《細胞生物學提要》PPT課件.ppt

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細胞生物學,學習提要,“細胞學說”的基本內容,?認為細胞是有機體，一切動植物都是由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產(chǎn)物所構成；?每個細胞作為一個相對獨立的單位，既有它“自己的”生命,又對機體整體的生命有所助益；?新的細胞只能通過細胞分裂產(chǎn)生。,細胞是生命活動的基本單位,?細胞是構成有機體的基本單位?細胞具有獨立的、有序的自控代謝體系，細胞是代謝與功能的基本單位?細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎?細胞是遺傳的基本單位，細胞具有遺傳的全能性沒有細胞就沒有完整的生命,細胞的基本共性,◆由脂——蛋白體系的生物膜；?DNA－RNA遺傳裝置；?蛋白質合成的機器——核糖體?一分為二的方式進行分裂,原核細胞(prokaryoticcell),?最基本的特點：①基因組——遺傳信息量小，一個環(huán)狀DNA②細胞內沒有膜相結構，沒有專門的細胞器和細胞核；主要代表：?支原體（mycoplast）——最小最簡單的細胞；?細菌?藍藻（又稱藍細菌）（Cyanobacteria）,最小、最簡單的細胞——支原體,支原體（mycoplast）0.1～0.3μm，僅為細菌的十分之一具有細胞的特征：能在培養(yǎng)基上生長具有典型的細胞膜一個環(huán)狀的DNAmRNA和核糖體一分為二的分裂繁殖方式,真核細胞(eukaryoticcell)結構體系,生物膜結構系統(tǒng),遺傳信息表達系統(tǒng),細胞骨架系統(tǒng),原核細胞與真核細胞的主要差異,植物細胞與動物細胞的比較,?細胞壁?液泡?葉綠體,細胞形態(tài)結構的觀察方法,光學顯微鏡技術（LM）電子顯微鏡技術(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,光學顯微鏡,電子顯微鏡,掃描隧道顯微鏡,,,普通復式光學顯微鏡技術,分辨率(D)是指區(qū)分開兩個質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）界質折射率（N）,,,熒光顯微鏡技術（FluorescenceMicroscopy）,熒光顯微鏡的應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本染色，使細胞的不同成分呈現(xiàn)不同的顏色；在光鏡水平用于特異蛋白質的定性和定位；如綠色熒光蛋白(GFP)的應用,光鏡水平對特異蛋白質等生物大分子定性定位的最有力工具,,光學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難以觀察細胞的全貌；,主要電鏡制樣技術,超薄切片技術用于電鏡觀察的基本樣本制備負染色技術染色背景，襯托出樣品的精細結構冰凍蝕刻技術冰凍斷裂與蝕刻復型：主要用來觀察膜斷裂面的蛋白質顆粒和膜表面結構快速冷凍深度蝕刻技術（quickfreezedeepetching）電鏡三維重構技術：電子顯微術、電子衍射與計算機圖象處理相結合,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——表面良好的導電性。,,掃描隧道顯微鏡STM（scanningtunnelmicroscope）,原理：量子力學中的“隧道效應”。其關鍵部件是一個加上一定電壓的精密探針。探針接近物質時，因“隧道效應”而飛出電子，從而產(chǎn)生電流；當表面原子凸凹不平，使探針與物質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,特點分辨本領高，（橫向分辨率為0.1～0.2nm，縱分辨率可達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構的原子排列。納米生物學研究領域中的重要工具。,差速離心,特點介質密度均一；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→內質網(wǎng)與高基體→核蛋白體。用途分離大小相差懸殊的細胞和細胞器?？蓪⒓毎鞒醪椒蛛x，常需進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，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：氯化銫、蔗糖、多聚蔗糖。,速度沉降,特點介質密度較低，介質的最大密度應小于被分離生物顆粒的最小密度。原理介質密度梯度平緩，分離物按各自的沉降系數(shù)以不同的速度沉降而達到分離。,等密度沉降,特點介質密度高，陡度大，介質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處，并停留在那里達到平衡，從而將不同密度的成分分離。,常用細胞化學方法,流式細胞儀,細胞分散并對待測成分進行特異染色；懸滴中的細胞一個一個依次通過檢測器；檢測器可測定每個細胞中待測成分的含量；不同表面標記的細胞所帶電荷情況不同產(chǎn)生不同偏轉，實現(xiàn)細胞的分選。,基本概念①,原代培養(yǎng)（primaryculture）：指直接從機體，特別是幼小動物機體取出的細胞進行的培養(yǎng)，一般指傳代10代以內的培養(yǎng)物。傳代培養(yǎng)（subculture）：是指細胞從一個培養(yǎng)瓶以一定比例轉移接種到另一培養(yǎng)瓶的培養(yǎng)。