1、緒論細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科.是從不同層次上研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能及其生命活動規(guī)律的科學(xué)。重大生命現(xiàn)象的研究要以細(xì)胞為基礎(chǔ)；疾病發(fā)病機制的研究以細(xì)胞病變的研究為基礎(chǔ)；現(xiàn)代生物技術(shù)以細(xì)胞操作為基礎(chǔ)而進行。轉(zhuǎn)基因技術(shù)：農(nóng)業(yè)-大豆，玉米，棉花，西紅柿等 畜牧業(yè)-奶牛 醫(yī)學(xué)-各種疾病的動物模型干細(xì)胞技術(shù)：器官移植的供體無性繁殖技術(shù)：克隆羊、狗、牛等細(xì)胞生物學(xué)是對農(nóng)、畜牧業(yè)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要的基礎(chǔ)學(xué)科研究內(nèi)容細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能： 1.細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)的研究2.生物膜與細(xì)胞器的研究3.細(xì)胞骨架體系的研究細(xì)胞重要生命活動：4.細(xì)胞增殖及其調(diào)控5.細(xì)胞分化及其調(diào)控6.細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)胞

2、的增殖，分化衰老和凋亡是生命體的生長和發(fā)育的基礎(chǔ)，也是癌變的發(fā)生和逆轉(zhuǎn)的途徑。 7.細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 8.細(xì)胞工程：用人工方法改造細(xì)胞的遺傳信息從而產(chǎn)生新的遺傳性狀。細(xì)胞雜交：雜交瘤細(xì)胞-單抗的制備。細(xì)胞克隆：無性繁殖。干細(xì)胞工程。9.細(xì)胞的起源與進化細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1. 1665年，英國人胡克（Robert Hook）發(fā)現(xiàn)軟木塞中蜂窩狀小室，命名為細(xì)胞。此后不久，荷蘭學(xué)者列文虎克（Leeuwenhoek)觀察了許多動植物的活細(xì)胞。2. 1838-1839年，德國植物學(xué)家施萊登（MJ. Schleiden）和動物學(xué)家施旺（T. Schwann）正式提出了細(xì)胞學(xué)說：一切植物、動物都是由細(xì)胞組成的；每個細(xì)胞

3、都是相對獨立的；新細(xì)胞是已存在細(xì)胞繁殖的。第二章 細(xì)胞的統(tǒng)一性和多樣性統(tǒng)一性：相似的化學(xué)組成；基本的結(jié)構(gòu)要素；類似的遺傳語言、生命活動及其調(diào)控機制。多樣性：種類繁多，形態(tài)各異，功能多樣。細(xì)胞的基本共性1.所有細(xì)胞具有相似的化學(xué)組成。 大分子：蛋白質(zhì)，脂類，多糖+核酸 小分子：氨基酸，脂肪酸，單糖，核苷酸 原子：C, N, H, O, P, S, Ca，Mg，Na，F(xiàn)e，K，Zn等。2. 所有的細(xì)胞均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞質(zhì)膜。真核細(xì)胞還有內(nèi)膜體系。3.除了某些特化細(xì)胞外，如紅細(xì)胞,所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA。4. 作為蛋白質(zhì)合成的機器核糖體，存在于一切細(xì)胞內(nèi)。5

4、. 幾乎所有的細(xì)胞都使用一套相同的遺傳密碼6. 所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進行分裂。在分裂之前，染色體復(fù)制加倍，最后等分到兩個子細(xì)胞中。原核細(xì)胞基本特點：1.體積小，結(jié)構(gòu)簡單。2.沒有典型的細(xì)胞核，即沒有核膜。3.遺傳信息量小，主要遺傳信息在一個環(huán)狀DNA上。4.細(xì)胞內(nèi)沒有膜性細(xì)胞器，如細(xì)胞核和線粒體等。原核細(xì)胞構(gòu)成的生物稱為原核生物(prokaryote)。原核生物均為單細(xì)胞生物，進化地位原始，在地球上出現(xiàn)早，分布廣，對環(huán)境適應(yīng)性強。主要代表：支原體（mycoplasma）目前發(fā)現(xiàn)的最小最簡單的細(xì)胞；細(xì)菌（bacteria）藍(lán)藻又稱藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria）細(xì)菌:在自然界分布

5、最廣、個體數(shù)量最多的有機體質(zhì)粒(plasmid) ：1.存在于細(xì)菌中，除核區(qū)DNA外，可進行自主復(fù)制，裸露的環(huán)狀DNA分子，所含遺傳信息量小，有時能整合到核區(qū)DNA中去。 2.細(xì)菌可以失去質(zhì)粒而正常代謝。質(zhì)粒常用作基因重組與基因轉(zhuǎn)移的載體。藍(lán)藻(Cyanobacteria)又稱藍(lán)細(xì)菌，是最簡單的光能自養(yǎng)生物，分布廣泛，能生長在極為貧瘠的環(huán)境。它的光合作用類似于高等植物 ，而不同于光合細(xì)菌。沒有葉綠體，但有質(zhì)膜內(nèi)陷形成的光合片層原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別染色體細(xì)胞增殖細(xì)胞器 細(xì)胞核細(xì)胞壁原核細(xì)胞無絲分裂（直接分裂）有核膜、核仁，有成形的細(xì)胞核沒有核膜、核仁，稱為擬核有，成分是氨基糖壁酸動物細(xì)胞沒有

6、；植物細(xì)胞壁成分是纖維素與果膠有核糖體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、葉綠體（植物）等只有核糖體2條以上染色體，線狀DNA和蛋白質(zhì)結(jié)合單個染色體，環(huán)狀DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合以有絲分裂（間接分裂）為主細(xì)胞骨架 無有病毒的基本知識分類真病毒（virus）核酸分子（DNA或RNA）與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體； 根據(jù)病毒的核酸類型可以將其分為兩大類： DNA病毒與RNA病毒類病毒（viroid）僅由一個感染性的環(huán)狀RNA構(gòu)成；只感染植物朊病毒（prion） 僅由感染性的蛋白質(zhì)亞基構(gòu)成；參與瘋牛病，人類克-雅氏癥的傳播病毒是徹底的寄生物：植物病毒，動物病毒，細(xì)菌病毒（噬菌體）。動物病毒根據(jù)形態(tài)可分為：立

