细胞生物学

孙美红

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 细胞生物学发展简史
    • 1.2 细胞生物学的概念
    • 1.3 细胞生物学的研究内容
  • 2 细胞的统一性与多样性
    • 2.1 细胞的基本概念
    • 2.2 原核细胞
    • 2.3 真核细胞
    • 2.4 病毒
  • 3 细胞生物学研究方法
    • 3.1 显微技术
    • 3.2 生物化学与分子生物学技术
    • 3.3 细胞分离技术
    • 3.4 细胞培养与细胞杂交技术
  • 4 细胞质膜与内膜系统
    • 4.1 细胞质膜
    • 4.2 细胞质基质
    • 4.3 内质网
    • 4.4 高尔基复合体
    • 4.5 溶酶体、过氧化物酶体
  • 5 物质的跨膜运输
    • 5.1 物质的跨膜运输
    • 5.2 胞吞作用与胞吐作用
  • 6 蛋白质分选与膜泡运输
    • 6.1 信号假说与蛋白质分选信号
    • 6.2 蛋白质分选的基本途径与类型
    • 6.3 膜泡运输
    • 6.4 细胞结构体系的组装
  • 7 细胞信号转导
    • 7.1 基本概念
    • 7.2 细胞内受体介导的信号转导
    • 7.3 G蛋白耦联受体介导的信号转导
    • 7.4 酶连受体介导的信号转导
    • 7.5 信号的整合与控制
  • 8 线粒体和叶绿体
    • 8.1 线粒体与氧化磷酸化
    • 8.2 叶绿体与光合作用
  • 9 细胞骨架
    • 9.1 微丝与细胞运动
    • 9.2 微管及其功能
    • 9.3 中间丝
  • 10 细胞核与染色体
    • 10.1 核被膜与核孔复合体
    • 10.2 染色质和染色体
    • 10.3 染色质结构和基因活化
    • 10.4 核仁
    • 10.5 核基质
  • 11 核糖体
    • 11.1 核糖体的类型与结构
    • 11.2 多聚核糖体与蛋白质的合成
  • 12 细胞的增殖、分化与衰老
    • 12.1 细胞增殖及其调控
    • 12.2 细胞分化与基因表达调控
    • 12.3 程序性细胞死亡与细胞衰老
细胞质基质

1. 基本概念

细胞质(cytoplasm):细胞质膜内除去核以外的所有物质。

细胞质基质(cytoplasmicmatrix, cytomatrix):在真核细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的胶状物质(A fluid cytoplasmic substancefilling the interstices of the cytoskeleton)

胞质溶胶(cytosol):用差速离心的方法分离细胞匀浆物中的各种细胞组分,先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后,存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分,生物化学家称之为胞质溶胶。

2. 组成与特点

主要成分:中间代谢相关的各种酶类、胞质骨架结构
-小分子:水、无机盐溶液,气体 (O2、CO2)
-中分子:各种代谢物 (糖、脂类、核苷酸、氨基酸)
-大分子:脂蛋白、多糖、 RNA、蛋白质

特点:
-是一个高度有序的体系,组分间通过弱键相互作用而处于动态平衡
-是具粘滞性、弹性的胶体系统,可在溶胶与凝胶间转换
-pH值6.8左右,偏酸(细胞核pH值偏碱性,7.6~7.8)

3. 功能

(1)完成各种中间代谢过程,如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与部分分解、蛋白质合成、脂肪酸合成等

(2)与细胞质骨架相关的功能,维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等

(3)蛋白质的分选与运输

(4)蛋白质的修饰及选择性降解
         a. 蛋白质的修饰:在细胞质基质中发生蛋白质修饰的类型主要有:
                                 -辅酶或辅基与酶的共价结合
                                 -磷酸化与去磷酸化,调节多种蛋白的生物活性
                                 -糖基化
                                 -对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰(不易被细胞 内的蛋白水解酶水解,从而使蛋白在细胞中维持 较长的寿命)

                                  -酰基化


       b. 控制蛋白质的寿命:蛋白质N端的第 1 个氨基酸残基决定其寿命,若为Met、Ser、Thr、Ala、Val、Cys、Gly、Pro,稳定;如是其他12种氨基酸之一,则不稳定——依赖于泛素的降解途径(泛素识别,蛋白酶体负责水解)

       c. 降解变性和错误折叠的蛋白质:推测:对畸形蛋白质所暴露出来的氨基酸疏水基团进行识别,并由此启动对蛋白质N端第一个氨基酸残基的作用,结果形成N端不稳定的氨基酸


       d. 帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠:

           帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠,形成正确的分子构象,主要靠热休克蛋白 (heat shock protein, Hsp)来完成
          -热休克蛋白主要有3 个家族,各家族都有不同基因编码的数种成员,有的正常条件下表达,有些则在高温或其他异常情况下大量表达,以保护细胞
          -热休克蛋白选择性地与畸形蛋白质结合,利用水解ATP释放的能量使聚集的蛋白质溶解,并进一步折叠成正确构象的蛋白质

4. 细胞内膜系统

细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形的细胞器或细胞结构

主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体、分泌泡等

功能:区隔化;增加细胞内表面积

特点:独立性;连续性;动态性;

研究方法:放射自显影技术、绿色荧光蛋白、电镜技术、差速离心、突变体分析技术。