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文檔簡介
1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 細胞質(zhì)膜1、被動運輸 是指通過簡單擴散或協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運的動力來自于物質(zhì)的濃度梯度,不需要細胞代謝提供能量。2、主動運輸 是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。轉(zhuǎn)運的溶質(zhì)分子其自由能變化為正值,因此需要與某種釋放能量的過程相耦連。主動運輸普遍存在于動植物細胞和微生物細胞中。3、緊密連接 是封閉連接的主要形式,一般存在于上皮細胞之間。緊密連接有兩個主要功能:一是緊密連接阻止可溶性物質(zhì)從上皮細胞層一側(cè)通過胞外間隙擴散到另一側(cè),形成滲透屏障,起重要封閉作用,二是形成上皮細胞質(zhì)膜蛋
2、白與質(zhì)膜分子側(cè)向擴散的屏障,從而維持上皮細胞的極性。4、通訊連接一種特殊的方式,位于特化的具有細胞間通訊作用的細胞。介導(dǎo)相鄰細胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運、化學(xué)或電信號的傳遞,主要包括間隙連接、神經(jīng)元間的化學(xué)突觸和植物細胞間的胞間連絲。動物與植物的通訊連接方式是不同的,動物細胞的通訊連接為,而植物細胞的通訊連接則是5、橋粒 是一種常見的結(jié)構(gòu),位于的深部。一個細胞質(zhì)內(nèi)的中間絲和另一個細胞內(nèi)的中間絲通過橋粒相互作用,從而將相鄰細胞形成一個整體,在橋粒處內(nèi)側(cè)的細胞質(zhì)呈板樣結(jié)構(gòu),匯集很多,這種結(jié)構(gòu)和加強橋粒的堅韌性有關(guān)。物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞胶吞攸c、被動運輸是指物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運的動力來自于物質(zhì)的
3、濃度梯度,不需要細胞代謝提供能量。主要分為兩種類型: (1)簡單擴散 :沿(或)擴散; 不需要提供能量;沒有的協(xié)助。屬于這種運輸方式的物質(zhì)有水分子、氣體分子、脂溶性的小分子物質(zhì)等。 (2)協(xié)助擴散 :比轉(zhuǎn)運高; 存在最大轉(zhuǎn)運速率; 在一定限度內(nèi)運輸速率同物質(zhì)濃度成正比。如超過一定限度,濃度不再增加,運輸也不再增加。因膜上的結(jié)合位點已達飽和; 有特異性,即與特定結(jié)合。這類特殊的載體蛋白主要有和兩種類型。 不需要提供能量。屬于這種運輸方式的物質(zhì)有某些離子和一些較大的分子如葡萄糖等物質(zhì) 、主動運輸 物質(zhì)從濃度梯度從低濃度的一側(cè)向高濃度的一側(cè)方向跨膜運輸?shù)倪^程。此過程中需要消耗細胞生產(chǎn)的能量,也需要膜
4、上載體協(xié)助。屬于這種運輸方式的物質(zhì)有離子和一些較大的分子如葡萄糖、氨基酸等物質(zhì)。主動運輸根據(jù)其過程所需的能量來源不同,可將其歸納為三種主要類型: (1)ATP驅(qū)動泵:ATP酶直接利用水解ATP提供的能量,實現(xiàn)離子或小分子逆濃度梯度或電化學(xué)梯度的跨膜運動。 (2)耦連轉(zhuǎn)運蛋白:是介導(dǎo)各種離子和分子的跨膜運動。這類轉(zhuǎn)運蛋白包括2種基本類型:同向轉(zhuǎn)運蛋白和反向轉(zhuǎn)運蛋白。這兩類轉(zhuǎn)運蛋白使一種離子或分子逆濃度梯度的運動與一種或多種不同離子順濃度梯度的運動耦連起來。 (3)光驅(qū)動泵:主要在細菌細胞中發(fā)現(xiàn),對溶質(zhì)的主動運輸與光能的輸入相耦連,如菌紫紅質(zhì)利用光能驅(qū)動氫離子的轉(zhuǎn)運。、膜泡運輸 物質(zhì)進出細胞不需穿
5、透細胞膜,而是借助各種膜泡來達到運輸?shù)哪康摹_\輸過程中涉及膜的融合,不需要膜上載體協(xié)助,但需要消耗細胞生產(chǎn)的能量,是一種物質(zhì)的批量運輸方式,又包括胞吞作用和胞吐作用。 (1)胞吞作用 大分子物質(zhì)通過與膜上特異性受體結(jié)合而附著于膜上,這部分細胞膜內(nèi)陷形成有被小窩,將附著物包在里面,然后分離下來形成小囊泡進入細胞內(nèi)部,之后一般與溶酶體相融合,以此達到運輸?shù)哪康摹4诉^程中物質(zhì)不需穿透細胞膜,不需要膜上載體協(xié)助,但需要受體的幫助,也需要消耗細胞生產(chǎn)的能量,其方向是從細胞外到細胞內(nèi)。白細胞吞噬細菌就屬于這種方式。 (2)胞吐作用 細胞內(nèi)合成的某些大分子物質(zhì)先包裹在小囊泡中,然后轉(zhuǎn)移到細胞膜處并與之融合,
