细胞生物学总结

一、绪论

（一）细胞生物学（cell biology): 从细胞整体水平、亚显微结构水平和分子水平三个层面来研究细胞的结构及其生命活动规律的科学。 形态研究：光镜、电镜

功能研究：新陈代谢、相互关系 （二）细胞生物学的发展阶段

①英国，Robert Hooke，发现细胞，cell。

②德国，Schleiden和Schwann，提出细胞学说（cell theory）：一切生物都是由细胞组成的，细胞是生物形态结构和功能的基本单位。

（三）真核生物(Eukaryocyte）与原核生物（Prokaryocyte）的比较

二、细胞膜

细胞 膜的结 构

细胞膜的分子结构模型

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化学组成

膜脂——磷脂、胆固醇、糖脂

膜蛋白——膜内在蛋白、膜外在蛋白、脂锚定蛋白

糖脂和糖蛋白

生物膜的特征

流动性

不对称性

片层结构模型

单位膜模型

液态镶嵌模型

脂筏模型

（一）膜相结构：细胞中由膜参与组成的结构，如细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、

溶酶体、核膜等。

生 细胞质膜 物 膜

内膜系统（endomembrane system)：细胞内在结构和功能上为连

续统一体的细胞内膜

单位膜 (unit membrane)：在透射电镜下，生物膜呈现“两暗夹一明”的三层结构，内外两个电子致密的“暗”层中间夹着电子密度低的“亮”层，这种结构称为单位膜。 （二）细胞膜的分子结构及特性

细胞表面：细胞外被、质膜和表层胞质溶液

磷脂：双亲性（双分子层，球状分子团，脂质体 liposome） 胆固醇：双亲性，能够稳定膜和调节膜流动性 膜脂 糖脂：与细胞识别有关，主要位于质膜的非胞质面，

（基本骨架） 细 整合蛋白：跨膜蛋白、贯穿，胞外、胞质和跨膜三个结构域 胞膜化 膜蛋白 外周蛋白：非共价键，容易分离 ，温和方法可去除（PH,离子强度） 学组 锚定蛋白：共价键，只能用去垢剂分离（SDS） 成 糖蛋白：糖同氨基酸连接方式：O—连接，N—连接 膜糖类 糖 脂 ： 膜糖（细胞外被）的功能：保护作用、分子识别、蛋白质进行正确

的运输和定位、免疫原性，ABO血型

生物膜的特征：

流动性：膜脂、膜蛋白处于不断运动中 方向性：运输，识别 不对称性：细胞膜各种成分的分布不均匀性 功能特异性

影响膜流动性的因素：脂肪酸链的饱和程度（饱和度大，流动性弱）与其长度（短，流动

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性强）、胆固醇的含量（多，弱）、卵磷脂和鞘磷脂的比值（高，强）、膜蛋白量（多，弱） （三）生物膜的分子结构模型：片层结构模型 、单位膜模型、流动镶嵌模型（强调了膜的流动性和不对称性）、脂筏模型（蛋白质相互作用、参与信号转导、蛋白质运输）

跨膜运输

（小分子物质）

载体蛋白介导的主动运输(active transport)；ABC transports： 单向运输，协同运输

吞噬(phagocytosis)：颗粒物质（ 细胞碎片、细菌 ）

胞吞(endocytosis)

胞饮(pinocytosis) 细胞摄入液滴的过程，其速度的快慢

主动运输 与细胞外该物质的浓度有关。

（Active transport）

受体介导的内吞作用(receptor mediated endocytosis)； 特异性 低密度脂蛋白

载体蛋白介导的易化扩散：（facilitated diffusion)：

MEMBRANE TRANSPORT（重点）

简单扩散 (simple diffusion)：某些小分子物质直接溶于膜脂

双层，

由 高浓度向低浓度跨膜转运，又称被动扩散

特点：顺浓度或电化学梯度扩散，不需要提供能量，没有膜蛋白协助帮助扩散

无载体介导被动运输

(passive transport)

