细胞生物学各章节重点内容整理.doc

. 第一章 细胞质膜1、被动运输 是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。2、主动运输 是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。转运的溶质分子其自由能变化为正值，因此需要与某种释放能量的过程相耦连。主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。3、紧密连接 是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间。紧密连接有两个主要功能：一是紧密连接阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起重要封闭作用，二是形成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。4、通讯连接一种特殊的细胞连接方式，位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，主要包括间隙连接、神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。动物与植物的通讯连接方式是不同的，动物细胞的通讯连接为间隙连接,而植物细胞的通讯连接则是胞间连丝5、桥粒 是一种常见的细胞连接结构，位于中间连接的深部。一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈板样结构，汇集很多微丝，这种结构和加强桥粒的坚韧性有关。物质跨膜运输的方式和特点、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。主要分为两种类型： （1）简单扩散 ：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； 不需要提供能量；没有膜蛋白的协助。属于这种运输方式的物质有水分子、气体分子、脂溶性的小分子物质等。 （2）协助扩散 ：比自由扩散转运速率高； 存在最大转运速率； 在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度不再增加，运输也不再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和； 有特异性，即与特定溶质结合。这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。 不需要提供能量。属于这种运输方式的物质有某些离子和一些较大的分子如葡萄糖等物质 、主动运输 物质从浓度梯度从低浓度的一侧向高浓度的一侧方向跨膜运输的过程。此过程中需要消耗细胞生产的能量，也需要膜上载体协助。属于这种运输方式的物质有离子和一些较大的分子如葡萄糖、氨基酸等物质。主动运输根据其过程所需的能量来源不同，可将其归纳为三种主要类型： （1）ATP驱动泵：ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运动。 （2）耦连转运蛋白：是介导各种离子和分子的跨膜运动。这类转运蛋白包括2种基本类型：同向转运蛋白和反向转运蛋白。这两类转运蛋白使一种离子或分子逆浓度梯度的运动与一种或多种不同离子顺浓度梯度的运动耦连起来。 （3）光驱动泵：主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相耦连，如菌紫红质利用光能驱动氢离子的转运。、膜泡运输 物质进出细胞不需穿透细胞膜，而是借助各种膜泡来达到运输的目的。运输过程中涉及膜的融合，不需要膜上载体协助，但需要消耗细胞生产的能量，是一种物质的批量运输方式，又包括胞吞作用和胞吐作用。（1）胞吞作用 大分子物质通过与膜上特异性受体结合而附着于膜上，这部分细胞膜内陷形成有被小窝，将附着物包在里面，然后分离下来形成小囊泡进入细胞内部，之后一般与溶酶体相融合，以此达到运输的目的。此过程中物质不需穿透细胞膜，不需要膜上载体协助，但需要受体的帮助，也需要消耗细胞生产的能量，其方向是从细胞外到细胞内。