绪论
细胞生物学的概念和研究内容
细胞生物学（cell biology)是研究细胞基本生命活动规律的科学，它在不同层次（显微，亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。、 细胞生物学主要从细胞的不同结构层次及细胞间相互关系的角度来观察研究细胞的生命活动的基本规律
第二章 细胞的起源于进化
1 原生质 组成细胞的物质称为原生质。不同细胞的原生质在化学成分上虽有差异，但其化学元素基本相同。原生质的化学元素有50多种。 常量元素（主要元素）：
? C、H、O、N占90%
? P、S、CI、K, Ca、Na、、Mg、Fe占9.9% 2 微量元素：概念 细胞中数量极少的元素
? Cu、Zn、Mn、Mo、Co、I，Cr ，Si，F，Br，Li， Ba等占0.1% 3 细胞的物质组成
无机物 ：水 ，无机盐（水是细胞中含量最多的一种成分） 有机物：有机小分子物质：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸 有机大分子物质：多糖类、（脂类）、蛋白质、核酸
4 有机小分子：分子量在100-1000范围内的碳化合物，分子中碳原子可多达30个左右包括：单糖：如葡萄糖是细胞的能源物质；
五碳糖中的核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分； 多形成糖蛋白和糖酯。
脂肪酸：重要的营养物质、组成细胞膜的重要成分 核苷酸：核酸的组成单位
氨基酸：蛋白质的组成单位
5 生物大分子：由于其分子量巨大、分子结构复杂并且具有复杂的生物活性，故称生物大分子：由有机小分子构成，分子量为10 000-1000 000。包括： 多糖类：寡糖（蔗糖、麦芽糖和乳糖）,多糖（淀粉、糖元） 脂类：脂肪,类脂（磷脂、糖脂和类固醇）核酸 蛋白质 6 DNA双螺旋结型要点构模：
①由两条平行但方向相反的多核苷酸链构成；
②磷酸和戊糖在外侧，碱基在内侧遵循碱基互补配对原则进行配对； ③多核苷酸链上碱基序列蕴含着遗传信息。
7 细胞中三种RNA
作为信息载体即翻译的模板― mRNA 作为翻译的工具，携带氨基酸―tRNA 作为翻译的机器，组成核糖体―rRNA 三种RNA比较
mRNA tRNA rRNA
含量 5-10% 5-10% 80-90% 分子量 1x105 -2x106 3 x104 0.36 x108
1
沉降系数 6-25S 4 S 5.8S、18S、28S 结构 线形 三叶草形 线形、假双链 功能 信息模板 携带氨基酸工具 形成核糖体
6 DNA与RNA组成上的比较
DNA和RNA的组成单位是核苷酸，分别为脱氧核糖核苷酸（4种）和核糖核苷酸（4种）。 DNA RNA
组成 脱氧核糖 核糖 A、G、C、T A、G、C、U 分布 细胞核 细胞质 胞质线粒体中少量 胞核核仁中少量 结构 双链 单链 双螺旋结构 三叶草形、线形、发夹形 功能 贮存遗传信息 表达遗传信息
传递遗传信息
7 质粒 在细菌的细胞质内含有DNA以外的遗传物质，通常是一些小的能够自我复制的环状颗粒 叫质粒
8 肽键 是一个氨基酸分子上的羧基与另一个氨基酸的氨基经脱水缩合而成的化学键。 组成蛋白质的各种氨基酸按一定顺序排列，以肽键相连接。
9 酶 是由生物体细胞产生的具有催化剂作用的蛋白质。
10 生物膜结构：是指以生物膜为基础而形成的膜性结构或者细胞器，包括细胞膜，内质网，高尔基复合体，线粒体，溶酶体，过氧化物酶体及核膜等。
11 原核细胞包括支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌与蓝绿藻（蓝细菌）等多种庞大的家族 。
