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1、细胞生物学细胞生物学学习提要学习提要“细胞学说细胞学说”的基本内容的基本内容 认为细胞是有机体，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； 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对机体整体的生命有所助益； 新的细胞只能通过细胞分裂产生。细胞是生命活动的基本单位细胞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没有细胞就没有完整的生命细胞的基本共性细胞的基本共性由脂蛋白体系的生物膜；DNARNA遗传装置；蛋
2、白质合成的机器核糖体一分为二的方式进行分裂原原 核核 细细 胞胞(prokaryotic cell)最基本的特点：最基本的特点： 基因组遗传信息量小，一个环状DNA 细胞内没有膜相结构，没有专门的细胞器和细胞核；主要代表主要代表：v支原体（mycoplast）最小最简单的细胞；v细菌v蓝藻（又称蓝细菌）（Cyanobacteria）最小、最简单的细胞最小、最简单的细胞支原体支原体v支原体（支原体（mycoplast）0.10.3m，仅，仅为细菌的十分之一为细菌的十分之一v具有细胞的特征：具有细胞的特征： 能在培养基上生长 具有典型的细胞膜 一个环状的DNA mRNA和核糖体 一分为二的分裂繁殖
3、方式真核细胞真核细胞(eukaryotic cell)结构体系结构体系生物膜结构系统遗传信息表达系统细胞骨架系统原核细胞与真核细胞的主要差异原核细胞与真核细胞的主要差异特征原核细胞真核细胞形态结构细胞核拟核核膜、染色质、核仁、核基质内膜系统无内质网、高尔基体、溶酶体、分泌泡等线粒体、叶绿体无有细胞骨架无有细胞壁氨基糖、壁酸植物细胞纤维素、果胶遗传结构和功能DNA1分子，几千基因2个以上，数万以上基因染色质裸露组蛋白、核小体、非组蛋白DNA复制无周期明显的周期性基因表达同时同地进行不同时段、不同区域大分子的加工无修饰细胞分裂无丝分裂有丝分裂、减数分裂植物细胞与动物细胞的比较植物细胞与动物细胞的比
4、较细胞壁 液泡 叶绿体 细胞形态结构的观察方法细胞形态结构的观察方法v光学显微镜技术（LM）v电子显微镜技术(EM)：TEMSEMv扫描遂道显微镜(STM)几种显微镜观察样品大小的范围几种显微镜观察样品大小的范围 1cm 1mm 100um 10um 1um 100nm 10nm 1nm 0.1nm光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜普通复式光学显微镜技术普通复式光学显微镜技术分辨率(D)是指区分开两个质点间的最小距离决定LM分辨率的三要素 物镜镜口角（） 入射光波长（） 界质折射率（N）荧光显微镜技术荧光显微镜技术（FluorescenceMicroscopy
5、）v荧光显微镜的应用荧光显微镜的应用不同的荧光染料激发后可发出不同的荧光，可用不同的荧光剂对同一标本染色，使细胞的不同成分呈现不同的颜色； 在光镜水平用于特异蛋白质的定性和定位；如绿色荧光蛋白(GFP)的应用光镜水平对特异蛋白质等生物大分子定性定位的最有力工具光镜水平对特异蛋白质等生物大分子定性定位的最有力工具光学光学显微微镜技技术主要特点主要特点突出突出优点点荧光光显微微镜样品品进行行荧光光标记只有激只有激发荧光可以成像光可以成像激光共焦点激光共焦点扫描描显微微镜光通光通过一个小孔或裂隙一个小孔或裂隙后成像，只有焦平面后成像，只有焦平面能成像能成像图像异常清晰，分辨率像异常清晰，分辨率提高提
6、高1.41.41.71.7倍倍相差相差显微微镜增加一增加一块“相差板相差板”夸大夸大样品密度相位差品密度相位差不需染色，可不需染色，可观察活体察活体微分干涉微分干涉显微微镜棱棱镜折射，增加折射，增加样品密品密度的明暗区度的明暗区别增加了反差，更具立体增加了反差，更具立体感感暗暗视野野显微微镜黑背景下，利用散射光黑背景下，利用散射光观察察细胞及胞及细胞器胞器边缘轮廓廓清晰清晰倒置倒置显微微镜照明系照明系统与物与物镜颠倒位倒位置置增加集光器与增加集光器与载物台的物台的距离，可距离，可观察培养容察培养容器器录像增差像增差显微微镜计算机算机辅助微分干涉助微分干涉显微微镜提高分辨率，可提高分辨率，可观察
7、察颗粒的运粒的运动光学显微镜与电子显微镜的基本区别光学显微镜与电子显微镜的基本区别光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜分辨本领分辨本领可见光：可见光：200nm紫外光：紫外光：100n接近接近0.1nm光源光源可见光（波长可见光（波长400700nm）紫外光（波长约紫外光（波长约200nm）电子束（波长电子束（波长0.010.9nm）透镜透镜玻璃透镜玻璃透镜电磁透镜电磁透镜真空真空不要求真空不要求真空1.331011.33104 pa成像原理成像原理利用样品对光的吸收形成明暗利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化反差和颜色变化利用样品对电子束的散射和透利用样品对电子束的散射和透射形成明暗
8、反差射形成明暗反差电镜的限制：不能观察活的生物样品；难以观察细胞的全貌；主要电镜制样技术主要电镜制样技术v超薄切片技术超薄切片技术用于电镜观察的基本样本制备v负染色技术负染色技术 染色背景，衬托出样品的精细结构v冰冻蚀刻技术冰冻蚀刻技术冰冻断裂与蚀刻复型： 主要用来观察膜断裂面的蛋白质颗粒和膜表面结构快速冷冻深度蚀刻技术（quick freeze deep etching）v电镜三维重构技术：电镜三维重构技术：电子显微术、电子衍射与计算机图象处理相结合扫描电镜扫描电镜v样品处理样品处理 CO2临界点干燥法防止引起样品变形的表面张力 喷镀一层金膜表面良好的导电性。 扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜
9、STMSTM （scanning tunnel microscopescanning tunnel microscope）原原理理：量子力学中的“隧道效应”。其关键部件是一个加上一定电压的精密探针。探针接近物质时，因“隧隧道道效效应应”而飞出电子，从而产生电流；当表面原子凸凹不平，使探针与物质表面间的距离不断发生改变，电流因而随之变化。扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜v特点特点分辨本领高，（横向分辨率为0.10.2nm，纵分辨率可达0.001nm）；可在真空、大气、液体等多种条件下工作；非破坏性测量。v用途用途可直接观察生物大分子的原子布阵和一些生物结构的原子排列。纳米生物学研究领域中的重要工具
10、。 差速离心差速离心 v特点特点 介质密度均一；速度由低向高，逐级离心。v沉沉降降顺顺序序 核线粒体溶酶体与过氧化物酶体内质网与高基体核蛋白体。v用用途途 分离大小相差悬殊的细胞和细胞器。可将细胞器初步分离，常需进一步通过密度梯度离心再行分离纯化。 密度梯度离心密度梯度离心v各种成分的沉降速率与它们的形状和大小有关，通常以沉降系数（S）表示。v类型：速度沉降、等密度沉降。v常用介质：氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖。速度沉降速度沉降v特特点点 介质密密度度较较低低，介质的最大密度应小于被分离生物颗粒的最小密度。v原原理理 介质密度梯度平缓，分离物按各自的沉降系数以不同的速度沉降而达到分离。等密度沉降等密
11、度沉降v特点特点 介质密度高，陡度大，介质最高密度大于被分离组分的最大密度。力场比速率沉降法大10100倍，需要高速或超速离心。v原原理理 样品各成分在连续梯度的介质中经过一定时间的离心则沉降到与自身密度相等的介质处，并停留在那里达到平衡，从而将不同密度的成分分离。常用细胞化学方法常用细胞化学方法方法显示物质颜色Feulgen反应反应DNA红色PAS反应多糖紫红色联苯氨反应过氧化氢酶棕色脂溶染色法脂溶染色法脂滴黑色茚三酮反应茚三酮反应：蛋白质蓝色流式细胞仪流式细胞仪v细胞分散并对待测成分进行特异染色；v悬滴中的细胞一个一个依次通过检测器；检测器可测定每个细胞中待测成分的含量；不同表面标记的细胞
12、所带电荷情况不同产生不同偏转，实现细胞的分选。基本概念基本概念v原原代代培培养养（primary culture）：指直接从机体，特别是幼小动物机体取出的细胞进行的培养，一般指传代10代以内的培养物。v传传代代培培养养（subculture）：是指细胞从一个培养瓶以一定比例转移接种到另一培养瓶的培养。基本概念基本概念v细细胞胞株株（cell strain）：从培养细胞中筛选出的具有特定性质或标志的细胞群。v细细胞胞系系（cell line）：来源于原代培养物，在培养过程中发生突变或转化的细胞，在培养条件下可无限传代的细胞。 v克克隆隆（clone）：亦称无性系。指由同一个祖先细胞通过有丝分裂产
13、生的遗传性状一致的细胞群。植物细胞培养植物细胞培养v原生质体培养原生质体培养 培养脱壁后的细胞 v单倍体培养单倍体培养 通过花药或花粉培养可获得单倍体植株。细胞融合细胞融合（cell fusion）通过培养和介导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞 同核体同核体：相同基因型的细胞融合而成。 异核体：异核体：不同基因型的细胞融合而成。v自发融合：自发融合：同种细胞在培养过程中自发合并的现象。v诱发融合：诱发融合：异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融合。v融合因子融合因子：生物方法（灭活的病毒）、 化学方法（PEG）、 物理方法（电击和激光）。单克隆抗体技术单克隆抗体技术v原理： B淋巴细胞能分
14、泌特异抗体，但不能长期培养，瘤细胞可以在体外长期培养，但不能分泌特异抗体。于是Kohler和Milstein 1975将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖。Preparation of hybridomas that secrete monoclonal antibodies against a particular antigen (X). Theselectivegrowthmediumusedcontainsaninhibitor(aminopterin)thatblocksthenormalbiosyntheticpathwaysbywhichnucleotide
15、saremade.Thecellsmustthereforeuseabypasspathwaytosynthesizetheirnucleicacids,andthispathwayisdefectiveinthemutantcelllinetowhichthenormalBlymphocytesarefused.Becauseneithercelltypeusedfortheinitialfusioncangrowonitsown,onlythehybridcellssurvive.Monoclonal AntibodiesHAT培养基培养基vHAT培养基次黄嘌呤（hypoxantin）氨基
16、蝶呤（aminopterin）胸腺嘧啶脱氧核苷（thymidin）v 细胞内核苷酸的合成有从头合成途径和扑救途径。由于氨基蝶呤可阻碍起始合成途径，所以培养基中含有它时，细胞便只能依赖补救途径 。v 嘌呤的中间合成途径缺失株（HGPRT-）和嘧啶的中间合成途径缺失株（TK-），由于可以互补，所以两者的杂种细胞，即使在氨基蝶呤的存在条件下也可以增殖。 模式生物的意义模式生物的意义v由于基因在进化上的保守性和遗传密码的通用性，从一种实验生物得到的有关基因性质或功能方面的信息往往也适用于其它生物，因此我们有可能选择更适于回答细胞生物学问题的模式生物进行研究。模式生物的特点模式生物的特点v个体较小；v容
17、易培养；v操作简单；v生长繁殖快；v细胞质膜细胞质膜(plasma membrane) 又称细胞膜(cell membrane)：是指围绕在细胞最外围，由脂质和蛋白质组成的生物膜v生物膜生物膜(biomembrane)细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜质膜主要结构模型质膜主要结构模型(a)Davson和和Danielli双分子片层模型（双分子片层模型（1935）(b)Singer和和G.Nicolson流动镶嵌模型流动镶嵌模型 （1972）(c)目前盛行的膜的结构模型目前盛行的膜的结构模型目前对生物膜结构的认识目前对生物膜结构的认识 v组织者组织者膜脂膜脂 v功能执行者功能执行者膜蛋白膜蛋白
18、v膜脂与膜蛋白的相互作用膜脂与膜蛋白的相互作用 v特性：双极性分子特性：双极性分子v结构：脂质双分子层结构：脂质双分子层膜的成分膜的成分膜脂膜脂v磷脂甘油磷脂鞘磷脂v糖脂v胆固醇脂质体脂质体（liposome）根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。膜的成分膜的成分膜蛋白膜蛋白v膜内在蛋白（整合膜蛋白）膜内在蛋白（整合膜蛋白）v膜外在蛋白（膜周边蛋白）膜外在蛋白（膜周边蛋白）v脂锚定膜蛋白脂锚定膜蛋白 uu离子型去垢剂离子型去垢剂 (SDS) uu非离子型去垢剂（非离子型去垢剂（Triton X-100） 去垢剂去垢剂两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。膜的流动性膜
19、的流动性v膜脂流动性脂肪酸长度、饱和度；温度；胆固醇的双重调控；v膜蛋白流动性膜蛋白的流动性膜蛋白的流动性v荧光抗体免疫标记实验荧光抗体免疫标记实验 v成斑现象（成斑现象（patching）和成帽现象）和成帽现象（capping）v荧光漂白恢复技术荧光漂白恢复技术(光脱色恢复技术FRAP)膜的不对称性膜的不对称性v细胞膜各部分名称细胞膜各部分名称ESEFPFPS膜骨架膜骨架v膜骨架膜骨架（membrane associated cytoskeleton）是质膜下与膜蛋白相连的纤维蛋白组成的网架结构。v血血影影（ghost） 红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳脂双层的
20、不透性和膜转运蛋白脂双层的不透性和膜转运蛋白v膜转运蛋白 载体蛋白（carrier protein） 通道蛋白（ carrier protein ）载体蛋白及其功能载体蛋白及其功能v特异性v 构象变化v 通透酶（permease）：饱和性和竞争性v介导被动运输与主动运输。v跨膜的亲水性通道离子通道v离子选择性，可调节性v只介导被动运输v离子通道与载体蛋白区别：极高的转运效率没有饱和值门控通道通道蛋白及其功能通道蛋白及其功能v电压门通道v配体门通道v压力激活通道配体门控通道配体门控通道(ligand gated channel) v特特点点：受体与细胞外的配体结合，引起通道蛋白发生构象变化“门”
21、打开，又称离离子子通通道道型型受体受体。v分类分类： 阳离子通道阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺受体， 阴离子通道阴离子通道，如甘氨酸和氨基丁酸受体。电位门通道电位门通道(voltage gated channel)v特点特点细胞内或细胞外特异离子浓度或电位发生变化构象变化“门”打开vNa+、K+、Ca2+三种电压门通道结构相似，在进化上是由同一个远祖基因演化而来。被动运输被动运输与主动运输与主动运输v被动运输的特点被动运输的特点运输方向（高浓度低浓度）跨膜动力（电化学梯度）膜转运蛋白（通道蛋白、载体蛋白）简单扩散简单扩散（simplediffusion）v自由扩散（free diff