,基本概念②,細胞株（cellstrain）：從培養(yǎng)細胞中篩選出的具有特定性質或標志的細胞群。細胞系（cellline）：來源于原代培養(yǎng)物，在培養(yǎng)過程中發(fā)生突變或轉化的細胞，在培養(yǎng)條件下可無限傳代的細胞?？寺。╟lone）：亦稱無性系。指由同一個祖先細胞通過有絲分裂產(chǎn)生的遺傳性狀一致的細胞群。,植物細胞培養(yǎng),原生質體培養(yǎng)培養(yǎng)脫壁后的細胞單倍體培養(yǎng)通過花藥或花粉培養(yǎng)可獲得單倍體植株。,細胞融合（cellfusion）通過培養(yǎng)和介導，兩個或多個細胞合并成一個雙核或多核細胞,同核體：相同基因型的細胞融合而成。異核體：不同基因型的細胞融合而成。自發(fā)融合：同種細胞在培養(yǎng)過程中自發(fā)合并的現(xiàn)象。誘發(fā)融合：異種間的細胞必須經(jīng)誘導劑處理才能融合。融合因子：生物方法（滅活的病毒）、化學方法（PEG）、物理方法（電擊和激光）。,單克隆抗體技術,原理：B淋巴細胞能分泌特異抗體，但不能長期培養(yǎng)，瘤細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將兩種細胞雜交而創(chuàng)立了單克隆抗體技術，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）細胞內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基因性質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胞生物學問題的模式生物進行研究。,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；,,,,細胞質膜(plasmamembrane)又稱細胞膜(cellmembrane)：是指圍繞在細胞最外圍，由脂質和蛋白質組成的生物膜生物膜(biomembrane)細胞內的膜系統(tǒng)與細胞膜統(tǒng)稱為生物膜,,,質膜主要結構模型,(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)目前盛行的膜的結構模型,目前對生物膜結構的認識,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：雙極性分子結構：脂質雙分子層,,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；膽固醇的雙重調控；膜蛋白流動性,,膜蛋白的流動性,熒光抗體免疫標記實驗成斑現(xiàn)象（patching）和成帽現(xiàn)象（capping）熒光漂白恢復技術(光脫色恢復技術FRAP),,膜的不對稱性,細胞膜各部分名稱,ES,EF,PF,PS,,,,,膜骨架,膜骨架（membraneassociatedcytoskeleton）是質膜下與膜蛋白相連的纖維蛋白組成的網(wǎng)架結構。血影（ghost）紅細胞經(jīng)低滲處理，細胞破裂釋放出內容物，留下一個保持原形的空殼,脂雙層的不透性和膜轉運蛋白,膜轉運蛋白載體蛋白（carrierprotein）通道蛋白（carrierprotein）,載體蛋白及其功能,特異性構象變化通透酶（permease）：飽和性和競爭性介導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，可調節(jié)性只介導被動運輸離子通道與載體蛋白區(qū)別：極高的轉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：受體與細胞外的配體結合，引起通道蛋白發(fā)生構象變化——“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),特點細胞內或細胞外特異離子濃度或電位發(fā)生變化→構象變化→“門”打開Na+、K+、Ca2+三種電壓門通道結構相似，在進化上是由同一個遠祖基因演化而來。,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（電化學梯度）膜轉運蛋白（通道蛋白、載體蛋白）,簡單擴散（simplediffusion）,自由擴散（freediffusion）特點沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散不需要提供代謝能沒有膜蛋白的協(xié)助物質的通透率取決于分子大小和分子的極性,協(xié)助擴散（facilitateddiffusion）（促進擴散、易化擴散）,特點轉運速率高特異性飽和性,主動運輸（activetransport）,由載體蛋白所介導的物質逆濃度梯度或電化學梯度進行跨膜轉運的方式特點能量——必須與細胞內某種釋放能量的過程相偶聯(lián)載體蛋白——構象變化，影響親和力的改變,ATP驅動泵：ATP酶偶聯(lián)轉運蛋白（協(xié)同轉運）光驅動泵,ATP驅動離子泵,P－型離子泵V－型質子泵F－型質子泵ABC超家族,P－型離子泵-----鈉鉀泵（Na＋-k＋ATPase）,結構α亞基、β亞基機制Na＋依賴的磷酸化k＋依賴的去磷酸化意義——質膜兩側Na＋、k＋不均勻分布有助于維持動物細胞的滲透平衡；胞外高濃度的Na＋代表了大量的能量儲存；驅動轉運溶質進入細胞；,P-型質子泵-----鈣泵（Ca2＋－ATPase）,分布：細胞膜和內質網(wǎng)膜上意義：維持胞質低鈣離子濃度,P-型質子泵（H＋－ATPase）,植物細胞、細菌、真菌（包括酵母）的質膜上建立和維持H＋梯度。哺乳類胃的泌酸細胞質膜上將H＋泵出，將K＋泵進。