12 真核细胞 比原核细胞进化程度高 结构复杂。由真核细胞构成的生物包括单细胞生物（如酵母），原生生物，动植物，及人类等。真核细胞区别于原核细胞的最主要特点是出现了有核膜包围的细胞核和膜性细胞器。 13 原核细胞与真核细胞的比较
原核细胞 真核细胞 细胞结构
核膜，核仁，线粒体，
内质网，溶酶体 有 无 高尔基复合体
细胞骨架 有细胞骨架相关蛋白 有 核糖体 有，70S 有，80S 基因组
DNA量（信息量） 少 大 DNA分子结构 环状 线状 染色质或染色体 原核细胞： 仅有一条DNA,DNA裸露，不与组蛋白结合，但可与少量类组蛋白结合 真核细胞 有两个以上DNA分子，DNA与组蛋白和部分酸性蛋白结合，以核小体及各高级结构构成染色质与染色体
2
基因结构特点 无内含子，无大量的DNA重复序列 有内含子和大量的DNA重复序列 转录与翻译 同时进行 在胞质内 核内转录 胞质内翻译 转录与翻译后 无 有 大分子的加工与修饰
第三章 细胞生物学研究方法
光镜-显微结构；电镜-亚显微结构或者超微结构；扫描隧道显微镜，X线衍射技术和原子力显微镜成像-分子水平探索细胞的微细结构及其功能
分辨率-能够分辨的两个质点的最小间距，分辨率高则表示识别细节能力强。 光镜最高分辨率为0.2um，电镜为2nm，扫描隧道显微镜为0.2nm
光镜和电镜的主要区别在于使用电子束为光源，电磁场为透镜，因此分辨率和放大倍率更高。 透射电子显微镜-显示细胞微细结构 扫描电子显微镜-生物材料表面形貌 分辨率 1nm 细胞培养（组织培养）：是指从生物活体中分离组织或者细胞，并在模拟体内生理环境的体外条件下使之生存并生长的一种细胞生物学的研究方法，也是分子生物学，遗传学，生理学，药物学等许多学科的研究中的常用的一项技术。
细胞融合（细胞杂交）-是指用自然或人工的方法使两个或几个不同的细胞融合为一个细胞的过程。对于体外培养的动物细胞，常用灭活的仙台病毒或聚乙二醇（PEG）诱导细胞融合。 免疫细胞化学技术（ICC）-标记抗体使抗原复合物能够在光镜或电镜下被观察。
第四章 细胞膜
1 细胞膜-围绕在细胞最外层的一层薄膜，又称质膜
细胞内膜-真核细胞内出质膜外其他所有的膜结构 生物膜-细胞膜和细胞内膜统称为生物膜
单位膜-电镜下，生物膜呈现的“暗-明-暗”的三层结构，叫单位膜
2 膜脂-生物膜上的脂类统称膜脂 占膜成分的50% 特点：双亲性分子，具有一个亲水（极性）的头部和一个疏水（非极性）的尾部，膜脂分子排列成双分子层。
3 膜脂主要有三种类型 磷脂，胆固醇，和糖脂 其中磷脂含量最多，占膜脂成分50%以上 4 磷脂分类：甘油磷脂和鞘磷脂 双亲性分子，头部极性，磷脂酰碱基 甘油磷脂按其碱基不同分为磷脂酰胆碱（卵磷脂PC），磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PE），磷脂酰丝氨酸（PS）。磷脂酰肌醇-在质膜内层，在细胞信号传导中起重要作用。 鞘磷脂 神经酰胺和鞘氨醇结合物， 膜中含量最少，大多数动物细胞膜中有，特别是神经元。 5 胆固醇 –真核细胞膜中，双亲性分子
6 糖脂 所有动物细胞细胞膜都含有，由脂类和寡糖构成。半乳糖脑苷脂-最简单的糖脂； 神经节苷脂-最复杂的糖脂。细菌和植物质膜：甘油脂类衍生，一般为磷脂酰胆碱衍生；动物质膜：鞘氨醇，鞘糖脂，头部以糖基代替了磷脂酰碱基。 所有细胞中糖脂均位于非胞质面单层，糖基暴露于细胞表面。 7 膜蛋白 有运输蛋白，连接蛋白，受体，酶 承担细胞质膜的主要功能
按与脂双层结合的方式不同分为：跨膜蛋白，外周蛋白，脂锚定蛋白 8 跨膜蛋白（整合蛋白，内在蛋白）两亲性分子，其主体穿过细胞膜脂双层，分为单次跨膜，多次跨膜，多亚基跨膜蛋白
9 膜周蛋白（外在蛋白） 膜脂双层内外表面 一般以非共价键附在脂类分子头部极性区或跨膜蛋白亲水区的一侧，间接与膜结合；红细胞的血影蛋白和锚蛋白 细胞色素C-静电作用结合在线粒体内膜外周 10 脂锚定蛋白（脂连接蛋白）膜的两侧 以共价键结合于脂分子：1直接2间接通过寡糖链，
