1、第一章 緒論細胞生物學是研究和揭示細胞基本生命活動規律的科學，從顯微、亞顯微與分子水平三個層次上研究其重大生命過程。細胞生物學的主要研究內容：細胞的形態、結構和功能細胞的生命活動規律細胞的應用和起源細胞生物學的發展簡史：第一個發現細胞的是英國學者胡克(Rorbert Hooke)。施來登和施旺 18381839年 細胞學說 孟德爾 摩爾根 遺傳第二章 細胞的統一性與多樣性細胞是生命活動的基本單位？除病毒外，其他一切有機體都由細胞構成，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育的基礎細胞是繁殖的基本單位，細胞具有遺傳的全能性沒有

2、完整的細胞就沒有完整的生命細胞的基本共性1.具有相似的化學組成 基本元素無機物和有機物2. 均有細胞膜 脂-蛋白體系3. 均有有控制遺傳的裝置-DNA和RNA4. 細胞有核糖體 細胞功能的體現者是蛋白質(包括酶)，蛋白質是在核糖體上合成的。5.以一分為二的分裂方式進行增殖 動、植物細胞、細菌細胞都是如此。原核細胞的三個代表：支原體、細菌和藍藻支原體（mycoplast）是目前發現的最小最簡單的細胞？一個細胞體積的最小極限直徑為140200nm，而現在發現的最小支原體細胞的直徑已接近這個極限。因此，比支原體更小更簡單的結構，似乎不可能滿足生命活動的基本要求，也就是說支原體應該是最小最簡單的細胞。

3、細菌和藍藻結構比較細菌的結構與特點核區與基因組 擬核表面結構 細胞質膜 又稱細胞膜，具有多功能性（能夠代替部分細胞器的功能） 中膜體、細胞壁、莢膜、鞭毛核糖體核外DNA分子質粒，具有自主復制功能，并能自發與核DNA結合，作為基因轉移的 載體運用到基因工程中內生孢子藍藻的結構及特點中心質（原核或原始核）類囊體： 同心環樣膜片層結構，上有藻膽蛋白體，由幾種藻膽蛋白構成。 只含葉綠素a無葉綠素b表面結構 ：細胞壁、膠質鞘細胞分裂異形胞 細胞出現了分化真核細胞的基本結構體系1、 生物膜系統2、遺傳信息傳遞與表達系統3、細胞骨架系統真核與原核細胞的根本區別1. 細胞膜系統的分化和演變（細胞膜系統復雜化）

4、2.遺傳信息量與遺傳裝置的擴增與復雜化（遺傳裝置復雜化）病毒 徹底的寄生性，所以在進化與起源上來看先有細胞第3章 細胞生物學研究方法細胞形態結構的觀察方法 細胞組分的分析方法 細胞培養、細胞工程與顯微操作技術光學顯微鏡技術 普通復式光學顯微鏡、相差顯微鏡、激光掃描共焦顯微鏡（LSCM）電子顯微鏡技術 電子顯微鏡的基本構造（電子束照明系統、成像系統、真空系統、記錄系統） 主要電鏡制樣技術1. 超薄切片技術（1）固定 固定劑為戊二醛和四氧化鋨（2）包埋 包埋劑為環氧樹脂（3）切片 玻璃刀（4）染色 電鏡樣品用重金屬鹽進行染色2.負染色技術 背景染色，樣品不染色3.冷凍蝕刻技術 冰凍斷裂與蝕刻復型4

5、.掃描電鏡（SEM） 掃描隧道顯微鏡（STM）原理：量子力學中的隧道效應細胞及其組分的分析方法 離心分離技術 差速離心、密度梯度離心 細胞成分的細胞化學顯示方法 顯色劑與所檢測物質中一些特殊基團特異性結合 特異蛋白抗原的定位與定性 （1）免疫熒光技術：熒光抗體的制備、標本的處理、免疫染色、觀察記錄。（2）免疫電鏡技術：免疫鐵蛋白技術免疫酶標技術免疫膠體金技術 細胞內特異核酸的定位與定性 原位雜交技術：用標記的核酸探針通過分子雜交確定特異核苷酸序列在染色體上或在細胞 中的位置的方法稱為原位雜交。 定量細胞化學分析技術 流式細胞儀細胞培養動物細胞培養類型：原代培養細胞、繼代培養細胞 細胞株：通過選