,V-型質子泵和F-型質子泵,共同點只轉運質子；不發(fā)生自磷酸化V-type膜泡質子泵（vacuolarprotonpump）存在于各類小泡膜上水解ATP逆濃度轉運H＋到細胞器內，維持細胞器內酸性F-type利用質子動力勢合成ATP，也叫H＋ATP合成酶分布于線粒體內膜、植物細胞類囊體膜、細菌質膜,協(xié)同轉運（cotransport）,協(xié)同轉運是由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——膜兩側離子的電化學濃度梯度動物細胞中常常利用膜兩側Na+濃度梯度來驅動。植物細胞和細菌常利用H+濃度梯度來驅動。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,受體介導的胞吞作用,批量內吞和受體介導的內吞受體介導的內吞作用選擇濃縮機制低密脂蛋白、運鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白類激素、糖蛋白等，都是通過受體介導的內吞作用進行的。,分選機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運途徑粗面內質網(wǎng)→高爾基體→分泌泡→細胞表面,胞吐作用,胞吐作用的類型,組成型胞吐作用所有真核細胞意義：質膜更新；胞外基質成分；營養(yǎng)成分或信號分子連續(xù)分泌過程調節(jié)型胞吐作用特化的分泌細胞意義：產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）儲存——刺激——釋放,線粒體的超微結構,兩層單位膜套疊而成的囊狀結構（外膜5～7nm；內膜6nm）；外膜內膜膜間隙內室嵴基本微粒（基粒）,電子傳遞鏈（呼吸鏈）electron－transportchain,定義線粒體內膜上有序排列的有關氧化磷酸化的脂蛋白復合物，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個功能復合物：包埋于線粒體內膜中；Co.Q＋cytC：可流動的遞氫體和遞電子體。,ATP合成酶的分子結構與組成,ATP合成酶廣泛存在于線粒體、葉綠體、異養(yǎng)菌和光合細菌中，是生物體能量轉換的核心酶。ATP合成酶一般分布在線粒體內膜、類囊體膜或質膜上；功能——氧化磷酸化和光合磷酸化，在跨膜質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)的關鍵裝置，也是合成能源物質ATP的關鍵裝置。,ATP合成酶,頭（F1因子，F(xiàn)1－ATPase）由5種多肽組成α3β3γδε復合體具有三個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復合體，嵌入內膜12個c亞基組成一個環(huán)形結構，具有質子通道。,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；細胞色素b→細胞色素c；細胞色素aa3→分子氧。,氧化磷酸化的偶聯(lián)機制,化學滲透假說的主要內容：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＋從線粒體基質側泵到膜間隙，產(chǎn)生質子梯度，即質子動力勢，在此梯度驅動下，H＋穿過內膜上的ATP合成酶流回基質，其能量促使ADP和Pi合成ATP。,化學滲透假說的特點,強調線粒體膜結構的完整性保證質子動力勢的形成。解偶聯(lián)劑的作用機制部分在于改變膜對H＋的通透性。定向的化學反應H＋定向從基質到膜間隙，形成梯度；H＋從膜間隙通過ATP合成酶；,ATP合成酶的作用機制,1979年BoyerP提出構象耦聯(lián)假說。其要點如下：1．ATP酶利用質子動力勢，發(fā)生構象變化，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，三個催化位點的構象不同（L、T、O），與核苷酸的親和力不同。3．質子通過F0時，引起c亞基構成的環(huán)旋轉，從而帶動γ亞基旋轉，由于γ亞基的端部是高度不對稱的，它的旋轉引起β亞基3個催化位點構象的周期性變化（L、T、O），不斷將ADP和Pi加合在一起，形成ATP。,質體,植物細胞具有獨特的細胞器葉綠體（chloroplast）有色體（chromoplast）白色體（leucoplast）,葉綠體的結構,由3部分組成：外被（chloroplastenvelope）類囊體（thylakoid）基質（stroma）含有3種不同的膜：外膜、內膜、類囊體膜3種彼此分開的腔：膜間隙、基質和類囊體腔,葉綠體基質中，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合成糖類等有機化合物，同時釋放氧的過程。,光合作用基本過程,光反應：原初反應；電子傳遞和光合磷酸化；暗反應：（碳同化）,光反應,光能→不穩(wěn)定的化學能需要光能，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。類囊體膜上進行。原初反應；電子傳遞和光合磷酸化；,暗反應,碳同化不穩(wěn)定的化學能→穩(wěn)定的化學能不需要光能，利用光反應生成的ATP和NADPH使CO2還原，合成碳水化合物。在葉綠體基質中進行。,原初反應：葉綠素分子從被光激發(fā)至引起第一個光化學反應為止的過程。包括光能的吸收、傳遞、與轉換。反應過程：,光能,捕光色素分子,反應中心,,,,光能的吸收與傳遞,,光能,化學能,原初反應,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)能給反應中心的作用，無光化學活性。