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1、第二章 细胞基本知识概要一、细胞的基本概念（p19）细胞是由膜包围的能独立进行繁殖的原生质团，是生命活动的基本单位。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。几个重要概念原生质(protoplasm)指活细胞的全部活物质,包括细胞质和细胞核(或类核)。原生质体(protoplast)脱去细胞壁的细胞叫原生质体, 是一生物工程学的概念。如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质
2、体。二、细胞的基本共性（p21）1、相似的化学组成。2、脂-蛋白体系的生物膜。3、RNA-DNA的装置。4、合成蛋白质的核糖体。5、一分为二的分裂方式。支原体(mycoplasma) 是目前发现的最简单、体积最小的原核细胞，也是惟一一种没有细胞壁的原核细胞。三、非细胞形态的生命体-病毒（p40）（一）病毒的概念病毒（virus） DNA或RNA+蛋白质类病毒（viroid） 感染性RNA朊病毒（prion） 感染性蛋白质（二）病毒的类型(6类）（p43）DNA病毒 双链DNA+mRNA蛋白质单链+DNA DNA +RNA 蛋白质+RNA:指与指导合成的蛋白质在序列上完全一致的mRNA.RNA病
3、毒 1.双链RNA+mRNA蛋白质2.单链+RNA -RNA +RNA 蛋白质3.单链-RNA +RNA 蛋白质4.单链+RNA -DNADNA +mRNA蛋白质(含逆转录酶)转座子（transposon，transposable element）能将自身插入基因组新位置的DNA序列。转座（transposition）指转座子移到基因组中的新位点。逆转录病毒和反转录转座子以RNA 形式移动的转座子，反转录为DNA，然后插入基因组中某一新位点，这类转座子称为反录转座子(Retroposon，Retrotransposon)。逆转录病毒是其中的一种，能自由地侵染宿主细胞，具有转座子的特征，在插入位
4、点产生短同向重复序列。运用PB转座因子研究新方法可以在大范围内快速寻找疾病相关基因，建立多种疾病模型，寻找疾病机理和药物靶点，从而发现、创新治疗手段和药物，也为人类疾病的基因治疗提供了新途径。新方法还可以用于鉴定并研究具有重要生物学功能的基因，并改良经济动物。（三）病毒的结构蛋白质-壳体(保护作用,抗原性)及核酸合为核壳包膜(包膜小体)(四）病毒的生活史1.吸附(absorption)2.侵入(penetration)3.复制(replication)4.成熟(maturation)5. 释放(release)(四)研究病毒的意义1、细胞起源2、了解疾病的发病机理3、基因治疗四、细胞的类型 1
5、.原核细胞(prokaryotic cell)（p22）组成原核生物的细胞。主要特征是没有明显可见的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核，进化地位较低。2.真核细胞（eucaryotic cell) （p31）以生物膜为基础进一步分化， 使细胞内部产生许多功能区室， 它们各自分工负责又相互协调和协作。动物细胞与植物细胞的比较植物细胞有细胞壁、叶绿体、液泡、圆球体、乙醛酸循环体，无溶酶体、中心体；通讯连接方式为胞间连丝，不是间隙连接；胞质分裂方式为细胞板，不是收缩环3.原核细胞与真核细胞的异同（p35）原核细胞真核细胞种类细菌、蓝藻、支原体、衣原体、立克次氏体动物细胞、植物细胞、真菌等细胞
6、膜 有（多功能性）有细胞质除核糖体外无其他细胞器有内膜系统（内质网、高尔基体、溶酶体）、线粒体、叶绿体细胞核无，只有一个拟核，染色体结构简单有（核膜、染色体、核仁、核骨架），染色体结构复杂细胞骨架无有大肠杆菌、酿酒酵母、拟南芥、果蝇、蠕虫（秀丽隐杆线虫）、鼠、人为模式生物*原核细胞与真核细胞的相同点1.都具有类似的细胞质膜结构2.都以DNA作为遗传物质，并使用相同的遗传密码3.都是以一分为二的方式进行细胞分裂4.具有相同的遗传信息转录和翻译机制，有类似的核糖体结构5.代谢机制相同(如糖酵解和TCA循环)6.具有相同的化学能贮能机制，如ATP合成酶(原核位于细胞质膜，真核位于线粒体膜上)7.光合
7、作用机制相同(蓝细菌与植物相比较)8.膜蛋白的合成和插入机制相同9.都是通过蛋白酶体(蛋白质降解结构)降解蛋白质(古细菌与真核细胞相比较)核外DNA 细菌质粒DNA线粒体DNA、叶绿体DNA细胞壁主要成分为氨基糖与壁酸植物细胞壁的主要成分为纤维素与果胶增殖方式无丝分裂（直接分裂）有丝分裂为主光合作用结构叶绿素a的膜层结构(蓝藻）、菌色素（细菌）植物叶绿体有叶绿素a和b细胞大小1-10 um10-100 um真核细胞特有的特点1.细胞分裂分为核分裂和细胞质分裂，并且分开进行2.DNA和蛋白质结合压缩成染色体结构，形成有丝分裂的结构3.具有复杂的内膜系统和细胞内的膜结构(如内质网、高尔基体、溶酶体
8、、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、胞内体等)4.具有特异的进行有氧呼吸的细胞器(线粒体)和光合作用的细胞器(叶绿体)5.具有复杂的骨架系统(包括微丝、中间纤维和微管)6.有复杂的鞭毛和纤毛7.具有小泡运输系统(胞吞作用和胞吐作用)8.含有纤维素的细胞壁(如植物细胞)9.利用微管形成的纺锤体进行细胞分裂和染色体分离 10.每个细胞中的遗传物质成双存在，二倍体分别来自于两个亲本11.通过减数分裂和受精作用进行有性生殖4. 真核细胞的基本结构体系（p31）生物膜系统、遗传信息表达系统、细胞骨架系统生物膜结构体系(biomembrane system)细胞内具有膜包被结构的总称, 包括细胞质膜、核膜、内质