载体介导

Vesicle transport (膜泡运输)

大分子和颗粒物

质

胞吐（exocytosis）：形成、移位、入坞、融合

（四）小分子细胞膜跨膜运输（ 重点）

细胞膜具有半透过性（选择性透过）；扩散率取决于分子量大小、脂溶性、极性、电荷。

易化扩散：各种极性分子和无机离子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等通过膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学梯度降低方向的跨膜转运过程称为易化扩散。

主动运输：由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度、由浓度低的一侧向浓度高的一侧进行跨膜转运的方式；特点：逆浓度梯度（或电化学梯度）扩散；需要消耗能量；

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离子通道蛋白介导的运输：电压闸门、配体闸门、压力门控

由膜转运蛋白的协助。

单向运输：一些载体蛋白简单地将一种溶质分子从膜的一侧转运到另一侧，称为单向运输。 协同运输：一些载体蛋白在转运一种溶质分子时同时或随后伴随转运另一种溶质分子，称为协同运输（钠离子和葡萄糖）。协同运输分对向协同运输和同向协同运输。

（五）细胞连接：组织中相邻细胞膜接触区域特化形成一定的连接结构，称为细胞连接（cell junction ）

细胞连接三大类型：封闭连接、锚定连接、通讯连接 (1)封闭连接：

结构特点：细胞之间无空隙； 分布：上皮细胞近管腔的侧面； 功能： 连接相邻细胞

封闭细胞间隙的作用，可防止管腔内物质自由进入细胞间隙。 形成上皮细胞质膜蛋白与脂质分子侧向扩散的屏障。维持细胞极性 (保障小肠上皮细胞葡萄糖的定向运输、血脑屏障的结构基础）

(2)锚定连接：由细胞骨架参与的细胞连接

一、连接蛋白组成：1.跨膜连接蛋白（如，钙粘蛋白cadherin, 整合素integrin)2.

胞内骨架纤维 3 胞内附着蛋白（如，连环蛋白-catenin)

黏合带：细胞与细胞间连接 黏合连接（肌动蛋白） 黏着斑:细胞与细胞外基质

桥粒连接 （中间纤维）

(3)通讯连接包括间隙连接和突触连接；间隙连接由连接子构成；突触连接以化学突触的形式连接

细胞粘附分子（cell adhesion molecule, CAM)：钙粘素（cadherin)、选择素（selectin)、

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桥粒：细胞与细胞间连接

半桥粒：细胞与细胞外基质

整合素(integrin)、免疫球蛋白超家族(Ig-superfamily, Ig-SF)、蛋白聚糖累整合膜蛋白 细胞的社会性：细胞与细胞、细胞外环境乃至整个机体的相互依存、相互作用、相互制约即细胞的社会性。

细胞外基质功能：支持、锚定、组织分离、胞间通讯；主要化学组成：氨基聚糖和蛋白多糖、胶原与弹性蛋白、非胶原糖蛋白（纤粘连蛋白—细胞黏着和层粘连蛋白—细胞与基膜连接）；大骨节病---蛋白聚糖减少 ?三、内膜系统

内膜系统（endomembrane system）（重点）：细胞内结构、功能及其发生上相互密切关联（有的直接联系，有的靠转运小泡联系（真核特有））的模型结构细胞器总称。主要包括内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种转运小泡以及核膜（过氧化物酶体）等。 起源：从系统发生来看内膜系统起源于质膜的内陷

内膜系统形成的意义：1）内膜系统的出现增大表面积，提高了代谢水平和功能效率。 2）细胞内区域化，彼此独立，互不干扰

3）各细胞器间以及细胞器和胞质间相互依存、高度协调地进行代谢活动 内膜系统功能：(重点)1）合成蛋白质、酶、脂类和糖类的场所 2）包装和运输合成物质 3）蛋白质分选