6、最后囊泡中的物質(zhì)排出細胞外,組成囊泡的膜成為細胞膜的一部分。此過程中物質(zhì)也不需穿透細胞膜,不需要膜上載體協(xié)助,但需要特定信號的調(diào)節(jié),也需要消耗細胞生產(chǎn)的能量,其方向則是從細胞內(nèi)到細胞外。分泌蛋白的分泌就屬于這一方式。第二章 內(nèi)膜系統(tǒng)1、分子伴侶 一類在序列上沒有相關(guān)性但有共同功能的蛋白質(zhì),它們在細胞內(nèi)幫助其他含的結(jié)構(gòu)完成正確的組裝,而且在組裝完畢后與之分離,不構(gòu)成這些執(zhí)行功能的組份。就是一大類分子伴侶。2、泛素 泛素(ubiquitin)是一種存在于所有真核生物(大部分真核細胞)中的小蛋白,由76個氨基酸殘基組成,它的主要功能是在蛋白質(zhì)降解過程中,多個泛素分子共價結(jié)合到含有不穩(wěn)定氨基酸殘基的蛋
7、白質(zhì)的N端,使其被26S蛋白酶體完全水解。3、糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rough endoplasmic reticulum, RER)是多呈排列極為整齊的扁平膜囊狀的核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同構(gòu)成的復(fù)合機能結(jié)構(gòu),與細胞核的外層膜相連通。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能是合成分泌性的蛋白質(zhì)和多種膜蛋白,并把它從細胞輸送出去或在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運到其他部位。凡蛋白質(zhì)合成旺盛的細胞,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)便發(fā)達。4、光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smooth endoplasmic reticulum, SER)為表面不帶有核糖體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng),為分支管狀結(jié)構(gòu),是細胞內(nèi)脂類物質(zhì)進行合成的場所,廣泛存在于各種類型的細胞中,包括合成膽固醇的內(nèi)分泌腺細胞、肌
8、細胞、腎細胞等。5、溶酶體 溶酶體(lysosomes)真核細胞中的一種細胞器;為單層膜包被的囊狀結(jié)構(gòu),內(nèi)含多種酸性水解酶,其主要功能的進行細胞內(nèi)的消化作用。溶酶體在維持細胞正常代謝活動以及防御等方面起著重要作用。什么是蛋白質(zhì)的分選,蛋白質(zhì)的分選途徑有哪些? 依靠蛋白質(zhì)自身信號序列,從蛋白質(zhì)起始合成部位轉(zhuǎn)運到其功能發(fā)揮部位的過程稱為蛋白質(zhì)的分選。蛋白質(zhì)分選不僅保證了蛋白質(zhì)的正確定位,也保證了蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性。 蛋白質(zhì)分選途徑大體可分為兩種: (1)翻譯后轉(zhuǎn)運途徑:在細胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成,然后轉(zhuǎn)運至膜周圍的細胞器,如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體及細胞核,或者成為細胞質(zhì)基質(zhì)的可
9、溶性駐留蛋白和支架蛋白 (2)共翻譯轉(zhuǎn)運途徑:蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始后由信號肽引導(dǎo)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,在經(jīng)高爾基體加工包裝運輸?shù)饺苊阁w、細胞質(zhì)膜或分泌到細胞外,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體本身的蛋白質(zhì)分選也是通過這一途徑完成的。 從蛋白質(zhì)分選的轉(zhuǎn)運方式或機制來看,可將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運分為4類: (1)、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運:主要指在細胞質(zhì)基質(zhì)合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等細胞器。 (2)、膜泡運輸:蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運小泡從其糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運至高爾基體進而分選運至細胞不同的部位。 (3)、選擇性的門控轉(zhuǎn)運:指在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔
