《細(xì)胞生物學(xué)提要》PPT課件.ppt

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細(xì)胞生物學(xué),學(xué)習(xí)提要,“細(xì)胞學(xué)說”的基本內(nèi)容,?認(rèn)為細(xì)胞是有機(jī)體，一切動植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來,并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成；?每個細(xì)胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”生命,又對機(jī)體整體的生命有所助益；?新的細(xì)胞只能通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生。,細(xì)胞是生命活動的基本單位,?細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位?細(xì)胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位?細(xì)胞是有機(jī)體生長與發(fā)育的基礎(chǔ)?細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性沒有細(xì)胞就沒有完整的生命,細(xì)胞的基本共性,◆由脂——蛋白體系的生物膜；?DNA－RNA遺傳裝置；?蛋白質(zhì)合成的機(jī)器——核糖體?一分為二的方式進(jìn)行分裂,原核細(xì)胞(prokaryoticcell),?最基本的特點：①基因組——遺傳信息量小，一個環(huán)狀DNA②細(xì)胞內(nèi)沒有膜相結(jié)構(gòu)，沒有專門的細(xì)胞器和細(xì)胞核；主要代表：?支原體（mycoplast）——最小最簡單的細(xì)胞；?細(xì)菌?藍(lán)藻（又稱藍(lán)細(xì)菌）（Cyanobacteria）,最小、最簡單的細(xì)胞——支原體,支原體（mycoplast）0.1～0.3μm，僅為細(xì)菌的十分之一具有細(xì)胞的特征：能在培養(yǎng)基上生長具有典型的細(xì)胞膜一個環(huán)狀的DNAmRNA和核糖體一分為二的分裂繁殖方式,真核細(xì)胞(eukaryoticcell)結(jié)構(gòu)體系,生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng),遺傳信息表達(dá)系統(tǒng),細(xì)胞骨架系統(tǒng),原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要差異,植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的比較,?細(xì)胞壁?液泡?葉綠體,細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法,光學(xué)顯微鏡技術(shù)（LM）電子顯微鏡技術(shù)(EM)：TEM＆SEM掃描遂道顯微鏡(STM),,幾種顯微鏡觀察樣品大小的范圍,1cm1mm100um10um1um100nm10nm1nm0.1nm,光學(xué)顯微鏡,電子顯微鏡,掃描隧道顯微鏡,,,普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡技術(shù),分辨率(D)是指區(qū)分開兩個質(zhì)點間的最小距離決定LM分辨率的三要素物鏡鏡口角（α）入射光波長（λ）界質(zhì)折射率（N）,,,熒光顯微鏡技術(shù)（FluorescenceMicroscopy）,熒光顯微鏡的應(yīng)用不同的熒光染料激發(fā)后可發(fā)出不同的熒光，可用不同的熒光劑對同一標(biāo)本染色，使細(xì)胞的不同成分呈現(xiàn)不同的顏色；在光鏡水平用于特異蛋白質(zhì)的定性和定位；如綠色熒光蛋白(GFP)的應(yīng)用,光鏡水平對特異蛋白質(zhì)等生物大分子定性定位的最有力工具,,光學(xué)顯微鏡與電子顯微鏡的基本區(qū)別,電鏡的限制：①不能觀察活的生物樣品；②難以觀察細(xì)胞的全貌；,主要電鏡制樣技術(shù),超薄切片技術(shù)用于電鏡觀察的基本樣本制備負(fù)染色技術(shù)染色背景，襯托出樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)冰凍蝕刻技術(shù)冰凍斷裂與蝕刻復(fù)型：主要用來觀察膜斷裂面的蛋白質(zhì)顆粒和膜表面結(jié)構(gòu)快速冷凍深度蝕刻技術(shù)（quickfreezedeepetching）電鏡三維重構(gòu)技術(shù)：電子顯微術(shù)、電子衍射與計算機(jī)圖象處理相結(jié)合,掃描電鏡,樣品處理①CO2臨界點干燥法防止引起樣品變形的表面張力②噴鍍一層金膜——表面良好的導(dǎo)電性。,,掃描隧道顯微鏡STM（scanningtunnelmicroscope）,原理：量子力學(xué)中的“隧道效應(yīng)”。其關(guān)鍵部件是一個加上一定電壓的精密探針。探針接近物質(zhì)時，因“隧道效應(yīng)”而飛出電子，從而產(chǎn)生電流；當(dāng)表面原子凸凹不平，使探針與物質(zhì)表面間的距離不斷發(fā)生改變，電流因而隨之變化。,掃描隧道顯微鏡,特點分辨本領(lǐng)高，（橫向分辨率為0.1～0.2nm，縱分辨率可達(dá)0.001nm）；可在真空、大氣、液體等多種條件下工作；非破壞性測量。用途可直接觀察生物大分子的原子布陣和一些生物結(jié)構(gòu)的原子排列。納米生物學(xué)研究領(lǐng)域中的重要工具。,差速離心,特點介質(zhì)密度均一；速度由低向高，逐級離心。沉降順序核→線粒體→溶酶體與過氧化物酶體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高基體→核蛋白體。用途分離大小相差懸殊的細(xì)胞和細(xì)胞器?？蓪⒓?xì)胞器初步分離，常需進(jìn)一步通過密度梯度離心再行分離純化。,密度梯度離心,各種成分的沉降速率與它們的形狀和大小有關(guān)，通常以沉降系數(shù)（S）表示。類型：速度沉降、等密度沉降。常用介質(zhì)：氯化銫、蔗糖、多聚蔗糖。,速度沉降,特點介質(zhì)密度較低，介質(zhì)的最大密度應(yīng)小于被分離生物顆粒的最小密度。原理介質(zhì)密度梯度平緩，分離物按各自的沉降系數(shù)以不同的速度沉降而達(dá)到分離。,等密度沉降,特點介質(zhì)密度高，陡度大，介質(zhì)最高密度大于被分離組分的最大密度。力場比速率沉降法大10~100倍，需要高速或超速離心。原理樣品各成分在連續(xù)梯度的介質(zhì)中經(jīng)過一定時間的離心則沉降到與自身密度相等的介質(zhì)處，并停留在那里達(dá)到平衡，從而將不同密度的成分分離。,常用細(xì)胞化學(xué)方法,流式細(xì)胞儀,細(xì)胞分散并對待測成分進(jìn)行特異染色；懸滴中的細(xì)胞一個一個依次通過檢測器；檢測器可測定每個細(xì)胞中待測成分的含量；不同表面標(biāo)記的細(xì)胞所帶電荷情況不同產(chǎn)生不同偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)細(xì)胞的分選。,基本概念①,原代培養(yǎng)（primaryculture）：指直接從機(jī)體，特別是幼小動物機(jī)體取出的細(xì)胞進(jìn)行的培養(yǎng)，一般指傳代10代以內(nèi)的培養(yǎng)物。傳代培養(yǎng)（subculture）：是指細(xì)胞從一個培養(yǎng)瓶以一定比例轉(zhuǎn)移接種到另一培養(yǎng)瓶的培養(yǎng)。,基本概念②,細(xì)胞株（cellstrain）：從培養(yǎng)細(xì)胞中篩選出的具有特定性質(zhì)或標(biāo)志的細(xì)胞群。細(xì)胞系（cellline）：來源于原代培養(yǎng)物，在培養(yǎng)過程中發(fā)生突變或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，在培養(yǎng)條件下可無限傳代的細(xì)胞?？寺。╟lone）：亦稱無性系。指由同一個祖先細(xì)胞通過有絲分裂產(chǎn)生的遺傳性狀一致的細(xì)胞群。,植物細(xì)胞培養(yǎng),原生質(zhì)體培養(yǎng)培養(yǎng)脫壁后的細(xì)胞單倍體培養(yǎng)通過花藥或花粉培養(yǎng)可獲得單倍體植株。,細(xì)胞融合（cellfusion）通過培養(yǎng)和介導(dǎo)，兩個或多個細(xì)胞合并成一個雙核或多核細(xì)胞,同核體：相同基因型的細(xì)胞融合而成。異核體：不同基因型的細(xì)胞融合而成。自發(fā)融合：同種細(xì)胞在培養(yǎng)過程中自發(fā)合并的現(xiàn)象。誘發(fā)融合：異種間的細(xì)胞必須經(jīng)誘導(dǎo)劑處理才能融合。融合因子：生物方法（滅活的病毒）、化學(xué)方法（PEG）、物理方法（電擊和激光）。