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1一、绪论（一）细胞生物学（cellbiology):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，RobertHooke，发现细胞，cell。②德国，Schleiden和Schwann，提出细胞学说（celltheory）：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化学组成流动性不对称性生物膜的特征细胞膜的分子结构模型片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型脂筏模型细胞膜的结构2（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（endomembranesystem)：细胞内在结构和功能上为连续统一体的细胞内膜单位膜(unitmembrane)：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）整合蛋白：跨膜蛋白、贯穿，胞外、胞质和跨膜三个结构域膜蛋白外周蛋白：非共价键，容易分离，温和方法可去除（PH,离子强度）锚定蛋白：共价键，只能用去垢剂分离（SDS）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，流动细胞膜化学组成3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）（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；MEMBRANETRANSPORT（重点）被动运输(passivetransport)胞吐（exocytosis）：形成、移位、入坞、融合简单扩散(simplediffusion)：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跨膜运输（小分子物质）载体蛋白介导的易化扩散：（facilitateddiffusion)：胞吞(endocytosis)载体蛋白介导的主动运输(activetransport)；ABCtransports：单向运输，协同运输吞噬(phagocytosis)：颗粒物质（细胞碎片、细菌）胞饮(pinocytosis)细胞摄入液滴的过程，其速度的快慢与细胞外该物质的浓度有关。受体介导的内吞作用(receptormediatedendocytosis)；特异性低密度脂蛋白Vesicletransport(膜泡运输)大分子和颗粒物质载体介导无载体介导离子通道蛋白介导的运输：电压闸门、配体闸门、压力门控主动运输（Activetransport）4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（celljunction）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(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（celladhesionmolecule,CAM)：钙粘素（cadherin)、选择素（selectin)、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）桥粒：细胞与细胞间连接半桥粒：细胞与细胞外基质5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（endomembranesystem）（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（endoplasmicreticulum，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）6易位子（translocon）：位于内质网膜上的与新合成的多肽进入内质网有关的蛋白复合体，其本质是一种通道蛋白内质网功能（重点）：1）作为核糖体附着的支架（外输性蛋白、膜整合蛋白、可溶性蛋白）;2）新生多肽链的正确折叠和装配（内质网为新生多肽链的正确折叠和装配提供了有利的环境。分子伴侣：能特异地识别新生肽链或部分折叠的多肽并与之结合，帮助多肽链进行转运、折叠和组装的结合蛋白，但其本身并不参与最终产物的形成；分子伴侣蛋白共同特点是含有KDEL序列——与ER膜上受体结合而驻留在腔内，也称驻留蛋白）；3）蛋白质合成的质量控制（分子伴侣）内质网至高尔基体的蛋白质必须是正确折叠和组装的。分子伴侣可特异性地识别错误折叠和未完全装配的蛋白，并阻留在内质网内。错误折叠蛋白从内质网腔转到细胞基质，进而被降解，消除了异常蛋白的形成。4）蛋白质的糖基化（内质网上为N-连接糖基化，单糖或寡糖与蛋白质的天冬酰胺残基侧链NH2基团结合生成糖蛋白，糖基转移酶；意义：增加蛋白稳定性，完善蛋白质功能，帮助其正确折叠）；5）蛋白质的运输（3）分泌蛋白的合成过程（重点）1）信号肽引导核糖体结合到内质网膜上（蛋白质合成开始于细胞质中的核糖体，通过新生肽链上的信号肽将核糖体引导到内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质的合成，而信号肽本身则在蛋白质合成完成之前就被内质网腔的信号肽酶切除）2）新生肽链到内质网腔的跨膜转运（多肽链通过内质网膜进入内质网腔是和翻译同步进行的，即协同翻译转运）3）蛋白质在内质网腔内的折叠（需要分子伴侣的参与，它们能特异性的识别新生肽链或部分折叠的多肽与之结合，帮助这些多肽折叠）4）蛋白质在内质网腔内的糖基化（在内质网合成的大部分蛋白质都需要进行糖基化，形成糖蛋白，在内质网腔中进行的糖基化是N—连接的寡糖糖基化）5）蛋白质由内质网向高尔基体的运输7信号肽（signalpeptide）：是蛋白质合成中最先被翻译出来的一段氨基酸序列，通常由18-30个疏水氨基酸组成，能指引核糖体与内质网结合，并引导合成的多肽链进入内质网腔。（4）滑面内质网的功能（自学）：脂类的合成、糖原的代谢、解毒作用、钙离子储存场所钙泵——横纹肌收缩、水和电解质代谢、胃酸及胆汁的生成衍生结构：髓样体：视网膜色素上皮，孔环状片层：癌细胞（三）高尔基体（GolgiComplex）标志酶：糖基转移酶形态结构：小囊泡、大囊泡、扁平囊泡（顺面、形成面；反面、成熟面）；有极性顺面高尔基复合体——筛选与转运；中央扁平囊泡——蛋白质的糖基化、糖脂及多糖合成；反面高尔基复合体——蛋白质分选高尔基复合体：细胞内蛋白质运输分泌的中转站高尔基体功能（重点）：1）蛋白质分泌的中转站（3H-标记示踪实验））2）物质加工的场所1.糖蛋白的加工合成：O-连接糖蛋白，严格的顺序性和区域性2.蛋白质的水解加工3）胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽（①经高尔基复合体单独分拣和包装的溶酶体酶，以有被囊泡的形式被转运到溶酶体；②分泌蛋白以有被囊泡的形式运向细胞膜或被分泌释放到细胞外；③以分泌泡的形式暂时性地储存于细胞质中）4）高尔基体与内膜系统的转化：高尔基体在化学组成上介于内质网膜与细胞膜之间蛋白质分选信号信号序列（signalsequence）：引导蛋白质定向转移的线性序列，通常15-60个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。信号斑（signalpatch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。8高尔基体蛋白滞留：特异信号是高尔基体膜蛋白的跨膜结构域；内质网回流运输：特异信号是内质网驻留蛋白KDEL序列；溶酶体酶的甘露糖6—磷酸分选途径（高尔基体反面的M6P受体蛋白）（四）溶酶体（lysosome）形态：单层膜，高度异质性化学组成：溶酶体酶在rER合成，由Go包装生成，多种酸性水解酶，酸性水解酶（标志酶）；ph为3.5-5.5，膜上有质子泵维持酸性环境溶酶体分类：1）初级溶酶体：前溶酶体、原溶酶体，酶无活性，2)次级溶酶体：指初级溶酶体经过成熟，与底物结合的溶酶体自噬性溶酶体:作用底物是的内源性吞噬性溶酶体：初级+吞噬体异噬性溶酶体:作用底物是外源性的多泡小体：初级溶酶体+吞饮体3）三级溶酶体：残余小体（residualbody），主要是因为水解酶的活性减弱或消失排出细胞外：胞吐的方式内容物蓄积在细胞内：脂褐质（神经细胞、心肌细胞）含铁小体（肝、肾）多泡体（神经细胞、盐酸细胞、卵母细胞）髓样结构（肿瘤、感染）底物来源底物性质9溶酶体功能：1：分解外来异物和老损细胞器2：物质消化细胞营养（胆固醇主要来源于溶酶体）