白细胞吞噬细菌就属于这种方式。 （2）胞吐作用 细胞内合成的某些大分子物质先包裹在小囊泡中，然后转移到细胞膜处并与之融合，最后囊泡中的物质排出细胞外，组成囊泡的膜成为细胞膜的一部分。此过程中物质也不需穿透细胞膜，不需要膜上载体协助，但需要特定信号的调节，也需要消耗细胞生产的能量，其方向则是从细胞内到细胞外。分泌蛋白的分泌就属于这一方式。第二章 内膜系统1、分子伴侣 一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能的组份。热休克蛋白就是一大类分子伴侣。2、泛素 泛素(ubiquitin)是一种存在于所有真核生物（大部分真核细胞）中的小蛋白，由76个氨基酸残基组成，它的主要功能是在蛋白质降解过程中，多个泛素分子共价结合到含有不稳定氨基酸残基的蛋白质的N端，使其被26S蛋白酶体完全水解。3、糙面内质网 糙面内质网(rough endoplasmic reticulum, RER)是多呈排列极为整齐的扁平膜囊状的核糖体和内质网共同构成的复合机能结构，与细胞核的外层膜相连通。糙面内质网的功能是合成分泌性的蛋白质和多种膜蛋白，并把它从细胞输送出去或在细胞内转运到其他部位。凡蛋白质合成旺盛的细胞，糙面内质网便发达。4、光面内质网 光面内质网(smooth endoplasmic reticulum, SER)为表面不带有核糖体的内质网，为分支管状结构，是细胞内脂类物质进行合成的场所，广泛存在于各种类型的细胞中，包括合成胆固醇的内分泌腺细胞、肌细胞、肾细胞等。5、溶酶体 溶酶体（lysosomes）真核细胞中的一种细胞器；为单层膜包被的囊状结构，内含多种酸性水解酶，其主要功能的进行细胞内的消化作用。溶酶体在维持细胞正常代谢活动以及防御等方面起着重要作用。什么是蛋白质的分选，蛋白质的分选途径有哪些？ 依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程称为蛋白质的分选。蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的生物学活性。 蛋白质分选途径大体可分为两种： （1）翻译后转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜周围的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白 （2）共翻译转运途径：蛋白质合成在游离核糖体上起始后由信号肽引导移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，在经高尔基体加工包装运输到溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。 从蛋白质分选的转运方式或机制来看，可将蛋白质转运分为4类： （1）、蛋白质的跨膜转运：主要指在细胞质基质合成的蛋白质转运至内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。 （2）、膜泡运输：蛋白质通过不同类型的转运小泡从其糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选运至细胞不同的部位。 （3）、选择性的门控转运：指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成核输入或从细胞核返回细胞质。 （4）、细胞质基质中的蛋白质的转运：上述几种分选类型也涉及蛋白质在细胞基质中的转运，这一过程显然与细胞骨架系统密切相关，但由于细胞质基质的结构并不清楚，因此对其中的蛋白质转运特别是伴随信号转导途径中的蛋白质分子的转运方式了解很少。简述溶酶体的功能以及溶酶体酶的形成溶酶体的功能：（1）调节代谢：在细胞分化过程中，某些衰老的细胞器和无用的生物大分子等陷入溶酶体内并被消化掉，这是机体自身更新组织的需要。（2）异吞噬作用：与食物泡融合，将细胞吞噬进的食物或致病菌等大颗粒物质消化成生物大分子，对高等动物而言细胞的营养物质主要来源于血液中的大分子物质，而一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞低密脂蛋白获得胆固醇，它们与初级溶酶体相融合后成为次级溶酶体。