10、復(fù)合體選擇性地完成核輸入或從細胞核返回細胞質(zhì)。 (4)、細胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運:上述幾種分選類型也涉及蛋白質(zhì)在細胞基質(zhì)中的轉(zhuǎn)運,這一過程顯然與細胞骨架系統(tǒng)密切相關(guān),但由于細胞質(zhì)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)并不清楚,因此對其中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運特別是伴隨信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的蛋白質(zhì)分子的轉(zhuǎn)運方式了解很少。簡述溶酶體的功能以及溶酶體酶的形成溶酶體的功能:(1)調(diào)節(jié)代謝:在細胞分化過程中,某些衰老的細胞器和無用的生物大分子等陷入溶酶體內(nèi)并被消化掉,這是機體自身更新組織的需要。(2)異吞噬作用:與食物泡融合,將細胞吞噬進的食物或致病菌等大顆粒物質(zhì)消化成生物大分子,對高等動物而言細胞的營養(yǎng)物質(zhì)主要來源于血液中的大分子物質(zhì),而一些
11、大分子物質(zhì)通過內(nèi)吞作用進入細胞,如內(nèi)吞低密脂蛋白獲得膽固醇,它們與初級溶酶體相融合后成為次級溶酶體。次級溶酶體內(nèi)的各種大分子在水解酶的作用下,被分解為小分子物質(zhì),小分子通過溶酶體膜上的載體蛋白轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中,供細胞代謝使用。防御作用:如吞噬細胞可吞入病原體,在溶酶體中將病原體殺死和降解。(3)自溶作用:形態(tài)建成,清除死亡細胞。個體發(fā)生過程中往往涉及組織或器官的改造或重建,如昆蟲和蛙類的變態(tài)發(fā)育等等。這一過程是在基因控制下實現(xiàn)的,稱為程序性細胞死亡,注定要消除的細胞以出芽的形式形成凋亡小體,被巨噬細胞吞噬并消化。(4)其他重要生理功能:參與分泌過程的調(diào)節(jié),如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。
12、形成精子的頂體:頂體相當(dāng)于一個化學(xué)鉆,可溶穿卵子的皮層,使精子進入卵子。所有白細胞均含有溶酶體性質(zhì)的顆粒,能消滅入侵的微生物。溶酶體在病理過程中也有重要意義。由于肺巨噬細胞吞噬吸入的硅或石棉粉塵,引起溶酶體破裂和水解酶的釋放,刺激結(jié)締組織纖維的增加,導(dǎo)致硅肺的發(fā)生。組織缺氧(如心肌梗死)也可造成溶酶體的急性釋放,使血液中有關(guān)酶的濃度迅速增高。溶酶體酶的形成: 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成溶酶體蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔進行N-連接的糖基化修飾,溶酶體酶蛋白先帶上3個葡萄糖、9個甘露糖和2個N-乙酰葡萄糖胺,后切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖轉(zhuǎn)移至高爾基體在高爾基體的順面膜囊中寡糖鏈上的甘露糖殘基被磷酸化形成M6P,
13、在高爾基體的反面囊膜和TGN膜上存在M6P受體以出芽的方式轉(zhuǎn)運到溶酶體中。第三章 葉綠體與線粒體 1、原初反應(yīng) 是指從光合色素分子被光激發(fā),到引起第一個光化學(xué)反應(yīng)為止的過程,它包括光能的吸收、傳遞與轉(zhuǎn)換,即光能被天線色素分子吸收,并傳遞至反應(yīng)中心,在反應(yīng)中心發(fā)生最初的光化學(xué)反應(yīng),使電荷從而將光能轉(zhuǎn)換為電能的過程。原初反應(yīng)與生化反應(yīng)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、光反應(yīng) 光反應(yīng)只發(fā)生在光照下,是由光引起的反應(yīng)。光反應(yīng)發(fā)生在的(光合膜)。光反應(yīng)從吸收光能激發(fā)開始,經(jīng)過水的光解,最后是成化學(xué)能,以和的形式貯存。3、化學(xué)滲透學(xué)說 電