7、體對成型病毒和螺旋對稱型病毒。第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法模式生物1.模式生物具有個體較小，容易培養(yǎng)，操作簡單，生長繁殖快的特點。2.基于細(xì)胞的統(tǒng)一性，如遺傳密碼的通用性，和某些基因進化的保守性，簡單細(xì)胞的生命活動規(guī)律可能提示高等細(xì)胞的生命活動規(guī)律。突變體制備技術(shù)RNA干擾技術(shù)（RNA interfering， RNAi) ：利用小RNA瞬時或永久干擾RNA的穩(wěn)定性或阻礙翻譯過程，從而顯著降低靶基因的表達(dá)(gene knockdown)。基因敲除（gene knockout):刪除基因組中某個基因的部分或全部序列，使該基因失活，在DNA水平制備突變體。基因敲入（gene knockin):在基因組

8、中特定位置插入某個基因，使之得到表達(dá)。第四章細(xì)胞膜流動鑲嵌模型：1.膜的流動性2.膜蛋白分布的不對稱性 液晶態(tài)模型：膜質(zhì)在無序的流動態(tài)和有序的晶態(tài)之間動態(tài)轉(zhuǎn)變。板塊鑲嵌模型：生物膜由流動程度不同的板塊鑲嵌而成。脂筏模型（lipid raft model）：1.在以甘油磷脂為主的生物膜上，2.富含膽固醇和鞘磷脂的區(qū)域，3.載有蛋白質(zhì)。生物膜結(jié)構(gòu):膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者。膜蛋白的分類：根據(jù)蛋白與脂分子的結(jié)合方式1.外周膜蛋白：水溶性蛋白，與膜結(jié)合弱。2.整合膜蛋白：與膜結(jié)合緊密3.脂錨定膜蛋白三種膜蛋白的特征1.外周膜蛋白靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面蛋白或脂分子結(jié)合。結(jié)合

9、弱，易分離。2.脂錨定膜蛋白通過與之共價相連的脂分子插入膜的脂雙分子中。與脂肪酸結(jié)合的多在內(nèi)側(cè)，與糖脂結(jié)合的多在外側(cè)。3.整合膜蛋白為跨膜蛋白，占膜蛋白的7080%。與膜的結(jié)合緊密。 細(xì)胞質(zhì)膜是選擇性通透屏障1.脂溶性分子（甾體類激素,如雌激素）和小的不帶電的分子(氣體分子,如O2, CO2, N2）能以簡單擴散的方式通過。2.對多數(shù)水溶性分子（葡萄糖，氨基酸，核苷酸，多肽）和離子（Na, K, Ca)的透過需要膜轉(zhuǎn)運蛋白。第九章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞通訊（cell communication） 1. 概念：是指一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細(xì)胞并與靶細(xì)胞相應(yīng)的受體相互作用，然后通過細(xì)胞信

10、號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。2. 細(xì)胞通訊的方式1)細(xì)胞通過分泌化學(xué)信號進行細(xì)胞間通訊。2)細(xì)胞間接觸依賴性的通訊（信息介質(zhì)和受體分別位于信號細(xì)胞和靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜，是跨膜蛋白）。3)相鄰細(xì)胞間形成間隙連接或胞間連絲使細(xì)胞間相互溝通，通過小分子交換實現(xiàn)細(xì)胞間的通訊。3. 通過胞外信號介導(dǎo)的細(xì)胞通訊過程1)信號細(xì)胞合成并釋放信號分子；2)化學(xué)信號分子運送至靶細(xì)胞；3)信號分子與靶細(xì)胞質(zhì)膜上特異性受體結(jié)合并激活受體；4)信息的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo),將胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號，啟動細(xì)胞內(nèi)一種或多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑；5)引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)（生物學(xué)效應(yīng)：功能、代謝或基因表達(dá)的改

11、變）6)信號的解除并導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的終止。受體1. 概念： 一種能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體（信號分子）的大分子。受體結(jié)合特異性配體后被激活，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)的信號。2.分類：1. 細(xì)胞表面受體2. 細(xì)胞內(nèi)受體1)位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或核基質(zhì)中；2)識別并結(jié)合小的脂溶性分子；3)通常是基因調(diào)控蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）或酶，與信號分子結(jié)合后被激活。3. 受體激活后引發(fā)的細(xì)胞反應(yīng)1.細(xì)胞內(nèi)預(yù)存蛋白的活性或功能的改變，因而影響細(xì)胞的功能和代謝 （快反應(yīng)）。2.影響細(xì)胞內(nèi)特殊蛋白的表達(dá)量，常通過激活或抑制該基因的表達(dá)（慢反應(yīng)） 。第二信使概念： 細(xì)胞外的信號分子（第一信使）與受體作用后在細(xì)胞內(nèi)

12、最早產(chǎn)生的信號分子稱為第二信使，其功能是啟動和協(xié)助細(xì)胞內(nèi)信號的逐級放大。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)基本組成5個步驟：1.細(xì)胞表面受體識別信號分子2.信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，產(chǎn)生第二信使3.信號放大級聯(lián)反應(yīng)4.細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)代謝反應(yīng)；基因表達(dá)調(diào)控；細(xì)胞形狀或運動改變5.受體下調(diào)/脫敏終止反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一、細(xì)胞內(nèi)核受體對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)1.配體：為脂溶性小分子，可直接穿膜， 類固醇激素、視黃酸、維生素D等；2.受體的本質(zhì)：依賴激素激活的基因調(diào)控蛋白；3.受體由三部分組成： C端-激素結(jié)合位點 中部-DNA或抑制性蛋白的結(jié)合位點 N端-轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1. G蛋白的結(jié)構(gòu)1).全稱：三聚

13、體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，位于細(xì)胞質(zhì)膜的胞漿側(cè)；有多種，分別參與不同的信號通路。 2).由、三個亞基組成，G二聚體及G亞基通過共價結(jié)合脂分子錨定于膜上；3).G亞基具有GTP酶活性，是分子開關(guān)蛋白，與GDP結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與GTP結(jié)合時處于開啟狀態(tài)。2. GPCR結(jié)構(gòu)：1).受體為7次跨膜蛋白；2).受體胞外結(jié)構(gòu)域識別并結(jié)合胞外信號分子，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G蛋白耦聯(lián)。G蛋白耦聯(lián)受體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號通路 按照效應(yīng)蛋白的不同分為3類：1)以cAMP為第二信使的信號通路：以腺苷酸環(huán)化酶為效應(yīng)蛋白；2)磷脂酰基醇雙信使（IP3和DAG）信號通路：以磷脂酶C為效應(yīng)蛋白；3)G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的離子通道信號通路

