細(xì)胞生物學(xué)-電子教材:第一章

第一章 生物學(xué)與醫(yī)學(xué)

第一節(jié)   生命是地球上物質(zhì)運(yùn)動(dòng)發(fā) 展的高級形式

  生物 living things

  非生物non-living things

  生命現(xiàn)象 

  有機(jī)體

一、生物體具有高度復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)

   細(xì)胞（亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)  細(xì)胞器)

   組織

   器官

   器官系統(tǒng)

   有機(jī)體

二、生物體不斷與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換

同化作用：攝取外界物質(zhì)→合成代謝

異化作用：轉(zhuǎn)化、分解自身物質(zhì)→分解代謝

物質(zhì)代謝：代謝過程的物質(zhì)交換過程。

能量代謝：伴隨物質(zhì)代謝的能量轉(zhuǎn)換過程。

新陳代謝：是指自然界物質(zhì)與其周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和相互作用的過程。

三、生物體能對外界環(huán)境變化產(chǎn)生應(yīng)答

應(yīng)答：生物體 對環(huán)境變化產(chǎn)生的適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

刺激：外界環(huán)境的變化就構(gòu)成對生物體的刺激。

應(yīng)激性：生物對刺激產(chǎn)生應(yīng)答的特性。

效應(yīng)器：機(jī)體的某些器官。

四、生長和發(fā)育

生長：生殖細(xì)胞→受精卵→個(gè)體

發(fā)育：新生兒→兒童→青年→成年→中年→老年

五、生殖及死亡

死亡是發(fā)育的必然結(jié)果，是一切生命必然歸宿。

   個(gè)體的死亡和生命綿延的矛盾是通過生殖來解決的。

六、遺傳與變異

  遺傳→象   變異→不象

七、進(jìn)化

   進(jìn)化：是生物體在世代相繼的漫長歲月中的歷史性發(fā)展。

   適應(yīng)性

   多樣性

第二節(jié)   生命的物質(zhì)基礎(chǔ)與進(jìn)化

一、生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

（一)細(xì)胞內(nèi)小分子

  氨基酸、葡萄糖、脂質(zhì)

（二)細(xì)胞內(nèi)大分子

  蛋白質(zhì)

 核酸

人類細(xì)胞中有兩套同源DNA分子，分別來自父母，每一套DNA分子稱為一個(gè)基因組。

二、生命的起源與進(jìn)化

前細(xì)胞→細(xì)胞

單細(xì)胞→多細(xì)胞

低級→高級

第三節(jié)  生物學(xué)的分支及發(fā) 展趨勢

一、生物學(xué)的分支學(xué)科

  生物學(xué)：以生物界為研究對象，探究生命現(xiàn)象的本質(zhì)及其發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。是有關(guān)生命的科學(xué)，故稱為生命科學(xué)。

二、生物學(xué)的發(fā)展趨勢

（一)由宏觀向微觀深入

   細(xì)胞→亞微結(jié)構(gòu)→DNA

（二)邊緣科學(xué)興起

  數(shù)量遺傳學(xué)、生物力學(xué)、生物信息學(xué)等。

  邊緣科學(xué)的興起是近代科學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)。

（三)向綜合研究的方向發(fā)展

  生態(tài)學(xué)和生態(tài)系：綜合研究生物與環(huán)境間的關(guān)系。

  細(xì)胞生物學(xué)：對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)育、遺傳、變異等生命現(xiàn)象的深入探討。

（四)向改造生物的方向發(fā)展

  遺傳工程、細(xì)胞工程等。

第四節(jié)  細(xì)胞與分子生物學(xué)發(fā)展簡史

一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立

   （1665~1875)

   1590年 Janssen兄弟制造復(fù)式顯微鏡

   1665年 Hooke 第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞

   1838年~1839年 Schleiden和Schwann分別論證植物和動(dòng)物都是由細(xì)胞組成，首次 提出細(xì)胞學(xué)說 。 

   1858年 Virchow “一切細(xì)胞來自細(xì)胞”

  二、經(jīng)典細(xì)胞學(xué)發(fā)展時(shí)期（1875~1898)

  1875年Hertwing受精卵中兩個(gè)親本核的融合

  1880年Felmming發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞間接分裂

  1888年Waldeyer發(fā)現(xiàn)染色體 Boveri發(fā)現(xiàn)中心體

  1894年Altmann發(fā)現(xiàn)了線粒體

  1898年Golgi發(fā)現(xiàn)了高爾基體

三、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)發(fā)展時(shí)期（1900~1943)

1866年Mendel 《植物雜交實(shí)驗(yàn)》

1900年Correns Tschermak de Vries 重新發(fā)現(xiàn)Mendel的遺傳三大定律

1926年Morgan 《基因論》

1928年 Griffith 肺炎球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),在40年代初期證明了轉(zhuǎn)化因子是DNA。

四、分子生物學(xué)發(fā)展時(shí)期（1944)

1944 Avery Macleod McCarthy證明了肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子是DNA分子

1952年 Hershey Chase 在噬菌體中證明其遺傳物DNA

1953年 Watson Crick 提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

1958年 Meselson stal 發(fā)現(xiàn)DNA分子的半保留復(fù)制；Crick提出信息流的“中心法則”。

1961年 Nirenberg Mattaei 發(fā)現(xiàn)三聯(lián)體遺傳密碼子。

1970年代 限制性內(nèi)切酶，DNA序列測定，基因克隆。

1980年代 PCR技術(shù)

1991年 美國遺傳學(xué)界提出人類基因組項(xiàng)目（HGP)

1997年 英國克隆羊多利問世

2003年4月14日由美、英、日、發(fā)、德、中六國科學(xué)家構(gòu)建的國際人類基因組測序聯(lián)合體宣布，人類基因組全序列測序完成（除著絲粒和端粒部位目前技術(shù)未能檢測的部分)，HGP的所有目標(biāo)全部完成；

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)；

是分子生物學(xué)的世紀(jì)；

是神經(jīng)生物學(xué)的世紀(jì)。

第五節(jié)   細(xì)胞與分子生物學(xué)在生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中的地位

一、是細(xì)胞與分子水平的普通生物學(xué)

普通生物學(xué)是建立在全部生物醫(yī)學(xué)科學(xué)的成就上，同時(shí)也是一切生物學(xué)分支的基礎(chǔ)。

細(xì)胞與分子生物學(xué)是在生物大分子、亞細(xì)胞及細(xì)胞水平研究各種生命現(xiàn)象。

二、是學(xué)習(xí)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)

  1.醫(yī)學(xué)科學(xué)是生物學(xué)基本理論的應(yīng)用

   人的生、老、病、死機(jī)制

   防病、治病（如：SARS)

  2.生物科學(xué)每一重大發(fā)現(xiàn)都促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的發(fā)展

   抗生素的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用

   遺傳三大定律與遺傳病

   各種遺傳病的診斷

  3.醫(yī)學(xué)實(shí)踐又不斷地推動(dòng)著生物科學(xué)的前進(jìn)

   人體健康、延年益壽

   人類與自然環(huán)境

第二章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與生物大分子

   細(xì)胞是生命存在的基本結(jié)構(gòu)和功能單位

   多細(xì)胞生物的細(xì)胞可分為生殖細(xì)胞和體細(xì)胞。

   各種細(xì)胞都有不同的功能，細(xì)胞的大小、形 態(tài)都是與它們的功能相適應(yīng)的。

   細(xì)胞的大�。�0.01mm(10μm)[支原體0.1μm]

   細(xì)胞的形態(tài)：取決于其功能與所處的環(huán)境

   細(xì)胞的化學(xué)成分：C、H、O、N等組成無機(jī)物和有機(jī)物，有機(jī)物又分為生物小分子和生物大分子

第一節(jié)   細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

一、原核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

（一)支原體（最小、最簡單的原核生物)

（二)細(xì)菌（典型的原核生物)

  1.細(xì)胞膜（磷脂雙分子層)、細(xì)胞壁（肽葡聚糖)

  2.細(xì)胞質(zhì)：有部分細(xì)胞器及擬核

二、真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

  1.細(xì)胞膜：典型的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)

  2.細(xì)胞質(zhì)：具各種細(xì)胞器及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

  3.細(xì)胞核：具核膜、核仁、染色質(zhì)（體)及核液

電鏡下真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)分為：

膜相結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜（質(zhì)膜)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、過氧化氫體、線粒體及核膜

非膜相結(jié)構(gòu)：核糖體、微管、微絲、中心粒、

   細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、核仁、染色質(zhì)（體)及核基質(zhì)

表2-1 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別

第二節(jié)  生命現(xiàn)象的載體——蛋白質(zhì)

　   蛋白質(zhì)是構(gòu)成生命有機(jī)體，維持生命活動(dòng)最主要的物質(zhì)成分之一。

  其功能為：構(gòu)成生物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，代謝過程的催化反應(yīng)和調(diào)節(jié)，機(jī)體的運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)的運(yùn)輸，免疫防御，遺傳調(diào)控及記憶等。

一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

   C（50~56%)、H（6~7%)、O（19~24%)、N（13~19%)、S（0~4%)、P、Fe、Cu、I

（一)氨基酸——組成蛋白質(zhì)分子的基本單位

  組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，為含有氨基的有機(jī)酸，主要是R側(cè)鏈不同�；瘜W(xué)通式為：

 H

 |

  H₂N—C—COOH

 |

 R

（二)肽鍵和肽鏈

  肽鍵：由一個(gè)氨基酸的氨基（-NH₂)與相鄰氨基酸的羧基（-COOH)脫去一分子水縮合而成。

  肽：氨基酸與氨基酸連在一起稱為肽。

   二肽：兩個(gè)氨基酸脫去一分子水由肽鍵連接而成。

三肽：三個(gè)氨基酸連接起來。

多肽：多個(gè)氨基酸連接在一起的化合物。

多肽鏈：多肽是氨基酸以一定的順序連接起來形成的一條長鏈。

二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

   功能性的蛋白質(zhì)分子多表現(xiàn)出復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)

   一級結(jié)構(gòu)：包括所含氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序，同時(shí)也包括鏈內(nèi)和鏈間的 二硫鍵數(shù)目和位置。

   如：胰島素（86氨基酸→51氨基酸)

    蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)，如果多肽鏈一級結(jié)構(gòu)中氨基酸排列順序有一個(gè)氨基酸發(fā)生變化，就會(huì)影響蛋白質(zhì)分子的高級結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型，而產(chǎn)生畸形的蛋白質(zhì)分子，就不能執(zhí)行正常的生物學(xué)功能。如Hbs

二級結(jié)構(gòu)：α螺旋、β折疊

β -折疊(β  -pleated sheet)

三級結(jié)構(gòu)：在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，由氨基酸側(cè)鏈之間通過氫鍵、二硫鍵和離子鍵等再度折疊和盤旋而形成的，為球蛋白。

四級結(jié)構(gòu)：由幾條多肽鏈 各自在三級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)亞基，亞基之間相互以非共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)成聚合體。

三、蛋白質(zhì)的類型及在生命活動(dòng)中的作用

   蛋白質(zhì)的類型

單純蛋白：單純由氨基酸組成的蛋白質(zhì)，

  如清蛋白、組蛋白等。

結(jié)合蛋白：由單純蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)成分

  （輔基)相結(jié)合而成。

   輔基可以是有機(jī)化合物，如糖、脂、核酸；

也可以是無機(jī)物，如磷酸、金屬離子。

例如：糖蛋白、核蛋白等。

蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中的作用

（一)結(jié)構(gòu)和支持作用

   蛋白質(zhì)幾乎存在于細(xì)胞的各個(gè)部位，是細(xì)胞各個(gè)結(jié)構(gòu)的主要成分。如細(xì)胞骨架。

（二)催化作用

   蛋白質(zhì)參與細(xì)胞內(nèi)的各種代謝活動(dòng)

   單純蛋白酶類：胰蛋白酶

   結(jié)合蛋白酶類：含有低分子有機(jī)化合物、金屬離子、維生素的酶類。

（三)傳遞和運(yùn)輸作用

   細(xì)胞膜上的激素受體蛋白、神經(jīng)遞質(zhì)受體蛋白起著傳遞信息的作用；

   細(xì)胞膜上的鑲嵌蛋白負(fù)責(zé)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，如Hb.

（四)運(yùn)動(dòng)功能

微管蛋白參與細(xì)胞分裂和細(xì)胞的多種運(yùn)動(dòng)功能，肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白相互滑動(dòng)導(dǎo)致肌肉收縮。

（五)防御作用

抗體——免疫球蛋白

（六)調(diào)節(jié)作用

神經(jīng)體液調(diào)節(jié)依賴膜受體蛋白，如肽類激素。

  轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：鋅指蛋白、亮氨酸拉鏈  

四、感染蛋白和感染蛋白病

  蛋白質(zhì)通過為其編碼的遺傳物質(zhì)而顯示遺傳性，細(xì)菌、病毒通過其含有的遺傳物質(zhì)而有傳染性。

   20世紀(jì)80年代分子生物學(xué)揭示蛋白質(zhì)可兼具遺傳性和傳染性，那就是感染蛋白（prion)。

   感染蛋白由細(xì)胞PRNP基因編碼，在正常腦組織中表達(dá)，分布于神經(jīng)細(xì)胞表面，為正常蛋白質(zhì)，稱細(xì)胞態(tài)感染蛋白(PrPc )

   Creutz-Jacob病是人類一種導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)功能喪失于癡呆的罕見致命性腦病。它既是遺傳的，也可以是獲得性的�；颊吣X組織中是PrPc 的一種修飾體，被稱為羊瘙癢感染蛋白(PrPSc), PrPSc累積于神經(jīng)細(xì)胞形成集結(jié)物而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

第三節(jié)  遺傳信息的載體——核酸

  核酸是生物體內(nèi)一類重要的生物大分子。它不僅存在細(xì)胞核內(nèi)，也存在細(xì)胞質(zhì)及某些細(xì)胞器中。

   核酸同生物性狀的遺傳變異現(xiàn)象有關(guān)，核酸在控制生命活動(dòng)，如生長、發(fā)育、繁殖等有序性方面起主導(dǎo)作用。

一、核酸的化學(xué)組成和種類

   Levene(1934)的研究工作證明核酸分子是有許多單核苷酸聚合而成的聚合物。

  核酸中的核苷酸都是一磷酸核苷酸，但是進(jìn)行核酸合成時(shí)，都是以三磷酸核苷酸的形式作為原料而出現(xiàn)的。

   核苷酸除了組成核酸外，還在生命活動(dòng)中起著重要的作用，例如提供能量（ATP、GTP)或作為信號物質(zhì)（cAMP、cGMP)。

   磷酸二酯鍵：核酸大分子是由許多單核苷酸連接聚合形成的長鏈，所以又稱為多聚核苷酸。單核苷酸之間以3`，5`磷酸二酯鍵相連。

核酸的分類：核糖核酸（ribonucleic acid RNA)

脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid DNA)

  DNA   RNA

組成  脫氧核糖  核糖

    A、G、C、T A、G、C、U

分布   細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì)

  胞質(zhì)線粒體中少量 胞核核仁中少量

結(jié)構(gòu)  雙鏈   單鏈

   雙螺旋結(jié)構(gòu)  三葉草形、線形、發(fā)夾形

功能   貯存遺傳信息 表達(dá)遺傳信息

   傳遞遺傳信息

二、DNA的結(jié)構(gòu)與功能

（一)DNA的結(jié)構(gòu)

Watson和Crick模型（1953)

1.骨架：脫氧核苷酸長鏈

2.堿基配對原則：A=T G三C

3.雙螺旋結(jié)結(jié)構(gòu)

兩條多核苷酸鏈反向平行排列，脫氧核糖與磷酸殘基排列在長鏈的外側(cè)，堿基位于長鏈內(nèi)側(cè)，堿基之間以氫鍵相連接，連接規(guī)律是A與T互補(bǔ)，形成兩個(gè)氫鍵即A=T；G與C互補(bǔ)，形成三個(gè)氫鍵即G三C。

   DNA雙鏈圍繞個(gè)“中心軸”向右盤旋形成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)的分子。

   螺旋上每隔0.34nm有一個(gè)堿基對，每螺旋一圈有10個(gè)堿基對，故螺距為3.4nm

DNA的分子結(jié)構(gòu)－Watson和Crick模型

? DNA由兩條走向相反的互補(bǔ)核苷酸鏈圍繞一個(gè)“中心軸”向右盤旋形成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)的分子。

? 脫氧核糖與磷酸殘基排列在長鏈的外側(cè)，構(gòu)成DNA分子的骨架，不攜帶遺傳信息。

? 堿基位于長鏈內(nèi)側(cè)，相對應(yīng)的堿基之間以氫鍵相連接，連接規(guī)律是A與T互補(bǔ)，形成兩個(gè)氫鍵即A=T；G與C互補(bǔ)，形成三個(gè)氫鍵即G三C，這種有規(guī)律的對應(yīng)排列，稱為“堿基互補(bǔ)原則”。四種堿基（A、T、C、G)的排列順序稱堿基序列，攜帶遺傳信息。

? 螺旋上每隔0.34nm有一個(gè)堿基對，每螺旋一圈有10個(gè)堿基對，故螺距為3.4nm。

（二)DNA分子的主要功能

1.儲(chǔ)存遺傳信息

2.以自身作為摸板進(jìn)行自我復(fù)制

3.轉(zhuǎn)錄合成RNA

? DNA分子構(gòu)型的種類

? B-DNA

? A-DNA

? Z-DNA

三、RNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能

   RNA的分子結(jié)構(gòu)是以單鏈結(jié)構(gòu)或假雙鏈結(jié)構(gòu)（部分區(qū)域鏈內(nèi)堿基配對形成)的形式存在。

 如rRNA和tRNA和結(jié)構(gòu)。

（一)信使RNA（mRNA)

   從細(xì)胞核內(nèi)DNA分子上轉(zhuǎn)錄遺傳信息，作為合成蛋白質(zhì)的指令。

（二)轉(zhuǎn)移RNA（tRNA)

轉(zhuǎn)運(yùn)活化的氨基酸到核糖體上。

氨基臂：

TψC環(huán)：

D環(huán)：

反密碼環(huán)：

反密碼子：

（三)核糖體RNA（tRNA)

 是核糖體的主要成分，主要是維系核糖體的立體結(jié)構(gòu)。

（四)核小RNA（SnRNA)

  與mRNA前體的加工有關(guān)。

（五)反義RNA

  在mRNA的翻譯過程中起調(diào)節(jié)因子作用。

思考題

１、名詞解釋：生物大分子、磷酸二酯鍵、堿基互補(bǔ)原則、

  堿基序列、核酶

2、概述細(xì)胞的物質(zhì)組成及其在生命活動(dòng)中的作用。

3、比較DNA與RNA的區(qū)別。

4、概述DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn)。

5、簡述DNA分子的主要功能。

6、簡述RNA的種類與功能。

7、概述蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)及其功能。

第三章 細(xì)胞膜及其表面結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜：圍在細(xì)胞質(zhì)表面的一層薄膜，又稱質(zhì)膜或原生質(zhì)膜。

關(guān)于“膜”的幾個(gè)概念：

生物膜：細(xì)胞中所有的膜結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱生物膜。

  生物膜 細(xì)胞膜

   胞內(nèi)膜細(xì)：胞內(nèi)所有的膜結(jié)構(gòu)。

膜相結(jié)構(gòu)：細(xì)胞內(nèi)具有膜包裹的所有結(jié)構(gòu)。

內(nèi)膜系統(tǒng)：在結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)生上為連續(xù)統(tǒng)一體的細(xì)胞內(nèi)膜相結(jié)構(gòu)。

單位膜：生物膜的結(jié)構(gòu)單位。

  電鏡下觀察生物膜，可見為“兩暗一明”的三層結(jié)構(gòu)通常將這三層結(jié)構(gòu)型式作為一個(gè)單位，稱為單位膜。

細(xì)胞膜出現(xiàn)的意義及作用：

? 原始生命進(jìn)化的關(guān)鍵，細(xì)胞形成的前提；限定細(xì)胞范圍，保持細(xì)胞內(nèi)外的區(qū)別；物質(zhì)運(yùn)輸（進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸)；可識別、接受外界信號，進(jìn)行信息傳遞。即：保持細(xì)胞有相對獨(dú)立和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，它是細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)流、信息流、能量流的出入門戶。

細(xì)胞表面：是以質(zhì)膜為主體，包括質(zhì)膜和質(zhì)膜外，表面的細(xì)胞被（糖被)以及質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的膜下溶膠層，它們共同組成了一個(gè)多功能復(fù)合體系。細(xì)胞表面對于維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和與細(xì)胞外環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)交換、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞以及細(xì)胞間相互識別都起著重要的作用，是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

第一節(jié)   細(xì)胞膜化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)模型

細(xì)胞膜的化學(xué)組成

? 膜脂   50%

? 膜蛋白 40%

? 膜糖類 10%左右

? 水

? 金屬離子

表：各種生物膜組成近似值

膜  蛋白質(zhì)（％) 脂類（％)  糖類（％) 蛋白質(zhì)／脂類

髓鞘 18   79 3  0.23

質(zhì)膜  

血小板  33-42  50-51  7.5

人紅細(xì)胞  49 43 8   1.1

變形蟲 54 42 4   1.3

小鼠肝細(xì)胞   46 54   2-4 

淋巴細(xì)胞  60 40   5-10 1.5

Hela細(xì)胞  60 40   2.4  1.5

牛視網(wǎng)膜桿狀細(xì)胞  51   49   4 1.0

革蘭氏陽性菌75  25 3.0

類菌質(zhì)體   58 37   1.5 1.6

（一)膜脂

? 磷脂（主要)占50%以上

? 糖脂

? 膽固醇

  膜脂的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

膜脂分子都是兼性分子（雙親媒性分子)

有一個(gè)極性的“頭部”（含磷酸等極性基團(tuán)，有親水性)，

  兩條非極性的“尾部”（脂肪酸鏈、有疏水性)。

脂分子的排列特性

膜脂分子在水溶液中可能有兩種形式：

   球狀的分子團(tuán)

  雙分子層(bilayer)

實(shí)驗(yàn)證明：膜脂分子在水溶液中能自動(dòng)形成雙分子層結(jié)構(gòu)，為了更進(jìn)一步減少雙分子層兩端疏水部與水接觸的機(jī)會(huì)，脂質(zhì)分子在水中排成雙分子層后往往易于形成一種自我封閉的結(jié)構(gòu)-脂質(zhì)體

1.磷脂：

磷酸甘油酯：以甘油為骨架，甘油分子1、2位羥基與形成酯鍵，3位羥基與磷酸形成酯鍵。

   脂肪酸鏈的長短（14~24 碳)和不飽和程度不同。

   膽堿→磷脂酰膽堿（卵磷脂)