3
主要是没蛋白质的C端与包埋在脂双层中的糖基磷脂酰肌醇（GPI）相连；G蛋白 11 去垢剂-离子型和非离子型 其中离子型的常用SDS-十二烷基磺酸钠，两亲性脂质样分子 12 膜糖 7%共价连接成膜脂93%共价膜蛋白 细胞表面包括细胞膜与膜糖 13 不对称性和流动性事膜的主要特性
14 流动镶嵌模型 ①以磷脂双分子层作为膜的基本结构骨架；②蛋白质分子以不同程度镶嵌于脂质双层中；③膜的内外侧是不对称的；④膜具有流动性
15 细胞膜的功能：1使细胞功能区室化2使细胞的多种结构协同工作3参与完成物质的跨膜运输（物质交换）44协助细胞内外的信息交流（信号传导）5参与细胞见相互作用（包括细胞的识别，粘着，连接等；免疫系统，识别抗原）
16 单纯扩散（被动扩散，简单扩散）：一些物质不需要膜蛋白的帮助，能顺浓度梯度自由扩散，通过膜的脂双层这种跨膜的运输形式 分子量小的脂溶性强的非极性分子能迅速的通过脂双层膜，如，CO2、O2 和乙醇、尿素、乙醚，固醇类激素等。
17 被动运输（passive transport）：物质顺浓度或电化学梯度跨膜运输，不消耗能量，这种运输方式称为被动运输。 易化扩散(帮助运输)是介导蛋白帮助下的被动运输
18 主动运输（active transport）：在介导蛋白的帮助下，使物质逆浓度梯度或电化学梯度跨膜运输，且消耗能量的运输方式。
19 膜运输蛋白：介导较大的极性或带电的分子跨膜运输的膜蛋白包括载体蛋白和通道蛋白 每种膜运输蛋白只转运一种特定类型的分子（葡萄糖，氨基酸，或离子） 20 载体蛋白（carrier protein）：能与特异性的分子结合，然后通过其自身构象的变化而允许该分子进行跨膜运输的蛋白 载体蛋白既介导被动运输（易化扩散）也介导主动运输。 21 通道蛋白（channel protein）：能形成贯穿膜质双层的亲水通道，使一定大小的分子和带电荷的离子经过它完成跨膜运输的蛋白，通道蛋白只介导顺浓度梯度的被动运输。 22 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，借助膜运输蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学梯度降低的方向的跨膜运输过程，属被动运输 23 载体蛋白介导的运输
1）葡萄糖载体蛋白——被动运输（易化扩散）通过自身构型的改变来实现葡萄糖的运转。
红细胞、肝细胞 2）Na+—K+—ATP酶：是一种离子泵，又称Na+—K+泵，属主动运输。胞外Na+高于胞内
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10-20倍 胞外K低于胞内10-20倍 ？？？ 大亚基（a亚基）：120 000，多次穿膜的跨膜蛋白，有ATP酶活性，胞质面具有一个
ATP结合位点、3个高亲和Na接合位点（暴露在膜内侧）、2个K的结合位点膜的外表面 每循环水解一个ATP，输出3个Na+，输入2个K+ 小亚基（贝塔亚基）50 000 有组织特异性的糖蛋白，功能不详
24协同运输 一种物质的运输依赖于第二种物质的同时运输 同向协同运输和反向协同运输 25 囊泡运输-物质进出细胞的转运过程中都是由膜包围，形成囊泡，与膜融合或断裂完成。 26 胞吞-（内吞作用，入胞作用）是质膜内陷，包围细胞外物质，形成胞吞泡，脱离质膜将其包裹进并输入细胞内的过程。根据胞吞物质的大小和入胞机制的不同，分为吞噬作用，吞饮作用，和受体介导的内吞作用
1）吞噬作用-细胞摄入直径大于250nm的颗粒物质的过程，在摄入细菌或细胞碎片这类颗粒物质时细胞凹陷或形成伪足，包裹后摄入。哺乳动物体内的中性粒细胞和巨噬细胞 2）吞饮作用-细胞摄入极小的颗粒物质（直径不超过150nm）和液体的过程。存在于多种细胞中，如白细胞，肾细胞，小肠上皮细胞，肝巨噬细胞等摄入氨基酸，蛋白质等