蛋白质分选运输方式：门控运输、跨膜运输、膜泡运输 （一）核糖体 活性部位

mRNA结合位点（小亚基），P位：供体部位， A位：受体部位

转肽酶活性部位：催化肽键的形成（大亚基）， GTP酶活性部位（大亚基） 因子结合部位

（二）内质网（endoplasmic reticulum，ER）

（1）化学组成：磷脂酰胆碱含量丰富，鞘磷脂少；所含蛋白质比细胞膜多；标志酶：葡萄糖-6-磷酸酶

形态结构：单位膜结构的小管、小泡或扁囊连接成的三维网状膜系统 分类：SER与 RER（根据内质网膜表面是否有核糖体） （2）粗面内质网（重点）

粗面内质网与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰及转运过程密切相关（功能）

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(3)减数分裂(meiosis)(生殖细胞的分裂方式)

特点：DNA复制一次;细胞连续分裂两次;形成染色体数目减半的单倍体配子细胞 第一次减数分裂（meiosis I):染色体数目减半及遗传物质的交换 减数分裂间期

第二次减数分裂 (meiosis II):姐妹染色单体分离 1)第一次减数分裂（meiosis I)(重难点)

前期I：持续时间长、染色质凝集、同源染色体进行配对、交换

⑴细线期（凝集期）：凝集

染色质进行凝集，光镜下呈细线状；

局部出现染色粒（染色质纤维局部凝缩形成的串珠样结构）；

端粒与核膜相连。 ⑵偶线期（配对期）：凝集、同源染色体配对、联会、合成z-DNA（参与SC的组装） ① 联会复合体（synaptonemal complex, SC)在配对的同源染色体之间沿纵轴方向

形成的特殊结构，由侧生成分（电子密度高，蛋白质、DNA）、中央成分（电子密度较低，非组蛋白）、L-C纤维细丝（非组蛋白）三部分组成。（一种临时结构）

（装配开始于细线期，在偶线期完成，在双线期消失） 意义：使两同源染色体之间的连接变得更为牢固， 稳定同源染色体的紧密配对。 ② 四分体：完全配对的同源染色体形成二价体，含有四条染色单体，称为四分体。 ⑶粗线期（重组期）：凝集（粗线状）、同源染色体发生DNA交换和重组、重组小结 、合成p-DNA（用于DNA链的修补、连接），组蛋白

重组小结：出现在联会复合体中央，为椭圆形或球形，富含蛋白质和酶的棒状结构。 可能与染色体的重组有关。 ⑷双线期：持续时间较长、染色体长度进一步变短、 联会复合体发生去组装，逐渐 消失、同源染色体相互分离，仅在几处相互联系（交叉）(观察四分体的最佳时期) 交叉:在非姐妹染色单体之间的某些部位上，相互间有接触点(被认为是粗线期同 源染色体交换的形态学证据)、交叉端化 ⑸终变期：染色体再凝集（短棒状）、核仁消失，核膜破裂、继续发生交叉端化、 纺锤体形成、染色体移向赤道面

中期I：配对的四分体排列在赤道面上，形成赤道板，动粒位于姐妹染色单体的同一侧，与同侧动粒微管相连（与有丝分裂不同）

后期I：同源染色体对发生分离（缺少交叉，分离受阻），移向细胞两极（随机）。

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末期I：染色体去凝集，核膜重新出现，胞质分裂，形成两个子细胞。 2）减数分裂间期：持续时间较短； 不发生DNA合成，无染色体复制 没有G1，S，G2期 ；某些生物可不经过这一步 3）第二次减数分裂：与有丝分裂过程相似（前中后末）

减数分裂意义：①减数分裂保证了有性生殖生物在世代交替中（染色体数目的恒定） ②减数分裂是遗传重组的原动力，增加了生物多样性

有丝分裂与减数分裂的比较

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