,單克隆抗體技術(shù),原理：B淋巴細(xì)胞能分泌特異抗體，但不能長期培養(yǎng)，瘤細(xì)胞可以在體外長期培養(yǎng)，但不能分泌特異抗體。于是Kohler和Milstein1975將兩種細(xì)胞雜交而創(chuàng)立了單克隆抗體技術(shù)，獲1984年諾貝爾獎。,,Preparationofhybridomasthatsecretemonoclonalantibodiesagainstaparticularantigen(X).Theselectivegrowthmediumusedcontainsaninhibitor(aminopterin)thatblocksthenormalbiosyntheticpathwaysbywhichnucleotidesaremade.Thecellsmustthereforeuseabypasspathwaytosynthesizetheirnucleicacids,andthispathwayisdefectiveinthemutantcelllinetowhichthenormalBlymphocytesarefused.Becauseneithercelltypeusedfortheinitialfusioncangrowonitsown,onlythehybridcellssurvive.,MonoclonalAntibodies,HAT培養(yǎng)基,HAT培養(yǎng)基次黃嘌呤（hypoxantin）氨基蝶呤（aminopterin）胸腺嘧啶脫氧核苷（thymidin）細(xì)胞內(nèi)核苷酸的合成有從頭合成途徑和撲救途徑。由于氨基蝶呤可阻礙起始合成途徑，所以培養(yǎng)基中含有它時，細(xì)胞便只能依賴補救途徑。嘌呤的中間合成途徑缺失株（HGPRT-）和嘧啶的中間合成途徑缺失株（TK-），由于可以互補，所以兩者的雜種細(xì)胞，即使在氨基蝶呤的存在條件下也可以增殖。,,模式生物的意義,由于基因在進(jìn)化上的保守性和遺傳密碼的通用性，從一種實驗生物得到的有關(guān)基因性質(zhì)或功能方面的信息往往也適用于其它生物，因此我們有可能選擇更適于回答細(xì)胞生物學(xué)問題的模式生物進(jìn)行研究。,模式生物的特點,個體較?。蝗菀着囵B(yǎng)；操作簡單；生長繁殖快；,,,,細(xì)胞質(zhì)膜(plasmamembrane)又稱細(xì)胞膜(cellmembrane)：是指圍繞在細(xì)胞最外圍，由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的生物膜生物膜(biomembrane)細(xì)胞內(nèi)的膜系統(tǒng)與細(xì)胞膜統(tǒng)稱為生物膜,,,質(zhì)膜主要結(jié)構(gòu)模型,(a)Davson和Danielli雙分子片層模型（1935）(b)Singer和G.Nicolson流動鑲嵌模型（1972）(c)目前盛行的膜的結(jié)構(gòu)模型,目前對生物膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,組織者——膜脂功能執(zhí)行者——膜蛋白膜脂與膜蛋白的相互作用,特性：雙極性分子結(jié)構(gòu)：脂質(zhì)雙分子層,,膜的成分——膜脂,磷脂甘油磷脂鞘磷脂糖脂膽固醇,,,脂質(zhì)體（liposome）根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢而制備的人工膜。,,,膜的成分——膜蛋白,膜內(nèi)在蛋白（整合膜蛋白）膜外在蛋白（膜周邊蛋白）脂錨定膜蛋白,,,u離子型去垢劑(SDS)u非離子型去垢劑（TritonX-100）,去垢劑——兩性小分子,是分離與研究膜蛋白的常用試劑。,膜的流動性,膜脂流動性脂肪酸長度、飽和度；溫度；膽固醇的雙重調(diào)控；膜蛋白流動性,,膜蛋白的流動性,熒光抗體免疫標(biāo)記實驗成斑現(xiàn)象（patching）和成帽現(xiàn)象（capping）熒光漂白恢復(fù)技術(shù)(光脫色恢復(fù)技術(shù)FRAP),,膜的不對稱性,細(xì)胞膜各部分名稱,ES,EF,PF,PS,,,,,膜骨架,膜骨架（membraneassociatedcytoskeleton）是質(zhì)膜下與膜蛋白相連的纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。血影（ghost）紅細(xì)胞經(jīng)低滲處理，細(xì)胞破裂釋放出內(nèi)容物，留下一個保持原形的空殼,脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運蛋白,膜轉(zhuǎn)運蛋白載體蛋白（carrierprotein）通道蛋白（carrierprotein）,載體蛋白及其功能,特異性構(gòu)象變化通透酶（permease）：飽和性和競爭性介導(dǎo)被動運輸與主動運輸。,跨膜的親水性通道——離子通道離子選擇性，可調(diào)節(jié)性只介導(dǎo)被動運輸離子通道與載體蛋白區(qū)別：極高的轉(zhuǎn)運效率沒有飽和值門控通道,通道蛋白及其功能,電壓門通道配體門通道壓力激活通道,配體門控通道(ligandgatedchannel),特點：受體與細(xì)胞外的配體結(jié)合，引起通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化——“門”打開，又稱離子通道型受體。分類：陽離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺受體，陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸受體。,電位門通道(voltagegatedchannel),特點細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特異離子濃度或電位發(fā)生變化→構(gòu)象變化→“門”打開Na+、K+、Ca2+三種電壓門通道結(jié)構(gòu)相似，在進(jìn)化上是由同一個遠(yuǎn)祖基因演化而來。,被動運輸與主動運輸,被動運輸?shù)奶攸c運輸方向（高濃度→低濃度）跨膜動力（電化學(xué)梯度）膜轉(zhuǎn)運蛋白（通道蛋白、載體蛋白）,簡單擴(kuò)散（simplediffusion）,自由擴(kuò)散（freediffusion）特點沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散不需要提供代謝能沒有膜蛋白的協(xié)助物質(zhì)的通透率取決于分子大小和分子的極性,協(xié)助擴(kuò)散（facilitateddiffusion）（促進(jìn)擴(kuò)散、易化擴(kuò)散）,特點轉(zhuǎn)運速率高特異性飽和性,主動運輸（activetransport）,由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運的方式特點能量——必須與細(xì)胞內(nèi)某種釋放能量的過程相偶聯(lián)載體蛋白——構(gòu)象變化，影響親和力的改變,ATP驅(qū)動泵：ATP酶偶聯(lián)轉(zhuǎn)運蛋白（協(xié)同轉(zhuǎn)運）光驅(qū)動泵,ATP驅(qū)動離子泵,P－型離子泵V－型質(zhì)子泵F－型質(zhì)子泵ABC超家族,P－型離子泵-----鈉鉀泵（Na＋-k＋ATPase）,結(jié)構(gòu)α亞基、β亞基機(jī)制Na＋依賴的磷酸化k＋依賴的去磷酸化意義——質(zhì)膜兩側(cè)Na＋、k＋不均勻分布有助于維持動物細(xì)胞的滲透平衡；胞外高濃度的Na＋代表了大量的能量儲存；驅(qū)動轉(zhuǎn)運溶質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞；,P-型質(zhì)子泵-----鈣泵（Ca2＋－ATPase）,分布：細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上意義：維持胞質(zhì)低鈣離子濃度,P-型質(zhì)子泵（H＋－ATPase）,植物細(xì)胞、細(xì)菌、真菌（包括酵母）的質(zhì)膜上建立和維持H＋梯度。哺乳類胃的泌酸細(xì)胞質(zhì)膜上將H＋泵出，將K＋泵進(jìn)。,V-型質(zhì)子泵和F-型質(zhì)子泵,共同點只轉(zhuǎn)運質(zhì)子；不發(fā)生自磷酸化V-type膜泡質(zhì)子泵（vacuolarprotonpump）存在于各類小泡膜上水解ATP逆濃度轉(zhuǎn)運H＋到細(xì)胞器內(nèi)，維持細(xì)胞器內(nèi)酸性F-type利用質(zhì)子動力勢合成ATP，也叫H＋ATP合成酶分布于線粒體內(nèi)膜、植物細(xì)胞類囊體膜、細(xì)菌質(zhì)膜,協(xié)同轉(zhuǎn)運（cotransport）,協(xié)同轉(zhuǎn)運是由Na+-K+泵（或H+-泵）與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式能量來源——膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動。