02细胞生物学1PPT文档.ppt

一、.细胞生物学的主要研究内容两大基本部分：细胞结构功能；细胞重要生命活动大研究领域：(翟中和）（）细胞核、染色体以及基因表达（）生物膜与细胞器（）细胞骨架（）细胞增殖及其调控（）细胞分化及其调控（）细胞衰老与凋亡（）细胞起源与进化（）细胞工程,第一章 绪言,细胞学说,1、一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞核细胞产物构成。2、细胞是相对独立的单位，既有自己的生命，又对整体机体的生命起作用。3、新细胞从老细胞中产生。,依结构分：非细胞结构的生物原核生物真核生物,三、细胞的基本知识,细胞的基本概念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；没有细胞就没有完整的生命.细胞的基本共性细胞膜核酸核糖体增殖一分为二,细胞的大小和形状最大的直径cm，最小的.1m,一般m 细胞学的计量单位：m1 mm=1000m，1m=1000 nm，1 nm=10,4细胞的一般结构,（）原核细胞：单细胞生物，外被细胞膜.多数原核生物在膜外有细胞壁保护，主要成分为肽聚糖。无核膜包围的典型细胞核，环状DNA裸露而不与蛋白质结合。除核糖体外无细胞器。包括支原体、细菌和蓝藻。基本特征：遗传信息量小；没有内膜系统的分化,（）真核细胞：结构：细胞膜、细胞质、细胞核核内DNA与蛋白质结合，遗传信息量大 基本特征：典型细胞核和生物膜系统遗传信息表达结构系统细胞骨架系统,真核细胞,植物细胞,动物细胞,结构区别,细胞壁：细胞膜细胞质细胞核,细胞膜细胞质细胞核,纤维素和果胶,第二章细胞膜与细胞表面,细胞外被细胞表面 细胞膜（质膜）胞质凝胶细胞膜(质膜)生物膜 内膜系统（内质网、高尔基体、核摸、溶酶体膜、小泡、液泡）细胞内膜 线粒体、叶绿体膜,第一节生物膜的结构模型,.“三明治”模型.液态镶嵌模型：生物膜是由脂质和蛋白质分子按二维排列构成的流态。强调两点：（）膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；（）膜蛋白分布的不对称性。对生物膜结构的理解：（）具极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中自发形成封闭的膜系统；（）蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双分子中或结合在其表面；（）生物膜是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。,脂质体,是一种人工膜。在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体。,3.生物膜结构成份及其特征,（）膜脂成分：磷脂、糖脂和胆固醇胆固醇质存在动物细胞,（）膜蛋白 功能复杂的细胞，膜蛋白越多,膜蛋白,外在蛋白：细胞的内外表面，容易从膜上分离,整合蛋白：分布在膜脂双分子层中，结合紧密，难以分离,（3）糖类分布于细胞膜的外表面，与细胞识别有关,4.膜的流动性（结构特征）,膜脂的流动:脂分子的侧向运动，与脂肪酸链长、不饱和度有关；胆固醇的含量 膜蛋白的流动：荧光抗体免疫标记技术意义：质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。,（5）膜的不对称性质膜内外的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。膜脂的不对称性：各类的脂分子的分布是不均匀的，卵磷脂、鞘磷脂分布在外层，脑磷脂分布在内层。,复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。膜蛋白的不对称性：,（）细胞膜的功能：,为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质运输；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。,物质的跨膜运输与信号传递,第一节物质的跨膜运输.被动运输:（）简单扩散：疏水的小分子顺浓度梯度转运。（）协助扩散：极性分子和无机离子顺浓度梯度转运。有特异膜蛋白协助，转运速率和特异性高。膜转运蛋白：通道蛋白、门通道蛋白、载体蛋白,简单扩散的影响因素：1、分子大小 2、极性大小 3、浓度差协助扩散特点：1、需要转运蛋白 2、对转运物质有高选择性 3、转运速度快 4、具有饱和效应,水通道,水扩散通过人工膜的速率很低，人们推测膜上有水通道。1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28，他将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，5 分钟内破裂。