如：磷脂酸+ 乙醇胺→磷脂酰乙醇胺（腦磷脂)

  L絲氨酸→磷脂酰絲氨酸

鞘磷脂：結(jié)構(gòu)和構(gòu)象與磷脂酰膽堿相似，但它以鞘氨醇代替甘油，其氨基與脂肪酸形成酰胺鍵結(jié)構(gòu)稱N �；�鞘氨醇，醇基與磷酸膽堿借酯鍵連接后形成鞘磷脂，只有一條脂肪酸鏈。

真核細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)含有大量的膽固醇。膽固醇親水的羥基頭部緊靠磷脂極性頭部，將固醇環(huán)部分固定在近磷脂頭部的碳?xì)滏溕�，其余部分游離。細(xì)胞膜中的膽固醇與磷脂的碳?xì)滏溝嗷プ饔米柚沽字�凝集成晶體結(jié)構(gòu)。

3.糖脂

糖脂是含有一個(gè)或幾個(gè)糖基的脂類，約占細(xì)胞膜外層脂類分子的5%。

動(dòng)物細(xì)胞膜中的糖脂主要為鞘氨醇的衍生物，結(jié)構(gòu)似鞘磷脂，只是糖基取代了磷脂酰膽堿，與鞘氨醇的羥基結(jié)合。

例如：腦苷脂與鞘磷脂不同的是以半乳糖或葡萄糖取代了磷脂酰膽堿。

（二)膜蛋白

   膜蛋白是細(xì)胞膜功能的主要承擔(dān)者，膜蛋白的

含量和種類與細(xì)胞膜的功能密切相關(guān)。

膜蛋白的類型：

1.外在蛋白（extrinsic  protein)，占20-30%

   分布在膜的內(nèi)外表面，主要在內(nèi)表面，為水溶性，它們與膜脂的極性頭部結(jié)合，或與內(nèi)在蛋白相互作用，間接與膜結(jié)合。

2.內(nèi)在蛋白（intrinsic  protein )，占70---80%

   以不同的程度嵌入類脂雙分子層，故稱為鑲嵌蛋白。有的貫穿類脂雙分子層，兩端暴露于膜的內(nèi)外表面，故稱為跨膜蛋白。與膜結(jié)合牢固。

膜蛋白與脂雙層分子的結(jié)合方式圖

膜蛋白的功能

 膜內(nèi)在蛋白的功能：

  受體（識別，傳遞信息)

  載體蛋白（物質(zhì)運(yùn)輸)

  酶（催化、供能如ATP酶)

  通道蛋白

  抗原（鑲嵌在膜中的糖蛋白或糖脂  如血型抗原)

  G蛋白（介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo))

? 膜周邊蛋白的功能：

運(yùn)動(dòng)蛋白（有肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白的性質(zhì))

參入細(xì)胞胞吞作用

參入細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)

參入細(xì)胞質(zhì)分裂時(shí)胞膜的分隘作用

調(diào)節(jié)鑲嵌蛋白的位置

  支持蛋白（橋粒蛋白)

（三)膜糖類

分布： 細(xì)胞膜表面（外側(cè))

內(nèi)膜系統(tǒng)的非質(zhì)側(cè)

種類：半乳糖、甘露糖、巖藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酶，共七種。（自然界中有100多種)

存在形式：與膜蛋白或膜脂共價(jià)結(jié)合形成糖蛋白和糖脂，即以糖蛋白和糖脂的形式存在于細(xì)胞膜表面形成細(xì)胞被。 

二、細(xì)胞膜的特性

? 不對稱性

? 流動(dòng)性

生物膜結(jié)構(gòu)上的不對稱性，保證了膜功能的方向性。例如信號的接受與傳遞。

（一)細(xì)胞膜的不對稱性：

? 膜脂分子分布不對稱

? 膜蛋白分子分布不對稱

? 膜糖類分子分布不對稱

1.膜脂的不對稱性：

內(nèi)外兩層的脂類分子不同。

   如紅細(xì)胞膜：

? 鞘磷脂和大多數(shù)磷脂酰膽堿位于外層磷脂酰絲氨酸和磷脂酰乙醇胺位于內(nèi)層

? 糖脂位于細(xì)胞膜脂雙層的外側(cè)(糖脂位于內(nèi)膜系統(tǒng)的非細(xì)胞質(zhì)側(cè))

2.膜蛋白的不對稱性

? 跨膜蛋白的方向性

? 酶結(jié)合點(diǎn)的不對稱性

? 骨架蛋白結(jié)合的不對稱性

? 糖蛋白的不對稱性

（二)細(xì)胞膜的流動(dòng)性

   生物膜是一種動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)具有膜脂的流動(dòng)性和膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性。膜的流動(dòng)性是指膜的脂類和蛋白質(zhì)兩類分子的運(yùn)動(dòng)性。

生物膜具有液晶態(tài)結(jié)構(gòu)（介于液態(tài)與晶態(tài)之間的過渡狀態(tài))，在生理常溫下呈液晶態(tài)，當(dāng)溫度下降到某一點(diǎn)時(shí)，液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫�態(tài)，溫度上升時(shí)又轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕�態(tài)，這一引起相變的溫度稱為相變溫度。液晶態(tài)的膜有流動(dòng)性。

1.膜脂分子的運(yùn)動(dòng)

膜脂分子的運(yùn)動(dòng)形式：

（1)橫向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 

（2)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

（3)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)

（4)伸縮振蕩運(yùn)動(dòng)

（5)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運(yùn)動(dòng)

（6)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

2.膜蛋白的分子運(yùn)動(dòng)

（1)橫向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

（2)旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

3.膜流動(dòng)性的影響因素 

（1)膜脂脂肪酸鏈的長短與不飽和度：

   脂肪酸鏈長，流動(dòng)性��；

   不飽和度高，流動(dòng)性大。

（2)膽固醇含量：

   在相變溫度上，限制膜的流動(dòng)性。

   在相變溫度下，增強(qiáng)膜的流動(dòng)性。

（3)卵磷脂/鞘磷脂的比值：成正比。

（4)膜蛋白的影響：成反比。

三、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)

? 關(guān)于細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)，提出的模型很多，但目前比較公認(rèn)的是液態(tài)鑲嵌模型，所以在此主要介紹這一模型。

（一)單位膜模型

Robertson（50年代)在電鏡下觀察而提出，指出各種生物膜在形態(tài)學(xué)上的共性，具有一定的理論意義。

主要論點(diǎn)：

  1、連續(xù)的脂質(zhì)雙分子構(gòu)成膜的主體（骨架)，它具有液晶態(tài)特性，不僅有固體分子排列的有序，且有液體分子的流動(dòng)性。

  2、球形蛋白質(zhì)分子嵌入，貫穿或附著于脂雙分子層中。

  3、糖類附著在膜的外表面，與表層的脂類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白和糖脂。

   故名液態(tài)鑲嵌模型

此模型是現(xiàn)在公認(rèn)的膜結(jié)構(gòu)模型

? 優(yōu)點(diǎn)：

  1、能解釋許多膜功能現(xiàn)象，如物質(zhì)運(yùn)輸、信號識別、能量轉(zhuǎn)換等。

  2、說明了膜的動(dòng)態(tài)性（流動(dòng)性)。

  3、說明了膜功能的不對稱性。

? 缺點(diǎn)：

１、未說明膜蛋白分子對脂類分子流動(dòng)性的控制作用。

實(shí)際上特定的膜蛋白酶周圍需要有特定的磷脂才 有活

性，如鈉、鉀-ATP酶需要有磷脂酰絲氨酸、鈣-ATP酶

需要有磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。

２、未說明膜各部分流動(dòng)性的不均勻性。

所以又提出“晶格鑲嵌模型”和“板塊模型”作為補(bǔ)充。

（三)晶格鑲嵌模型

Wallach（1975)用液晶相變的理論來解釋膜具有流動(dòng)性的原因，認(rèn)為生物膜中流動(dòng)的脂類是在可逆地進(jìn)行無序（液態(tài))和有序（晶態(tài))的相變，膜蛋白對脂類分子的運(yùn)動(dòng)具有控制作用，提出“界面脂”(晶格)可控制脂類分子的運(yùn)動(dòng)。

第二節(jié) 細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

? 膜的通透性：是指細(xì)胞膜允許一定物質(zhì)穿過的性能。

特點(diǎn)是：

? 具有選擇性地允許或阻止一些物質(zhì)通過細(xì)胞膜，對物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞起著調(diào)節(jié)和控制作用；

? 維持膜內(nèi)外離子濃度及膜電位，保持膜內(nèi)外滲透壓平衡，從而保證了機(jī)體的細(xì)胞進(jìn)行正常的生命活動(dòng)。

與細(xì)胞膜有關(guān)的物質(zhì)運(yùn)輸形式有：

  小分子和離子的穿膜運(yùn)輸：被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸

 大分子和顆粒狀物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸：內(nèi)吞作用和胞吐作用

一、被動(dòng)運(yùn)輸（passive transport)

  被動(dòng)運(yùn)輸（易化擴(kuò)散)：是指物質(zhì)順濃度梯度，由濃度高的一側(cè)通過膜運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷囊粋?cè)的穿膜擴(kuò)散，不消耗代謝能的運(yùn)輸方式。

   簡單擴(kuò)散(simple diffusion)

   離子通道擴(kuò)散(channel-mediated diffusion)

   載體擴(kuò)散(carrier- mediated diffusion)

（一)簡單擴(kuò)散

不需消耗細(xì)胞本身的代謝能，也不需要專一的膜蛋白分子，只要物質(zhì)在膜兩側(cè)保持一定的濃度差，即可發(fā)生這種運(yùn)輸。（利用濃度梯度的勢能)

  人工脂質(zhì)特征：

  1.脂溶性物質(zhì)

  2.不帶電荷的極性分子

  3.葡萄糖透不過

  4.帶電荷分子離子透不過

? （二)通道擴(kuò)散

   細(xì)胞膜不僅能透過水和非極性分子，而且也能讓各種極性分子快速通過。這是由于細(xì)胞膜中有一類特異的蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)這類溶質(zhì)分子，這類蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是跨膜蛋白分子

的復(fù)合物。有以下存在形式：

1.通道蛋白（channel protein)

脂質(zhì)雙分子層中膜蛋白帶電荷的親水區(qū)形成水通道，能使適當(dāng)?shù)姆肿雍蛶щ姾傻娜苜|(zhì)通過單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)從膜的一側(cè)到另一側(cè)。

2.閘門通道（ gated channel )

這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白所形成的孔道具有閘門的作用。閘門不是連續(xù)開放，而是瞬時(shí)開放，在對特定的刺激發(fā)生反應(yīng)的瞬時(shí)打開，其它時(shí)間是關(guān)閉的。

（1)配體閘門通道：當(dāng)閘門通道蛋白接受胞外配體刺激時(shí)構(gòu)想發(fā)生變化，使閘門打開。

（2)電壓閘門通道：該閘門通道是對細(xì)胞內(nèi)外特異性離子濃度變化發(fā)生反應(yīng)。例如胞內(nèi)游離Ca2+濃度升高時(shí)，啟動(dòng)K+閘門通道開放。

   閘門通道的開放和關(guān)閉常常是連續(xù)相繼進(jìn)行的過程。當(dāng)物質(zhì)通過一個(gè)閘門通道時(shí)，引起另一個(gè)閘門通道的開放。第一個(gè)閘門通道的快速關(guān)閉，又調(diào)整了第二個(gè)閘門通道系統(tǒng)的活動(dòng)。

（三)載體擴(kuò)散（carrire-mediated diffusion)

?    載體擴(kuò)散：是指借助于載體蛋白順濃度梯度的物質(zhì)運(yùn)輸方式。一些非脂溶性或親水性的物質(zhì)，如糖、氨基酸、核苷酸和金屬離子等，它們借助細(xì)胞膜上某些載體蛋白的幫助，以載體擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞膜。

? 載體蛋白具有高度的特異性，載體上有結(jié)合部位，能特異性地與某一物質(zhì)進(jìn)行暫時(shí)性的可逆結(jié)合。一個(gè)特定的載體蛋白只能運(yùn)輸一個(gè)類型的化合物甚至僅一種分子或離子。

? 載體分為分子載體和離子載體

? 分子載體：轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖分子的載體蛋白。180個(gè)/秒

? 離子載體：如纈氨霉素是一種活動(dòng)的離子載體，能增加膜對K+的通透性。

? 載體擴(kuò)散的速率在一定限度內(nèi)與物質(zhì)的濃度差成正比，當(dāng)擴(kuò)散率達(dá)到一定水平，就不再受溶質(zhì)濃度的影響。因?yàn)檩d體蛋白的結(jié)合部位被占據(jù)，載體處于飽和狀態(tài)。

二、主動(dòng)運(yùn)輸（active transport)

? 主動(dòng)運(yùn)輸：指細(xì)胞膜利用代謝能來驅(qū)動(dòng)逆濃度梯度方向的運(yùn)輸。

? 特點(diǎn)是：逆濃度梯度、需載體的參與、消耗代謝能

（一)離子泵:

   離子泵就是膜上的一種ATP酶，在質(zhì)膜上作為泵的ATP酶有很多種，都具專一性，不同的ATP酶運(yùn)輸不同的離子。如Na+-K+泵、Ca泵

? Na+-K+泵必需要有Na+、K+、Mg2+存在時(shí)才能被

激活，催化ATP酶水解，為Na+運(yùn)出膜外側(cè)和K+運(yùn)入膜內(nèi)側(cè)提供能量。

? 細(xì)胞膜外：Na+ 145m  K+   5m

? 細(xì)胞膜內(nèi)：Na+  25m K+   150m

? 5.8  ：1   1  ：30

? 水解1個(gè)ATP分子可輸出3個(gè)Na+，轉(zhuǎn)入2個(gè)K+ ，1000ATP/1個(gè)ATP酶/秒

? 當(dāng)ATP酶抑制劑鳥本苷占據(jù)K+位點(diǎn)后Na+-K+ ATP酶被抑制。

? 2. Ca2+泵：

?    Ca2+ATP酶是胞膜上使Ca2+逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。該泵 mw 10KD，由100個(gè)氨基酸組成。

? 真核細(xì)胞的胞質(zhì)中Ca2+濃度極低≤10-7mol/L

?    胞外Ca2+濃度極高約10-3mol/L

?    當(dāng)細(xì)胞對外界刺激發(fā)生反應(yīng)時(shí)， Ca2+就順著它的濃度梯度流入細(xì)胞，借助Ca2+的這種流動(dòng)，把細(xì)胞外的信號傳入細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加了， Ca2+泵就可以把Ca2+主動(dòng)地泵出胞外，以維持胞內(nèi)的Ca2+濃度。（一個(gè)ATP分子可轉(zhuǎn)運(yùn)2個(gè)進(jìn)入肌質(zhì)網(wǎng))

（二)離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸

?   有些物質(zhì)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力是由其他物質(zhì)的濃度梯度

為動(dòng)力進(jìn)行的，而不是直接由ATP水解來驅(qū)動(dòng)。

   例如小腸上皮細(xì)胞能不斷吸收葡萄糖或各種氨基酸等，這種運(yùn)輸過程中都伴隨有Na+進(jìn)入細(xì)胞。Na+一方面與葡萄糖或氨基酸相伴進(jìn)入細(xì)胞，另一方面又由Na+泵不斷送出細(xì)胞。為間接主動(dòng)運(yùn)輸

  伴隨運(yùn)輸假說：需同向轉(zhuǎn)運(yùn)載體（具葡萄糖和Na+結(jié)合位點(diǎn))

鈉泵

三、膜泡運(yùn)輸

? 大分子和顆粒物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程是由膜包圍形成小泡進(jìn)行運(yùn)輸，所以稱為膜泡運(yùn)輸。

特點(diǎn)是：1.伴隨著膜的運(yùn)動(dòng)，膜本身結(jié)構(gòu)的融合重組和轉(zhuǎn)移

  2.與主動(dòng)運(yùn)輸一樣，也需要消耗代謝能

（一)胞吞作用（endocytosis )

   細(xì)胞膜表面發(fā)生內(nèi)陷，由細(xì)胞膜把環(huán)境中的大分子和顆粒物質(zhì)包圍成小泡，脫離細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。根據(jù)吞入物質(zhì)的狀態(tài)、大小及特異程度不同分為：吞噬、吞飲（胞飲)和受體介導(dǎo)的入胞作用

1.吞噬作用(phagocytosis),  吞噬體(phegosome)是細(xì)胞攝取較大的固體顆�；蚍肿訌�(fù)合體，如：細(xì)菌和細(xì)胞碎片等物質(zhì)。

  吞噬作用 形成的囊泡為吞噬體，它與初級溶酶體結(jié)合形成次級溶酶體，內(nèi)含物被降解，未被降解的物質(zhì)保留在次級溶酶體內(nèi)，形成殘質(zhì)體。

2.胞飲作用 (pinocytosis) 

  是細(xì)胞攝取液體和溶質(zhì)的過程，形成的囊泡較小。當(dāng)細(xì)胞周圍環(huán)境中某些液體物質(zhì)達(dá)到一定濃度時(shí)，引起細(xì)胞產(chǎn)生胞飲作用，形成胞飲小泡。胞飲作用是依賴微絲的收縮作用而完成的。

3.受體介導(dǎo)的胞吞作用receptor mediated  endocytosis)

  是特異性很強(qiáng)的內(nèi)吞作用，這是一種選擇性的濃縮機(jī)制，能使細(xì)胞攝入大量的特定配體，而不是攝入大量的細(xì)胞外液。

   大分子先與膜上的特異性受體相識別并結(jié)合，然后經(jīng)過有被小窩進(jìn)入細(xì)胞，其速率比溶于細(xì)胞外液中的物質(zhì)通過液相內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞要快。

3.低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL) 

   LDL顆粒  ：髓心約含1500個(gè)膽固醇分子，外圍包繞一層磷脂，以及一種特異性的膜蛋白分子——載脂蛋白Apo-B100嵌插在脂質(zhì)單層中。

（二)胞吐作用（exocytosis )

胞吐作用：也叫出胞作用、外排作用，是一種與內(nèi)吞作用相反的過程。

   細(xì)胞分泌產(chǎn)生的激素、酶類以及未消化的殘?jiān)�等物質(zhì)都是以該種方式運(yùn)輸?shù)摹?/P>

第三節(jié) 膜受體與膜抗原

一、膜抗原的種類和功能

? 高等動(dòng)物的細(xì)胞表面有各種各樣表示其屬性的標(biāo)記

——膜抗原（細(xì)胞表面抗原)

   表示  屬于哪一個(gè)種族——種族抗原

哪一個(gè)個(gè)體——組織相容性抗原

哪一種組織器官——組織分化抗原

   處于哪一發(fā)育階段——胚胎抗原

   ABO血型系統(tǒng)不僅存在于紅細(xì)胞上，也見于其它細(xì)胞，甚至存在由細(xì)胞分泌的各種體液中。

近年來發(fā)現(xiàn)某些疾病似乎與血型有關(guān)，如

   A血型——易患胃癌，血漿中膽固醇濃度高于O血型

   O血型——類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者較多

   B血型——風(fēng)濕性心臟病患者較多

2.MN血型

  MN血型抗原也是紅細(xì)胞膜上的糖蛋白，其抗原性與糖鏈和蛋白質(zhì)均有關(guān)系。氨基酸排列的區(qū)別是：第一位和第五位氨基酸   M血型是絲氨酸、甘氨酸

N血型是亮氨酸、谷氨酸

（二)組織相容性抗原

能引起個(gè)體間組織器官移植排斥反應(yīng)的抗原，其化學(xué)成分為糖蛋白。如：小鼠的H-2及人的HLA

HLA存在于人類各種有核細(xì)胞和血小板的質(zhì)膜上，現(xiàn)在已知道的主要組織相容性抗原有120種。

二、膜受體的種類及功能

  膜受體：細(xì)胞膜上能與胞外某些物質(zhì)特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)分子稱為膜受體。

  配體：與膜受體結(jié)合的物質(zhì)，如神經(jīng)介質(zhì)、激素等

  細(xì)胞膜受體與細(xì)胞識別、免疫應(yīng)答、細(xì)胞間信號傳遞以及代謝調(diào)節(jié)密切相關(guān)。

（一)膜受體的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

  膜受體的化學(xué)組成一般為糖蛋白、脂蛋白和糖脂蛋白

單體型受體：由一個(gè)鑲嵌蛋白分子構(gòu)成的受體。

復(fù)合型受體：由分別嵌入在膜內(nèi)外側(cè)的兩個(gè)或多個(gè)蛋白質(zhì)分子聚合在一起構(gòu)成的受體。

1.膜受體的分子結(jié)構(gòu)

（1)調(diào)節(jié)單位：胞外的部分，多為糖蛋白帶有糖鏈的部分，是配體結(jié)合的部分。

（2)催化單位：向著胞質(zhì)的部位，一般具有酶的活性

需受體與化學(xué)信號結(jié)合激活后才具活性。

（3)傳導(dǎo)部分：是受體與效應(yīng)物之間的偶聯(lián)成分。將受體所接受的信號轉(zhuǎn)換為蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，傳給效應(yīng)部。

2.細(xì)胞膜受體的特性

（1)受體的特異性：

化學(xué)信號與受體之間的結(jié)合具有一定的專一性，它們之間依靠分子與分子間的立體空間構(gòu)象互補(bǔ)，即分子的立體特異性使信號與受體分子之間存在高度的親和力，把兩者契合在一起。

   有些信號可以與一種以上的受體結(jié)合，從而使細(xì)胞產(chǎn)生不同的效應(yīng)。

（2)可飽和性：

細(xì)胞中各類受體的濃度相對恒定，因此受體與配體的結(jié)合有一個(gè)飽和度。

（3)具有高度的親和力：

   受體與配體的結(jié)合力稱為親和力。

   當(dāng)溶液中只有極低濃度的配體時(shí)，就能使靶細(xì)胞膜受體結(jié)合達(dá)到飽和。

（4)可逆性：

   受體與配體是以非共價(jià)結(jié)合，鍵的強(qiáng)度弱。當(dāng)結(jié)合引起生物效應(yīng)后，受體與配體復(fù)合物解離。

（5)特定的組織定位：

   受體只存在靶細(xì)胞，一定的細(xì)胞表面有一定的受體。 

（二)膜受體的分類

1.離子通道受體

2.G蛋白相偶聯(lián)受體

3.生長因子受體

（三)受體的功能

1.膜受體和細(xì)胞識別

  細(xì)胞識別：是指細(xì)胞對同種和異種細(xì)胞的認(rèn)識，對自己和異己的認(rèn)識。

（1)細(xì)胞識別是細(xì)胞膜的一種功能

   吞噬異物

   受精過程

（2)細(xì)胞識別的分子基礎(chǔ)：

  各類細(xì)胞的識別大多與細(xì)胞膜中的糖蛋白分子有關(guān)，而且多數(shù)是以糖鏈為決定簇。各種細(xì)胞的寡糖鏈的單糖有一定的排列順序。特定的單糖順序象指紋一樣，具有各種細(xì)胞的特征。