22、usion）v特点特点沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散不需要提供代谢能没有膜蛋白的协助v物质的通透率 取决于分子大小和分子的极性 协助扩散协助扩散（facilitateddiffusion） （促进扩散、易化扩散）v特点特点 转运速率高 特异性 饱和性主动运输（主动运输（active transport）v由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运的方式 v特点特点v能量必须与细胞内某种释放能量的过程相偶联v载体蛋白构象变化，影响亲和力的改变 vATP驱动泵：ATP酶v偶联转运蛋白 （协同转运）v光驱动泵 ATP驱动离子泵驱动离子泵vP型离子泵型离子泵vV型质子泵型质子泵vF型质子
23、泵型质子泵vABC超家族超家族P型离子泵型离子泵-钠钾泵钠钾泵（Na-kATPase） v结构结构 亚基、亚基v机制机制 Na依赖的磷酸化 k依赖的去磷酸化 v意义意义质膜两侧Na、k不均匀分布有助于维持动物细胞的渗透平衡；胞外高浓度的Na代表了大量的能量储存；驱动转运溶质进入细胞； P-型质子泵型质子泵-钙泵（钙泵（Ca2ATPase）v分布：细胞膜和内质网膜上v意义：维持胞质低钙离子浓度P-型质子泵（型质子泵（HATPase）v植物细胞、细菌、真菌（包括酵母）的 质膜上建立和维持H梯度。v哺乳类胃的泌酸细胞质膜上将H泵出 ，将K 泵进。V-型质子泵和型质子泵和F-型质子泵型质子泵v共同点共
24、同点只转运质子；不发生自磷酸化vV-type 膜泡质子泵（vacuolar proton pump）存在于各类小泡膜上水解ATP逆浓度转运H到细胞器内，维持细胞器内酸性vF-type 利用质子动力势合成ATP，也叫H ATP合成酶分布于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜、细菌质膜协同转运协同转运（cotransport）v协同转运是由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v能量来源能量来源膜两侧离子的电化学浓度梯度动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。v分类分类 同向运输（symport）对向运输（anti
25、port）胞吞作用和胞吐作用胞吞作用和胞吐作用v膜泡运输膜泡运输v大分子与颗粒性物质的v跨膜主动运输 胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用v批量内吞批量内吞和受体介导的内吞受体介导的内吞v受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用 选择浓缩机制v低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。 v分选机制分选机制 分选信号存在于蛋白本身，分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白来决定v转运途径转运途径 粗面内质网高尔基体分泌泡细胞表面胞吐作用胞吐作用胞吐作用胞吐作用的类型的类型v组成型胞吐作
26、用组成型胞吐作用 所有真核细胞 意义：质膜更新；胞外基质成分；营养成分或信号分子 连续分泌过程v调节型胞吐作用调节型胞吐作用特化的分泌细胞 意义：产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶） 储存刺激释放线粒体的超微结构线粒体的超微结构 v两层单位膜套叠而成的囊状结构（外膜57nm；内膜6nm）；外膜内膜膜间隙内室嵴基本微粒（基粒）电子传递链（呼吸链）电子传递链（呼吸链） electrontransport chainv定义定义线粒体内膜上有序排列的有关氧化磷酸化的脂蛋白复合物，由一系列可逆地接受和释放电子或H的成分组成。v2条呼吸链条呼吸链长呼吸链，即NADH呼吸链；短呼吸链，即FADH2呼吸链；v
27、组成组成：4个功能复合物：包埋于线粒体内膜中；Co.QcytC：可流动的递氢体和递电子体。ATP合成酶的分子结构与组成合成酶的分子结构与组成vATP合成酶广泛存在于线粒体、叶绿体、异养菌和光合细菌中，是生物体能量转换的核心酶。vATP合成酶一般分布在线粒体内膜、类囊体膜或质膜上；v功能氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜质子动力势的推动下催化合成ATP。vATP合成酶是线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化偶联的关键装置，也是合成能源物质ATP的关键装置。ATP合成酶合成酶v头头（F1因子，F1ATPase）由5种多肽组成33复合体具有三个ATP合成的催化位点（每个亚基具有一个）。v柄部柄部（寡霉素敏感
28、性蛋白）v基片基片（F0因子）三种多肽组成ab2c12复合体，嵌入内膜12个c亚基组成一个环形结构，具有质子通道。氧化磷酸化作用与电子传递的偶联氧化磷酸化作用与电子传递的偶联v氧化磷酸化氧化磷酸化当电子从NADH或FADH2经呼吸链传递给氧形成水时，同时伴有ADP磷酸化形成ATP的过程。v呼吸链上有3个部位的自由能变化较大，是呼吸链中氧化还原释放能量并与ADP磷酸化生成ATP偶联的部位。NADH辅酶Q；细胞色素b细胞色素c；细胞色素aa3分子氧。氧化磷酸化的偶联机制氧化磷酸化的偶联机制v化学渗透假说的主要内容： 呼吸链各组分不对称分布，电子在膜中沿呼吸链传递时，所释放的能量将H从线粒体基质侧泵
29、到膜间隙，产生质子梯度，即质子动力势质子动力势，在此梯度驱动下， H穿过内膜上的ATP合成酶流回基质，其能量促使ADP和Pi合成ATP。化学渗透假说的特点化学渗透假说的特点v强调线粒体膜结构的完整性保证质子动力势的形成。解偶联剂的作用机制部分在于改变膜对H的通透性。v定向的化学反应H定向从基质到膜间隙，形成梯度；H从膜间隙通过ATP合成酶；ATP合成酶的作用机制合成酶的作用机制1979年Boyer P提出构象耦联假说。其要点如下：v1ATP酶利用质子动力势，发生构象变化，改变与底物的亲和力，催化ADP与Pi形成ATP。v2F1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）
30、，与核苷酸的亲和力不同。v3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。质体质体v植物细胞具有独特的细胞器叶绿体（chloroplast）有色体（chromoplast）白色体 （leucoplast）叶绿体的结构叶绿体的结构v由3部分组成：外被（chloroplast envelope）类囊体（thylakoid）基质（stroma）v含有3种不同的膜：外膜、内膜、类囊体膜外膜、内膜、类囊体膜v3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔膜间隙、基质和
31、类囊体腔 v叶绿体基质中，由单位膜封闭形成的扁平小囊。 基粒类囊体基粒类囊体：类囊体片层垛叠而成；基质类囊体基质类囊体：类囊体片层不垛叠，贯穿于基粒之间；类囊体类囊体叶绿体的主要功能叶绿体的主要功能光合作用光合作用vv光合作用：叶绿体吸收光能，利用水和光合作用：叶绿体吸收光能，利用水和CO2CO2合成合成糖类等有机化合物，同时释放氧的过程。糖类等有机化合物，同时释放氧的过程。 光合作用基本过程光合作用基本过程v光反应：光反应：原初反应；原初反应；电子传递和光合磷酸化；电子传递和光合磷酸化；v暗反应：（碳同化）暗反应：（碳同化）光反应光反应v光能不稳定的化学能v需要光能，所吸收的光能被用来生成A
32、TP，水分子裂解产生O2和H，H则被用来还原NADP，形成NADPH。类囊体膜上进行。原初反应；原初反应；电子传递和光合磷酸化；电子传递和光合磷酸化；暗反应暗反应v碳同化碳同化v不稳定的化学能稳定的化学能v不需要光能，利用光反应生成的ATP和NADPH使CO2还原，合成碳水化合物。在叶绿体基质中进行 。v原初反应：叶绿素分子从被光激发至引起第一个光化学反应为止的过程。v包括光能的吸收、传递、与转换。v反应过程：光能捕光色素分子反应中心光能的吸收与传递光能化学能原初反应原初反应色素分子色素分子v天线色素天线色素：（捕光色素分子）只能吸收聚集光能和传递激发能给反应中心的作用，无光化学活性。包括全部
33、叶绿素b、大部分叶绿素a、胡萝卜素和叶黄素。v反应中心色素反应中心色素：既是光能的捕捉器，又是光能的转换器，可将光能转换为电能。特殊状态的叶绿素avP680（PS）vP700（PS）光合作用单位光合作用单位v光合作用单位由捕光色素和反应中心构成，是进行光合作用的最小结构单位。v反应中心组成 反反应应中心中心PSPS PSPS中心色素分子中心色素分子ChlChlP700P700P680P680原初原初电电子供体子供体D DPCPCH H2 2O O原初原初电电子受体子受体A AFdFdPQPQ电子传递和光合磷酸化电子传递和光合磷酸化 电子传递电子传递v光合链光合链由光系统和光系统协同（接力）完成
34、。 PS PS H2Ocytbf复合物NADPv最终将电子传递给NADP，生成NADPH。v伴随着电子传递，把类囊体膜外的H不断地转运到类囊体腔中，使膜内外两侧形成H浓度差。电子传递与光合磷酸化电子传递与光合磷酸化光系统光系统发生光化学反应发生光化学反应：v产生强氧化剂P680+ ，弱还原剂Ph-。v水光解，产生两个质子两个质子，电子由Mn 、Z传给P680+释放出氧氧。 Ph-把电子传递给QA、QB电子传递体：电子传递体：PQCytbf复合物复合物 PCv结果：基质中的一对质子被泵至类囊体腔光系统光系统发生光化学反应发生光化学反应： v产生弱氧化剂P700+ ，强还原剂A0 。v P700+
35、 接受PC中的电子，经A0 、A1、铁硫蛋白传至铁氧还蛋白（FD），最终把电子传给NADP+生成NADPH。 光合磷酸化光合磷酸化v定义定义：由光照所引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。v光合作用将CO2同化为有机物质，是通过光合磷酸化产生的ATP和NADPH的换能作用实现的。v机制机制：在类囊体膜两侧形成的质子电动势差，推动H回流，途径是膜中的CF0到膜外的CF1，从而发生磷酸化作用。光合磷酸化的类型光合磷酸化的类型vv非循环式光合磷酸化非循环式光合磷酸化非循环式光合磷酸化非循环式光合磷酸化开放的通道；开放的通道；PSPS和和PSPS；产物：产物：2ATP2ATP，NADPH
36、NADPH，水的光解。，水的光解。2 2个磷酸化位点，仅产生个磷酸化位点，仅产生2.42.4个个ATPATP，需循环，需循环式光合磷酸化作用补充。式光合磷酸化作用补充。vv循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化闭合的通道；闭合的通道；PSPS；产物：产物：ATPATP；光合磷酸化与氧化磷酸化的异同光合磷酸化与氧化磷酸化的异同项目相同点不同点光合磷酸化氧化磷酸化进行部位均在膜上进行类襄体膜线粒体内膜ATP形成均经ATP合成酶形成在膜外侧在膜内侧电子传递均有一系列电子传递体在光合链上在呼吸链上能量状况均有能量转换来自光能的激发，贮藏能量来自底物的分解，释放能量H2O的关系
37、均与H2O有关H2O的光解H2O的生成质子泵均有质子泵产生PQ穿梭将H+泵到膜内UQ穿梭将H+泵到膜外光合碳同化光合碳同化v活跃的化学能（ATP，NADPH）稳定的化学能（储存于糖中）v卡尔文循环（C3途径）是唯一的可合成碳水化合物的根本途径。v但C3途径要求CO25105ml/L，否则反应停止；在CO2浓度较低情况下固定CO2的问题C4途径景天科酸代谢光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量变化能量变化光反应光反应暗暗反应反应基基粒类囊体上粒类囊体上基质中基质中光、色素、酶光、色素、酶多种酶多种酶水的水的光解光解CO2 的固定、还原的固定、还原光能光能 活
38、跃化学能活跃化学能产物产物O2 ATP NADPH糖类稳定的化学能糖类稳定的化学能(CH2O)n H2O ADP NADPADP+Pi ATPNADP NADPHC4途径途径v固定CO2的最初产物是草酰乙酸。v特点：在叶脉周围有一圈含叶绿素的维管束鞘细胞，其外面环列着叶肉细胞对CO2的固定由两类细胞配合完成。利用的效率特别高，即使CO2浓度低，也可以固定CO2。vC4植物，如玉米、甘蔗、高粱等。景天科酸代谢（景天科酸代谢（CAM）v干旱地区，CAM植物；v夜间吸收CO2，生成草酰乙酸苹果酸；v白天草酰乙酸从苹果酸中氧化脱羧释放出来，参与卡尔文循环。线粒体和叶绿体是半自主性细胞器线粒体和叶绿体是
39、半自主性细胞器vv 线粒体和叶绿体的生长和增殖受核基因组核基因组及其自身的基因组自身的基因组两套遗传系统的控制。线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体 蛋白质的运送与装配蛋白质的运送与装配v由核基因编码，在细胞质核糖体上合成的线粒体和叶绿体蛋白，需运送至线粒体和叶绿体各自的功能部位上进行更新和装配。v线粒体内膜上存在内外膜接触点，蛋白质可一次进入基质。蛋白质的转运装置转位因子由两部分构成膜上受体蛋白质通过的孔道v蛋白质合成定位的特点后转移方式后转移方式 先合成前体形式，然后运输到线粒体或叶绿体内。v前体蛋白=成熟蛋白+导肽转运前的状态转运前的状态：伸展的前体蛋白；转运后的状态转运后的状态: 信号序列在导
40、肽酶的作用下，被切除，形成的成熟蛋白重折叠。v被转运蛋白所到达的特定部位：被转运蛋白所到达的特定部位：外膜、内膜、膜间隙、基质。v进入不同部位的蛋白具有不同的转运途径。进入不同部位的蛋白具有不同的转运途径。导肽导肽v导肽导肽 前体蛋白N端的蛋白质信号序列，能牵引蛋白质通过线粒体膜，转运到位后被水解切除。v导肽的特点导肽的特点多位于N端，约由20个氨基酸，富含精氨酸、带羟基的氨基酸。形成一个两性的螺旋，带正电荷的亲水氨基酸和不带电荷的疏水氨基酸分别位于的两侧。有识别线粒体的信息，但对转运的蛋白质无特异性的要求。线粒体和叶绿体的起源线粒体和叶绿体的起源v内共生假说内共生假说 线粒体是由共生于原始真
41、核细胞内的细菌演变而来。v非共生假说非共生假说 线粒体的发生是质膜内陷的结果。非共生假说的依据：1.细菌的中膜体与线粒体非常相似均为凹陷的细胞膜。2.质粒DNA与线粒体DNA比较有许多相似之处。细胞质基质的涵义细胞质基质的涵义基本概念基本概念 细胞质基质是细胞质内除细胞器和内含物以外的、较为均质和半透明的胶状物质。生物化学家称之为胞质溶胶。 成分成分极其庞杂极其庞杂 中间代谢有关的酶类、细胞骨架结构、大量的蛋白质和RNA分子 。 特点特点高度有序的体系高度有序的体系 多酶复合体 锚定于细胞骨架上 附着于生物膜上 细胞内膜系统细胞内膜系统（endomembrane system）vv内膜系统的定