14、：以離子通道為效應(yīng)蛋白。4. 蛋白激酶A(PKA)：結(jié)構(gòu)：由兩催化亞基和兩調(diào)節(jié)亞基組成； 功能：PKA在不同細(xì)胞中作用于不同的底物，PKA的活化導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生不同的應(yīng)答反應(yīng)。胰高血糖素和腎上腺素刺激肝細(xì)胞促進血糖升高的生物學(xué)機制（信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制）？胰高血糖素或腎上腺素同細(xì)胞表面受體特異性結(jié)合；通過激活G蛋白活化腺苷酸環(huán)化酶；激活的腺苷酸環(huán)化酶催化ATP生成cAMP， cAMP同蛋白激酶A的調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，將PKA激活，活化的PKA使糖原合成酶磷酸化從而抑制葡萄糖合成糖原，同時PKA可使磷酸化酶激酶磷酸化而促進糖原分解為1-磷酸葡萄糖，最后生成葡萄糖進入血液循環(huán)。cAMP信號通路反應(yīng)鏈： 信號分子G-

15、蛋白偶聯(lián)受體 G-蛋白 腺苷酸環(huán)化酶cAMP cAMP依賴的蛋白激酶A 不同細(xì)胞產(chǎn)生不同的應(yīng)答反應(yīng)磷脂酰肌醇信號通路反應(yīng)鏈： 胞外信號分子G蛋白偶聯(lián)的受體 G蛋白磷脂酶C(PLC) IP3胞質(zhì)Ca2+濃度升高Ca2+-CaM復(fù)合體靶蛋白磷酸化細(xì)胞應(yīng)答DAG激活PKC靶蛋白或基因調(diào)控蛋白的磷酸化 細(xì)胞應(yīng)答酶連受體已知五類：1. 受體酪氨酸激酶。2. 受體絲氨酸/蘇氨酸激酶。3. 受體酪氨酸磷脂酶。4. 受體鳥苷酸環(huán)化酶、5. 酪氨酸激酶連接的受體。受體酪氨酸激酶的激活1.配體（如EGF）在胞外與受體結(jié)合并引起構(gòu)象變化2.導(dǎo)致受體二聚化（dimerization）形成同源或異源二聚體3.激活受體本

16、身的酪氨酸蛋白激酶活性, 在二聚體內(nèi)彼此相互磷酸化胞內(nèi)段酪氨酸殘基。4.細(xì)胞質(zhì)中有SH2結(jié)構(gòu)域的信號蛋白與磷酸化的酪氨酸殘基結(jié)合，信號在細(xì)胞內(nèi)傳遞。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白：即可結(jié)合磷酸化的酪氨酸殘基的蛋白生長因子受體結(jié)合蛋白（GRB2） 磷脂酶C-g （PLC -g ）3-磷脂酰肌醇激酶（PI3K） STAT等JAKSTAT途徑1. 配體cytokine與受體結(jié)合導(dǎo)致受體二聚化；2.二聚化受體激活JAK；3.JAK將STAT磷酸化；4.STAT形成二聚體，暴露出入核信號；5.STAT進入核內(nèi)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。由細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號途徑分類：1.GPCR-cAMP-PKA和RTK-Ras-

17、MAPK信號途徑：受體活化導(dǎo)致蛋白激酶活化，后者轉(zhuǎn)至核內(nèi)并磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，進而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。2.TGF-b-Smad和JAK-STAT信號通路：受體為激酶或與激酶偶聯(lián)，導(dǎo)致胞質(zhì)內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化并入核，進而影響基因轉(zhuǎn)錄。3.Wnt信號通路：受體活化引發(fā)胞質(zhì)內(nèi)多蛋白復(fù)合物去裝配，從而釋放轉(zhuǎn)錄因子，再轉(zhuǎn)到核內(nèi)調(diào)控基因表達(dá)。4.NF-kB信號通路：涉及抑制物的切割，從而釋放轉(zhuǎn)錄因子進入核內(nèi)，調(diào)控基因表達(dá)。第七章 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)真核細(xì)胞內(nèi)的膜相結(jié)構(gòu)將細(xì)胞質(zhì)區(qū)分成3類結(jié)構(gòu)：1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（水，蛋白質(zhì)，離子）2.內(nèi)膜系統(tǒng)（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，分泌泡，溶酶體，胞內(nèi)體）3.其它由膜包被的細(xì)胞器（線粒體，葉

18、綠體，細(xì)胞核，過氧化物酶體）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)主要特點：細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞膜為蛋白質(zhì)、mRNA等大分子物質(zhì)和細(xì)胞器，如核糖體等，提供附著位點。從而使細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)形成一個高度有序的體系；通過弱鍵相互結(jié)合處于動態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)體系細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的功能1. 完成各種中間代謝過程，如糖代謝、脂肪酸代謝如糖酵解過程、磷酸戊糖途徑、糖醛酸途徑等2. 蛋白質(zhì)的合成場所：所有蛋白質(zhì)的合成 都起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的游離核糖體。3. 蛋白質(zhì)的修飾、蛋白質(zhì)的選擇性降解4. 細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：信號由胞外經(jīng)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)傳至細(xì)胞核，并最終影響基因表達(dá):信號由胞外傳至細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，并最終改變酶的活性，影響細(xì)胞代謝。5. 與細(xì)胞質(zhì)骨架相關(guān)的功能 維持細(xì)

19、胞形態(tài)、細(xì)胞運動、胞內(nèi)物質(zhì)運輸及能量傳遞控制蛋白質(zhì)的壽命即蛋白質(zhì)選擇性降解1.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)壽命長短不一：有些蛋白為幾天甚至數(shù)月（多為結(jié)構(gòu)蛋白），有些只有幾分鐘（多為調(diào)控蛋白，調(diào)控代謝反應(yīng)或基因表達(dá)）2.蛋白質(zhì)的壽命取決于其結(jié)構(gòu)N端的第一個氨基酸如果是Met、Ser、Thr、Ala、Gly、Val、Cys或Pro，則蛋白是穩(wěn)定的，否則不穩(wěn)定，通過泛素化和蛋白酶體途徑降解。3.變性和錯誤折疊的蛋白質(zhì)（疏水基團的暴露）也通過泛素化和蛋白酶體途徑降解。細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)是指細(xì)胞內(nèi)，在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上相關(guān)的由膜包繞形成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)。包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、胞內(nèi)體和分泌泡等。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1.是合