14、子在呼吸鏈中傳遞,通過線粒體內(nèi)膜上電子傳遞體,使質(zhì)子(H+)由膜內(nèi)側(cè)向外側(cè)定向轉(zhuǎn)移,由于H+自由的回到內(nèi)側(cè),故形成跨膜的質(zhì)子梯度(質(zhì)子動力勢),這種質(zhì)子動力勢中蘊藏的能量驅(qū)動ADP與Pi形成ATP。4、碳同化是指植物利用中形成的(ATP和NADPH),將CO2轉(zhuǎn)化為碳水化合物的過程。二氧化碳同化是在的基質(zhì)中進行的,有許多種酶參與反應(yīng)。高等植物的碳同化途徑有三條,即C3途徑、C4途徑和CAM()途徑。5、光合磷酸化由光照所引起的電子傳遞與磷酸化作用相耦聯(lián)而生成ATP的過程,光合作用通過光合磷酸化在光下把Pi和 ADP轉(zhuǎn)為ATP,用于CO2而將能量儲存在有機物中。光合磷酸化按照電子傳遞的方式可將光
15、合磷酸化分為非循環(huán)和循環(huán)兩種類型。光合磷酸化中ATP合成的機制在光合作用的光反應(yīng)中,兩個光系統(tǒng)的聯(lián)合作用將水裂解釋放的電子傳遞到NADP+,以NADPH的形式暫時儲存了所吸收的光能中的一部分;另一部分光能以電化學(xué)勢(質(zhì)子梯度)的形式儲存起來,用來提供合成ATP的驅(qū)動力。它和線粒體中發(fā)生的氧化磷酸化過程一樣,能夠?qū)㈦娮觽鬟f所釋放的能量轉(zhuǎn)換成ATP中的化學(xué)能,ATP合酶使電子傳遞過程中所形成的質(zhì)子梯度與磷酸化過程耦聯(lián)在一起。隨著電子從H2O轉(zhuǎn)移到NADP+,大約每4個電子的轉(zhuǎn)移(即1分子O2的形成),在類囊體腔中,約增加了12個H+,其中4個H+是由放氧復(fù)合體直接提供的;8個H+是由細胞色素b6f
16、復(fù)合體從基質(zhì)中轉(zhuǎn)運的。在ATP合成的高峰期測得的結(jié)果是,類囊體膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度相差1000倍,相當(dāng)于3個單位的pH。這是可用于ATP合成的強大驅(qū)動力。在電子傳遞過程中,H+從基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體腔的同時,電荷由其他離子向基質(zhì)轉(zhuǎn)移而得到補償,以致不會產(chǎn)生明顯的膜電位,所以,葉綠體中的質(zhì)子驅(qū)動力主要來自于pH。 為何說線粒體和葉綠體是半自主性細胞器? 線粒體和葉綠體均有自己的一套遺傳體系,有自己的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng),線粒體和葉綠體中有DNA和RNA、核糖體、氨基酸活化酶等;這兩種細胞器均有自我繁殖所必需的基本組分,具有獨立進行轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的功能。迄今為止,已知線粒體基因組僅能編碼約20種線粒體膜和基質(zhì)蛋白并
17、在線粒體核糖體上合成;線粒體和葉綠體的絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是由核基因編碼,在細胞質(zhì)核糖體上合成,然后轉(zhuǎn)移至線粒體或葉綠體內(nèi)。這些蛋白質(zhì)與線粒體或葉綠體DNA編碼的蛋白質(zhì)協(xié)同作用,可以說,細胞核與發(fā)育成熟的線粒體和葉綠體之間存在著密切的、精確的、嚴(yán)格調(diào)控的生物學(xué)機制。在二者協(xié)同作用的關(guān)系中,細胞核的功能更重要,一方面它提供了絕大部分遺傳信息;另一方面它具有關(guān)鍵的控制功能。也就是說,線粒體和葉綠體的自主程度是有限的,而對核遺傳系統(tǒng)有很大的依賴性。因此,線粒體和葉綠體的生長和增殖是受核基因組及其自身的基因組兩套遺傳系統(tǒng)的控制,所以稱為半自主性細胞器。 第四章 細胞核1、核小體核小體是由DNA和組蛋白形成的
18、染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位,包括200bp左右DNA、一個組蛋白八聚體和一分子組蛋白H1。核小體的形狀類似一個扁平的碟子或一個圓柱體。就是由一連串的核小體所組成。2、核被膜是真核的細胞核的最外層結(jié)構(gòu),是細胞核與細胞質(zhì)之間的界膜。由兩層平行但不連續(xù)的單位膜所組成,面向核質(zhì)的一層膜稱為內(nèi)核膜,面向胞質(zhì)的另一層膜稱為外膜,兩層膜之間有20-40nm的透明間隙,稱為核周間隙或核周池。核被膜上的核孔復(fù)合體貫穿內(nèi)外核膜,是核質(zhì)物質(zhì)交換的通道。3、核孔復(fù)合體 是上溝通核質(zhì)和細胞質(zhì)的復(fù)雜隧道結(jié)構(gòu),由多種核孔蛋白構(gòu)成,隧道的內(nèi)、外口和中央有由組成的顆粒,對進出核的物質(zhì)有控制作用。其主要有四種結(jié)構(gòu)組分:胞質(zhì)環(huán),位于核孔邊