細(xì)胞識別的分子基礎(chǔ)是細(xì)胞表面受體之間或受體與大分子之間互補(bǔ)形式的相互作用�？赡芊绞接校�

相同受體間相互作用

受體與細(xì)胞表面大分子間相互作用

相同受體與游離大分子間相互作用

2.膜受體與信息傳遞

  細(xì)胞通訊：多細(xì)胞生物的細(xì)胞之間存在的相互作用和影響。

  由于有了細(xì)胞通訊，才能使所有的細(xì)胞協(xié)調(diào)、合作，從而保證整體生命活動(dòng)。

  細(xì)胞之間的通訊要通過細(xì)胞之間的信號傳遞來完成

即由細(xì)胞釋放的一些化學(xué)物質(zhì)（信息分子)經(jīng)細(xì)胞外液去影響和作用其他細(xì)胞。

  信息分子有：局部化學(xué)介質(zhì)、激素和神經(jīng)遞質(zhì)等作為第一信使，作用于靶細(xì)胞膜相應(yīng)的受體，信息轉(zhuǎn)換成胞內(nèi)的調(diào)節(jié)信號（第二信使)，誘發(fā)、改變或調(diào)節(jié)細(xì)胞的活動(dòng)。 

腎上腺β-受體、胰高血糖素受體激活腺苷酸環(huán)化酶，使細(xì)胞內(nèi)cATP濃度升高。

乙酰膽堿M受體，激活鳥苷酸環(huán)化酶，使cGMP濃度升高。

思考題：

１、生物膜主要由哪些分子組成？它們在膜結(jié)構(gòu)中各起什么

作用？

２、膜蛋白有哪些類型？各有何功能？

３、什么是細(xì)胞膜的液態(tài)鑲嵌模型？請您給予評價(jià)。

４、舉例說明膜的不對稱性和流動(dòng)性。

5、為什么說細(xì)胞表面是一個(gè)復(fù)合的結(jié)構(gòu)體系和多功能體系？

6、解釋并區(qū)別：

   單位膜 ／ 生物膜

   內(nèi)膜系統(tǒng)/胞內(nèi)膜

   細(xì)胞表面 ／細(xì)胞被

   主動(dòng)運(yùn)輸/被動(dòng)運(yùn)輸

   胞吞作用/胞吐作用

   膜抗原/膜受體

   細(xì)胞識別

第四章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

細(xì)胞是以膜包裹，并由膜進(jìn)行空間分隔，這個(gè)膜就細(xì)胞內(nèi)膜，有別于細(xì)胞表面的質(zhì)膜，是真核細(xì)胞特有的、完成細(xì)胞的各種復(fù)雜生命活動(dòng)過程所必需的結(jié)構(gòu)。

   內(nèi)膜出現(xiàn)的意義：

1.使細(xì)胞內(nèi)部空間分隔成與其功能相適應(yīng)的不同區(qū)室；

2.為細(xì)胞內(nèi)部各種功能的進(jìn)行提供了充足的表面；

3.內(nèi)膜上的鑲嵌蛋白可執(zhí)行細(xì)胞中的各種功能；

4.是真核細(xì)胞特有的，是細(xì)胞進(jìn)化的標(biāo)志。  

 內(nèi)膜系統(tǒng)：細(xì)胞內(nèi)膜構(gòu)成了多種形態(tài)各異、功能不同的膜性細(xì)胞器，并在結(jié)構(gòu)功能和形態(tài)發(fā)生上具有一定聯(lián)系，構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，即內(nèi)膜系統(tǒng)。

它包括：

  內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

  高爾基體

  溶酶體

  過氧化物酶體

  各種轉(zhuǎn)運(yùn)小泡

  核膜膜

第一節(jié)   內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ endoplasmic  reticulum，ER)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞中廣泛分布，構(gòu)成一個(gè)與核膜相連，外延至細(xì)胞膜的連續(xù)的整體膜性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體系。

Porter（1954)觀察到管狀、囊狀結(jié)構(gòu)連接成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多集中靠近核的胞質(zhì)區(qū)域而命名為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞質(zhì)中相互連通的膜性管網(wǎng)狀系統(tǒng)，有管狀、泡狀、扁平囊狀三種形態(tài)，共同構(gòu)成相互連通的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。膜厚約5-6nm

? 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)占細(xì)胞全部膜結(jié)構(gòu)50%以上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將細(xì)胞內(nèi)10%以上的空間分隔包圍，形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔是一個(gè)獨(dú)立進(jìn)行特殊生理生化過程的環(huán)境。

二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的類型

粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)rER 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)sER

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  膜表面粗糙 膜表面光滑

    有核糖體附著  無核糖體附著，

形態(tài)特點(diǎn)  扁平囊狀   泡狀、管狀

功能特點(diǎn)  分泌蛋白的運(yùn)輸   脂類、糖元的合成與

和加工  分解、解毒

分布特點(diǎn)  蛋白分泌及代謝   脂類、糖類代謝旺盛

旺盛的細(xì)胞 的細(xì)胞如小腸上皮細(xì)

如胰腺細(xì)胞 胞、分泌激素的細(xì)胞

三、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成

磷脂：30~40%；（含豐富的磷脂酰膽堿)

蛋白質(zhì) ：60~70%；（有30多種)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的蛋白質(zhì)含量高于細(xì)胞膜。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的標(biāo)志酶：葡萄糖-6-磷酸酶

四、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

（一)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

1.核糖體的附著與蛋白質(zhì)的合成

  附著核糖體與游離核糖體合成的蛋白質(zhì)不同，附著核糖體合成的多肽鏈氨基端（N端)都有一段15 ~ 30個(gè)氨基酸殘基的以疏水氨基酸為主構(gòu)成的肽段，被稱為信號肽。

Blobel提出了信號假說。

（1)與附著核糖體合成有關(guān)的成分

? 信號識別顆粒（SRP)  （有3種存在方式)

? 信號識別顆粒受體（SRP受體)（rER膜上)

? 核糖體連接蛋白  （rER膜上)

? 信號肽受體（rER膜上)

信號識別顆粒（SRP)由6條不同的肽鏈結(jié)合1分子7S rRNA組11S核糖體蛋白。能識別信號肽。

SRP以三種狀態(tài)存在：與SRP受體結(jié)合；游離于細(xì)胞質(zhì)中；與核糖體結(jié)合。

（2)附著核糖體與蛋白質(zhì)的跨膜移位

   a.合成分泌蛋白時(shí)，游離的核糖體首先合成一段信號肽。

   b.胞質(zhì)中的SRP立即與信號肽結(jié)合，并導(dǎo)致 核糖體-mRNA 翻譯體系構(gòu)象改變，暫時(shí)中止多肽鏈的合成。

   c.mRNA-核糖體-信號肽-SRP復(fù)合體向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜接近，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上SRP受體識別復(fù)合體中的SRP，恢復(fù)構(gòu)象，多肽合成重新啟動(dòng)。同時(shí)，由于構(gòu)象改變，SRP、SRP受體與核糖體分離，循環(huán)回細(xì)胞質(zhì)，準(zhǔn)備在次介導(dǎo)核糖體的附著。

  d.核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的核糖體連接蛋白結(jié)合，成為附著核糖體。

  e.信號肽也被信號肽受體識別，并引導(dǎo)其跨膜移位進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，后繼的新生肽鏈也陸續(xù)跨膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。

  f.合成結(jié)束后，核糖體脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，大、小亞基解離，重新游離于細(xì)胞質(zhì)中。大多數(shù)信號肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后，即被信號肽酶切除。

2.蛋白質(zhì)糖基化 

  附著核糖體上合成的蛋白質(zhì)在進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后，立即被修飾。即將單糖和低聚糖連接到多肽鏈的氨基酸側(cè)鏈上，稱為蛋白質(zhì)糖基化。

糖基化必須有糖基轉(zhuǎn)移酶的參與，糖基轉(zhuǎn)移酶的活性位點(diǎn)只存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體腔內(nèi)。

在rER中，糖鏈被連接在多肽鏈中的天冬酰胺殘基（Asn)的氨基基團(tuán)上，故稱之為N-連接糖基化。但并非所有的天冬酰胺都能糖基化。

3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中蛋白質(zhì)的其他修飾行為

（1)催化形成二硫鍵

  二硫鍵異構(gòu)酶催化-SH氧化形成-S-S-，使多肽鏈形成穩(wěn)定的次級結(jié)構(gòu)。

（2)正確的折疊裝配

  內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)有伴侶蛋白，它能協(xié)助多肽鏈正確折疊及蛋白質(zhì)亞基正確適時(shí)裝配。

（二)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能

  在特定的細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行特定的功能，

1.脂類合成與運(yùn)輸

  sER中存在膽固醇的合成、激素轉(zhuǎn)化及其它脂類合成的有關(guān)酶系。sER是脂類的合成與運(yùn)輸?shù)闹饕獔鏊��?nbsp; 如腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞、睪丸間質(zhì)細(xì)胞和卵巢黃體細(xì)胞sER均很發(fā)達(dá)，呈分支細(xì)管或小泡狀  膜脂的合成是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)構(gòu)建膜的重要步驟。

2.糖原的合成與分解

糖原的分布與sER緊密聯(lián)系，說明sER與糖原合成有關(guān)；sER中有磷酸化酶，糖原分解也有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有關(guān)。

3.藥物代謝與解毒

  sER上存在與解毒作用有關(guān)的酶和酶系，集中了多種重要的氧化酶系，如細(xì)胞色素P450、NADPH-細(xì)胞色素C還原酶等等，許多對機(jī)體有害的物質(zhì)，如藥物和毒物等經(jīng)氧化酶系的作用可以被解毒和轉(zhuǎn)化。

如：給動(dòng)物服用大量的苯巴比妥，動(dòng)物肝臟內(nèi)sER顯著增加。

4.與HCl 、膽汁的形成有關(guān)

5.在肌細(xì)胞中是Ca++貯存場所

可通過釋放和回收Ca++調(diào)節(jié)肌肉收縮。

  以上一些功能在一些細(xì)胞的糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上也可發(fā)生。

第二節(jié)   高爾基復(fù)合體

   一、高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)

   高爾基復(fù)合體是由一層單位膜包圍而成的復(fù)雜的囊泡系統(tǒng)，電鏡下由�。�囊)泡、扁平囊和大（囊)泡組成。

  扁平囊（3~10層)外觀略呈扁盤狀，有凹面和凸面，凸面稱為形成面或未成熟面，附近有許多小泡，是從附近內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生而來，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)運(yùn)送到高爾基體，故又稱運(yùn)輸小泡。凹面稱為分泌面或成熟面，附近有許多大泡，為分泌泡。

高爾基體是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)。

   高爾基復(fù)合體是一種具有極性的細(xì)胞器，其扁平囊的兩個(gè)面在細(xì)胞中的朝向是固定的。高爾基復(fù)合體的形態(tài)變化較大，功能復(fù)雜，現(xiàn)在多采用順面（cis face)相當(dāng)于形成面（未成熟面)和反面（trans face)相當(dāng)于成熟面（分泌面)，來描述高爾基復(fù)合體的極性。

  通過形態(tài)和細(xì)胞化學(xué)分析，將高爾基體分為膜囊區(qū)（致密區(qū))和連接區(qū)（非致密區(qū))。連接區(qū)是連通各膜囊區(qū)的管道網(wǎng)。膜囊區(qū)即扁平囊堆，

從順面到反面還可分為：

（一)順面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)

  由一層膜形成的中空管，并相互吻合連通所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（二)順面囊

   由靠近順面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾層扁平囊組成。

（三)反面囊

由2~4層扁平囊組成，越靠近反面，扁平囊上出現(xiàn)的穿孔越多。

（四)反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)

扁平囊靠反面的最后1~2層，呈管狀吻合連通的復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

二、高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成

  高爾基體的化學(xué)組成介于細(xì)胞膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間，鼠肝細(xì)胞的高爾基體約含60%蛋白質(zhì)，40%脂類。

高爾基體各部分的標(biāo)志酶為：

順面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)：嗜鋨反應(yīng)

順面扁平囊：煙酰胺腺嘌呤二核苷（NADP)酶反應(yīng)

   反面扁平囊：TPP（焦磷酸硫胺素)酶反應(yīng)

   反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)：胞嘧啶單核苷酸酶反應(yīng)。

三、高爾基復(fù)合體體的功能

Rothman提出  順面囊：進(jìn)行磷酸化作用；磷酸轉(zhuǎn)移酶

  中扁囊：將乙酰葡萄糖胺加到蛋白質(zhì)上；轉(zhuǎn)移酶

  反面囊：對糖鏈的末端進(jìn)行修飾；半乳糖轉(zhuǎn)移酶

（一)蛋白質(zhì)的糖基化及糖鏈的修飾

蛋白質(zhì)合成在進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后即已進(jìn)行初步糖基化。隨后，糖蛋白在高爾基體中被進(jìn)一步糖基化和進(jìn)行糖鏈修飾，使蛋白質(zhì)更具多樣性，細(xì)胞具特異性。 

   連接在蛋白質(zhì)側(cè)鏈氨基上（N-連接)的寡糖有兩類：

復(fù)合寡聚糖：核心為甘露糖；末端有乳糖、唾液酸、巖藻糖殘基等

高甘露寡聚糖：只有兩個(gè)N-乙酰葡萄糖胺和多個(gè)甘露醇殘基

   許多糖蛋白還通過O-連接糖基化的方式進(jìn)行修飾，這種方式使將糖基選擇性的連接到如絲氨酸或蘇氨酸殘基側(cè)鏈-OH基上。

  糖基化的每一種糖基只能由特定的糖基轉(zhuǎn)移酶催化連接。在高爾基體中，不同的糖基轉(zhuǎn)移酶定位于不同區(qū)室的扁平囊中，蛋白質(zhì)按順序通過這些區(qū)室逐步轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中被扁平囊

中特定的酶依次切除或連接上糖基，使最后的成熟糖蛋白上的糖鏈有特定的次序，從而實(shí)現(xiàn)糖蛋白的多樣性和特異性。

（二)蛋白原的水解

  許多蛋白質(zhì)產(chǎn)物剛從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成時(shí)是分子較大的蛋白原，蛋白原必須在高爾基體中水解切除部分肽段或修飾成為成熟的分泌蛋白。

  如胰島素。剛合成的稱前胰島素原，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中切除信號肽，成為胰島素原（86個(gè)氨基酸)。再運(yùn)送到高爾基體通過特異的蛋白酶切除C肽段，使之成為獨(dú)立的A肽段和B肽段，組成有活性的胰島素（51個(gè)氨基酸)。

（三)蛋白質(zhì)的分揀與運(yùn)輸

1.溶酶體酶蛋白的分揀運(yùn)輸與溶酶體的形成  

在順面囊中溶酶體的酶蛋白上的甘露糖被磷酸轉(zhuǎn)移酶催化而成為6-磷酸甘露糖，而6-磷酸甘露糖可保護(hù)溶酶體酶蛋白上的甘露糖基，在高爾基體不同區(qū)室運(yùn)輸過程中免遭切除。

6-磷酸甘露糖作為一種化學(xué)信號被位于反面囊內(nèi)的膜鑲嵌受體識別結(jié)合，使溶酶體酶蛋白因此而選擇性富集，并在反面管網(wǎng)結(jié)構(gòu)被膜包裝出芽脫落，形成內(nèi)體性溶酶體。

  在酸性條件下，6-磷酸甘露糖與受體分離，受體形成空泡，返回到高爾基體反面管網(wǎng)區(qū)域或細(xì)胞膜上。

  6-磷酸甘露糖與受體分離后即被去磷酸化成為甘露糖

2.分泌蛋白的分揀運(yùn)輸

細(xì)胞的分泌蛋白種類很多，一些分泌蛋白通過基本分泌途徑形成小泡持續(xù)不斷的通過胞吐作用分泌到細(xì)胞外，這種方式又稱連續(xù)分泌。如胞外基質(zhì)中的糖蛋白、蛋白質(zhì)類激素和各種酶類；

特殊的分泌細(xì)胞還可將分泌物質(zhì)以很高的濃度儲(chǔ)存在分泌泡中，暫時(shí)存留在細(xì)胞質(zhì)，當(dāng)受到一定的條件刺激時(shí)才釋放到胞外，這種方式稱為調(diào)節(jié)分泌，或稱調(diào)節(jié)分泌途徑。如消化酶的分泌。

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)從高爾基體以出芽方式形成小泡時(shí)，小泡外表面常出現(xiàn)籠形蛋白被，成為有被小泡，其作用是介導(dǎo)跨膜受體的選擇性運(yùn)輸。

  另外，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體扁平囊之間有被小泡是非選擇性運(yùn)輸。

第三節(jié) 溶酶體（Ly)與內(nèi)體

  溶酶體是從高爾基體以出芽方式形成的，為直徑很小的囊狀小體，內(nèi)含多種酸性水解酶，可以消化多數(shù)外源性和內(nèi)源性物質(zhì)。

一、溶酶體的結(jié)構(gòu)

  溶酶體是一層厚約6nm的單位膜包圍而成的囊泡狀結(jié)構(gòu)，多呈圓形或橢圓形囊泡，大小不一。溶酶體內(nèi)容物有較高的電子密度，故較容易將溶酶體與其它細(xì)胞器區(qū)分開來。

圖：光鏡下的內(nèi)皮細(xì)胞：綠色熒光定位溶酶體、紅色顯示線粒體

二、溶酶體的酶

內(nèi)含60多種水解酶。大多為酸性水解酶，最適PH在4~6。這些酶可分為六大類：蛋白酶、核酸酶、糖苷酶、脂酶、磷酸酶、硫酸酶等�？蓪⒌鞍踪|(zhì)、脂肪、多糖、核酸等物質(zhì)水解成能被細(xì)胞重新利用的小分子物質(zhì)，從而為細(xì)胞的代謝提供原料。

   但是不同類型的細(xì)胞的溶酶體中所含酶的種類和數(shù)量是不同的，相同類型細(xì)胞的不同溶酶體所含的酶也不盡相同。

   溶酶體膜標(biāo)志酶：酸性磷酸酶。

三、溶酶體的類型

   根據(jù)溶酶體的功能狀態(tài)以及溶酶體中是否含有被水解的底物，通常將溶酶體分為初級溶酶體、次級溶酶體和殘余小體。

（一)初級溶酶體

初級溶酶體是剛從高爾基體出芽形成的內(nèi)含多種水解酶的含酶小體，此時(shí)小泡缺乏被水解的底物，小泡內(nèi)的酶亦無活性。

   初級溶酶體的形成是一個(gè)以甘露糖-6-磷酸為化學(xué)信號的、受體介導(dǎo)的選擇性包裝過程。

（二)次級溶酶體

初級溶酶體在細(xì)胞質(zhì)中與含被水解底物的小泡融合，從而時(shí)水解酶激活，開始水解，此時(shí)的溶酶體就稱次級溶酶體。

  在水解的過程中，溶酶體膜上的質(zhì)子泵通過利用水解ATP釋放的能量向溶酶體內(nèi)泵入大量H+，以維持水解酶所需的pH為5.0的酸性環(huán)境。

根據(jù)底物的來源和種類，含底物的小泡可分為三類：

1.內(nèi)體或稱內(nèi)吞體：是通過內(nèi)吞作用攝入胞外大分子物質(zhì)形成的；

2.自噬體：是細(xì)胞內(nèi)由來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包圍衰老或已不需要的細(xì)胞器和細(xì)胞器碎片形成的；

3.吞噬體：是特殊細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞吞噬大顆�；蛭⑸�物及異體細(xì)胞時(shí)形成的。

（三)殘余小體

消化過程中，一些物質(zhì)無法消化，或由于細(xì)胞衰老，水解酶活性下降，致使一些底物不

能完全被水解而殘留在溶酶體內(nèi)，這種含有殘余底物的溶酶體稱為殘余小體。有些殘?bào)w能通

過胞吐作用將殘余物質(zhì)排出胞外，有些則長期駐留于細(xì)胞中不被排出，如脂褐質(zhì)等。

四、內(nèi)體與溶酶體

內(nèi)體或內(nèi)吞體是細(xì)胞膜通過內(nèi)陷、出芽形成的特殊酸性囊泡，與細(xì)胞的內(nèi)吞作用以及溶酶體的形成、發(fā)育和成熟有關(guān)。

根據(jù)其與溶酶體的關(guān)系，可將內(nèi)體分為兩種形式：早期內(nèi)體和晚期內(nèi)體。

五、溶酶體的功能

（一)消化作用

1.異噬作用

溶酶體對細(xì)胞外源性物質(zhì)的消化作用稱為異噬作用。

   細(xì)胞的異噬作用既可以消化外界物質(zhì)獲取營養(yǎng)，又可以消除異體物質(zhì)進(jìn)行機(jī)體防御，是細(xì)胞利用外源物質(zhì)和構(gòu)成防御屏障的重要形式。

2.自噬作用

細(xì)胞內(nèi)因生理或病理而被破壞、損傷或衰老的細(xì)胞器通過形成自噬體，并被溶酶體消化，溶酶體的這一功能即自噬作用。

   溶酶體本身也可以相互吞噬（溶噬)，以降解過剩的溶酶體。   細(xì)胞在饑餓狀態(tài)下通過溶酶體的自噬作用消化部分自身物質(zhì)，可以維持細(xì)胞生存避免整個(gè)細(xì)胞死亡。

