《细胞生物学》读书笔记
2021-08-17 23:11:30 2 举报AI智能生成
医学基础笔记
作者其他创作
大纲/内容
细胞的社会性
细胞连接与细胞黏附
细胞连接（细胞与其它细胞或细胞外基质结合的特化结构）
类型
封闭连接
紧密连接
分布：广泛分布于各种上皮细胞（如消化道上皮细胞，膀胱上皮细胞，脑毛细血管内皮细胞等），环绕每个上皮细胞的顶部。
结构
紧密连接处，两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起。
功能
封闭上皮细胞的间隙，形成一道与外界隔离的封闭带，保证组织内环境的稳定。
防止细胞外的物质无选择地通过细胞间隙进入组织
防止组织中的物质回流入腔中
形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。
锚定连接（一类由细胞骨架纤维参与、存在于细胞之间或细胞外基质之间的连接结构）
锚定连接由两大类蛋白构成
细胞内锚定蛋白
一端将特定的细胞骨架成分与连接复合体连接
另一端与穿膜黏着蛋白相连
穿膜黏着蛋白
胞内区：与细胞内锚定蛋白相连
胞外区：与相邻细胞特异的穿膜黏着蛋白或细胞外基质蛋白相连
黏着连接（与肌动蛋白丝相连的锚定连接）
黏着带（细胞间的黏着连接）
分布：位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续带状结构。
分子组成：
穿膜黏着蛋白：钙黏着蛋白
胞内区：通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
胞外区：与相邻细胞的钙黏着蛋白胞外部分结合
锚定蛋白：α、β、γ联蛋白等
功能
使组织连为一个坚固的整体
在胚胎发育形态发生中起重要作用
黏着斑（细胞与细胞外基质间的黏着连接）
分布：位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏着连接。
分子组成：
穿膜黏着蛋白：膜整联蛋白（多数为α5β1）
胞内区：通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
胞外区：与细胞外基质成分相连
锚定蛋白：细丝蛋白等
功能
介导细胞与细胞外基质的黏着
参与细胞的迁移
参与细胞信号传导
桥粒连接（与中间纤维相连的锚定连接）
桥粒（细胞间的连接）
分布：位于上皮细胞黏着带的下方，是相邻细胞间的一种斑点状的锚定连接结构。
组成
桥粒斑：桥粒连接处相邻细胞质膜的胞质侧的致密的胞质斑，是由桥粒斑珠蛋白和桥粒斑蛋白构成的复合物。
穿膜黏着蛋白：钙黏着蛋白家族
胞内区：与细胞内锚定蛋白构成的桥粒斑相连
胞外区：与相邻细胞的穿膜黏着蛋白相连，通过Ca2+的黏附机制将两个相邻细胞连接在一起
桥粒黏蛋白
桥粒胶蛋白
锚定蛋白：构成桥粒斑，是中间纤维附着的部位
桥粒斑蛋白
桥粒斑珠蛋白
功能
构成了贯穿整个组织的整体网架
增强了组织抵抗外界张力与压力的机械强度
半桥粒（细胞与细胞外基质间的连接）
组成
穿膜黏着蛋白：整联蛋白（α6β4）、穿膜蛋白BP180
锚定蛋白：网蛋白，构成胞质斑，可与细胞内的中间纤维相连
功能：把上皮细胞与下方的基底膜连接在一起，防止机械力造成的上皮与其下方的组织剥离。
通讯连接
概念：生物体相邻细胞膜的一个特殊的连接通道，可实现细胞间电信号和化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作协调。
间隙连接
分布：除骨骼肌细胞和血液外的几乎所有动物组织细胞
结构：间隙连接部位相邻细胞膜之间有2~3nm的缝隙
基本结构单位：连接子
分类
代谢耦联（分子量小于1kD的代谢物和信号分子）
电耦联（也称离子耦联，其连接子是一种离子通道）
功能：加强相邻细胞间的机械连接
突触（神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触完成冲动的传递）
电突触（电冲动直接通过间隙从突触前向突触后传导，速度快而准确）
化学突触（神经冲动通过神经递质小泡释放神经递质作用于突触后细胞，引起新的神经冲动。“电-化-电”，间接而慢速）
细胞黏附（细胞间发生关联的基本形式）
细胞黏附分子
概念：一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，介导细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用。
结构特点：均为穿膜糖蛋白，由三部分组成：胞外区（肽链N端，配体识别部位）、穿膜区（一次穿膜的疏水区）、胞内区（肽链C端）
连接方式
同亲型结合
异亲型结合
连接分子依赖性结合
分类
钙黏着蛋白（依赖Ca2+的同亲型细胞黏附分子）
结构
单次穿膜糖蛋白
常以同源二聚体的形式存在
分子结构同源性很高
胞外区常折叠成5个重复结构域
Ca2+结合越多，钙黏着蛋白刚性越强
功能
介导细胞与细胞之间的同亲型细胞黏附
在个体发育过程中影响细胞的分化，参与组织器官的形成
参与细胞之间锚定连接结构的形成。（如黏着带、桥粒等）
选择素（了解，依赖Ca2+的异亲型细胞黏附分子）
免疫球蛋白超家族（了解，不依赖Ca2+的同亲型和异亲型的细胞黏附分子）
整联蛋白家族（依赖Ca2+和Mg2+的异亲型细胞黏附分子）
结构（由α和β两个亚基形成的异二聚体穿膜蛋白）
胞外区：球状头部，与配体结合的部位；通过自身结构域与含有Arg-Gly-Asp三肽序列的细胞外基质成分结合，介导细胞与细胞外基质之间的黏着。
胞内区：通过胞内连接蛋白与细胞的细胞骨架成分相互作用
功能
介导细胞间和细胞与细胞外基质之间的相互作用
在信号传递中发挥重要作用
细胞微环境及其与细胞的相互作用
细胞微环境
细胞成分
液体物质
细胞外调节分子
信号分子（亲水性、亲脂性）
细胞因子
细胞外基质（结缔组织中细胞外基质的含量最大）
概念：是细胞微环境的核心组分，由细胞合成并分泌到细胞外空间，主要是一些蛋白和多糖或蛋白聚糖构成的精密有序的三维网状结构。
结构
凝胶样基质——糖胺聚糖与蛋白聚糖
纤维网架
胶原和弹性蛋白：结构作用
纤连蛋白和层粘连蛋白：黏着作用
分类
糖胺聚糖与蛋白聚糖
糖胺聚糖：由重复的二糖单位构成的直链多糖，由于糖残基上常带有硫酸集团或羧基，因此常带有大量负电荷
二糖单位
氨基糖（N-乙酰氨基葡萄糖 或 N-乙酰氨基半乳糖）
糖醛酸（葡萄糖醛酸 或 艾杜糖醛酸）
特例：透明质酸（糖胺聚糖中结构最简单的一种）
二糖单位：D-葡萄糖醛酸 和 N-乙酰氨基葡萄糖
糖链由5000~25000个二糖重复单位重复排列而成，不发生硫酸化
分子表面糖醛酸的羧基带有大量的负电荷，相斥作用使整个分子伸展膨胀，具有良好的弹性与抗压性
表面有大量的亲水基团，可结合水分子使基质渗性水肿，能形成黏稠的胶体
蛋白聚糖
结构
由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物
若干个蛋白聚糖单体通过连接蛋白以非共价键与透明质酸结合形成蛋白聚糖多聚体
合成与装配
核心蛋白肽链在糙面内质网核糖体上合成
多糖侧链在高尔基复合体中被装配到核心蛋白上
专一的连接四糖（木糖-半乳糖-半乳糖-葡萄糖醛酸；Xyl-Gal-Gal-GlcUA）结合到核心蛋白的丝氨酸残基，在糖基转移酶的作用下，糖基依次加上去，形成糖胺聚糖糖链。
显著特点：多态性，可以含有不同氨基酸序列的核心蛋白，以及长度和成分不同的多糖链
特例：渗滤素（分布于基底膜，在基底膜中起过滤和结构作用）
胶原和弹性蛋白
胶原
含量：人体中含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的25%~30%
分布：各种器官组织，结缔组织中特别丰富
来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外
分子结构
胶原分子呈纤维状，是由3条α多肽链盘绕而成的三股螺旋结构
肽链中的氨基酸组成规律的三肽重复序列（Gly-X-Y；其中Gly为甘氨酸，X多为Pro脯氨酸，Y常为Hypro羟化脯氨酸或Hylys羟化赖氨酸）
典型例子
胶原的合成装配与降解
合成与装配过程（除IV型外）（合成与组装始于内质网，在高尔基复合体中进行修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维）
内质网合成前α链
前α链羟化
前α链部分糖基化
三条前α链形成三股螺旋结构——前胶原
转运至高尔基体加工修饰
形成分泌小泡，分泌到细胞外，形成前胶原
切除前肽序列，形成原胶原分子
进一步装配成胶原原纤维
胶原原纤维聚集成胶原纤维
IV型胶原的合成与装配（课本P262）
胶原的降解：胶原分子可被胶原酶降解。
弹性蛋白（构成细胞外基质中弹性纤维网络的主要成分）
结构
高度疏水的非糖基化纤维蛋白，富含Gly和Pro，很少羟化，不含HyGly
不含胶原特有的三肽重复序列，呈无规则卷曲
肽链由两种类型短肽交替排列构成
疏水性短肽，赋予分子弹性
富含丙氨酸（Ala）和Lys残基的α-螺旋短肽，负责在相邻分子间形成交联。