包括全部葉綠素b、大部分葉綠素a、胡蘿卜素和葉黃素。反應中心色素：既是光能的捕捉器，又是光能的轉換器，可將光能轉換為電能。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中心構成，是進行光合作用的最小結構單位。反應中心組成,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＋不斷地轉運到類囊體腔中，使膜內外兩側形成H＋濃度差。,電子傳遞與光合磷酸化,光系統(tǒng)Ⅱ發(fā)生光化學反應：產(chǎn)生強氧化劑P680+，弱還原劑Ph-。水光解，產(chǎn)生兩個質子，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復合物→PC結果：基質中的一對質子被泵至類囊體腔光系統(tǒng)Ⅰ發(fā)生光化學反應：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同化為有機物質，是通過光合磷酸化產(chǎn)生的ATP和NADPH的換能作用實現(xiàn)的。機制：在類囊體膜兩側形成的質子電動勢差，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,活躍的化學能（ATP，NADPH）→穩(wěn)定的化學能（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,光反應和暗反應的比較,,,,,,,,,,,場所,條件,物質變化,能量變化,光反應,暗反應,基粒類囊體上,基質中,光、色素、酶,多種酶,水的光解,CO2的固定、還原,,光能活躍化學能,,,,,產(chǎn)物,O2ATPNADPH,糖類穩(wěn)定的化學能,,(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胞，其外面環(huán)列著葉肉細胞對CO2的固定由兩類細胞配合完成。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的運送與裝配,由核基因編碼，在細胞質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行更新和裝配。線粒體內膜上存在內外膜接觸點，蛋白質可一次進入基質。蛋白質的轉運裝置——轉位因子由兩部分構成膜上受體蛋白質通過的孔道蛋白質合成定位的特點——后轉移方式先合成前體形式，然后運輸?shù)骄€粒體或葉綠體內。,,前體蛋白=成熟蛋白+導肽轉運前的狀態(tài)：伸展的前體蛋白；轉運后的狀態(tài):信號序列在導肽酶的作用下，被切除，形成的成熟蛋白重折疊。被轉運蛋白所到達的特定部位：外膜、內膜、膜間隙、基質。進入不同部位的蛋白具有不同的轉運途徑。,導肽,導肽前體蛋白N端的蛋白質信號序列，能牽引蛋白質通過線粒體膜，轉運到位后被水解切除。導肽的特點多位于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。有識別線粒體的信息，但對轉運的蛋白質無特異性的要求。,線粒體和葉綠體的起源,內共生假說線粒體是由共生于原始真核細胞內的細菌演變而來。非共生假說線粒體的發(fā)生是質膜內陷的結果。非共生假說的依據(jù)：1.細菌的中膜體與線粒體非常相似均為凹陷的細胞膜。2.質粒DNA與線粒體DNA比較有許多相似之處。,,,細胞質基質的涵義,基本概念細胞質基質是細胞質內除細胞器和內含物以外的、較為均質和半透明的膠狀物質。生物化學家稱之為胞質溶膠。成分——極其龐雜中間代謝有關的酶類、細胞骨架結構、大量的蛋白質和RNA分子。特點——高度有序的體系多酶復合體錨定于細胞骨架上附著于生物膜上,,,,細胞內膜系統(tǒng)（endomembranesystem）,內膜系統(tǒng)的定義在結構、功能和發(fā)生上相關的，由膜圍繞的細胞器或細胞結構內膜系統(tǒng)的組成內膜系統(tǒng)的意義◆擴大了細胞內的膜面積◆高度分區(qū)化◆膜分化內膜系統(tǒng)的特點動態(tài)結構，具有流動性、鑲嵌性、不對稱性和蛋白質的極性,內質網(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)狀結構內膜系統(tǒng)的發(fā)源地使細胞內膜的表面積大增形成了完整封閉體系是細胞內除核酸外的大分子合成基地,內質網(wǎng)的類型,糙面內質網(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合體光面內質網(wǎng)（smoothendoplasmicreticulum，sER）分支管狀，只是內質網(wǎng)連續(xù)結構的一部分微粒體（microsome）,內質網(wǎng)的功能——ER是細胞內蛋白質與脂類合成的基地,蛋白質的合成◆分泌的蛋白質◆膜的整合蛋白◆可溶性駐留蛋白脂質的合成,蛋白質的修飾與加工新生多肽的折疊與裝配rER的功能,分泌蛋白在內質網(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合——→合成暫停信號識別顆粒與DP結合；核糖體與內質網(wǎng)膜上的易位子（translocon）結合信號識別顆粒脫離，返回胞質，重新利用肽鏈穿入內質網(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胞中：合成外輸性脂蛋白顆粒的基地肝細胞葡萄糖的釋放（G-6PG）Ca2＋濃度的調控,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、物質轉運與生化極性組成①高爾基體順面網(wǎng)狀結構（CGN）②高爾基體中間膜囊（medialGolgi）③高爾基體反面網(wǎng)狀結構（TGN）④周圍大小不等的囊泡（高爾基小泡、分泌泡）結構特點動態(tài)結構,,高爾基體的功能,高爾基體與細胞的分泌活動蛋白質的糖基化及其修飾蛋白酶的水解和其它加工過程蛋白質的分選及運輸,,,高爾基體與細胞的分泌活動,轉運途徑：分泌性蛋白、膜蛋白、溶酶體酶、膠原纖維等胞外基質等成分都是通過高爾基體完成其定向轉運過程的。