20、成蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和糖類的基地。合成的種類與細(xì)胞質(zhì)中合成的不同。2.分為粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rER和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)sER。rER呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著。sER呈分支管狀或小泡狀，無核糖體附著。細(xì)胞不含純粹的RER或SER，它們分別是ER連續(xù)結(jié)構(gòu)的一部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白主要有：1.分泌性蛋白: 如漿細(xì)胞產(chǎn)生的抗體、內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的激素、消化腺細(xì)胞產(chǎn)生的消化酶等；2.整合膜蛋白：構(gòu)象有方向性，并且在合成時方向性就已確定；3.構(gòu)成內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白：如溶酶體中的酸性水解酶等。脂類的合成：ER合成細(xì)胞所需絕大多數(shù)膜脂（包括磷脂和膽固醇）(rER); 酶的位置在rER的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)，底物在基質(zhì)

21、中，故新合成的膜脂位于基質(zhì)側(cè)。糖基化: 蛋白質(zhì)合成的同時或合成后，在酶的催化下寡糖鏈被連接在肽鏈特定的糖基化位點，形成糖蛋白。N-連接的糖基化：糖基轉(zhuǎn)移酶（glycosyltransferase） 在作用下發(fā)生在ER腔；與天冬酰胺殘基的NH2連接，第一個糖為N-乙酰葡糖胺。硫鍵又稱SS鍵。是2個SH基被氧化而形成的SS形式的硫原子間的鍵。在生物化學(xué)的領(lǐng)域中，通常是指蛋白質(zhì)分子中的半胱氨酸殘基之間形成的鍵。此鍵在蛋白質(zhì)分子的立體結(jié)構(gòu)形成正確折疊上起著一定的重要作用。功能區(qū)隔1.順面高爾基體管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（cis Golgi network），CGN是入口區(qū)域。接收來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的物質(zhì)。2.高爾基體中間膜

22、囊（medial Golgi），多數(shù)糖基修飾，糖脂的形成以及與高爾基體有關(guān)的多糖合成發(fā)生于此處。3.反面高爾基體管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（trans Golgi network），TGN是出口區(qū)域，參與蛋白質(zhì)的分選與包裝，最后輸出。 蛋白質(zhì)的O-連接的糖基化：經(jīng)高爾基體加工過的蛋白大多數(shù)在高爾基體發(fā)生了糖基化修飾。溶酶體的結(jié)構(gòu)1. 溶酶體膜的特征：1)嵌有V-型質(zhì)子泵，形成和維持溶酶體中酸性的內(nèi)環(huán)境（pH為5左右)；2)具有多種載體蛋白用于水解的產(chǎn)物向外轉(zhuǎn)運；3)膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解。2. 內(nèi)含多種酸性水解酶：蛋白酶、核酸酶、酯酶等3. 溶酶體的標(biāo)志酶：酸性磷酸酶溶酶體的類型1.

23、初級溶酶體（primary lysosome）:內(nèi)容物均一， 球形。2.次級溶酶體（secondary lysosome）：含顆粒、膜片甚至某些細(xì)胞器，形態(tài)不規(guī)則 ，較大。 ²自噬溶酶體（autophagolysosome） ² 異噬溶酶體（phagolysosome）3.殘余體（residual body），又稱后溶酶體：含未被消化的殘存物質(zhì)，通過類似胞吐的形式將內(nèi)容物排出細(xì)胞。溶酶體是以含有大量酸性水解酶為共同特征、不同形態(tài)大小，執(zhí)行不同生理功能的一類異質(zhì)性（heterogenous）的細(xì)胞器 。次級溶酶體（secondary lysosome） 是正在進行或完成消化作

24、用的溶酶體，分為自噬溶酶體和異噬溶酶體。由初級溶酶體與胞吞泡(胞飲泡）、自噬泡或異噬泡融合形成。溶酶體的功能1.清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器及衰老損傷和死亡的細(xì)胞（如紅細(xì)胞）：自噬溶酶體和異噬溶酶體2.防御功能（病原體感染刺激單核細(xì)胞分化成巨噬細(xì)胞而吞噬、消化）：異噬溶酶體3.作為細(xì)胞內(nèi)的消化“器官”為細(xì)胞提供營養(yǎng)；4.分泌腺細(xì)胞中，溶酶體攝入分泌顆粒參與分泌過程的調(diào)節(jié)。5.參與清除贅生組織或退行性變化的細(xì)胞；6.精子的頂體（acrosome）是特化的溶酶體，幫助精子進入卵細(xì)胞。微體與初級溶酶體的特征比較蛋白質(zhì)的分選(protein sorting)：即蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運，是蛋白質(zhì)在核糖體

25、上合成后被轉(zhuǎn)運至細(xì)胞的特定部位并組裝成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體的過程。信號肽：位于N端，約1626個氨基酸，含有6-15個連續(xù)排列的帶正電荷的非極性氨基酸，又稱開始轉(zhuǎn)移序列。共翻譯轉(zhuǎn)運:肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式，稱為共翻譯轉(zhuǎn)運 蛋白質(zhì)分選的基本途徑共翻譯轉(zhuǎn)運和翻譯后轉(zhuǎn)運膜泡運輸4種膜泡類型1.COPII有被小泡介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)順向運輸：從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體。2.COPI有被小泡介導(dǎo)的逆向運輸：從高爾基體到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。3.分泌泡：從高爾基體到細(xì)胞表面。4.網(wǎng)格蛋白有被小泡：從高爾基體的反面管網(wǎng)區(qū)出芽或從細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷形成。關(guān)鍵步驟： 1. 供體膜的出芽、裝配、斷裂、形成轉(zhuǎn)運膜泡 2. 由馬達(dá)蛋白驅(qū)動，