42、义内膜系统的定义内膜系统的定义内膜系统的定义 在结构、功能和发生上相关的，由膜围绕在结构、功能和发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构的细胞器或细胞结构vv内膜系统的组成内膜系统的组成内膜系统的组成内膜系统的组成vv内膜系统的意义内膜系统的意义内膜系统的意义内膜系统的意义 扩大了细胞内的膜面积扩大了细胞内的膜面积 高度分区化高度分区化 膜分化膜分化 vv内膜系统的特点内膜系统的特点内膜系统的特点内膜系统的特点 动态结构，具有流动性、镶嵌性、不对称动态结构，具有流动性、镶嵌性、不对称性和蛋白质的极性性和蛋白质的极性 内质网内质网(endoplasmicreticulum,ER)v由封闭的膜系统
43、及其围成的腔形成的互相沟由封闭的膜系统及其围成的腔形成的互相沟通的网状结构通的网状结构v内膜系统的发源地使细胞内膜的表面积大增内膜系统的发源地使细胞内膜的表面积大增v形成了完整封闭体系形成了完整封闭体系v是细胞内除核酸外的大分子合成基地是细胞内除核酸外的大分子合成基地内质网的类型内质网的类型v糙面内质网糙面内质网（ rough endoplasmic reticulum，rER） 扁囊状，排列整齐，膜表面分布着大量的核糖体rER 是ER与核糖体组成的功能性复合体v光面内质网光面内质网（smooth endoplasmic reticulum，sER）分支管状，只是内质网连续结构的一部分 v微粒
44、体微粒体（microsome） 内质网的功能内质网的功能 ER是细胞内蛋白质与脂类合成的基地v蛋白质的合成蛋白质的合成 分泌的蛋白质 膜的整合蛋白 可溶性驻留蛋白v脂质的合成脂质的合成 v蛋白质的修饰与加工蛋白质的修饰与加工 v新生多肽的折叠与装配新生多肽的折叠与装配vrER的功能的功能 分泌蛋白在内质网上合成过程分泌蛋白在内质网上合成过程 v在游离核糖体上起始多肽链的合成，至80个氨基酸残基v信号识别颗粒与信号肽结合合成暂停v信号识别颗粒与DP结合；核糖体与内质网膜上的易位子（translocon）结合v信号识别颗粒脱离，返回胞质，重新利用v肽链穿入内质网腔，合成继续v信号肽被腔面上的信号肽
45、酶切除，肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成sER的功能的功能vv类固醇激素的合成vv肝细胞中：合成外输性脂蛋白颗粒的基地 vv肝细胞葡萄糖的释放（G-6P G）vvCa2浓度的调控 高尔基体高尔基体 (GolgiComplex)v形态形态 扁平膜囊和大小不等的囊泡v极性极性 位置、方向、物质转运与生化极性v组成组成 高尔基体顺面网状结构（CGN） 高尔基体中间膜囊（medial Golgi） 高尔基体反面网状结构（TGN） 周围大小不等的囊泡 （高尔基小泡、分泌泡）v结构特点结构特点 动态动态结构结构 高尔基体的功能高尔基体的功能v高尔基体与细胞的分泌活动高尔基体与细胞的分泌活动v蛋白质的糖
46、基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰v蛋白酶的水解和其它加工过程蛋白酶的水解和其它加工过程v蛋白质的分选及运输蛋白质的分选及运输高尔基体与细胞的分泌活动高尔基体与细胞的分泌活动 转转转转运运运运途途途途径径径径：分分泌泌性性蛋蛋白白、膜膜蛋蛋白白、溶溶酶酶体体酶酶、胶胶原原纤纤维维等等胞胞外外基基质质等等成成分分都都是是通通过过高高尔尔基基体体完完成成其其定定向向转运过程的。转运过程的。 蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的分分分分类类类类与与与与转转转转运运运运：蛋蛋白白质质的的分分选选及及其其转转运运的的信信息息仅仅存存在在于于编编码码该该蛋蛋白白质质的的基基因因本本身身，如如分分选选信信号号序
47、序列列 溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选溶酶体酶的分选：M6PM6P，反面膜囊反面膜囊M6PM6P受体受体 蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰v类型类型 N-连接糖基化连接糖基化 O-连接糖基化连接糖基化v特点特点 没有模板没有模板 分区定位分区定位 复杂的加工复杂的加工v意义意义 分选信号分选信号 蛋白质的构象和稳定性蛋白质的构象和稳定性 蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质蛋白质的水溶性及蛋白质所带电荷的性质 蛋白质糖基化类型蛋白质糖基化类型N-连接糖基化连接糖基化O-连接糖基化连接糖基化合成部位合成部位粗面内质网粗面内质网高尔基体高尔基体合成方式合成方式同一个寡糖前体
48、同一个寡糖前体每个单糖次序加每个单糖次序加与之结合基团与之结合基团NH2（天冬酰胺天冬酰胺 ）OH(丝氨酸等）丝氨酸等）最终长度最终长度5个糖残基以上个糖残基以上14个糖残基个糖残基首个糖残基首个糖残基N乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N乙酰半乳糖胺等乙酰半乳糖胺等蛋白酶的水解和其它加工过程蛋白酶的水解和其它加工过程v方式方式 蛋白原蛋白原在在高尔基体内切除高尔基体内切除N-N-端或两端的序列端或两端的序列 蛋白质前体蛋白质前体在在高尔基体中水解高尔基体中水解生成生成有活性的多肽有活性的多肽 不同信号序列使同一种蛋白质前体不同信号序列使同一种蛋白质前体在在不同细胞、以不同细胞、以不同的方式加工不同的方
49、式加工产生产生不同的多肽不同的多肽v意义意义 确保小肽分子的有效合成确保小肽分子的有效合成 弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号弥补缺少包装并转运到分泌泡中的必要信号 有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用有效地防止这些活性物质在合成它的细胞内起作用溶酶体形态结构与类型溶酶体形态结构与类型vv溶酶体酶： 60余种，异质性（ heterogenous） 最适pH为5.0左右vv标志酶酸性磷酸酶（acid phosphatase）溶酶体的结构类型溶酶体的结构类型v初级溶酶体（primarylysosome）v次级溶酶体（secondarylysosome） 自噬溶酶体（autophagol
50、ysosome） 异噬溶酶体（phagolysosome）v残余小体（residualbody）是否存在作用底物底物来源不同溶酶体膜的特性溶酶体膜的特性v膜内侧高度糖基化膜内侧高度糖基化 膜结构完整膜结构完整v膜上膜上H泵泵 pH5.2v膜上载体蛋白膜上载体蛋白 向胞质输送养料向胞质输送养料溶酶体的功能溶酶体的功能基本功能基本功能消化作用消化作用细胞的自我更新（自噬作用）防御功能作为细胞内的消化“器官”为细胞提供营养其它特殊功能：细胞分泌 顶体反应 细胞凋亡（自溶作用) 免疫功能自噬作用：溶酶体与自噬泡融合，将自身的某些结构加以降解。自溶作用：溶酶体膜受损，其内酸性水解酶大量释放到细胞质空间，
51、造成细胞溶解死亡。溶溶 酶酶 体体 与与 疾疾 病病vv贮积症：溶酶体酶缺失或异常，导致某些贮积症：溶酶体酶缺失或异常，导致某些物质不被消化，而遗留在溶酶体中，影响物质不被消化，而遗留在溶酶体中，影响细胞代谢，引起疾病。细胞代谢，引起疾病。vv矽肺：二氧化矽引起的细胞自溶作用矽肺：二氧化矽引起的细胞自溶作用vv类风湿关节炎：溶酶体膜的脆性致溶酶体类风湿关节炎：溶酶体膜的脆性致溶酶体酶泄漏酶泄漏溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER）高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式
52、转运到前溶酶体磷酸葡萄糖苷酶磷酸化识别信号：信号斑溶酶体溶酶体发生途径发生途径溶酶体与过氧化物酶体溶酶体与过氧化物酶体 过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisom)又称微体又称微体(microbody)v形态结构形态结构 囊泡结构囊泡结构单层膜围绕，单层膜围绕，0.5um，圆形、椭圆形或哑呤形，圆形、椭圆形或哑呤形 内含物内含物过氧化氢酶（标志酶）过氧化氢酶（标志酶） 依赖黄素（依赖黄素（FAD）的氧化酶）的氧化酶v特点特点 异质性的细胞器异质性的细胞器 尿酸氧化酶结晶尿酸氧化酶结晶 过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能 RH2+O2R+H2O2 H2O2 +RH2R+ H2Ov动物细胞（肝
53、细胞或肾细胞）动物细胞（肝细胞或肾细胞）解毒作用解毒作用v分解脂肪酸等高能分子向细胞直接分解脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能提供热能v植物中植物中叶肉细胞，叶肉细胞，光呼吸反应光呼吸反应 种子萌发，种子萌发，乙醛酸循环乙醛酸循环过氧化物酶体的发生过氧化物酶体的发生v分裂方式增值，进一步装配成熟分裂方式增值，进一步装配成熟v膜脂可能在内质网上合成后转运而来膜脂可能在内质网上合成后转运而来v蛋白成分在细胞质基质中合成，然后转运到过氧蛋白成分在细胞质基质中合成，然后转运到过氧化物酶体化物酶体 信信 号号 假假 说说v信号假说内容分泌蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白质合
54、成结束之前信号肽被切除。v指导因子蛋白质N-端的信号肽（signalpeptide）信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP）信号识别颗粒的受体（停泊蛋白dockingprotein，DP）等信号肽与共转移信号肽与共转移v信号肽信号肽与信号斑信号斑： 分泌蛋白开始合成时N端的一段1626个氨基酸残基序列 ，以此指导分泌蛋白在糙面内质网中的合成和转运，在蛋白质合成结束前被切除 v共转移（Cotranslocation） 肽链一边合成一边转移到内质网腔中的方式起始转移序列和终止转移序列起始转移序列和终止转移序列的数目决定多肽跨膜次数只有N端信号序列的肽链将进入内质网
55、腔导肽与后转移导肽与后转移导肽导肽 指指导导线线粒粒体体、叶叶绿绿体体中中的的绝绝大大多多数数蛋蛋白白质质和和过过氧氧化化物物酶酶体体中的蛋白质从胞质中转移到相应细胞器的信号序列中的蛋白质从胞质中转移到相应细胞器的信号序列后转移后转移（posttranslocation）蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中器中蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。分子分子“伴侣伴侣”（molecular chaperones）细胞中的某些蛋白质分子可以识别正在合细胞中的
56、某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，因此称为因此称为分子分子“ “伴侣伴侣” ”。 细胞通讯的三个环节细胞通讯的三个环节v细胞信号发放细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞v信号转导 外界信号（如光、电、化学分子）作用于细胞表面受体，引起胞内信使的浓度变化v细胞内生理变化因胞内信使的浓度变化导致的细胞应答反应的一系列过程v细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质细胞
57、通讯：一个细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个细胞并产生相应生物（配体）传递到另一个细胞并产生相应生物学效应的过程。学效应的过程。v细胞间实现通讯的关键细胞间实现通讯的关键细胞信号转导细胞信号转导细胞通讯细胞通讯的方式的方式v化学通讯化学通讯分泌化学信号进行通讯v接触性依赖的通讯接触性依赖的通讯细胞间直接接触，没有信号分子的释放，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白v间隙连接或胞间连丝间隙连接或胞间连丝实现代谢偶联或电偶联化学通讯化学通讯v细胞分泌一些化学物质（如激素）至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能，可分为4类。旁分泌突触信号发放内分泌自分泌胞外信号介导的细胞通讯过程胞外信号
58、介导的细胞通讯过程v信号分子的释放；v信号分子运送至靶细胞；v靶细胞上特异性受体与信号分子结合并激活；v活化的受体启动细胞内信号转导途径；v引发细胞功能、代谢或发育的改变；v信号解除，细胞停止反应。信号分子信号分子v信号分子种类繁多化学信号：激素、神经递质、局部递质等；物理信号：声、光、电、温度变化等；v信号分子的特点信号分子的特点 特异性 高效性 可被灭活信号分子的类型信号分子的类型v脂溶性信号分子脂溶性信号分子 直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达v水溶性信号分子水溶性信号分子 不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递vNO （气体性信号分子）
59、 能进入细胞直接激活效应酶，参与体内众多的生理病理过程 受体（受体（receptor）v定义定义：能够识别和选择性结合某种配体，并通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内信号，产生特异生物学效应的大分子物质。v化学性质化学性质：多为糖蛋白，少数为糖脂或其复合物；v结构结构 2个功能域 配体结合域产生效应的功能域受体的受体的分类分类v细胞内受体（intracellular receptor）识别结合小的脂溶性信号分子及NO；v细胞表面受体（cell surface receptor）识别结合亲水性信号分子（分泌型和膜结合型）v离子通道偶联受体vG-蛋白偶联受体v酶偶联的受体第二信使第二信使v第二信使
60、（第二信使（second messenger）：第一信使与受体作用后在胞内最早产生的小分子v第二信使具有信号转换、信号放大，其降解使其信号作用终止v 第二信使包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）、二酰基甘油（DG）第三信使Ca2 分子开关分子开关（molecularswitches）v在细胞内一系列信号传递的级联反应中，具有正、负精确调控机制的分子vGTPase开关蛋白结合GTP而活化：释放GDP而结合GTP；结合GDP而关闭：GTP水解生成GDP；v开关蛋白（磷酸化/去磷酸化）蛋白激酶催化发生磷酸化；蛋白磷酸酶催化去磷酸化；信号转导系统及其特性信号转导系统及其特性v细胞表面受体介导
61、的信号途径步骤细胞表面受体介导的信号途径步骤特异性受体识别信号分子并与之结合；通过分子开关机制产生胞内信号；信号放大：酶的级联反应；反应终止：受体脱敏或受体下调；信号转导系统的主要特性信号转导系统的主要特性v特异性；v放大作用；v信号终止或下调；v整合作用；细胞内受体及其对基因表达的调节细胞内受体及其对基因表达的调节v本质：本质：依赖激素激活的基因调控蛋白基因调控蛋白；受体与抑制性蛋白形成复合物处于非活化状态；信号分子与受体结合抑制性蛋白解离DNA结合位点暴露激活；v结构结构激素结合域（C端）DNA/Hsp90结合域（中部）转录激活域（N端）甾类激素介导的信号通路甾类激素介导的信号通路v甾类激