植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動。分類同向運輸（symport）對向運輸（antiport）,胞吞作用和胞吐作用,膜泡運輸大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜主動運輸,,,,胞飲作用與吞噬作用主要有三點區(qū)別,受體介導(dǎo)的胞吞作用,批量內(nèi)吞和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用選擇濃縮機(jī)制低密脂蛋白、運鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白類激素、糖蛋白等，都是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)行的。,分選機(jī)制分選信號存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白來決定轉(zhuǎn)運途徑粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→分泌泡→細(xì)胞表面,胞吐作用,胞吐作用的類型,組成型胞吐作用所有真核細(xì)胞意義：質(zhì)膜更新；胞外基質(zhì)成分；營養(yǎng)成分或信號分子連續(xù)分泌過程調(diào)節(jié)型胞吐作用特化的分泌細(xì)胞意義：產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）儲存——刺激——釋放,線粒體的超微結(jié)構(gòu),兩層單位膜套疊而成的囊狀結(jié)構(gòu)（外膜5～7nm；內(nèi)膜6nm）；外膜內(nèi)膜膜間隙內(nèi)室嵴基本微粒（基粒）,電子傳遞鏈（呼吸鏈）electron－transportchain,定義線粒體內(nèi)膜上有序排列的有關(guān)氧化磷酸化的脂蛋白復(fù)合物，由一系列可逆地接受和釋放電子或H＋的成分組成。2條呼吸鏈長呼吸鏈，即NADH呼吸鏈；短呼吸鏈，即FADH2呼吸鏈；組成：4個功能復(fù)合物：包埋于線粒體內(nèi)膜中；Co.Q＋cytC：可流動的遞氫體和遞電子體。,ATP合成酶的分子結(jié)構(gòu)與組成,ATP合成酶廣泛存在于線粒體、葉綠體、異養(yǎng)菌和光合細(xì)菌中，是生物體能量轉(zhuǎn)換的核心酶。ATP合成酶一般分布在線粒體內(nèi)膜、類囊體膜或質(zhì)膜上；功能——氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質(zhì)子動力勢的推動下催化合成ATP。ATP合成酶是線粒體氧化磷酸化和葉綠體光合磷酸化偶聯(lián)的關(guān)鍵裝置，也是合成能源物質(zhì)ATP的關(guān)鍵裝置。,ATP合成酶,頭（F1因子，F(xiàn)1－ATPase）由5種多肽組成α3β3γδε復(fù)合體具有三個ATP合成的催化位點（每個β亞基具有一個）。柄部（寡霉素敏感性蛋白）基片（F0因子）三種多肽組成ab2c12復(fù)合體，嵌入內(nèi)膜12個c亞基組成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)子通道。,氧化磷酸化作用與電子傳遞的偶聯(lián),氧化磷酸化當(dāng)電子從NADH或FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧形成水時，同時伴有ADP磷酸化形成ATP的過程。呼吸鏈上有3個部位的自由能變化較大，是呼吸鏈中氧化還原釋放能量并與ADP磷酸化生成ATP偶聯(lián)的部位。NADH→輔酶Q；細(xì)胞色素b→細(xì)胞色素c；細(xì)胞色素aa3→分子氧。,氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制,化學(xué)滲透假說的主要內(nèi)容：呼吸鏈各組分不對稱分布，電子在膜中沿呼吸鏈傳遞時，所釋放的能量將H＋從線粒體基質(zhì)側(cè)泵到膜間隙，產(chǎn)生質(zhì)子梯度，即質(zhì)子動力勢，在此梯度驅(qū)動下，H＋穿過內(nèi)膜上的ATP合成酶流回基質(zhì)，其能量促使ADP和Pi合成ATP。,化學(xué)滲透假說的特點,強調(diào)線粒體膜結(jié)構(gòu)的完整性保證質(zhì)子動力勢的形成。解偶聯(lián)劑的作用機(jī)制部分在于改變膜對H＋的通透性。定向的化學(xué)反應(yīng)H＋定向從基質(zhì)到膜間隙，形成梯度；H＋從膜間隙通過ATP合成酶；,ATP合成酶的作用機(jī)制,1979年BoyerP提出構(gòu)象耦聯(lián)假說。其要點如下：1．ATP酶利用質(zhì)子動力勢，發(fā)生構(gòu)象變化，改變與底物的親和力，催化ADP與Pi形成ATP。2．F1具有三個催化位點，在特定的時間，三個催化位點的構(gòu)象不同（L、T、O），與核苷酸的親和力不同。3．質(zhì)子通過F0時，引起c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而帶動γ亞基旋轉(zhuǎn)，由于γ亞基的端部是高度不對稱的，它的旋轉(zhuǎn)引起β亞基3個催化位點構(gòu)象的周期性變化（L、T、O），不斷將ADP和Pi加合在一起，形成ATP。,質(zhì)體,植物細(xì)胞具有獨特的細(xì)胞器葉綠體（chloroplast）有色體（chromoplast）白色體（leucoplast）,葉綠體的結(jié)構(gòu),由3部分組成：外被（chloroplastenvelope）類囊體（thylakoid）基質(zhì)（stroma）含有3種不同的膜：外膜、內(nèi)膜、類囊體膜3種彼此分開的腔：膜間隙、基質(zhì)和類囊體腔,葉綠體基質(zhì)中，由單位膜封閉形成的扁平小囊?；ｎ惸殷w：類囊體片層垛疊而成；基質(zhì)類囊體：類囊體片層不垛疊，貫穿于基粒之間；,類囊體,葉綠體的主要功能——光合作用,光合作用：葉綠體吸收光能，利用水和CO2合成糖類等有機(jī)化合物，同時釋放氧的過程。,光合作用基本過程,光反應(yīng)：原初反應(yīng)；電子傳遞和光合磷酸化；暗反應(yīng)：（碳同化）,光反應(yīng),光能→不穩(wěn)定的化學(xué)能需要光能，所吸收的光能被用來生成ATP，水分子裂解產(chǎn)生O2和H，H則被用來還原NADP，形成NADPH。類囊體膜上進(jìn)行。原初反應(yīng)；電子傳遞和光合磷酸化；,暗反應(yīng),碳同化不穩(wěn)定的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能不需要光能，利用光反應(yīng)生成的ATP和NADPH使CO2還原，合成碳水化合物。在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行。,原初反應(yīng)：葉綠素分子從被光激發(fā)至引起第一個光化學(xué)反應(yīng)為止的過程。包括光能的吸收、傳遞、與轉(zhuǎn)換。反應(yīng)過程：,光能,捕光色素分子,反應(yīng)中心,,,,光能的吸收與傳遞,,光能,化學(xué)能,原初反應(yīng),色素分子,天線色素：（捕光色素分子）只能吸收聚集光能和傳遞激發(fā)能給反應(yīng)中心的作用，無光化學(xué)活性。包括全部葉綠素b、大部分葉綠素a、胡蘿卜素和葉黃素。反應(yīng)中心色素：既是光能的捕捉器，又是光能的轉(zhuǎn)換器，可將光能轉(zhuǎn)換為電能。特殊狀態(tài)的葉綠素aP680（PSⅡ）P700（PSⅠ）,光合作用單位,光合作用單位由捕光色素和反應(yīng)中心構(gòu)成，是進(jìn)行光合作用的最小結(jié)構(gòu)單位。反應(yīng)中心組成,電子傳遞和光合磷酸化,①電子傳遞光合鏈由光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ協(xié)同（接力）完成。PSⅡPSⅠH2O－－→cytbf復(fù)合物－－→NADP＋最終將電子傳遞給NADP＋，生成NADPH。伴隨著電子傳遞，把類囊體膜外的H＋不斷地轉(zhuǎn)運到類囊體腔中，使膜內(nèi)外兩側(cè)形成H＋濃度差。,電子傳遞與光合磷酸化,光系統(tǒng)Ⅱ發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)：產(chǎn)生強氧化劑P680+，弱還原劑Ph-。水光解，產(chǎn)生兩個質(zhì)子，電子由Mn、Z傳給P680+釋放出氧。Ph-把電子傳遞給QA、QB電子傳遞體：PQ→Cytbf復(fù)合物→PC結(jié)果：基質(zhì)中的一對質(zhì)子被泵至類囊體腔光系統(tǒng)Ⅰ發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)：產(chǎn)生弱氧化劑P700+，強還原劑A0。P700+接受PC中的電子，經(jīng)A0、A1、鐵硫蛋白傳至鐵氧還蛋白（FD），最終把電子傳給NADP+生成NADPH。,②光合磷酸化,定義：由光照所引起的電子傳遞與磷酸化作用相偶聯(lián)而生成ATP的過程。