次级溶酶体内的各种大分子在水解酶的作用下，被分解为小分子物质，小分子通过溶酶体膜上的载体蛋白转运到细胞质中，供细胞代谢使用。防御作用：如吞噬细胞可吞入病原体，在溶酶体中将病原体杀死和降解。（3）自溶作用：形态建成，清除死亡细胞。个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，如昆虫和蛙类的变态发育等等。这一过程是在基因控制下实现的，称为程序性细胞死亡，注定要消除的细胞以出芽的形式形成凋亡小体，被巨噬细胞吞噬并消化。（4）其他重要生理功能：参与分泌过程的调节，如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。形成精子的顶体：顶体相当于一个化学钻，可溶穿卵子的皮层，使精子进入卵子。所有白细胞均含有溶酶体性质的颗粒，能消灭入侵的微生物。溶酶体在病理过程中也有重要意义。由于肺巨噬细胞吞噬吸入的硅或石棉粉尘，引起溶酶体破裂和水解酶的释放，刺激结缔组织纤维的增加，导致硅肺的发生。组织缺氧（如心肌梗死）也可造成溶酶体的急性释放，使血液中有关酶的浓度迅速增高。溶酶体酶的形成： 内质网上核糖体合成溶酶体蛋白进入内质网腔进行N-连接的糖基化修饰，溶酶体酶蛋白先带上3个葡萄糖、9个甘露糖和2个N-乙酰葡萄糖胺，后切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖转移至高尔基体在高尔基体的顺面膜囊中寡糖链上的甘露糖残基被磷酸化形成M6P，在高尔基体的反面囊膜和TGN膜上存在M6P受体以出芽的方式转运到溶酶体中。第三章 叶绿体与线粒体 1、原初反应 是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的过程，它包括光能的吸收、传递与转换，即光能被天线色素分子吸收，并传递至反应中心，在反应中心发生最初的光化学反应，使电荷从而将光能转换为电能的过程。原初反应与生化反应相比，其速度非常快，只有10-19 -10-12s，由于速度快，散失的能量少，所以其光能利用率高。2、光反应 光反应只发生在光照下，是由光引起的反应。光反应发生在叶绿体的基粒片层（光合膜）。光反应从光合色素吸收光能激发开始，经过水的光解，电子传递，最后是光能转化成化学能，以ATP和NADPH的形式贮存。3、化学渗透学说 电子在呼吸链中传递，通过线粒体内膜上电子传递体，使质子（H+）由膜内侧向外侧定向转移，由于H+自由的回到内侧，故形成跨膜的质子梯度（质子动力势），这种质子动力势中蕴藏的能量驱动ADP与Pi形成ATP。4、碳同化是指植物利用光反应中形成的同化力(ATP和NADPH)，将CO2转化为碳水化合物的过程。二氧化碳同化是在叶绿体的基质中进行的，有许多种酶参与反应。高等植物的碳同化途径有三条，即C3途径、C4途径和CAM（景天酸代谢）途径。5、光合磷酸化由光照所引起的电子传递与磷酸化作用相耦联而生成ATP的过程，光合作用通过光合磷酸化在光下把Pi和 ADP转为ATP，用于CO2而将能量储存在有机物中。光合磷酸化按照电子传递的方式可将光合磷酸化分为非循环和循环两种类型。光合磷酸化中ATP合成的机制在光合作用的光反应中，两个光系统的联合作用将水裂解释放的电子传递到NADP+，以NADPH的形式暂时储存了所吸收的光能中的一部分；另一部分光能以电化学势（质子梯度）的形式储存起来，用来提供合成ATP的驱动力。它和线粒体中发生的氧化磷酸化过程一样，能够将电子传递所释放的能量转换成ATP中的化学能，ATP合酶使电子传递过程中所形成的质子梯度与磷酸化过程耦联在一起。随着电子从H2O转移到NADP+，大约每4个电子的转移（即1分子O2的形成），在类囊体腔中，约增加了12个H+，其中4个H+是由放氧复合体直接提供的；8个H+是由细胞色素b6f复合体从基质中转运的。在ATP合成的高峰期测得的结果是，类囊体膜两侧的质子浓度相差1000倍，相当于3个单位的pH。这是可用于ATP合成的强大驱动力。在电子传递过程中，H+从基质转移到类囊体腔的同时，电荷由其他离子向基质转移而得到补偿，以致不会产生明显的膜电位，所以，叶绿体中的质子驱动力主要来自于pH。