6、擇法或克隆形成法從原代培養物或細胞系中獲得具有特殊性質或標志物稱為細胞株。 細胞系：原代培養物成功傳代后，則稱之為細胞系。植物細胞培養類型：原生質體培養 （體細胞培養）、單倍體細胞培養（花藥培養） 細胞工程 細胞融合與細胞雜交技術單克隆抗體技術 通過培養和誘導，兩個或多個細胞合并成一個雙核或多核細胞的過程稱為細胞融合（cell fusion）或細胞雜交（cell hybridization） 細胞及生物大分子的動態變化熒光漂白恢復技術：用來檢測活細胞表面活細胞內部生物大分子的運動及速度熒光標記熒光淬滅（漂白）熒光恢復放射自顯影技術 原理及應用：¿利用同位素的放射自顯影，對細胞內生物大

7、分子進行定性、定位與半定量研究；¿實現對細胞內生物大分子進行動態和追蹤研究。 前體物摻入細胞（標記：持續標記和脈沖標記） 酵母雙雜交技術 利用單細胞真核生物-酵母在體內分析蛋白-蛋白質相互作用的系統第4章 細胞質膜細胞質膜成分：膜脂（支撐）、膜蛋白（賦予膜功能）膜脂分類：甘油磷脂、鞘磷脂、固醇膜蛋白分類：外周膜蛋白、脂定膜蛋白、整合膜蛋白脂質體：是根據磷脂分子可在水相中形成穩定的脂雙層膜的現象而制備人工膜。 應用：（1）研究膜脂與膜蛋白及其生物學性質； （2）脂質體中裹入DNA可用于基因轉移； （3）在臨床治療中,脂質體作為藥物或酶等載體生物膜的基本特征：膜的流動性、膜的不對稱性 紅

8、細胞膜骨架蛋白主要成分包括血影蛋白、肌動蛋白、錨蛋白和帶41蛋白等第5章 物質的跨膜運輸膜轉運蛋白載體蛋白（carrier proteins）概念: 細胞膜上具特異性的跨膜運輸蛋白特點: 特異性；多次跨膜；具通透酶（permease）性質；載體蛋白既參與被動的物質運輸，也參與主動的物質運輸通道蛋白(Channel proteins）又叫門通道(gated channels)，是通道蛋白進行的間斷開放通道。目前發現的通道蛋白有三種：孔蛋白、水孔蛋白和離子通道。主要是離子通道(ion channels)。具有離子選擇性，轉運速率高，只介導被動運輸簡單擴散 (Simple Diffusion)：小分

9、子物質以熱自由運動的方式順著電化學梯度或濃度梯度直接通過脂雙層進出細胞，不需要細胞提供能量，也無需膜轉運蛋白的協助，稱為簡單擴散。 非極性分子被動運輸：溶質順著電化學梯度或濃度梯度，在膜轉運蛋白協助下的跨膜轉運方式，又叫協助擴散。 極性小分子主動運輸：是由載體蛋白介導的物質逆濃度梯度或電化學梯度進行的跨膜運輸。分為協同運輸、ATP驅動泵、光驅動泵P型泵Na+-K+泵：大多數動物細胞的質膜Ca2+泵：真核細胞的質膜 P型H+泵：植物、真菌和某些細菌的質膜V型H+泵：動物細胞的溶酶體膜、植物細胞的液泡膜F型H+泵：細菌質膜、線粒體和葉綠體膜協同運輸是一種間接消耗能量的主動轉運方式。在動物細胞主要是

10、靠Na+泵、在植物細胞則是由H+泵完成的。鈉-鉀泵工作原理：發生磷酸化和去磷酸化，消耗1個ATP，輸出3個Na+，輸入2個K+胞吞作用：通過細胞膜內陷形成囊泡，將外界物質裹進并輸入細胞的過程。胞吐作用：將細胞內含待分泌物的被膜小泡，通過細胞質膜運出細胞的過程。作用： 完成大分子與顆粒性物質的跨膜運輸，以維持正常的代謝活動。又稱膜泡運輸或批量運輸（bulk transport）。屬于主動運輸。第6章 細胞的能量轉換線粒體和葉綠體線粒體形態：一般呈粒狀或桿狀線粒體的超微結構外膜(outer membrane）：含孔蛋白(porin)，通透性較高。標志酶：單胺氧化酶內膜（inner membrane