62、素甾类激素 亲脂性小分子，可简单扩散过膜，通常可影响细胞分化等长期的生物学效应v初级反应阶段初级反应阶段 直接活化少数特殊基因的转录，反应迅速v次级反应阶段次级反应阶段 初级反应产物活化其它基因，产生延迟的放大作用一氧化氮介导的信号通路一氧化氮介导的信号通路v乙酰胆碱血管内皮Ca2+浓度升高一氧化氮合酶NO平滑肌细胞鸟鸟苷酸环化酶苷酸环化酶cGMP血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降平滑肌舒张血管扩张、血流通畅vNO 脂溶性，可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。vNO的生成：血血管管内内皮皮细细胞胞和神神经经细细胞胞，NO的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NO
63、S）催化，以L精氨酸为底物，以NADPH作为电子供体，生成NO和L瓜氨酸。vNO半衰期短，没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。vNO能激活靶细胞内可溶性鸟苷酸环化酶（G-cyclase）而使靶细胞内cGTP浓度升高。NO的性质的性质G-蛋白偶联的受体蛋白偶联的受体vG-蛋白偶联的受体蛋白偶联的受体是指配体受体复合物与靶蛋白（效应酶或通道蛋白）的作用要通过与与G蛋白的偶联蛋白的偶联，才能在细胞内产生第二细胞，从而将胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。vG-蛋白偶联受体的结构7次跨膜蛋白胞外结构域识别信号分子胞内结构域与G蛋白耦联v活化G蛋白，调节相关酶活性，在
64、细胞内产生第二信使。G蛋白的结构与活化蛋白的结构与活化vG蛋白是异三聚体GTP结合调节蛋白，含、三个亚基v亚基具有GTP酶酶活活性性，能催化所结合的GTP水解，恢复无活性的三聚体状态；与GTP的结合暴露其上AC结合位点，使酶激活（Gs）或抑制（Gi）。v分子开关分子开关关闭态 G蛋白GDP，失活开启态GGTP，激活G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体介导的细胞信号通路介导的细胞信号通路 cAMP信号通路 磷脂酰肌醇信号通路 cAMP信号通路信号通路v反应链反应链激素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基因调控蛋白基因转录 胞质中蛋白质的修饰v关键关键环节环节 G-蛋白偶
65、联受体 G-蛋白活化与调节 第一个效应酶腺苷酸环化酶 第二信使cAMPv两条反应链两条反应链 RsGs AC 激活AC活性； Ri GiAC 抑制AC活性；腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（AC）和）和cAMPv化学性质化学性质 跨膜糖蛋白v活性活性 在Mg2和Mn2存在下，催化ATPcAMPvcAMP的生成和降解的生成和降解 生成腺苷酸环化酶催化； ATPcAMP 降解环腺苷酸磷酸二酯酶催化；cAMP5-AMPvcAMP的主要效应的主要效应 活化蛋白激酶A，激活靶酶和开启基因表达 蛋白激酶蛋白激酶A（Akinase）v结构结构2个调节亚基（cAMP结合位点）2个催化亚基v激活激活 钝化复合体（四聚
66、体）cAMP结合调节亚基解离活化催化亚基v活性活性 催化细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，改变其活性 磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路双信使系统双信使系统v反应链反应链 胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白磷脂酶C(PLC) IP3胞内Ca2+浓度升高Ca2+结合蛋白(CaM)细胞反应 DG激活PKC蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH升高v反应的终止反应的终止IP3 通过依次的去磷酸化形成自由的肌醇信号终止DG 由DG酯酶催化生成单酯酰甘油；DG激酶磷酸化为磷脂酸。vCa2第三信使第三信使活化各种Ca2结合蛋白（钙调蛋白），引起细胞反应；信号的终止内质网膜上的钙泵v钙调蛋白钙
67、调蛋白（calmodulin, CaM) Ca2CaM为活化复合体，与靶酶结合将其活化 离子通道偶联受体离子通道偶联受体v配体与受体的结合改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子流变化，瞬间将化学信号转换为电信号。配体门控通道受体门控通道v分布可兴奋细胞的细胞质膜：4次跨膜蛋白；内质网或其它细胞器膜：6次跨膜蛋白；离子通道偶联受体特点离子通道偶联受体特点v既是受体（配体结合位点）又是离子通道（效应器）v结构：跨膜蛋白，两个结构域信号结合位点信号结合位点：对配体的特异性结合；离子通道离子通道：对离子的选择性；v跨膜信号转导无需中间步骤v主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突
68、触信号传递G蛋白偶联受体介导离子通道的调控蛋白偶联受体介导离子通道的调控v某些神经递质的受体是G蛋白偶联受体，效应器是Na或K 通道；心肌M-型乙酰胆碱受体；v通过第二信使间接调节具有离子通道活性的G蛋白偶联受体；酶联受体酶联受体v催化性受体；v跨膜蛋白胞外配体结合位点；胞内酶活性；v类型受体酪氨酸激酶受体丝氨酸/苏氨酸激酶受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶酪氨酸蛋白激偶联系的受体 受体酪氨酸激酶及受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路v受体酪氨酸激酶（receptortyrosinekinases，RTKs）又称酪氨酸蛋白激酶受体。v主要功能主要功能：调控细胞生长、分化。胞
69、外配体包括各种生长因子、胰岛素等。v结构结构：胞外结构域（配体结合位点）疏水的跨膜螺旋胞质结构域（蛋白酪氨酸激酶活性）RTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路v信号转导信号转导配体受体受体二聚化受体二聚化受体自磷酸化激活RTK胞内信号蛋白启动信号传导v RTK- Ras信号通路信号通路配体RTKadaptorGRFRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白 （转录因子）的磷酸化修饰。Ras蛋白蛋白vras基因的产物，分布于质膜胞质侧；v功能：GTP结合蛋白，GTPase活性；vRas是分子开关是分子开关GRF使Ras释放GDP结合GTP而活化；GAP（GTP酶
70、活化蛋白）使Ras失活。 细胞信号传递的基本特征细胞信号传递的基本特征v多途径、多层次，且具有收敛或发散的特点v细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性v信号的放大作用和信号作用的终止并存v细胞以不同的方式产生对信号的适应 蛋白激酶的网络整合信息蛋白激酶的网络整合信息v细胞内各种不同的信号通路不是彼此孤立的，细胞信号传递最重要的特征之一是构成一个复杂的信号网络系统，它具有高度的非线性特点。信号网络系统中各种通路之间的相互关系称为“cross talk”细胞骨架的涵义细胞骨架的涵义v狭义的细胞骨架狭义的细胞骨架（细胞质骨架cytoskeleton ）真核细胞中的蛋白纤维网架体系。微丝、微管
71、、中间纤维；v广义的细胞骨架广义的细胞骨架细胞核骨架、细胞质骨架和细胞外基质。v核骨架或核基质、核纤层与中间纤维在结构上相互连接，形成贯穿细胞核和细胞质的网架体系。微丝微丝（microfilament，MF）v微丝：又称肌动蛋白纤维（actin filament），是真核细胞中由肌动蛋白组成，直径为7nm的骨架纤维。vv微丝的成分微丝的成分 肌动蛋白（肌动蛋白（actin）G-肌动蛋白：极性；ATP结合位点；vF-肌动蛋白（即微丝）微丝的装配微丝的装配v只有actin-ATP才能参与微丝的组装；actin-ATP帽子；微丝的极性；v踏车现象踏车现象：在一定条件下，微丝可以表现出一端因加亚单位而
72、延长，另一端因亚单位脱离而减短。v稳定性微丝结构稳定性微丝结构肌肉中的细丝；微绒毛中的轴心微丝；v多数非肌细胞中为动态结构动态结构：F肌动蛋白G肌动蛋白（ATP，Ca2；低浓度Na和K）G肌动蛋白F肌动蛋白（Mg2；高浓度Na和K）微丝特异性药物微丝特异性药物vv细胞松弛素（细胞松弛素（细胞松弛素（细胞松弛素（cytochalasinscytochalasins）是真菌的一种代谢产物，是真菌的一种代谢产物，可以切断微丝，并结合于微丝末端阻抑肌动蛋白聚合，可以切断微丝，并结合于微丝末端阻抑肌动蛋白聚合，但不影响微丝的解聚，从而但不影响微丝的解聚，从而破坏破坏微丝网络。微丝网络。vv鬼笔环肽（鬼笔
73、环肽（鬼笔环肽（鬼笔环肽（philloidinphilloidin）是一种由毒覃产生的双环杆肽；是一种由毒覃产生的双环杆肽；与微丝有强亲和作用，使肌动蛋白纤维与微丝有强亲和作用，使肌动蛋白纤维稳定稳定，抑制解，抑制解聚，且只与聚，且只与F F肌动蛋白结合，而不与肌动蛋白结合，而不与GG肌动蛋白结合。肌动蛋白结合。1.2.3 应力纤维应力纤维v结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。 v应力纤维由大量平行排列的微丝组成，是真核细胞中广泛存在的微丝束结构。微绒毛微绒毛v肠上皮细胞微绒毛的轴心微丝。轴心微丝呈同向平行排列，下端终止于端网结构。v成分成分：肌动蛋白；微丝结合蛋白；v功能功能：维持微绒毛的
74、形状；没有收缩功能；v肌球蛋白和fodrin（胞影蛋白）连接相邻微丝束，并将微丝束与膜连接起来。1.2.5 胞质分裂环胞质分裂环v有丝分裂末期，即将分裂的两个子细胞间产生一个收缩环。v结构结构收缩环由大量平行排列的微丝组成，在很短时间内，微丝能迅速装配与去装配，在分裂末期装配；分裂后，随即消失。v收缩环机制收缩环机制收缩环具有收缩功能，也是通过肌动蛋白和肌球蛋白的相对滑动实现收缩，使两个子细胞分开。分子马达分子马达v分子马达（molecular motor）依赖于微管：驱动蛋白（kinesin） 动力蛋白（dynein）依赖于微丝；肌球蛋白v分子马达特点有微管或微丝结合位点；细胞器或膜状小泡结
75、合位点；ATP结合位点及ATPase活性；肌纤维的结构肌纤维的结构vv肌肉肌纤维束肌纤维肌原纤维vv肌小节肌小节I I带（带（Z Z盘）盘）A A带（带（H H区，区，MM线）线）vv粗肌丝粗肌丝（肌球蛋白）vv细肌丝细肌丝（肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白）肌肉收缩系统中的有关蛋白肌肉收缩系统中的有关蛋白vv肌球蛋白vv原肌球蛋白vv肌钙蛋白vv其它微丝结合蛋白 CapZ辅肌动蛋白纽蛋白 肌肉收缩的滑动模型肌肉收缩的滑动模型v肌肉收缩由肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动所致原肌球蛋白抑制肌动蛋白与肌球蛋白的结合；肌钙蛋白的作用在于消除原肌球蛋白的抑制作用（内陷入沟，解除抑制）肌球蛋白头部ATPa
76、se活性依赖于肌动蛋白。Tn-I也抑制肌球蛋白头部ATPase活性。vv 肌球蛋白结合肌球蛋白结合ATPATP，引起头部与肌动蛋白纤维，引起头部与肌动蛋白纤维分离分离分离分离；vv ATPATP水解，引起头部与肌动蛋白水解，引起头部与肌动蛋白弱结合弱结合弱结合弱结合； vv PiPi释放，头部与肌动蛋白释放，头部与肌动蛋白强结合强结合，头部向，头部向MM线方向弯线方向弯曲，引起细肌丝向曲，引起细肌丝向MM线移动；线移动；vv ADPADP释放释放ATPATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离分离分离分离。vv如此循环如此循环 肌球蛋白与肌动蛋白的作用肌球蛋白与肌动蛋白
77、的作用微管的结构组成微管的结构组成vv微管蛋白（微管蛋白（微管蛋白（微管蛋白（tubulintubulin）微管总蛋白的微管总蛋白的80809595； 亚基、亚基、 亚基；很大同源性，进化保守；亚基；很大同源性，进化保守；微管蛋白异二聚体；微管蛋白异二聚体；vv微管结合蛋白微管结合蛋白微管结合蛋白微管结合蛋白 MAPMAP和和tautau蛋白蛋白MAPMAP和和tautau蛋白不是构成微管管壁的基本构件，蛋白不是构成微管管壁的基本构件，而是在微管蛋白装配成微管后，结合到微管表面。而是在微管蛋白装配成微管后，结合到微管表面。作用作用vv稳定微管；稳定微管；vv构成微管间的连接，使微管成一定的排列
78、；构成微管间的连接，使微管成一定的排列；vv使微管与其它结构，主要是膜结构相连接；使微管与其它结构，主要是膜结构相连接；vv产生动力；产生动力；微管的形态微管的形态vv基本形态：中空管状，外径基本形态：中空管状，外径24nm24nm，内，内径径15nm15nm；vv1313根原纤维排列；根原纤维排列；vv单管、二联管、三联管；单管、二联管、三联管； 微管的装配微管的装配vv 和和 微管蛋白二聚体是微管蛋白二聚体是微管装配的基本单位微管装配的基本单位。vv装配过程：装配过程： 亚基亚基 亚基亚基异二聚体（结构单位）；异二聚体（结构单位）；异二聚体首尾相连异二聚体首尾相连原纤维；原纤维；原纤维侧面
79、扩展至原纤维侧面扩展至1313根时，合拢为短管状；根时，合拢为短管状；两端不断加入新的二聚体，并最终达到动态平衡。两端不断加入新的二聚体，并最终达到动态平衡。 vv微管延长主要是靠在（）极组装微管延长主要是靠在（）极组装GTPGTP微管蛋白；微管蛋白；GTPGTP帽帽微管装配；微管装配；GDPGDP帽帽解聚；解聚；vv踏车现象踏车现象踏车现象踏车现象：在一定条件下，微管可以表现出一端因：在一定条件下，微管可以表现出一端因加亚单位而延长，另一端发生去装配而减短。加亚单位而延长，另一端发生去装配而减短。微管的极性微管的极性vv微管的两个末端在结构上不是等同的 微管蛋白所处的一端为（）极；微管蛋白所
80、处的一端为（）极； 微管蛋白所处的一端为（）极。微管蛋白所处的一端为（）极。vv细胞内所有由微管构成的亚细胞结构也是有极性的。vv微管的生长也是有极性的微管二聚体在（）极的添加和拆卸速度是（）微管二聚体在（）极的添加和拆卸速度是（）极的极的2 2倍。倍。微管蛋白的添加和释放主要发生在（）极。微管蛋白的添加和释放主要发生在（）极。微管特异性药物微管特异性药物vv秋水仙素秋水仙素：阻断微管蛋白装配成微管；在异二聚体上有结合位点，加到微管末端后，在异二聚体上有结合位点，加到微管末端后，阻止其他微管蛋白的加入。阻止其他微管蛋白的加入。vv紫杉酚紫杉酚：促进微管的装配和稳定。微管的功能微管的功能vv维持
81、细胞形态：维持细胞的不对称形状，以及细胞的突起部分。vv细胞内运输vv鞭毛运动和纤毛运动 vv纺锤体和染色体运动vv基体和中心粒 vv微管组织中心微管组织中心：微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处称为微管组织中心（microtubule organizing center，MTOC）。vvMTOC包括中心体，基体，着丝粒等结构；vvMTOC决定了微管的极性，微管的（）极指向MTOC，（）极背向MTOC； 微管组织中心微管组织中心中心体中心体vv圆柱形，平均大小为0.20.5um；vv9组三联体微管组成A A亚纤维亚纤维B B亚纤维亚纤维C C亚纤维；亚纤维；vv纤毛中A亚纤维、B亚纤