3）受体介导的胞吞作用-提高摄取特定物质的效率（载脂蛋白ApoB100是细胞表面LDL受体的配体）
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27 胞吐（外排作用或出胞作用）将细胞内合成的分泌物或其他物质通过囊泡转运至细胞膜，与质膜融合然后将分泌物排出细胞外的过程。细胞内物质的分泌是典型的胞吐作用过程 28细胞连接-按一定方式排列，在相邻细胞表面形成各种连接装置，以加强细胞间的的机械联系和维持组织结构的完整性，协调细胞的功能的结构 分为封闭连接，锚定连接和通讯连接 29-细胞粘连-动物细胞通过细胞粘着因子介导的细胞与细胞之间或细胞与细胞外基质的粘连 细胞连接和细胞粘连则是细胞间组织结构完整性和功能联系的基本结构形式 30紧密连接（封闭连接）-主要见于体内各种管腔囊及腺体上皮细胞靠腔面的顶端部分。相邻细胞间紧密连接处的质膜紧密相贴，通过特殊的跨膜蛋白彼此对合交联，形成拉链状的密闭结构-封闭索。
相邻细胞间封闭连接处几乎不形成空隙，所以紧密连接完全封闭了连接处的液体流通。 作用：将上皮细胞紧密联合成整体的机械作用，以加强细胞间的连接；形成屏障，限制质膜顶部与侧部和基底部分之间某些膜蛋白质和脂类的自由扩散；阻止物质从细胞之间的间隙通过，保证物质转运的方向性
紧密连接的主要跨膜蛋白-封闭连接蛋白和封闭蛋白（ZO蛋白-封闭小带）
31锚定连接-广泛存在于机体多种组织中，特别是上皮组织，心肌，和子宫颈等组织中。锚定连接有细胞骨架参与，将相邻的细胞或与细胞外基质相连接，增强支持和抵抗机械张力的作用。
1）与肌动蛋白纤维（微丝）连接的锚定连接（粘合连接）
A细胞与细胞间-粘合带 常见于柱状上皮细胞顶部紧密连接的下方，位于紧密连接和桥粒之间 又叫中间连接 钙粘蛋白 B细胞与细胞质之间-粘合斑 见于上皮细胞基底部 整连蛋白 2）与中等纤维相连接的桥粒连接
A细胞与细胞间-桥粒 上皮细胞的角蛋白纤维，心肌细胞中的结蛋白纤维，食管，口腔 B 细胞与细胞质之间-半桥粒 主要位于上皮细胞的底面 32 通讯连接-在大多数组织细胞之间存在一种连接通道，以保持细胞在化学信号和电信号上的联系，维持组织细胞的协调与合作的连接方式。 作用：具有机械的细胞连接作用；在细胞间形成代谢偶联或电偶联 动物细胞中：间隙连接和化学突触；植物细胞中：胞间连丝
间隙连接-动物组织中普遍存在，为相邻细胞间离子和小分子的流通开辟了通道，无选择性，只要分子足够小一般都能通过。主要特征是在相邻细胞质膜间连接区域有2-4nm的细胞间隙，相邻细胞通过连接子对接形成通道，小分子物质可直接交流。
连接子-间隙连接的基本结构单位；6个跨膜的亚单位；筒状结构；1.5-2nm水性通道；构成连接子的亚单位是连接蛋白-4次跨膜，a螺旋 电偶联-心肌收缩与小肠平滑肌的蠕动有关
代谢偶联-有交感神经支配的肝细胞；去甲肾上腺素刺激肝细胞分解糖原
33 细胞与细胞或细胞与细胞外基质的粘连与锚定连接都是由特定的粘着分子（CAM）介导的，包括钙粘蛋白和整合蛋白及免疫球蛋白类 第五章 细胞外基质及其与细胞的相互作用
1细胞外基质（ECM）-是指存在和分布于细胞外空间的蛋白和多糖纤维网络胶体结构体系。主要通过与细胞膜中的细胞外基质受体-整联蛋白的结合而同细胞之间构成相互结构联系。主要成分：氨基聚糖（GAG）与蛋白聚糖（PG），胶原与弹性蛋白，非胶原糖蛋白。 2氨基聚糖-是由氨基己糖（N-氨基葡萄糖或N-氨基半乳糖）和糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）二糖结构单位重复排列聚合形成的不分支链状多糖，包括肝素和透明质酸
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