11、）：高度不通透性，向內折疊形成嵴（cristae），嵴能顯著擴大內膜表面積。是氧化磷酸化的關鍵場所。標志酶：細胞色素氧化酶膜間隙（intermembrane space）：含許多可溶性酶、底物及輔助因子。標志酶：腺苷酸激酶基質（matrix）：含三羧酸循環、脂肪酸和丙酮酸氧化等酶系、線粒體基因表達酶系等以及線粒體DNA, RNA，核糖體。線粒體主要功能是進行氧化磷酸化，合成ATP，為細胞生命活動提供直接能量。ATP合酶 基粒（elementary particle），基粒由頭部（F1偶聯因子）和基部（F偶聯因子）構成，F0嵌入線粒體內膜。線粒體疾病：克山病葉綠體形態：在高等植物中葉綠體呈雙凸或

12、平凸透鏡或鐵餅狀葉綠體的超微結構：外膜、內膜、類囊體、基質、膜間隙、類囊體腔 三膜三腔線粒體和葉綠體是半自主性細胞器？（1） 線粒體和葉綠體里有mtDNA、cpDNA、核糖體等遺傳信息表達的所有結構成分（2） 線粒體和葉綠體基因組編碼的蛋白質有限，更多的蛋白質來自于核基因組的編碼，于細胞質中合成后被運往線粒體和葉綠體的功能位點（3） 這兩種細胞器的表達受核基因以及他們自身基因組的雙重調控線粒體和葉綠體的起源內共生起源學說（endosymbiosis hypothesis)線粒體的祖先是一種革蘭氏陰性菌：葉綠體的祖先是原核生物的藍細菌即藍藻。第7章 細胞質基質與內膜系統錯誤折疊的蛋白質（1）泛素

13、降解（2）熱休克蛋白（HSP）幫助變性或錯誤折疊的蛋白質重新折疊，形成正確的分子構象內膜系統是指內質網、高爾基體、溶酶體、液泡、胞內體和分泌泡等膜性細胞器。這些膜是相互流動的，處于動態平衡，功能上相互協調內質網 ER 標志酶是葡萄糖-6-磷酸酶。形態結構 ER 由封閉的膜系統及其形成的腔構成的相互溝通的網狀結構。它從核膜延伸至細胞質中，靠近細胞質內側。種類： 糙面內質網(RER) ；光面內質網(SER) 是脂質合成的重要場所功能：蛋白質的合成；蛋白質運輸；蛋白質的修飾和加工；脂質的合成蛋白質的合成：粗面內質網上,膜結合核糖體,合成分泌蛋白、膜蛋白、細胞器中可溶性駐留蛋白。其它部位所需蛋白質都是

14、由游離核糖體合成。 細胞中蛋白質都是在核糖體上合成的，并都是起始于細胞質基質中。蛋白質的修飾和加工脂質的合成（光面內質網）ER合成細胞所需絕大多數膜脂（包括磷脂和膽固醇） 磷脂合成酶是ER膜整合蛋白，活性位點朝向cytosol；合成后很快轉向內質網腔面(轉位 酶flippase)磷脂的轉運: 1.出芽( budding)：ER高爾基體（GC）、溶酶體（Ly）、細胞質膜（PM ） 2.磷脂轉換蛋白(PEP）：磷脂分子+PEP細胞質基質靶膜（線粒體、過氧化物酶體）高爾基體形態結構：由排列較為整齊的扁平囊狀堆疊而成極性：高爾基內側網絡 順面、形成面, 面向核 GGN 中間膜囊 高爾基外側網絡 外側面