蛋白質的分類與轉運：蛋白質的分選及其轉運的信息僅存在于編碼該蛋白質的基因本身，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)定位復雜的加工意義分選信號蛋白質的構象和穩(wěn)定性蛋白質的水溶性及蛋白質所帶電荷的性質,蛋白酶的水解和其它加工過程,方式◇蛋白原在高爾基體內切除N-端或兩端的序列◇蛋白質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前體在不同細胞、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◇彌補缺少包裝并轉運到分泌泡中的必要信號◇有效地防止這些活性物質在合成它的細胞內起作用,溶酶體形態(tài)結構與類型,溶酶體酶：60余種，異質性（heterogenous）最適pH為5.0左右標志酶——酸性磷酸酶（acidphosphatase）,溶酶體的結構類型,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,膜內側高度糖基化——膜結構完整膜上H＋泵——pH5.2膜上載體蛋白——向胞質輸送養(yǎng)料,溶酶體的功能基本功能——消化作用,①細胞的自我更新（自噬作用）②防御功能③作為細胞內的消化“器官”為細胞提供營養(yǎng)④其它特殊功能：細胞分泌頂體反應細胞凋亡（自溶作用)免疫功能,自噬作用：溶酶體與自噬泡融合，將自身的某些結構加以降解。,自溶作用：溶酶體膜受損，其內酸性水解酶大量釋放到細胞質空間，造成細胞溶解死亡。,溶酶體與疾病,貯積癥：溶酶體酶缺失或異常，導致某些物質不被消化，而遺留在溶酶體中，影響細胞代謝，引起疾病。矽肺：二氧化矽引起的細胞自溶作用類風濕關節(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)結構囊泡結構——單層膜圍繞，0.5um，圓形、橢圓形或啞呤形內含物——過氧化氫酶（標志酶）依賴黃素（FAD）的氧化酶特點異質性的細胞器尿酸氧化酶結晶,過氧化物酶體的功能RH2+O2→R+H2O2H2O2+R’H2→R’+H2O,動物細胞（肝細胞或腎細胞）——解毒作用分解脂肪酸等高能分子向細胞直接提供熱能植物中——葉肉細胞，光呼吸反應種子萌發(fā)，乙醛酸循環(huán),過氧化物酶體的發(fā)生,分裂方式增值，進一步裝配成熟膜脂可能在內質網(wǎng)上合成后轉運而來蛋白成分在細胞質基質中合成，然后轉運到過氧化物酶體,信號假說,信號假說內容分泌蛋白N端序列作為信號肽，指導分泌性蛋白到內質網(wǎng)膜上合成，在蛋白質合成結束之前信號肽被切除。指導因子①蛋白質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，以此指導分泌蛋白在糙面內質網(wǎng)中的合成和轉運，在蛋白質合成結束前被切除共轉移（Cotranslocation）肽鏈一邊合成一邊轉移到內質網(wǎng)腔中的方式起始轉移序列和終止轉移序列起始轉移序列和終止轉移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)只有N端信號序列的肽鏈將進入內質網(wǎng)腔,,導肽與后轉移,導肽指導線粒體、葉綠體中的絕大多數(shù)蛋白質和過氧化物酶體中的蛋白質從胞質中轉移到相應細胞器的信號序列后轉移（posttranslocation）蛋白質在細胞質基質中合成以后再轉移到這些細胞器中蛋白質跨膜轉移過程需要ATP使多肽去折疊，還需要一些蛋白質的幫助（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）,細胞中的某些蛋白質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合，從而幫助這些多肽轉運、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”。,,,,細胞通訊的三個環(huán)節(jié)細胞信號發(fā)放——細胞釋放信號分子，將信息傳遞給其它細胞信號轉導————外界信號（如光、電、化學分子）作用于細胞表面受體，引起胞內信使的濃度變化細胞內生理變化——因胞內信使的濃度變化導致的細胞應答反應的一系列過程,,細胞通訊：一個細胞發(fā)出的信息通過介質（配體）傳遞到另一個細胞并產(chǎn)生相應生物學效應的過程。細胞間實現(xiàn)通訊的關鍵——細胞信號轉導,細胞通訊的方式,,化學通訊分泌化學信號進行通訊接觸性依賴的通訊細胞間直接接觸，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),化學通訊,細胞分泌一些化學物質（如激素）至細胞外，作為信號分子作用于靶細胞，調節(jié)其功能，可分為4類。旁分泌突觸信號發(fā)放內分泌自分泌,胞外信號介導的細胞通訊過程,信號分子的釋放；信號分子運送至靶細胞；靶細胞上特異性受體與信號分子結合并激活；活化的受體啟動細胞內信號轉導途徑；引發(fā)細胞功能、代謝或發(fā)育的改變；信號解除，細胞停止反應。