19、緣的胞質(zhì)面一側(cè),又稱外環(huán);核質(zhì)環(huán),位于核孔邊緣的核質(zhì)面一側(cè),又稱內(nèi)環(huán);輻,由核孔邊緣伸向中心,呈輻射狀八重對的纖維;栓,又稱中央栓。位于核孔中心,呈顆粒狀或棒狀。 核孔復(fù)合體的功能是核質(zhì)交換的雙向選擇性親水通道,是一種特殊的跨膜運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)復(fù)合體。他具有雙功能和雙向性。雙功能表現(xiàn)在兩種運輸方式:被動擴散與主動運輸。雙向性表現(xiàn)在既介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核運輸,又介導(dǎo)RNA RNP等的出核運輸。4、染色質(zhì)和染色體 染色質(zhì)是的載體。染色質(zhì)是指間期細胞核內(nèi)由DNA、及少量組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體是指細胞在或的特定階段,由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。實際上,二者之間的區(qū)別主要并不在
20、于化學(xué)組成上的差異,而在于包裝程度不同,反映了它們在細胞周期不同的功能階段中所處的不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在的中,大部分時間是以染色質(zhì)的形態(tài)而存在的。5、組蛋白 組蛋白是構(gòu)成真核生物體細胞染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白,與DNA結(jié)合但沒有序列特異性,是一類堿性蛋白質(zhì)。主要分成5類:H1、H2A、H2B、H3、H4,它們富含帶的堿性氨基酸,能夠同DNA中帶負電荷的磷酸基團相互作用。第五章 細胞骨架1、微絲 微絲是由分子螺旋狀聚合成的纖絲,又稱,與微管和中間纖維共同組成,是一種所有中均存在的分子量大約42kDa的蛋白質(zhì),也是一種高度保守的蛋白質(zhì),因物種差異(例如藻類與人類)的不同不會超過20%。微絲對細胞貼附、鋪展
21、、運動、等許多細胞功能具有重要作用。2、肌球蛋白 微絲的馬達蛋白,依賴于細胞骨架,通過水解ATP,把ATP中蘊藏的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能的一類蛋白質(zhì)。在骨骼肌細胞內(nèi),多個型肌球蛋白分子組裝成肌原纖維的粗絲并被相關(guān)的細胞結(jié)構(gòu)約束而不能移動,肌球蛋白的頭部和組成微絲的肌動蛋白亞基之間的相互作用導(dǎo)致微絲的滑動。肌球蛋白的馬達結(jié)構(gòu)域包含一個微絲結(jié)合位點和一個具有ATP酶活性的ATP結(jié)合位點。根據(jù)肌球蛋白分子結(jié)構(gòu)上的差異,習(xí)慣上將型肌球蛋白稱為傳統(tǒng)的肌球蛋白。3、微管 微管是由微管蛋白裝配成細長的、具有一定剛性的圓管狀結(jié)構(gòu),是一種具有極性的。微管參與細胞形態(tài)的維持、某些細胞結(jié)構(gòu)的形成、胞內(nèi)膜性細胞器的定位、
22、細胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸和細胞分裂等。 4、驅(qū)動蛋白 驅(qū)動蛋白通常由2條重鏈和2條輕鏈組成。它是能利用ATP水解所釋放的能量驅(qū)動自身及所攜帶的貨物分子沿微管運動的一類,與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸有關(guān)。體外實驗證明驅(qū)動蛋白的運輸具有方向性,從微管的負極移向微管的正極,是正端走向的微管發(fā)動機,速度與ATP的濃度有關(guān)。5、中心體中心體是動物細胞中一種重要的,每個中心體主要含有兩個,這兩個中心粒相互垂直排列。它是細胞分裂時內(nèi)部活動的中心。動物細胞和低等中都有中心體。它總是位于細胞核附近的細胞質(zhì)中,接近于細胞的中心,因此叫中心體。中心體與細胞的有關(guān),動物細胞的間期微管通道都是從中心體開始生長。三種細胞骨架的組裝及結(jié)
23、構(gòu)特點(1) 微絲結(jié)構(gòu)特點:微絲的主要結(jié)構(gòu)成分是肌動蛋白(action)。在大多數(shù)真核細胞中,肌動蛋白是含量最豐富的蛋白質(zhì)之一。微絲是直徑為7nm的扭鏈,呈雙股螺旋狀。每條絲都是由肌動蛋白單體頭尾相連呈螺旋狀排列而成,螺距為36nm。肌動蛋白纖維也是一種,具有兩個不同的末端,一個是正端,另一個是負端。在纖維內(nèi)部,每個肌動蛋白單體周圍都有四個單體,上下各一個,另外兩個位于一側(cè)。組裝:微絲能被組裝和去組裝。當(dāng)單體上結(jié)合的是ATP時,就會有較高的相互親和力,單體趨向于聚合成,就是組裝。而當(dāng)成后,單體親和力就會下降,多聚體趨向,即是去組裝。高ATP濃度有利于微絲的組裝。所以當(dāng)將細胞質(zhì)放入富含ATP的溶