82、维跨过纤毛板与轴心相应亚纤维延续；C亚纤维终止于纤毛板或基板附近。vv自我复制，发生于S期。 鞭毛和纤毛鞭毛和纤毛鞭毛和纤毛的基本结构鞭毛和纤毛的基本结构vv轴心“92”结构：中央微管；中央微管；外围二联体微管外围二联体微管vvA A亚纤维（完全）；亚纤维（完全）；vvB B亚纤维（不完全）；亚纤维（不完全）；vv动力蛋白臂vv放射辐条：由A管伸向中央微管；vv内鞘； 纺锤体和染色体运动纺锤体和染色体运动vv间期间期分裂期分裂期胞质微管网胞质微管网去组装，微管蛋白去组装，微管蛋白装配，纺装配，纺锤体；锤体；vv分裂期分裂期间期间期纺锤体纺锤体去组装，微管蛋白去组装，微管蛋白胞质微管网；胞质微管
83、网；vv纺锤体微管的分类：纺锤体微管的分类：vv动粒微管：动粒微管：vv极微管；极微管；vv星体微管；星体微管； 中间丝的主要类型与组分中间丝的主要类型与组分v成分复杂，严格的组织特异性纤维类型型蛋白蛋白亚基基组织来源来源角蛋白角蛋白纤维角蛋白（角蛋白（1922种多种多肽）上皮上皮细胞胞波形蛋白波形蛋白纤维波形蛋白波形蛋白纤维（1种多种多肽）间质细胞、中胚胞、中胚层来来源源细胞胞结蛋白蛋白纤维结蛋白蛋白纤维（1种多种多肽）肌肌细胞胞神神经元蛋白元蛋白纤维神神经元蛋白元蛋白纤维（3种多种多肽）神神经元元神神经胶胶质纤维神神经胶胶质纤维（1种多种多肽）神神经胶胶质细胞胞中间丝蛋白分子结构特征中间丝
84、蛋白分子结构特征v中部（杆状区）中部（杆状区）：中间纤维的核心约310氨基酸残基组成的螺旋区，高度保守；两个亚基对应螺旋区形成双股超螺旋，构成“杆部” （4050nm），即主干。v头部（头部（N端）端）v尾部（尾部（C端）端）中间丝的装配中间丝的装配vv主干的装配：主干的装配：vv二聚体二聚体二聚体二聚体：两个分子对应：两个分子对应 螺旋区形成双股超螺旋，螺旋区形成双股超螺旋，（同二聚体或异二聚体；）（同二聚体或异二聚体；）vv四聚体四聚体四聚体四聚体：两对超螺旋形成，平头或：两对超螺旋形成，平头或半交叠半交叠；反向反向或或顺向；顺向；N N端突出或端突出或C C端突出；端突出；vv原纤维原纤
85、维原纤维原纤维：四聚体首尾相连；：四聚体首尾相连；vv10nm10nm中间纤维中间纤维中间纤维中间纤维：8 8根原纤维；横截面包括根原纤维；横截面包括3232个分子；个分子； 中间纤维的功能中间纤维的功能vv在细胞质中起支架作用，并与细胞核的定位有关；在细胞质中起支架作用，并与细胞核的定位有关；vv在细胞间或组织中起支架作用；在细胞间或组织中起支架作用；vv角蛋白参与桥粒的形成和维持；角蛋白参与桥粒的形成和维持；vv结蛋白参与构建肌肉结蛋白参与构建肌肉Z Z盘；盘；vv与与mRNAmRNA的运输有关，胞质的运输有关，胞质mRNAmRNA锚定于中间纤维锚定于中间纤维可能对其在细胞内的定位及其是否
86、翻译起决定作用。可能对其在细胞内的定位及其是否翻译起决定作用。 细胞核细胞核vv细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心。细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心。vv常常以以核核核核质质质质比比比比来来估估算算核核的的大大小小。正正常常细细胞胞NP0.5NP0.5，分分裂期细胞裂期细胞NP0.5NP0.5，衰老细胞，衰老细胞NP0.5NP0.5。vv细胞核的结构细胞核的结构细胞核的结构细胞核的结构核被膜核被膜核仁核仁核基质核基质染色质染色质核被膜（ Nuclear envelope ）vv核被膜构成核被膜构成核被膜构成核被膜构成内核膜（内核膜（inner nuclear membraneinner nucl
87、ear membrane）外外核核膜膜（outer outer nuclear nuclear membranemembrane）内内质质网网的的一一部部分分，胞质面附有核糖体。胞质面附有核糖体。核核周周隙隙（perinuclearperinuclear spacespace）宽宽2040nm2040nm，与与内内质质网腔相通。网腔相通。vv核孔与孔膜区核孔与孔膜区核孔与孔膜区核孔与孔膜区vv核核核核纤纤纤纤层层层层：位位于于内内核核膜膜的的内内表表面面的的纤纤维维网网络络，可可支支持核膜，并与染色质及核骨架相连。持核膜，并与染色质及核骨架相连。 核被膜在细胞周期中的崩解与装配核被膜在细胞周期
88、中的崩解与装配vv分裂期：去装配；分裂期：去装配；双层核膜双层核膜单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配；单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配；去装配非随机发生；具有区域特异性；去装配非随机发生；具有区域特异性；vv分裂末期：重建；分裂末期：重建；新核膜来自旧核膜新核膜来自旧核膜 ，核被膜开始围绕染色质重新形成；核被膜开始围绕染色质重新形成；时序性：时序性：LBRLBR优先与染色质结合，优先与染色质结合，gp210gp210后与染色质结合。后与染色质结合。 vv核被膜的去装配和重新装配受细胞周期调控因子的核被膜的去装配和重新装配受细胞周期调控因子的调节，这种调节，这种调节作用调节作用可能是通
89、过对核纤层蛋白、核可能是通过对核纤层蛋白、核孔复合体蛋白等进行磷酸化与去磷酸化修饰来实现。孔复合体蛋白等进行磷酸化与去磷酸化修饰来实现。核孔结构模型核孔结构模型vv横向横向（周边（周边核孔中心）核孔中心）环环辐辐栓栓；vv纵向纵向（胞质面（胞质面核质面）核质面）胞质环胞质环胞质环胞质环辐（辐（辐（辐（栓）栓）栓）栓）核质环核质环核质环核质环；vv胞质环（外环）胞质环（外环）：8 8个蛋白颗粒个蛋白颗粒分别对应分别对应8 8条短纤维，对称分布条短纤维，对称分布伸向胞质；伸向胞质；vv核质环（内环）核质环（内环）：8 8个蛋白颗粒个蛋白颗粒分别对应分别对应8 8条短纤维，对称分布条短纤维，对称分布
90、伸向核质，其末端形成一个小伸向核质，其末端形成一个小环，小环由环，小环由8 8个颗粒组成，整个个颗粒组成，整个结构一起称结构一起称“ “核篮核篮核篮核篮” ”；vv辐辐：由核孔边缘伸向中心，呈：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。辐射状八重对称。vv栓栓：或称中央栓，位于核孔中：或称中央栓，位于核孔中心，呈颗粒状或棒状；又称中心，呈颗粒状或棒状；又称中央颗粒；央颗粒；辐的结构辐的结构由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称。vv柱状亚单位：中间，位于核孔边缘，连接内外环，支持作用；vv腔内亚单位：外侧，穿过核膜，伸入膜间腔；vv环带亚单位：8个颗粒环绕，形成核质交换的通道；亲核蛋白与核定位信号亲
91、核蛋白与核定位信号vv亲核蛋白亲核蛋白亲核蛋白亲核蛋白定义：在胞质中合成，需要或能够进入细胞核内定义：在胞质中合成，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质，即亲核蛋白。发挥功能的一类蛋白质，即亲核蛋白。亲核蛋白一般都有特殊的氨基酸序列，保证了整亲核蛋白一般都有特殊的氨基酸序列，保证了整个蛋白质能通过核孔复合体被转运到细胞核内。个蛋白质能通过核孔复合体被转运到细胞核内。vv核定位信号（核定位信号（核定位信号（核定位信号（nuclear localization signal nuclear localization signal ，NLSNLS）亲核蛋白中含有的一段具有定向、定位作用的特亲核
92、蛋白中含有的一段具有定向、定位作用的特殊序列。殊序列。NLSNLS富含碱性氨基酸残基，可以是一段连续的序富含碱性氨基酸残基，可以是一段连续的序列，也可以是两段序列，其间相隔列，也可以是两段序列，其间相隔1010个左右氨基个左右氨基酸残基；可存在于亲核蛋白的不同部位，并且不酸残基；可存在于亲核蛋白的不同部位，并且不被切除。被切除。vv染色质染色质染色质染色质 是指间期细胞核内由是指间期细胞核内由DNADNA、组蛋白、非、组蛋白、非组蛋白及少量组蛋白及少量RNARNA组成的线性复合结构，是间期细组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。胞遗传物质存在的形式。vv染色体染色体染色体染色体 是
93、指在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色是指在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。质聚缩而成的棒状结构。vv是细胞周期中不同的功能阶段是细胞周期中不同的功能阶段间期：染色质为高度分散状态，有利于遗传信息间期：染色质为高度分散状态，有利于遗传信息的复制和表达；的复制和表达；分裂期，染色体高度螺旋化，有利于遗传物质的分裂期，染色体高度螺旋化，有利于遗传物质的平均分配。平均分配。染色质的基本结构单位染色质的基本结构单位vv核小体定义核小体定义 染色质的基本结构单位，包括染色质的基本结构单位，包括200bp200bp左右的左右的DNADNA超螺旋、一个组蛋白八聚体核心超螺旋、一个组蛋白八
94、聚体核心颗粒以及一个分子的组蛋白颗粒以及一个分子的组蛋白H1H1。v核小体结构要点核小体结构要点核心颗粒核心颗粒核心颗粒核心颗粒：4 4个二聚体：两个个二聚体：两个H3H4H3H4形成四聚体，位于核形成四聚体，位于核心颗粒中央；两个心颗粒中央；两个H2AH2BH2AH2B二聚体，位于四聚体两侧；二聚体，位于四聚体两侧；核心区核心区核心区核心区DNADNA 146bp 146bp的的DNADNA盘绕核心颗粒盘绕核心颗粒1.751.75圈；圈；H1H1锁住核小体的进出端；锁住核小体的进出端；相邻核小体之间以相邻核小体之间以连接连接连接连接DNADNA（60bp60bp）相连；）相连；vv通过核小体
95、，通过核小体，DNADNA长度压缩长度压缩7 7倍，形成倍，形成11nm11nm的纤维。的纤维。vv核小体具有自装配性质，不依赖于核小体具有自装配性质，不依赖于DNADNA的特异序列；的特异序列；vv核小体沿核小体沿DNADNA的定位受不同因素的影响（非组蛋白的定位受不同因素的影响（非组蛋白的结合、的结合、AT/CGAT/CG分布等），通过核小体相位改变影分布等），通过核小体相位改变影响基因的表达。响基因的表达。染色质包装的结构模型染色质包装的结构模型 染色体包装的多级螺旋模型染色体包装的多级螺旋模型vv染色体的四级结构：染色体的四级结构： 1/7 1/6 1/40 1/51/7 1/6 1/
96、40 1/5 DNA DNA核小体串珠核小体串珠螺线管螺线管超螺线管超螺线管染色单体；染色单体； 共压缩共压缩84008400倍倍。 染色体的骨架放射环结构模型染色体的骨架放射环结构模型vv非组蛋白支架；非组蛋白支架；vvDNADNA侧环；侧环；vv染色体袢环模型：染色体袢环模型： 18 18 DNA DNA核小体串珠核小体串珠螺线管螺线管袢环袢环微带微带染色单体染色单体（2nm2nm）（）（10nm10nm）（）（30nm30nm） 10106 6微带沿纵轴构建染色单体微带沿纵轴构建染色单体 常染色质（常染色质（euchromatin）vv定义：间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处定义：间期
97、核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的染色质。于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的染色质。vv常染色质中，常染色质中，DNADNA包装比为包装比为1/20001/20001/10001/1000；vv其中其中DNADNA为单一序列和中度重复序列；为单一序列和中度重复序列；vv处于常染色质状态只是基因转录的必要条件。处于常染色质状态只是基因转录的必要条件。 异染色质（异染色质（heterchromatin）vv定义定义定义定义：间期核内染色质纤维折叠压缩程度高，处于：间期核内染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深的染色质。聚缩状态，用碱性染料
98、染色时着色深的染色质。vv特点特点特点特点在间期核中处于凝缩状态，无转录活性、是遗在间期核中处于凝缩状态，无转录活性、是遗传惰性区。传惰性区。在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩（异固缩在细胞周期中表现为晚复制、早凝缩（异固缩现象）。现象）。vv分类分类分类分类结构异染色质结构异染色质兼性异染色质兼性异染色质 结构异染色质结构异染色质vv在各种类型的细胞中，除复制期以外，在整在各种类型的细胞中，除复制期以外，在整个周期均处于聚缩状态。个周期均处于聚缩状态。vv在间期核内，结构异染色质聚集形成多个染在间期核内，结构异染色质聚集形成多个染色中心；在哺乳类细胞中，染色中心会随细色中心；在哺乳类细胞中，染
99、色中心会随细胞类型和发育阶段而变化；胞类型和发育阶段而变化；vv结构异染色质的特征结构异染色质的特征：在中期染色体上多在中期染色体上多定位定位在着丝粒区、端粒、次缢在着丝粒区、端粒、次缢痕及染色体臂的某些节段；痕及染色体臂的某些节段；由相对简单、高度重复序列构成，如卫星由相对简单、高度重复序列构成，如卫星DNADNA；具有显著的遗传惰性，不转录也不编码蛋白质；具有显著的遗传惰性，不转录也不编码蛋白质；在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制、早在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制、早聚缩；聚缩；占有较大部分核占有较大部分核DNADNA，在功能上参与染色质高级，在功能上参与染色质高级结构的形成，
100、导致染色质的区间性，作为核结构的形成，导致染色质的区间性，作为核DNADNA的转座元件，引起遗传变异的转座元件，引起遗传变异 兼性异染色质兼性异染色质vv在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性，变为异染色质。色质聚缩，并丧失基因转录活性，变为异染色质。vv兼性异染色质的总量随细胞不同而变化兼性异染色质的总量随细胞不同而变化一般胚胎细胞含量很少，而高度特化的细胞含一般胚胎细胞含量很少，而高度特化的细胞含量较多，说明随着细胞分化，较多的基因逐渐量较多，说明随着细胞分化，较多的基因逐渐以聚缩状态关闭，并再也不能接近基因活化蛋以
101、聚缩状态关闭，并再也不能接近基因活化蛋白。白。 活性染色质的主要特征活性染色质的主要特征vv染色质分为活性染色质和非活性染色质；染色质分为活性染色质和非活性染色质；vv活性染色质由于核小体构型发生构象改变，往往具有活性染色质由于核小体构型发生构象改变，往往具有疏松疏松的染色质结构，从而便于转录调控因子与顺式调的染色质结构，从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合和控元件结合和RNARNA聚合酶在转录模板上滑动。聚合酶在转录模板上滑动。vv活性染色质具有活性染色质具有活性染色质具有活性染色质具有DNaseDNase超敏感位点超敏感位点超敏感位点超敏感位点如用低浓度的如用低浓度的DnaseDnase