,信號分子,信號分子種類繁多化學信號：激素、神經(jīng)遞質、局部遞質等；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入靶細胞，與胞內受體結合形成激素-受體復合物，調節(jié)基因表達水溶性信號分子不能穿過靶細胞膜，只能經(jīng)膜上的信號轉換機制實現(xiàn)信號傳遞NO（氣體性信號分子）能進入細胞直接激活效應酶，參與體內眾多的生理病理過程,受體（receptor）,定義：能夠識別和選擇性結合某種配體，并通過信號轉導作用將胞外信號轉換為胞內信號，產(chǎn)生特異生物學效應的大分子物質?；瘜W性質：多為糖蛋白，少數(shù)為糖脂或其復合物；結構——2個功能域配體結合域產(chǎn)生效應的功能域,受體的分類,細胞內受體（intracellularreceptor）識別結合小的脂溶性信號分子及NO；細胞表面受體（cellsurfacereceptor）識別結合親水性信號分子（分泌型和膜結合型）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最早產(chǎn)生的小分子第二信使具有信號轉換、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）、二酰基甘油（DG）第三信使——Ca2＋,分子開關（molecularswitches）,在細胞內一系列信號傳遞的級聯(lián)反應中，具有正、負精確調控機制的分子GTPase開關蛋白結合GTP而活化：釋放GDP而結合GTP；結合GDP而關閉：GTP水解生成GDP；開關蛋白（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；,信號轉導系統(tǒng)及其特性,細胞表面受體介導的信號途徑步驟特異性受體識別信號分子并與之結合；通過分子開關機制產(chǎn)生胞內信號；信號放大：酶的級聯(lián)反應；反應終止：受體脫敏或受體下調；,信號轉導系統(tǒng)的主要特性,特異性；放大作用；信號終止或下調；整合作用；,細胞內受體及其對基因表達的調節(jié),本質：依賴激素激活的基因調控蛋白；受體與抑制性蛋白形成復合物處于非活化狀態(tài)；信號分子與受體結合→抑制性蛋白解離→DNA結合位點暴露→激活；結構激素結合域（C端）DNA/Hsp90結合域（中部）轉錄激活域（N端）,甾類激素介導的信號通路,甾類激素親脂性小分子，可簡單擴散過膜，通?？捎绊懠毎只乳L期的生物學效應初級反應階段直接活化少數(shù)特殊基因的轉錄，反應迅速次級反應階段初級反應產(chǎn)物活化其它基因，產(chǎn)生延遲的放大作用,一氧化氮介導的信號通路,乙酰膽堿→血管內皮→Ca2+濃度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌細胞→鳥苷酸環(huán)化酶→cGMP→血管平滑肌細胞的Ca2+離子濃度下降→平滑肌舒張→血管擴張、血流通暢,NO脂溶性，可快速擴散透過細胞膜，作用于鄰近細胞。NO的生成：血管內皮細胞和神經(jīng)細胞，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節(jié)機制，靶細胞上NO的多少直接與NO的合成有關。NO能激活靶細胞內可溶性鳥苷酸環(huán)化酶（G-cyclase）而使靶細胞內cGTP濃度升高。,NO的性質,G-蛋白偶聯(lián)的受體,G-蛋白偶聯(lián)的受體是指配體－受體復合物與靶蛋白（效應酶或通道蛋白）的作用要通過與G蛋白的偶聯(lián)，才能在細胞內產(chǎn)生第二細胞，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內影響細胞的行為。G-蛋白偶聯(lián)受體的結構7次跨膜蛋白胞外結構域識別信號分子胞內結構域與G蛋白耦聯(lián)活化G蛋白，調節(jié)相關酶活性，在細胞內產(chǎn)生第二信使。,G蛋白的結構與活化,G蛋白是異三聚體GTP結合調節(jié)蛋白，含α、β、γ三個亞基α亞基具有GTP酶活性，能催化所結合的GTP水解，恢復無活性的三聚體狀態(tài)；與GTP的結合暴露其上AC結合位點，使酶激活（Gs）或抑制（Gi）。分子開關關閉態(tài)——G蛋白－GDP，失活開啟態(tài)——Gα－GTP，激活,,G-蛋白偶聯(lián)受體介導的細胞信號通路,●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→基因調控蛋白→基因轉錄胞質中蛋白質的修飾關鍵環(huán)節(jié)G-蛋白偶聯(lián)受體G-蛋白活化與調節(jié)第一個效應酶——腺苷酸環(huán)化酶第二信使——cAMP兩條反應鏈Rs－Gs－AC激活AC活性；Ri－Gi－AC抑制AC活性；,,腺苷酸環(huán)化酶（AC）和cAMP,化學性質跨膜糖蛋白活性在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的主要效應活化蛋白激酶A，激活靶酶和開啟基因表達,蛋白激酶A（A－kinase）,結構2個調節(jié)亞基（cAMP結合位點）2個催化亞基激活鈍化復合體（四聚體）－cAMP結合→調節(jié)亞基解離→活化催化亞基活性催化細胞內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Ca2+濃度升高→Ca2+結合蛋白(CaM)→細胞反應②→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內pH升高反應的終止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＋結合蛋白（鈣調蛋白），引起細胞反應；信號的終止——內質網(wǎng)膜上的鈣泵鈣調蛋白（calmodulin,CaM)Ca2＋－CaM為活化復合體，與靶酶結合將其活化,離子通道偶聯(lián)受體,配體與受體的結合改變通道蛋白的構象，導致離子通道的開啟或關閉，改變質膜的離子流變化，瞬間將化學信號轉換為電信號。