作用：弹性蛋白组装成弹性纤维网，共存于细胞外基质的弹性纤维与胶原纤维相互交织，分别赋予组织弹性和抗张性。
弹性纤维的组成
弹性蛋白
微原纤维（位于弹性蛋白表面）
非胶原糖蛋白：纤连蛋白和层粘连蛋白
共同特点：多功能大分子，具有多个结构域，可与多种细胞及细胞外基质成分结合，是细胞外基质的组织者。
纤连蛋白
存在形式
可溶性纤连蛋白（主要存在于血浆和各种体液中，被称为血浆纤连蛋白）
不溶性纤连蛋白（主要存在于细胞外基质及细胞表面，被称为细胞纤连蛋白）
结构
血浆纤连蛋白是由两条相似的肽链形成的二聚体，两条肽链在C端通过二硫键交联形成V字形。
细胞纤连蛋白是由二聚体交联后形成的多聚体。
纤连蛋白肽链中的Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列是细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的最小结构单位。
每一肽链亚单位可构成线性排列的5~6个杆状的功能区。不同的杆状功能区可分别与不同的生物大分子或细胞表面受体结合（如胶原、整联蛋白等）
层粘连蛋白（存在于上皮下和内皮下紧靠基膜部）
结构
是一种高分子量糖蛋白
由α、β、γ三条不同的多肽链（其中α链为重链，β和γ链为轻链，它们之间通过二硫键相互交联）组成的异三聚体，呈不对称十字形结构。
存在多个结构域，具有和多种物质相结合的位点。还可以通过自身的RGD三肽序列与细胞膜上的整联蛋白结合。
细胞外基质的特化结构——基膜
概念：也称基底膜，是细胞外基质特化而成的一种柔软、坚韧的网膜结构，以不同的形式存在于不同的组织结构之中。
分布（熟悉）
各种上皮及内皮组织：位于细胞基底部，是细胞基部的支撑垫
肌肉、脂肪等组织：围绕在细胞周围，将细胞与结缔组织隔离
肾小球中：介于两层细胞（内皮细胞和足细胞）之间，是滤过膜的主要结构
组成成分（熟悉）
IV型胶原
构成基膜的主要结构成分之一
各IV型胶原分子通过C端球状头部之间的非共价键相互作用，以及N端非球状尾部之间的共价交联，构成了基膜基本框架的二维网络结构
层粘连蛋白：基膜中的主要蛋白质成分，由α、β、γ三条肽链构成非对称型十字结构
巢蛋白：作为连接IV型胶原纤维网络与层粘连蛋白纤维网络之间的连桥
渗滤素：基膜中最丰富的蛋白聚糖之一，可与IV型胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白等结合，共同构成网络结构。
功能
是上皮细胞的支撑垫，在上皮组织与结缔组织之间起结构连接的作用。
可作为细胞的选择性通过屏障
对分子的通透具有高度选择性
细胞的基本生命活动
细胞分裂与细胞周期
细胞分裂：是细胞生命活动的重要特征之一，指一个亲代细胞形成两个子代细胞的过程。
有丝分裂
概念：有丝分裂又称作“间接分裂”，是高等真核生物的体细胞分裂的主要方式。通过核分裂和胞质分裂两个过程，借助于细胞骨架的重排，实现了染色体及胞质在子代细胞中的均等分配。
三大特征：染色质凝聚、纺锤体形成、收缩环形成
意义：（1）是高等真核生物的体细胞分裂的主要方式；（2）细胞经过DNA复制后，将遗传物质准确、平均分配到子细胞当中，以确保遗传信息的稳定性。
分期：
前期
染色质凝集成染色体
核仁缩小、解体
复制完成的中心体移动到两级，形成纺锤体，确定分裂极
前中期
核纤层降解，促发核膜崩解
纺锤体“捕捉”染色体，完成纺锤体装配，形成有丝分裂器。
染色体列队。
中期：染色体达到最大的凝集，排列在赤道板上。
后期：姐妹染色单体从赤道面上分离，移向细胞两极。
后期A过程：着丝粒分裂，动粒微管去组装，长度不断缩短，拉动染色体向细胞两极移动。
后期B过程：纺锤体拉长，极间重叠微管组装，星体微管和动粒微管去组装。细胞两极间的距离增大，推动染色体发生极向运动。
两个过程相互独立，但又相互重叠。
末期
染色体解旋：组蛋白H1发生去磷酸化，染色质纤维重现。
核仁重装
核膜形成，子细胞核形成，核分裂完成。
胞质分裂
形成收缩环（由肌动蛋白和肌球蛋白聚集形成的环状结构）
收缩环缢缩（肌动蛋白、肌球蛋白纤维相互滑动，使得收缩环不断缢缩，与其相连的细胞膜逐渐内陷，形成分裂沟）
细胞膜内陷（分裂沟不断加深，细胞形状随之变为椭圆形、哑铃形，加深到一定程度后细胞分裂）
细胞器非绝对均等分配
减数分裂
概念：真核生物生殖细胞形成过程中的特殊的有丝分裂，DNA只复制一次，而细胞连续分裂两次产生四个子细胞，每个子细胞当中染色体数目比亲代细胞减少一半。
分期：
M I
前期I
细线期：染色质开始凝集，核与核仁的体积增大
偶线期：同源染色体配对，形成联会复合体
同源染色体靠近并配对（联会）
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，又称为“四分体”
联会复合体
概念：在前期I的偶线期出现的，在联会的同源染色体之间沿纵轴方向形成的临时性特殊结构，稳定同源染色体的配对。
结构（熟悉）
粗线期：同源染色体中的非姐妹染色单体片段的交换和重组。（交叉互换）
双线期：同源染色体去联会、相互分开。在非姐妹染色单体之间的某些部位上存在相互接触的交叉点。交叉点逐步向染色体的端部移动，数目也因此减少，此过程称为交叉端化。
终变期：标志着前期I完成。
同源染色体凝集成短棒状
交叉端化继续进行至最端，完成重组
核仁消失，核膜解体，纺锤体形成
染色体开始移向赤道面
中期I
配对的四分体排列在赤道板上
每个二价体的两个动粒分别位于赤道面两侧，各自面对细胞两极，一侧纺锤体动粒微管只连接同侧的动粒上
后期I
同源染色体分离，移向细胞两极
非同源染色体自由组合，移向细胞两极
末期I：染色体去凝集成细丝状；核仁、核膜重新出现；胞质分裂，形成两个子细胞，染色体数目减半。
减数分裂间期（持续时间短，无DNA合成，不复制染色体）
M II：与有丝分裂类似，可分为前期II，中期II，后期II，末期II，胞质分裂几个时期。
有丝分裂和减数分裂的比较
无丝分裂
细胞周期
概念：一个细胞经过一系列生化事件、复制其组分，然后一分为二、形成两个子细胞，这样的一种循环过程称为细胞周期。通常把细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程称为一个细胞周期。
细胞周期决定的细胞类型
周期细胞
终末分化细胞（不可逆地脱离细胞周期，分化程度达到最大）
静止细胞/G0细胞（暂时不增殖，在适当刺激下可重新分裂）
时相
G1期
增殖起始点：唯一能接受从外界传入的增值信号的时期。
细胞DNA复制准备期
蛋白质、脂类、糖类大量合成（包括S期DNA复制所需的酶类，还有细胞周期蛋白、抑素、钙调蛋白等）
细胞体积增大，细胞器增加
发生多种蛋白质的磷酸化
膜转运力增强
过限制点进入S期
S期
先CG后AT，先常染色质后异染色质
组蛋白&非组蛋白合成与DNA复制同步进行、相互依存
中心体复制
G2期：细胞分裂准备期
大量合成RNA、ATP及与分裂期相关的蛋白质（如微管蛋白、成熟促进因子等）
中心粒体积增大，开始分离并移向细胞两极
M期（分裂期）：染色体凝集、分离解旋；核膜核仁瓦解、重建；纺锤体、收缩环形成；细胞一分为二
细胞周期的调控
细胞周期蛋白（Cyclin）
概念：细胞周期蛋白是真核细胞中的一类蛋白质，随着细胞周期进程周期性地出现及消失，并与细胞中的其它蛋白（CDK）结合，对细胞周期的相关活动进行调节。
种类
G1期周期蛋白：Cyclin D
G1/S期周期蛋白：Cyclin E
S期周期蛋白：Cyclin A
M期周期蛋白：Cyclin B
结构（了解）
功能
不同的Cyclin可结合不同亚型的细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK），形成Cyclin-CDK二聚体
作为调节亚基，启动激活CDK激酶活性
细胞周期蛋白依赖激酶（Cdk）
概念：CDK是一类必须与细胞周期蛋白（Cyclin）结合才具有激酶活性的蛋白激酶，通过磷酸化细胞周期相关的蛋白，参与调控细胞周期。CDK是细胞周期调控系统核心中的核心，保证细胞周期的时序性和协调性。
种类：CDK1~8
调控过程：
CDK与Cylin结合是CDK活化的基本条件
CDK完全激活还需特定位点发生多重磷酸化/去磷酸化
CDK激酶抑制物（CKI）的负性调节
概念：一种通过与Cyclin-CDK复合物结合，改变CDK分子活性位点的空间位置而对CDK起负性调控作用的蛋白质，主要分为CIP/KIP家族和INK4家族
对CDK起负性调控作用的蛋白质可分为：
CKI对CDK的抑制作用通过与Cyclin-CDK复合物结合，改变CDK分子活性位点的空间位置实现。
Cyclin-CDK复合物是细胞周期调控体系的核心
Cyclin D - CDK 4/6、Cyclin E - CDK 2 复合物顺序启动 G1/S期转化
Cyclin A - CDK 2 复合物保障S期的DNA复制
启动DNA复制
保障DNA只能复制一次
Cyclin B - CDK 1 （成熟促进因子，MPF）启动G2/M期转化
MPF是由CDK 1和Cyclin B 组成的异二聚体
MPF能促进染色体凝集
MPF能促进核膜崩解