15、、成熟面 TGN化學組成: 蛋白質和脂:標志酶是糖基轉移酶。功能：蛋白質運輸；蛋白質的糖基化；蛋白質的水解溶酶體溶酶體是單層膜圍繞、內含多種酸性水解酶類的囊泡狀細胞器，其主要功能是行使細胞內的消化作用，幾乎存在于所有的動物細胞中。是一種異質性的細胞器,呈小球狀。標志酶：酸性磷酸酶溶酶體膜穩定性溶酶體的膜上嵌有質子泵溶酶體的膜上具有多種載體蛋白用于水解產物向外轉運溶酶體的膜蛋白高度糖基化溶酶體的膜含有能促進膜穩定性的膽固醇溶酶體的類型 初級溶酶體、次級溶酶體、后溶酶體初級溶酶體呈球形，內容物均一，不含有明顯的顆粒物質，外面有一層脂蛋白膜圍繞。次級溶酶體是初級溶酶體與細胞內的自噬泡或異噬泡融合形成

16、的進行消化作用的復合體，分別稱之為自噬溶酶體、異噬溶酶體、混合性溶酶體。次級溶酶體內經過消化后，小分子物質可通過膜上載體蛋白轉運到細胞質基質中，供細胞代謝利用，未被消化的物質殘存在溶酶體內形成殘質體或稱后溶酶體，殘質體可通過類似胞吐的方式將內容物排除細胞。溶酶體的功能1、自噬作用：細胞內受損、衰老的細胞器、不需要的生物大分子（清理）溶酶體病：各種儲積癥（如臺薩氏病、糖原儲積癥）2、吞噬作用: 外來物質、衰老、死亡的細胞(防御、營養等)3、自溶作用：細胞的自我毀滅 溶酶體病：類風濕關節炎4、其它的生理功能 胚胎發育和形態建成 受精作用過氧化物酶體 又稱微體，是由單層膜圍繞的內含一種或幾種氧化酶類

17、的異質性細胞器。功能 動物細胞中：參與脂肪酸的氧化；解毒作用 植物細胞中：參與光呼吸作用；在萌發的種子中，參與葡萄糖異生作用。第8章 蛋白質的分選與膜泡運輸指導分泌性蛋白質在糙面內質網上合成的決定因素是由蛋白質N端的信號肽、信號識別顆粒和內質網膜上信號識別顆粒的受體（又稱停泊蛋白）等因子共同協助完成的。蛋白質的分選途徑：后轉移和共轉移蛋白質首先在細胞質基質游離核糖體上起始合成，由信號肽轉移至粗面內質網，然后新生肽邊合成邊轉入糙面內質網中，再經高爾基體加工，包裝運至溶酶體、細胞質膜或分泌到細胞外轉運至膜圍繞的細胞器如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體、細胞核蛋白質分選的4種類型：蛋白質的跨膜轉運；膜泡

18、運輸； 選擇性的門控運輸；細胞質基質中蛋白質的轉運核基因編碼的蛋白質進入線粒體的信號序列：導肽核基因編碼的蛋白質進入葉綠體的信號序列：轉運肽核基因編碼的蛋白質進入內質網的信號序列：信號肽核基因編碼的蛋白質進入核孔復合體的信號序列：核定位信號第9章 細胞信號轉導細胞識別:細胞通過其表面的受體與胞外信號物質分子（配體）選擇性地相互作用，而導致胞內一系列生理生化變化，最終表現為細胞整體的生物學效應的過程。 信號通路: 細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉導為胞內信號，最終調節特定基因的表達，引起細胞的應答反應，這種反應系列稱之為細胞信號通路。細胞通訊：是指一個信號分子產生發出的信號通

19、過介質傳遞到另一個靶細胞并與其相應的受體相互作用，然后通過細胞信號轉導產生靶細內一系列生理生化變化，最終表現為靶細胞整體的生物學效應的過程。信號通路: 細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉導為胞內信號，最終調節特定基因的表達，引起細胞的應答反應，這種反應系列稱之為細胞信號通路。信號分子：是細胞信息的載體，種類繁多。親脂性信號分子：甾類激素、甲狀腺素親水性信號分子：神經遞質、生長因子、局部化學遞質、大多數激素氣體性信號分子：一氧化氮（ NO ）受體：能夠識別和選擇結合信號分子并能引起一系列生物學效應的生物大分子.多為糖蛋白 存在部位:細胞表面（表面受體）細胞內（細胞內受體）受體的

20、作用特性:結合特異性效應特異性 可逆性 配體與受體的結合是可逆的。 第二信使 ：大多數激素類信號分子不能直接進入細胞，只能通過同膜受體結合后進行信息轉換，通常把細胞外的信號稱為第一信使，而把細胞內最早產生的信號物質稱為第二信使。目前公認的第二信息有cAMP、 cGMP、 Ca2+、 DAG、IP3和PIP3。分子開關：通過激活機制或失活機制精確控制細胞內一系列信號傳遞的級聯反應的蛋白質。分兩類：一類開關蛋白的活性由蛋白激酶使之磷酸化而開啟，由蛋白磷酸酶使之去磷酸化而關閉；另一類主要開關蛋白由GTP結合蛋白組成，結合GTP而活化，結合GDP而失活。信號通路1、 細胞內受體介導的信號通路細胞內受體

21、的基本結構：含三個結構域 C端結構域:是激素的結合位點中間結構域:是DNA和hsp90的結合位點N端結構域:是轉錄激活結構域2、 NO作為信號分子參與的信號通路NO作為氣體信號分子引起血管平滑肌舒張，血管腔增大，血流增加硝酸甘油在體內轉化為外源性NO，可舒張血管3、 cAMP信號通路在該系統中, 細胞外信號要被轉換成第二信息cAMP引起細胞反應。cAMP信號通路的組成成分： 信號受體(Receptor) 7次跨膜的膜整合蛋白。 G-蛋白 將受體接收的信號后， G-蛋白被活化（結合GTP），進而可激活下游的效應物。 效應物（靶蛋白） 腺苷酸環化酶 4、 磷脂酰肌醇信號通路組成成分： 信號受體：接

22、受的信號分子有各種激素、神經遞質類和一些局部介質 G-蛋白 效應物：磷脂酶 C （PLC）五、RTK-Ras蛋白信號通路絕大多數RTK（受體酪氨酸激酶）是單體跨膜蛋白，跨膜一次，不能傳遞信號，只有受體二聚化才能被激活。信號(配體)受體(RTK)受體二聚化受體的自磷酸化 激活RTK的激酶活性胞內信號蛋白(Ras)Raf（MAPKKK）MAPKKMAPK進入細胞核其他激酶或基因調控蛋白（轉錄因子）的磷酸化修飾，對基因表達產生多種效應。第十章 細胞骨架微絲在組裝過程中，當溶液中G-肌動蛋白處于臨界濃度時，微絲（+）端由于G-肌動蛋白添加而延長、（-）端由于G-肌動蛋白解離而縮短，兩端加、減的速度相等

23、，微絲長度不變，這種現象稱作踏車現象。微管組織中心(MTOC)：在活細胞內，能夠起始微管的成核作用并使之延伸的細胞結構動物細胞的MTOC：中心體鞭毛和纖毛的MTOC：基體分子馬達：能利用水解ATP將化學能轉變為機械能，有規則地沿微管運輸貨物的分子。主要有驅動蛋白和胞質動力蛋白 驅動蛋白介導的物質沿微管運動 動力蛋白介導的物質沿微管運動 微絲的組裝過程：成核、延長、穩定作用于微絲的藥物 細胞松弛素B、鬼筆環肽非肌肉細胞內的微絲及其功能1、在細胞皮層中的功能維持細胞形態，賦予質膜機械強度參與膜蛋白定位和流動參與細胞多種運動（如變皺膜運動、吞噬、胞質環流）2、形成應力纖維 通過粘著斑與細胞外基質相連

24、，參與細胞形態發 生、分化及組織構建等3、參與細胞偽足的形成與細胞遷移4、形成微絨毛 擴大小腸上皮細胞吸收營養物的面積5、形成胞質分裂環 參與胞質分裂微管的組裝過程：成核、延伸、穩定狀態作用微管的特異性藥物秋水仙素(colchicine) 阻斷微管蛋白組裝成微管，可破壞紡錘體結構。紫杉醇(taxol)能促進微管的裝配,并使已形成的微管穩定。微管的功能1、支架作用：細胞中的微管就像混凝土中的鋼筋一樣，起支撐作用，在培養的細胞中，微管呈放射狀排列在核外，（+）端指向質膜。2、影響細胞器的分布與走向3、細胞內物質運輸：微管起細胞內物質運輸的路軌作用，破壞微管會抑制細胞內的物質運輸。4、纖毛與鞭毛的運

25、動 5、形成紡錘體：紡錘體是一種微管構成的動態結構，其作用是在分裂細胞中牽引染色體到達分裂極。紡錘體微管的類型:動粒微管、極微管、星體微管中間纖維的功能增強細胞抗機械壓力的能力 與核定位有關（外與細胞膜及細胞外基質相連內與核纖層連接）在組織間起支架作用（細胞連接）神經元纖維在神經細胞軸突運輸中起作用在細胞分化中起一定作用中間纖維與mRNA的運輸有關第十一章 細胞核與染色質核被膜：位于細胞核的最外層，是細胞核與細胞質之間的界膜核孔復合體:染色質是指間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合體機構，是間期細胞遺傳物質的存在形式。組蛋白(histone)：是真核生物染色體的基本

26、結構蛋白, 是一類小分子堿性蛋白質,有5種類型,即H1、H2A、H2B、H3、H4，它們富含帶正電荷的堿性氨基酸，能夠同DNA中帶負電荷的磷酸基團相互作用。核小體：是染色質組裝的基本結構單位常染色質(euchromatin) ：指間期核內染色質纖維折疊壓縮程度低, 處于伸展狀態, 用堿性染料染色時著色淺的那些染色質。異染色質(heterochromatin)： 指在整個間期, 仍然保持折疊壓縮,處于聚縮狀態,堿性染料染色時著色較深的染色質組分染色體 類 型中著絲粒染色體；近（亞）中著絲粒染色體；近（亞）端著絲粒染色體端著絲粒染色體染色體的主要結構著絲粒與動粒 主縊痕 次縊痕核仁組織區隨體端粒染

27、色體DNA的三種功能元件:1.自主復制DNA序列 2.著絲粒DNA序列 3.端粒DNA序列燈刷染色體:燈刷染色體是卵母細胞進行減數第一次分裂時停留在雙線期的染色體。核仁的功能: 核仁是細胞制造核糖體的裝置。rRNA的合成rRNA前體的加工參與核糖體大小亞基的裝配控制蛋白質合成的速度第十二章 核糖體核糖體是細胞內一種核糖核蛋白顆粒,是細胞內合成蛋白質的細胞器。 核糖體的主要成分是核糖體RNA(rRNA), 占60%, 蛋白質(r蛋白質), 占40%。細胞有兩種主要類型的核糖體:原核細胞的核糖體:沉降系數為70S，分子量為2.5x106,由50S和30S兩個亞基組成。真核細胞的核糖體:沉降系數是8

28、0S，分子量為4.2x106,由60S和40S兩個亞基組成。rRNA的功能1.具有肽酰轉移酶的活性；2.為tRNA提供結合位點(A位點、P位點和E位 3.為多種蛋白質合成因子提供結合位點；4.在蛋白質合成起始時參與同mRNA選擇性地結合以及在肽鏈的延伸中與mRNA結合；5.核糖體大小亞單位的結合、校正閱讀(proofreading)、無意義鏈或框架漂移的校正、以及抗生素的作用等都與rRNA有關。多核糖體概念：核糖體在細胞內并不是單個獨立地執行功能，而是由多個甚至幾十個核糖體串連在一條mRNA分子上高效地進行肽鏈的合成，這種具有特殊功能與形態結構的核糖體與mRNA的聚合體稱為多核糖體。核糖體的本質是核酸。核酸是指一類具有催化活性的RNA分子RNA與生命起源 ：三種生物大分子，只有RNA既具有信息載體功能又具有酶的催化功能。因此，推測RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。第13章 細胞周期與細胞分裂細胞周期:是指連續分裂的細胞從一次有絲分裂結束后開始生長到下次有絲分裂終止所經歷的全過程。在這一過程中,細胞的遺傳物質進行復制并均等地分配