配體門控通道受體門控通道分布可興奮細胞的細胞質膜：4次跨膜蛋白；內質網(wǎng)或其它細胞器膜：6次跨膜蛋白；,離子通道偶聯(lián)受體特點,既是受體（配體結合位點）又是離子通道（效應器）結構：跨膜蛋白，兩個結構域信號結合位點：對配體的特異性結合；離子通道：對離子的選擇性；跨膜信號轉導無需中間步驟主要存在于神經(jīng)細胞或其他可興奮細胞間的突觸信號傳遞,G蛋白偶聯(lián)受體介導離子通道的調控,某些神經(jīng)遞質的受體是G蛋白偶聯(lián)受體，效應器是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合位點；胞內——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：調控細胞生長、分化。胞外配體包括各種生長因子、胰島素等。結構：胞外結構域（配體結合位點）疏水的跨膜α螺旋胞質結構域（蛋白酪氨酸激酶活性）,RTK-Ras蛋白信號通路,信號轉導配體→受體→受體二聚化→受體自磷酸化→激活RTK→胞內信號蛋白→啟動信號傳導RTK-Ras信號通路配體→RTK→adaptor→GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→進入細胞核→其它激酶或基因調控蛋白（轉錄因子）的磷酸化修飾。,Ras蛋白,ras基因的產(chǎn)物，分布于質膜胞質側；功能：GTP結合蛋白，GTPase活性；Ras是分子開關GRF使Ras釋放GDP結合GTP而活化；GAP（GTP酶活化蛋白）使Ras失活。,細胞信號傳遞的基本特征,多途徑、多層次，且具有收斂或發(fā)散的特點細胞的信號傳導既具有專一性又有作用機制的相似性信號的放大作用和信號作用的終止并存細胞以不同的方式產(chǎn)生對信號的適應,蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息,細胞內各種不同的信號通路不是彼此孤立的，細胞信號傳遞最重要的特征之一是構成一個復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)，它具有高度的非線性特點。信號網(wǎng)絡系統(tǒng)中各種通路之間的相互關系稱為“crosstalk”,細胞骨架的涵義,狹義的細胞骨架（細胞質骨架cytoskeleton）真核細胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系。微絲、微管、中間纖維；廣義的細胞骨架細胞核骨架、細胞質骨架和細胞外基質。核骨架或核基質、核纖層與中間纖維在結構上相互連接，形成貫穿細胞核和細胞質的網(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)定性微絲結構肌肉中的細絲；微絨毛中的軸心微絲；多數(shù)非肌細胞中為動態(tài)結構：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,細胞松弛素（cytochalasins）是真菌的一種代謝產(chǎn)物，可以切斷微絲，并結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。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肌動蛋白結合，而不與G肌動蛋白結合。,1.2.3應力纖維,結構類似肌原纖維，使細胞具有抗剪切力。,應力纖維由大量平行排列的微絲組成，是真核細胞中廣泛存在的微絲束結構。,微絨毛,腸上皮細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)結構。成分：肌動蛋白；微絲結合蛋白；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胞質分裂環(huán),有絲分裂末期，即將分裂的兩個子細胞間產(chǎn)生一個收縮環(huán)。結構收縮環(huán)由大量平行排列的微絲組成，在很短時間內，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，使兩個子細胞分開。,分子馬達,分子馬達（molecularmotor）依賴于微管：驅動蛋白（kinesin）動力蛋白（dynein）依賴于微絲；肌球蛋白分子馬達特點有微管或微絲結合位點；細胞器或膜狀小泡結合位點；ATP結合位點及ATPase活性；,肌纖維的結構,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)中的有關蛋白,肌球蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白其它微絲結合蛋白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合；②肌鈣蛋白的作用在于消除原肌球蛋白的抑制作用（內陷入溝，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合；③Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結合，頭部向M線方向彎曲，引起細肌絲向M線移動；④ADP釋放ATP結合上去，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,微管的結構組成,微管蛋白（tubulin）微管總蛋白的80％～95％；α亞基、β亞基；很大同源性，進化保守；微管蛋白異二聚體；微管結合蛋白MAP和tau蛋白MAP和tau蛋白不是構成微管管壁的基本構件，而是在微管蛋白裝配成微管后，結合到微管表面。