  在衰老和病理狀態(tài)下，細(xì)胞也會(huì)發(fā)生自噬作用，這是一種病態(tài)反應(yīng)。

3.分泌自噬

溶酶體對細(xì)胞內(nèi)分泌顆粒的吞噬作用稱為分泌自噬。

在分泌細(xì)胞中，溶酶體可與一部分分泌顆粒融合，然后將這些分泌顆粒降解。

  如哺乳動(dòng)物的母體中斷哺乳時(shí)，乳腺細(xì)胞內(nèi)的乳汁顆�？梢酝ㄟ^上述作用而重新利用。

（二)自溶作用

  如細(xì)胞內(nèi)溶酶體膜破裂而使消化酶釋放到細(xì)胞質(zhì)中將導(dǎo)致細(xì)胞本身被消化，這就是細(xì)胞的自溶作用。

正常機(jī)體個(gè)體發(fā)育過程中，組織器官的形成是由基因的特殊程序控制的，在這一過程中溶酶體起重要作用。例如蝌蚪變成蛙時(shí)尾部的消失。

非正常生理下，如動(dòng)物機(jī)體死亡后細(xì)胞溶酶體

膜迅速破裂導(dǎo)致機(jī)體的迅速腐爛。

病理狀態(tài)下，溶酶體膜破裂造成的細(xì)胞自溶作用也很常見。如類風(fēng)濕。

（三)胞外消化

溶酶體也可以通過向胞外釋放酶蛋白而消化胞外物質(zhì)。

   如精子的頂體，釋放水解酶，消化卵外膜的濾泡細(xì)胞，使精子順利進(jìn)入卵細(xì)胞。

   另外，破骨細(xì)胞也是通過將溶酶體中的酶釋放到細(xì)胞外而產(chǎn)生骨質(zhì)溶解作用的。

六、溶酶體與人類疾病

（一)溶酶體與職業(yè)病

  矽肺是工礦企業(yè)工人的職業(yè)病，由于長期吸入二氧化硅（SiO₂)粉塵，硅塵被巨噬細(xì)胞吞噬，形成吞噬體，并與溶酶體結(jié)合形成吞噬溶酶體。二氧化硅在溶酶體中無法消化而聚集形成硅酸。硅酸使溶酶體膜破裂，引起巨噬細(xì)胞死亡，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增生，形成矽肺。

（二)先天性溶酶體病

  先天性溶酶體�。菏侵高z傳因素導(dǎo)致溶酶體缺乏某種酶，致使相應(yīng)底物不能被消化而蓄積在溶酶體中導(dǎo)致的代謝障礙性疾病，又稱為貯積性疾病。

已知有40多種先天性溶酶體病。由于特定的酶缺乏或不能正常行使其功能，導(dǎo)致相應(yīng)的底物不能被消化而蓄積于次級溶酶體內(nèi)，大量含有蓄積底物的次級溶酶體積累造成細(xì)胞溶酶體過載，影響了細(xì)胞及胞內(nèi)溶酶體的正常功能，引起疾病。

? 如Ⅱ型糖原蓄積癥即是先天性溶酶體病。此病是由病人體內(nèi)細(xì)胞溶酶體缺乏α-1,4-葡萄糖苷酶，使糖原分解無法正常進(jìn)行，大量糖原蓄積于溶酶體，由此而導(dǎo)致多個(gè)器官功能受損。

第四節(jié)   過氧化物酶體

  過氧化物酶體又稱微體，是一層單位膜包裹而成的囊泡狀細(xì)胞器，普遍存在于真核細(xì)胞中。

  過氧化物酶體內(nèi)含多種氧化酶，如尿酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶、過氧化氫酶等。

  植物中有很多微體，如乙醛酸循環(huán)體。

過氧化氫（H₂O₂)是細(xì)胞中物質(zhì)氧化產(chǎn)生的副產(chǎn)物，它對細(xì)胞有一定的毒害作用。過氧化氫酶可將細(xì)胞內(nèi)多余的H₂O₂消化還原成水和氫。起解毒作用。

 過氧化氫酶是過氧化物酶體的標(biāo)志酶。

   RH₂ + O₂  → H₂O₂

   H₂O₂ + R'H₂ → R' + 2H₂O

思考題

１、何謂內(nèi)膜系統(tǒng)，包含哪些細(xì)胞器？

２、簡述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)、分類及功能。

３、簡述高爾基體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能。

４、細(xì)胞中的溶酶體有幾種類型？溶酶體有幾種消化功能？每一種消化的特點(diǎn)如何？

５、試述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體三種細(xì)胞器在結(jié)構(gòu)和功能上的相關(guān)性。

6、試述酶蛋白合成后在內(nèi)膜系統(tǒng)中的加工及運(yùn)輸過程。

第五章  細(xì)胞骨架系統(tǒng)

細(xì)胞骨架（cytoskeleton)：真核細(xì)胞內(nèi)由微管、微絲、中間絲等蛋白纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

   這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、信息傳遞及增殖與分化等都有重要作用。

Kolzoff(1928)提出細(xì)胞骨架概念。

Shanterback(1963)在水螅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)微管。

   目前，細(xì)胞骨架研究已進(jìn)入分子水平。

圖：光鏡下細(xì)胞骨架：紅色熒光顯示微絲 、黃色顯示微管、

蘭色顯示細(xì)胞核。

圖：電鏡下顯示微絲

第一節(jié) 微管

  分散在細(xì)胞質(zhì)中（多數(shù)細(xì)胞)，存在于所有真核細(xì)胞，

  胞內(nèi)呈網(wǎng)狀或束狀分布、平行成束排列（神經(jīng)細(xì)胞)、

或排列為一定的幾何圖形樣結(jié)構(gòu)（中心粒、鞭毛、纖毛)。

一、微管的形態(tài)結(jié)構(gòu)和存在形式

  圖：中空、管狀纖維，外徑24~26nm，

內(nèi)徑15nm，管壁厚5nm，長短不一。

1.結(jié)構(gòu)：

微管蛋白α、β亞基聚合成異二聚體，異二聚體相連排列而成原纖維。

2.存在形式

單管：質(zhì)膜下的微管，不穩(wěn)定

二聯(lián)管：鞭毛、纖毛的桿部，穩(wěn)定

三聯(lián)管：中心粒、鞭毛、纖毛的基體部，穩(wěn)定

二、微管的分子組成

   微管主要由微管蛋白構(gòu)成，包括微管  蛋白α、β、γ。

   α、β微管蛋白占微管總蛋白量80~95%，通常以α、β異二聚體存在。

   γ微管蛋白存在于微管組織中心（微管裝配始發(fā)區(qū)域，微管極性的確定及在細(xì)胞分裂中起作用)。

三、微管的組裝及調(diào)節(jié)

（一)微管的體外裝

裝配條件：α、β異二聚體達(dá)臨界濃度(約1mg/ml)，有Mg2+、無Ca2+、pH6.9、37℃，GTP提供能量。

   （+)裝配快 （－)裝配慢。

     踏車運(yùn)動(dòng)：一定條件下，

   （+)組裝  （－)去組裝。

   圖：Characteristics of MT assembly

（二)微管的體內(nèi)裝配

   遵循體外裝配規(guī)律，還受嚴(yán)格時(shí)間、空間控制。

   時(shí)間控制：如紡錘絲微管的聚合與解聚發(fā)生在細(xì)胞分裂期，這是生命活動(dòng)的特殊時(shí)刻。

   空間控制：微管組織中心，微管裝配的特殊始發(fā)區(qū)域，包括中心體、基體、動(dòng)粒

   正常生理狀態(tài)下，裝配先由微管組織中心開始。

微管組織中心：活細(xì)胞中，微管組裝時(shí)，總是以某部位為中心開始聚集， 這 個(gè)中心稱為微管組織中心,包括中心粒、 星體和動(dòng)粒等。

微管組織中心決定細(xì)胞微管的極性，微管的負(fù)端指向微管組織中心，正端離開微管組織中心。

γTuRC存在于微管組織中心，就像一顆種子，成為更多異二聚體結(jié)合上去的核心，微管從此生長、延長。

? 圖：MT are nucleated by a protein complex containing ?-tubulin

（三)微管裝配的調(diào)節(jié)

   體內(nèi)微管蛋白的合成是可以自我調(diào)節(jié)的多余的微管蛋白單體結(jié)合于合成微管蛋白的核糖體上，導(dǎo)致微管蛋白mRNA降解。

   微管在體內(nèi)的裝配和去裝配，在時(shí)間和空間上高度有序。

   如：細(xì)胞分裂期微管的裝配、去裝配。

   γ微管蛋白或γTuRC中的某些蛋白質(zhì)被磷酸化，從而打開γTuRC組織形成微管的能力。

（四)微管敏感的藥物

  紫杉酚（加速聚合)

  秋水仙素（解聚)

  長春堿（抑制聚合)

  nocodazole（阻斷聚合)等

四、微管結(jié)合蛋白

  微管結(jié)合蛋白：一些同微管結(jié)合的輔助蛋白，總與微管共存，參與微管裝配，是微管的結(jié)構(gòu)和功能所必需的成分。

（1)堿性的微管結(jié)合區(qū)域：與微管結(jié)合，加速微管成核作用。

（2)酸性的突出區(qū)域：以橫橋的方式與其他骨架纖維相連接。

高等生物的微管結(jié)合蛋白有：

   MAP1：

   MAP2：使微管成束時(shí)保持較寬的間隔。

   MAP4：

   Tau：  使微管成束時(shí)緊密。

五、微管的主要功能

（一)構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)狀支架，支持和維持細(xì)胞形態(tài)

（二)參與中心粒、纖毛和鞭毛形成

1、中心粒：

  9組三聯(lián)管圍成圓筒狀結(jié)構(gòu)。動(dòng)物細(xì)胞中主要的微管組織中心。

  中心粒為成對存在且相互垂直短筒狀小體。

  每個(gè)短筒狀小體由9組三聯(lián)體微管斜向排列呈風(fēng)車狀排列而成，為(9*3)結(jié)構(gòu)

2、纖毛

3、鞭毛

（三)維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的定位和分布

  使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞質(zhì)中展開分布，使高爾基體靠近細(xì)胞核，染色體向兩極移動(dòng)等。

（四)為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸提供軌道

  細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的定向運(yùn)送，特別是膜泡運(yùn)輸，與微管的存在有關(guān)。例如神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞分泌顆粒、色素顆粒及線粒體的快速運(yùn)動(dòng)都是沿微管進(jìn)行的。

  馬達(dá)蛋白：胞質(zhì)動(dòng)力蛋白、驅(qū)動(dòng)蛋白

圖：馬達(dá)蛋白

第二節(jié)  微絲

一、微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和存在形式：

圖：光鏡下綠色顯示肌動(dòng)蛋白

二、微絲的分子組成

G肌動(dòng)蛋白（肌動(dòng)蛋白單體，呈啞鈴形)

   ATP（或ADP)

   Mg2+和K+或Na+

F肌動(dòng)蛋白（絲形肌動(dòng)蛋白)

肌動(dòng)蛋白分子球形，直徑為2-3nm，有三類，即?、?、?，有極性。?單體存在于肌細(xì)胞中；?和?單體存在于非肌細(xì)胞中。

圖：肌動(dòng)蛋白分子結(jié)構(gòu)

肌動(dòng)蛋白纖維：

“T型”纖維：傾向于組裝。與ATP結(jié)合

“D型”纖維：傾向于去組裝。與ADP結(jié)合

   鬼筆環(huán)肽抑制微絲解聚，穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白纖維；

   細(xì)胞松弛素抑制肌動(dòng)蛋白的聚合。

三、微絲的組裝及其調(diào)節(jié)

極性組裝：組裝速度快的一極為正端，組裝速度慢的為負(fù)端。

在一定條件下，微絲正端組裝，負(fù)端去組裝，表現(xiàn)出踏車現(xiàn)象。

微絲體內(nèi)裝配有成核作用。

微絲裝配受ATP、Ca2+、Na+、K+、功能、外部信號影響。

四、微絲結(jié)合蛋白

（一)肌細(xì)胞中的微絲結(jié)合蛋白

1、原肌球蛋白：由兩條平行的多肽鏈形成的

螺旋結(jié)構(gòu)，長約40nm，位于肌動(dòng)蛋白纖維的螺旋溝內(nèi)。

2、肌鈣蛋白：是一種特大的球蛋白，由3個(gè)亞基組成。

3、肌球蛋白：是一種收縮蛋白，有多種類型。

圖：球形單體 G-肌動(dòng)蛋白的兩個(gè)亞基

肌球蛋白常聚合為兩極纖維

（二)非肌細(xì)胞中微絲結(jié)合蛋白

   有 40多種，主要與微絲裝配及功能有關(guān)。大多以簡單的方式與肌動(dòng)蛋白相結(jié)合，形成多種不同的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并具有多種功能。

  如：血影蛋白、絨毛蛋白。

五、微絲的主要功能

（一)支撐作用

  1、形成應(yīng)力纖維

  2、支持微絨毛

（二)參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)

  1、變形運(yùn)動(dòng)

  2、細(xì)胞分裂

  3、肌肉收縮

（三)參與胞內(nèi)信息傳遞

圖：Thick and thin filaments sliding model

圖：Excitation-contraction coupling process

第三節(jié)  中間絲

中間絲直徑直徑8~10nm，介于微管和微絲之間，也稱中間纖維、中等纖維。是細(xì)胞骨架的一種主要成分在細(xì)胞構(gòu)建、分化等多種生命活動(dòng)中起重要的作用。

一、中間絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和分布

中空管狀結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)極穩(wěn)定

分布具有高度的組織特異性。

二、中間絲的化學(xué)組成和分類

（一)化學(xué)組成  

中間絲蛋白是一個(gè)多基因家族、具高度同源性，化學(xué)性質(zhì)各不相同，結(jié)構(gòu)上具有多形性，受發(fā)育階段的調(diào)節(jié)。

頭部：位于N-末端，非螺旋結(jié)構(gòu)，球形區(qū)域；

桿部：四段高度保守α螺旋形成的超螺旋；

尾部：C-末端球形區(qū)域。

（二)分類

1、角蛋白纖維：上皮細(xì)胞、毛發(fā)、指甲。

2、神經(jīng)元纖維：神經(jīng)元軸突等。

3、波形蛋白樣纖維：間質(zhì)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞等。

4、核纖層蛋白：細(xì)胞內(nèi)層核膜。

三、中間絲的組裝及其調(diào)節(jié)

組裝：

   (1)二聚體（兩相鄰亞基對應(yīng)α螺桿區(qū)形成雙股超螺旋)。

   (2)四聚體亞單位（指向相反的超螺旋二聚體交錯(cuò)排列而成)。

   (3)八聚體原纖維（四聚體組裝成)。

   (4)中空管狀中間絲（八聚體疏水側(cè)面相互作用組裝成中空管狀的中間絲)。

圖：IFs assemble from fibrous subunits

調(diào)節(jié)：

  中間絲組裝、去組裝機(jī)制不清楚，正常條件下，蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)節(jié)中間去組裝。

中間絲裝配的特點(diǎn)：

①α螺旋是反向平行排列，兩端對稱，無極性；

②遵循半分子長度交錯(cuò)原則進(jìn)行裝配；

③蛋白纖維可形成同種聚合體或異種聚合體；

④體外裝配無需其他物質(zhì)參與；

⑤中等纖維蛋白絕大部分裝配成中等纖維；

⑥中間絲頭尾非螺旋區(qū)起穩(wěn)定中間絲和連接其他結(jié)構(gòu)的作用，是中間絲組裝畢不可少的。   

四、中間絲結(jié)合蛋白

非中間絲組成蛋白，但在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系。如：

  使角蛋白成束的filaggrin，

  使波形蛋白成束的plectin。

 另外還有MAP2、血影蛋白、ankyrin、desmoplakin

 五、中間絲的功能

（一)細(xì)胞內(nèi)支撐作用

（二)參與相鄰細(xì)胞間、細(xì)胞與基膜間的連接

（三)參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞及物質(zhì)運(yùn)輸

（四)與細(xì)胞分化有關(guān)

圖：Summary: Cytoskeletal functions

微管、微絲、中間纖維的比較

   微管   微絲 中間纖維

組成  微管蛋白  肌動(dòng)蛋白  角蛋白、結(jié)蛋白、  

   微管相關(guān)蛋白 微絲結(jié)合蛋白 波形蛋白、

  膠原纖維蛋白

  神經(jīng)絲蛋白

直徑  20-30nm 6-7nm 7-11nm

結(jié)構(gòu)  管狀 雙螺旋狀 管狀

組裝能量 GTP  ATP 無

作用因素 秋水仙素   細(xì)胞松馳素   秋水仙素

  鬼筆環(huán)肽 胰酶

 功能 細(xì)胞支架、 支架、 細(xì)胞器定位等

   運(yùn)動(dòng)等  胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)?nbsp; 

細(xì)胞骨架與疾病

1.男性不育

2.老年癡呆

3.進(jìn)行性肌萎縮

第六章  核糖體

   核糖體是由rRNA和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合生物大分子。

   核糖體是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場所。

圖：電鏡下顯示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔和表面附著核糖體

第一節(jié)  核糖體的一般特征

一、核糖體的種類

   原核細(xì)胞核糖體：70S（50S+30S)

   真核細(xì)胞核糖體：80S（60S+40S)

  細(xì)胞質(zhì)核糖體  

  葉綠體核糖體

  細(xì)胞器核糖體

  線粒體核糖體

 沉降系數(shù)：是衡量物質(zhì)在離心力作用下沉降的速度，一般以S單位來表示。

 核糖體的數(shù)量與細(xì)胞的功能密切相關(guān)。

原核細(xì)胞約有16×103個(gè)核糖體。

真核細(xì)胞約有1×106個(gè)核糖體。

蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中核糖體的數(shù)量就多。

二、核糖體的形態(tài)大小

形態(tài)大小不規(guī)則顆粒狀,直徑15～25mm，無膜包被(非膜性細(xì)胞器)。

大、小亞基以特定形式聚合成功能性的核糖體。

   核糖體合成蛋白質(zhì)時(shí)，大小亞基必須結(jié)合成完整核糖體。

   大、小亞基分散于細(xì)胞質(zhì)中――非功能態(tài)；

   大、小亞結(jié)構(gòu)結(jié)合，游離于細(xì)胞質(zhì)中或附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上----功能態(tài)。

圖：細(xì)胞中核糖體的存在形式：

  游離核糖體   游離于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。

  附著核糖體   附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。

三、核糖體的化學(xué)組成

  rRNA 60%

  蛋白質(zhì)40%

原核細(xì)胞   真核細(xì)胞

核糖體   70s  80s

亞基 50s+30s   60s+40s

rRNA   5s、16s、23s 5s、5.8s、18s、28s

蛋白質(zhì)  55種（34+21)  83種（50+33)

四、核糖體的聚合與解聚

  Mg2+濃度1~10mmol/L，大小亞基聚合

成單核糖體；

  Mg2+濃度<1mmol/L， 單核糖體解離

   成大小亞基；

  Mg2+濃度>10mmol/L，2個(gè)單核糖體 

   結(jié)合成二聚體。

 多聚核糖體：多個(gè)核糖體同時(shí)結(jié)合在一個(gè)mRNA分子上。  

第二節(jié)  核糖體的結(jié)構(gòu)和功能

  一、核糖體的結(jié)構(gòu)

（一)rRNA結(jié)構(gòu)

  核糖體中，單鏈rRNA分子的自身堿基相互配對，形成雙鏈配對區(qū)。配對區(qū)呈干狀，并以鏈內(nèi)氫鍵結(jié)合成螺旋狀；非配對區(qū)呈環(huán)狀或泡狀，與配對區(qū)相間排列，形成特定次級結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，rRNA再進(jìn)一步折疊成特定空間結(jié)構(gòu)。

圖： rRNA一級結(jié)構(gòu)由1542個(gè)核苷酸組成。

1、5’結(jié)構(gòu)域：1~556個(gè)核苷酸；

2、中心結(jié)構(gòu)域：557~918個(gè)核苷酸，是與蛋白質(zhì)結(jié)合的部位；

3、3’結(jié)構(gòu)域：920~1396個(gè)核苷酸，位于小亞基的頭部；

4、第四結(jié)構(gòu)域：1409~1491個(gè)核苷酸，靠近小亞基的裂口處

（二)蛋白質(zhì)在核糖體結(jié)構(gòu)中的地位

核糖體中，蛋白質(zhì)亞基的位置是特定的，決定于：

①蛋白質(zhì)與rRNA特殊的識別和結(jié)合關(guān)系， ②與蛋白質(zhì)的作用有關(guān)。

核糖體空間結(jié)構(gòu)中，rRNA和蛋白質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系取決于：

①rRNA的核苷酸序列、空間結(jié)構(gòu)；

②蛋白質(zhì)氨基酸種類、順序、空間結(jié)構(gòu)。

（三)核糖體的重要活性部位

1、mRNA結(jié)合位位于小亞基上與mRNA結(jié)合

2、氨酰tRNA結(jié)合位（A位或受位)大亞基上，接受氨基酸―tRNA位

3、肽基tRNA結(jié)合位（P位或給位)小亞基上，釋放tRNA位

4、轉(zhuǎn)肽酶部位：大亞基上，催化肽鍵形成

5、中央管與出口位：大亞基上，新生肽鏈出口位

6、GTP酶位：大亞基上， 移位A ?P

7、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜附著位點(diǎn)及其他酶和相關(guān)因子結(jié)合位點(diǎn)：

二、核糖體的功能

合成蛋白質(zhì)的機(jī)器

   游離核糖體合成細(xì)胞本身所需結(jié)構(gòu)蛋白，如細(xì)胞內(nèi)代謝酶、紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白、肌細(xì)胞的肌動(dòng)蛋白等。

   附著核糖體合成分泌蛋白，如激素、抗體、酶類等， 溶酶體酶也是附著核糖體合成的。

（一)rRNA的功能

   rRNA在核糖體構(gòu)建和功能執(zhí)行（主要為蛋白質(zhì)合成)上占主導(dǎo)地位。  

1、rRNA在核糖體形態(tài)構(gòu)建中的作用

  在核糖體形態(tài)構(gòu)建過程中，rRNA起骨架作用，

  蛋白質(zhì)依其與rRNA特定堿基序列識別，定位在特定的空間位置 。

2、rRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用

 (1)與mRNA相互作用

 (2)與tRNA相互作用

(3)在核糖體大小亞基聯(lián)合中的作用

 (4)rRNA參與催化肽鍵形成

核酶：具有催化生化反應(yīng)能力的RNA。

（二)核糖體蛋白質(zhì)的功能

   在蛋白質(zhì)合成過程中起間接、輔助作用 。

核糖體的形成

形成位置：核仁

形成過程：核仁組織中心的rDNA為rRNA基因，rDNA轉(zhuǎn)錄形成rRNA；

蛋白質(zhì)由胞質(zhì)經(jīng)核孔進(jìn)入核仁區(qū)，與rRNA組裝為大、小亞基，再經(jīng)核孔進(jìn)入胞質(zhì)。

第七章  線粒體

? 線粒體（單數(shù)mitochondrion，復(fù)數(shù)mitochondria)在真核細(xì)胞普遍存在是細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)能、貯能和放能中心，細(xì)胞生命活動(dòng)所需能量80%以上，由其提供，常被喻為“動(dòng)力工廠”。

? 1894年，Altmann用光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)桿狀、顆粒狀結(jié)構(gòu)，稱為原生粒。