MPF能促进纺锤体的形成
MPF能促进姐妹染色单体的分离
MPF的失活促进有丝分裂末期进程
细胞周期蛋白多通过泛素化途径被降解
细胞周期检测点
概念：是细胞中存在的一系列监控系统，本质是由多种蛋白质构成的复杂信号传导网络，能够对细胞中发生的重要事件以及出现的故障加以检测，只有当这些事件完成或故障修复后才允许细胞周期进一步运行。
种类
未复制DNA检测点
纺锤体组装检测点
染色体分离检测点
DNA损伤检测点
功能
确保细胞周期有序进行
监控细胞周期的正确性
给予细胞足够时间修复DNA损伤部位
决定无法修复的“错误”细胞实施细胞程序性死亡
其他因素
生长因子
抑素（Chalone）
胞内信使cAMP与cGMP
RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异的激酶
细胞周期与医学
细胞周期与组织再生
生理性再生
补偿性再生
周期异常与肿瘤发生
肿瘤细胞的高增殖性：细胞周期紊乱
肿瘤细胞周期异常导致基因组高度不稳定性
肿瘤细胞周期特点的研究可为肿瘤治疗提供新的靶点
原癌基因（如：src、ras、sis、myc、myb）
以多种方式参与周期调控
是显性基因，正常组织较少表达，是细胞生长、增殖必需的基因
突变导致过度表达，转为癌基因，将使细胞癌变
抑癌基因（如：Rb【视网膜母细胞瘤 Retinoblastoma】和p53）
正常细胞具有的、抑制细胞恶性增殖的一类基因
其突变或失活时，也能引起细胞异常增殖、癌变
属于隐性基因
细胞分化
概念：由单个受精卵产生的细胞，在形态结构、生化组成和功能等方面均有明显的差异，形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。
动物胚胎分化的三胚层
内胚层：发育为消化道及其附属器官、唾液腺、胰腺、肝脏以及肺等的上皮成分
中胚层：发育成骨骼、肌肉、纤维组织、真皮，以及心血管系统和泌尿系统
外胚层：发育成神经系统、表皮及其附属物
细胞分化的潜能随个体的发育逐渐“缩窄”
全能性：在一定条件下，细胞能够分化发育成完整个体（桑椹胚的8细胞期之前的细胞）
多能性：在胚胎发育的三胚层形成后，细胞的分化潜能受到限制，仅能向本胚层组织和器官方向分化发育
单能性：经过器官发生，各组织的细胞命运最终确定，每种细胞只发挥特定的功能
细胞决定与细胞分化
细胞决定：在个体发育过程中，细胞在发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的发育命运，只能向特定方向分化。
细胞决定表现出遗传稳定性，典型例子是果蝇成虫盘细胞的移植实验。
细胞分化的特点
可塑性
细胞分化具有高度的稳定性（一般不能逆转）
已分化的细胞可发生去分化
特定条件下已分化的细胞可以转分化为另一种类型的细胞
细胞重编程可以改变细胞的分化状态
时空性
时间上的分化：一个细胞在不同的发育阶段可以有不同的形态结构和功能。
空间上的分化：同一种细胞的后代，由于每种细胞所处的空间位置不同，其环境也不一样，可以有不同的形态结构和功能。
细胞分裂与细胞分化
细胞在分裂的基础上分化
细胞分化发生在细胞分裂的G1期
细胞分裂旺盛时分化变缓，分化较高时分裂速度减慢
细胞分化的分子基础
基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律和本质
细胞分化过程中一般不伴有基因组的改变，也并不全部表达，而呈现选择性表达。
细胞内的基因组按照一定的时-空顺序，在不同的细胞和同一细胞的不同阶段发生差异表达。
奢侈基因（蛋白）与管家基因（蛋白）
奢侈基因：编码组织特异性蛋白的基因。
奢侈蛋白：由奢侈基因编码，仅存在于特定的分化细胞中，赋予分化细胞不同特征的特异性蛋白。（如：血红蛋白、角蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白等）
管家基因：各类细胞中都表达，编码为维持细胞存活和生长所必需的蛋白质的基因。
管家蛋白：由管家基因编码，存在于所有的分化细胞中，维持细胞生存所需的基本蛋白。（如：细胞骨架蛋白、膜蛋白、组蛋白、核糖体蛋白等）
基因组改变是细胞分化的特例
细胞质中的细胞分化决定因子与传递方式
母体效应基因的极性分布决定了细胞分化与发育的初始命运
胚胎细胞分裂时胞质的不均等分配影响细胞的分化命运
胚胎早期发育过程中，细胞质成分是不均匀的。细胞分裂时，细胞质成分被不均等地分配到子细胞中，这一特性可以调控核基因的表达，在一定程度上决定细胞的早期分化。
基因选择性表达的转录水平调控
基因的时序性表达
时间特异性：某一特定基因表达严格按照一定的时间顺序发生
阶段特异性：个体发育的各个不同阶段，都会有不同的基因严格按照特定的时间顺序开启或关闭
血红蛋白的选择性表达机制
脊椎动物的血红蛋白由2条α-珠蛋白链和2条β-珠蛋白链组成
在个体发育过程中，依次有不同的β-珠蛋白基因的打开和关闭，这与β-珠蛋白基因簇上游的基因座控制区（LCR）有关
LCR距离Σ基因的5'末端约10,000bp以上，可使任何与它相连的β-家族基因高水平表达
基因的组织细胞特异性表达
空间特异性：一种基因产物在个体的不同组织或器官中表达
组织特异性：不同组织细胞中表达的基因数量和基因表达的强度与种类不同
与基因表达的调控区相互作用的转录因子
通用转录因子：为大量基因转录所需要，并在许多细胞类型中都存在的因子
组织细胞特异性转录因子：为特定基因或一系列组织特异性基因所需要，并在一个或很少的几种细胞类型中存在的因子
细胞分化过程中基因表达调控的复杂性
细胞谱系：祖细胞与分化细胞的先后连续的宗系关系。
一个关键基因调节蛋白的表达能够启动特定谱系细胞的分化
一些基因调节蛋白的组合能产生许多类型的细胞
同源异形框基因的时空表达确定机体前-后轴结构的分化与发育蓝图
同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物的基因，其特点是基因中存在共同的180bp的DNA片段，编码高度同源的60个氨基酸。这个共同的180bp的DNA片段称为同源异形框，含有同源异型框的基因称为同源异型框基因。
同源异形域蛋白：由同源异型框编码的蛋白称为同源异形域蛋白。
染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化（了解）
染色质成分的共价修饰
DNA——甲基化：在甲基转移酶的催化下，DNA中的胞嘧啶（C）可转变为“5-甲基胞嘧啶”。
主要存在于异染色质区
DNA的甲基化位点阻碍转录因子结合。甲基化程度越高，DNA转录活性越低。
组蛋白——乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化、羰基化
乙酰化：在组蛋白乙酰基转移酶的作用下，于组蛋白N-端尾部的赖氨酸上加上乙酰基。大多数情况下，组蛋白乙酰化有利于基因转录。
染色质成分的共价修饰具有时空性
基因选择性表达的转录后调控——非编码RNA与细胞分化
小RNA：通过与靶基因mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促使靶基因mRNA降解。
微小RNA（miRNA）
小干扰RNA（siRNA）
长链非编码RNA：与细胞分化和发育密切相关
细胞分化的影响因素
细胞间的相互作用
胚胎诱导
概念：胚胎发育过程中，一部分细胞对邻近细胞产生影响并决定其分化方向的现象。（中胚层首先独立分化，促进内、外胚层向各自的组织器官方向分化）
实现方式：旁分泌因子与组织细胞表面的受体相结合，将信号传递至细胞内，通过调节基因表达诱导其发育和分化
成纤维细胞生长因子（FGF）
Hedgehog家族蛋白
Wnt家族蛋白
TGF-β超家族
抑制效应：胚胎发育过程中已分化的细胞抑制邻近细胞进行相同分化而产生的负反馈调节作用。
激素（远距离细胞间相互作用的分化调节因子）
环境因素（物理、化学、生物）
细胞衰老与细胞死亡
细胞衰老
概念：随着时间的推移，细胞的增殖能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程，细胞衰老是个体衰老的细胞基础。
机体衰老：绝大多数生物性成熟后，机体形态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程。
与细胞衰老的关系
区别：机体的衰老并不代表所有细胞的衰老，机体的衰老与寿命密切相关，个别细胞，甚至局部许多细胞的衰老与死亡并不影响机体的寿命。（如：红细胞）
联系：机体的衰老以细胞的总体衰老为基础
Hayflick界限：体外培养细胞所具有增殖分裂的极限。
细胞衰老的形态学改变
细胞衰老的机制学说
遗传决定学说
主要内容：衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素是遗传的基因组，控制生长发育和衰老的基因都在特定时期有序地开启或关闭。
与衰老有关的基因
衰老相关基因：细胞衰老时，表达水平显著高于年轻细胞。（如：MORF4基因、p16基因）
抗衰老基因：也称长寿基因。（如：WRN基因，Klotho基因，STRT6基因<了解>）