26、以微管為軌道的運輸 3. 轉(zhuǎn)運膜泡與靶膜的錨定和融合氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)是由20種基本氨基酸構(gòu)成的。第十章 細(xì)胞核(nucleus)與 染色質(zhì)(chromatin) 細(xì)胞核:真核細(xì)胞最重要的細(xì)胞器， 是細(xì)胞遺傳與代謝的調(diào)控中心細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)組成：核被膜與核孔復(fù)合體 核纖層 染色質(zhì) 染色體 核仁核定位信號 (nuclear localization signal，NLS)1.NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段，富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg;2.有的NLS是一段連續(xù)的序列，也有的NLS分成兩段。3.NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)完成核輸入

27、后并不被切除。4.NLS只是親核蛋白入核的一個必要條件而非充分條件 1有些蛋白質(zhì)可以在核質(zhì)之間多次穿梭，如親核蛋白importin 和某些轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白（如STAT）。2輸入蛋白(importin):核定位信號的受體蛋白,存在于胞質(zhì)溶膠中,可與核定位信號結(jié)合,幫助核蛋白進入細(xì)胞核,這種受體稱為輸入蛋白。 染色質(zhì)（chromatin）:能被堿性染料強烈著色 指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量 RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu), 是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體(chromosome):指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中, 由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。1.染色質(zhì)與染色體是在細(xì)胞周期不同的 功能

28、階段可以相互轉(zhuǎn)變的的形態(tài)結(jié)構(gòu)2.染色質(zhì)與染色體具有基本相同的化學(xué)組成，但包裝程度不同, 結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同。染色質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)基因存在與發(fā)揮功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，DNA復(fù)制、基因轉(zhuǎn)錄、DNA修復(fù)等都在染色質(zhì)水平進行。 Accessible 易于接近！基因組概念：一個生物貯存在單倍染色體組中的總遺傳信息，稱為該生物的基因組。1.基因組大小通常隨物種的復(fù)雜性而增加，人類有3至4萬個蛋白編碼基因。 2.基因組中兩類遺傳信息 編碼序列：蛋白編碼序列、RNA編碼序列 調(diào)控序列：基因的啟動子等基因組DNA的一級結(jié)構(gòu)具有多樣性1.非重復(fù)單一DNA序列：占基因組DNA的1-1.5%, 大部分蛋白編碼序列2.串聯(lián)重復(fù)序列：0.

29、3%, 編碼rRNA、tRNA、snRNA和組蛋白；20300拷貝.3.中度重復(fù)DNA序列： DNA轉(zhuǎn)座子, 3% 中度重復(fù)序列DNA在物種進化過程中是基因組中可移動的遺傳元件，并且 影響基因表達(dá)。4.高度重復(fù)DNA序列 ：10%，至少10萬拷貝 衛(wèi)星DNA（satellite DNA），主要分布在染色體著絲粒部位； 小衛(wèi)星DNA（minisatellite DNA），又稱數(shù)量可變的的串聯(lián)重復(fù)序列，常用于DNA指紋技術(shù)（DNA finger-printing）作個體鑒定； 微衛(wèi)星DNA（microsatellite DNA）重復(fù)單位序列最短，具高度多態(tài)性，在遺傳上高度保守，為重要的遺傳標(biāo)志，用

30、于構(gòu)建遺傳圖譜和個體鑒定。組蛋白(histone1.核小體組蛋白(nucleosomal histone)：H2A、H2B、H3和H4,幫助DNA卷曲形成核小體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)2.H1組蛋白：在構(gòu)成核小體時H1起連接作用, 它賦予染色質(zhì)以極性。3.特點：富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，屬堿性蛋白質(zhì)，可以和酸性的DNA緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）；沒有種屬及組織特異性，在進化上十分保守：酵母的組蛋白H3、H4和人類的組蛋白H3、H4非常相似。 非組蛋白主要是質(zhì)染色體上與特異DNA序列相結(jié)合的蛋白質(zhì)，所以又稱序列特異性DNA結(jié)合蛋白 (sequence specific DNA binding p

31、roteins)，包括 DNA聚合酶等酶類，染色體支架蛋白，基因調(diào)控蛋白等核小體結(jié)構(gòu)要點每個核小體單位包括200bp左右的DNA超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子組蛋白H1組蛋白八聚體構(gòu)成核小體的盤狀核心結(jié)構(gòu)146bp的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體1.75圈, 組蛋白H1在核心顆粒外結(jié)合額外20bp DNA，鎖住核小體DNA的進出端，起穩(wěn)定核小體的作用。兩個相鄰核小體之間以連接DNA 相連，典型長度60bp，不同物種變化值為080bp。組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結(jié)構(gòu)性的，基本不依賴于核苷酸的特異序列。核小體沿DNA的定位受不同因素的影響，進而通過核小體位置的改變影響基因表達(dá)。 染色

32、質(zhì)包裝的多級螺旋模型一級結(jié)構(gòu)：核小體二級結(jié)構(gòu)：螺線管(solenoid)三級結(jié)構(gòu)：超螺線管(supersolenoid) 四級結(jié)構(gòu)：染色單體（chromatid） 常染色質(zhì)(euchromatin)概念：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低, 處于伸展?fàn)顟B(tài), 用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)異染色質(zhì)(heterochromatin)概念：指間期細(xì)胞核中, 折疊壓縮程度高, 處于聚縮狀態(tài)，堿性染料染色時著色較深的染色質(zhì)組分。細(xì)胞周期(cell cycle)概述概念：細(xì)胞從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的一個有序過程 ,包括物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂過程，其間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物

33、分配給子細(xì)胞。細(xì)胞周期中不同時相及其主要事件 G1期：與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細(xì)胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集。 S 期：DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)。 G2期：DNA復(fù)制完成，染色體倍性由2n變成4n,在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子。 M 期： M期即細(xì)胞分裂期，遺傳物質(zhì)平均分配給子細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)其它物質(zhì)分配給子細(xì)胞。細(xì)胞周期的人工選擇同步化1.有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點是分離的細(xì)胞數(shù)量少。2.密度梯度離心法：根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進行分離。優(yōu)