光合作用將CO2同化為有機(jī)物質(zhì)，是通過光合磷酸化產(chǎn)生的ATP和NADPH的換能作用實現(xiàn)的。機(jī)制：在類囊體膜兩側(cè)形成的質(zhì)子電動勢差，推動H＋回流，途徑是膜中的CF0到膜外的CF1，從而發(fā)生磷酸化作用。,光合磷酸化的類型,非循環(huán)式光合磷酸化開放的通道；PSⅠ和PSⅡ；產(chǎn)物：2ATP，NADPH，水的光解。2個磷酸化位點，僅產(chǎn)生2.4個ATP，需循環(huán)式光合磷酸化作用補充。循環(huán)式光合磷酸化閉合的通道；PSⅠ；產(chǎn)物：ATP；,光合磷酸化與氧化磷酸化的異同,光合碳同化,活躍的化學(xué)能（ATP，NADPH）→穩(wěn)定的化學(xué)能（儲存于糖中）卡爾文循環(huán)（C3途徑）是唯一的可合成碳水化合物的根本途徑。但C3途徑要求〔CO2〕＞510－5ml/L，否則反應(yīng)停止；在CO2濃度較低情況下固定CO2的問題C4途徑景天科酸代謝,光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較,,,,,,,,,,,場所,條件,物質(zhì)變化,能量變化,光反應(yīng),暗反應(yīng),基粒類囊體上,基質(zhì)中,光、色素、酶,多種酶,水的光解,CO2的固定、還原,,光能活躍化學(xué)能,,,,,產(chǎn)物,O2ATPNADPH,糖類穩(wěn)定的化學(xué)能,,(CH2O)nH2OADPNADP,ADP+PiATP,,NADPNADPH,,,,C4途徑,固定CO2的最初產(chǎn)物是草酰乙酸。特點：在葉脈周圍有一圈含葉綠素的維管束鞘細(xì)胞，其外面環(huán)列著葉肉細(xì)胞對CO2的固定由兩類細(xì)胞配合完成。利用的效率特別高，即使CO2濃度低，也可以固定CO2。C4植物，如玉米、甘蔗、高粱等。,景天科酸代謝（CAM）,干旱地區(qū)，CAM植物；夜間吸收CO2，生成草酰乙酸→蘋果酸；白天草酰乙酸從蘋果酸中氧化脫羧釋放出來，參與卡爾文循環(huán)。,線粒體和葉綠體是半自主性細(xì)胞器,線粒體和葉綠體的生長和增殖受核基因組及其自身的基因組兩套遺傳系統(tǒng)的控制。,線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運送與裝配,由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)核糖體上合成的線粒體和葉綠體蛋白，需運送至線粒體和葉綠體各自的功能部位上進(jìn)行更新和裝配。線粒體內(nèi)膜上存在內(nèi)外膜接觸點，蛋白質(zhì)可一次進(jìn)入基質(zhì)。蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運裝置——轉(zhuǎn)位因子由兩部分構(gòu)成膜上受體蛋白質(zhì)通過的孔道蛋白質(zhì)合成定位的特點——后轉(zhuǎn)移方式先合成前體形式，然后運輸?shù)骄€粒體或葉綠體內(nèi)。,,前體蛋白=成熟蛋白+導(dǎo)肽轉(zhuǎn)運前的狀態(tài)：伸展的前體蛋白；轉(zhuǎn)運后的狀態(tài):信號序列在導(dǎo)肽酶的作用下，被切除，形成的成熟蛋白重折疊。被轉(zhuǎn)運蛋白所到達(dá)的特定部位：外膜、內(nèi)膜、膜間隙、基質(zhì)。進(jìn)入不同部位的蛋白具有不同的轉(zhuǎn)運途徑。,導(dǎo)肽,導(dǎo)肽前體蛋白N端的蛋白質(zhì)信號序列，能牽引蛋白質(zhì)通過線粒體膜，轉(zhuǎn)運到位后被水解切除。導(dǎo)肽的特點多位于N端，約由20個氨基酸，富含精氨酸、帶羥基的氨基酸。形成一個兩性的α螺旋，帶正電荷的親水氨基酸和不帶電荷的疏水氨基酸分別位于α的兩側(cè)。有識別線粒體的信息，但對轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)無特異性的要求。,線粒體和葉綠體的起源,內(nèi)共生假說線粒體是由共生于原始真核細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌演變而來。非共生假說線粒體的發(fā)生是質(zhì)膜內(nèi)陷的結(jié)果。非共生假說的依據(jù)：1.細(xì)菌的中膜體與線粒體非常相似均為凹陷的細(xì)胞膜。2.質(zhì)粒DNA與線粒體DNA比較有許多相似之處。,,,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的涵義,基本概念細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)除細(xì)胞器和內(nèi)含物以外的、較為均質(zhì)和半透明的膠狀物質(zhì)。生物化學(xué)家稱之為胞質(zhì)溶膠。成分——極其龐雜中間代謝有關(guān)的酶類、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、大量的蛋白質(zhì)和RNA分子。特點——高度有序的體系多酶復(fù)合體錨定于細(xì)胞骨架上附著于生物膜上,,,,細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembranesystem）,內(nèi)膜系統(tǒng)的定義在結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生上相關(guān)的，由膜圍繞的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)內(nèi)膜系統(tǒng)的組成內(nèi)膜系統(tǒng)的意義◆擴(kuò)大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積◆高度分區(qū)化◆膜分化內(nèi)膜系統(tǒng)的特點動態(tài)結(jié)構(gòu)，具有流動性、鑲嵌性、不對稱性和蛋白質(zhì)的極性,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum,ER),由封閉的膜系統(tǒng)及其圍成的腔形成的互相溝通的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)膜系統(tǒng)的發(fā)源地使細(xì)胞內(nèi)膜的表面積大增形成了完整封閉體系是細(xì)胞內(nèi)除核酸外的大分子合成基地,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（roughendoplasmicreticulum，rER）扁囊狀，排列整齊，膜表面分布著大量的核糖體rER是ER與核糖體組成的功能性復(fù)合體光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum，sER）分支管狀，只是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分微粒體（microsome）,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能——ER是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與脂類合成的基地,蛋白質(zhì)的合成◆分泌的蛋白質(zhì)◆膜的整合蛋白◆可溶性駐留蛋白脂質(zhì)的合成,蛋白質(zhì)的修飾與加工新生多肽的折疊與裝配rER的功能,分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成過程,在游離核糖體上起始多肽鏈的合成，至80個氨基酸殘基信號識別顆粒與信號肽結(jié)合——→合成暫停信號識別顆粒與DP結(jié)合；核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的易位子（translocon）結(jié)合信號識別顆粒脫離，返回胞質(zhì)，重新利用肽鏈穿入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，合成繼續(xù)信號肽被腔面上的信號肽酶切除，肽鏈繼續(xù)延伸直至完成整個多肽鏈的合成,sER的功能,類固醇激素的合成肝細(xì)胞中：合成外輸性脂蛋白顆粒的基地肝細(xì)胞葡萄糖的釋放（G-6PG）Ca2＋濃度的調(diào)控,高爾基體(GolgiComplex),形態(tài)扁平膜囊和大小不等的囊泡極性位置、方向、物質(zhì)轉(zhuǎn)運與生化極性組成①高爾基體順面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（CGN）②高爾基體中間膜囊（medialGolgi）③高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（TGN）④周圍大小不等的囊泡（高爾基小泡、分泌泡）結(jié)構(gòu)特點動態(tài)結(jié)構(gòu),,高爾基體的功能,高爾基體與細(xì)胞的分泌活動蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾蛋白酶的水解和其它加工過程蛋白質(zhì)的分選及運輸,,,高爾基體與細(xì)胞的分泌活動,轉(zhuǎn)運途徑：分泌性蛋白、膜蛋白、溶酶體酶、膠原纖維等胞外基質(zhì)等成分都是通過高爾基體完成其定向轉(zhuǎn)運過程的。