? 1897年，Benda用結(jié)晶紫染色，觀察到線狀、顆粒狀細(xì)胞器，稱為線粒體。

? 1900年，Michaelis用詹納斯綠染色，證明線粒體是氧化還原場所。

? 1948年，Hogeboom分離出線粒體，證明線粒體是細(xì)胞呼吸部位。

? 1963年，Nass在雞卵母細(xì)胞發(fā)現(xiàn)mtDNA。

第一節(jié)  線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布

 一、線粒體的形態(tài)、大小及數(shù)目

（一)線粒體的一般形態(tài)

光鏡下，線粒體的形狀多種多樣，有粒狀、桿狀、圓形、啞玲形、星形、“丫”形，以粒狀、桿狀為最多。

  細(xì)胞種類不同，生理狀況不同，則線粒體形態(tài)各異。

  線狀 粒狀

   短  長（生長)

圖：滲透壓變動(dòng)引起線粒體性狀和大小的改變

圖：從細(xì)胞的立體結(jié)構(gòu)看線粒體的形態(tài)

短棒狀或小球狀

（二)線粒體的大小和數(shù)目

? 線粒體的大小

? 一般直徑為0.5~1.0μm，長2~3μm，最長可達(dá)10μm。

?  線粒體數(shù)目

? 不同細(xì)胞、不同組織線粒體數(shù)目不同，其范圍在1萬~50萬個(gè)； 一般地，生理活動(dòng)旺盛的細(xì)胞線粒體要比代謝不旺盛細(xì)胞線粒體數(shù)目多。

不同細(xì)胞中數(shù)目不同，約1--50萬個(gè)不等。

二、線粒體的分布

? 線粒體在胞內(nèi)分布有一定規(guī)律性，常位于需能較多的部位。

? 如：腎小管細(xì)胞、肌細(xì)胞的肌原纖維、精子的尾部等。

三、線粒體的超微結(jié)構(gòu)

? 電鏡下，線粒體是兩層單位膜圍成的、封閉的囊狀結(jié)構(gòu)。

? 主要由  外膜、內(nèi)膜、膜間腔、基質(zhì)四部分組成。

線粒體的結(jié)構(gòu)——超微結(jié)構(gòu)

  （一)外膜：均厚5.5nm，由整齊圓柱狀蛋白組成，有多種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白形成通道，10KD以下的物質(zhì)可通過。

  （二)內(nèi)膜：厚約4.5 nm，通透性小，具高度選擇通透性。膜蛋白豐富，且形成許多呼吸鏈。

  嵴：內(nèi)膜內(nèi)折形成許多指狀突起。

  基粒（ATP酶復(fù)合體)：內(nèi)膜上的顆粒狀結(jié)構(gòu)。

ATP酶復(fù)合體 能催化ADP→ATP，屬跨膜蛋白。

? 1、F1因子：位于頭部，按3α：3β：1γ：1δ：1ε比例組成，催化ATP合成（須頭+柄+基片相連)。

? 2、ATP酶調(diào)節(jié)成分：①F1抑制蛋白  位于頭部上緣，與F1因子結(jié)合，抑制ATP合成（反饋調(diào)節(jié))。②寡霉素敏感性授與蛋白  位于柄部，阻斷ATP合成。③蛋白F6  位于柄部，F(xiàn)0和F1結(jié)合必需蛋白。

? 3、F0因子 位于內(nèi)膜，按1a：2b：12c單位比例組成，內(nèi)膜質(zhì)子通道。

   （三)膜間腔：也稱 嵴內(nèi)腔（外腔)－ 內(nèi)膜與外膜之間的腔隙。含許多酶類、底物、輔助因子。內(nèi)外膜緊密接觸處稱接觸點(diǎn)，為線粒體蛋白的入徑處。

   （四)基質(zhì)（內(nèi)腔、嵴間腔)：內(nèi)膜所圍的內(nèi)部空間，含三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化等有關(guān)的酶及線粒體DNA、rRNA、 tRNA等。

第二節(jié)  線粒體的化學(xué)組成及酶的定位

一、線粒體的化學(xué)組成 

（一)蛋白質(zhì)

?   蛋白質(zhì)分布與線粒體功能活動(dòng)有關(guān)。  

?    ①可溶性蛋白酶、周圍蛋白；

?    ②不溶性蛋白膜蛋白。

?（二)脂類

?   磷脂占90%左右，含豐富心磷脂和少量膽固醇。內(nèi)外膜蛋白質(zhì)/脂類比例不同。

二、線粒體中酶的定位

?    含多種酶，已確認(rèn)120余種。

第三節(jié)  線粒體的功能

? 線粒體是細(xì)胞氧化場所，線粒體能進(jìn)行內(nèi)外物質(zhì)交換、可參與多種生命現(xiàn)象形成。

? 細(xì)胞氧化：在酶的催化下，細(xì)胞將供能物質(zhì)（氨基酸、脂肪、糖等)氧化并釋放能量的過程。又稱細(xì)胞呼吸（消耗O2，放出CO2，H2O)。

細(xì)胞氧化過程

一、糖酵解。

二、乙酰輔酶A生成。

三、三羧酸循環(huán)。

四、電子傳遞和氧化磷酸化偶聯(lián)。

   通過糖酵解、乙酰輔酶A生成、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化，一分子葡萄糖 →→→ 38（或36)分子ATP，其中僅2分子ATP在線粒體外形成。

? 電子傳遞和氧化磷酸化

? 一分子葡萄糖經(jīng)無氧氧化，丙酮酸脫氫和TAC

? 循環(huán)共產(chǎn)生6分子CO2和12對H，這些H必須進(jìn)一步氧化成為水,整個(gè)有氧氧化過程才能完成。但H并不能與O2直接結(jié)合, 一般認(rèn)為H必需首先解離為H+和e-, 

? 電子經(jīng)過線粒體內(nèi)膜上酶體系的逐級傳遞最終使1/2 O2成為O-，后者再與基質(zhì)中的2個(gè)H+化合生成H2O。這一傳遞電子的酶體系是一系列能夠可逆地接受和釋放H+和e-的化學(xué)物質(zhì)所組成，它們在內(nèi)膜上有序地排列成相互關(guān)聯(lián)的鏈狀稱為呼吸鏈。

? 氧化磷酸化：經(jīng)糖酵解和三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2是兩種還原性的電子載體，它們所攜帶的電子經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈逐級傳遞給O2并將H+從線粒體基質(zhì)泵入膜間隙，這在膜間隙和基質(zhì)間產(chǎn)生了H+質(zhì)子梯度，當(dāng)H+通過ATP合成酶裝置進(jìn)入基質(zhì)時(shí)，可使ADP分子與磷酸基團(tuán)合成ATP。

?    ADP+Pi →ATP

第四節(jié)  線粒體的遺傳與半自主性

? 線粒體的半自主性可自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。

線粒體自主性   有其特殊的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。

    有其特殊的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。

? 線粒體非自主性：mtDNA信息量小，只能合成約10%的內(nèi)膜蛋白，線粒體內(nèi)90%以上酶及結(jié)構(gòu)蛋白為核基因組蛋白。

圖：線粒體的遺傳

?   mtDNA具遺傳性。線粒體遺傳屬母系遺傳。

一、線粒體DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

?    在真核細(xì)胞中，線粒體DNA大多為雙鏈閉環(huán)分子，裸露。

? 外環(huán)為重鏈（H)，

? 內(nèi)環(huán)為輕鏈（L)。

?   一個(gè)線粒體內(nèi)可有1個(gè)或幾個(gè)mtDNA分子 。

? 人mtDNA  全長16569bp

?   2個(gè)rRNA

? 編碼   22個(gè)tRNA

?   13種蛋白質(zhì)

? 其特點(diǎn)是：基因排列緊湊，無內(nèi)含子

? 線粒體DNA也是以自身為模板，進(jìn)行半保留復(fù)制；

? 線粒體DNA聚合酶是核基因編碼的；

? 線粒體DNA的復(fù)制與核DNA的復(fù)制是不同步的，它不限于S期，可延續(xù)在整個(gè)周期；

? 線粒體DNA具有其獨(dú)特的遺傳密碼，即啟始密碼不同、終止密碼不同、有些氨基酸的密碼也不同。

二、線粒體的蛋白質(zhì)合成與運(yùn)輸

? 線粒體的蛋白質(zhì)

? 線粒體內(nèi)有百余種蛋白，它本身僅能合成10%左右，其余屬于核基因決定的線粒體蛋白。

核基因決定的蛋白進(jìn)入線粒體的方式：

? ①少數(shù)蛋白直接插入接觸點(diǎn)，進(jìn)入線粒體后，沿內(nèi)膜移動(dòng)。

? ②多數(shù)蛋白合成后，在肽鏈N-端連接引導(dǎo)肽，引導(dǎo)肽和線粒體膜結(jié)合，跨膜運(yùn)輸。

? 引導(dǎo)肽（引導(dǎo)序列)：一段可引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體并使其定位的氨基酸序列，連接在進(jìn)入線粒體蛋白肽鏈的N-端。

?    線粒體外膜上有：

?    與蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的受體

?    插入蛋白

?    線粒體蛋白前體上含：

?    引導(dǎo)肽

?    停止轉(zhuǎn)運(yùn)肽。

? 核基因決定的線粒體蛋白，在跨膜移位前必須轉(zhuǎn)變?yōu)檎郫B狀態(tài)，才能順利穿膜，穿膜后，又須恢復(fù)相應(yīng)折疊，方可發(fā)揮功能。

? 分子伴侶可協(xié)調(diào)、伴隨目的蛋白跨膜移位，參與目的蛋白的解折疊和重折疊。

? 線粒體的起源  

?   1．內(nèi)共生假說

?   細(xì)菌被原始前真核細(xì)胞吞噬未被消化，反而與前真核細(xì)胞共生，最終演化為線粒體。

?   2．分化假說

? 原始的原核細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)陷分化而成。

第五節(jié) 線粒體與醫(yī)學(xué)

   線粒體是一敏感的細(xì)胞器,可隨細(xì)胞代謝狀況而發(fā)生變化，與醫(yī)學(xué)有一定關(guān)系。

一、線粒體作為疾病診斷和環(huán)境因素測定的指標(biāo)：

  缺血--內(nèi)室濃縮、外室擴(kuò)大、

  體積增加、凝集、腫脹

  低滲--顆�；�、腫脹

  輻射--缺嵴、空化

  腫瘤--線粒體數(shù)目減少

? （一)線粒體與腫瘤

? 腫瘤組織代謝的特點(diǎn)是無氧酵解，腫瘤細(xì)胞呼吸減弱，其線粒體較相應(yīng)組織為少，線粒體內(nèi)嵴減少，電子傳遞酶系及ATP酶含量減少。  致癌物質(zhì)易與線粒體DNA結(jié)合，使線粒體DNA發(fā)生突變。

? （二)線粒體對缺血性損傷的反應(yīng)

? 當(dāng)機(jī)體組織和器官缺血時(shí)，細(xì)胞內(nèi)氧壓即下降，線粒體失去呼吸控制；缺血在1小時(shí)之內(nèi)，線粒體內(nèi)室濃縮、外室擴(kuò)大、體積增加；持續(xù)缺血線粒體發(fā)生凝集、腫脹、基質(zhì)成分變性，以致解體消失。

? 二、藥物或毒物對線粒體的作用

  一氧化碳中毒（缺氧、呼吸鏈?zhǔn)茏?

   氰化物中毒（分子小、擴(kuò)散快、與細(xì)胞色素氧化酶結(jié)合，阻斷電子傳遞)

? 三、線粒體DNA突變與疾病

? 主要累積神經(jīng)、肌肉系統(tǒng)。

 如：KSS 綜合癥：眼肌麻痹、小腦、心臟異常。

   MELAS 綜合癥：中風(fēng)樣發(fā)作、癲癇、癡呆。

   Leber’s遺傳性視神經(jīng)�。阂暽窬珘模�中內(nèi)視力消失。

線粒體心肌�。�心力衰竭、全身肌無力伴水腫等、周圍視力存在。

帕金森�。�震顫性麻痹，癡呆等。

? 線粒體遺傳的特點(diǎn)：母系遺傳

? 遺傳瓶頸：指卵母細(xì)胞發(fā)育到成熟的卵細(xì)胞時(shí)，線粒體的數(shù)目從105個(gè)銳減到少于100個(gè)的過程。它可以使突變線粒體DNA不能傳下去。

? “閾值”效應(yīng)：指突變的線粒體DNA在某一特定的組織中儲(chǔ)存的數(shù)量達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，才影響到細(xì)胞的功能導(dǎo)致疾病。

? 四、線粒體與衰老

? 線粒體DNA突變或缺失，可引起細(xì)胞氧化作用受損，氧自由基量加大，隨即線粒體損傷也加大，這些損傷與幾種退化性疾病，如帕金森病、早老性癡呆癥等衰老現(xiàn)象均有關(guān)系。

? 由于線粒體DNA的損傷不易修復(fù)，通過溶酶體的自噬作用所清除的異常線粒體有限，造成攜帶受損DNA的線粒體隨年齡逐漸積累。

? 五、線粒體與細(xì)胞凋亡

? 細(xì)胞凋亡：是一種由基因控制的細(xì)胞自殺性死亡過程。細(xì)胞凋亡的特征表現(xiàn)為細(xì)胞體積收縮、染色體凝集、DNA片段化、核膜崩解、磷脂酰絲氨酸的外翻等，機(jī)體無炎癥反應(yīng)。

? 線粒體是細(xì)胞凋亡的執(zhí)行者。實(shí)驗(yàn)表明，在凋亡早期階段（5小時(shí)內(nèi))，僅能觀察到線粒體DNA降解，而細(xì)胞核DNA不發(fā)生改變。

? 六、線粒體疾病的基因治療

? 由于線粒體疾病的異質(zhì)性和技術(shù)上的很多問題，到目前沒有有效的治療方法。一般常使用抗氧化劑治療，協(xié)同因子的替代物和營養(yǎng)物質(zhì)支持療法。

? 目前，針對線粒體DNA突變主要有三個(gè)基因治療方案。

? 1.采用基因打靶的方法，使反義寡核苷酸定位于線粒體內(nèi)。

? 2.采用基因打靶的方法，讓定位于線粒體內(nèi)的外源DNA執(zhí)行突變的線粒體DNA的功能。

? 3.將外源DNA通過基因打靶定位于細(xì)胞核中。

第八章  細(xì)胞核

  Leeuwenhoek(1674)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核。

  R.Brown（1831)為細(xì)胞核命名。

細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的場所，是細(xì)胞生命活動(dòng)控制中心。

細(xì)胞核的出現(xiàn)是生物進(jìn)化史上一極重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。原核細(xì)胞與真核細(xì)胞最主要的差別在于無完整的細(xì)胞核。

細(xì)胞核的形狀一般與細(xì)胞的形態(tài)相適應(yīng)。

細(xì)胞核形態(tài)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞周期不同階段，變化很大。

細(xì)胞核的大小、位置和數(shù)目常因細(xì)胞的類型不同而有很大差異。

真核細(xì)胞通常只有一個(gè)細(xì)胞核，但肝細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、腎管細(xì)胞、腸系膜間皮細(xì)胞等可有幾個(gè)到多個(gè)核。

第一節(jié)  細(xì)胞核的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

  一、細(xì)胞核的化學(xué)組成

（一)核酸

   DNA（DNP)、RNA（RNP)。

（二)蛋白質(zhì)

   組蛋白、組蛋白。

（三)其他

   少量脂類、水和無機(jī)鹽。

 核蛋白質(zhì)

 組蛋白：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，含量恒定，DNA/組蛋白（1：1)。

 非組蛋白：（含參與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等的酶30余種)

有種屬和組織特異性。

二、細(xì)胞核的顯微結(jié)構(gòu)與亞顯微結(jié)構(gòu)

光鏡下，細(xì)胞核含核膜、核仁、染色質(zhì)、核液。

電鏡下，細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)精細(xì)、復(fù)雜。

電鏡下細(xì)胞核（蘭色)

（一)核膜

核內(nèi)膜

核外膜

核周間隙

核孔、核孔復(fù)合體

核纖層

1、內(nèi)外層核膜與核周間隙

   內(nèi)外核膜均為單位膜，厚約7.5nm。

   核內(nèi)膜與外膜平行排列。

   在核孔處，核內(nèi)、外膜互相融合。

   細(xì)胞分裂前期，核膜快速崩解成水泡，分裂末期，水泡又融合成新的核膜。

2、核孔與核孔復(fù)合體 

   核孔是細(xì)胞核-質(zhì)物質(zhì)交換結(jié)構(gòu)。

 核孔的直徑70nm。10~60個(gè)核孔/1μm2核膜。核孔占核表面積的5%~38%。分化低，合成旺盛細(xì)胞，核孔數(shù)目多。

電鏡下的核孔（內(nèi)外核膜及核孔)

核孔復(fù)合體

（1)8個(gè)柱狀亞基  沿核孔膜緊密排列，形成核孔壁。

（2)8個(gè)環(huán)形亞基：分布于核孔壁中間部位。

（3)腔內(nèi)亞基：大型跨膜糖蛋白，錨定核孔復(fù)合體。

（4)環(huán)孔亞基：位于核孔內(nèi)、外核膜側(cè)。

核孔復(fù)合體中央是一條直徑9nm、長15nm圓柱形含水通道，可允許水溶性物質(zhì)出入核與胞質(zhì)之間，對大分子物質(zhì)運(yùn)輸具選擇性。

3、核纖層

核纖層：纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由纖維蛋白組成，位于內(nèi)層核膜靠核質(zhì)一側(cè)。

核孔復(fù)合體內(nèi)層與核纖層連接。

核纖層功能：支持核膜，固定核孔作用。

   為染色質(zhì)提供附著位點(diǎn)。

   對分裂期細(xì)胞核膜的崩解和重組起調(diào)控作用（核纖層蛋白的磷酸化和去磷酸化過程)。

4、核膜的主要功能

（1)包圍核物質(zhì)形成特定代謝環(huán)境。

（2)將RNA合成與蛋白質(zhì)合成分開。

（3)溝通細(xì)胞核、質(zhì)間物質(zhì)交流。

（4)合成生物大分子。

（二)染色質(zhì)與染色體

染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在間期和分裂期不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的表現(xiàn) 。

1、染色質(zhì)的化學(xué)組成

（1)DNA

   結(jié)構(gòu)、性質(zhì)穩(wěn)定，同種生物細(xì)胞DNA含量恒定。

（2)組蛋白

   富含精氨酸、賴氨酸，為堿性。H1、H2A、H2B、H3、H4，除H1外，高度保守；可抑制DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄。

（3)非組蛋白

富含天門冬氨酸、谷氨酸，為帶負(fù)電荷的酸性蛋白；非組蛋白種類繁多，每種含量少，具高度的特異性，功能各異�？膳c組蛋白結(jié)合，能解除組蛋白對DNA的抑制。

（4)RNA

含量少，主要為新合成的mRNA、tRNA、rRNA前體。

2、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)

Kornberg提出染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位——核小體（nucleosome)；直徑約2nm的DNA細(xì)絲將直徑約11nm的“核小體”串聯(lián)起來形成“串珠” 。

（1)核小體：

  染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。

   核心粒（八聚體)：（2H2A+2H2B+2H3+2H4)11nm。

   DNA：146bp DNA繞核心粒1.75圈。

   連接DNA ：長度約60bp，結(jié)合一個(gè)H1分子。

  組蛋白H1分子有一個(gè)球狀的中心和兩個(gè)伸展的氨基端和羧基端臂，其球狀中心與核小體上特定位點(diǎn)結(jié)合，兩臂與DNA纏繞核心粒的進(jìn)出口端結(jié)合，以鎖定核小體。

（2)螺線管（30nm染色質(zhì)纖維)

   每圈繞有6個(gè)核小體。外徑  30nm  內(nèi)徑  10nm  螺距  11nm

   H1位于內(nèi)部（對螺線管形成、穩(wěn)定起作用)

3、染色體的構(gòu)建

Laemmli等（1979年)提出的襻環(huán)模型。該模型認(rèn)為30nm染色質(zhì)纖維折疊成襻環(huán)，沿染色體縱軸（非組蛋白支架)由中央向四周放射狀伸出。

（1)染色體支架與襻環(huán)結(jié)構(gòu)

染色體支架：

位于染色體核心部位。

非組蛋白組成，密集纖維網(wǎng)。

中期染色體2條單體的支架在著絲粒區(qū)相連接，呈現(xiàn)出中期染色體的框架形態(tài)。

襻環(huán)：在染色體支架周圍，許多密集、連續(xù)的環(huán)，自然狀態(tài)下，環(huán)狀結(jié)構(gòu)由螺線管構(gòu)成。

一個(gè)襻環(huán)中DNA平均長度為63000bp，含315個(gè)核小體。

襻環(huán)是染色質(zhì)獨(dú)立的功能單位，即DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的單位。因此，襻環(huán)結(jié)構(gòu)是間期染色質(zhì)的基本存在形式。

（2)微帶和染色單體

J.Painta等（1984年)提出襻環(huán)模型：

以染色體支架為軸心，每18個(gè)襻環(huán)呈放射狀平面排列形成微帶，約106個(gè)微帶沿軸心支架縱向排列，構(gòu)建成染色單體

4、染色質(zhì)類型

   （1)常染色質(zhì)：間期核內(nèi)處分散狀態(tài)，有功能活性，不易著色。

   （2)異染色質(zhì)：間期核內(nèi)凝集狀態(tài)，無功能活性，深染。

   組成型異染色質(zhì)：凝集狀態(tài)（各類細(xì)胞全部發(fā)育過程)。

   兼性型異染色質(zhì)：凝集狀態(tài)（一定細(xì)胞類型，一定發(fā)育階段)如X小體。

異染色質(zhì)(間期核)－凝集狀態(tài)，著色深，無功能染色質(zhì)，位于核周。

常染色質(zhì)(間期核)－分散狀態(tài)，著色淺，具活性，位于核中部。

染色質(zhì)的類型

常染色質(zhì)    異染色質(zhì)

間期染色程度   染色淺   染色深

分布  核中央   核膜附近

螺旋化程度   低  高

呈疏松狀態(tài)   呈凝集狀態(tài)

DNA序列   單一序列和  高度重復(fù)序列

部分重復(fù)序列

功能狀態(tài) 活躍的DNA分子部分 不活躍的DNA分子部分

   進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯 不能轉(zhuǎn)錄和翻譯

（三)核仁

核仁的形態(tài)、大小和數(shù)目，依細(xì)胞種類、生理狀態(tài)不同而變化，且與蛋白質(zhì)合成效率有關(guān)。

1、核仁的化學(xué)組成

   核糖體蛋白

   組蛋白   約80%

   非組蛋白

 多種酶等

RNP 為11%

DNA為8%

  2、核仁的結(jié)構(gòu)

