首先被称为“隔离膜
7、”的囊泡所包被,这种“隔离膜”主要来自于内质网和高尔基体；囊泡最终形成双层膜结构,即自吞噬体(autophagosome),也称之为初始自体吞噬泡(initialautophagicvacuoles,AVi)；自吞噬体与胞内体融合形成中间自体吞噬泡(intermediateautophagicvacuoles,AVi/d)；最终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成降解自体吞噬泡(degradingautophagicvacuoles,AVd),由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。在整个自体吞噬过程中,细胞质和细胞器都受到破坏,最明显的是线粒体和内质网受损。虽然自体吞噬并不直接破坏细胞膜和
8、细胞核,但是有证据表明；在最初断裂或消化后，细胞膜和细胞核会最终变成溶酶体以消化和分解自身。 Fig.2细胞自噬过程示意图 三、细胞自噬的调控 3.1泛素样蛋白系统对细胞自噬的调控 泛素化是在翻译后水平上进行蛋白修饰的一种方式，参与蛋白酶体依赖性蛋白水解、蛋白功能调控、亚细胞分布和/或蛋白质互作。在泛素激活酶 (ubiquitin-activatingenzyme,El)、泛素接合酶(ubiquitin-conjugatingenzyme,E2)以及泛素蛋白连接酶(ubiquitin-proteinligase,E3)的连续作用下,泛素与底物蛋白特定的Lys残基共价结合完成泛素化。 同时，泛素
9、化也是 一种可逆性的过程，可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。泛素化主要包括以下3步酶促反应过程:(1)在ATP作用下,E1可在其Cys和泛素的C-端的Gly之间形成巯酯键，即E1-SHUb，从而激活泛素；(2)在ATP和E2酶作用下，泛素 从E1转移到E2上，同样以巯酯键的方式结合(E2-SHUb)；(3)E3酶可以特异性 识别底物蛋白并与之结合，与此同时E2将激活的泛素直接转移到某些E3结合的底物上，经过多个重复，多个泛素之间通过Lys相互连接，在底物上形成多泛素链。 E1-样酶Atg7和E2-样酶Atg10泛素样反应后，泛素样蛋白Atg12与Atg5Lys130共价耦联，Atg16L1作
10、为连接蛋白，增强Atg12和E3泛素连接酶样蛋白Atg5间的互作，而后Atg12-Atg5与Atg16L1形成E3连接酶样复合体并定位于PAS。半胱氨酸酶Atg4酶切LC3并暴露C-端最后5个Gly残基，在E2-样酶Atg3辅助下，与磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)发生E3-样共轭形成脂化的LC3(LC3-II)并定位于PAS，吞噬泡加工成为成熟自噬体。 3.2mTOR信号通路对细胞自噬的调控 mTOR(mammaliantargetofrapamycin)属于Ser/Thr激酶，参与细胞发育、核糖体生成和代谢调控等生物学过程。mTOR包括雷帕霉素敏感型m
11、TORC1和雷帕霉素非敏感型mTORC2。mTORC1磷酸化ULK1-Atg13-RB1CC1-C12orf44/Atg101复合体使其失活，从而负调控细胞自噬的形成，其活化程度可反应出自噬水平，如果阻断mTORC1的功能，Ser/Thr激酶可磷酸化Atg1复合体并激活自噬。mTORC2的磷酸化能激活Akt(PKB)和Atg1抑制自噬，也可上调HIF1A(hypoxia-induciblefactor1A)的表达。 Fig.3mTOR上游示意图 Fig.4mTOR下游示意图 3.3miRNA对细胞自噬的调控 microRNA(miRNA)是一类长约22nt的内源性非编码小RNA分子，在转录后水
12、平调控基因的表达。研究表明，miRNA参与细胞生长发育、炎症、肿瘤、衰老、凋亡等多种生理病理过程。近年来，还发现miRNA参与了细胞自噬调控，在自噬的发生和形成中发挥重要作用。miRNA与其靶mRNA3-UTR部分互补序列配对，通过降解mRNA和/或抑制蛋白翻译来调控基因表达，并且miRNA与其靶mRNA的序列同源性决定了是降解mRNA还是抑制翻译。营养饥饿、缺氧、雷帕霉素等可诱导细胞自噬，但多数miRNA在自噬过程的不同阶段可通过作用于Atg蛋白以拮抗这种诱导作用，抑制细胞自噬，对细胞造成伤害，且无细胞特异性。 在正常生长条件下，抗凋亡蛋白家族Bcl-2(包括Bcl-2、Bcl-xL、Mcl
13、-1、A1、Bcl-W和Rubicon)与Beclin1结合能力最强，Beclin1BH3结构域与Bcl-2和/ 篇二：细胞生物学论文 细胞生物学课程论文 题目：叶绿体的研究进展 学院：农学院 专业班级：植物科学与技术1401班 姓名：尹葛鑫 学号：20XX014040118 20XX年5月 摘要：叶绿体是植物细胞所特有的能量转换细胞器，其主要功能是进行光合作用。光合作用是自然界最重要的化学反应，是包括人类在内的生物体赖以生存和生存的基础，也是能源利用和开发的一个重要方向。由此可见，对叶绿体研究的重要意义。 关键词：叶绿体化合作用结构能源叶绿体是质体的一种，是绿色植物和藻类等真核自养生物细胞中
14、专业化亚单元的细胞器，是绿色植物进行光合作用的场所。质体是植物细胞所特有的。它可以分为具色素的叶绿体、有色体和不具色素的白色体。叶绿体主要由脂类体由双层单位膜构成。叶绿体是高度动态的，它们循环并在植物细胞内四处移动，并且偶尔分裂成两个来生殖。它们的行为受到环境因素如光的颜色和强度的影响。 1880年，法国植物学家、植物叶绿体的发现者席姆佩尔证明淀粉是植物光合作用的产物。1883年，他经研究发现淀粉只在植物细胞的特定部位形成，并将其命名为叶绿体，席姆佩尔还曾广泛地游历了美洲、亚洲和非洲的热带地区，对那里的植物进行了考察，并将考察结果发表在1898年出版的以生理学为基础的植物-地理学一书中。 19
15、40年德国人G。A。Kausche和H。Ruska发表了世界第一张叶绿体的电镜照片。形态总述 在高等植物中叶绿体象双凸或平凸透镜，长径510um，短径24um，厚23um。高等植物的叶肉细胞一般含50200个叶绿体，可占细胞质的40%，叶绿体的数目因物种细胞类型，生态环境，生理状态而有所不同。在藻类中叶绿体形状多样，有网状、带状、裂片状和星形等等，而且体积巨大，可达100um。 叶绿体由叶绿体外被（chloroplastenvelope）、类囊体（thylakoid）和基质（stroma）3部分组成，叶绿体含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜和3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔。 外被 叶绿体外被由