为何说线粒体和叶绿体是半自主性细胞器？ 线粒体和叶绿体均有自己的一套遗传体系，有自己的蛋白质合成系统，线粒体和叶绿体中有DNA和RNA、核糖体、氨基酸活化酶等；这两种细胞器均有自我繁殖所必需的基本组分，具有独立进行转录和转译的功能。迄今为止，已知线粒体基因组仅能编码约20种线粒体膜和基质蛋白并在线粒体核糖体上合成；线粒体和叶绿体的绝大多数蛋白质是由核基因编码，在细胞质核糖体上合成，然后转移至线粒体或叶绿体内。这些蛋白质与线粒体或叶绿体DNA编码的蛋白质协同作用，可以说，细胞核与发育成熟的线粒体和叶绿体之间存在着密切的、精确的、严格调控的生物学机制。在二者协同作用的关系中，细胞核的功能更重要，一方面它提供了绝大部分遗传信息；另一方面它具有关键的控制功能。也就是说，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，而对核遗传系统有很大的依赖性。因此，线粒体和叶绿体的生长和增殖是受核基因组及其自身的基因组两套遗传系统的控制，所以称为半自主性细胞器。 第四章 细胞核1、核小体核小体是由DNA和组蛋白形成的染色质基本结构单位，包括200bp左右DNA、一个组蛋白八聚体和一分子组蛋白H1。核小体的形状类似一个扁平的碟子或一个圆柱体。染色质就是由一连串的核小体所组成。2、核被膜核被膜是真核生物的细胞核的最外层结构，是细胞核与细胞质之间的界膜。由两层平行但不连续的单位膜所组成，面向核质的一层膜称为内核膜，面向胞质的另一层膜称为外膜，两层膜之间有20-40nm的透明间隙，称为核周间隙或核周池。核被膜上的核孔复合体贯穿内外核膜，是核质物质交换的通道。3、核孔复合体 是核被膜上沟通核质和细胞质的复杂隧道结构，由多种核孔蛋白构成，隧道的内、外口和中央有由核糖核蛋白组成的颗粒，对进出核的物质有控制作用。其主要有四种结构组分：胞质环，位于核孔边缘的胞质面一侧，又称外环；核质环，位于核孔边缘的核质面一侧，又称内环；辐，由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对的纤维；栓，又称中央栓。位于核孔中心，呈颗粒状或棒状。 核孔复合体的功能是核质交换的双向选择性亲水通道，是一种特殊的跨膜运输的蛋白质复合体。他具有双功能和双向性。双功能表现在两种运输方式：被动扩散与主动运输。双向性表现在既介导蛋白质的入核运输，又介导RNA RNP等的出核运输。4、染色质和染色体 染色质是遗传物质的载体。染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂的特定阶段，由染色质聚缩而成的棒状结构。实际上，二者之间的区别主要并不在于化学组成上的差异，而在于包装程度不同，反映了它们在细胞周期不同的功能阶段中所处的不同的结构状态。在真核细胞的细胞周期中，大部分时间是以染色质的形态而存在的。5、组蛋白 组蛋白是构成真核生物体细胞染色体的基本结构蛋白，与DNA结合但没有序列特异性，是一类小分子碱性蛋白质。主要分成5类：H1、H2A、H2B、H3、H4，它们富含带正电荷的碱性氨基酸，能够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。第五章 细胞骨架1、微丝 微丝是由肌动蛋白分子螺旋状聚合成的纤丝，又称肌动蛋白丝，与微管和中间纤维共同组成细胞骨架，是一种所有真核细胞中均存在的分子量大约42kDa的蛋白质，也是一种高度保守的蛋白质，因物种差异（例如藻类与人类）的不同不会超过20%。微丝对细胞贴附、铺展、运动、内吞、细胞分裂等许多细胞功能具有重要作用。2、肌球蛋白 微丝的马达蛋白，依赖于细胞骨架，通过水解ATP，把ATP中蕴藏的化学能转化为机械能的一类蛋白质。在骨骼肌细胞内，多个型肌球蛋白分子组装成肌原纤维的粗丝并被相关的细胞结构约束而不能移动，肌球蛋白的头部和组成微丝的肌动蛋白亚基之间的相互作用导致微丝的滑动。肌球蛋白的马达结构域包含一个微丝结合位点和一个具有ATP酶活性的ATP结合位点。根据肌球蛋白分子结构上的差异，习惯上将型肌球蛋白称为传统的肌球蛋白。3、微管 微管是由微管蛋白装配成细长的、具有一定刚性的圆管状结构，是一种具有极性的细胞骨架。微管参与细胞形态的维持、某些细胞结构的形成、胞内膜性细胞器的定位、细胞运动、胞内物质运输和细胞分裂等。