34、點是方法簡單省時，細(xì)胞同步化效率高，分離的細(xì)胞數(shù)量多。缺點是對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。適用于姴殖酵母（fission yeast)和有些哺乳動物細(xì)胞（如HeLa)。藥物誘導(dǎo)法同步化1.DNA合成阻斷法：常用試劑如HU（hydroxyurea，羥基脲), TdR (胸腺嘧啶核苷）。單次處理可將細(xì)胞群同步化于G1/S交界處和S期。TdR兩次處理可將細(xì)胞群同步化在G1/S交界處。優(yōu)點是同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系，被廣泛采用。2. 分裂中期阻斷法：常用試劑如秋水仙素、nocodazole，通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞群同步化在M期。優(yōu)點是操作簡便，效率高。缺點是

35、這些藥物的毒性相對較大，若處理時間長，細(xì)胞常不能恢復(fù)細(xì)胞周期的運轉(zhuǎn)。條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用：可用于酵母細(xì)胞的同步化，極少用于動物細(xì)胞。 將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時期。特殊的細(xì)胞周期卵裂球主要指的是從二細(xì)胞期到八細(xì)胞期之間的形態(tài)，其中每一個細(xì)胞都是胚胎干細(xì)胞，具有全能性。卵裂球之后會繼續(xù)分裂形成桑葚期受精卵細(xì)胞快速分裂，幾乎只有S期和M期。沒有G1期的物質(zhì)合成，所以細(xì)胞體積越來越小。第十四章 細(xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-depe

36、ndent protein kinase) 形成的復(fù)合物。MPF=CDK1/p34/cdc2+cyclinB細(xì)胞周期蛋白cyclin特點：1. 含量：在細(xì)胞周期中蛋白含量呈周期性變化。圖14-52. 結(jié)構(gòu)上，含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框（cyclin box），介導(dǎo)與CDK結(jié)合。圖14-43. 結(jié)構(gòu)上， M期周期蛋白有破壞框（destruction box)，位于蛋白質(zhì)進N末端，參與由泛素介導(dǎo)的蛋白降解。4. 特異性：不同的cyclin 結(jié)合并激活不同的CDK。作用：激活和引導(dǎo)不同的CDK作用于不同底物Cyclin A 和 B 通過泛素化途徑（ubiquitination

37、 pathway) 降解(M期周期蛋白的破壞框起調(diào)節(jié)作用）1. 泛素與泛素激活酶E1結(jié)合形成E1-泛素復(fù)合體。2. E1-泛素復(fù)合體將泛素轉(zhuǎn)移給泛素結(jié)合酶E2，形成E2-泛素復(fù)合體。3. 在泛素蛋白連接酶E3的催化下，泛素分子連接到靶蛋白上。4. 形成多聚泛素鏈。5. 泛素化的靶蛋白被蛋白酶體（proteasome)逐步降解。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶cyclin-dependent kinase, CDKcdc2與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故稱為CDK。CDK1 蛋白在細(xì)胞周期中含量相對穩(wěn)定，而cyclin B 的含量呈周期性變化。不同的CDK結(jié)合相應(yīng)的cyclin，由于cyclin含量

38、周期性變化導(dǎo)致CDK活性隨之波動CDK抑制因子（CDK inhibitors, CDKIs)CDKI對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為2大家族：INK4家族: 包括p16,p18,p19等。 p16抑制cdk4 和 cdk6。Cip/Kip家族：包括p21Cip/WAF1，p27Kip1和p57Kip2等。其中p21Cip/WAF1抑制G1期CDK，如CDK2、3、4、6；還能與DNA聚合酶的輔助因子PCNA（proliferating cell nuclear antigen)結(jié)合，直接抑制DNA的合成。CDK激酶是細(xì)胞周期運轉(zhuǎn)的引擎分子，對細(xì)胞周期起核心性調(diào)控作用。Rb的發(fā)現(xiàn)G1期細(xì)胞的“剎車”

39、Kundson對視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤（retinoblastoma, RB)研究時，發(fā)現(xiàn)該腫瘤的形成需要第13號染色體上一對等位基因的同時缺失或失活，表明該基因具有抑制腫瘤形成的作用，稱為Rb基因。Rb蛋白具有多種轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點，如E2F。p53對G1/S的調(diào)控p53是一個腫瘤抑制蛋白，該基因的突變與50%的人類腫瘤相關(guān)。UV、藥物等引起的DNA損傷會激活細(xì)胞內(nèi)的ATM等激酶，導(dǎo)致p53的激活，阻止細(xì)胞周期進程，直到DNA損傷完全修復(fù)。如果最終不能完全修復(fù)，p53會介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在DNA損傷時，p53可通過其下游蛋白p21，抑制Cdk2/cyclin E活性，阻止G1/S轉(zhuǎn)換。 p53還可以通過

40、p21，抑制Cdk1/cyclin B活性，阻止G2/M轉(zhuǎn)換。細(xì)胞內(nèi)的p53蛋白水平一般很低， DNA損傷后其蛋白水平顯著上升。 G1期/S期轉(zhuǎn)換的調(diào)控主要的相關(guān)蛋白：l 周期蛋白：cyclin D、El 周期蛋白依賴性蛋白激酶：Cdk2、4、6l Cdk抑制蛋白：p16、p15、p18、p19(Ink4家族）；p21、p27、p57(CIP/KIP家族）l 腫瘤抑制蛋白：Rb和p53參與細(xì)胞周期調(diào)控的其他因素1.癌基因與抑癌基因均是細(xì)胞生命活動所必需的基因，其表達(dá)產(chǎn)物對細(xì)胞增殖和分化起著重要的調(diào)控作用。癌基因(oncogene) 表達(dá)產(chǎn)物多為蛋白激酶、生長因子（growth factor）、

41、受體、轉(zhuǎn)錄因子等。生長因子與細(xì)胞表面的生長因子受體結(jié)合，可以促使處于生長靜止?fàn)顟B(tài)（G0期）的細(xì)胞進入G1期，返回細(xì)胞周期進程。抑癌基因(tumor suppressor gene)表達(dá)產(chǎn)物包括Rb、p53等。2.細(xì)胞和機體外界因素對細(xì)胞周期也有重要影響，如離子輻射、化學(xué)物質(zhì)作用、病毒感染、溫度變化、pH變化等 。一、基本生物學(xué)特征1. 細(xì)胞生長與分裂失去控制，成為“永生”細(xì)胞。2. 具有侵潤性和擴散性，這是癌細(xì)胞的基本特征。 3. 在分化程度上低于良性腫瘤細(xì)胞，且失去了許多原組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能4. 細(xì)胞間相互作用改變（識別改變；表達(dá)水解酶類）5. 蛋白表達(dá)譜系或蛋白活性改變（胚胎細(xì)胞蛋白、端