蛋白質(zhì)的分類與轉(zhuǎn)運：蛋白質(zhì)的分選及其轉(zhuǎn)運的信息僅存在于編碼該蛋白質(zhì)的基因本身，如分選信號序列溶酶體酶的分選：M6P，反面膜囊M6P受體,蛋白質(zhì)的糖基化及其修飾,類型N-連接糖基化O-連接糖基化特點沒有模板分區(qū)定位復(fù)雜的加工意義分選信號蛋白質(zhì)的構(gòu)象和穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的水溶性及蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì),蛋白酶的水解和其它加工過程,方式◇蛋白原在高爾基體內(nèi)切除N-端或兩端的序列◇蛋白質(zhì)前體在高爾基體中水解生成有活性的多肽◇不同信號序列使同一種蛋白質(zhì)前體在不同細(xì)胞、以不同的方式加工產(chǎn)生不同的多肽意義◇確保小肽分子的有效合成◇彌補缺少包裝并轉(zhuǎn)運到分泌泡中的必要信號◇有效地防止這些活性物質(zhì)在合成它的細(xì)胞內(nèi)起作用,溶酶體形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型,溶酶體酶：60余種，異質(zhì)性（heterogenous）最適pH為5.0左右標(biāo)志酶——酸性磷酸酶（acidphosphatase）,溶酶體的結(jié)構(gòu)類型,初級溶酶體（primarylysosome）次級溶酶體（secondarylysosome）自噬溶酶體（autophagolysosome）異噬溶酶體（phagolysosome）殘余小體（residualbody）,,是否存在作用底物,,底物來源不同,溶酶體膜的特性,膜內(nèi)側(cè)高度糖基化——膜結(jié)構(gòu)完整膜上H＋泵——pH5.2膜上載體蛋白——向胞質(zhì)輸送養(yǎng)料,溶酶體的功能基本功能——消化作用,①細(xì)胞的自我更新（自噬作用）②防御功能③作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)④其它特殊功能：細(xì)胞分泌頂體反應(yīng)細(xì)胞凋亡（自溶作用)免疫功能,自噬作用：溶酶體與自噬泡融合，將自身的某些結(jié)構(gòu)加以降解。,自溶作用：溶酶體膜受損，其內(nèi)酸性水解酶大量釋放到細(xì)胞質(zhì)空間，造成細(xì)胞溶解死亡。,溶酶體與疾病,貯積癥：溶酶體酶缺失或異常，導(dǎo)致某些物質(zhì)不被消化，而遺留在溶酶體中，影響細(xì)胞代謝，引起疾病。矽肺：二氧化矽引起的細(xì)胞自溶作用類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎：溶酶體膜的脆性致溶酶體酶泄漏,,,溶酶體酶的合成及N-連接的糖基化修飾（RER）,高爾基體cis膜囊寡糖鏈上的甘露糖殘基磷酸化,M6P,N-乙酰葡萄糖胺磷酸轉(zhuǎn)移酶,,,,高爾基體trans-膜囊和TGN膜（M6P受體）,溶酶體酶分選與局部濃縮,以出芽的方式轉(zhuǎn)運到前溶酶體,,,,,磷酸葡萄糖苷酶,磷酸化識別信號：信號斑,溶酶體發(fā)生途徑,溶酶體與過氧化物酶體過氧化物酶體(peroxisom)又稱微體(microbody),形態(tài)結(jié)構(gòu)囊泡結(jié)構(gòu)——單層膜圍繞，0.5um，圓形、橢圓形或啞呤形內(nèi)含物——過氧化氫酶（標(biāo)志酶）依賴黃素（FAD）的氧化酶特點異質(zhì)性的細(xì)胞器尿酸氧化酶結(jié)晶,過氧化物酶體的功能RH2+O2→R+H2O2H2O2+R’H2→R’+H2O,動物細(xì)胞（肝細(xì)胞或腎細(xì)胞）——解毒作用分解脂肪酸等高能分子向細(xì)胞直接提供熱能植物中——葉肉細(xì)胞，光呼吸反應(yīng)種子萌發(fā)，乙醛酸循環(huán),過氧化物酶體的發(fā)生,分裂方式增值，進(jìn)一步裝配成熟膜脂可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后轉(zhuǎn)運而來蛋白成分在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，然后轉(zhuǎn)運到過氧化物酶體,信號假說,信號假說內(nèi)容分泌蛋白N端序列作為信號肽，指導(dǎo)分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白質(zhì)合成結(jié)束之前信號肽被切除。指導(dǎo)因子①蛋白質(zhì)N-端的信號肽（signalpeptide）②信號識別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）③信號識別顆粒的受體（停泊蛋白dockingprotein，DP）等,信號肽與共轉(zhuǎn)移,信號肽與信號斑：分泌蛋白開始合成時N端的一段16～26個氨基酸殘基序列，以此指導(dǎo)分泌蛋白在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的合成和轉(zhuǎn)運，在蛋白質(zhì)合成結(jié)束前被切除共轉(zhuǎn)移（Cotranslocation）肽鏈一邊合成一邊轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)只有N端信號序列的肽鏈將進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,,導(dǎo)肽與后轉(zhuǎn)移,導(dǎo)肽指導(dǎo)線粒體、葉綠體中的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)和過氧化物酶體中的蛋白質(zhì)從胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到相應(yīng)細(xì)胞器的信號序列后轉(zhuǎn)移（posttranslocation）蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細(xì)胞器中蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要ATP使多肽去折疊，還需要一些蛋白質(zhì)的幫助（如熱休克蛋白Hsp70）使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。,,,分子“伴侶”（molecularchaperones）,細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)分子可以識別正在合成的多肽或部分折疊的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這些多肽轉(zhuǎn)運、折疊或裝配，這一類分子本身并不參與最終產(chǎn)物的形成，因此稱為分子“伴侶”。,,,,細(xì)胞通訊的三個環(huán)節(jié)細(xì)胞信號發(fā)放——細(xì)胞釋放信號分子，將信息傳遞給其它細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)————外界信號（如光、電、化學(xué)分子）作用于細(xì)胞表面受體，引起胞內(nèi)信使的濃度變化細(xì)胞內(nèi)生理變化——因胞內(nèi)信使的濃度變化導(dǎo)致的細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的一系列過程,,細(xì)胞通訊：一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)（配體）傳遞到另一個細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)的過程。細(xì)胞間實現(xiàn)通訊的關(guān)鍵——細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo),細(xì)胞通訊的方式,,化學(xué)通訊分泌化學(xué)信號進(jìn)行通訊接觸性依賴的通訊細(xì)胞間直接接觸，沒有信號分子的釋放，信號分子與受體都是細(xì)胞的跨膜蛋白間隙連接或胞間連絲實現(xiàn)代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián),化學(xué)通訊,細(xì)胞分泌一些化學(xué)物質(zhì)（如激素）至細(xì)胞外，作為信號分子作用于靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)其功能，可分為4類。