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

1. 细胞是构成有机体的基本结构单位
2. 细胞是代谢与功能的基本单位
3. 细胞是生长于发育的基础
4. 细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁
5. 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

1. 相似的化学性质
2. 脂-蛋白体系的细胞膜
3. 相同的遗传装置
4. 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

1. 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）
2. 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。
3. 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
4. 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

1. 细胞膜系统的分化，细胞内部结构与职能的分工
2. 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：