自由基学说
主要内容：细胞在代谢过程中产生的活性氧基团或分子（如：OH,H2O2,超氧自由基）引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。
自由基
概念：在原子核外层轨道上具有孤对电子的分子或原子基团。
产生
内源性：（主要来源）由各种代谢反应产生。如：呼吸链电子的泄露，氧化酶等催化底物羟化产生，非酶促反应产生
外源性：环境中的高温、辐射、光解、化学物质等引起
对细胞的损伤
质膜中的不饱和脂肪酸氧化，导致膜的运输功能紊乱，甚至丧失
蛋白质的巯基化，导致蛋白质变形，酶失活
DNA链断裂，碱基羟基化，碱基切除等，对DNA造成损伤。
端粒钟学说
主要内容：随着细胞的不断分裂，染色体末端的端粒会逐渐缩短，当缩短到一定程度时，细胞增殖停止，发生细胞衰老。
端粒：染色体末端由简单重复序列组成的特殊结构；细胞分裂过程中，端粒不能完全复制而逐渐变短。
端粒酶：由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶，可使端粒长度增加，常见于生殖细胞和肿瘤细胞中。
根据端粒与端粒酶，将细胞衰老分为：
复制性衰老：控制途径（p53->p21 pRb->E2F）
非端粒依赖性衰老（早熟性衰老）：控制途径（ERK->p38MAPK->p16->pRb）
其它学说
代谢废物积累（脂褐质）
基因转录或翻译差错学说（DNA复制效率下降）
神经免疫网络论、钙调蛋白学说、微量元素学说等……
细胞死亡
两种形式
正常死亡（RCD）——细胞凋亡
非正常死亡（ACD）——细胞坏死、细胞焦亡等
细胞凋亡：又称程序性细胞死亡，即在一定时间内，细胞按一定的程序发生死亡，具有严格的基因时控性和选择性。
特征
形态学特征（细胞皱缩、染色质凝聚、凋亡小体形成、细胞骨架解体等，其中细胞核的变化最显著）
细胞核的变化：核DNA断裂，浓缩成染色质块，核膜断裂成核碎片，使细胞核呈现新月状、花瓣状等多种形态
细胞质的变化：胞质浓缩，线粒体增大，嵴增多，内质网腔膨大，细胞骨架结构变得致密和紊乱。
细胞膜的变化：特化结构消失，细胞膜起泡，仍保持完整，内侧的PS（磷脂酰丝氨酸）翻转到细胞膜表面
凋亡小体的形成
发芽脱落机制：胞膜包裹胞质、细胞器、核碎片，通过发芽或起泡形成凋亡小体
分隔机制：内质网分隔胞质区，与胞膜一起包裹胞内物，形成凋亡小体
自噬体形成机制：胞内细胞器及其它胞质成分一同被内质网包裹成自噬体，与胞膜融合排出胞外，形成凋亡小体
生化特征
DNA片段化：细胞的内源性核酸内切酶活化，特异地在连接区切断DNA链，形成长度为180~200bp的核苷酸片段（核小体）
细胞凋亡中的蛋白酶（胱天蛋白酶家族）：受多种蛋白酶的控制，蛋白酶级联切割可能是细胞凋亡最关键的进程。
胞浆Ca2+、pH的变化
Ca2+
胞内Ca2+库释放，胞外Ca2+内流，启动凋亡
Ca2+的释放打破细胞内结构的稳定，引发凋亡
pH：胞浆的碱化和酸化
线粒体的作用
呼吸链受损——能量代谢被破坏，细胞死亡
释放细胞色素c——凋亡所需的胱天蛋白酶家族激活物
细胞产生活性氧类物质的主要来源——活性氧类物质是细胞凋亡的信使分子和效应分子
渗透转变孔通透性增大
影响因素
分子机制
抑制凋亡的基因：ced-9
促进凋亡的基因：ced-3 ced-4 ice Fas FasL
两重性基因：bcl-2（家族内的Bax、Bak促进凋亡）p53（野生型wt p53促进凋亡，突变型mt p53抑制凋亡）C-myc
意义
维持体内细胞数量动态平衡
在胚胎发育过程中，清除多余的和已完成使命的细胞，保证胚胎的正常发育
在成年阶段清除衰老和病变的细胞，保证机体的健康
细胞坏死：在外来致病因子的作用下，细胞生命活动被强行终止所致的病理性、被动性的死亡过程。
与细胞凋亡的区别
细胞生物学概论
细胞生物学的概念：细胞生物学(Cell Biology)是在显微、亚显微和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。
细胞生物学发展史上的大事件
1665年，【英】R.Hooke首次发现了细胞的存在并命名了细胞。（死细胞）
1673年，【荷】A.Van Leeuwenhoek第一次观察到活细胞。
1933年，【德】E.Ruska等人发明了第一台电子显微镜。
1990年，人类基因组计划（HGP）启动，1993年中国加入，2003年完成。
细胞学说
提出者：M.J.Schleiden T.Schwann&R.Virchow
主要内容：
一切生物，从单细胞生物到高等动植物都由细胞组成，细胞是生物体形态结构和功能活动的基本单位。（M&T）
一切细胞只能来自原来的细胞。（R）
细胞生物学的研究领域
研究对象：细胞
研究方式：细胞的表型特征和基因或蛋白质等生物大分子
分支学科：
细胞遗传学
细胞生理学
细胞社会学
膜生物学
染色体生物学
新兴领域：
基因组学
蛋白质组学
细胞组学
干细胞生物学
细胞的结构与功能
细胞的概念与分子基础
细胞的概念：细胞是构成已知所有生命体的结构性、功能性、生物性的基本单元，是最小的具有独立复制能力的生命单元。
细胞的分类：
真核细胞
原核细胞
古细菌
真细菌
生物界的分类：
古菌域
细菌域
真核域
原核细胞（包括古细菌）、真核细胞及病毒的主要区别：
原核细胞：（支原体最小，约为0.1~0.3μm）
有细胞骨架相关蛋白
只有唯一的细胞器——70S核糖体
大亚基：50S rRNA
23S rRNA
5S rRNA
小亚基：30S rRNA
16S rRNA
21种蛋白质
DNA信息量少，呈环状，仅有一条DNA分子，裸露，不和组蛋白结合，但和类组蛋白结合。
无内含子和大量的DNA重复序列。
转录和翻译同时在胞质内进行，转录与翻译后的大分子无需加工修饰。
古细菌：无核膜及内膜系统，RNA聚合酶和真核细胞的相似，DNA具有内含子并结合组蛋白等
真核细胞：（直径在10~20μm之间，人卵细胞最大，约为100μm）
有各种细胞器和细胞骨架
80S核糖体
大亚基：60S rRNA
28S rRNA
5.8S rRNA
5S rRNA
小亚基：40S rRNA
18S rRNA
30种蛋白质
DNA信息量大，呈线状，有2条以上DNA分子，DNA与组蛋白和部分酸性蛋白结合，以核小体及各级高级结构构成染色质和染色体
有内含子和大量的DNA重复序列
核内转录，胞质内翻译，转录和翻译后的大分子需要加工修饰
病毒：核酸分子与蛋白质组成的核酸-蛋白质复合体
分类
DNA病毒
RNA病毒
特殊形态的病毒
类病毒：仅由感染性的RNA构成
朊病毒：仅由感染性的蛋白质亚基构成
细胞的分子基础
生物小分子
无机小分子
水（分为游离水和结合水，作用：作为细胞中物质的溶剂，为各种代谢反应提供环境）
无机盐（作用：游离形式：维持细胞内外液的渗透压和PH。结合形式：直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白或类脂）
有机小分子
单糖（作用：细胞的能源和多糖的亚基）
脂肪酸（作用：构成细胞膜的组分）
氨基酸（作用：蛋白质的亚单位）
核苷酸（作用：核酸的亚单位）
生物大分子
核酸
化学组成
由几十个乃至几百万个单核苷酸聚合而成
核苷酸由戊糖、碱基（含氮有机碱）和磷酸三部分组成
戊糖分为：D-核糖bD-2-脱氧核糖
碱基分为：嘌呤（A,G）和嘧啶（C,U,T）
核苷酸的聚合
一个核苷酸中的戊糖的5’碳原子上连接的磷酸基团以磷酸二酯键与另一个核苷酸戊糖上的3’碳原子相连，不断重复，形成的多聚核苷酸链即为核酸
DNA
双螺旋结构模型
DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸链构成
两条链反向平行
脱氧核糖和磷酸位于螺旋的外侧，碱基位于双螺旋内侧
相邻碱基对之间距离为0.34nm，双螺旋螺距（10个碱基对）为3.4nm
碱基配对法则
一条链上的A通过两个氢键与另一条链上的T相连（A=T）
一条链上的C通过三个氢键与另一条链上的G相连（C≡G）
RNA（大部分以单链形式存在，某些部分可以折叠，按照碱基互补配对原则形成局部螺旋，呈发夹状结构）
mRNA
分子结构：
真核生物mRNA（单顺反子）
5'端：7甲基-三磷酸鸟苷帽子结构
3'端：多聚腺苷酸尾巴结构（PolyA）
原核生物mRNA（多顺反子）
5'端和3'端都各有一段非翻译区（UTR），中间则是具有编码蛋白质功能的编码区
功能：作为蛋白质合成的模板
rRNA
含量：占RNA总量的80%~90%
种类：（见上方笔记）
分子结构：单链
tRNA
分子结构：
单链，部分折叠成双链，整个分子结构呈三叶草形
靠近柄部的一端为氨基酸结合臂（CCA序列）
与柄部对应的一端呈球形，称为反密码环，环上的3个碱基组成反密码子，能够与mRNA上的密码子结合
其他种类的RNA（了解）
微小RNA（miRNA）：调节基因表达
小干扰RNA（siRNA）：介导RNA干扰，沉默基因转录
piRNA：参与调节基因表达，调节精子成熟发育
小核RNA（snRNA）：参与mRNA前体的剪接、加工
蛋白质
氨基酸
种类
酸性（带正电）：谷氨酸、天冬氨酸