旁分泌突觸信號發(fā)放內(nèi)分泌自分泌,胞外信號介導(dǎo)的細(xì)胞通訊過程,信號分子的釋放；信號分子運送至靶細(xì)胞；靶細(xì)胞上特異性受體與信號分子結(jié)合并激活；活化的受體啟動細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑；引發(fā)細(xì)胞功能、代謝或發(fā)育的改變；信號解除，細(xì)胞停止反應(yīng)。,信號分子,信號分子種類繁多化學(xué)信號：激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部遞質(zhì)等；物理信號：聲、光、電、溫度變化等；信號分子的特點①特異性②高效性③可被滅活,信號分子的類型,脂溶性信號分子直接穿膜進(jìn)入靶細(xì)胞，與胞內(nèi)受體結(jié)合形成激素-受體復(fù)合物，調(diào)節(jié)基因表達(dá)水溶性信號分子不能穿過靶細(xì)胞膜，只能經(jīng)膜上的信號轉(zhuǎn)換機(jī)制實現(xiàn)信號傳遞NO（氣體性信號分子）能進(jìn)入細(xì)胞直接激活效應(yīng)酶，參與體內(nèi)眾多的生理病理過程,受體（receptor）,定義：能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體，并通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號，產(chǎn)生特異生物學(xué)效應(yīng)的大分子物質(zhì)?；瘜W(xué)性質(zhì)：多為糖蛋白，少數(shù)為糖脂或其復(fù)合物；結(jié)構(gòu)——2個功能域配體結(jié)合域產(chǎn)生效應(yīng)的功能域,受體的分類,細(xì)胞內(nèi)受體（intracellularreceptor）識別結(jié)合小的脂溶性信號分子及NO；細(xì)胞表面受體（cellsurfacereceptor）識別結(jié)合親水性信號分子（分泌型和膜結(jié)合型）離子通道偶聯(lián)受體G-蛋白偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)的受體,第二信使,第二信使（secondmessenger）：第一信使與受體作用后在胞內(nèi)最早產(chǎn)生的小分子第二信使具有信號轉(zhuǎn)換、信號放大，其降解使其信號作用終止第二信使包括：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）、二?；视停―G）第三信使——Ca2＋,分子開關(guān)（molecularswitches）,在細(xì)胞內(nèi)一系列信號傳遞的級聯(lián)反應(yīng)中，具有正、負(fù)精確調(diào)控機(jī)制的分子GTPase開關(guān)蛋白結(jié)合GTP而活化：釋放GDP而結(jié)合GTP；結(jié)合GDP而關(guān)閉：GTP水解生成GDP；開關(guān)蛋白（磷酸化/去磷酸化）蛋白激酶催化發(fā)生磷酸化；蛋白磷酸酶催化去磷酸化；,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性,細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號途徑步驟特異性受體識別信號分子并與之結(jié)合；通過分子開關(guān)機(jī)制產(chǎn)生胞內(nèi)信號；信號放大：酶的級聯(lián)反應(yīng)；反應(yīng)終止：受體脫敏或受體下調(diào)；,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的主要特性,特異性；放大作用；信號終止或下調(diào)；整合作用；,細(xì)胞內(nèi)受體及其對基因表達(dá)的調(diào)節(jié),本質(zhì)：依賴激素激活的基因調(diào)控蛋白；受體與抑制性蛋白形成復(fù)合物處于非活化狀態(tài)；信號分子與受體結(jié)合→抑制性蛋白解離→DNA結(jié)合位點暴露→激活；結(jié)構(gòu)激素結(jié)合域（C端）DNA/Hsp90結(jié)合域（中部）轉(zhuǎn)錄激活域（N端）,甾類激素介導(dǎo)的信號通路,甾類激素親脂性小分子，可簡單擴(kuò)散過膜，通?？捎绊懠?xì)胞分化等長期的生物學(xué)效應(yīng)初級反應(yīng)階段直接活化少數(shù)特殊基因的轉(zhuǎn)錄，反應(yīng)迅速次級反應(yīng)階段初級反應(yīng)產(chǎn)物活化其它基因，產(chǎn)生延遲的放大作用,一氧化氮介導(dǎo)的信號通路,乙酰膽堿→血管內(nèi)皮→Ca2+濃度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌細(xì)胞→鳥苷酸環(huán)化酶→cGMP→血管平滑肌細(xì)胞的Ca2+離子濃度下降→平滑肌舒張→血管擴(kuò)張、血流通暢,NO脂溶性，可快速擴(kuò)散透過細(xì)胞膜，作用于鄰近細(xì)胞。NO的生成：血管內(nèi)皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞，NO的生成由一氧化氮合酶（nitricoxidesynthase，NOS）催化，以L精氨酸為底物，以NADPH作為電子供體，生成NO和L瓜氨酸。NO半衰期短，沒有專門的儲存及釋放調(diào)節(jié)機(jī)制，靶細(xì)胞上NO的多少直接與NO的合成有關(guān)。NO能激活靶細(xì)胞內(nèi)可溶性鳥苷酸環(huán)化酶（G-cyclase）而使靶細(xì)胞內(nèi)cGTP濃度升高。,NO的性質(zhì),G-蛋白偶聯(lián)的受體,G-蛋白偶聯(lián)的受體是指配體－受體復(fù)合物與靶蛋白（效應(yīng)酶或通道蛋白）的作用要通過與G蛋白的偶聯(lián)，才能在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二細(xì)胞，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)影響細(xì)胞的行為。G-蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)7次跨膜蛋白胞外結(jié)構(gòu)域識別信號分子胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G蛋白耦聯(lián)活化G蛋白，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使。,G蛋白的結(jié)構(gòu)與活化,G蛋白是異三聚體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，含α、β、γ三個亞基α亞基具有GTP酶活性，能催化所結(jié)合的GTP水解，恢復(fù)無活性的三聚體狀態(tài)；與GTP的結(jié)合暴露其上AC結(jié)合位點，使酶激活（Gs）或抑制（Gi）。分子開關(guān)關(guān)閉態(tài)——G蛋白－GDP，失活開啟態(tài)——Gα－GTP，激活,,G-蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的細(xì)胞信號通路,●cAMP信號通路●磷脂酰肌醇信號通路,cAMP信號通路,反應(yīng)鏈激素→G-蛋白偶聯(lián)受體→G-蛋白→腺苷酸環(huán)化酶→cAMP→cAMP依賴的蛋白激酶A→基因調(diào)控蛋白→基因轉(zhuǎn)錄胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的修飾關(guān)鍵環(huán)節(jié)G-蛋白偶聯(lián)受體G-蛋白活化與調(diào)節(jié)第一個效應(yīng)酶——腺苷酸環(huán)化酶第二信使——cAMP兩條反應(yīng)鏈Rs－Gs－AC激活A(yù)C活性；Ri－Gi－AC抑制AC活性；,,腺苷酸環(huán)化酶（AC）和cAMP,化學(xué)性質(zhì)跨膜糖蛋白活性在Mg2＋和Mn2＋存在下，催化ATP→cAMPcAMP的生成和降解生成——腺苷酸環(huán)化酶催化；ATP→cAMP降解——環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶催化；cAMP→5’-AMPcAMP的主要效應(yīng)活化蛋白激酶A，激活靶酶和開啟基因表達(dá),蛋白激酶A（A－kinase）,結(jié)構(gòu)2個調(diào)節(jié)亞基（cAMP結(jié)合位點）2個催化亞基激活鈍化復(fù)合體（四聚體）－cAMP結(jié)合→調(diào)節(jié)亞基解離→活化催化亞基活性催化細(xì)胞內(nèi)某些蛋白的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，改變其活性,磷脂酰肌醇信號通路——雙信使系統(tǒng),反應(yīng)鏈胞外信號分子→G-蛋白偶聯(lián)受體→G-蛋白→磷脂酶C(PLC)→①→IP3→胞內(nèi)Ca2+濃度升高→Ca2+結(jié)合蛋白(CaM)→細(xì)胞反應(yīng)②→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH升高反應(yīng)的終止IP3通過依次的去磷酸化形成自由的肌醇——信號終止DG由DG酯酶催化生成單酯酰甘油；DG激酶磷酸化為磷脂酸。