细胞的这种吸水膨胀现象会被Hg2+抑制。2003年Agre与离子通道的研究者MacKinnon同获诺贝尔化学奖。目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。,2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。,Peter Agre,Roderick MacKinnon,.主动运输：,由载体蛋白介导，物质逆浓度梯度转运，耗能。（）钠钾泵（）钙泵和质子泵（）协同运输：不需要ATP直接供能，有另一种物质的浓度差为动力（）物质的跨膜转运与膜电位:,由ATP直接供能,(1)钠钾泵,构成：由2个亚基、2个亚基组成的4聚体，分布于动物细胞的质膜。工作原理：Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。,Na+-K+ATP PUMP,Na+-K+泵的作用：,维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持低Na+高K+的细胞内环境；维持细胞的静息电位。,(2)钙离子泵,作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。,(3)质子泵,(4)协同运输,是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。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。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同运输又可分为：同向协同与反向协同。,第二节 膜泡运输的基本概念,真核细胞通过内吞作用和外排作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称为吞排作用。,细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。,一、吞噬作用,细胞吞入液体或极小的颗粒物质。,二、胞饮作用,三、外排作用,exocytosis,包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外。,第三节细胞联结,.封闭连接：如紧密连接，存在于上皮细胞中。由围绕在细胞四周的焊接线（嵴线）网络而成。阻止可溶性物质扩散。.锚定连接：通过细胞骨架系统将相邻细胞或细胞与基质之间连接起来，形成一个坚挺、有序的细胞群。（）桥粒与中间纤维相连（）粘着带与粘着斑与肌动蛋白相连,.通讯连接,（）间隙连接：连接处相邻细胞膜间的间隙为nm，以连接子为基本单位。允许小分子物质通过。（）胞间连丝：高等植物，相邻细胞的细胞膜相互连接，共同组成的管状结构，中央有内质网穿过。（）化学突触：,各类连接的比较,第四节细胞通讯与信号传递,.细胞通讯与细胞识别（1）信号分子与受体、第二信使,膜表面三类受体,第四章 细胞质基质与内膜系统,第一节细胞质基质.细胞质基质：真核细胞质中，除可分辨的细胞器以外的胶状物质。(胞质溶胶：“酶溶液”)细胞质基质的涵义：它是一种高度有序而又不断变化的结构体系，细胞质骨架贯穿其中。.细胞质基质的功能：（）中间代谢；（）物质合成、运输；（）细胞骨架使代谢反应区域化；（）蛋白质修饰；（）蛋白质的选择性降解,第二节内质网,由封闭的膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构。.两种基本类型：RER,SER.功能:（）蛋白质合成（）脂质合成（）蛋白质的修饰与加工（）新生多肽的折迭与装配（）其它功能：信息传递（肌质网）；组织酶区域化；解毒,第三节高尔基复合体,（一）形态结构：（二）功能：将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类、包装及运输。.细胞分泌.蛋白质的糖基化及其修饰.蛋白酶水解及其他加工过程：如多肽激素、神经多肽的成熟加工（三）高尔基体与膜泡运输,第四节溶酶体与过氧化物酶体,（一）溶酶体.形态特征：含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器。.结构类型初级溶酶体次级溶酶体 残余体（后溶酶体）植物溶酶体液泡3.功能（）清除大分子、细胞器及细胞（）防御功能（）其它生理功能.溶酶体的发生：由高尔基体断裂而产生。,（二）过氧化物酶体,与溶酶体不同,过氧化物酶体不是来自内质网和高尔基体,因此它不属于内膜系统的膜结合细胞器。标志酶是过氧化氢酶,它的作用主要是将过氧化氢水解,从而对细胞起保护作用。,