   （1)核仁關(guān)聯(lián)染色質(zhì)：包括核仁周圍異染色質(zhì)和核仁內(nèi)常染色質(zhì)。

   （2)纖維結(jié)構(gòu)：電子密度致密部分，呈環(huán)狀、半月狀。rRNA與蛋白質(zhì)組成核蛋白纖維，構(gòu)成核仁海綿狀支架。

   （3)顆粒結(jié)構(gòu)：高電子密度顆粒。rRNA和蛋白質(zhì)復(fù)合物（核糖體亞基前體)。

   （4)基質(zhì)：低電子密度。無定型蛋白質(zhì)性液體。

3、核仁周期

   核仁周期：細(xì)胞周期中，前期末核仁消失，末期核仁重建，呈現(xiàn)周期性變化。

分裂期時(shí)，染色質(zhì)濃縮，含rRNA基因的DNA襻環(huán)逐漸縮回到染色體，rRNA合成停止，整個(gè)核仁先縮小繼而消失。

在新生的子代細(xì)胞中，染色體解旋為染色質(zhì)，含rRNA基因的核仁組織區(qū)也呈松展?fàn)顟B(tài)，重新開始合成rRNA，隨著rRNA的積累和包裝，DNA襻環(huán)周圍又組建成新的核仁。

4、核仁功能

  核仁是進(jìn)行rRNA轉(zhuǎn)錄和核糖體亞基組裝的場所。

（1)rDNA高效轉(zhuǎn)錄

（2) rRNA剪接加工

（3)核糖體組裝

  一個(gè)正常的核仁大約含有200個(gè)rRNA基因，由于rRNA基因是多拷貝，又是快速轉(zhuǎn)錄的，因此，在展開的核仁染色質(zhì)標(biāo)本中，可見到：rDNA高效轉(zhuǎn)錄，所形成的一連串重復(fù)的箭頭樣結(jié)構(gòu)。

rRNA合成過程：長軸纖維(DNA)開始轉(zhuǎn)錄(箭頭先端)  轉(zhuǎn)錄沿DNA長軸移動(dòng) rRNA(兩側(cè)軸絲)逐漸加長 轉(zhuǎn)錄結(jié)束(箭尾)。

一個(gè)箭頭結(jié)構(gòu)代表一個(gè)rRNA轉(zhuǎn)錄單位，兩側(cè)細(xì)絲是轉(zhuǎn)錄中的rRNA。

rRNA的剪接加工及核糖體組裝

（四)核基質(zhì)

核液：光鏡下間期細(xì)胞核，除染色質(zhì)和核仁外的不著色或著色線的部分。

現(xiàn)在認(rèn)為，核液為蛋白質(zhì)（含酶)、水、無機(jī)鹽、纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

核基質(zhì)：核液中存在的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與細(xì)胞質(zhì)中的骨架相似，又有一定的聯(lián)系，因此又稱為核骨架。

1、核骨架形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成

 形態(tài)結(jié)構(gòu)：蛋白纖維（直徑3~30nm)

  顆粒結(jié)構(gòu)。

  纖維從顆粒結(jié)構(gòu)呈輻射狀伸出，相互聯(lián)系構(gòu)成精細(xì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充滿整個(gè)核內(nèi)空間。

化學(xué)組成：蛋白質(zhì)（90%以上)

少量RNA、DNA。

2、功能

（1)維持細(xì)胞核的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

（2)參與DNA包裝和染色體構(gòu)建。

（3)DNA復(fù)制的支架。

（4)RNA合成及加工的場所。

第二節(jié)  細(xì)胞核的功能

細(xì)胞核是遺傳物質(zhì)DNA存在的主要場所，是細(xì)胞生命活動(dòng)和細(xì)胞生長、分化及繁殖的調(diào)控中心。

 一、核DNA貯存、復(fù)制和傳遞

 二、核DNA轉(zhuǎn)錄 mRNA、

  rRNA、

  tRNA、

     SnRNA、

  7sRNA等。

第三節(jié) 細(xì)胞核與疾病

 一、染色體畸變與染色體病

  染色體�。河捎谌旧�體畸變導(dǎo)致的疾病。

 二、核基因突變與核基因遺傳病

（一)分子病

   分子病：基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)異常，從而引起的疾病。

（二)先天性代謝病

   先天性代謝病 ：基因突變導(dǎo)致酶異常，從而引起遺傳性酶缺陷，造成代謝紊亂。

第九章  細(xì)胞增殖周期和生殖細(xì)胞發(fā)生與受精

  細(xì)胞增生是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)的必要方式之一。

  細(xì)胞增生是生命延續(xù)的一種必需的生物學(xué)行為。

  細(xì)胞增生表現(xiàn)嚴(yán)格的時(shí)間性和空間性。

  細(xì)胞增生具有周期性。

第一節(jié)  細(xì)胞增生周期

細(xì)胞增生周期的概念

細(xì)胞增生周期（細(xì)胞周期cell cycle)：細(xì)胞從前一次分裂結(jié)束開始到下一次分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的全過程。

  DNA合成前期(G1期)

  間期  DNA合成期(S期)

  DNA合成后期(G2期) 

細(xì)胞周期

   前期

  分裂期（M) 中期 

   后期

   末期

   細(xì)胞周期室：在依DNA含量變化劃分為四個(gè)時(shí)期的基礎(chǔ)上，又依據(jù)RNA含量變化將每個(gè)期劃分為１～２個(gè)室。

不同生物、不同組織、不同細(xì)胞，其細(xì)胞周期時(shí)間差異大，其中S+G2+M時(shí)間變化小，G1期時(shí)間變化大。

一、細(xì)胞周期動(dòng)態(tài)變化及各期主要特征

細(xì)胞周期各時(shí)相DNA含量的變化（見圖)

（一)G1期（DNA合成前期)

1、RNA合成：

   是細(xì)胞進(jìn)入S期的必要條件。

   無論細(xì)胞周期哪個(gè)階段，只有RNA含量和染色體凝集達(dá)到一定程度（閾量),才能進(jìn)入增殖活性狀態(tài)。 

2、蛋白質(zhì)合成：

如觸發(fā)蛋白、鈣調(diào)蛋白、細(xì)胞周期蛋白、DNA復(fù)制所需要的酶及各種前體物質(zhì)等。

觸發(fā)蛋白合成量達(dá)到一定程度，G1→S 。

限制點(diǎn) (restriction  point，R點(diǎn))：G1細(xì)胞對環(huán)境因素（胞內(nèi)外調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的因素)的敏感點(diǎn)。限制點(diǎn)是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期開和關(guān)的“閥門”，是不可逆轉(zhuǎn)的控制點(diǎn)。細(xì)胞只執(zhí)業(yè)獸醫(yī)有通過R點(diǎn)，才能從G1期進(jìn)入S期。

由于R點(diǎn)的作用，Ｇ1期可能形成三種細(xì)胞：

   繼續(xù)增殖細(xì)胞  能通過R點(diǎn) ，完成細(xì)胞周期。如皮膚生發(fā)層細(xì)胞、骨髓造血細(xì)胞等。

   暫不增殖細(xì)胞  長時(shí)間停留在G1期，又稱 G0期細(xì)胞。如肝、腎、胰的實(shí)質(zhì)細(xì)胞等；肝細(xì)胞屬暫不增殖細(xì)胞，肝部分切除后，可分裂修復(fù)。

   不再增殖細(xì)胞  分化細(xì)胞。失去增殖能力，永遠(yuǎn)停留在G1期 ，屬不育細(xì)胞。如紅細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)元等。

（二)S期（DNA合成期)

1、DNA復(fù)制

   從DNA合成開始到DNA合成結(jié)束的全過程，結(jié)果使DNA含量增加1倍。DNA復(fù)制是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵。DNA合成受阻，M期推遲。

 2、蛋白質(zhì)合成 

S期激活因子（細(xì)胞周期蛋白A和CDK2的復(fù)合物)：DNA復(fù)制啟動(dòng)時(shí)，需要的啟動(dòng)信號，（G1和S交界時(shí)合成，S期結(jié)束時(shí)瞬即消失)。

酶、組蛋白合成。

微管蛋白合成與中心粒復(fù)制。

（三)G2期（DNA合成后期)

  加速合成新的RNA和蛋白質(zhì)。

  為進(jìn)入Ｍ期作準(zhǔn)備：促成熟因子（細(xì)胞周期蛋白+CDK)的活化，微管蛋白合成，磷脂合成。 

該期MPF能使組蛋白H1、H3及核纖層蛋白磷酸化，促進(jìn)染色質(zhì)的凝集和核膜破裂。

（四)M期（有絲分裂期)

Ｍ期時(shí)間短。細(xì)胞核發(fā)生急劇而明顯的形態(tài)學(xué)變化。

分裂期是一個(gè)連續(xù)的過程，分為前、中、后、末期四個(gè)時(shí)期。

M期發(fā)生的主要事件：

（1)染色質(zhì)組裝形成染色體；

（2)有絲分裂器形成；

（3)核膜和核仁的消失與重建；

（4)收縮環(huán)形成及胞質(zhì)分裂。

1、前期：

   從染色體凝集到核仁、核膜消失。

   染色體凝集，分裂極確定，核仁解體、核膜消失。

2、中期：

從核仁、核膜消失到有絲分裂器的形成。染色體最大程度凝縮，排列在赤道面上。

動(dòng)粒：染色體在著絲粒外側(cè)有一個(gè)特化部位。它是由多種非組蛋白構(gòu)成的一盤狀附加結(jié)構(gòu)。其主要功能是和紡錘體微管相聯(lián)系，起著微管組織中心的作用，微管可穿透動(dòng)粒。

3、后期：

從著絲粒分離到染色單體到達(dá)兩極。

著絲�？v裂二，染色單體分別向兩極移動(dòng)。

在后期啟動(dòng)因子（APC)，染色單體分開，并在紡錘體微管的牽引下逐漸移向兩極。

    染色體分離的動(dòng)力并非來自與兩極相連的紡錘體微管的張力。而是由于動(dòng)粒微管向極端的不斷解聚，而使微管變短，同時(shí)微管解聚出來的微管蛋白又不斷地聚合到極間微管末端，從而使極間微管伸長。

4、末期：

   從染色體到達(dá)兩極至兩個(gè)子細(xì)胞的形成。

   染色體到達(dá)兩極，解旋，核膜、核仁重新形成，細(xì)胞膜內(nèi)陷，最終形成兩個(gè)子細(xì)胞。

二、細(xì)胞增殖周期的調(diào)節(jié)

1、細(xì)胞分裂周期基因  cdc：在細(xì)胞周期的不同階段，形成不同的基因產(chǎn)物（酶、受體、載體等功能性的蛋白)，以調(diào)節(jié)代謝過程，達(dá)到控制細(xì)胞的增生。

2、細(xì)胞周期蛋白cyclin：是一類隨細(xì)胞周期的變化呈周期性的出現(xiàn)與消失的蛋白質(zhì)，可分為A、B、C、D、E等幾大類。

3、促成熟因子MPF p34cdc2（Cdk1)和Cyclin B

MPF能使組蛋白H1上與有絲分裂有關(guān)的特殊位點(diǎn)，在細(xì)胞分裂的早、中期發(fā)生磷酸化，因而被認(rèn)為可能參與了有絲分裂的啟動(dòng)及染色質(zhì)的凝集；

MPF特異性地使核纖層蛋白在有絲分裂期處于高度磷酸化狀態(tài)，引起核纖層結(jié)構(gòu)解體、核膜破裂。

MPF的作用還涉及某些DNA結(jié)合蛋白，通過對這些蛋白的磷酸化，來降低其在M期與DNA結(jié)合的能力，以促進(jìn)染色體的凝集。

4、生長因子：通過與細(xì)胞膜上的生長因子受體相結(jié)合，把調(diào)節(jié)增生的信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。

有促進(jìn)細(xì)胞增生的生長因子，也有抑制細(xì)胞增生的生長因子。

癌細(xì)胞或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞的增生不依賴于外源性的生長因子。

5、胞內(nèi)信使

  cAMP導(dǎo)致細(xì)胞分化起作用的。

  cGMP對細(xì)胞增生卻起著重要的調(diào)節(jié)作用。

6、抑素

7、有絲分裂因子抑制物

三、細(xì)胞增生周期與醫(yī)學(xué)

（一)細(xì)胞增生與組織再

在有機(jī)體的發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞經(jīng)過分化、衰老、直至死亡后，需要有新生的細(xì)胞不斷進(jìn)行補(bǔ)充、更新，這種維持正常生理功能的補(bǔ)充稱為生理性再生。

組織再生按照群體細(xì)胞的增生狀況可以分為三種類型：

更新型  如造血干細(xì)胞和皮膚基底細(xì)胞

穩(wěn)定型  如肝、腎、骨骼等高度分化的組織

恒定型  即高度分化的神經(jīng)組織和 肌肉組織

（二)細(xì)胞增生與腫瘤

1．癌基因與細(xì)胞增生

   癌基因（oncogene)是指能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的核酸片段。

   現(xiàn)將細(xì)胞中與病毒癌基因（V-onc)同源的基因稱為細(xì)胞癌基因（C- onc)，未活化的C- onc被稱為原癌基因。原癌基因經(jīng)過突變、重排和倍增后，將導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控，結(jié)果引起癌變。

2．腫瘤的增殖周期特點(diǎn) 

   腫瘤細(xì)胞周期與正常細(xì)胞周期時(shí)間基本相似 。

（1)在腫瘤組織中也含有增殖細(xì)胞群、暫不增殖細(xì)胞群和不再增殖細(xì)胞群。 

（2)細(xì)胞增生周期失控   抑素對癌組織的控制作用失調(diào)，腫瘤細(xì)胞失去了正常細(xì)胞所具有的接觸抑制現(xiàn)象。

（3)G0期的腫瘤細(xì)胞對各種藥物的敏感性很低 。

3．增殖周期與腫瘤治療

（1)細(xì)胞周期與抗癌藥物的分類和選用

（2)擇機(jī)用藥  

根據(jù)細(xì)胞周期代謝活動(dòng)特點(diǎn),選用不同的治療藥物,進(jìn)行化療。

（3)殺滅G0期細(xì)胞，預(yù)防癌變復(fù)發(fā)

Ｇ0期的腫瘤細(xì)胞對化療藥物不敏感，又有腫瘤復(fù)發(fā)的潛在危險(xiǎn)�？衫�用血小板源生長因子激活Ｇ0期細(xì)胞，將其驅(qū)入Ｇ１期，進(jìn)入增殖狀態(tài)，再用理化療法就可以收到較為理想的效果。

第二節(jié)  生殖細(xì)胞的發(fā)生

  一、精子發(fā)生和卵子發(fā)生

（一)精子的發(fā)生：睪丸  精曲小管

M  A型精原C

精原C M1  M2

  B型精原C   初級精母C 次級精母C 精C 精子

增殖期  生長期 成熟期 變形期

（二)卵子發(fā)生

   卵巢 生殖上皮 

   M2   卵C

  M   M1   次級卵母C

卵原C   卵原C  初級卵母C 極體

極體 

   極體

增殖期 生長期 成 熟 期  精子發(fā)生和卵子發(fā)生的異同

相同點(diǎn)：

形成過程相同。 都經(jīng)過減數(shù)分裂期。

不同點(diǎn)：

   開始的時(shí)間不同：卵原細(xì)胞的增殖期和生長期在胚 胎期已完成，青春期則進(jìn)行成熟期，每月只成熟一個(gè)卵子；  精原細(xì)胞則在青春期開始增殖，且連續(xù)進(jìn)行。

結(jié)果不同：一個(gè)初級卵母細(xì)胞形成一個(gè)卵子和三個(gè)極體；一個(gè)初級精母細(xì)胞形成四個(gè)精子。卵子的發(fā)生無變形期。

二、生殖細(xì)胞發(fā)生過程中的減數(shù)分裂

減數(shù)分裂是有性生殖個(gè)體成熟時(shí)，在生殖細(xì)胞形成過程中所發(fā)生的一種特殊的分裂方式。整個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制1次，細(xì)胞分裂2次，結(jié)果產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的精子和卵子（2n   n),故稱為減數(shù)分裂。 

 減數(shù)分裂前間期

 第一次減數(shù)分裂：前Ⅰ、中Ⅰ、后Ⅰ、末Ⅰ。

  減數(shù)分裂間期

 第二次減數(shù)分裂：前Ⅱ、中Ⅱ、后Ⅱ、末Ⅱ。 

涉及減數(shù)分裂的一些概念

同源染色體：大小及著絲粒位置相同的、能相互配對的一對染色體，其中一條來自父親,一條來自母親。

   聯(lián)會(huì): 同源染色體的配對又稱聯(lián)會(huì)。

   聯(lián)會(huì)復(fù)合體:聯(lián)會(huì)時(shí)，同源染色體之間，形成的一種蛋白質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

   二價(jià)體：聯(lián)會(huì)后的一對同源染色體。

   姐妹染色單體：一條染色體（二分體)的兩條染色單體 ，互稱姐妹染色單體。

   非姐妹染色單體：同源染色體的染色單體之間，互稱非姐妹染色單體。   

   四分體：粗線期中，染色體變粗變短,復(fù)制的染色體已能看清,可見二價(jià)體的４條染色單體，故稱四分體。

   二分體：有兩條染色單體的一條染色體。

   單分體：有一條染色單體的一條染色體。

（一)減數(shù)分裂過程

1、減數(shù)分裂前間期

   G1期

   S期：延長,99.7%DNA合成，0.3%DNA以后在偶線期合成。

   G2期：產(chǎn)生DNA合成抑制因子。

  細(xì)線期：染色體線。

  偶線期：同源染色體聯(lián)會(huì)二價(jià)體。

①前I   粗線期：染色體濃縮 、四分體、互換。

  雙線期：染色體濃縮 、同源染色體分離 、交叉端化。

  終變期：染色體高度濃縮  核仁、核膜消失，紡錘體形成。

②中I：二價(jià)體排列在赤道面上。

③后I：同源染色體完全分開，二分體分別移向兩極。

④末I：二分體到達(dá)兩極，解旋、伸長，核仁、核膜重新出現(xiàn)，形成兩個(gè)子細(xì)胞。

3、減數(shù)分裂間期

   短暫，無DNA復(fù)制。

前期Ⅱ：二分體凝集，核仁、核膜消失。

中期Ⅱ：二分體排列于赤道面上形成赤道板。

后期Ⅱ：著絲粒縱裂，形成二條單分體，各單分體被紡錘絲拉向兩極。

末期Ⅱ：各單分體移至兩極后，核膜、核仁形成，胞質(zhì)分裂。

減數(shù)分裂與有絲分裂比較：

有絲分裂   減數(shù)分裂

分裂次數(shù)： 一次 兩次

分裂過程：

前期：無聯(lián)會(huì)、交叉   有聯(lián)會(huì)、交叉

中期：二分體位于赤道板  四分體位于赤道板

后期：二分體分離  同源染色體分離

末期：染色體數(shù)目不變 染色體數(shù)目減半

分裂結(jié)果：兩個(gè)子細(xì)胞  四個(gè)子細(xì)胞

染色體數(shù)目不變 染色體數(shù)目減半

（二)減數(shù)分裂中相關(guān)機(jī)制

1、同源染色體聯(lián)會(huì)發(fā)生于偶線期

   中央組分：非組蛋白

聯(lián)會(huì)復(fù)合體   L-C纖維：非組蛋白

   側(cè)生組分：蛋白質(zhì)、DNA

   聯(lián)合復(fù)合體(能穩(wěn)定同源染色體，便于非姐妹染色單體之間的交換和重組)的形成，始于細(xì)線期，消失于雙線期。

偶線期DNA（Z-DNA)（0.3%DNA)合成。

2、同源非姐妹染色單體交換

在減數(shù)分裂中，人類同源染色體交換平均2~3次，交換可能由重組結(jié)介導(dǎo)。

   聯(lián)會(huì)是交換的必要條件。

3、X、Y染色體配對與分離

 X、Y染色體配對、交換，是在一端小范圍進(jìn)行。

（三)減數(shù)分裂生物學(xué)意義

1 、維持生物染色體數(shù)目恒定

 2、生物多樣性：

 ①組合變異；

如：人223=840萬生殖細(xì)胞。

②重組變異。

如：人 223 *  223= 70萬億 ，未考慮2.36個(gè)交叉.