,,Ca2＋——第三信使活化各種Ca2＋結(jié)合蛋白（鈣調(diào)蛋白），引起細(xì)胞反應(yīng)；信號的終止——內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵鈣調(diào)蛋白（calmodulin,CaM)Ca2＋－CaM為活化復(fù)合體，與靶酶結(jié)合將其活化,離子通道偶聯(lián)受體,配體與受體的結(jié)合改變通道蛋白的構(gòu)象，導(dǎo)致離子通道的開啟或關(guān)閉，改變質(zhì)膜的離子流變化，瞬間將化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號。配體門控通道受體門控通道分布可興奮細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜：4次跨膜蛋白；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或其它細(xì)胞器膜：6次跨膜蛋白；,離子通道偶聯(lián)受體特點,既是受體（配體結(jié)合位點）又是離子通道（效應(yīng)器）結(jié)構(gòu)：跨膜蛋白，兩個結(jié)構(gòu)域信號結(jié)合位點：對配體的特異性結(jié)合；離子通道：對離子的選擇性；跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)無需中間步驟主要存在于神經(jīng)細(xì)胞或其他可興奮細(xì)胞間的突觸信號傳遞,G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)離子通道的調(diào)控,某些神經(jīng)遞質(zhì)的受體是G蛋白偶聯(lián)受體，效應(yīng)器是Na＋或K＋通道；心肌M-型乙酰膽堿受體；通過第二信使間接調(diào)節(jié)具有離子通道活性的G蛋白偶聯(lián)受體；,酶聯(lián)受體,催化性受體；跨膜蛋白胞外配體結(jié)合位點；胞內(nèi)——酶活性；,類型受體酪氨酸激酶受體絲氨酸/蘇氨酸激酶受體酪氨酸磷酸酯酶受體鳥苷酸環(huán)化酶酪氨酸蛋白激偶聯(lián)系的受體,受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路,受體酪氨酸激酶（receptortyrosinekinases，RTKs）又稱酪氨酸蛋白激酶受體。主要功能：調(diào)控細(xì)胞生長、分化。胞外配體包括各種生長因子、胰島素等。結(jié)構(gòu)：胞外結(jié)構(gòu)域（配體結(jié)合位點）疏水的跨膜α螺旋胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域（蛋白酪氨酸激酶活性）,RTK-Ras蛋白信號通路,信號轉(zhuǎn)導(dǎo)配體→受體→受體二聚化→受體自磷酸化→激活RTK→胞內(nèi)信號蛋白→啟動信號傳導(dǎo)RTK-Ras信號通路配體→RTK→adaptor→GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進(jìn)入細(xì)胞核→其它激酶或基因調(diào)控蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化修飾。,Ras蛋白,ras基因的產(chǎn)物，分布于質(zhì)膜胞質(zhì)側(cè)；功能：GTP結(jié)合蛋白，GTPase活性；Ras是分子開關(guān)GRF使Ras釋放GDP結(jié)合GTP而活化；GAP（GTP酶活化蛋白）使Ras失活。,細(xì)胞信號傳遞的基本特征,多途徑、多層次，且具有收斂或發(fā)散的特點細(xì)胞的信號傳導(dǎo)既具有專一性又有作用機(jī)制的相似性信號的放大作用和信號作用的終止并存細(xì)胞以不同的方式產(chǎn)生對信號的適應(yīng),蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息,細(xì)胞內(nèi)各種不同的信號通路不是彼此孤立的，細(xì)胞信號傳遞最重要的特征之一是構(gòu)成一個復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它具有高度的非線性特點。信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各種通路之間的相互關(guān)系稱為“crosstalk”,細(xì)胞骨架的涵義,狹義的細(xì)胞骨架（細(xì)胞質(zhì)骨架cytoskeleton）真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系。微絲、微管、中間纖維；廣義的細(xì)胞骨架細(xì)胞核骨架、細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞外基質(zhì)。核骨架或核基質(zhì)、核纖層與中間纖維在結(jié)構(gòu)上相互連接，形成貫穿細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架體系。,微絲（microfilament，MF）,微絲：又稱肌動蛋白纖維（actinfilament），是真核細(xì)胞中由肌動蛋白組成，直徑為7nm的骨架纖維。微絲的成分肌動蛋白（actin）G-肌動蛋白：極性；ATP結(jié)合位點；F-肌動蛋白（即微絲）,,,微絲的裝配,只有actin-ATP才能參與微絲的組裝；actin-ATP帽子；微絲的極性；踏車現(xiàn)象：在一定條件下，微絲可以表現(xiàn)出一端因加亞單位而延長，另一端因亞單位脫離而減短。穩(wěn)定性微絲結(jié)構(gòu)肌肉中的細(xì)絲；微絨毛中的軸心微絲；多數(shù)非肌細(xì)胞中為動態(tài)結(jié)構(gòu)：F－肌動蛋白―→G－肌動蛋白（ATP，Ca2＋；低濃度Na＋和K＋）G－肌動蛋白―→F－肌動蛋白（Mg2＋；高濃度Na＋和K＋）,微絲特異性藥物,細(xì)胞松弛素（cytochalasins）是真菌的一種代謝產(chǎn)物，可以切斷微絲，并結(jié)合于微絲末端阻抑肌動蛋白聚合，但不影響微絲的解聚，從而破壞微絲網(wǎng)絡(luò)。鬼筆環(huán)肽（philloidin）是一種由毒覃產(chǎn)生的雙環(huán)桿肽；與微絲有強親和作用，使肌動蛋白纖維穩(wěn)定，抑制解聚，且只與F肌動蛋白結(jié)合，而不與G肌動蛋白結(jié)合。,1.2.3應(yīng)力纖維,結(jié)構(gòu)類似肌原纖維，使細(xì)胞具有抗剪切力。,應(yīng)力纖維由大量平行排列的微絲組成，是真核細(xì)胞中廣泛存在的微絲束結(jié)構(gòu)。,微絨毛,腸上皮細(xì)胞微絨毛的軸心微絲。軸心微絲呈同向平行排列，下端終止于端網(wǎng)結(jié)構(gòu)。成分：肌動蛋白；微絲結(jié)合蛋白；功能：維持微絨毛的形狀；沒有收縮功能；肌球蛋白和fodrin（胞影蛋白）連接相鄰微絲束，并將微絲束與膜連接起來。,1.2.5胞質(zhì)分裂環(huán),有絲分裂末期，即將分裂的兩個子細(xì)胞間產(chǎn)生一個收縮環(huán)。結(jié)構(gòu)收縮環(huán)由大量平行排列的微絲組成，在很短時間內(nèi)，微絲能迅速裝配與去裝配，在分裂末期裝配；分裂后，隨即消失。收縮環(huán)機(jī)制收縮環(huán)具有收縮功能，也是通過肌動蛋白和肌球蛋白的相對滑動實現(xiàn)收縮，使兩個子細(xì)胞分開。,分子馬達(dá),分子馬達(dá)（molecularmotor）依賴于微管：驅(qū)動蛋白（kinesin）動力蛋白（dynein）依賴于微絲；肌球蛋白分子馬達(dá)特點有微管或微絲結(jié)合位點；細(xì)胞器或膜狀小泡結(jié)合位點；ATP結(jié)合位點及ATPase活性；,肌纖維的結(jié)構(gòu),肌肉→肌纖維束→肌纖維→肌原纖維肌小節(jié)I帶（Z盤）A帶（H區(qū)，M線）粗肌絲（肌球蛋白）細(xì)肌絲（肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白）,肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白,肌球蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白其它微絲結(jié)合蛋白CapZα輔肌動蛋白紐蛋白,肌肉收縮的滑動模型,肌肉收縮由肌動蛋白絲與肌球蛋白絲的相對滑動所致①原肌球蛋白抑制肌動蛋白與肌球蛋白的結(jié)合；②肌鈣蛋白的作用在于消除原肌球蛋白的抑制作用（內(nèi)陷入溝，解除抑制）③肌球蛋白頭部ATPase活性依賴于肌動蛋白。Tn-I也抑制肌球蛋白頭部ATPase活性。