24、液時,細胞質(zhì)會因為微絲的大量組裝迅速凝固成膠。而微絲的兩端組裝速度并不一樣。快的一端(+極)比慢的一端(-極)快上5到10倍。 微絲的組裝分為三個階段:即成核期(nuleation phase)、生長期(growth phase)或延長期,以及(eauilibrium)。成核期是微絲組裝的限速過程,需要一定的時間,故又稱,此時開始聚合,其二聚體不穩(wěn)定,易,只有形成才穩(wěn)定,即核心形成。一旦核心形成,球狀肌球蛋白便迅速在核心兩端聚合,進入生長期。微絲兩端的組裝速度有差異,正端的組裝速度明顯快于,約為負端的10倍以上。微絲組裝到一定長度時,組裝和去組裝的達到平衡狀態(tài),微絲的長度基本保持不變,即所謂的
25、“穩(wěn)定期”。在體外組裝過程中有時可以見到微絲的正極由于肌動蛋白亞基的不斷添加而延長,負極則由于肌動蛋白亞基的去組裝而縮短,這一現(xiàn)象稱為踏車行為。(2) 微管 結(jié)構(gòu)特點:微管是一種具有極性的。微管是由,兩種類型的亞基形成的微管蛋白,由微管蛋白二聚體組成的長管狀結(jié)構(gòu)。微管由微管蛋白異源二聚體為基本構(gòu)件,螺旋盤繞形成微管的壁。在每根微管中二聚體頭尾相接, 形成細長的原纖維(protofilament), 13條這樣的原纖維縱向排列組成微管的壁。微管是直徑為24-26nm的中空圓柱體。外徑平均為24nm, 內(nèi)徑為15nm。細胞內(nèi)微管呈網(wǎng)狀和束狀分布, 并能與其他蛋白共同組裝,可裝配成單管,(和中),(
26、和基體中),、等結(jié)構(gòu)。組裝:微管在體外的組裝過程可分為成核和延伸兩個階段。 一些微管蛋白(微管蛋白和微管蛋白)二聚體( 二聚體)首先縱向聚合形成短的絲狀結(jié)構(gòu)( 原纖維),即所謂的成核反應(yīng)。然后通過兩端以及側(cè)面增加二聚體而擴展成片狀,當(dāng)片狀聚合物加寬到大致13根原纖絲時,即合攏成為一段微管( 微管)。新的微管蛋白二聚體不斷地組裝到這段微管的兩端,使之延長。 通常持有微管蛋白的負極端組裝較慢,而持有微管蛋白的正極端組裝較快。微管的組裝同樣與其底物(攜帶GDP 二聚體)的濃度有關(guān)(微管兩端具GTP帽,微管將繼續(xù)裝配,具GDP帽則解聚) 當(dāng)一端組裝的速度和另一端解聚的速度相同時,微管的長度保持穩(wěn)定,即
27、所謂的踏車行為(3) 中間絲結(jié)構(gòu)特點:中間絲又稱中間纖維(intermediate filament,IF)直徑10nm左右,介于(細肌絲)和肌球蛋白(粗肌絲)之間。與微管不同的是中間纖維是最穩(wěn)定的細胞骨架成分,它主要起支撐作用。IF幾乎分布于所有動物細胞,IF在細胞中圍繞著細胞核分布,成束成網(wǎng),并擴展到細胞質(zhì)膜,與質(zhì)膜相連結(jié)。因其粗細介于肌細胞和細肌絲之間,故命名為中間絲。 組裝:與微管微絲的組裝過程不同,中間絲蛋白在合適的緩沖體系中能自我組裝成10nm的絲狀結(jié)構(gòu),而且組裝過程不需要ATP或者GTP提供能量。中間絲蛋白在組裝首先是兩個單體的桿狀區(qū)以平行排列的方式形成雙股螺旋的二聚體。該二聚體
28、可以是同型二聚體。二聚體的長度約為50nm。然后是兩個二聚體以反向平行和半分子交錯的形式組裝成四聚體,反向平行的四聚體導(dǎo)致IF不具有極性,作為中間絲組裝的基本結(jié)構(gòu)單位,四聚體之間在縱向和側(cè)向相互作用,最終形成橫截面由32個中間絲蛋白分子組成,長度不等的中間絲。第六章 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 1、G蛋白耦聯(lián)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蛋白耦聯(lián),在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使,從而將細胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)影響細胞的行為。受體和酶或離子通道之間的相互作用通過一種結(jié)合GTP的調(diào)節(jié)蛋白介導(dǎo)完成。2、受體酪氨酸激酶 又稱酪氨酸激酶受體,是細胞表面一大類重要的受體家族,迄今已鑒定有50
29、余種,包括6個亞族。酪氨酸激酶受體由細胞外、跨膜及細胞內(nèi)三部分組成,細胞外側(cè)與配體結(jié)合,由此接受外部信息,與之相連的是一段跨膜結(jié)構(gòu),細胞內(nèi)側(cè)為酪氨酸激酶活性區(qū)域,能促進自身酪氨酸殘基的磷酸化而增強此酶活性,再催化細胞內(nèi)各種底物蛋白磷酸化,激活胞內(nèi)蛋白激酶,從而將細胞內(nèi)信息傳遞到細胞外,如胰島素受體等。3、G蛋白 G蛋白是三聚體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白的簡稱,位于質(zhì)膜內(nèi)胞漿一側(cè),由G、G、G3個亞機組成,G和G以異二聚體存在,G與G亞基分別通過共價結(jié)合脂分子錨定在膜上。G蛋白有GTP酶的活性,在傳遞信息的過程中發(fā)生所結(jié)合的GTP(鳥苷三磷酸)水解轉(zhuǎn)化成GDP(鳥苷二磷酸)的反應(yīng)。4、受體受體是一類存在