碱性（带负电）：精氨酸、赖氨酸、组氨酸
中性（不带电，有极性和非极性之分）：其余15种
组成
一个碱性的氨基（-NH2）
一个酸性的羧基（-COOH）
一个结构不同的侧链（-R）
蛋白质的四级结构
一级结构：由氨基酸的排列顺序决定，排列顺序的不同造成结构的不同
二级结构：肽链主链内的氨基酸残基之间有规则地形成氢键并相互作用的结果。主要折叠形式有：α-螺旋和β-片层
三级结构：不同的侧链间相互作用形成的结构，作用方式有：氢键、离子键、疏水键等。具有三级结构的蛋白即可表现出生物学活性
四级结构：独立的三级结构的多肽链亚单位之间通过氢键等非共价键的相互作用，形成更复杂的二聚体、多聚体等空间结构
酶的特性
高效率性
高专一性
不稳定性
磷酸化与去磷酸化
将一个磷酸基团共价连接于一个氨基酸侧链上，能够引起蛋白质较重要的构象改变而改变蛋白质的活性，去除磷酸基团，将使蛋白质恢复原始构象并恢复原始状态。
糖脂：含有糖类的脂类。
哺乳动物的糖脂类型：主要存在的是鞘糖脂
多糖：在细胞表面多于蛋白质或脂类相连，形成细胞表面的一部分
连接方式
N-糖肽键
O-糖肽键
寡糖链的作用：在构成细胞抗原、细胞识别、细胞黏附及信息传递中起重要作用
细胞膜与物质的穿膜运输
细胞膜的组成与生物学特性
细胞膜的化学组成
膜脂
磷脂：分子中有磷酸基团，亲水基团和磷酸基团共同形成亲水的头部，脂肪酸链为疏水尾，为双亲性分子或兼性分子。
甘油磷脂：以甘油为骨架，甘油分子的1、2位羟基分别与脂肪酸形成酯键，3位羟基与磷酸基团形成酯键，磷酸基团分别与胆碱、丝氨酸、乙醇胺、肌醇结合后即形成4种类型的磷脂分子。
磷脂酰胆碱（PC）
磷脂酰乙醇胺（PE）
磷脂酰丝氨酸（PS）
磷脂酰肌醇（PI）
鞘磷脂：在神经元细胞膜中含量最多
胆固醇：可以调节膜的流动性，增强膜的稳定性
糖脂：均位于质膜非胞质面单层，糖基暴露于细胞表面
最简单的糖脂：脑苷脂
最复杂的糖脂：神经节苷脂
膜蛋白
种类
内在膜蛋白（穿膜蛋白）：含量最大，主体部分多以α螺旋构象穿过脂双层，可单次、多次跨膜或多亚基跨膜，与膜结合紧密，需用去垢剂处理才能分离
外在膜蛋白（周边蛋白）：位于脂双层的内、外表面，通过非共价键间接与膜结合，与膜结合较弱，较易从膜上分离
脂锚定蛋白（脂连接蛋白）：位于膜的两侧，通过共价键以两种方式与脂双层内的脂分子结合：
直接共价结合——质膜内表面
糖基磷脂酰肌醇（GPI）连接——质膜外表面
功能
转运蛋白——介导胞内外的物质运输
连接蛋白——介导细胞间的相互作用
受体蛋白——介导信号传导
各种酶类——催化相关的代谢反应
膜糖
形成方式
糖类（低聚糖）+膜脂——（共价结合）糖脂
糖类（低聚糖或多聚糖）+膜蛋白——（共价结合）糖蛋白
低聚糖侧链的功能：参与细胞间及细胞与周围环境的相对作用，参与细胞的识别、黏附、迁移等功能活动。
细胞膜的生物学特性
膜的流动性
膜脂的流动性（液晶态）
膜脂分子的运动方式
侧向扩散
翻转运动（只有内质网膜可以）
旋转运动
弯曲运动
影响因素
不饱和酸越多，流动性越大
脂肪酸链的长度越小，流动性越大
胆固醇分子
高于相变温度时，限制膜的流动性，稳定质膜
低于相变温度时，阻碍脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态形成
卵磷脂/鞘磷脂比值越大，流动性越大（鞘磷脂的黏度很大）
嵌入的蛋白质越多，流动性越小
其他因素：如极性集团、环境温度、pH值、离子强度及金属离子等
膜蛋白的运动性
侧向扩散
旋转运动
膜的不对称性
膜脂的不对称性
磷脂和胆固醇分布为相对不对称（数量上的差异）
糖脂的分布为绝对不对称，糖脂仅分布在脂双层的非胞质面
不同膜性细胞器中脂类组成成分不同
膜蛋白的不对称性
膜蛋白的分布是绝对不对称，各种膜蛋白在质膜中都有一定的位置
膜蛋白在脂双层内、外两层中分布的数量不同
穿膜蛋白穿越脂双层有一定的方向性，造成其分布的不对称性
膜糖的不对称性
糖脂、糖蛋白的寡糖侧链只分布于质膜外表面
内膜系统中，寡糖链分布于膜腔的内侧面
细胞膜的分子结构模型
流动镶嵌模型：脂双层构成膜的连贯主体，它具有晶体分子排列的有序性和液体的流动性。此模型强调了膜的流动性和不对称性。
脂筏模型：脂质双分子层不是一个完全均匀的二维流体，内部存在富含胆固醇和鞘脂以及GPI-锚定蛋白组成的微区称为脂筏，其相对于膜的其他部分流动性较小，更有秩序。
小分子物质和离子的穿膜运输
简单扩散（也称被动扩散）
能进行简单扩散的分子：脂溶性物质如醇、苯、甾类激素以及O2、CO2、N2等
特点：不需要膜转运蛋白协助、转运所需要的能量来自于高浓度所包含的势能
条件：浓度差+物质能通过膜
膜运输蛋白
载体蛋白（与特定溶质结合，通过构象改变进行转运，既介导被动运输又介导主动运输）
通道蛋白（形成水溶性通道，贯穿脂双层，介导离子和水转运，仅介导被动运输）
易化扩散（协助扩散）：在特异性的载体蛋白的介导下，一些亲水性的物质顺电化学梯度的跨膜运输，不消耗细胞的能量。
特点
结构特异性
饱和现象
竞争性抑制
主动运输：载体蛋白将物质逆电化学梯度跨膜运输的过程，与某种能量释放相耦联，能量来源有ATP水解、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动等。
特点
小分子物质逆浓度或电化学梯度穿膜运输
需要消耗能量
需要膜上特异性载体蛋白介导，这些蛋白具有结构上的特异性和可变性
分类
ATP驱动泵
P-型离子泵
Na+-K+泵：水解一分子ATP，可向细胞外输出3个Na+，转入2个K+
Ca2+泵：水解ATP通过磷酸化和去磷酸化过程使构象改变，结合和释放Ca2+
V-型离子泵：水解ATP，将H+逆电化学梯度转运到膜腔内，形成所在细胞器内的酸性环境
F-型质子泵：H+顺浓度梯度驱动构象改变促进ATP的合成
ABC转运体 ：利用ABC结合ATP，改变构象，转运物质
协同运输：由Na+-K+泵与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式。物质穿膜的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度（Na+-K+泵可维持这种电化学梯度）。
类型
共运输
对向运输
离子通道
通道蛋白的特点
介导被动运输，净通量取决于电化学梯度
对离子有高度选择性
转运速率快
受“闸门”控制
类型
配体门控通道
电压门控通道
应力激活通道
水通道：细胞膜上由水孔蛋白形成的专一性转运水分子的通道
大分子和颗粒物质的穿膜运输
胞吞作用
吞噬作用：细胞膜凹陷或形成伪足包裹“大分子或颗粒物质”进入细胞的过程。形成的小囊泡称为吞噬体或吞噬泡。
胞饮作用：细胞膜内陷，非特异性摄入溶质或液体的过程。形成的小囊泡称为胞饮体或胞饮泡。
受体介导的胞吞作用
有被小窝和有被小泡的形成
有被小窝：质膜上受体集中的特定区域。
有被小泡：细胞外配体与有被小窝上的受体结合形成“配体-受体复合物”，网格蛋白聚集在有被小窝的胞质侧，通过构象改变使质膜内陷，形成有被小泡进入细胞。
网格蛋白：覆盖于有被小窝的细胞质侧表面，具有牵拉质膜内陷形成有被小泡的作用。
衔接蛋白：介于网格蛋白与配体-受体复合物之间，参与包被的形成并起连接作用。
发动蛋白：与GTP结合，水解GTP发生构象改变，引起颈部缢缩，将有被小泡从质膜上切离下来。
无被小泡形成后与内体融合再与溶酶体融合
胞吐作用
连续性分泌：分泌膜蛋白、膜脂
受调分泌（接收到细胞外信号的刺激后，细胞内Ca2+浓度升高，启动胞吐过程）：分泌激素、酶、神经递质
细胞的内膜系统与囊泡转运
内膜系统
概念：细胞质中在结构、功能及发生上相互密切关联的膜性结构的细胞器的总称。
组成
内质网
分布：分布于细胞核周围，与核外膜相连，并扩展延伸至细胞膜;分布于除哺乳动物成熟的红细胞之外的真核细胞
结构：内质网是细胞质内由单位膜围成的三维网状膜系统。
内质网是由大小不同、形态各异的膜性小管、小泡和扁囊彼此连通所构成的三维网管结构体系。
化学组成
脂类和蛋白质是内质网的主要化学组分（磷脂含量最多）
内质网含有以“葡萄糖-6-磷酸酶”为标志酶的诸多酶系
与解毒功能相关的氧化反应电子传递酶类
与脂类物质代谢功能反应相关的酶类
与碳水化合物代谢功能反应相关的酶类（葡萄糖-6-磷酸酶）
参与蛋白质加工转运的多种酶类
网质蛋白：在多肽链的羧基端均含有KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu，赖冬谷亮）或HDEL（His-Asp-Glu-Leu，组冬谷亮）的4氨基酸序列驻留信号，网质蛋白通过驻留信号与内质网膜上相应受体识别结合而驻留于内质网腔而不被转运。
类型
糙面内质网（扁平囊状结构，表面有核糖体附着）
功能：主要和外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成、加工、分选及转运有关（外输性蛋白、分泌蛋白、膜整合蛋白、细胞器中的驻留蛋白）
信号肽指导的分泌性蛋白质在糙面内质网的合成
信号肽与信号肽假说
新生分泌性蛋白多肽链在细胞质基质中的游离核糖体上起始合成
新生肽链信号肽与信号肽识别颗粒结合，肽链延长受阻