42、粒酶活性升高）6. mRNA轉(zhuǎn)錄譜系的改變（少數(shù)基因表達(dá)不同） 7. 染色體非整倍性癌基因與抑癌基因癌癥主要是體細(xì)胞多個基因突變產(chǎn)生，涉及到兩大類與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因的突變。促進細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：原癌基因(proto-oncogene)突變形成癌基因(oncogene)抑制細(xì)胞增殖相關(guān)基因突變：腫瘤抑制基因(tumor-suppressor gene)原癌基因存在于細(xì)胞基因組中，是控制細(xì)胞生長和分裂的基因。目前已識別的癌基因有100多個。癌基因是控制細(xì)胞生長和分裂的原癌基因的一種突變形式。這類基因獲得性突變(顯性突變)，其產(chǎn)物量增加或活性升高，促進細(xì)胞癌變原癌基因的產(chǎn)物主要包括：生長因子，

43、如PDGF.生長因子受體，如EGF 受體。蛋白激酶及其它信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分，如src、ras、raf，細(xì)胞周期蛋白，如cyclin D，細(xì)胞凋亡調(diào)控因子，如bcl-2，轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun。這類基因功能獲得性突變(顯性突變)，在二倍體細(xì)胞中只要有一個基因發(fā)生突變，就可以導(dǎo)致癌的發(fā)生。抑癌基因(tumor-suppressor gene)是正常細(xì)胞增殖過程中的負(fù)調(diào)控因子。抑癌基因編碼的蛋白抑制細(xì)胞增殖，使細(xì)胞停留于檢驗點上阻止周期進程。 抑癌基因發(fā)生功能喪失性突變(隱性突變)，則導(dǎo)致細(xì)胞周期 失控而過度增殖。Rb基因突變導(dǎo)致視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤形成。 Rb對細(xì)胞周期運轉(zhuǎn)作用p53基因突變將導(dǎo)致

44、細(xì)胞癌變.目前發(fā)現(xiàn)的抑癌基因有10多種，其表達(dá)產(chǎn)物主要包括： 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，如Rb、p53。 CDK抑制因子（CKI），如p16、p21。 DNA修復(fù)因子，如BRCA1、BRCA2。 信號通路的抑制因子，如ras GTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）；細(xì)胞癌變是基因突變累積和自然選擇的結(jié)果，所以患者多為年長者。每個基因都可能發(fā)生突變。腫瘤干細(xì)胞：一群存在于腫瘤組織內(nèi)的干細(xì)胞樣細(xì)胞，具有無限增殖、轉(zhuǎn)移和抗化學(xué)毒物損傷的能力，卻失去分化能力，而且不受控制。目前認(rèn)為腫瘤干細(xì)胞的存在是化療產(chǎn)生耐藥性的原因。第十五章 細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育細(xì)胞分化(cell differentiation)：在

45、個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類群的過程。細(xì)胞分化的標(biāo)志(1)合成特異性蛋白質(zhì) 如：紅細(xì)胞血紅蛋白;上皮細(xì)胞角蛋白 (2)細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)新組裝的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu) 如：肌細(xì)胞肌節(jié)和肌漿網(wǎng); 上皮細(xì)胞細(xì)胞骨架；神經(jīng)細(xì)胞離子通道(3)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化 如：神經(jīng)細(xì)胞突觸; 紅細(xì)胞核丟失 基本概念 （一）基因的選擇性表達(dá)早期人們推測細(xì)胞分化是由于細(xì)胞在發(fā)育過程中遺傳物質(zhì)的選擇性丟失所致。現(xiàn)代分子生物學(xué)的證據(jù)表明，細(xì)胞分化是由于基因選擇性的表達(dá)各自持有的專一性蛋白質(zhì)而導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能的差異。實驗證據(jù)（分子雜交）： 不同的細(xì)胞類型（cell

46、types)中，DNA相同，mRNA種類不同，蛋白質(zhì)種類不同。 結(jié)論：相同的基因組在不同細(xì)胞中的選擇性表達(dá)；組織特異性基因與管家基因管家基因(house-keeping genes)： 是指所有細(xì)胞中均要表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動所必需；如微管蛋白基因（tubulin),糖酵解酶系基因（GAPDH)，核糖體成分基因（18s rRNA),肌動蛋白基因（actin）與組蛋白基因（histone）等。占少數(shù)，估計不超過3%。組織特異性基因(tissue-specific genes)：是在指不同類型的細(xì)胞進行特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能。占多數(shù)。調(diào)

47、節(jié)基因：產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達(dá)，起激活 或者起阻遏作用。轉(zhuǎn)分化與再生一種類型的分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞現(xiàn)象稱轉(zhuǎn)分化。 轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化和再分化的過程。高等動物細(xì)胞的去分化又稱為重編程（reprogramming)，涉及DNA和組蛋白修飾的改變。 生物界普遍存在再生現(xiàn)象，再生是指生物體缺失部分后重建過程，廣義的再生可包括分子水平、細(xì)胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生。 反映了細(xì)胞的全能性。不同的細(xì)胞有機體，其再生能力有明顯的差異。 一般來說，植物比動物再生能力強，低等動物比高等動物再生能力強。人和其他高等動物只具有組織水平(除肝臟外)的再生能力。再生能力通常隨個體年齡增大

48、而下降。細(xì)胞的全能性(totipotency)概念：細(xì)胞全能性是指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后 仍具有形成完整有機體的潛能或特性。植物細(xì)胞具有全能性，在適宜的條件下可培育成正常的植株；動物細(xì)胞的受精卵和卵裂早期的胚胎細(xì)胞具有全能性（同卵雙生的雙胞胎） 動物細(xì)胞核移植實驗證明細(xì)胞核具有發(fā)育全能性干細(xì)胞 1.定義：干細(xì)胞指在機體中具有自我更新能力，且能形成各種類型分化細(xì)胞的一類細(xì)胞的總稱。2.分類：（1）全能干細(xì)胞，包括：胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells, ES細(xì)胞） 生殖干細(xì)胞（embryonic germ cells, EG細(xì)胞）能夠分化成全身200多種細(xì)胞類型，進一步形成機體的任何