4、驱动蛋白 驱动蛋白通常由2条重链和2条轻链组成。它是能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动的一类马达蛋白，与细胞内物质运输有关。体外实验证明驱动蛋白的运输具有方向性，从微管的负极移向微管的正极，是正端走向的微管发动机，速度与ATP的浓度有关。5、中心体中心体是动物细胞中一种重要的细胞器，每个中心体主要含有两个中心粒，这两个中心粒相互垂直排列。它是细胞分裂时内部活动的中心。动物细胞和低等植物细胞中都有中心体。它总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体。中心体与细胞的有丝分裂有关，动物细胞的间期微管通道都是从中心体开始生长。三种细胞骨架的组装及结构特点（1） 微丝结构特点：微丝的主要结构成分是肌动蛋白（action）。在大多数真核细胞中，肌动蛋白是含量最丰富的蛋白质之一。微丝是直径为7nm的扭链，呈双股螺旋状。每条丝都是由肌动蛋白单体头尾相连呈螺旋状排列而成，螺距为36nm。肌动蛋白纤维也是一种极性分子，具有两个不同的末端，一个是正端，另一个是负端。在纤维内部，每个肌动蛋白单体周围都有四个单体，上下各一个，另外两个位于一侧。组装：微丝能被组装和去组装。当单体上结合的是ATP时，就会有较高的相互亲和力，单体趋向于聚合成多聚体，就是组装。而当ATP水解成ADP后，单体亲和力就会下降，多聚体趋向解聚，即是去组装。高ATP浓度有利于微丝的组装。所以当将细胞质放入富含ATP的溶液时，细胞质会因为微丝的大量组装迅速凝固成胶。而微丝的两端组装速度并不一样。快的一端（+极）比慢的一端（-极）快上5到10倍。 微丝的组装分为三个阶段：即成核期(nuleation phase)、生长期(growth phase)或延长期，以及平衡期(eauilibrium)。成核期是微丝组装的限速过程，需要一定的时间，故又称延迟期，此时肌球蛋白开始聚合，其二聚体不稳定，易水解，只有形成三聚体才稳定，即核心形成。一旦核心形成，球状肌球蛋白便迅速在核心两端聚合，进入生长期。微丝两端的组装速度有差异，正端的组装速度明显快于负端，约为负端的10倍以上。微丝组装到一定长度时，肌动蛋白组装和去组装的达到平衡状态，微丝的长度基本保持不变，即所谓的“稳定期”。在体外组装过程中有时可以见到微丝的正极由于肌动蛋白亚基的不断添加而延长，负极则由于肌动蛋白亚基的去组装而缩短，这一现象称为踏车行为。（2） 微管 结构特点：微管是一种具有极性的细胞骨架。微管是由，两种类型的微管蛋白亚基形成的微管蛋白二聚体，由微管蛋白二聚体组成的长管状细胞器结构。微管由微管蛋白异源二聚体为基本构件，螺旋盘绕形成微管的壁。在每根微管中微管蛋白二聚体头尾相接, 形成细长的原纤维(protofilament), 13条这样的原纤维纵向排列组成微管的壁。微管是直径为24-26nm的中空圆柱体。外径平均为24nm, 内径为15nm。细胞内微管呈网状和束状分布, 并能与其他蛋白共同组装，可装配成单管，二联管（纤毛和鞭毛中），三联管（中心粒和基体中），纺锤体、基粒、轴突、神经管等结构。组装：微管在体外的组装过程可分为成核和延伸两个阶段。 一些微管蛋白（微管蛋白和微管蛋白）二聚体（ 二聚体）首先纵向聚合形成短的丝状结构（ 原纤维），即所谓的成核反应。然后通过两端以及侧面增加二聚体而扩展成片状，当片状聚合物加宽到大致13根原纤丝时，即合拢成为一段微管（ 微管）。新的微管蛋白二聚体不断地组装到这段微管的两端，使之延长。 通常持有微管蛋白的负极端组装较慢，而持有微管蛋白的正极端组装较快。微管的组装同样与其底物（携带GDP 二聚体）的浓度有关（微管两端具GTP帽，微管将继续装配，具GDP帽则解聚） 当一端组装的速度和另一端解聚的速度相同时，微管的长度保持稳定，即所谓的踏车行为（3） 中间丝结构特点：中间丝又称中间纤维（intermediate filament，IF）直径10nm左右，介于微丝（细肌丝）和肌球蛋白（粗肌丝）之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。IF几乎分布于所有动物细胞，IF在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。