信号肽识别颗粒识别、结合内质网膜上的信号肽识别颗粒受体，并介导核糖体与内质网膜上的转运体易位蛋白上，肽链延伸继续进行
在信号肽的引导下，肽链穿膜进入内质网腔，信号肽被切除，肽链继续延伸，直至合成完成。
新生多肽链的折叠与装配（由分子伴侣协助完成）——内质网的标志性分子伴侣：葡萄糖调节蛋白94
蛋白质的胞内运输
蛋白质的糖基化
发生在糙面内质网中的糖基化是——N-连接糖基化，其识别序列为：Asn（天'）-X-Ser（丝'）或Asn-X-Thr（苏'）（X是除Pro<脯'>之外的任何氨基酸）
蛋白质的分选
无内质网信号肽的蛋白质，在游离核糖体上完成蛋白合成（如：非定位分布的细胞质溶质驻留蛋白、定位分布的细胞质溶质蛋白、细胞核中的核蛋白、线粒体所需的核基因组编码蛋白等）
有内质网信号肽的蛋白质，进入内质网完成蛋白合成，并起始分选过程
光面内质网（管、泡样网状结构，表面无核糖体附着）
功能
参与脂类的合成和转运
合成
脂酰基转移酶催化脂酰辅酶A与甘油-3-磷酸反应形成磷脂酸
在磷酸酶的作用下，磷脂酸去磷酸化生成双酰甘油
在胆碱磷酸转移酶的催化下，添加极性基团，形成双亲性脂类分子
转运
以出芽小泡的形式转运到高尔基复合体、溶酶体和质膜
以磷脂交换蛋白作为载体，形成复合体进入细胞质基质，通过自由扩散，到达线粒体和过氧化物酶体上
参与糖原的代谢
细胞解毒的主要场所
肝脏的解毒作用通过肝细胞中的光面内质网完成。
肝细胞光面内质网上含有的氧化及电子传递酶系可催化多种化合物的氧化或羟化，破坏毒物、药物的毒性，增加化合物的极性，使之便于排泄。
细胞中Ca2+的储存场所
与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关
高尔基复合体
结构
高尔基复合体是由三种不同类型的膜性囊泡组成的细胞器
扁平囊泡
凸面朝向细胞核，称为顺面或形成面
凹面朝向细胞膜，称为反面或成熟面
小囊泡：聚集分布于高尔基复合体形成面
大囊泡：聚集分布于高尔基复合体成熟面
高尔基复合体是一种极性细胞器
顺面高尔基网（标志反应：嗜锇反应）：分选来自内质网的蛋白质和脂类；进行蛋白质的糖基化和酰基化修饰
高尔基中间膜囊（标志反应：NADP酶反应）：进行糖基化修饰和多糖与糖脂的合成
反面高尔基网：进行蛋白质的分选和修饰
高尔基复合体在不同的组织细胞中呈现不同的分布形式
神经细胞——围绕细胞和分布
肠上皮黏膜、胰腺细胞——在细胞核附近趋向于一极分布
化学组成
膜的基本成分：脂类
标志酶：糖基转移酶
功能
细胞内蛋白质运输分泌的中转站
胞内物质合成加工的重要场所
糖蛋白的加工合成：内质网合成并经由高尔基复合体转运的蛋白质，绝大多数都要经过糖基化修饰形成糖蛋白。（其寡糖链末端的寡糖基要被切去，同时添加上新的糖基，形成新的糖蛋白。）
N-连接糖蛋白：寡糖链结合在蛋白质多肽链中天冬酰胺的氨基侧链上，始于内质网，完成于高尔基复合体。
O-连接糖蛋白：寡糖链结合在蛋白质多肽链中丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸的羧基侧链上，在高尔基复合体中进行与完成。
意义
保护蛋白质免受水解酶的降解
运输信号的作用
糖基化形成细胞膜表面的糖被，在细胞膜的保护、识别及通讯联络中起重要作用
蛋白质的水解加工
某些蛋白质或酶通过水解形成成熟形式或活性形式
溶酶体酸性水解酶的磷酸化修饰
蛋白聚糖的硫酸化修饰
蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽
溶酶体（高度异质性）
形态：一般直径为0.2~0.8μm，膜厚约6nm，由一层单位膜组成，通常呈球形。
共同特征
都是由一层单位膜组成的囊球状结构小体
均含有丰富的酸性水解酶（标志酶：酸性磷酸酶）
膜腔面富含高度糖基化的穿膜整合蛋白，防止溶酶体对自身膜结构的消化分解
膜上嵌有质子泵，维持溶酶体内部的酸性环境
溶酶体膜糖蛋白家族
溶酶体结合膜蛋白LAMP
溶酶体整合膜蛋白LIMP
形成
分类
按功能状态不同分类
初级溶酶体（刚刚产生，酶通常处于非活性状态）
次级溶酶体（初级溶酶体经过成熟之后形成的功能作用状态）
自噬溶酶体：作用底物——细胞自身的各种组分，或衰老、残损、破碎的细胞器
异噬溶酶体：作用底物——细胞外来异物
吞噬溶酶体：作用底物——细胞外病原体或其它较大的颗粒性异物
三级溶酶体（残留有不能被分解的物质，酶活性逐渐降低最后消失。沉积于细胞内或以胞吐形式释放到细胞外）
按形成过程不同分类
内体性溶酶体：高尔基复合体芽生的运输小泡和经由胞吞作用形成晚期内体合并而成
吞噬性溶酶体：内体性溶酶体与来自胞内外的作用底物相互融合而成
功能
分解胞内的外来物质和清除衰老、破损的细胞器
异噬溶酶体——外来物质
自噬溶酶体——细胞内衰老、破损的细胞器
物质消化和营养功能——分解细胞内的一些大分子物质，为细胞的生命活动提供营养和能量
机体防御保护功能的组成部分（强大的物质消化和分解能力）
参与某些腺体组织细胞的分泌调节（甲状腺）
在生物个体发生与发育过程中起重要作用（顶体酶、尾巴的退化等）
过氧化物酶体
结构
一层单位膜包裹而成的膜性结构细胞器
多为圆形或卵圆形，偶见半月形和长方形
直径在0.2~1.7μm之间
酶类组成
氧化酶类（RH2+O2--->R+H2O2）
过氧化氢酶类（2H2O2--->2H2O +O2，标志酶：过氧化氢酶）
过氧化物酶类
功能
清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质
细胞氧张力的调节
参与细胞内脂肪酸等高能分子物质的分解转化
囊泡转运
有被囊泡：真核细胞中的膜泡结构，由细胞器膜外凸或内凹芽生而成。囊泡的产生过程，是一个主动的自我装配过程，并伴随着物质的转运。
类型
网格蛋白有被小泡
来源：由高尔基复合体、细胞膜内吞作用产生
结构
网格蛋白：构成网架结构，形成囊泡外被
衔接蛋白：覆盖在网格蛋白外框与囊膜间隙中，参与包被的形成并起连接作用
发动蛋白：可结合并水解GTP的特殊蛋白质，在膜芽生形成时与GTP结合，在膜囊的颈部聚合并使膜缢缩并断离形成囊泡
功能
介导物质从高尔基复合体向溶酶体、胞内体或质膜外运输
将外来物质运送到细胞质或溶酶体
COPII有被小泡
来源：由糙面内质网产生，属于非网格蛋白有被小泡
组成（5种亚基）
COPII蛋白：通过识别并结合内质网跨膜蛋白受体胞质端的信号序列，介导囊泡的选择性运输
功能：介导从内质网到高尔基复合体的物质转运
COPI有被小泡
来源：由高尔基复合体产生，属于非网格蛋白有被小泡
组成（7个亚基组成的多聚体）
α蛋白：类似于COPII中的Sar蛋白亚基，也是一种GTP结合蛋白，可调节囊泡外被的装配与去装配和囊泡的转运。
功能
捕捉回收内质网逃逸蛋白
逆向运输高尔基复合体膜内蛋白
囊泡运输方式
门控运输：由特定的分拣信号介导，通过核孔复合体的选择性作用，在细胞质与细胞核之间所进行的蛋白质运输。
穿膜运输：通过结合在膜上的蛋白质转运体进行的蛋白质运输，如细胞质中合成的蛋白质就是经由这种方式被运输到内质网和线粒体的。
小泡运输：又称囊泡运输（转运），是由不同膜性运输小泡承载的一种蛋白质运输形式。
线粒体与细胞的能量转换
线粒体（影响其形态数量的因素：细胞类型、发育程度）
超微结构
外膜：线粒体最外层所包绕的一层单位膜
组成：1/2为脂类，1/2为蛋白质
特点：包括多种转运蛋白，允许通过分子量在10,000以下的物质
内膜：比外膜稍薄，是一层单位膜
组成：1/5是脂类，4/5是蛋白质
特点：通透性小，分子量大于150的物质不能通过
结构
基质腔（内腔）：由内膜直接包围的空间，含有基质
膜间腔（外腔）：内膜与外膜之间的空间
嵴：内膜上有大量向内腔突起的折叠
嵴间腔：嵴与嵴之间的内腔部分
嵴内空间：由于嵴向内腔突进造成的外腔向内伸入的部分
转位接触点：在线粒体的内、外膜上存在的一些内膜与外膜相互接触的地方，此处膜间隙变狭窄，称为转位接触点。
类型
内膜转位子（Tim）——通道蛋白
外膜转位子（Tom）——受体蛋白
功能：蛋白质等物质进入线粒体的通道
基质
成分
酶类（催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成）
双链环状DNA
核糖体
基粒：内膜（包括嵴）的内表面上突起的圆球形颗粒，其化学本质为ATP合酶复合体
化学组成
蛋白质（65%~70%）
内膜标志酶——细胞色素氧化酶
外膜标志酶——单胺氧化酶
基质标志酶——苹果酸脱氢酶
膜间腔标志酶——腺苷酸激酶
脂类（25%~30%，大部分是磷脂和心磷脂）
其他物质：DNA和完整的遗传系统，多种辅酶，维生素和各类无机离子
遗传体系
线粒体DNA
特点：裸露、不与组蛋白结合（因为没有组蛋白）、人类线粒体基因组共编码37个基因
存在部位：线粒体基质内 or 依附于线粒体内膜
数量：平均为5~10个
编码产物：线粒体的tRNA、rRNA和一些线粒体蛋白质
基因组结构：一条双链环状DNA分子，双链中一条为重链（H），一条为轻链（L），各自的编码产物不同，很少有非编码序列。
37个基因中，仅13个编码蛋白质，均以ATG为起始密码，2种rRNA分子，22种tRNA分子
复制