49、組織和器官。（2）多能干細(xì)胞：具有分化成多種細(xì)胞和組織的潛能，但卻失去了發(fā) 育成完整個體的能力。如造血干細(xì)胞等。（3）單能干細(xì)胞：只能向一種或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化，如神經(jīng)干細(xì)胞、小腸上皮中的干細(xì)胞等。在成體的許多組織中都保留一部分未分化的細(xì)胞，一旦需要，這些細(xì)胞可按發(fā)育途徑先進行細(xì)胞分裂，然后分化，產(chǎn)生分化細(xì)胞。三、 影響細(xì)胞分化的因素1.胞外信號分子對細(xì)胞分化的影響, 如眼的發(fā)生 2.細(xì)胞記憶與決定3.受精卵細(xì)胞質(zhì)的不均一性對細(xì)胞分化的影響4.細(xì)胞間的相互作用與位置效應(yīng)5.環(huán)境對性別決定的影響6.染色質(zhì)變化與基因重排對細(xì)胞分化的影響發(fā)育（development):后生生物經(jīng)歷的由單細(xì)

50、胞到多細(xì)胞，最終形成成熟的個體的過程。發(fā)育的過程涉及細(xì)胞分裂、遷移、分化和凋亡，而細(xì)胞分化是發(fā)育的基礎(chǔ)與核心。原生殖細(xì)胞的產(chǎn)生1. 線蟲、果蠅等無脊椎動物和蛙等部分脊椎動物的卵細(xì)胞中含某些特殊的大分子，如mRNA, 在細(xì)胞質(zhì)有特異的定位。受精卵分裂后，得到這些分子的細(xì)胞將分化為生殖細(xì)胞，其它細(xì)胞分化為各種體細(xì)胞。2. 哺乳動物的卵細(xì)胞是均質(zhì)的，卵裂初期產(chǎn)生的細(xì)胞沒有差別，如果分開并給以適當(dāng)條件，每個細(xì)胞都可以發(fā)育為一個完整的胚胎-胚胎干細(xì)胞的全能性。卵裂：受精卵形成后進行快速細(xì)胞分裂，形成囊胚。哺乳動物的囊胚腔內(nèi)有內(nèi)細(xì)胞團，是胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)。原腸胚：囊胚形成后，胚胎細(xì)胞進行復(fù)雜的遷移，形成3個

51、胚層。3個胚層的形成是組織和器官形成的基礎(chǔ)。第十六章 細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡分三種形式：細(xì)胞凋亡（apoptosis）壞死（necrosis)自噬性細(xì)胞死亡（autophagic cell death細(xì)胞凋亡（apoptosis)是指活組織中，單個細(xì)胞由外來因素啟動的，由內(nèi)在基因控制的，主動的生理性自殺行為。主要發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中。凋亡細(xì)胞將被吞噬細(xì)胞吞噬。（一）細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征1.凋亡的起始：細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸的消失，但細(xì)胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿著核膜

52、分布。2.凋亡小體的形成：核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某 些細(xì)胞器如線粒體一起聚集，為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個的凋亡小體。3.凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞吞噬并在溶酶體內(nèi)被消化。最重要特征：細(xì)胞質(zhì)膜始終完整，細(xì)胞內(nèi)含物不泄漏，因此不引發(fā)機體的炎癥反應(yīng)。（二）細(xì)胞凋亡的檢測方法1.形態(tài)學(xué)觀測：染色法（臺盼藍(lán)-死亡細(xì)胞著色，DAPI-觀察細(xì)胞核形態(tài)，Giemsa-染色質(zhì)著色）、透射和掃描電鏡觀察2.DNA電泳：DNA片段呈現(xiàn)出梯狀條帶。凋亡細(xì)胞中核酸內(nèi)切酶被激活，在核小體之間切割DNA，降解成約200bp或其整數(shù)倍的片段。3.DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法，

53、即TUNEL測定法：熒光標(biāo)記DNA斷裂的末端，利用熒光顯微鏡觀察。4.彗星電泳法（comet assay）：降解的DNA泳動速度快，所以凋亡細(xì)胞的細(xì)胞核呈現(xiàn)彗星式圖案，正常細(xì)胞核呈球形。5.流式細(xì)胞分析采用碘化丙啶（PI）使DNA產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì)胞，同時又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。6.檢測細(xì)胞膜成分變化凋亡早期，細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的磷酯酰絲氨酸翻轉(zhuǎn)至細(xì)胞膜外側(cè)，可用熒光標(biāo)記的磷脂結(jié)合蛋白Annexin V，利用熒光顯微鏡或流式細(xì)胞儀檢測。7. Western-blot：檢測caspase的激活，PARP的裂解細(xì)胞凋亡的生理學(xué)意義 (4點）細(xì)胞凋亡對于1.多細(xì)胞生物個體發(fā)育的正

54、常進行2.自穩(wěn)平衡的保持：控制凋亡和增殖的速率完成體細(xì)胞的更新和細(xì)胞群數(shù)量維持。3.免疫耐受（胸腺對識別自身抗原的T細(xì)胞克隆進行選擇性消除）的形成4.腫瘤監(jiān)控（清除體內(nèi)多余、受損或危險的細(xì)胞）等方面都起著非常關(guān)鍵的作用細(xì)胞凋亡的分子機制2. 細(xì)胞凋亡的4個階段：1）接受凋亡信號2）凋亡相關(guān)分子的活化3）凋亡的執(zhí)行4）凋亡細(xì)胞的清除3. 細(xì)胞凋亡的途徑：能同時被激活Caspase依賴性細(xì)胞凋亡：包括外源途徑和內(nèi)源途徑。不依賴Caspase的細(xì)胞凋亡Caspase家族與凋亡Caspase：是一組存在于細(xì)胞質(zhì)中的具有類似結(jié)構(gòu)的蛋白酶，全稱是天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶。包括15個成員，即caspase1-caspase15。特點：1.Caspase活性位點均包含半胱氨酸(Cysteine)殘基，能裂解靶蛋白天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為Cysteine aspartic acic specific protease，即Caspase。通過對2.靶2.蛋白的切割使靶蛋白活化或失活，而非降解。Caspase 1Caspase 11 不直接參與細(xì)胞凋亡信號的傳導(dǎo),負(fù)責(zé)白介素前體的活化。Cas