因其粗细介于肌细胞和细肌丝之间，故命名为中间丝。 组装：与微管微丝的组装过程不同，中间丝蛋白在合适的缓冲体系中能自我组装成10nm的丝状结构，而且组装过程不需要ATP或者GTP提供能量。中间丝蛋白在组装首先是两个单体的杆状区以平行排列的方式形成双股螺旋的二聚体。该二聚体可以是同型二聚体。二聚体的长度约为50nm。然后是两个二聚体以反向平行和半分子交错的形式组装成四聚体，反向平行的四聚体导致IF不具有极性，作为中间丝组装的基本结构单位，四聚体之间在纵向和侧向相互作用，最终形成横截面由32个中间丝蛋白分子组成，长度不等的中间丝。第六章 细胞信号转导 1、G蛋白耦联受体是指配体-受体复合物与靶蛋白（效应酶或通道蛋白）的作用要通过与G蛋白耦联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。受体和酶或离子通道之间的相互作用通过一种结合GTP的调节蛋白介导完成。2、受体酪氨酸激酶 又称酪氨酸激酶受体，是细胞表面一大类重要的受体家族，迄今已鉴定有50余种，包括6个亚族。酪氨酸激酶受体由细胞外、跨膜及细胞内三部分组成，细胞外侧与配体结合，由此接受外部信息，与之相连的是一段跨膜结构，细胞内侧为酪氨酸激酶活性区域，能促进自身酪氨酸残基的磷酸化而增强此酶活性，再催化细胞内各种底物蛋白磷酸化，激活胞内蛋白激酶，从而将细胞内信息传递到细胞外，如胰岛素受体等。3、G蛋白 G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白的简称，位于质膜內胞浆一侧，由G、G、G3个亚机组成，G和G以异二聚体存在，G与G亚基分别通过共价结合脂分子锚定在膜上。G蛋白有GTP酶的活性，在传递信息的过程中发生所结合的GTP(鸟苷三磷酸)水解转化成GDP(鸟苷二磷酸)的反应。4、受体受体是一类存在于胞膜或胞内的，能与细胞外专一信号分子结合进而激活细胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应的特殊蛋白质。与受体结合的生物活性物质统称为配体（ligand)。受体与配体结合即发生分子构象变化，从而引起细胞反应，如介导细胞间信号转导、细胞间黏合、胞吞等过程。5、蛋白激酶A由两个催化亚基和两个调节亚基组成（图8-15），在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，于是改变这些蛋白的活性，进一步影响到相关基因的表达。简要说明由G蛋白偶联的受体介导的信号的特点。G蛋白偶联的受体是细胞质膜上最多，也是最重要的倍转导系统，具有两个重要特点：信号转导系统由三部分构成：G蛋白偶联的受体，是细胞表面由单条多肽链经7次跨膜形成的受体；G蛋白能与GTP结合被活化，可进一步激活其效应底物；效应物：通常是腺苷酸环化酶，被激活后可提高细胞内环腺苷酸（cAMP）的浓度，可激活cAMP依赖的蛋白激酶，引发一系列生物学效应。产生第二信使。配体受体复合物结合后，通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。根据产生的第二信使的不同，又可分为cAMP信号通路和磷酯酰肌醇信号通路。 cAMP信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。该信号途径涉及的反应链可表示为：激素G蛋白偶联受体G蛋白腺苷酸环化化酶cAMP cAMP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录。 磷酯酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号传递途径即IP3Ca2+和DGPKC途径，实现细胞对外界信号的应答，因此，把这一信号系统又称为“双信使系统”。cAMP信号系统的组成及其信号途径？1、组成：主要包括：Rs和Gs；Ri和Gi；腺苷酸不化酶；PKA；环腺苷酸磷酸二酯酶。2、信号途径主要有两种调节模型：Gs调节模型，当激素信号与Rs结合后，导致Rs构象改变，暴露出与Gs结合的位点，使激素-受体复合物与Gs结合，Gs的构象发生改变从而结合GTP而活化，导致腺苷酸环化酶活化，将ATP转化为cAMP，而GTP水解导致G蛋白构象恢复，终止了腺苷酸环化酶的作用。