作用①穩(wěn)定微管；②構成微管間的連接，使微管成一定的排列；③使微管與其它結構，主要是膜結構相連接；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（結構單位）；異二聚體首尾相連→原纖維；原纖維側面擴展至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構上不是等同的β微管蛋白所處的一端為（＋）極；α微管蛋白所處的一端為（－）極。細胞內所有由微管構成的亞細胞結構也是有極性的。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：促進微管的裝配和穩(wěn)定。,微管的功能,維持細胞形態(tài)：維持細胞的不對稱形狀，以及細胞的突起部分。細胞內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)或實驗處理解聚后重新裝配的發(fā)生處稱為微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）。MTOC包括中心體，基體，著絲粒等結構；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亞纖維延續(xù)；C亞纖維終止于纖毛板或基板附近。自我復制，發(fā)生于S期。,鞭毛和纖毛,鞭毛和纖毛的基本結構軸心“9＋2”結構：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；內鞘；,紡錘體和染色體運動,間期——→分裂期胞質微管網(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,成分復雜，嚴格的組織特異性,中間絲蛋白分子結構特征,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α螺旋區(qū)形成雙股超螺旋，構成“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,在細胞質中起支架作用，并與細胞核的定位有關；在細胞間或組織中起支架作用；角蛋白參與橋粒的形成和維持；結蛋白參與構建肌肉Z盤；與mRNA的運輸有關，胞質mRNA錨定于中間纖維可能對其在細胞內的定位及其是否翻譯起決定作用。,細胞核,細胞核是細胞遺傳與代謝的調控中心。常以核質比來估算核的大小。正常細胞NP≈0.5，分裂期細胞NP>0.5，衰老細胞NP<0.5。細胞核的結構①核被膜②核仁③核基質④染色質,核被膜（Nuclearenvelope）,核被膜構成①內核膜（innernuclearmembrane）②外核膜（outernuclearmembrane）內質網(wǎng)的一部分，胞質面附有核糖體。③核周隙（perinuclearspace）寬20~40nm，與內質網(wǎng)腔相通。核孔與孔膜區(qū)核纖層：位于內核膜的內表面的纖維網(wǎng)絡，可支持核膜，并與染色質及核骨架相連。,核被膜在細胞周期中的崩解與裝配,分裂期：去裝配；雙層核膜→單層膜泡，核孔復合體解體，核纖層去裝配；去裝配非隨機發(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重新形成；時序性：LBR優(yōu)先與染色質結合，gp210后與染色質結合。核被膜的去裝配和重新裝配受細胞周期調控因子的調節(jié)，這種調節(jié)作用可能是通過對核纖層蛋白、核孔復合體蛋白等進行磷酸化與去磷酸化修飾來實現(xiàn)。,核孔結構模型,橫向（周邊→核孔中心）環(huán)→輻→栓；縱向（胞質面→核質面）胞質環(huán)→輻（＋栓）→核質環(huán)；,胞質環(huán)（外環(huán)）：8個蛋白顆粒分別對應8條短纖維，對稱分布伸向胞質；核質環(huán)（內環(huán)）：8個蛋白顆粒分別對應8條短纖維，對稱分布伸向核質，其末端形成一個小環(huán)，小環(huán)由8個顆粒組成，整個結構一起稱“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；,輻的結構,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，連接內外環(huán)，支持作用；腔內亞單位：外側，穿過核膜，伸入膜間腔；環(huán)帶亞單位：8個顆粒環(huán)繞，形成核質交換的通道；,親核蛋白與核定位信號,親核蛋白定義：在胞質中合成，需要或能夠進入細胞核內發(fā)揮功能的一類蛋白質，即親核蛋白。親核蛋白一般都有特殊的氨基酸序列，保證了整個蛋白質能通過核孔復合體被轉運到細胞核內。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。,染色質是指間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結構，是間期細胞遺傳物質存在的形式。染色體是指在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，由染色質聚縮而成的棒狀結構。是細胞周期中不同的功能階段間期：染色質為高度分散狀態(tài)，有利于遺傳信息的復制和表達；分裂期，染色體高度螺旋化，有利于遺傳物質的平均分配。,染色質的基本結構單位,核小