102、处理染色质，切割将首先发生于少数特异性处理染色质，切割将首先发生于少数特异性位点，这些位点即位点，这些位点即“ “DnaseDnase超敏感位点超敏感位点” ”。染色体类型染色体类型vv中着丝粒染色体中着丝粒染色体vv近中着丝粒染色体近中着丝粒染色体vv近端着丝粒染色体近端着丝粒染色体vv端着丝粒染色体端着丝粒染色体着丝粒与动粒着丝粒与动粒vv着丝粒（着丝粒（centromerecentromere）和和着丝点（即动粒）着丝点（即动粒）（kinetochorekinetochore）是两个不同的概念，前者指中期染是两个不同的概念，前者指中期染色单体相互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕色单体相
103、互联系在一起的特殊部位，后者指主缢痕处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。处两个染色单体外侧与纺锤体微管连接的部位。vv着丝粒包含着丝粒包含着丝粒包含着丝粒包含3 3个结构域个结构域个结构域个结构域动粒结构域动粒结构域中央结构域中央结构域配对结构域配对结构域着丝粒包括三种结构域着丝粒包括三种结构域v动粒结构域动粒结构域：位于着丝粒外表面；包括与动粒结构和功能相关的蛋白以及着丝粒DNA；v中央结构域中央结构域：是着丝粒的主体串联重复的卫星DNA组成。动粒蛋白，保守，与细胞分裂及其调控关系密切。v配对结构域配对结构域：位于着丝粒内表面，是中期姐妹染色单体相互作用位点。内部着丝粒蛋白；染色单体连
104、接蛋白；动粒超微结构动粒超微结构vv内板内板内板内板：与着丝粒中央结构域联系；：与着丝粒中央结构域联系；vv中间间隙中间间隙中间间隙中间间隙：电子密度低，呈半透明区；：电子密度低，呈半透明区；vv外板外板外板外板：vv纤维冠纤维冠纤维冠纤维冠：覆盖在外板上（外侧），由微管蛋白构成。：覆盖在外板上（外侧），由微管蛋白构成。vv动粒微管与内外板相连，并沿纤维冠相互作用，与动粒微管与内外板相连，并沿纤维冠相互作用，与内板相联系的染色质是与微管相互作用的位点。内板相联系的染色质是与微管相互作用的位点。 核仁组织区（核仁组织区（nucleolar organizing region）vvNORNOR是组
105、织形成核仁的是组织形成核仁的DNADNA成分，位于近端染色成分，位于近端染色体的次缢痕部位，是体的次缢痕部位，是rRNArRNA基因，产物包括除基因，产物包括除5SrRNA5SrRNA外所有外所有rRNArRNA；vv位位于于染染色色体体的的次次缢缢痕痕区区，但但并并非非所所有有的的次次缢缢痕痕都都是是NORsNORs。随体（随体（satellite）vv指位于染色体末端的球形染色体节段，通指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕与染色体主体部分相连；过次缢痕与染色体主体部分相连；vv有随体的染色体称为有随体的染色体称为satsat染色体。染色体。端粒（端粒（telomere）vv端粒是染
106、色体两个端部特化结构。富含G的串联重复序列DNA组成，位于染色体的末端。vv维持染色体的完整性；vv与染色体在核内的空间排部及减数分裂时与染色体配对有关。 染色体染色体DNA的三种功能元件的三种功能元件 vv自主复制序列(ARS)，是DNA复制的起点。vv着丝粒序列(CEN) ，含卫星DNA。vv端粒序列(TEL)核型与染色体显带核型与染色体显带 vv核型（核型（核型（核型（karyotypekaryotype） 染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体组在有丝分裂中期的表型，包括染色体数目、大小、形态特征。染色体数目、大小、形态特征。vv核型分析核型分析核型分析核型分析 即对染色体进行分组、
107、排队、配对并进行形态分即对染色体进行分组、排队、配对并进行形态分析的过程。析的过程。vv核型模式图（核型模式图（核型模式图（核型模式图（idiogramidiogram）将一个染色体组的全部染色体逐个将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像。按其特征绘制下来，再按长短、形态等特征排列起来的图像。vv染色体技术染色体技术染色体技术染色体技术三项关键技术三项关键技术三项关键技术三项关键技术低渗处理技术低渗处理技术秋水仙素秋水仙素植物凝集素（植物凝集素（PHAPHA）染色体显带技术染色体显带技术vv带带带带型型型型：染染色色体体经经物物理理、化化学学因因素素
108、处处理理后后，再再进进行行分分化化染染色色，使使其其呈呈现现特特定定的的深深浅浅不不同同带带纹纹（bandband）的的方法。方法。vv显带技术分类显带技术分类显带技术分类显带技术分类一一类类是是产产生生的的染染色色带带分分布布在在整整过过染染色色体体的的长长度度上上如：如：QQ、GG和和R R带；带；另一类是局部性的显带，如另一类是局部性的显带，如C C、CdCd、T T和和N N带。带。vv用用荧光染料荧光染料荧光染料荧光染料氮芥奎吖因氮芥奎吖因(QM)(QM)处理染色体标本后，在荧光处理染色体标本后，在荧光显微镜下，可观察到染色体沿其长轴显示出一条条宽窄显微镜下，可观察到染色体沿其长轴显
109、示出一条条宽窄不同的明暗相间的带纹，称为不同的明暗相间的带纹，称为QQ带带带带(Q-band)(Q-band)。vv染色体标本用染色体标本用胰酶胰酶胰酶胰酶处理后，再用处理后，再用GiemsaGiemsa染色，显示出染色，显示出着色深浅相间的带纹，称着色深浅相间的带纹，称GG带带带带(G-band)(G-band)。vvQQ带亮带的相应部位在带亮带的相应部位在GG带为深色带；带为深色带；QQ带暗带的相应带暗带的相应部位在部位在GG带为浅色带。带为浅色带。vv用用盐溶液盐溶液盐溶液盐溶液处理染色体标本后，再用处理染色体标本后，再用GiemsaGiemsa染色，显示染色，显示与与GG带相反的带带相
110、反的带，称反带，称反带(reverse band)(reverse band)或或R R带带(R-(R-band)band)。vv染色体标本经染色体标本经NaOHNaOH或或或或Ba(OH)2Ba(OH)2处理后，再用处理后，再用GiemsaGiemsa染色，所显示的带称为染色，所显示的带称为C C带带(C-band)(C-band)。通常显示染色体中结构异染色质或高度重复的通常显示染色体中结构异染色质或高度重复的DNADNA序列，如序列，如着丝粒、副缢痕和着丝粒、副缢痕和Y Y染色体长臂远侧端染色体长臂远侧端呈现深染。呈现深染。vv用用硝酸银染色硝酸银染色硝酸银染色硝酸银染色可使染色体的可使
111、染色体的随体随体随体随体及及核仁组织区核仁组织区核仁组织区核仁组织区(NOR(NOR) )呈呈现出特异性的黑色银染物，称为现出特异性的黑色银染物，称为N N带带带带(N-band)(N-band)。巨大染色体巨大染色体vv在某些生物细胞，特别是某些发育阶段，存在某些生物细胞，特别是某些发育阶段，存在一些特殊的，体积巨大的染色体，称巨大在一些特殊的，体积巨大的染色体，称巨大染色体。染色体。vv多线染色体多线染色体多线染色体多线染色体vv灯刷染色体灯刷染色体灯刷染色体灯刷染色体第三节 核仁vv核核仁仁（nucleolusnucleolus）见见于于间间期期的的细细胞胞核核内内，呈呈圆圆球球形形，一
112、一般般1212个个，有有时时多多达达3535个个。主主要要功功能能是是转转录录rRNArRNA和组装核糖体单位。和组装核糖体单位。vv一一般般蛋蛋白白质质合合成成旺旺盛盛和和分分裂裂增增殖殖较较快快的的细细胞胞有有较较大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。vv周周期期性性变变化化：核核仁仁在在分分裂裂前前期期消消失失，分分裂裂末末期期又又重新出现。重新出现。核仁的超微结构核仁的超微结构 vv纤纤纤纤维维维维中中中中心心心心( (fibrillarfibrillar centerscenters，FC)FC) 是是被被致致密密纤纤维维包包围围的的一一个个
113、或或几几个个低低电电子子密密度度的的圆圆形形结结构构，主主要要成成分分为为RNARNA聚聚合合酶酶和和rDNArDNA，这些，这些rDNArDNA是裸露的分子。是裸露的分子。vv致致致致密密密密纤纤纤纤维维维维组组组组分分分分(dense (dense fibrillarfibrillar componentcomponent，DFC)DFC)：呈呈环环形形或或半半月月形形包包围围FCFC，由由致致密密的的纤纤维维构构成成，是是新新合合成成的的RNPRNP，转转录主要发生在录主要发生在FCFC与与DFCDFC的交界处。的交界处。vv颗颗颗颗粒粒粒粒组组组组分分分分(granular (gran
114、ular componentcomponent，GC)GC)：由由直直径径15-20 15-20 nmnm的的颗粒构成，是不同加工阶段的颗粒构成，是不同加工阶段的RNPRNP。vv核核核核仁仁仁仁基基基基质质质质 即即核核骨骨架架，除除核核被被膜膜、染染色色质质、核核纤纤层层及及核核仁仁以以外的核内网架体系。外的核内网架体系。核仁的功能核仁的功能 vvrRNA基因转录 vvrRNA前体的加工 vv核糖体亚单位的装配 rRNA前体的加工前体的加工vv45SrRNA45SrRNA前体转录后很快与蛋白前体转录后很快与蛋白质结合，因此加工是在核蛋白基质结合，因此加工是在核蛋白基础上进行的。础上进行的。
115、vv涉及一系列的核酸降解切割以及涉及一系列的核酸降解切割以及碱基修饰。碱基修饰。 45SrRNA45SrRNA甲基化以甲基化以后经后经RNARNA酶裂解形成酶裂解形成18s18s、28s28s、5.8srRNA5.8srRNA。成熟的成熟的rRNArRNA仅为仅为45srRNA45srRNA的一半，丢失的大部分的一半，丢失的大部分是非甲基化和是非甲基化和GCGC含量较高的区含量较高的区域。域。vv45SrRNA45SrRNA蛋白质蛋白质80SRNP80SRNP复合体复合体大亚基、小亚基大亚基、小亚基。vv5SrRNA5SrRNA通常定位在常染色通常定位在常染色体，合成后被转运至核仁区体，合成后
116、被转运至核仁区参与大亚基的装配参与大亚基的装配 。核仁的周期核仁的周期 vv核仁的周期性变化核仁的周期性变化核仁的周期性变化核仁的周期性变化当细胞进入有丝分裂时，核仁首先变形和变小，然后随当细胞进入有丝分裂时，核仁首先变形和变小，然后随着染色质凝集，核仁消失，所有着染色质凝集，核仁消失，所有RNARNA合成停止，致使在合成停止，致使在中期和后期细胞中没有核仁；中期和后期细胞中没有核仁；在有丝分裂末期，在有丝分裂末期，rRNArRNA合成重新开始，核仁的重建随合成重新开始，核仁的重建随着核仁物质聚集成分散的前核仁体（着核仁物质聚集成分散的前核仁体（prenucleolarprenucleolar
117、 body body，PNBsPNBs）而开始，然后在）而开始，然后在NORsNORs周围融合成正在发育周围融合成正在发育的核仁。的核仁。vv核仁的动态变化是核仁的动态变化是核仁的动态变化是核仁的动态变化是rDNArDNA转录和细胞周期依赖性的。转录和细胞周期依赖性的。转录和细胞周期依赖性的。转录和细胞周期依赖性的。核糖体的基本类型与成分核糖体的基本类型与成分vv基本成分基本成分r r蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质：40%40%，核糖体表面，核糖体表面rRNArRNA：60%60%，核糖体内部，核糖体内部vv核糖体大小亚单位在细胞内常常游离于细胞质基质核糖体大小亚单位在细胞内常常游离于细胞质基质中，
118、只有当中，只有当小亚单位与小亚单位与mRNAmRNA结合结合后，大小亚单位后，大小亚单位才与小亚单位结合形成完整的核糖体。由大亚基和才与小亚单位结合形成完整的核糖体。由大亚基和小亚基按照小亚基按照1 1：1 1比例比例比例比例结合而成。结合而成。70S核糖体核糖体vv分布分布原核细胞的核糖体为原核细胞的核糖体为70S70S核糖体核糖体线粒体和叶绿体中的核糖体也近似于线粒体和叶绿体中的核糖体也近似于70S70S。vv50S50S大亚基大亚基大亚基大亚基23SrRNA23SrRNA、5SrRNA5SrRNA3131种蛋白质；种蛋白质；vv30S30S小亚基小亚基小亚基小亚基16 16 SrRNAS
119、rRNA2121种蛋白质；种蛋白质； 80S核糖体核糖体vv分布：真核细胞的核糖体为分布：真核细胞的核糖体为80S80S核糖体。核糖体。vv60S60S大亚基大亚基大亚基大亚基28SrRNA28SrRNA、5SrRNA5SrRNA、5.8SrRNA5.8SrRNA4949种蛋白质；种蛋白质；vv40S40S小亚基小亚基小亚基小亚基18 18 SrRNASrRNA3333种蛋白质；种蛋白质；vv体外实验体外实验当当Mg2Mg2浓度降低时，浓度降低时，80S80S核糖体解离为大、小亚基；核糖体解离为大、小亚基；当当Mg2Mg2浓度增高时，则常常形成浓度增高时，则常常形成120S120S的二聚体。的
120、二聚体。 游离核糖体和附着核糖体游离核糖体和附着核糖体vv在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜表面，在真核细胞中很多核糖体附着在内质网的膜表面，称为称为附着核糖体附着核糖体糙面内质网；糙面内质网；核外膜表面；核外膜表面；原核细胞的质膜内侧。原核细胞的质膜内侧。vv一些核糖体不附着在膜上，呈游离状态，分布在细一些核糖体不附着在膜上，呈游离状态，分布在细胞质基质内，称胞质基质内，称游离核糖体游离核糖体。vv附着核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，附着核糖体与游离核糖体所合成的蛋白质种类不同，但核糖体的结构与化学组成是完全相同的。但核糖体的结构与化学组成是完全相同的。 vv在核糖体中在核糖体
121、中rRNA是起主要作用的结构成分是起主要作用的结构成分vvr蛋白在翻译过程中也起着重要的作用蛋白在翻译过程中也起着重要的作用多聚核糖体多聚核糖体vv由由mRNAmRNA分子将许多核糖体串联而成的结构分子将许多核糖体串联而成的结构vv每种多聚核糖体的数目取决于每种多聚核糖体的数目取决于mRNAmRNA的长度的长度vv无论是附着核糖体还是游离核糖体，都常常以多无论是附着核糖体还是游离核糖体，都常常以多聚核糖体形式存在聚核糖体形式存在vv多聚核糖体的意义多聚核糖体的意义大大提高多肽合成速度，特别是对于相对分大大提高多肽合成速度，特别是对于相对分子质量较大的多肽。子质量较大的多肽。以多聚核糖体的形式进
122、行多肽的合成，对以多聚核糖体的形式进行多肽的合成，对mRNAmRNA的利用及对其数量的调控更为经济和有的利用及对其数量的调控更为经济和有效。效。RNA在生命起源中的地位在生命起源中的地位vv在蛋白质的合成过程中，rRNA表现出肽酰转移酶活性；vv生命是自我复制的体系，原始生命体中的大分子，应兼具遗传信息载体功能和酶的催化功能；vv在DNA、RNA和蛋白质三种大分子中，只有RNA分子既具有遗传信息载体功能又具有酶的催化功能；结论：结论：RNA可能是生命起源中最早的生物大分可能是生命起源中最早的生物大分子。子。细胞周期细胞周期vv从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期细
123、胞周期。vv细胞周期的分期细胞周期的分期有丝分裂期（有丝分裂期（mitosismitosis）；）；分裂间期（分裂间期（interphaseinterphase）：）：G1G1、S S、G2G2；vv细胞增殖状况细胞增殖状况周期中细胞（周期中细胞（cycling cellcycling cell）；）；G0G0期细胞，或静止期细胞（期细胞，或静止期细胞（quiescent cellquiescent cell）；）；终末分化细胞；终末分化细胞；细胞周期中各个不同时期及其主要事件细胞周期中各个不同时期及其主要事件 vvG1期期 物质合成物质合成 起始点、限制点、检验点：起始点、限制点、检验点：v