30、于胞膜或胞內(nèi)的,能與細胞外專一結(jié)合進而激活細胞內(nèi)一系列生物化學(xué)反應(yīng),使細胞對外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)。與受體結(jié)合的生物活性物質(zhì)統(tǒng)稱為(ligand)。受體與配體結(jié)合即發(fā)生分子構(gòu)象變化,從而引起細胞反應(yīng),如介導(dǎo)細胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞間黏合、等過程。5、蛋白激酶A由兩個催化和兩個調(diào)節(jié)亞基組成(圖8-15),在沒有cAMP時,以鈍化復(fù)合體形式存在。cAMP與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合,改變調(diào)節(jié)亞基構(gòu)象,使調(diào)節(jié)亞基和催化亞基解離,釋放出催化亞基。活化的蛋白激酶A催化亞基可使細胞內(nèi)某些蛋白的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化,于是改變這些蛋白的活性,進一步影響到相關(guān)基因的表達。簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號的特點
31、。G蛋白偶聯(lián)的受體是細胞質(zhì)膜上最多,也是最重要的倍轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng),具有兩個重要特點:信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)由三部分構(gòu)成:G蛋白偶聯(lián)的受體,是細胞表面由單條多肽鏈經(jīng)7次跨膜形成的受體;G蛋白能與GTP結(jié)合被活化,可進一步激活其效應(yīng)底物;效應(yīng)物:通常是腺苷酸環(huán)化酶,被激活后可提高細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸(cAMP)的濃度,可激活cAMP依賴的蛋白激酶,引發(fā)一系列學(xué)效應(yīng)。產(chǎn)生第二信使。配體受體復(fù)合物結(jié)合后,通過與G蛋白的偶聯(lián),在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使,從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi),影響細胞的行為。根據(jù)產(chǎn)生的第二信使的不同,又可分為cAMP信號通路和磷酯酰肌醇信號通路。 cAMP信號通路的主要效應(yīng)是激活靶酶和開啟基因表達,這是通過
32、蛋白完成的。該信號途徑涉及的反應(yīng)鏈可表示為:激素G蛋白偶聯(lián)受體G蛋白腺苷酸環(huán)化化酶cAMP cAMP依賴的蛋白A基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄。 磷酯酰肌醇信號通路的最大特點是胞外信號被膜受體接受后,同時產(chǎn)生兩個胞內(nèi)信使,分別啟動兩個信號傳遞途徑即IP3Ca2+和DGPKC途徑,實現(xiàn)細胞對外界信號的應(yīng)答,因此,把這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”。cAMP信號系統(tǒng)的組成及其信號途徑?1、組成:主要包括:Rs和Gs;Ri和Gi;腺苷酸不化酶;PKA;環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶。2、信號途徑主要有兩種調(diào)節(jié)模型:Gs調(diào)節(jié)模型,當(dāng)激素信號與Rs結(jié)合后,導(dǎo)致Rs構(gòu)象改變,暴露出與Gs結(jié)合的位點,使激素-受體復(fù)合物與Gs結(jié)合
33、,Gs的構(gòu)象發(fā)生改變從而結(jié)合GTP而活化,導(dǎo)致腺苷酸環(huán)化酶活化,將ATP轉(zhuǎn)化為cAMP,而GTP水解導(dǎo)致G蛋白構(gòu)象恢復(fù),終止了腺苷酸環(huán)化酶的作用。該信號途徑為:激素識別并與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合激活G蛋白活化腺苷酸環(huán)化酶胞內(nèi)的cAMP濃度升高激活PKA基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄。Gi調(diào)節(jié)模型,Gi對腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用通過兩個途徑:一是通過亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合,直接抑制酶的活性;一是通過和亞基復(fù)合物與游離的Gs的亞基結(jié)合,阻斷Gs的亞基對腺苷酸酶的活化作用。第七章 細胞增殖及其調(diào)控1、細胞周期從一次細胞分裂結(jié)束開始,經(jīng)過物質(zhì)積累過程,直到下一次細胞分裂結(jié)束為止,稱為一個細胞周期。一個細胞周期即是一個