该信号途径为：激素识别并与G蛋白偶联受体结合激活G蛋白活化腺苷酸环化酶胞内的cAMP浓度升高激活PKA基因调控蛋白基因转录。Gi调节模型，Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用通过两个途径：一是通过亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性；一是通过和亚基复合物与游离的Gs的亚基结合，阻断Gs的亚基对腺苷酸酶的活化作用。第七章 细胞增殖及其调控1、细胞周期从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累过程，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期。一个细胞周期即是一个细胞的整个生命过程，即由一个老的细胞变成两个新的细胞。细胞周期分为间期与分裂期（M期）两个阶段，间期又分为三期、即DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）。2、有丝分裂有丝分裂是真核细胞分裂产生体细胞的过程，特点是有纺锤体染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物（动物和高等植物）。动物细胞（低等植物细胞）和高等植物细胞的有丝分裂是不同的。传统上，人们将有丝分裂过程人为的划分为前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂6个时期，前5个时期是一个先后相互连续的核分裂过程，胞质分裂则相对独立。3、成熟促进因子（MPF）细胞周期的每一环节都是由一特定的细胞周期依赖性蛋白激酶 （cyclin-dependent kinase, CDK）+ 周期蛋白（cyclin）结合和激活调节的。MPF为首先发现的细胞周期蛋白依赖性激酶家族成员(也称cdk1)。在成熟的卵母细胞核中，至少有7种cdk。同时发现有十多种细胞周期蛋白。MPF由催化亚基P34cdc2（小亚基）和调节亚基CyclingB（大亚基）组成其核心部分是P34cdc2。4、CDK激酶周期蛋白依赖性蛋白激酶，可以与周期蛋白结合，并将周期蛋白作为其调节亚单位，进而表现出蛋白激酶活性，是使靶蛋白磷酸化、调控细胞周期进程的激酶。与cdc2一样，含有一端类似的氨基酸序列；CDK激酶是细胞周期调控中的重要因素，是细胞周期运行的引擎分子。目前发现，哺乳动物细胞内至少存在12种CDK激酶，即CDK1至CDK12。5、动粒动粒（Kinetochore）是真核细胞染色体中位于位于着丝粒外表面，其化学本质为蛋白质，是纺锤丝微管的附着位点。动粒与染色体的移动有关。在细胞分裂（包括有丝分裂和减数分裂）的前、中、后期等几个阶段，纺锤体的纺锤丝（或星射线）需附着在染色体的动粒上（而非着丝粒上），牵引染色体移动、将染色体拉向细胞两极。动粒在真核生物中形成并在着丝粒上组装。在有丝分裂和减数分裂期间，丝点将染色体连接到微管聚合物上。有丝分裂中染色体分离的过程及其动力学机制当染色体排列到赤道板上后，在各种调节因素的共同作用下，细胞周期由间期向后期转换，同源染色单体分离并逐渐向两极移动。解释后期染色单体分离和向两极移动的运动机制，曾有多种假说。目前比较广泛支持的假说是后期A和后期B两个阶段假说。在后期A，动粒微管变短，将染色体逐渐拉向两极。一般认为，动粒微管变短是由于其动粒端解聚所造成的，而这种解聚又是由于马达蛋白和沿动粒微管向极部运动的结果。微管马达蛋白首先结合到动粒上，在ATP分解提供能量的情况下，沿动粒微管向极部运动，并带动动粒微管和染色单体向极部运动。动粒微管的末端随之降解成微管蛋白二聚体，动粒微管变短，动粒和染色单体与两极之间的距离逐渐拉近。当染色单体接近两极时，后期A结束，转向后期B。在后期B，极性微管游离端（正极）在ATP提供能量的情况下与微管蛋白聚合，使极性微管加长，从两极发出的极性微管在重叠处产生滑动力将两极往外推，星体微管上产生的拉力直接将两极拉向两端。