124、v细胞内存在的一系列监控机制，可以鉴别细细胞内存在的一系列监控机制，可以鉴别细胞周期进程中的错误，并诱导产生特异的抑胞周期进程中的错误，并诱导产生特异的抑制因子，阻止细胞周期进一步运行。制因子，阻止细胞周期进一步运行。S期主要事件期主要事件vvDNA合成vv复制受到多种细胞周期调节因素的严密调控，复制受到多种细胞周期调节因素的严密调控，同时与细胞核结构如核骨架、核纤层、核膜同时与细胞核结构如核骨架、核纤层、核膜等关系密切。等关系密切。vv复制表现出严格的有序性：常染色质先复制，复制表现出严格的有序性：常染色质先复制，异染色质后复制；富含异染色质后复制；富含GCGC的序列先复制，富的序列先复制，
125、富含含ATAT的序列后复制。的序列后复制。真核细胞新合成的真核细胞新合成的DNADNA立即与组蛋白结合，共立即与组蛋白结合，共同组成同组成核小体结构核小体结构。新的新的组蛋白合成组蛋白合成、中心粒的复制中心粒的复制也是发生在也是发生在S S期。期。 G2期、期、M期主要事件期主要事件vv各种物质和细胞结构为细胞进入各种物质和细胞结构为细胞进入MM期作准备；期作准备；vvG2G2期检验点：要检查期检验点：要检查DNADNA是否完成复制，细胞是是否完成复制，细胞是否已生长到合适大小，环境因素是否利于细胞分否已生长到合适大小，环境因素是否利于细胞分裂等。裂等。vv只有当所有有利于细胞分裂的因素得到满
126、足后，只有当所有有利于细胞分裂的因素得到满足后，细胞才能顺利实现从细胞才能顺利实现从G2G2到到MM期的转化。期的转化。vvMM期期期期分裂期分裂期细胞周期同步化细胞周期同步化vv应用某些药物处理，将细胞抑制在细胞周期中的某个特定时期，然后，将细胞从抑制中释放出来，所有细胞将会同步运转。自然同步化自然同步化人工选择同步化人工选择同步化 人工诱导同步化人工诱导同步化 人工选择同步化人工选择同步化vv人为地将处于不同时期的细胞分离开来，从而获人为地将处于不同时期的细胞分离开来，从而获得不同时期的细胞群体。得不同时期的细胞群体。处于对数生长期的单层培养细胞，处于对数生长期的单层培养细胞，分裂期的细胞
127、分裂期的细胞收集，收集，离心，将其培养，细胞即开始同步分裂，并进行细胞周离心，将其培养，细胞即开始同步分裂，并进行细胞周期运转，即可得到不同时相的细胞。期运转，即可得到不同时相的细胞。vv缺点：效率低，成本高；缺点：效率低，成本高；密度梯度离心法密度梯度离心法：某些细胞如裂殖酵母，不同时期的细：某些细胞如裂殖酵母，不同时期的细胞在体积和重量上差别显著，可以采用密度梯度离心方胞在体积和重量上差别显著，可以采用密度梯度离心方法分离出处于不同时期的细胞。法分离出处于不同时期的细胞。vv缺点：适用范围十分有限；缺点：适用范围十分有限；人工诱导同步化人工诱导同步化vv通过药物诱导，使细胞同步化在细胞周期
128、中某个通过药物诱导，使细胞同步化在细胞周期中某个特定时期。特定时期。DNADNA合成阻断法合成阻断法合成阻断法合成阻断法vvDNADNA合成抑制剂：合成抑制剂：TdRTdR；羟基脲（；羟基脲（HUHU）；）；vv方法：将一定剂量的抑制剂加入培养液并继续培养一定时间方法：将一定剂量的抑制剂加入培养液并继续培养一定时间（TG2TG2TM TM TG1TG1），所有细胞即被抑制在），所有细胞即被抑制在S S期；期；分裂中期阻断法分裂中期阻断法分裂中期阻断法分裂中期阻断法vv药物：秋水仙素、秋水仙胺、药物：秋水仙素、秋水仙胺、nocodazolenocodazole；vv将细胞阻断在细胞分裂的中期，处
129、于间期的细胞，受药物的影将细胞阻断在细胞分裂的中期，处于间期的细胞，受药物的影响相对较弱，常可以继续运转到分裂期。响相对较弱，常可以继续运转到分裂期。条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用vv将突变株转移到限定条件下培养，所有细胞便同步化在细胞周将突变株转移到限定条件下培养，所有细胞便同步化在细胞周期中某一特定时期。期中某一特定时期。vv前期前期(prophase)(prophase)；vv前中期前中期( (premetaphasepremetaphase) )；vv中期中
130、期(metaphase)(metaphase)；vv后期后期(anaphase)(anaphase)；vv末期末期( (telophasetelophase) )。有丝分裂过程有丝分裂过程与有丝分裂直接相关的亚细胞结构与有丝分裂直接相关的亚细胞结构 中心体中心体vv星体：中心体与四射的微管合称星体，当细胞走星体：中心体与四射的微管合称星体，当细胞走向分离时，星体参与装配纺锤体。向分离时，星体参与装配纺锤体。vv中心体功能：中心体功能：微管装配（微管装配（MTOCMTOC）；）；细胞分细胞分裂；裂；vv中心体周期中心体周期：G1SG1S完成复制；完成复制；G2G2期一对中心体期一对中心体开始分离
131、；细胞分裂结束，每一个细胞含有一个开始分离；细胞分裂结束，每一个细胞含有一个中心体。中心体。vvS S期期中中心心粒粒已已完完成成复复制制，在在前前期期移移向向两两极极，两两对对中中心心粒粒之之间间形形成成纺纺锤锤体体微微管管，核核膜膜解解体体时时，中中心心粒粒已到达两极，并形成纺锤体。已到达两极，并形成纺锤体。 动粒和着丝粒动粒和着丝粒vv动粒周期动粒周期：每条中期染色体含有两个动粒，分别：每条中期染色体含有两个动粒，分别位于着丝粒的两侧，细胞分裂后，两个动粒分别位于着丝粒的两侧，细胞分裂后，两个动粒分别被分配到两个子细胞中。当细胞再次进入被分配到两个子细胞中。当细胞再次进入S S期后，期后
132、，动粒又会重新复制。动粒又会重新复制。vv动粒功能动粒功能：染色体依靠动粒捕捉纺锤体微管，没：染色体依靠动粒捕捉纺锤体微管，没有动粒的染色体不能与纺锤体微管发生有机联系，有动粒的染色体不能与纺锤体微管发生有机联系，也不能和其它染色体一起向两极运动。也不能和其它染色体一起向两极运动。vv星体微管 两端为星体微管两端为星体微管vv动粒微管 中间是纺锤体微管：一端与中心体相连，另一端中间是纺锤体微管：一端与中心体相连，另一端与动粒相连；与动粒相连；vv极微管一端与中心体相连，另一端游离（搭桥）；一端与中心体相连，另一端游离（搭桥）；纺锤体微管类型纺锤体微管类型纺锤体的装配纺锤体的装配vv中心体列队中
133、心体列队中心体列队中心体列队：负向运动的动力蛋白在来自姐妹中心：负向运动的动力蛋白在来自姐妹中心体的微管之间搭桥，通过向负极运动，将被结合的体的微管之间搭桥，通过向负极运动，将被结合的微管牵拉在一起，组成纺锤体微管；微管牵拉在一起，组成纺锤体微管；vv纺锤体拉长纺锤体拉长纺锤体拉长纺锤体拉长：正向运动的动力蛋白在纺锤体微管之：正向运动的动力蛋白在纺锤体微管之间搭桥，借助向微管正极运动，将纺锤体拉长，中间搭桥，借助向微管正极运动，将纺锤体拉长，中心体之间的距离逐渐加大。一定程度后，负向运动心体之间的距离逐渐加大。一定程度后，负向运动的动力蛋白在细胞膜和星体微管之间搭桥，借助负的动力蛋白在细胞膜和
134、星体微管之间搭桥，借助负向运动，将星体拉近两极的细胞膜，纺锤体也进一向运动，将星体拉近两极的细胞膜，纺锤体也进一步被拉长。步被拉长。 有丝分裂过程中染色体运动的机制有丝分裂过程中染色体运动的机制 染色体列队染色体列队 vv微管捕获染色体动粒微管；vv染色体移动至赤道板；牵拉假说牵拉假说牵拉假说牵拉假说：染色体向赤道板方向的运动是由于：染色体向赤道板方向的运动是由于动粒微管牵拉的结果，动粒微管越长，拉力越动粒微管牵拉的结果，动粒微管越长，拉力越大，当来自两极的动粒微管的拉力相等时，染大，当来自两极的动粒微管的拉力相等时，染色体即被稳定在赤道面上；色体即被稳定在赤道面上；外推假说外推假说外推假说外
135、推假说：染色体向赤道板方向的运动是由于：染色体向赤道板方向的运动是由于星体微管排斥力，染色体距离中心体越近，推星体微管排斥力，染色体距离中心体越近，推力越大，当来自两极的推力达到平衡时，染色力越大，当来自两极的推力达到平衡时，染色体即被稳定在赤道板上。体即被稳定在赤道板上。有丝分裂过程中染色体运动的机制有丝分裂过程中染色体运动的机制 染色体分离染色体分离vv后期A动力蛋白向极部运动；动粒微管解聚；动力蛋白向极部运动；动粒微管解聚；染色单染色单体彼此分离；体彼此分离；vv后期B极性微管加长，极性微管加长，KRPsKRPs向微管正极行走，极性向微管正极行走，极性微管重叠区变窄；微管重叠区变窄；胞质
136、动力蛋白在星体微管和细胞膜之间搭桥，胞质动力蛋白在星体微管和细胞膜之间搭桥，并向星体微管负极运动；并向星体微管负极运动；两极之间的距离变长；两极之间的距离变长；减数分裂减数分裂vv定义定义定义定义：减数分裂是一种特殊形式的有丝分裂，是生殖细：减数分裂是一种特殊形式的有丝分裂，是生殖细胞成熟过程的重要阶段，一次减数分裂包括两次连续的胞成熟过程的重要阶段，一次减数分裂包括两次连续的有丝分裂，但有丝分裂，但DNADNA只复制一次，结果一个细胞产生只复制一次，结果一个细胞产生4 4个子个子细胞，每个细胞中染色体数减数了一半。细胞，每个细胞中染色体数减数了一半。vv意义意义意义意义：既有效地获得父母双方
137、的遗传物质，保持后代的：既有效地获得父母双方的遗传物质，保持后代的遗传性，又可以增加更多的变异机会，确保生物的多样遗传性，又可以增加更多的变异机会，确保生物的多样性，增强生物适应环境变化的能量。性，增强生物适应环境变化的能量。vv因此减数分裂是有性生殖的基础，是生物遗传、生物进因此减数分裂是有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。化和生物多样性的重要基础保证。 前期前期vv细线期细线期：染色粒、染色线；vv偶线期偶线期：联会二价体； 联会复合体联会复合体vv粗线期粗线期：四分体；交叉和交换； vv双线期双线期：交叉的端化；vv终变期终变期：核膜、核仁消失；二价体高度螺旋
138、化、扩散；联会复合体联会复合体vv同源染色体之间形成的结构vv重组节重组节 与交换有关的结构，含有大量的与DNA重组有关的酶，是一个多酶复合体。其数目与交换的数目大致相当v联会复合体结构联会复合体结构3条纵带条纵带（侧体侧体 2 2、 中央成分）中央成分）横纤维横纤维有丝分裂与减数分裂的意义有丝分裂与减数分裂的意义vv有丝分裂有丝分裂：子细胞保持了母细胞完全相同的遗传物质，有利于多细胞生物的个体发育，以及物种的稳定性vv减数分裂减数分裂: 使有性生殖成为可能（产生含半数染色体的配子）；其间的遗传重组遗传重组使生物的变异空间极大，是生物进化的物质基础 vvMPFMPF的发现及其作用的发现及其作用
139、的发现及其作用的发现及其作用MPFMPF称为卵细胞促成熟因子或细胞促分裂因子或称为卵细胞促成熟因子或细胞促分裂因子或MM期促期促进因子；进因子； MPFMPF的实质：的实质：MPFMPF是一种蛋白激酶，主要含是一种蛋白激酶，主要含p32p32和和p45p45。vvp34cdc2p34cdc2激酶的发现及其与激酶的发现及其与激酶的发现及其与激酶的发现及其与MPFMPF的关系的关系的关系的关系cdccdc（cell division cyclecell division cycle）基因产物促进）基因产物促进G2/MG2/M的转换；的转换；cdc2cdc2的产物即的产物即p34cdc2p34cdc
140、2，当其与有关蛋白结合后，其激，当其与有关蛋白结合后，其激酶活性才能表现出来；酶活性才能表现出来；结论：结论：MPFMPF含有两个亚单位，即含有两个亚单位，即Cdc2Cdc2蛋白和周期蛋白。蛋白和周期蛋白。当二者结合后，表现出蛋白激酶活性。当二者结合后，表现出蛋白激酶活性。cdc2cdc2为其催化亚为其催化亚基，周期蛋白为其调节亚基。基，周期蛋白为其调节亚基。 周期蛋白周期蛋白vv周期蛋白周期蛋白周期蛋白周期蛋白其含量随细胞周期进程变化而变化，一其含量随细胞周期进程变化而变化，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期消失，在下般在细胞间期内积累，在细胞分裂期消失，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象
141、，称为细胞一个细胞周期中又重复这一消长现象，称为细胞周期蛋白（周期蛋白（cyclincyclin）。）。vv周期蛋白分子结构特点周期蛋白分子结构特点周期蛋白分子结构特点周期蛋白分子结构特点：周期蛋白框（周期蛋白框（cyclincyclin box box）：介导周期蛋白与）：介导周期蛋白与CDKCDK结合。结合。破坏框破坏框PESTPEST序列序列 vv周期蛋白的功能周期蛋白的功能周期蛋白的功能周期蛋白的功能：不同的周期蛋白在细胞周期中：不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时期不同，并与不同的表达的时期不同，并与不同的CDKCDK结合，调节不结合，调节不同的同的CDKCDK激酶活性。作用于细胞周期
142、不同阶段的激酶活性。作用于细胞周期不同阶段的进程。进程。 CDK激酶和激酶和CDK激酶抑制物激酶抑制物vvCDKCDK激酶即激酶即周期蛋白依赖性蛋白激酶周期蛋白依赖性蛋白激酶vvCDKCDK激酶有两个亚基，二者结合表现出激酶活性。激酶有两个亚基，二者结合表现出激酶活性。周期蛋白作为周期蛋白作为调节亚基调节亚基 CDKCDK蛋白作为蛋白作为催化亚基催化亚基细胞周期运转调控细胞周期运转调控vvCDK激酶对细胞周期起核心调控作用；vv不同种类的周期蛋白与不同种类的CDK结合，构成不同的CDK激酶；vv不同的CDK激酶在细胞周期的不同时期表现出活性，因而对细胞周期的不同时期进行调节； 程序性程序性细胞
143、细胞死亡死亡vProgrammed cell death（PCD）由细胞内遗传机制决定的细胞死亡动物细胞的程序性死亡动物细胞的程序性死亡v动物细胞死亡的三种方式：凋亡（apoptosis）坏死（necrosis）自噬（autophagy）细胞凋亡细胞凋亡v细胞凋亡是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。v细胞凋亡是自然的生理学过程。v特点没有炎症反应；耗能过程。细胞凋亡的生理意义细胞凋亡的生理意义1. 细胞凋亡与个体发育细胞凋亡与个体发育： 在个体发育过程中的细胞凋亡是保证个体正常发育所需的。 2. 细胞凋亡与免疫细胞凋亡与免疫：形成自身抗原耐受、防止过高的免疫应答、激活淋巴细胞对靶细胞的凋亡
144、。细胞凋亡的生理意义细胞凋亡的生理意义v3. 细胞凋亡与衰老细胞凋亡与衰老 通过凋亡可及时清除衰老细胞，降低机体癌变的危险。v4. 细胞凋亡与损伤修复细胞凋亡与损伤修复 当DNA损伤不可逆转时，可通过细胞凋亡清除损伤细胞。v5. 细胞凋亡与肿瘤细胞凋亡与肿瘤 细胞增殖与凋亡的速度平衡失调可造成肿瘤的发生。Apoptosis induced by Cyto CLane 10 h 21 h 32 h 43 h 54 h 6Control 7Marker2.0kbp1.00.50.2180200bp DNA ladder, Accumulation of tTG, PS flip-flop细胞坏死细
145、胞坏死v坏死的特点炎症反应；DNA随机降解；v细胞内ATP浓度下降到已无法维持细胞存活的水平时的被动死亡。v可能是细胞程序性死亡的另一种方式细胞凋亡的“替补”方式。DNA修复蛋白PARP的活化。细胞自噬细胞自噬v特点：自噬小体双层膜包裹的自噬泡，膜来自细胞膜或内质网膜，内含整个细胞器或部分细胞质；与溶酶体融合，被水解消化。v意义：应对营养危机、胚胎发育v是凋亡 的补充途径Hayflick极限极限v“ Hayflick极限极限”体外培养的细胞增殖能力不是无限的，传代次数有一定的界限。v传代次数与物种寿命有关：小鼠寿命3年，传代12次；龟寿命200年，传代140次。v传代次数与个体年龄成反比：人胚