34、細胞的整個生命過程,即由一個老的細胞變成兩個新的細胞。細胞周期分為與(M期)兩個階段,又分為三期、即DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)與DNA合成后期(G2期)。2、有絲分裂有絲分裂是分裂產(chǎn)生的過程,特點是有染色體出現(xiàn),被平均分配到子細胞,這種分裂方式普遍見于高等動植物(動物和)。動物細胞(低等植物細胞)和高等植物細胞的有絲分裂是不同的。傳統(tǒng)上,人們將有絲分裂過程人為的劃分為前期、前中期、中期、后期、末期和胞質(zhì)分裂6個時期,前5個時期是一個先后相互連續(xù)的核分裂過程,胞質(zhì)分裂則相對獨立。3、成熟促進因子(MPF)細胞周期的每一環(huán)節(jié)都是由一特定的細胞周期依賴性蛋白激酶 (cyclin-
35、dependent kinase, CDK)+ 周期蛋白(cyclin)結(jié)合和激活調(diào)節(jié)的。MPF為首先發(fā)現(xiàn)的細胞周期蛋白依賴性激酶家族成員(也稱cdk1)。在成熟的卵母細胞核中,至少有7種cdk。同時發(fā)現(xiàn)有十多種細胞周期蛋白。MPF由催化亞基P34cdc2(小亞基)和調(diào)節(jié)亞基CyclingB(大亞基)組成·其核心部分是P34cdc2。4、CDK激酶周期蛋白依賴性蛋白激酶,可以與周期蛋白結(jié)合,并將周期蛋白作為其調(diào)節(jié)亞單位,進而表現(xiàn)出蛋白激酶活性,是使靶蛋白磷酸化、調(diào)控細胞周期進程的激酶。與cdc2一樣,含有一端類似的序列;CDK激酶是細胞周期調(diào)控中的重要因素,是細胞周期運行的引擎分子。
36、目前發(fā)現(xiàn),哺乳動物細胞內(nèi)至少存在12種CDK激酶,即CDK1至CDK12。5、動粒動粒(Kinetochore)是染色體中位于位于著絲粒外表面,其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì),是紡錘絲微管的附著位點。動粒與染色體的移動有關(guān)。在(包括和)的前、中、后期等幾個階段,的(或)需附著在染色體的動粒上(而非著絲粒上),牽引染色體移動、將染色體拉向細胞兩極。動粒在真核生物中形成并在著絲粒上組裝。在有絲分裂和減數(shù)分裂期間,絲點將染色體連接到微管聚合物上。有絲分裂中染色體分離的過程及其動力學(xué)機制當(dāng)染色體排列到赤道板上后,在各種調(diào)節(jié)因素的共同作用下,細胞周期由間期向后期轉(zhuǎn)換,同源染色單體分離并逐漸向兩極移動。解釋后期染色單
37、體分離和向兩極移動的運動機制,曾有多種假說。目前比較廣泛支持的假說是后期A和后期B兩個階段假說。在后期A,動粒微管變短,將染色體逐漸拉向兩極。一般認為,動粒微管變短是由于其動粒端解聚所造成的,而這種解聚又是由于馬達蛋白和沿動粒微管向極部運動的結(jié)果。微管馬達蛋白首先結(jié)合到動粒上,在ATP分解提供能量的情況下,沿動粒微管向極部運動,并帶動動粒微管和染色單體向極部運動。動粒微管的末端隨之降解成微管蛋白二聚體,動粒微管變短,動粒和染色單體與兩極之間的距離逐漸拉近。當(dāng)染色單體接近兩極時,后期A結(jié)束,轉(zhuǎn)向后期B。在后期B,極性微管游離端(正極)在ATP提供能量的情況下與微管蛋白聚合,使極性微管加長,從兩極
38、發(fā)出的極性微管在重疊處產(chǎn)生滑動力將兩極往外推,星體微管上產(chǎn)生的拉力直接將兩極拉向兩端。細胞周期進行中通過CDK活性的調(diào)節(jié)方式(1)cyclin通過與CDK的結(jié)合來調(diào)節(jié)其活性 CDK在整個過程中量保持穩(wěn)定,cyclin呈周期性變化(每一次變化都與細胞的每一個時期相對應(yīng))(2)磷酸化:抑制性 CDK某些位點被磷酸化后就失去活性 激活性 CDK某些位點必須被磷酸化才能具有活性(3)CDK抑制因子,也稱CKI 有一些CKI只對CDK4的活性起抑制作用 有一些CDK底物的特異性沒有那么強,即抑制底物不止限于CDK4。第八章 細胞凋亡1、凋亡小體程序性死亡細胞的核DNA在連接處斷裂成核小體片段,并向下或中央?yún)^(qū)聚集形成濃縮的塊。隨著染色質(zhì)不斷聚集,斷裂消失,核膜在核孔處斷裂,形成核碎片。同時在程序性死亡過程中,由于不斷脫水,細胞質(zhì)不斷濃縮,但仍有。細胞體積減小。凋亡細胞經(jīng)形成的染色質(zhì)塊(核碎片),然后整個細胞通過、等方式形成一個球形的突起,并在其根部絞
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