第三節(jié) 受精與受精卵

受精；精子和卵子相結(jié)合的過程。

受精卵：受精后的卵細(xì)胞，又稱為合子。

一、受精的條件和過程

（一)受精的條件

   去能

   獲能

（二)受精的過程

二、受精的生物學(xué)意義

（一)受精是新個(gè)體生命的開始

（二)恢復(fù)二倍體個(gè)體

（三)決定新個(gè)體的性別

第九章  細(xì)胞增殖周期和生殖細(xì)胞發(fā)生與受精

  細(xì)胞增生是機(jī)體維持正常生命活動(dòng)的必要方式之一。

  細(xì)胞增生是生命延續(xù)的一種必需的生物學(xué)行為。

  細(xì)胞增生表現(xiàn)嚴(yán)格的時(shí)間性和空間性。

  細(xì)胞增生具有周期性。

第一節(jié)  細(xì)胞增生周期

細(xì)胞增生周期的概念

細(xì)胞增生周期（細(xì)胞周期cell cycle)：細(xì)胞從前一次分裂結(jié)束開始到下一次分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的全過程。

  DNA合成前期(G1期)

  間期  DNA合成期(S期)

  DNA合成后期(G2期) 

細(xì)胞周期

   前期

  分裂期（M) 中期 

   后期

   末期

   細(xì)胞周期室：在依DNA含量變化劃分為四個(gè)時(shí)期的基礎(chǔ)上，又依據(jù)RNA含量變化將每個(gè)期劃分為１～２個(gè)室。

不同生物、不同組織、不同細(xì)胞，其細(xì)胞周期時(shí)間差異大，其中S+G2+M時(shí)間變化小，G1期時(shí)間變化大。

一、細(xì)胞周期動(dòng)態(tài)變化及各期主要特征

細(xì)胞周期各時(shí)相DNA含量的變化（見圖)

（一)G1期（DNA合成前期)

1、RNA合成：

   是細(xì)胞進(jìn)入S期的必要條件。

   無論細(xì)胞周期哪個(gè)階段，只有RNA含量和染色體凝集達(dá)到一定程度（閾量),才能進(jìn)入增殖活性狀態(tài)。 

2、蛋白質(zhì)合成：

如觸發(fā)蛋白、鈣調(diào)蛋白、細(xì)胞周期蛋白、DNA復(fù)制所需要的酶及各種前體物質(zhì)等。

觸發(fā)蛋白合成量達(dá)到一定程度，G1→S 。

限制點(diǎn) (restriction  point，R點(diǎn))：G1細(xì)胞對環(huán)境因素（胞內(nèi)外調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的因素)的敏感點(diǎn)。限制點(diǎn)是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期開和關(guān)的“閥門”，是不可逆轉(zhuǎn)的控制點(diǎn)。細(xì)胞只有通過R點(diǎn)，才能從G1期進(jìn)入S期。

由于R點(diǎn)的作用，Ｇ1期可能形成三種細(xì)胞：

   繼續(xù)增殖細(xì)胞  能通過R點(diǎn) ，完成細(xì)胞周期。如皮膚生發(fā)層細(xì)胞、骨髓造血細(xì)胞等。

   暫不增殖細(xì)胞  長時(shí)間停留在G1期，又稱 G0期細(xì)胞。如肝、腎、胰的實(shí)質(zhì)細(xì)胞等；肝細(xì)胞屬暫不增殖細(xì)胞，肝部分切除后，可分裂修復(fù)。

   不再增殖細(xì)胞  分化細(xì)胞。失去增殖能力，永遠(yuǎn)停留在G1期 ，屬不育細(xì)胞。如紅細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)元等。

（二)S期（DNA合成期)

1、DNA復(fù)制

   從DNA合成開始到DNA合成結(jié)束的全過程，結(jié)果使DNA含量增加1倍。DNA復(fù)制是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵。DNA合成受阻，M期推遲。

 2、蛋白質(zhì)合成 

S期激活因子（細(xì)胞周期蛋白A和CDK2的復(fù)合物)：DNA復(fù)制啟動(dòng)時(shí)，需要的啟動(dòng)信號，（G1和S交界時(shí)合成，S期結(jié)束時(shí)瞬即消失)。

酶、組蛋白合成。

微管蛋白合成與中心粒復(fù)制。

（三)G2期（DNA合成后期)

  加速合成新的RNA和蛋白質(zhì)。

  為進(jìn)入Ｍ期作準(zhǔn)備：促成熟因子（細(xì)胞周期蛋白+CDK)的活化，微管蛋白合成，磷脂合成。 

該期MPF能使組蛋白H1、H3及核纖層蛋白磷酸化，促進(jìn)染色質(zhì)的凝集和核膜破裂。

（四)M期（有絲分裂期)

Ｍ期時(shí)間短。細(xì)胞核發(fā)生急劇而明顯的形態(tài)學(xué)變化。

分裂期是一個(gè)連續(xù)的過程，分為前、中、后、末期四個(gè)時(shí)期。

M期發(fā)生的主要事件：

（1)染色質(zhì)組裝形成染色體；

（2)有絲分裂器形成；

（3)核膜和核仁的消失與重建；

（4)收縮環(huán)形成及胞質(zhì)分裂。

1、前期：

   從染色體凝集到核仁、核膜消失。

   染色體凝集，分裂極確定，核仁解體、核膜消失。

2、中期：

從核仁、核膜消失到有絲分裂器的形成。染色體最大程度凝縮，排列在赤道面上。

動(dòng)粒：染色體在著絲粒外側(cè)有一個(gè)特化部位。它是由多種非組蛋白構(gòu)成的一盤狀附加結(jié)構(gòu)。其主要功能是和紡錘體微管相聯(lián)系，起著微管組織中心的作用，微管可穿透動(dòng)粒。

3、后期：

從著絲粒分離到染色單體到達(dá)兩極。

著絲�？v裂二，染色單體分別向兩極移動(dòng)。

在后期啟動(dòng)因子（APC)，染色單體分開，并在紡錘體微管的牽引下逐漸移向兩極。

    染色體分離的動(dòng)力并非來自與兩極相連的紡錘體微管的張力。而是由于動(dòng)粒微管向極端的不斷解聚，而使微管變短，同時(shí)微管解聚出來的微管蛋白又不斷地聚合到極間微管末端，從而使極間微管伸長。

4、末期：

   從染色體到達(dá)兩極至兩個(gè)子細(xì)胞的形成。

   染色體到達(dá)兩極，解旋，核膜、核仁重新形成，細(xì)胞膜內(nèi)陷，最終形成兩個(gè)子細(xì)胞。

二、細(xì)胞增殖周期的調(diào)節(jié)

1、細(xì)胞分裂周期基因  cdc：在細(xì)胞周期的不同階段，形成不同的基因產(chǎn)物（酶、受體、載體等功能性的蛋白)，以調(diào)節(jié)代謝過程，達(dá)到控制細(xì)胞的增生。

2、細(xì)胞周期蛋白cyclin：是一類隨細(xì)胞周期的變化呈周期性的出現(xiàn)與消失的蛋白質(zhì)，可分為A、B、C、D、E等幾大類。

3、促成熟因子MPF p34cdc2（Cdk1)和Cyclin B

MPF能使組蛋白H1上與有絲分裂有關(guān)的特殊位點(diǎn)，在細(xì)胞分裂的早、中期發(fā)生磷酸化，因而被認(rèn)為可能參與了有絲分裂的啟動(dòng)及染色質(zhì)的凝集；

MPF特異性地使核纖層蛋白在有絲分裂期處于高度磷酸化狀態(tài)，引起核纖層結(jié)構(gòu)解體、核膜破裂。

MPF的作用還涉及某些DNA結(jié)合蛋白，通過對這些蛋白的磷酸化，來降低其在M期與DNA結(jié)合的能力，以促進(jìn)染色體的凝集。

4、生長因子：通過與細(xì)胞膜上的生長因子受體相結(jié)合，把調(diào)節(jié)增生的信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。

有促進(jìn)細(xì)胞增生的生長因子，也有抑制細(xì)胞增生的生長因子。

癌細(xì)胞或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞的增生不依賴于外源性的生長因子。

5、胞內(nèi)信使

  cAMP導(dǎo)致細(xì)胞分化起作用的。

  cGMP對細(xì)胞增生卻起著重要的調(diào)節(jié)作用。

6、抑素

7、有絲分裂因子抑制物

三、細(xì)胞增生周期與醫(yī)學(xué)

（一)細(xì)胞增生與組織再

在有機(jī)體的發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞經(jīng)過分化、衰老、直至死亡后，需要有新生的細(xì)胞不斷進(jìn)行補(bǔ)充、更新，這種維持正常生理功能的補(bǔ)充稱為生理性再生。

組織再生按照群體細(xì)胞的增生狀況可以分為三種類型：

更新型  如造血干細(xì)胞和皮膚基底細(xì)胞

穩(wěn)定型  如肝、腎、骨骼等高度分化的組織

恒定型  即高度分化的神經(jīng)組織和 肌肉組織

（二)細(xì)胞增生與腫瘤

1．癌基因與細(xì)胞增生

   癌基因（oncogene)是指能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的核酸片段。

   現(xiàn)將細(xì)胞中與病毒癌基因（V-onc)同源的基因稱為細(xì)胞癌基因（C- onc)，未活化的C- onc被稱為原癌基因。原癌基因經(jīng)過突變、重排和倍增后，將導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控，結(jié)果引起癌變。

2．腫瘤的增殖周期特點(diǎn) 

   腫瘤細(xì)胞周期與正常細(xì)胞周期時(shí)間基本相似 。

（1)在腫瘤組織中也含有增殖細(xì)胞群、暫不增殖細(xì)胞群和不再增殖細(xì)胞群。 

（2)細(xì)胞增生周期失控   抑素對癌組織的控制作用失調(diào)，腫瘤細(xì)胞失去了正常細(xì)胞所具有的接觸抑制現(xiàn)象。

（3)G0期的腫瘤細(xì)胞對各種藥物的敏感性很低 。

3．增殖周期與腫瘤治療

（1)細(xì)胞周期與抗癌藥物的分類和選用

（2)擇機(jī)用藥  

根據(jù)細(xì)胞周期代謝活動(dòng)特點(diǎn),選用不同的治療藥物,進(jìn)行化療。

（3)殺滅G0期細(xì)胞，預(yù)防癌變復(fù)發(fā)

Ｇ0期的腫瘤細(xì)胞對化療藥物不敏感，又有腫瘤復(fù)發(fā)的潛在危險(xiǎn)。可利用血小板源生長因子激活Ｇ0期細(xì)胞，將其驅(qū)入Ｇ１期，進(jìn)入增殖狀態(tài)，再用理化療法就可以收到較為理想的效果。

第二節(jié)  生殖細(xì)胞的發(fā)生

  一、精子發(fā)生和卵子發(fā)生

（一)精子的發(fā)生：睪丸  精曲小管

M  A型精原C

精原C M1  M2

  B型精原C   初級精母C 次級精母C 精C 精子

增殖期  生長期 成熟期 變形期

（二)卵子發(fā)生

   卵巢 生殖上皮 

   M2   卵C

  M   M1   次級卵母C

卵原C   卵原C  初級卵母C 極體

極體 

   極體

增殖期 生長期 成 熟 期  精子發(fā)生和卵子發(fā)生的異同

相同點(diǎn)：

形成過程相同。 都經(jīng)過減數(shù)分裂期。

不同點(diǎn)：

   開始的時(shí)間不同：卵原細(xì)胞的增殖期和生長期在胚 胎期已完成，青春期則進(jìn)行成熟期，每月只成熟一個(gè)卵子；  精原細(xì)胞則在青春期開始增殖，且連續(xù)進(jìn)行。

結(jié)果不同：一個(gè)初級卵母細(xì)胞形成一個(gè)卵子和三個(gè)極體；一個(gè)初級精母細(xì)胞形成四個(gè)精子。卵子的發(fā)生無變形期。

二、生殖細(xì)胞發(fā)生過程中的減數(shù)分裂

減數(shù)分裂是有性生殖個(gè)體成熟時(shí)，在生殖細(xì)胞形成過程中所發(fā)生的一種特殊的分裂方式。整個(gè)細(xì)胞周期中，DNA復(fù)制1次，細(xì)胞分裂2次，結(jié)果產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的精子和卵子（2n   n),故稱為減數(shù)分裂。 

 減數(shù)分裂前間期

 第一次減數(shù)分裂：前Ⅰ、中Ⅰ、后Ⅰ、末Ⅰ。

  減數(shù)分裂間期

 第二次減數(shù)分裂：前Ⅱ、中Ⅱ、后Ⅱ、末Ⅱ。 

涉及減數(shù)分裂的一些概念

同源染色體：大小及著絲粒位置相同的、能相互配對的一對染色體，其中一條來自父親,一條來自母親。

   聯(lián)會(huì): 同源染色體的配對又稱聯(lián)會(huì)。

   聯(lián)會(huì)復(fù)合體:聯(lián)會(huì)時(shí)，同源染色體之間，形成的一種蛋白質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

   二價(jià)體：聯(lián)會(huì)后的一對同源染色體。

   姐妹染色單體：一條染色體（二分體)的兩條染色單體 ，互稱姐妹染色單體。

   非姐妹染色單體：同源染色體的染色單體之間，互稱非姐妹染色單體。   

   四分體：粗線期中，染色體變粗變短,復(fù)制的染色體已能看清,可見二價(jià)體的４條染色單體，故稱四分體。

   二分體：有兩條染色單體的一條染色體。

   單分體：有一條染色單體的一條染色體。

（一)減數(shù)分裂過程

1、減數(shù)分裂前間期

   G1期

   S期：延長,99.7%DNA合成，0.3%DNA以后在偶線期合成。

   G2期：產(chǎn)生DNA合成抑制因子。

  細(xì)線期：染色體線。

  偶線期：同源染色體聯(lián)會(huì)二價(jià)體。

①前I   粗線期：染色體濃縮 、四分體、互換。

  雙線期：染色體濃縮 、同源染色體分離 、交叉端化。

  終變期：染色體高度濃縮  核仁、核膜消失，紡錘體形成。

②中I：二價(jià)體排列在赤道面上。

③后I：同源染色體完全分開，二分體分別移向兩極。

④末I：二分體到達(dá)兩極，解旋、伸長，核仁、核膜重新出現(xiàn)，形成兩個(gè)子細(xì)胞。

3、減數(shù)分裂間期

   短暫，無DNA復(fù)制。

前期Ⅱ：二分體凝集，核仁、核膜消失。

中期Ⅱ：二分體排列于赤道面上形成赤道板。

后期Ⅱ：著絲粒縱裂，形成二條單分體，各單分體被紡錘絲拉向兩極。

末期Ⅱ：各單分體移至兩極后，核膜、核仁形成，胞質(zhì)分裂。

減數(shù)分裂與有絲分裂比較：

有絲分裂   減數(shù)分裂

分裂次數(shù)： 一次 兩次

分裂過程：

前期：無聯(lián)會(huì)、交叉   有聯(lián)會(huì)、交叉

中期：二分體位于赤道板  四分體位于赤道板

后期：二分體分離  同源染色體分離

末期：染色體數(shù)目不變 染色體數(shù)目減半

分裂結(jié)果：兩個(gè)子細(xì)胞  四個(gè)子細(xì)胞

染色體數(shù)目不變 染色體數(shù)目減半

（二)減數(shù)分裂中相關(guān)機(jī)制

1、同源染色體聯(lián)會(huì)發(fā)生于偶線期

   中央組分：非組蛋白

聯(lián)會(huì)復(fù)合體   L-C纖維：非組蛋白

   側(cè)生組分：蛋白質(zhì)、DNA

   聯(lián)合復(fù)合體(能穩(wěn)定同源染色體，便于非姐妹染色單體之間的交換和重組)的形成，始于細(xì)線期，消失于雙線期。

偶線期DNA（Z-DNA)（0.3%DNA)合成。

2、同源非姐妹染色單體交換

在減數(shù)分裂中，人類同源染色體交換平均2~3次，交換可能由重組結(jié)介導(dǎo)。

   聯(lián)會(huì)是交換的必要條件。

3、X、Y染色體配對與分離

 X、Y染色體配對、交換，是在一端小范圍進(jìn)行。

（三)減數(shù)分裂生物學(xué)意義

1 、維持生物染色體數(shù)目恒定

 2、生物多樣性：

 ①組合變異；

如：人223=840萬生殖細(xì)胞。

②重組變異。

如：人 223 *  223= 70萬億 ，未考慮2.36個(gè)交叉.

第三節(jié) 受精與受精卵

受精；精子和卵子相結(jié)合的過程。

受精卵：受精后的卵細(xì)胞，又稱為合子。

一、受精的條件和過程

（一)受精的條件

   去能

   獲能

（二)受精的過程

二、受精的生物學(xué)意義

（一)受精是新個(gè)體生命的開始

（二)恢復(fù)二倍體個(gè)體

（三)決定新個(gè)體的性別

第十一章  細(xì)胞基因組的復(fù)制與表達(dá)

第一節(jié)  核酸的復(fù)制

   真核、原核生物、少數(shù)病毒遺傳物質(zhì)為DNA雙鏈；

  大多數(shù)病毒遺傳物質(zhì)為DNA單鏈、RNA單鏈、RNA雙鏈。

  一、DNA復(fù)制

（一) 雙鏈DNA復(fù)制的一般特征

1、半保留復(fù)制

  半保留復(fù)制

  特定的復(fù)制起始點(diǎn)

  雙向復(fù)制

1958年，Meselson和Stahl在放射性核素重氮（15N)與輕氮（14N)的培養(yǎng)基中，合成DNA，用CsCl濃度梯度離心，區(qū)分新舊DNA分子，證明：DNA復(fù)制確實(shí)是半保留復(fù)制。

半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)：密度梯度實(shí)驗(yàn)、 梯度離心結(jié)果

2、特定的復(fù)制起始點(diǎn)

DNA復(fù)制起始點(diǎn)（約有幾百個(gè)核苷酸長)。如：細(xì)菌中為富含AT的保守序列（9bp、13bp)。 復(fù)制起始點(diǎn)下游含有AT豐富區(qū)，這種特征有利于雙鏈的解旋。

3、雙向復(fù)制

  DNA從同一復(fù)制起始點(diǎn)開始，雙向復(fù)制，形成2個(gè)復(fù)制叉，電鏡下為復(fù)制泡。

復(fù)制叉：DNA復(fù)制時(shí)，已打開的2條單鏈與未解開雙鏈間形成丫形復(fù)制子：DNA復(fù)制單位，含一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。

原核生物：一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn),一個(gè)復(fù)制子。

真核生物：多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，多個(gè)復(fù)制子。

（二)大腸桿菌環(huán)狀雙鏈DNA的復(fù)制

見圖

1、DNA解旋

  ①開放復(fù)合物

dnaA（復(fù)制起始蛋白) 識別復(fù)制起始點(diǎn)，并與DNA復(fù)制起始區(qū)特定位置結(jié)合，形成復(fù)合體。

dnaB蛋白（解旋酶)利用ATP供能，作用于氫鍵，使復(fù)制起始點(diǎn)附近區(qū)域的DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。

②解旋酶（dnaB蛋白)

  dnaB結(jié)合DNA鏈上，負(fù)責(zé)解開DNA雙螺旋。

③單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB)

  解開的單鏈很快被SSB結(jié)合，維持單鏈狀態(tài) 。

2、DNA聚合酶的特征和RNA引物的合成

DNA pol I 切除RNA引物等

DNApolⅢ  DNA復(fù)制中主導(dǎo)聚合酶

（1) DNA聚合酶特征:

  需DNA模板

  需RNA引物

  只能催化dNTP到引物游離3′—OH，新鏈延伸5′→3′

 (2) RNA引物合成

引發(fā)體：解旋酶（DnaB蛋白)+引物酶（DnaG編碼)+ DNA復(fù)制起始區(qū)域

引物酶（DnaG編碼)：識別復(fù)制起始點(diǎn)，作為模板，合成RNA引物。

引物:由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

復(fù)制的延長：在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式，逐個(gè)加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

3、前導(dǎo)鏈和后隨鏈

 前導(dǎo)鏈：一個(gè)復(fù)制叉中，以3′→5′片段為模板，連續(xù)合成的子鏈。

 后隨鏈：一個(gè)復(fù)制叉中，以5′→3′鏈為模板，以不連續(xù)方式合成的子鏈，其合成滯后于前導(dǎo)鏈。

   由于5′→3′ 模板鏈與聚合酶Ⅲ前進(jìn)的方向相反，模板鏈便折疊與聚合酶Ⅲ前進(jìn)的方向一致。解開一段鏈后，在合成一段引物的基礎(chǔ)上，再合成一個(gè)DNA片段，即形成岡崎片段。每解開一段DNA鏈后,合成一個(gè)岡崎片段。

岡崎片段：DNA片段+RNA引物 。

E.coli岡崎片段有1000-2000個(gè)核苷酸；

真核細(xì)胞岡崎片段只有100-200個(gè)核苷酸。

原核生物DNA復(fù)制過程(見圖)

4、多種機(jī)制保證復(fù)制的真實(shí)性

   錯(cuò)配校讀：DNA聚合酶與正確核苷酸親和力高，可通過構(gòu)象變化，使不正確核苷酸脫落。還可利用其3′→5′外切酶活性，切除不正確核苷酸。

（三)真核細(xì)胞DNA復(fù)制

1、 真核細(xì)胞DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)

   DNA+組蛋白   染色質(zhì)

   復(fù)制速度慢、DNA分子巨大

   所以需多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。同時(shí)進(jìn)行復(fù)制， 每條染色體（1個(gè)DNA分子)可有100-1000個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。

2、組蛋白的復(fù)制與裝配

  隨復(fù)制叉前進(jìn)，核小體暫時(shí)松散，組蛋白不斷合成，其新、老八聚體可與任一條DNA結(jié)合成核小體。

3、端粒(telomere)的復(fù)制

  真核細(xì)胞DNA復(fù)制時(shí)，最后一個(gè)岡崎片段的RNA引物沒有地方合成，但每條染色體的末端的端粒、端粒酶，解決了這個(gè)問題。

  端粒：真核生物染色體末端的結(jié)構(gòu)(一段延伸的DNA)，含有許多小的隨機(jī)序列，長度大約1000bp。   

端粒功能:

   維持染色體的穩(wěn)定性

   維持DNA復(fù)制的完整性

  端粒酶：端粒上結(jié)合一種特殊酶（RNA—蛋白復(fù)合物)，能識別DNA末端，并以酶本身DNA為模板，使端粒部分不斷延長，為后隨鏈復(fù)制提供合成引物的模板。

（四)大腸桿菌噬菌體φ×174單鏈DNA復(fù)制

   φ×174DNA  ： 環(huán)狀、  單鏈。

滾筒復(fù)制

   （＋)DNA

（+)DNA （－)DNA    （+)DNA

母鏈  復(fù)制型  子鏈

二、RNA復(fù)制

（一)呼吸道腸道病毒雙鏈RNA的復(fù)制

（+)RNA   釋放 （+)RNA

  雙鏈

（－)RNA   （+)RNA （－)RNA

  （mRNA)

蛋白質(zhì)

（二)脊髓灰質(zhì)炎病毒（+)RNA單鏈的復(fù)制

（+)RNA   （－)RNA   （+)RNA

   ①子代病毒RNA

（+)RNA   ②作為mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成

   ③合成（－)RNA

（三)牛水皰性口炎病毒（－)RNA單鏈的復(fù)制

     ①合代子代（－)RNA

（－)RNA （+)RNA

     ②作為mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成

（四)反轉(zhuǎn)錄病毒RNA復(fù)制

  1、Rous肉瘤病毒RNA復(fù)制

  Temin、Baltimore（1970)發(fā)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)錄酶。

反轉(zhuǎn)錄酶 （+)RNA   反轉(zhuǎn)錄酶

（+)RNA （-)DNA   （-)DNA

   母鏈

   復(fù)制  （-)DNA  轉(zhuǎn)錄

   （+)DNA   （+)RNA

   &n執(zhí)業(yè)醫(yī)師bsp; 子鏈

  反轉(zhuǎn)錄病毒細(xì)胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象（見圖)

   反轉(zhuǎn)錄病毒 （+)RNA：

    子代病毒RNA 病毒蛋白質(zhì)

 （+)RNA   作為mRNA指導(dǎo)合成

    合成（-)DNA 反轉(zhuǎn)錄酶 等

 反轉(zhuǎn)錄酶特征：

  ①以（+)RNA為模板，反向轉(zhuǎn)錄出（-)DNA，形成異質(zhì)雙鏈。

  ②水解異質(zhì)雙鏈中RNA。

  ③以（-)DNA為模板，合成（復(fù)制)（+)DNA，產(chǎn)生雙鏈DNA。

   Rous肉瘤病毒RNA復(fù)制和表達(dá)（見圖)

2、艾滋病毒 （HIV)