146、胎，40-60代； 幼年，20-40代；成年，10-30代；早老病儿童，2-10代。 细胞衰老的特征细胞衰老的特征v水分减少、体积改变；水分减少、体积改变；v生化代谢与化学组成的改变；生化代谢与化学组成的改变；蛋白质合成速度下降，酶含量减少或功能降低。v代谢废物代谢废物致密体；致密体；脂褐素的堆积严重影响细胞的代谢活动。细胞衰老的特征细胞衰老的特征v细胞膜化学成分及功能的改变；细胞膜化学成分及功能的改变；磷脂含量下降，细胞膜的黏滞性增加，流动性降 低，导致细胞膜转导跨膜信号和物质转运的功能大大降低。v细胞结构的改变；细胞结构的改变；细胞核：体积增大，核膜内折，染色质固缩；内质网：弥散性分散，解
147、体；线粒体：体积增大，数量减少，多囊体形成及释出；细胞分化（细胞分化（cell differentiation）vv在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程生不同的细胞类群的过程vv细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核心；细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核心；vv细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成；细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成；vv特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。 vv细胞分
148、化的意义细胞分化的意义 为各种细胞类群协同作用完成各种复杂特殊的生物学功能，为生命向更高层次的发展与进化奠定了基础。vv细胞分化过程细胞分化过程常常伴随着细胞增殖与细胞凋亡，分化细胞的最终归宿往往是细胞的衰老和死亡。细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果vv细胞分化的实质是组织特异性基因在时间与空间上的差异表达（differential express）。组织特异性基因与管家基因组织特异性基因与管家基因vv不同基因具有不同的表达方式不同基因具有不同的表达方式管家基因（管家基因（管家基因（管家基因（househousekeeping geneskeeping genes）所
149、有细胞中均要表所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。需的。组织特异性基因（组织特异性基因（组织特异性基因（组织特异性基因（tissuetissuespecific genesspecific genes）也称奢侈基也称奢侈基因（因（luxury genesluxury genes）不同的细胞类型进行特异性表达的基）不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征和特因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征和特异的生理功能。异的生理功能。调节基因（调节基因（调节基因（调节基因（regu
150、latory generegulatory gene）其产物用于调节组织特异其产物用于调节组织特异性基因的表达性基因的表达激活作用或阻抑作用。激活作用或阻抑作用。组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控引发组织特异性基因的表达vv组合调控（组合调控（combinational controlcombinational control）：）：每种类型的细每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调控完成的。胞分化是由多种调控蛋白共同调控完成的。n n种调种调控蛋白在理论上可以启动分化的细胞类型为控蛋白在理论上可以启动分化的细胞类型为2n2n。启动细胞分化的各类调控蛋白组合中，往往只有启动细胞分化的各
151、类调控蛋白组合中，往往只有一两种调控蛋白是起决定性作用的因子一两种调控蛋白是起决定性作用的因子即即关关键性基因调控蛋白键性基因调控蛋白；级联启动机制级联启动机制，形成由多种不同类型细胞组成的，形成由多种不同类型细胞组成的有序三维细胞群体即导致器官的形成。有序三维细胞群体即导致器官的形成。转分化与再生转分化与再生vv转分化（转分化（转分化（转分化（tramstramsdifferentiationdifferentiation）：一种类型的分：一种类型的分化细胞转变为另一种分化细胞的现象。经历去分化化细胞转变为另一种分化细胞的现象。经历去分化和再分化的过程。和再分化的过程。去分化去分化去分化去分
152、化：即脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与：即脱分化，是指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程。功能变成具有未分化细胞特征的过程。vv再生（再生（再生（再生（regenerationregeneration）：指生物体缺失一部分后发：指生物体缺失一部分后发生重建的过程。生重建的过程。再生现象反应了细胞的全能性。再生现象反应了细胞的全能性。再生机制：体细胞去分化，形成再生芽基，芽基细胞再再生机制：体细胞去分化，形成再生芽基，芽基细胞再分化形成以有序发生排列的器官。分化形成以有序发生排列的器官。细胞的全能性（细胞的全能性（totipotency）vv细胞的全能性细胞的全能性
153、细胞的全能性细胞的全能性指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。有机体的潜能或特性。vv多潜能性（多潜能性（多潜能性（多潜能性（pluripotencypluripotency）：高等动物细胞随着胚胎：高等动物细胞随着胚胎的发育，逐渐丧失了发育成个体的能力，仅具有分化的发育，逐渐丧失了发育成个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型及构建组织的潜能，这种潜能即多潜成有限细胞类型及构建组织的潜能，这种潜能即多潜能性。能性。vv干细胞（干细胞（干细胞（干细胞（stem cellstem cell）具有多潜能性的细胞称为干细胞。具有多潜能性的细胞称为干细胞。
154、胚胎干细胞、多能干细胞、单能干细胞胚胎干细胞、多能干细胞、单能干细胞vv全能性细胞全能性细胞多能和单能干细胞；多能和单能干细胞；影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素vv胞外信号分子对细胞分化的影响胞外信号分子对细胞分化的影响vv细胞记忆与决定细胞记忆与决定 vv受精卵细胞质的不均匀性对细胞分化的影响受精卵细胞质的不均匀性对细胞分化的影响vv细胞间的相互作用与位置效应细胞间的相互作用与位置效应胚胎诱导作用不断强化并可分成不同的层次。胚胎诱导作用不断强化并可分成不同的层次。位置效应：改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的位置效应：改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的改变。改变。vv环境对性别决定
155、的影响环境对性别决定的影响vv染色质变化与基因重排对细胞分化的影响染色质变化与基因重排对细胞分化的影响vv基因突变的结果有可能导致分化细胞的生长与分裂基因突变的结果有可能导致分化细胞的生长与分裂失控，脱离了衰老和死亡的正常途径而成为失控，脱离了衰老和死亡的正常途径而成为癌细胞癌细胞癌细胞癌细胞（cancer cellcancer cell）。vv肿瘤细胞（肿瘤细胞（肿瘤细胞（肿瘤细胞（tumor celltumor cell）：动物体内细胞分裂调节：动物体内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞。失控而无限增殖的细胞。vv恶性肿瘤（恶性肿瘤（恶性肿瘤（恶性肿瘤（malignancymalignanc
156、y）：具有转移能力的肿瘤。：具有转移能力的肿瘤。 癌细胞的细胞类型趋于一致，破坏了有机体的组织器官；癌细胞的细胞类型趋于一致，破坏了有机体的组织器官；癌细胞的细胞类型与特征相近，但基因组却发生不同形癌细胞的细胞类型与特征相近，但基因组却发生不同形式的突变。式的突变。癌细胞的基本特征癌细胞的基本特征vv细胞生长与分裂失去控制 vv具有浸润性和扩散性vv细胞间相互作用改变vv蛋白表达谱系或蛋白活性改变vvmRNA转录谱系的改变 vv体外培养的恶性转化细胞的特征具有无限增殖的潜能；具有无限增殖的潜能；贴壁性下降，可进行悬浮式培养；贴壁性下降，可进行悬浮式培养；失去运动和分裂的接触抑制；失去运动和分裂
157、的接触抑制；癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因vv癌基因（癌基因（oncogenes）是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。病毒癌基因（病毒癌基因（v voncogeneoncogene）；）；细胞癌基因（细胞癌基因（cellular cellular oncogeneoncogene）（即原癌基因）（即原癌基因（protoprotooncogeneoncogene）：不具有致癌能力，但）：不具有致癌能力，但与病毒癌基因具有高同源性。与病毒癌基因具有高同源性。很多原癌基因的产物都是细胞生长分裂的调控因很多原癌基因的产物都是细胞生长分裂的调控因子。可能是病毒癌基因在宿主
158、细胞中核酸增殖过子。可能是病毒癌基因在宿主细胞中核酸增殖过程中被宿主捕获所致。程中被宿主捕获所致。 癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因vv抑癌基因抑癌基因是正常细胞增殖过程中的负调控因子，其编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。vv如果抑癌基因突变，丧失其细胞增殖的负调控作用，则导致细胞周期失控而过度增殖。肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果vv癌症的发生一般并不是单一基因的突变，而至少在有关细胞癌症的发生一般并不是单一基因的突变，而至少在有关细胞中发生中发生5 56 6个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征。个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征。
159、vv因此细胞基因组中产生与肿瘤发生相关的某一原癌基因的突因此细胞基因组中产生与肿瘤发生相关的某一原癌基因的突变，并非马上形成癌，而是继续生长直至细胞群体中新的偶变，并非马上形成癌，而是继续生长直至细胞群体中新的偶发突变的产生。即癌症涉及一系列的原癌基因与肿瘤抑制基发突变的产生。即癌症涉及一系列的原癌基因与肿瘤抑制基因的致癌突变的积累。因的致癌突变的积累。 vv抑癌基因有两个拷贝，只要其中一个正常，便可保证正常的抑癌基因有两个拷贝，只要其中一个正常，便可保证正常的调控作用。如两个基因均丢失或失活，才能引起细胞增殖的调控作用。如两个基因均丢失或失活，才能引起细胞增殖的失控；失控；vv原癌基因的两个
160、拷贝中只要有一个突变，便引起癌基因类似原癌基因的两个拷贝中只要有一个突变，便引起癌基因类似的作用。的作用。 肿瘤干细胞肿瘤干细胞v肿瘤干细胞与一般干细胞的共同点无限增殖、转移、抗化学毒物损伤；v肿瘤干细胞与一般干细胞的不同点增殖失控；失去正常分化的能力；转移到多种组织后形成异质性肿瘤，破坏正常组织与器官；细胞连接细胞连接 cell junction 细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联接结构细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联接结构v封闭连接（封闭连接（occluding junction）v锚定连接（锚定连接（anchoring junction）v通讯连接（通讯连接（communicati
161、ng junction）封闭连接封闭连接 将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入内部 紧密连接紧密连接（tight junctions）结构结构 嵴线：跨膜蛋白 功能功能u形成渗透屏障 u隔离作用u支持功能锚定连接锚定连接(anchoring junctions) 通过细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来的方式。类型类型 uu桥粒桥粒、半、半桥粒桥粒中间纤维相关中间纤维相关 uu粘合带、粘合斑粘合带、粘合斑与肌动蛋白纤维相关与肌动蛋白纤维相关结构结构 uu 细胞内附着蛋白细胞内附着蛋白 uu 跨膜连接的糖蛋白跨膜连接的糖蛋白桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒 铆
162、接相邻细胞或细胞与基质，提供细胞内中间纤维中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用v桥粒桥粒（desmosome）是相邻细胞间形成的钮扣状结构。v通过质膜下的致密斑连接中间纤维中间纤维；桥粒中间为钙粘素钙粘素v半桥粒半桥粒（hemidesmosome）v通过细胞质膜上的整整合合素素将上皮细胞固着在基底膜上,在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内粘着带与粘着斑粘着带与粘着斑v粘着带粘着带（adhesion belt）呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方，相邻细胞形成带状连接。相邻细胞间的粘合分子为钙粘素钙粘素连接的细胞骨架成分为肌动蛋白丝v粘着斑粘着斑（ad
163、hesion plaque）位于细胞与细胞外基质间，粘附分子为整联蛋白胞内骨架成分也是肌动蛋白丝几种锚定连接的化学组成比较几种锚定连接的化学组成比较连接名称穿膜连接蛋白胞外配体结合细胞骨架类型细胞内附着蛋白桥粒钙黏蛋白相邻细胞钙黏蛋白中间纤维桥粒斑蛋白、片珠蛋白半桥粒整联蛋白细胞外基质（基膜）蛋白质中间纤维桥粒斑蛋白样蛋白质粘着带钙黏蛋白相邻细胞钙黏蛋白肌动蛋白丝连锁蛋白、粘着斑蛋白粘着斑整联蛋白细胞外基质蛋白肌动蛋白丝微丝结合蛋白等通讯连接通讯连接 以细胞间建立的连接通道为基础，具有通信功能的细胞连接方式 间隙连接间隙连接（gap junctions）化学突触化学突触（chemicalsynase）胞间连丝胞间连丝（plasmodesmata） 间隙连接间隙连接 u间隙连接的结构连接子u间隙连接的功能 代谢偶联 神经冲动（电突触） 早期胚胎发育和细胞分化连接子与通道蛋白连接子与通道蛋白的比较的比较胞间连丝（胞间连丝（ plasmodesmata）v结构：结构： 管状质膜 连丝小管 胞质环带v功能：功能：在相邻细胞间起通讯作用 细胞间的电传导 植物发育过程中的变化
