普通生物学-清华大学

2.1-2.2
壹.细胞生物学基础
一.细胞概述
1细胞的基本特征
1)细胞是生命活动的基本单位
- 细胞是构成有机体的基本结构单位
- 细胞是代谢与功能的基本单位
- 细胞是生长于发育的基础
- 细胞是繁殖的基本单位,是遗传的桥梁
- 细胞是生命起源的归宿,是生命进化的起点
2)细胞的基本共性
- 相似的化学性质
- 脂-蛋白体系的细胞膜
- 相同的遗传装置
- 一分为二的分裂方式
2原核生物与真核生物的区别
1)原核生物
*原核生物出现于30-35亿年前,属于古老的生命形态
*主要代表:细菌、衣原体、支原体、立克次氏体、放线菌和蓝绿藻等
2)古细菌(古核生物):产甲烷菌、嗜热酸菌、嗜盐菌、硫氧化菌等
*通常生活在极端特殊的环境中(推测可能代表原始生命形式)
*除古细菌,其他原核为真细菌。
*古细菌细胞形态结构、遗传信息表达系统类似原核生物,遗传物质表达类似真核生物。
3)原核细胞的特征
- 原核细胞没有真正的细胞核,只有拟核,DNA分子裸露(通常环状,含有少量RNA和分子蛋白蛋白质)
- 原核细胞无核被膜:DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译在同一空间,三者同时进行。
- 原核细胞没有膜包裹的细胞器,也没有内膜系统,但有核糖体
- 原核细胞的增殖方式是无丝分裂,真核细胞是有丝分裂(无法形成纺锤体)
4)真核细胞与原核细胞的区别
- 细胞膜系统的分化,细胞内部结构与职能的分工
- 遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化
二.细胞膜与组织的跨膜运输
1质膜的结构与基本成分
1)生物膜结构特点(流动镶嵌模型,脂筏模型)
1.脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分
2.蛋白质的分布是不对称的
3.生物膜具有流动性
4.生物膜处于动态变化中
2)生物膜的物质组成
1.膜脂:甘油磷脂(基本成分,50%以上,由内质网合成)、鞘脂、固醇
2.膜蛋白:整合膜蛋白、外周膜蛋白、锚定膜蛋白
*膜蛋白的功能
①作为膜转运蛋白,选择性地介导小分子物质的跨膜运输;②具有酶的功能;③作为细胞表面地受体,与激素结合后将信号传递到胞内;④糖蛋白的糖链作为细胞之间的识别标志;⑤形成细胞之间的连接;⑥作为细胞骨架的附着点,形成锚定连接
3.糖类(仅存在于细胞质膜的外侧,一般为短而有分支的寡糖链):糖蛋白、糖脂
*糖链与细胞识别有关,可作为区分细胞的标志
2质膜的基本特征与功能
1)流动性
1.膜脂:膜脂分子的侧向运动(速度2μm/s)
*影响膜脂流动性的因素
①脂肪酸链的长度(反比)②不饱和脂肪酸的含量(正比)③温度④胆固醇⑤膜脂之间和膜脂与蛋白质之间的相互作用
2.膜蛋白(荧光抗体免疫标记实验):有限制
*测定速率:荧光漂白恢复技术FRAP
2)不对称性
1.膜脂:不均匀分布
2.膜蛋白:有明确的方向性,是膜各种复杂功能的保证
3)质膜功能(主要由膜蛋白决定)
1.提供相对稳定的内环境
2.选择性的物质运输
3.提供细胞识别的位点
4.为酶提供结合位点
5.介导细胞之间和细胞与胞外基质之间的联系
6.参与形成具有不同功能的细胞表面特化的结构
3膜转运蛋白
1)载体蛋白
*与特定的溶质分子结合
*通过构象改变来介导物质主动被动运输
*特异性高
*不同的生物膜各有一套与该膜功能相关的不同载体蛋白
2)通道蛋白:
1.离子通道(运无机离子)
*不结合,效率高,只介导被动运输
*具有选择性:(表现在)
①直径与形状②带电荷氨基酸分布
*不连续开放,有调控开关:
①膜电位变化:电压门控离子通道
②化学信号:配体门控离子通道
③压力刺激:应力激活通道
2.孔蛋白(选择性较低)
3.水孔蛋白(快)
4小分子物质的跨膜运输
类型:简单扩散、被动运输、主动运输
1)简单扩散:小分子物质通过热自由运动顺浓度梯度/电化学梯度进行跨膜转运
特点:不需要转运蛋白协助,不消耗能量
物质:疏水性分子、极性不带电荷小分子
2)被动运输(协助扩散):溶质分子顺浓度梯度/电化学梯度的运输,在膜转运蛋白的协助下的跨膜转运
特点:不需要能量,动力来于物质的电化学梯度
物质:多种极性小分子、无机离子
介导:离子通道、载体蛋白
3)主动运输:由载体蛋白介导的,物质逆浓度梯度/电化学梯度(低→高)的跨膜转运
*要消耗能量:(种类)
①ATP直接供能(如Na⁺-K⁺泵)
**Na⁺-K⁺泵作用:❶维持细胞膜电位❷维持动物细胞的渗透平衡❸吸收营养物质
②ATP间接供能


③光驱动
*****大分子物质/颗粒性物质:胞吞,胞吐
5细胞连接
定义:细胞间或细胞-基质间的接触部位形成特殊的连接结构
分布:在紧密靠拢的组织
类型:
1)封闭作用——屏蔽连接
①紧密连接(主要形式)
作用:❶形成渗透屏障(封闭);❷组织膜蛋白侧向扩散(隔离)
②间壁连接
2)机械附着——锚定连接
特点:借助细胞骨架系统

*(半)桥粒





3)化学通讯——通讯连接
类型:①间隙连接
基本结构单位:连接子
物质:小分子或分子量小于1000的离子
②胞间连丝(植物!)
通道:环孔
*胞间连丝使植物细胞连接成共质体
总结:
