第一章 绪论
1.细胞生物学 : 细胞生物学是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学,它从显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能,细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡,以及细胞信号转导,细胞基因表达与调控,细胞的起源与进化等重大生命过程。
2.细胞生物学研究的主要内容:①细胞核、染色体及基因表达;②生物膜与细胞器;③细胞骨架体系;④细胞增殖及其调控 ;⑤细胞分化及干细胞生物学;⑥细胞衰老;⑦细胞凋亡 ;⑧细胞的起源与进化; ⑨细胞信号转导;⑩ 细胞工程
3.细胞学说的建立及其意义:1838年,德国植物学家施来登提出:尽管植物的不同组织在结构上有着很大的差异,但植物是由细胞构成的,植物的胚是由单个细胞产生的。
1839年,德国动物学家施旺提出了细胞学说的两条最重要的基本原理∶①地球上的生物都是由细胞构成的;②所有的生活细胞在结构上都是类似的。
1858年,德国医生和病理学家魏尔肖补充了细胞学说的第三条原理: 所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂,即细胞来自于细胞。
这些观点,经过后来的丰富和发展,形成公认的“细胞学说”:(1)细胞是所有动、植物的基本结构单位。(2)每个细胞相对独立,一个生物体内各细胞之间协同配合。(3)新细胞由老细胞繁殖产生。
意义:细胞学说的提出先于进化论约20年,它与进化论一起,奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一,从哲学推断走向自然科学论证。
第二章 细胞的统一性与多样性
1. “细胞是生命活动的基本单位”的涵义:①细胞是构成有机体的基本单位;②细胞是代谢与功能的基本单位;③细胞是有机体生长与发育的基础;④细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁;⑤细胞是生命起源的归宿,是生物进化的起点 2. 原核细胞和真核细胞区别: 异! 细胞大小 染色体形状 基因连锁群数目 DNA分子 DNA重复序列 基因表达 内膜 鞭毛构成 核糖体 光合与呼吸酶分布 核外DNA 细胞壁 原核细胞 1~10μm 环状DNA分子 1个 裸露或结合少量Pr. 无或很少 RNA和Pr.在同一 区间合成 无独立的内膜 鞭毛蛋白 70S(50S+30S) 质膜 细菌有质粒DNA 肽聚糖 真核细胞 10~100μm 线性DNA分子 2个以上 与组Pr.和非组Pr.结合 有 RNA在核中合成和加工 Pr.在细胞质中合成 有丝分裂、减数分裂 有,分化成各种细胞器 微管蛋白 80S(60S+40S) 线粒体和叶绿体 线粒体DNA、叶绿体DNA 纤维素、果胶(植物细胞) 细胞增殖(分裂) 无丝分裂 1
营养方式 吸收,有的行光合作用 吸收/光合作用/内吞 3.真核细胞的基本结构体系:(一)生物膜结构系统(二)遗传信息表达系统(三)细胞骨架系统
第三章 细胞生物学研究方法 光学显微镜 透射电镜(TEM) 分辨率 0.2μm 0.1μm 0.1nm 光源 可见光(λ400-700nm) 紫外光 (λ200nm) 约电磁透镜 真空 透镜 玻璃透镜 玻璃透镜 真空 不要求 不要求 成像原理 样品对光吸收形成明暗反差和颜色变化 样品对电子的散射和透射形成明暗反差 电子束(λ0.01-0.9nm) 显微镜的鉴别距离越小,分辩率越高。
2. 荧光显微镜:以紫外线为光源激发生物样品中的荧光物质,产生能观察到各种颜色荧光的一种光学显微镜。利用它可研究荧光物质在组织和细胞内的分布。
自发荧光——由细胞本身存在的物质经紫外线照射后发出的荧光。如叶绿素等。
诱发荧光——细胞中有些物质本身经紫外线照射不能发荧光,但用荧光染料进行染色或用荧光抗体标记后,经紫外线照射亦可发荧光,称为诱发荧光。
3.差速离心
将各种亚细胞组分和各种颗粒分开。 ①细胞匀浆
②低速离心后的颗粒物(包括:全细胞、细胞核、细胞骨架) ③ 中速离心后的颗粒(包括:线粒体、溶酶体、过氧化物酶体) ④高速离心后的颗粒(包括:微粒体、小囊泡)
⑤ 超速离心后的颗粒(包括:核糖体、病毒、大分子物质)
第四章 细胞质膜
1.细胞质膜:曾称细胞膜,是指围绕在细胞最外层,由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。
2.生物膜:细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜。
3、细胞质膜的结构模型:流动镶嵌模型、脂筏模型。
4、目前对生物膜结构的认识:磷脂双分子层是生物膜基本结构成分。
蛋白质类型及其分布不对称性以及与脂分子的协同作用赋予生物膜特性与功能。 膜蛋白和膜脂的相互关系制约膜的流动性,同时形成完成多种膜功能“脂筏” 。
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生物膜处于动态变化中,保证的细胞代谢活动的进行。
5、流动性和不对称性是生物膜的基本特征。
6、膜脂:主要包括甘油磷脂、鞘脂和固醇。
7、膜脂的运动方式:①沿膜平面的侧向运动(基本运动方式);②脂分子围绕轴心的自旋;③脂分子尾部的摆动;④双层脂分子间的翻转(极少发生,但内质网膜上或新合成的磷脂分子发生频率很高)。
8、内在膜蛋白与膜脂结合的方式:①膜蛋白的跨膜结构域与脂质双层分子的疏水核心的相互作用,这是内在的膜蛋白与膜脂结合的最主要和最基本的结合方式。②跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基,如精氨酸、赖氨酸等与磷脂分子带负电荷的极性头部形成离子键,或带负电荷的氨基酸残基通过钙离子、镁离子等阳离子与带负电荷的磷脂极性头部相互作用。③某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上,后者插入脂双层中进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力。
9、膜的流动性: 指生物膜内的脂质和蛋白质分子的运动性,是膜的基本特性之一,也是细胞进行生命活动的必要条件。①膜脂的流动性②膜蛋白的流动性(荧光抗体免疫标记实验就是其中一个典型的例子)
10、膜脂的不对称性:①细胞膜各部分的名称②膜脂的不对称性③膜蛋白的不对称性
11、膜骨架指细胞膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成网架结构,参与维持细胞膜形状并协助质膜完成多种功能。
12、细胞质膜的基本功能:①为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。②选择性物质运输,能量的传递③细胞识别,电子传递,受体功能④酶结合位点,酶促反应⑤细胞与细胞、细胞与细胞外基质间连接⑥细胞表面特化结构,如膜骨架、鞭毛等⑦膜蛋白相关疾病,药物靶点
第五章 物质的跨膜运输
1.膜转运蛋白:(1).载体蛋白(有高度选择性和饱和动力学特性),介导主动和被动运输。
(2).通道蛋白(构成离子通道转运效率高;没有饱和值;门控性),只介
导被动运输。
2.被动运输与主动运输的比较 性质 参与运输的膜成份 载体蛋白 能量来源 运输方向 简单扩散 脂 不需要 离子浓度 顺浓度梯 协助扩散 蛋白 需要 离子浓度 顺浓度梯 主动运输 蛋白 需要 ATP水解或浓度 逆浓度梯 3
特异性 运输分子饱和性 无 无 有 有 有 有
3. ATP驱动泵:
(1)P-型离子泵:位于真核细胞膜上,运输时需要载体蛋白自身磷酸化发生构象改变。包括Na+-K+泵、Ca2+泵等。 (2)V-型质子泵:主要位于泡膜上,如溶酶体膜中的H+泵。 运输时需要水解ATP供能, 但不需要自身磷酸化。从胞质中泵出H+入细胞器,维持细胞质中性和细胞器内酸性pH。 (3)F型质子泵:主要存在于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜中,在能量转换中起重要作用,是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子。H+顺浓度梯度运动,所释放的能量与ATP合成耦联(ATP合酶).
(4)ABC转运器:广泛分布在从细菌到人类各种生物体中,其蛋白家族中具有能转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质的成员,还与病原体对药物的抗性有关。 前三种只转运离子,后一种主要转运小分子。
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4. 协同效应:一类由Na-K泵(或H泵)与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输的方式。跨膜转运的直接动力来自膜两侧离子电化学浓度梯度,在动物细胞主要是靠Na+泵、在植物细胞则是由H+泵来维持。
5. 胞吞作用:通过细胞膜内陷形成囊泡(胞吞泡),将外界物质裹进并输入细胞内的过程称为胞吞作用。包括胞饮作用和吞噬作用。
胞饮吞入的物质为液体或极小的颗粒(小于150nm);存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细胞等。
吞噬作用内吞较大的固体颗粒(大于250nm)物质,如细菌、细胞碎片;是原生动物获取营养物质的主要方式。
6.胞吐作用: 将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程,也称外排作用。有组成型胞吐途径和调节型胞吐途径。
第六章 细胞的能量转换——线粒体和叶绿体
1. 线粒体的功能:氧化代谢的中心,是糖类、蛋白质、脂质等物质最终彻底氧化代谢的场所,主要功能是进行三羧酸循环和经氧化磷酸化合成ATP。
2.氧化磷酸化:①ATP合酶;②质子驱动力;电子传递链;④电子传递复合物
二、叶绿体部分
1.形态结构:(一)叶绿体膜(二) 类囊体(三)基质
2.类囊体:叶绿体内部由内膜衍生而来的封闭的扁平膜囊,称 类囊体。类囊体囊内的空间称为类囊体腔。在叶绿体中,许多圆饼状的类囊体有序叠置成 基粒。该膜囊系统独立于基质,在电化学梯度的建立和ATP 的合成中起重要作用。 类囊体膜富含具有半乳糖的糖脂和极少的磷脂。糖脂中的脂肪酸主要是不饱和的亚麻酸质双分子层流动性非常大,有益于光
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