特点
类似于原核细胞，有两个复制起始点：重链复制起始点（控制重链自我复制）和轻链复制起始点（控制轻链自我复制）
轻链的复制晚于重链
重链的合成是顺时针的，轻链的合成是逆时针的
复制不受细胞周期影响
线粒体基因的转录与翻译
转录
启动子：包括重链启动子（HSP）和轻链启动子（LSP）。转录因子与其结合，在mtRNA聚合酶的作用下开始转录。
过程：类似于原核生物的转录——产生一个多顺反子，包括mRNA和tRNA
mRNA
不含内含子，很少有非翻译区
起始密码为AUG（AUA），终止密码为UAA
3'端为polyA尾巴结构，但5'端无7甲基-3磷酸鸟苷帽子结构
翻译
在线粒体内的核糖体进行翻译
构成线粒体核糖体的蛋白质由细胞质运入线粒体内
用于蛋白质合成的所有tRNA都由mtDNA编码
蛋白质的转运
核编码蛋白质向线粒体基质中的转运（熟悉）
条件
基质导入序列（MTS）：一段由20~50个氨基酸残基组成的疏水序列，这些序列包含了所有介导细胞质中合成的前体蛋白运输到线粒体基质中的信号。
分子伴侣：保持前体蛋白在线粒体外的非折叠状态
NAC：与少数的前体蛋白结合，增加蛋白转运的准确性
Hsp70：与绝大多数的前体蛋白结合，使前体蛋白打开折叠，防止已松弛的前体蛋白聚集。
转运过程
前体蛋白与受体结合
mtHsp70与进入线粒体腔的前导肽链结合，防止前导肽链退回细胞质
基质作用蛋白酶（MPP）切除大多数蛋白的基质导入序列
核编码蛋白向线粒体其他部位的转运
作用
氧化磷酸化
摄取和释放Ca2+
参与细胞死亡
产热
半自主性
线粒体当中含有DNA(mtDNA)、RNA和各种DNA复制和转录所需酶类，可以区别于细胞核进行DNA的复制和转录翻译等生理活动。
线粒体可以通过分裂进行自我繁殖，贯穿于整个细胞周期。
线粒体的自主性是有限的。线粒体当中的蛋白质绝大多数都是由核基因转录翻译而成，再运输到线粒体当中的。线粒体所进行的各种生命活动，离不开核基因指导合成的蛋白质和线粒体自身基因指导合成的蛋白质的共同作用。
细胞呼吸与能量转换
细胞呼吸
概念：在特定的细胞器内（主要是线粒体），在O2的参与下，细胞分解各种大分子物质，产生水和二氧化碳，同时释放出能量储存于ATP中的过程。
特点
本质上是在线粒体中进行的一系列的由酶系催化的氧化还原反应
所产生的能量储存于ATP高能磷酸键中
整个反应过程中是分步进行的，能量也是分布释放的
反应是在恒温恒压的条件下进行的
反应过程中需要水的参与
过程
糖酵解（了解）——细胞质基质
丙酮酸分解——线粒体基质
三羧酸循环（了解）——线粒体基质
作用：三大营养素（糖、脂肪、氨基酸）的最终代谢通路
氧化磷酸化——线粒体内膜
结构基础
呼吸链（电子传递链）
概念：由一系列能够可逆地接收和释放H+和e-的化学物质所组成的，在线粒体内膜上有序排列成相互关联的链状。
结构：由四种复合体组成（了解）
ATP合酶复合体（F0F1ATP合酶）
概念：线粒体内膜（包括嵴）的内表面附着的圆球形基粒。
结构（由多种蛋白质亚基组成）
头部：圆球形，突入内腔中
基片：嵌于内膜中
柄部：将头部与基片相连
功能：将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP磷酸化生成ATP的关键装置
ATP的合成机制
ATP的计算（共32ATP）
糖酵解——2ATP
三羧酸循环——2ATP
氧化磷酸化——28ATP——12对H
10对以NAD+为载体——25ATP
2对以FAD为载体——3
偶联机制——化学渗透假说
主要内容：电子传递中的自由能差造成H+穿膜传递，转变为横跨线粒体内膜的电化学质子梯度。质子顺梯度回流并释放出能量，驱动结合在内膜上的ATP合酶复合体，催化ADP磷酸化合成ATP。
细胞骨架与细胞的运动
细胞骨架
概念：真核细胞质中的蛋白质纤维网架结构体系，对于细胞的形状、细胞的运动、细胞内物质的运输、染色体的分离和细胞的分裂均起着重要的作用。
分类
微管
组成
微管蛋白
分类
α-管蛋白
β-管蛋白（主要）
γ-管蛋白：位于微管组织中心，对微管的形成、数量、位置、极性的确定和细胞分裂起重要作用
微管结合蛋白：与微管结合的辅助蛋白，并与微管共存，参与微管的装配。
种类（前三个主要存在于神经元细胞中，最后一个广泛存在）
MAP-1
MAP-2
Tau
MAP-4
结构
中空的管状结构。异二聚体组成13根原纤维，原纤维与原纤维之间相互结合形成微管。
微管以异二聚体为单位，可自由组装和拆卸。
微管具有极性，正端生长快，负端生长慢。
存在形式
单管：由13根原纤维组成，结构不稳定，容易降解
二联管：由A.B两个单管组成，A有13根原纤维，B有10根原纤维，主要分布于纤毛和鞭毛内
三联管：由A.B.C三个单管组成（13+10+10），主要分布于中心粒、纤毛和鞭毛的基体中
组成的细胞器：纤毛、鞭毛、中心体、基体、纺锤体等
装配（三个时期：成核期、聚合期、稳定期）
起始点：微管组织中心（常见的：中心体、纤毛的基体）
体内装配：主要在γ-管蛋白环形复合体，位于微管组织中心，是集结异二聚体的核心和微管合成的起始位置。它与微管负端结合，使其稳定。
体外装配
有两个理论模型：微管踏车模型和非稳态动力学模型。其中以非稳态动力学模型为主，微管蛋白浓度和GTP是重要的调节因素。
微管蛋白浓度高——微管聚合
微管蛋白浓度低、GTP水解——微管解聚
踏车运动：微管的一端发生GTP和微管蛋白的添加，使微管不断延长，另一端具有GDP的微管蛋白发生解聚而使微管缩短。
影响因素
常见因素：GTP浓度、温度、压力、pH值、离子浓度、微管蛋白临界浓度等
药物因素
促进微管装配：紫杉醇
抑制微管装配：长春新碱、秋水仙素
功能
支持和维持细胞形态（抗压抗弯曲、机械支持力）
参与纤毛、鞭毛（9组二联微管+2个单微管）和中心粒的形成
参与细胞内物质运输（由马达蛋白来完成，是介导细胞内物质沿细胞骨架运输的蛋白）
马达蛋白家族（前两个沿微管运输，第三个沿微丝运输）
动力蛋白（由正到负）
驱动蛋白（由负到正）
肌球蛋白
维持细胞内细胞器的定位和分布
线粒体——与微管相伴随
游离的核糖体——附着微管和微丝的交叉点上
内质网——沿微管在细胞质中展开分布
高尔基复合体——沿微管向核区牵拉，定位于细胞中央
参与染色体运动，调节细胞分裂
参与细胞内信号传导
微丝（肌动蛋白丝）
成分：由肌动蛋白亚单位组成的螺旋状纤维
肌动蛋白结构
外观是哑铃形
由375个氨基酸组成的单链多肽
具有阳离子、ATP和肌球蛋白结合位点
以两种方式存在
单体：球状肌动蛋白
聚合体：纤维状肌动蛋白
具有极性，由氨基和羧基暴露的一端为正端，另一端为负端
微丝结构
两条肌动蛋白单链聚合而成的双螺旋结构
具有极性，生长快的为正端，慢的为负端
微丝结合蛋白类型（单交末纤肌膜<单脚莫掀机膜>）
单体隔离蛋白：与单体肌动蛋白结合，并抑制它们的聚合
交联蛋白：使细胞内的肌动蛋白纤维相互交联形成网络结构
末端阻断蛋白：调节肌动蛋白纤维的长度
纤维切割蛋白：同肌动蛋白纤维结合并将其切断
肌动蛋白纤维解聚蛋白：引起肌动蛋白丝的快速去聚合
膜结合蛋白：非肌细胞质膜下方产生收缩的机器
装配：分为三个阶段——成核期、聚合期、稳定期
踏车模型（主导）：G-肌动蛋白达到一定浓度时，微丝一端因加上G-肌动蛋白单体而延长，另一端因单体的解离而缩短，肌动蛋白丝的净长度不变。
非稳态动力学模型
ATP-肌动蛋白——对纤维状肌动蛋白末端的亲和度高，使微丝蛋白纤维延长
ADP-肌动蛋白——对纤维状肌动蛋白末端的亲和度低，使微丝蛋白纤维缩短
影响因素
常见因素：G-肌动蛋白临界浓度、ATP、Ca2+、Na+、K+浓度等
药物因素
抑制聚合——细胞松弛素B（对微管无作用）
抑制解聚——鬼笔环肽
功能
构成细胞支架，维持细胞形态
参与细胞运动
参与细胞分裂
参与肌肉收缩
参与细胞内物质运输
参与细胞内信号传导
中间纤维
结构
丝状蛋白多聚体（基本单位：中间纤维蛋白）
中间纤维蛋白的中间区呈α螺旋，结构保守；两端是球形的N端和C端，结构高度可变
类型
酸、中、碱性角蛋白
波形蛋白
核纤层蛋白
神经丝、神经干细胞蛋白
装配和调节
装配
调节——通过磷酸化和去磷酸化调节（Especially：丝氨酸和苏氨酸残基的磷酸化作用）
功能
在细胞内形成一个完整的网状骨架系统
为细胞提供机械强度支持
参与细胞连接
参与细胞内物质运输和信号传递
维持核膜稳定
参与细胞分化
细胞核
核膜系统 (Nuclear Membrane System)
化学组成：主要为蛋白质和脂类，还有少量的DNA和RNA。所含有的酶类和脂类与内质网相似，但含量不同。
蛋白质：约占65%~75%，含有组蛋白和非组蛋白等20多种蛋白质。
脂类：卵磷脂和磷脂酰乙醇胺(PE)含量低，胆固醇和甘油三酯含量高。
结构
外膜 Outer Nuclear Membrane：与糙面内质网相连，表面有核糖体附着；外核膜胞质面附着有中间纤维和微管等细胞骨架成分，与细胞核定位有关。
内膜 Inner Nuclear Membrane：与外核膜平行排列，表面光滑，核质面附着有致密的核纤层纤维网络结构。
核周间隙 Intermembrane Space：两层膜之间的缓冲区，与糙面内质网腔相通，含有多种蛋白质和糖类。