9、网、高尔基体、溶酶体、线粒体和叶绿体等。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。遗传信息表达结构系统(genetic expression system)又称颗粒纤维结构系统，包括细胞核和核糖体。细胞核中的染色质是纤维结构，由DNA和组蛋白构成。核糖体是由RNA和蛋白质构成的颗粒结构，是细胞内合成蛋白质的场所。细胞骨架系统(cytoskeletonic s
10、ystem)由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，包括细胞质骨架和细胞核骨架。主要成分是微管、微丝和中间纤维。细胞骨架系统的主要作用是维持细胞的一定形态，使细胞得以安居乐业。细胞骨架对于细胞内物质运输和细胞器的移动来说又起交通动脉的作用; 细胞骨架还将细胞内基质区域化；此外，细胞骨架还具有帮助细胞移动行走的功能。 第四章 细胞质膜细胞质膜：围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。生物膜（biomembrane）：细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜。一、细胞质膜的结构模型（p83）双分子片层结构模型1935年Davson&Danielli 三明治夹心模型单位膜模型1959年J.D Rob
11、ertson “两暗夹一明”流动镶嵌模型(fluid mosaic model)1972年S.J. Singer & G.Nicolson根据免疫荧光技术和冰冻蚀刻技术的研究成果提出特点:1、 流动性 2、 不对称性相变:在特性凝固点时,单一磷脂形成的人工脂双层可从液态变化到晶态(凝胶态),这种状态的变化称为相变。此时的温度称为相变温度。分相：不同磷脂的相变温度不同，在某一温度时，有的为晶态，有的为液晶态。处于不同状态的磷脂分子分别聚集，形成相的分离。脂筏（lipid raft）模型 1997 年美国Simons提出的，它们在绝大多数哺乳动物细胞质膜都有分布，是一种脂质微区结构。 一般大小为5
12、0-300nm，是生物膜不被去垢剂所溶解的部分，处于液晶相与凝胶相之间的liquid-ordered phase。脂筏的组分1.脂类:主要含胆固醇和鞘脂，包括鞘磷脂和鞘糖脂2. 蛋白质:大多与信号转导有关（ 如G 蛋白，一些受体，腺苷酸环化酶等等），脂筏与细胞内信息传递功能密切有关。脂筏的功能1、信号转导;2、跨细胞运输;3、胞外毒素、细菌以及病毒的内吞；4、胆固醇的运送；5、 维持胞内Ca2+的稳态平衡。脂筏与疾病的关系 与恶性肿瘤，心血管病以及肌肉萎缩等有关。如微囊素3 主要在骨骼肌、心肌和平滑肌细胞中表达， 如果微囊素3 的基因发生突变，会导致一种肌肉萎缩病的形成。二、膜的化学组成（一）
13、膜脂 （p85）均为双亲性分子（极性头部和非极性尾部），包括磷脂、胆固醇和糖脂三种类型。1、磷脂（1）甘油磷脂磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰乙醇胺(PE)生物膜的骨架信号转导过程中的信号分子 （2）鞘磷脂 脑和神经细胞膜中最丰富，植物细胞和原核细胞中没有。2、胆固醇和中性脂类双相调节作用相变温度以上时，增加膜的稳定性；相变温度以下时，提高膜的流动性。3、糖脂血型抗原ABO血型由红细胞膜脂或膜蛋白中的糖基决定的。A血型的人红细胞膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)，B血型的人红细胞膜脂寡糖链的末端是半乳糖(Gal)，O型则没有这两种糖基，而AB
14、型的人则在末端同时具有这两种糖。（二）膜蛋白（p88）整合蛋白(integral protein)又称内在蛋白(intrinsic protein)， 跨膜蛋白(transmembrane protein) 外在蛋白(peripheral protein)又称附着蛋白(protein-attached) 脂锚定蛋白(lipid-anchored)又称脂连接蛋白(lipid-linked protein) (三) 膜蛋白与膜脂的结合方式（p90）1、膜蛋白以螺旋单次或多次跨膜2、筒（-barrel)跨膜3、形成大的蛋白复合物跨膜4、通过共价结合的脂类基团 棕榈酸结合蛋白、豆蔻酸结合蛋白、异戊二烯
15、结合蛋白、糖脂结合蛋白5、通过与膜蛋白非共价的相互作用跨膜蛋白质(Integral membrane protein )在膜的两边都有结构域存在的蛋白质。共同特点：至少存在一个跨膜区域，包括一个含有2126个疏水氨基酸的螺旋。约占细胞中蛋白质的1/4-1/3。单次跨膜蛋白质第一类：蛋白质N末端朝向胞外空间，较常见。第二类：方向相反即N 末端朝向胞质。方向是在蛋白质插入内质网膜的过程中决定的。多次跨膜蛋白 当跨膜结构域的数目是奇数时，蛋白质的两端位于膜两侧，而偶数时两个末端位于同侧。三、生物膜的基本特征（一）膜的流动性1、膜脂的流动性1.1膜脂的运动方式（p87）1)侧向扩散 基本运动方式2)旋转运动3)翻转运动4)摆动1.2 影响膜流动性的因素1)影响膜脂流动性的因素膜本身的组
