细胞生物学 总结 重点框架及理解知识（上）

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

细胞膜的分子结构模型

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

化学组成

糖脂和糖蛋白

细胞膜的结构流动性

生物膜的特征

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

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（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）

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

被动运输

高浓度向低浓度跨膜转运，又称被动扩散

(passive transport

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 体介跨膜运输

导（小分子物质）

载体蛋白介导的易化扩散：（facilitated diffusion)：

载体介导

离子通道蛋白介导的运输：电压闸门、配体闸门、压力门控

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

（Active transport） 与细胞外该物质的浓度有关。

Vesicle transport

(膜泡运输)

受体介导的内吞作用(receptor mediated endocytosis)；特异性

大分子和颗粒物

低密度脂蛋白

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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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 ）

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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（五）主要功能：维持细胞形态；参与特殊结构的形成（中心粒、纤毛和鞭毛）；参与细胞内物质运输（马达蛋白）；参与细胞运动（纤毛鞭毛的运动机制—动力蛋白驱动的二联微管滑动模型）；参与染色体运动，调节细胞分裂；维持细胞内细胞器的定位和分布；参与细胞内信号转导。

二、微丝（microfilament）

微丝（microfilament）又称肌动蛋白丝，是组成真核细胞细胞骨架的最细的一种纤维，其主

要功能是维持细胞形状，参与细胞运动。由肌动蛋白组成的细丝。是真核细胞胞质骨架中 最细的一种纤维，直径6nm ，成束或

网状分布。

（一）结构：

单根微丝： 线状，双螺旋结构；具有极性

多根微丝：网状 （二）组成： (actin)：一条多肽链构成的类似球形或哑铃形的分子，其上有ATP结合位点，具有极性。肌动蛋白

存在方式：球形肌动蛋白（游离单体分子）、纤维状肌动蛋白（结合肽多聚体）。

单根微丝呈线状，双螺旋结构。

（三）微丝装配 （1）分期

成核期：由肌动蛋白单体→二聚体→三聚体核心的过程；二聚体不稳定，易解聚；耗时较长。 成核作用部位，细胞膜下；核心关键成分，微丝结合蛋白Arp2/3复合物 聚合期：两端同时延长；聚合速度大于解聚速度。正端聚合快，负端聚合慢 稳定期：微丝长度基本不变；聚合速度=解聚速度

临界浓度Cc (critical concentration)：微丝聚合速度与解聚速度相等时G-actin的浓 （2）组装的动态调节模型：

1）非稳态动力学模型：微丝的长度总是处于延长和缩短的变化状态

2）踏车模型—特殊平衡状态(Treadmilling model)(稳定期):微丝长度相对恒定（两极的聚合=解聚）;正端聚合>解聚，正端延长;负端聚合<解聚，负端缩短(微丝正端聚合和负端解聚

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微丝结合蛋白（microfilament associated protein, MAP）：功能：对纤维状肌动蛋白的结构和行为起

调节作用，与微丝的装配及功能有关。

平衡);向正极方向移动;肌动蛋白全体更新 意义：维持微丝组装的动态平衡

（3）影响因素：游离肌动蛋白浓度、ATP是主要调节因素 ；药物 细胞松弛素B：与微丝+端结合，抑制微丝聚合 鬼笔环肽：与聚合的微丝结合，抑制解聚，破坏平衡

（五）微丝的功能：1：构成细胞支架，维持细胞形状 2：形成特化结构（细胞皮层，微绒毛，应力纤维）3、参与细胞的运动 （伪足）4：参与细胞分裂（收缩环）5：作为肌纤维的组成部分，参与肌肉收缩 6：参与细胞内物质运输 7：参与细胞内信号转导 三、中间纤维：

（一）组成结构

丝状蛋白多聚体，结构复杂，性质稳定（细胞骨架中最稳定的结构）。

中间纤维蛋白单体—长的线性蛋白 头部区（N区）：可变的非螺旋区 杆状区：包含四段高度保守的区域 尾部区（C区）：可变的非螺旋区

中间纤维的特点：两端对称，不具有极性；体内中间纤维蛋白大部分都装配成中间纤维；没有踏车行为；组装通过中间纤维蛋白的磷酸化和去磷酸化；在横切面上，中间纤维有32个蛋白单体

（二）分布种类多，分布严格。 （三）组装：

1：平行对齐的两个单体形成双股双螺旋二聚体 2：二聚体再以相反的方向头尾相连成四聚体 3：四聚体两两以半分子长度交错相连形成原纤维 4：八股原纤维相互缠绕形成中间纤维

组装特点：无极性（两端对称),体外组装无需能量,不依赖蛋白质

(四)中间纤维的功能:在细胞内形成一个完整的网状骨架系统；维持细胞核膜稳定（核纤层蛋白）；参与细胞连接（桥粒、半桥粒）；为细胞提供机械强度支持；参与细胞内信息传递与物质运输；参与细胞分化

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