细胞周期进行中通过CDK活性的调节方式（1）cyclin通过与CDK的结合来调节其活性 CDK在整个过程中量保持稳定，cyclin呈周期性变化（每一次变化都与细胞的每一个时期相对应）（2）磷酸化：抑制性 CDK某些位点被磷酸化后就失去活性 激活性 CDK某些位点必须被磷酸化才能具有活性（3）CDK抑制因子，也称CKI 有一些CKI只对CDK4的活性起抑制作用 有一些CDK底物的特异性没有那么强，即抑制底物不止限于CDK4。第八章 细胞凋亡1、凋亡小体程序性死亡细胞的核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段，并向核膜下或中央异染色质区聚集形成浓缩的染色质块。随着染色质不断聚集，核纤层断裂消失，核膜在核孔处断裂，形成核碎片。同时在程序性死亡过程中，由于不断脱水，细胞质不断浓缩，但仍有选择透过性。细胞体积减小。凋亡细胞经核碎裂形成的染色质块(核碎片)，然后整个细胞通过发芽、起泡等方式形成一个球形的突起，并在其根部绞窄而脱落形成一些大小不等，内含胞质、细胞器及核碎片的小体称为凋亡小体。2、细胞决定细胞决定是指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就已受到约束而向特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化, 确定了未来的发育命运。细胞在这种决定状态下, 沿特定类型分化的能力已经稳定下来, 一般不会中途改变。3、信号肽是引导新合成的蛋白质向分泌通路转移的短（长度5-30个氨基酸）肽链。常指新合成多肽链中用于指导蛋白质的跨膜转移（定位）的N-末端的氨基酸序列（有时不一定在N端）。在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，该氨基酸序列就被称为信号肽序列，它负责把蛋白质引导到细胞含不同膜结构的亚细胞器内。4、全能性指个体某个器官或组织已经分化的细胞在适宜的条件下再生成完整个体的遗传潜力。指生物的细胞或组织，可以分化成该物种的所有组织或器官，形成完整的个体的能力。5、胚胎诱导动物在一定的胚胎发育时期, 一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导, 诱导相邻细胞发育的信号分子是可扩散的蛋白质，称为成型素。能对其他细胞的分化起诱导作用的细胞，即分泌成型素的细胞称为诱导者或组织者(organizer)。在细胞凋亡过程中，caspase 具有哪些作用？（1）使保护细胞不发生凋亡的蛋白质失活，如Bcl-2蛋白是凋亡的负调节物。Bcl-2蛋白被切割后，不仅失去了活性，而且所产生的片段可促进细胞凋亡。 （2）引起细胞结构解体。细胞凋亡时，核纤层蛋白受到caspase 的切割，造成核纤层解体。核纤层是由核纤层蛋白分子头尾相接组成的中间丝所构成，是染色质附着的结构，核纤层的解体导致染色质凝缩。 细胞中有几种蛋白质与细胞骨架的调节有关，如凝溶胶蛋白、点粘着激酶、P21激活激酶2。这些蛋白质被切割后，失去了调节作用。例如，凝溶胶蛋白可将肌动蛋白丝切割成适于调节的状态，然而凝溶胶蛋白被caspase 切割后所产生的片段则不再具有这种活性，因此引起了细胞结构重新改组。 （3）影响核酶调节蛋白的功能。有些对核酸合成和加工过程有调节作用的蛋白质，如DNA-PKcs修复、UI-70K和复制因子C.这些蛋白质被caspase 切割后，即失活或失控。这些重要的自身调节和修复功能的丧失，便促进了细胞的解体。 由此可见，caspase 对许多蛋白质的催化切割作用，在细胞中造成了一系列深刻变化：与相邻细胞脱离接触、细胞骨架重新装配、DNA复制和修复过程被关闭、mRNA无法剪接、DNA受破坏和核结构紊乱。这些变化引起细胞发现了吞噬信号，细胞解体为凋亡小体。细胞凋亡与细胞坏死的区别有哪些？ 细胞凋亡的最终结局虽然也使细胞死亡，但与细胞坏死有显著的差异，与细胞坏死的区别是：染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症；线粒体无变化，溶酶体活性不增加；内切酶活化，DNA有降解，凝胶电泳图谱呈梯状；凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。15 / 15