,①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖維分離；②ATP水解，引起頭部與肌動蛋白弱結(jié)合；③Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結(jié)合，頭部向M線方向彎曲，引起細(xì)肌絲向M線移動；④ADP釋放ATP結(jié)合上去，頭部與肌動蛋白纖維分離。如此循環(huán),肌球蛋白與肌動蛋白的作用,微管的結(jié)構(gòu)組成,微管蛋白（tubulin）微管總蛋白的80％～95％；α亞基、β亞基；很大同源性，進(jìn)化保守；微管蛋白異二聚體；微管結(jié)合蛋白MAP和tau蛋白MAP和tau蛋白不是構(gòu)成微管管壁的基本構(gòu)件，而是在微管蛋白裝配成微管后，結(jié)合到微管表面。作用①穩(wěn)定微管；②構(gòu)成微管間的連接，使微管成一定的排列；③使微管與其它結(jié)構(gòu)，主要是膜結(jié)構(gòu)相連接；④產(chǎn)生動力；,微管的形態(tài),基本形態(tài)：中空管狀，外徑24nm，內(nèi)徑15nm；13根原纖維排列；單管、二聯(lián)管、三聯(lián)管；,微管的裝配,α和β微管蛋白二聚體是微管裝配的基本單位。裝配過程：α亞基＋β亞基－→異二聚體（結(jié)構(gòu)單位）；異二聚體首尾相連→原纖維；原纖維側(cè)面擴(kuò)展至13根時，合攏為短管狀；兩端不斷加入新的二聚體，并最終達(dá)到動態(tài)平衡。微管延長主要是靠在（＋）極組裝GTP微管蛋白；GTP帽——微管裝配；GDP帽——解聚；踏車現(xiàn)象：在一定條件下，微管可以表現(xiàn)出一端因加亞單位而延長，另一端發(fā)生去裝配而減短。,微管的極性,微管的兩個末端在結(jié)構(gòu)上不是等同的β微管蛋白所處的一端為（＋）極；α微管蛋白所處的一端為（－）極。細(xì)胞內(nèi)所有由微管構(gòu)成的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)也是有極性的。微管的生長也是有極性的微管二聚體在（＋）極的添加和拆卸速度是（－）極的2倍。微管蛋白的添加和釋放主要發(fā)生在（＋）極。,微管特異性藥物,秋水仙素：阻斷微管蛋白裝配成微管；在異二聚體上有結(jié)合位點，加到微管末端后，阻止其他微管蛋白的加入。紫杉酚：促進(jìn)微管的裝配和穩(wěn)定。,微管的功能,維持細(xì)胞形態(tài)：維持細(xì)胞的不對稱形狀，以及細(xì)胞的突起部分。細(xì)胞內(nèi)運輸鞭毛運動和纖毛運動紡錘體和染色體運動基體和中心粒,,,微管組織中心：微管在生理狀態(tài)或?qū)嶒炋幚斫饩酆笾匦卵b配的發(fā)生處稱為微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）。MTOC包括中心體，基體，著絲粒等結(jié)構(gòu)；MTOC決定了微管的極性，微管的（－）極指向MTOC，（＋）極背向MTOC；,微管組織中心,中心體,圓柱形，平均大小為0.2～0.5um；9組三聯(lián)體微管組成A亞纖維B亞纖維C亞纖維；纖毛中A亞纖維、B亞纖維跨過纖毛板與軸心相應(yīng)亞纖維延續(xù)；C亞纖維終止于纖毛板或基板附近。自我復(fù)制，發(fā)生于S期。,鞭毛和纖毛,鞭毛和纖毛的基本結(jié)構(gòu)軸心“9＋2”結(jié)構(gòu)：中央微管；外圍二聯(lián)體微管A亞纖維（完全）；B亞纖維（不完全）；動力蛋白臂放射輻條：由A管伸向中央微管；內(nèi)鞘；,紡錘體和染色體運動,間期——→分裂期胞質(zhì)微管網(wǎng)－→去組裝，微管蛋白－→裝配，紡錘體；分裂期——→間期紡錘體－→去組裝，微管蛋白－→胞質(zhì)微管網(wǎng)；紡錘體微管的分類：①動粒微管：②極微管；③星體微管；,中間絲的主要類型與組分,成分復(fù)雜，嚴(yán)格的組織特異性,中間絲蛋白分子結(jié)構(gòu)特征,中部（桿狀區(qū)）：→中間纖維的核心約310氨基酸殘基組成的α螺旋區(qū)，高度保守；兩個亞基對應(yīng)α螺旋區(qū)形成雙股超螺旋，構(gòu)成“桿部”（40－50nm），即主干。頭部（N端）尾部（C端）,,,中間絲的裝配,主干的裝配：二聚體：兩個分子對應(yīng)α螺旋區(qū)形成雙股超螺旋，（同二聚體或異二聚體；）四聚體：兩對超螺旋形成，平頭或半交疊；反向或順向；N端突出或C端突出；原纖維：四聚體首尾相連；10nm中間纖維：8根原纖維；橫截面包括32個分子；,中間纖維的功能,在細(xì)胞質(zhì)中起支架作用，并與細(xì)胞核的定位有關(guān)；在細(xì)胞間或組織中起支架作用；角蛋白參與橋粒的形成和維持；結(jié)蛋白參與構(gòu)建肌肉Z盤；與mRNA的運輸有關(guān)，胞質(zhì)mRNA錨定于中間纖維可能對其在細(xì)胞內(nèi)的定位及其是否翻譯起決定作用。,細(xì)胞核,細(xì)胞核是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心。常以核質(zhì)比來估算核的大小。正常細(xì)胞NP≈0.5，分裂期細(xì)胞NP>0.5，衰老細(xì)胞NP<0.5。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)①核被膜②核仁③核基質(zhì)④染色質(zhì),核被膜（Nuclearenvelope）,核被膜構(gòu)成①內(nèi)核膜（innernuclearmembrane）②外核膜（outernuclearmembrane）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一部分，胞質(zhì)面附有核糖體。③核周隙（perinuclearspace）寬20~40nm，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通。核孔與孔膜區(qū)核纖層：位于內(nèi)核膜的內(nèi)表面的纖維網(wǎng)絡(luò)，可支持核膜，并與染色質(zhì)及核骨架相連。,核被膜在細(xì)胞周期中的崩解與裝配,分裂期：去裝配；雙層核膜→單層膜泡，核孔復(fù)合體解體，核纖層去裝配；去裝配非隨機(jī)發(fā)生；具有區(qū)域特異性；分裂末期：重建；新核膜來自舊核膜，核被膜開始圍繞染色質(zhì)重新形成；時序性：LBR優(yōu)先與染色質(zhì)結(jié)合，gp210后與染色質(zhì)結(jié)合。核被膜的去裝配和重新裝配受細(xì)胞周期調(diào)控因子的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)作用可能是通過對核纖層蛋白、核孔復(fù)合體蛋白等進(jìn)行磷酸化與去磷酸化修飾來實現(xiàn)。,核孔結(jié)構(gòu)模型,橫向（周邊→核孔中心）環(huán)→輻→栓；縱向（胞質(zhì)面→核質(zhì)面）胞質(zhì)環(huán)→輻（＋栓）→核質(zhì)環(huán)；,胞質(zhì)環(huán)（外環(huán)）：8個蛋白顆粒分別對應(yīng)8條短纖維，對稱分布伸向胞質(zhì)；核質(zhì)環(huán)（內(nèi)環(huán)）：8個蛋白顆粒分別對應(yīng)8條短纖維，對稱分布伸向核質(zhì)，其末端形成一個小環(huán)，小環(huán)由8個顆粒組成，整個結(jié)構(gòu)一起稱“核籃”；輻：由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱。栓：或稱中央栓，位于核孔中心，呈顆粒狀或棒狀；又稱中央顆粒；,輻的結(jié)構(gòu),由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱。柱狀亞單位：中間，位于核孔邊緣，連接內(nèi)外環(huán)，支持作用；腔內(nèi)亞單位：外側(cè)，穿過核膜，伸入膜間腔；環(huán)帶亞單位：8個顆粒環(huán)繞，形成核質(zhì)交換的通道；,親核蛋白與核定位信號,親核蛋白定義：在胞質(zhì)中合成，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的一類蛋白質(zhì)，即親核蛋白。親核蛋白一般都有特殊的氨基酸序列，保證了整個蛋白質(zhì)能通過核孔復(fù)合體被轉(zhuǎn)運到細(xì)胞核內(nèi)。核定位信號（nuclearlocalizationsignal，NLS）親核蛋白中含有的一段具有定向、定位作用的特殊序列。NLS富含堿性氨基酸殘基，可以是一段連續(xù)的序列，也可以是兩段序列，其間相隔10個左右氨基酸殘基；可存在于親核蛋白的不同部位，并且不被切除。,染色質(zhì)是指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu)，是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體是指在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。是細(xì)胞周期中不同的功能階段間期：染色質(zhì)為高度分散狀態(tài)，有利于遺傳信息的復(fù)制和表達(dá)；分裂期，染色體高度螺旋化，有利于遺傳物質(zhì)的平均分配。,染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位,核小