核孔 Nuclear Pore：内外膜在某些部位相互融合形成的环状开口。
核孔复合体 Nuclear Pore Complex(NPC)：由多个蛋白质以特定方式排列而成的复合物，目前被普遍接受的是“捕鱼笼式”结构模型。
胞质环（位于胞质面，与柱状亚单位相连，环上对称分布8条纤维）
核质环（位于核质面，与柱状亚单位相连，环上对称分布8条纤维，纤维末端形成核篮）
辐（由核孔边缘伸向核孔中心的结构）
柱状亚单位（支撑核孔）
腔内亚单位（锚定作用）
环状亚单位（靠近中央）
中央栓 Central Plug：位于核孔中央，呈棒状或颗粒状，在核质交换中发挥一定的作用。
核纤层 Nuclear Lamina：位于内核膜内侧与染色质之间的一层由高电子密度纤维蛋白质组成的网络片层结构。
分子组成：中间纤维蛋白，哺乳动物和鸟类细胞的核纤层由三种蛋白构成
核纤层蛋白A（仅见于分化细胞）
核纤层蛋白C（与A是同个基因编码的）
核纤层蛋白B（分布于所有体细胞）
功能
在细胞核中起支架作用（维持核的轮廓，使胞质骨架和核骨架形成连续网络结构）
与核膜的崩解和重建密切相关（分裂前期，核纤层蛋白被磷酸化解聚，核膜崩解为小泡； 分裂末期，核纤层蛋白去磷酸化，重新组装介导核膜重建）
与染色质凝集成染色体相关（分裂间期，染色质与核纤层紧密结合，染色质不能螺旋化为染色体； 分裂前期，核纤层蛋白解聚，染色质与核纤层蛋白丧失结合，染色质逐渐凝集成染色体）
参与DNA的复制
功能
为基因表达提供了时空隔离屏障（使DNA复制、RNA转录与蛋白质翻译在不同的时间和空间上进行，维持细胞核相对稳定的内环境）
参与蛋白质合成（外核膜表面附着核糖体，可以进行蛋白质的合成）
核孔复合体介导核-质间的物质交换
被动扩散（无机离子、小分子以及直径小于10nm的物质）
主动运输（核孔复合体，转运大分子物质，具有选择性和双向性，信号识别与载体介导，需要消耗能量）
亲核蛋白的输入
亲核蛋白：在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥作用的一类蛋白质。
转运条件
核定位信号(Nuclear Localization Signal)：亲核蛋白内的特殊氨基酸序列，可引导蛋白质通过核孔复合体进入细胞核内。
核转运受体（入核素——存在于胞质中，既可以与核孔复合体结合，又可与被转运物质结合）
RanGTP酶（水解GTP为转运提供能量；激活入核素，使其释放亲核蛋白）
转运过程（P184/PPT 第24页）
RNA和核糖体亚基的核输出
输出物质
核糖体大小亚基
mRNA和tRNA等
核孔复合体上的受体（输出蛋白）识别被转运的RNA分子
染色体/染色质
染色质：遗传物质在间期细胞的存在形式，由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA等构成的细丝状复合结构，形态不规则，弥散分布于核内。（染色体：细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质复制后反复螺旋凝聚而成的条状或棒状结构。）
组成成分：DNA和组蛋白占98%，还有少量RNA和非组蛋白
DNA是遗传信息的载体
染色质DNA的三类功能序列（功能性染色体的必备条件）
复制源序列：复制的起始点，维持染色体在世代遗传中的连续性。
着丝粒序列：两姐妹染色单体的连接部位；在分裂中期与纺锤丝相连，使染色体平均分配到两个子细胞中。
端粒序列：位于染色体末端的富含TG的重复序列，维持DNA分子两末端复制的完整性，维持染色体的稳定性。
组蛋白和非组蛋白的功能
组蛋白
基本结构蛋白
协助DNA折叠包装成染色体，并保护DNA不被酶消化
参与基因的调控（甲基化、磷酸化、乙酰基化，抑制或激活转录）
非组蛋白
可与特异的DNA序列结合，影响染色质的结构和功能
协助DNA折叠，参与启动DNA复制，调控基因的转录与表达
分类（按照形态特征和染色性质的不同）
常染色质(Euchromatin)：功能活跃呈伸展状态的染色质纤维
异染色质(Heterochromatin)：功能惰性呈凝缩状态的染色质纤维
组成性异染色质：在所有细胞和各个发育阶段中均处于凝集状态。
兼性异染色质：原常染色质凝聚并丧失转录活性而转变成的异染色质，可转化为常染色质。（常染色质与异染色质的关系）
区别
常染色质：间期碱性染料染色时着色浅，螺旋化程度低，含有转录活跃部位；在核内均匀分布，多位于核中央附近。
异染色质：间期碱性染料染色时着色深，螺旋化程度高，没有转录活性；在核内多位于核周近核膜处。
染色质组装成染色体
核小体为染色质的基本结构单位（一级结构）
核小体：染色体的基本结构单位，是由200bp左右的DNA分子及一个组蛋白八聚体构成的圆盘使状颗粒。
核小体进一步螺旋形成螺线管（二级结构）
螺线管：在组蛋白H1协助下，由核小体串珠结构盘旋成的中空结构。
螺线管进一步包装成染色体
多级螺旋化模型
三级结构：超螺线管（由螺线管进一步螺旋化成的圆筒状结构）
四级结构：染色单体（超螺线管进一步螺旋折叠形成）
染色体骨架-放射环模型
高级结构
袢环结构
染色单体
螺线管纤维折叠成袢环，袢环沿染色体纵轴向周围伸出，形成放射环。
每18个袢环呈放射状排成微带，微带是染色质高级结构的组成单位。
约10^6个微带沿纵轴排列形成染色单体。
染色体的形态结构
着丝粒将两条姐妹染色单体相连
主缢痕（初级缢痕）：指中期染色体的两条姐妹染色单体的连接处，一向内凹陷、着色较浅的缢痕。
着丝粒：主缢痕的染色质部分，由高度重复的异染色质组成。
染色体的分类（依据着丝粒在染色体的位置）
着丝粒——动粒复合体介导纺锤丝与染色体的结合
动粒：位于主缢痕两侧的特化的圆盘状结构，由蛋白质构成，是纺锤丝微管的附着部位，参与分裂后期染色体的分离（向两极的迁移）。
着丝粒-动粒复合体
动粒结构域：位于着丝粒表面，支配染色体的运动与分离。
中央结构域：是着丝粒区的主体，富含高度重复序列的DNA，对复合体的形成和功能活性的维持具有重要的作用。
配对结构域：位于着丝粒的内表面，与姐妹染色单体的配对及分离相关。
次缢痕并非存在于所有染色体上
次缢痕：指染色体上除主缢痕外的缢缩部位，数量、位置和大小可以作为鉴别染色体的标记。
随体是位于染色体末端的球状结构
随体：人近端着丝粒染色体短臂的末端球状结构，主要由异染色质组成，它通过次缢痕区与染色体主体部分相连。
核仁组织区：参与形成核仁时的染色质区，位于染色体的次缢痕部位，与间期细胞核仁形成有关。
端粒是染色体末端的特化部分
端粒：染色体末端的特化部位，由富含G（鸟嘌呤）的端粒DNA和蛋白质构成，可维持染色体的稳定性与完整性，参与染色体在核内的空间排布及同源染色体的正确配对。
核型：指某一个体细胞的全部染色体在有丝分裂中期的表型，包括染色体的数目、大小和形态特征。（人类核型：46，XX/46，XY）
核仁（均匀、海绵状的球体，每个细胞有1—2个核仁甚至更多，蛋白质合成旺盛的细胞核仁大，位置不固定，在生长旺盛的细胞中常趋向于核的边缘）
主要成分：DNA（8%）、RNA（10%）、蛋白质（80%）、酶类和微量脂类等
超微结构
纤维中心（分布有rRNA的染色质区）
特点：包埋于颗粒组分内部的一个或多个低电子密度的圆形结构体。
主要成分：rRNA基因rDNA的存在部位
rDNA是染色体上伸展出的DNA袢环，每一个袢环成为一个核仁组织者。
人类的rRNA基因位于5条染色体上。（13、14、15、21、22）
核仁组织区：人体的二倍体细胞中，有10条染色体具有rDNA，这些rDNA组成的区域就称为核仁组织区。
致密纤维组分
特点：核仁内电子密度最高的区域，由致密的纤维构成环形或半月形结构。
主要成分：正在转录的rRNA分子，核糖体蛋白及某些特异性的RNA结合蛋白。
颗粒组分
特点：呈致密颗粒，位于核仁的外周。
主要成分：由正在加工、成熟的核糖体亚单位前体颗粒构成，颗粒成分的数量决定核仁的大小。
功能（PPT 59~62页，课本P195~196）
核仁是rRNA基因转录和加工的场所
核仁核糖体亚基装配的场所
核基质/核骨架
主要成分：蛋白质、少量RNA（可维系核骨架三维网络结构的完整性）
核基质蛋白分类
核基质蛋白（各类细胞共有）
核基质结合蛋白（组成与细胞类型、分化状态、生理及病理状态有关）
核基质的功能
核基质参与DNA复制
锚泊DNA复制复合体
结合新合成的DNA
其上的DNA复制效率提高
核基质参与基因转录与加工
与基因转录活性密切相关
参与RNA的加工修饰
核基质参与染色体构建
DNA袢环结合在核骨架上构建形成染色体
核基质相关蛋白参与核膜重建
核基质与细胞分化相关
细胞核的功能
遗传信息的贮存和复制
DNA复制是在多个复制起点上进行的半保留复制
DNA复制为半不连续性复制
冈崎片段：在DNA复制后随链上由引物启动合成的长达100~200bp的DNA片段
端粒酶能够保持DNA复制时染色体末端的完整性（详见课本200页）
遗传信息的转录（在核内进行mRNA的5`端带帽——7甲基-3磷酸鸟苷，3`端加尾——多聚腺苷酸polyA，去除内含子）
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