HIV也是一種反轉(zhuǎn)錄病毒，含有反轉(zhuǎn)錄酶。遺傳物質(zhì)也為2條相同的（+)RNA，各由9 749個(gè)核苷酸組成。復(fù)制過程與Rous肉瘤病毒類同。

HIV可致艾滋�。ǐ@得性免疫缺陷綜合征)。12月1日世界艾滋病日，

81年世界發(fā)現(xiàn)首例艾滋病人，目前全世界是以8500多人/天受到感染，我國29省市均被波及。

第二節(jié) 基因的轉(zhuǎn)錄

   基因表達(dá)：基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯，形成功能多肽和蛋白質(zhì)的過程。

   轉(zhuǎn)錄：信息從遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)到另一種信息大分子RNA，即將DNA的堿基順序轉(zhuǎn)換成RNA的堿基順序。

   轉(zhuǎn)錄酶：催化轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的酶（DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶)。

   轉(zhuǎn)錄單位：RNA聚合酶作用DNA片段，即每次轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的DNA順序。

一、原核生物的轉(zhuǎn)錄

（一)轉(zhuǎn)錄酶和轉(zhuǎn)錄單位

   RNA聚合酶：催化mRNA、tRNA、rRNA合成。

核心酶α2ββ′催化作用， 延長轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。

全酶

    σ轉(zhuǎn)錄起始因子  解讀轉(zhuǎn)錄起始信號。

轉(zhuǎn)錄單位：操縱子，產(chǎn)生的mRNA為多順反子mRNA。

（二)啟動(dòng)子

   保守序列

   Pribnow框，－10附近。

   TTGAC，－35附近。

（三)轉(zhuǎn)錄過程

1、起始

  閉合復(fù)合體（全酶+啟動(dòng)子)

   DNA解旋

  開放復(fù)合體

  +ATP（或GTP)

σ因子解離

   2、延長

   核心酶沿3′→5′方向移動(dòng)，邊移動(dòng)，DNA雙螺旋局部解開。

DNA3′→5′

雜交螺旋

RNA5′→3′ 

   基  因   基因鏈（意義鏈)   遺傳信息

（ DNA ) 反基因鏈（反意義鏈)  轉(zhuǎn)錄模板

   轉(zhuǎn)錄以反基因鏈作為模板,這樣轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的堿基序列與基因的遺傳信息保持一致。如 :

　5′A T G G T C G A A G T A G 3′ 基因鏈

　3′T A C C A G C T T A A T C 5′  模板鏈

5′A U G G U C G A A G U A G 3′ mRNA

3、終止

   E.coli有兩種轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制:

①ρ因子不依賴終止

   終止部位：GC豐富區(qū) 含回文序列

AT豐富區(qū) 一系列T殘基

莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：

使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；

使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。

②ρ（Rho)因子依賴終止

   ρ因子終止RNA聚合酶作用。

   ρ因子終止作用，取決于ρ因子以足夠速度趕上RNA聚合酶。

   ρ因子是一種有6個(gè)46KD亞基的六聚體蛋白質(zhì)。具有ATP酶活性和解旋酶活性。

ρ因子作用：

   幫助RNA聚合酶識別終止序列，并停止轉(zhuǎn)錄。

   水解ATP，利用所釋放的能量，將RNA鏈從酶和模板中釋放出來。能與RNA聚合酶結(jié)合將其解離下來。

二、真核生物的轉(zhuǎn)錄

起始→延長→終止

其特點(diǎn)與原核生物不盡相同。

（一)RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄單位

   RNA聚合酶

     聚合酶 I：位于核仁，合成28s、5.8s、18s rRNA及SnRNA的合成。

  聚合酶Ⅱ：位于核質(zhì)中，合成mRNA。

  聚合酶Ⅲ：位于核質(zhì)中，合成tRNA、5s rRNA、SnRNA。

  轉(zhuǎn)錄單位：一個(gè)結(jié)構(gòu)基因，mRNA為單順反子mRNA。

（二)啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子

啟動(dòng)子：在真核生物不同基因的啟動(dòng)子往往含有不同類型的元件。如RNA

聚合酶Ⅱ 轉(zhuǎn)錄的基因其啟動(dòng)子大多為TATA框，少數(shù)為CpG島。

通用轉(zhuǎn)錄因子(TF)

轉(zhuǎn)錄因子：真核生物在轉(zhuǎn)錄的起始階段還需要多種蛋白因子的參與，這些因子的與σ因子作用相似。它們存在所有RNA聚合酶Ⅱ 作用的啟動(dòng)子上，故稱為通用轉(zhuǎn)錄因子。以TFⅡ表示（TFⅡD 、TFⅡA、TFⅡB和 TFⅡH)

（三)染色質(zhì)水平的轉(zhuǎn)錄

   轉(zhuǎn)錄時(shí)，需要轉(zhuǎn)錄激活因子影響，暴露轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域，幫助聚合酶和通用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到染色質(zhì)DNA上。

   這些轉(zhuǎn)錄激活因子稱為介體。另外還需與染色質(zhì)修飾有關(guān)的酶，如組蛋白乙酰化酶等。

轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位（見圖)

轉(zhuǎn)錄終止—— 和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。

三、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物及其加工

（一)mRNA 

  mRNA是結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物占胞內(nèi)RNA5%。

  翻譯區(qū)（AUG……UAG)+非翻譯區(qū)。

1、原核生物 mRNA

   轉(zhuǎn)錄和翻譯緊密偶聯(lián)，mRNA合成后不需加工，便可指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。

2、真核生物 mRNA

   真核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分開的。原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物要 經(jīng)過復(fù)雜的加工，才能形成長度為原先1/4~1/5的成熟的mRNA。

真核生物 mRNA形成:

  hnRNA原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物→加帽、加尾、剪接、編輯→成熟mRNA。

①加帽：新鏈RNA5′端，加5′-磷酸-7-甲基鳥苷（m7GPPPN1)作為帽子。

②加尾：組蛋白mRNA除外，mRNA3′端  加150~200polyA，該部位－10  ~ －35為AAUAAA。

③剪接：mRNA前體中，切除內(nèi)含子，連接外顯子的過程。

GU-AG規(guī)律。內(nèi)含子索套結(jié)構(gòu)。

④編輯：mRNA前體堿基序列改變，mRNA序列與外顯子序列不一致。

  普遍存在于原生動(dòng)物和植物的線粒體、葉綠體中，高等生物則很少出現(xiàn)。

帽子結(jié)構(gòu)（見圖)

雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾（見圖)

5′和3′剪接位點(diǎn)周圍的同源序列（見圖)

mRNA的剪接:（見圖)

 snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體。除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。

mRNA的編輯(mRNA editing) （見圖)

  RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differential RNA processing)。

（二)rRNA

約占胞內(nèi)RNA80%，分子最大。

原核生物rRNA（5s、16s、23s)

真核生物rRNA（18s、5.8s、28s、5s)

1、  原核生物rRNA

手段和時(shí)間分配)

DNA（一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位)

   RNA聚合酶

  rRNA前體

16SrRNA   5SrRNA 23sRNA

  +21種蛋白質(zhì)  +34種蛋白質(zhì)

小亞基   大亞基

2、真核生物rRNA

   一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位（DNA)

RNA聚合酶I

  45SrRNA前體  

  RNA聚合酶Ⅲ

18SrRNA   5.8SrRNA   28SrRNA   5SrRNA

+33種蛋白質(zhì)   +50種蛋白質(zhì)

小亞基 大亞基

（三)tRNA

約占胞內(nèi)RNA15%，分子量最小，75~90核苷酸。

RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄后，tRNA前體需加工：

 ①剪接：切除5′引導(dǎo)序列和3′端；切除內(nèi)含子，連接外顯子；3′端加CCA，以連接氨基酸。

 ②局部堿基配對: 呈三葉草形。

 ③形成反密碼環(huán): CCA對側(cè)， 環(huán)上有反密碼子。

   * tRNA的結(jié)構(gòu)—— 倒L形

其功能：活化、搬運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。

無論密碼子與反密碼子，書寫或讀碼時(shí)，方向均為5′→3′。

遺傳密碼搖擺性：反密碼子與密碼子不嚴(yán)格配對。

如：tRNA丙氨酸  3′……CGI……5′

   mRNA   5′……GCU……3′

   mRNA   5′……GCC……3′

   mRNA   5′……GCA……3′

密碼子、反密碼子配對的擺動(dòng)現(xiàn)象（見表)

第三節(jié)  基因的翻譯

一、翻譯

　　多肽鏈合成：  起始→延長→終止

 　 mRNA是工作模板

tRNA解讀mRNA密碼，轉(zhuǎn)運(yùn)相應(yīng)的氨基酸

rRNA是核糖體的主要成分

翻譯的開始是氨基酸的活化，即：

氨基酰-tRNA合成酶

氨基酸 + tRNA   氨基酰- tRNA

ATP  AMP＋PPi

翻譯的各階段：（圖)起始→延長→終止

（一)起始：

 1、起始位點(diǎn)識別

   原核生物   真核生物

   小亞基   小亞基 +起始因子

  mRNA  S-D序列 5′帽、Kozak序列

   AUG、GUG   AUG

2、起始氨酰tRNA（Met-tRNAi)

   真核生物： Met-tRNAiMet 原核生物： fMet-tRNAifMet

3、起始復(fù)合物

   起始因子 （IF)+mRNA+ Met-tRNAiMet +小亞基+ GTP +大亞基

（二)延長

 1、核糖體活性部位

  A位（進(jìn)入位)氨酰tRNA結(jié)合位。

  P位（肽鏈形成)肽酰tRNA結(jié)合位。

  E位（轉(zhuǎn)肽脫酰)無負(fù)荷tRNA臨時(shí)占據(jù)和釋放的部位。

2、進(jìn)位

　　 新的氨基酸進(jìn)入A位。

 根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。

延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongation factor, EF)

原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G

真核生物：EF-1 、EF-2

原核生物  延長因子EF-T催化進(jìn)位。（圖)

3、轉(zhuǎn)肽

   由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過程。

   P位的氨基酸或多肽轉(zhuǎn)至A位的氨基酸上并形成肽鍵，使P位空出。 4、移位

　核糖體向3’端移動(dòng)一個(gè)三聯(lián)體密碼子位置，既氨酰tRNA A→P（移動(dòng)一個(gè)密碼子距離)tRNA→E 。

 脫落：無負(fù)荷tRNA自核糖體上脫落下來。

真核生物延長過程（圖)

  真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。

   另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位脫落。

（三)終止

識別

  釋放因子（RF)——UAA或UAG或UGA

  轉(zhuǎn)肽酶——轉(zhuǎn)肽作用喪失

水解

（P位)酯鍵（多肽鏈——tRNA)

 多肽鏈釋放 蛋白質(zhì)合成裝置解離

多聚核蛋白體(polysome)——使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)行。

嘌呤霉素作用示意圖

二、翻譯后的加工

1、新生蛋白質(zhì)有限水解

   如：跨膜蛋白中信號肽切除。

   前胰島素原：含109個(gè)氨基酸（N端信號肽23個(gè))

   胰島素原：86個(gè)氨基酸（A鏈21、B鏈30、C鏈35)

   加工的過程首先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔將信號肽切除，并以二硫鍵將B鏈與A鏈連接，最后在高爾基體中把C  鏈切去。

2、某些氨基酸殘基的共價(jià)化學(xué)修飾

如：糖基化、乙�；�、磷酸化、甲基化等。

3、蛋白質(zhì)折疊與“折疊病”

　　 分子病：由于基因突變造成蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)改變引起的疾病。

　　  如：地中海貧血癥。

　　 折疊�。河捎诘鞍踪|(zhì)分子空間構(gòu)象改變（氨基酸序列沒有改變)引起的疾病。這種三維空間結(jié)構(gòu)異常，通過致病蛋白質(zhì)分子間作用，感染正常蛋白質(zhì)而造成。

　　  如：瘋牛病、老年性癡呆癥、囊性纖維病變、家族性高膽固醇癥、家族性淀粉樣蛋白癥、某些腫瘤、白內(nèi)障等等。

   蛋白質(zhì)折疊

近半個(gè)世紀(jì)以來,研究與中心法則有關(guān)問題，而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的學(xué)者先后多達(dá)34位。

   分子生物學(xué)的中心法則中，DNA和RNA的復(fù)制、DNA轉(zhuǎn)錄成RNA、RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA以及翻譯多肽鏈的過程和機(jī)制，基本上已經(jīng)闡明。

　　  多肽鏈折疊成蛋白質(zhì)的過程，是中心法則至今留下的空白。

   美國“科學(xué)美國人”曾經(jīng)載文稱，用當(dāng)今最快的計(jì)算機(jī)，模擬計(jì)算蛋白質(zhì)折疊，要花一百年！

   多肽鏈如何折疊成蛋白質(zhì)？多肽鏈的一級結(jié)構(gòu)到底如何決定它的空間結(jié)構(gòu)？既然前者決定后者，一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)之間，肯定存在某種確定的關(guān)系。

  　　核苷酸中 “三聯(lián)密碼”可決定氨基酸順序。有人提出：多肽鏈一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)，其中的密碼可叫作“第二遺傳密碼”。

三、信息流及其中心法則

遺傳信息的流動(dòng)：轉(zhuǎn)錄、翻譯

信息流基本路線（中心法則)

第十四章  細(xì)胞的整體性

真核細(xì)胞各組成部分形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，功能各異，但它們在結(jié)構(gòu)上相互聯(lián)系，功能上相互依存，都不能離開細(xì)胞獨(dú)立存在。細(xì)胞是高度統(tǒng)一整體，是生命基本結(jié)構(gòu)、功能單位 。

第一節(jié)  結(jié)構(gòu)上的整體性

一、生物膜具有統(tǒng)一的單位膜構(gòu)型

細(xì) 胞 膜  組成：脂類、蛋白質(zhì)

   生物膜 結(jié)構(gòu)：單位膜

細(xì)胞內(nèi)膜  特點(diǎn)：不對稱性、流動(dòng)性

細(xì)胞進(jìn)化歷程

   核膜

質(zhì)膜內(nèi)褶    內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 

   高爾基體等

線粒體等

二、膜相結(jié)構(gòu)的相互聯(lián)系和膜的轉(zhuǎn)移(膜流 )

膜流：細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)各種膜相結(jié)構(gòu)之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)移。

各種膜相結(jié)構(gòu)雖有各自的空間位置，但它們之間的關(guān)系極為密切，彼此按一定的方式相互聯(lián)系，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。

如：高爾基復(fù)合體是一個(gè)處于動(dòng)態(tài)平衡的細(xì)胞器。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)芽生出的小泡→高爾基復(fù)合體扁平囊 →形成分泌泡 →分泌物出胞，泡膜重組到細(xì)胞膜。 

細(xì)胞對異物的吞噬和胞飲所形成的吞噬體和胞飲體，又使細(xì)胞膜的一部分轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)。

  三、非膜相結(jié)構(gòu)的相互聯(lián)系

   微管（細(xì)胞骨架)13×

   微管  纖毛、鞭毛   9×2＋2

 微管蛋白   中心粒 9×3

   紡錘體

   星體

第二節(jié) 功能上的整體性

  一、膜相結(jié)構(gòu)在功能上的統(tǒng)一性

（一)區(qū)域化作用

膜相結(jié)構(gòu)把細(xì)胞分為若干功能區(qū)域。如：核膜、溶酶體膜、線粒體膜。

（二)增加胞內(nèi)生化反應(yīng)表面積

在細(xì)胞極有限空間內(nèi)，膜系統(tǒng)建立大面積表面，使代謝反應(yīng)高效率進(jìn)行。如：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體內(nèi)膜。

二、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)相互依存

1、細(xì)胞核控制細(xì)胞質(zhì)

   核DNA→轉(zhuǎn)錄→翻譯→結(jié)構(gòu)蛋白

   胞質(zhì)內(nèi)代謝酶  線粒體內(nèi)代謝酶

2、核的生理功能依賴細(xì)胞質(zhì)

核代謝所需物質(zhì)，能量靠胞質(zhì)供給。如：核糖體大、小亞基生長、加工、組裝。

三、代謝環(huán)節(jié)的相互依存

1、質(zhì)膜的物質(zhì)運(yùn)輸。

2、一些代謝反應(yīng)的完成，如：分泌性糖蛋白的合成、加工、分泌。

3、線粒體供能（ATP)。

4、細(xì)胞周期的變化，協(xié)同作用。綜上所述，細(xì)胞是高度統(tǒng)一的整體。

第十六章  生物工程原理及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用

  生物工程通常包括細(xì)胞工程、基因工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等。

第一節(jié) 細(xì)胞工程原理及其應(yīng)用

   細(xì)胞工程：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方法，在細(xì)胞水平上進(jìn)

行遺傳操作，改變細(xì)胞遺傳特性和生物學(xué)特性，以獲得具特定生物學(xué)特

性的細(xì)胞和生物個(gè)體的技術(shù)。

一、體外細(xì)胞培養(yǎng)

細(xì)胞培養(yǎng)：單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞群在體外條件下的培養(yǎng)技術(shù)。

  原代細(xì)胞培養(yǎng)

  傳代培養(yǎng) 

  細(xì)胞株

  細(xì)胞系

二、細(xì)胞融合

細(xì)胞融合（細(xì)胞雜交)：兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞（雙核或多粒)的過程。

   自然融合 仙臺病毒

   人工誘導(dǎo)融合   融合劑   聚乙二醇

   電穿孔法等

融合細(xì)胞篩選：藥物抗體篩選、營養(yǎng)缺陷篩選、溫度敏感性篩選 。

細(xì)胞融合過程（見圖)

三、單克隆抗體

   單克隆抗體：從一種單個(gè)B細(xì)胞繁殖的細(xì)胞克隆可以獲得大量均質(zhì)的抗體。

   醫(yī)學(xué)應(yīng)用： 1、導(dǎo)向藥物載體

     2、臨床診斷

細(xì)胞融合用于單克隆抗體的生產(chǎn)（見圖)

克隆、克隆人、克隆技術(shù)

克隆：由一個(gè)細(xì)胞或個(gè)體以無性方式重復(fù)分裂或繁殖所形成的一群細(xì)胞或一群個(gè)體，在不發(fā)生突變的情況下一個(gè)克隆內(nèi)的所有成員具有完全相同的遺傳結(jié)構(gòu)。

   分子克隆:含有目的基因的重組DNA分子。

   細(xì)胞克隆或細(xì)菌克隆:一群相同的細(xì)胞或細(xì)菌。

   產(chǎn)生一個(gè)重組DNA分子；

 一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)細(xì)菌的分裂增殖。

克隆人：即通過無性繁殖形成的人,由于克隆人會(huì)帶來一系列社會(huì)問題, 所以目前禁止進(jìn)行。

克隆技術(shù)：非常廣泛，如分子克隆、細(xì)胞克隆、細(xì)菌克隆、克隆動(dòng)物等，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

四、干細(xì)胞工程

   干細(xì)胞：一類具有自我更新能力和多項(xiàng)分化增殖潛能的原始細(xì)胞。

   胚胎干細(xì)胞、

   成體干細(xì)胞。

   胚胎干細(xì)胞體外可被誘導(dǎo)分化的細(xì)胞：造血細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞與血管發(fā)生、神經(jīng)細(xì)胞、心肌和其他肌肉細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞等。

五、細(xì)胞工程的應(yīng)用

（一)組織工程

  器官或組織克隆

（二)動(dòng)物生動(dòng)反應(yīng)器

轉(zhuǎn)基因羊、牛等

（三)細(xì)胞治療

細(xì)胞替代、基因治療

第二節(jié) 基因工程原理及其應(yīng)用

基因工程（重組DNA技術(shù))：生物基因分離或合成出來，通過載體轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，亦與受體細(xì)胞DNA整合，再經(jīng)過表達(dá)，產(chǎn)生人類所需要的基因、產(chǎn)物、轉(zhuǎn)基因生物。

   取得目的的基因

   選擇載體

   目的基因+載體

   基因轉(zhuǎn)移

   受體細(xì)胞篩選

一、重組DNA技術(shù)

（一)制備目的基因的方法

   化學(xué)合成法

   酶促合成法

   從染色體基因組中分離

限制酶（限制性核酸內(nèi)切酶)

   從原核生物中制備

   特定切點(diǎn)

   切出黏性末端

制備目的基因的方法

   1、化學(xué)合成法

   體外化學(xué)合成，為已知基因核苷酸順序，短DNA片段。

  2、酶促合成法

逆轉(zhuǎn)錄酶  DNA聚合酶

mRNA   cDNA  雙鏈DNA

3、從染色體基因組中分離

   限制酶

核內(nèi)大分子DNA DNA片段

   ↓+載體DNA

   轉(zhuǎn)化宿主細(xì)胞   基因庫

  ↓

  分離特定基因

(二)載體的選擇

   載體：與目的基因結(jié)合，將其導(dǎo)入受體細(xì)胞，并可自我復(fù)制的工具。

   常用載體：質(zhì)粒、病毒、粘粒、酵母人工染色體（YAC)。

   特點(diǎn)：分子量小、自我復(fù)制、多個(gè)單切限制位點(diǎn)、藥物選擇性遺傳標(biāo)記。

(三)目的基因與載體連接

粘端連接

平端連接

同聚物末端連接

1.粘端連接

2.平端連接

3.同聚物末端連接

 (四)將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞

  轉(zhuǎn)化：重組DNA分子引入受體細(xì)胞。

   細(xì)菌轉(zhuǎn)化  電穿法

   真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)移   顯微注射法

病毒轉(zhuǎn)移法

（五)基因文庫

1.基因組文庫

2.cDNA文庫

（六)帶有目的基因細(xì)胞的篩選

  篩查帶有目的基因的細(xì)胞。

（七)染色體步移

二、DNA聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增技術(shù)

PCR是一種在體外特異擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)

條件：1.單鏈模板DNA

   2.寡核苷酸引物

   3.dNTPs

   4.DNA聚合酶

（一)熱變性

（二)退火

（三)引物延伸

三、DNA測序原理（見圖)

四、基因工程的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

（一)基因診斷

1.基因診斷定義和基本原理

基因診斷：利用DNA重組技術(shù)直接探查基因的存在和缺陷，從而對人體狀況和疾病作出診斷。

基本原理（1)探針雜交（2)PCR

2.基因診斷基本技術(shù)和方法

DNA探針技術(shù)

RFLP

PCR

3.基因診斷的臨床應(yīng)用

   遺傳病的基因診斷

   惡性腫瘤的基因診斷

   感染性疾病的基因診斷

   它應(yīng)用（如對妊娠早期的胎兒進(jìn)行性別鑒定)

（二)基因治療

（三)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

（四)生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品