精品细胞生物知识点归纳总结（超详细）.pdf

一， 细胞骨架的概念，类型和功能 （一） 概念 指存在于真核细胞内的蛋白纤维网架体系，主要包括三类蛋白纤 维即微管，微丝和中间纤维； （二）类型：分为细胞质骨架和核骨架 （三）细胞骨架的分布与功能 微管主要分布在核四周 , 并呈放射状向胞质四周扩散；微丝 主要分布在细胞质膜的内侧；而中间纤维就分布在整个细胞中 细胞骨架对于维护细胞的形状结构及内部结构的有序性，以 及在细胞运动，物质运输，能量转换，信息传递和细胞分化等一 系列方面起重要作用 PS：留意细胞骨架结构的高度动态性 第 1 页，共 19 页 （ 1）微管 组成 由微管蛋白（ tubulin ）组成的中空管状 结构，直径 24-26nm 分布 主要分布在核四周 , 并呈放射状向胞质四 周扩散并能与其他蛋白共同组装成纺锤体，基 粒，中心粒，纤毛，鞭毛，轴突，神经管等结 构； 分类动态微管；稳固微管 功能维护细胞形状 细胞内物质运输的轨道 细胞器的定位 鞭毛和纤毛运动 纺锤体与染色体运动 1. 微管的结构和组分 a；微管可装配成单管，二联管 ( 纤毛和鞭毛中 ) ，三联 管( 中心粒和基体中 ) ； b；单管由 13 条原纤维（ protofilament ）构成；主要由 微管蛋白和微管结合蛋白两种成分组成 c；每一条原纤维由微管蛋白异二聚体线性排列而成； d微管蛋白异二聚体由结构相像的 -tubulin 和 构成； -tubulin PS：纤毛与鞭毛（稳固微管，长度不变，很少组装解聚）是结 构相像的与运动有关的特化结构，本质是微管；由基体和轴丝 第 2 页，共 19 页 两部分构成；轴丝微管为 9+2 结构，基体微管组成为 9+0； 二联管主要构成纤毛和鞭毛的杆状部分，中心粒和鞭 毛，纤毛的基体是由三联管构成的 二联管： A ， B 管（ A 管与单管结构相同， 纤维与 A 管共有） B 管有 3 条 微管的 3 种类型（单管，二联管，三联管） 微管组装的结构单位 微管蛋白异二聚体 两亚基结构相像，为直径 4nm 的球形分子，有 35-40%的序列 同源性 每个异二聚体有 2 个 GTP 结合位点，其中 - 上的结合位点 为不行交换位点，而 -tubulin 的位点为可交换位点，可发生 GTP 与 GDP的交换 第 3 页，共 19 页 2. 微管的组装与解聚 ；微管的体外组装 A. 成核 (Nucleation) ： -tubulin 和 - 形成异二聚体，先形成片状或环状核心， 经过侧面增加异二聚体而扩展为螺旋带，当螺旋带加宽至 13 根原纤 维时，即合拢形成一段微管； B. 延长 (Elongation) ： 异二聚体从两端加到已形成的微管上，不断延长； -tubulin 异二聚体的线性排列产生 微管结构上呈极性状态，并导致两端聚 合速度的差异，聚合快的为正极 . 微管组装的特点 . 微管具有极性，装配快的为正极，慢的为负极； . 大多数微管结构处于动态组装和去组装状态，具有动态不稳固 性；相宜的温度，高浓度 GTP ，Mg2+ 和去除 Ca2+ 的条件有利于 微管聚合，相反就趋向于解聚； . 表现踏车现象 （ treadmilling ） ：微管长度不变时， 正端聚合与 负端解聚的速度相同； . 秋水仙素，长春花碱抑制微管装配；紫杉醇能促进和稳固微管 组装； 第 4 页，共 19 页 GTP 浓度对微管聚合至关重要： GTP-tubulin 与微管末端的亲和力 大，易在末端聚合， GTP-tubulin 浓度高时，聚合快微管延长； 聚合后 -tubulin 内的 GTP 易水解为 GDP ，GDP-tubulin 与微管 末端亲和力小，易从负端解聚； 3. 微管组织中心（ MTO）C 活细胞内起始微管的成核作用的细胞 结构，或体外微管解聚后重新装配的发 生处称为微管组织中心， 供应微管组装 的核心； MTOC包括中心体，基体，着丝点和微 管星体等 A 中心体 存在于大多数动物细胞，作用是组装纺锤体微管，由一对三 联 体 微 管 构 成 的 中 心 粒 （ centriole ） 和 中 心 粒 周 基 质 （ pericentriolar material ， PCM）组成 PCM中的 - 是中心体中具成核作用的关键 组分，中心粒起支持作用 第 5 页，共 19 页 4. 微管结合蛋白 包括 MAPs和 tau 蛋白两类， 促进微管的组装， 稳固和微管束的交联， 参加稳固微管的形成 神经元中 MAP2存在于胞体和树突， tau 存在于轴突 5. 微管马达蛋白 驱动膜泡沿微管轨道定向运输的分子马达， 具有 ATP 结合位点和微管 结合位点两个重要功能位点 包括驱动蛋白（ kinesin ）和动力蛋白（ dynein ）两大家族，通常分 别驱动膜泡的正向运输和负向运输 ： Kinesin plus end-directed motor Dynein ：minus end-directed motor (2) 微丝 概念：又称肌动蛋白纤维（ filament ） ，是由两股肌动蛋白 actin 链螺旋形成的实心纤维，直径约 7nm ；主要由肌动蛋白（ actin ） 构成； 分布：排列成束，成网或分散于胞质；广泛存在于真核细胞，在 具有运动功能的细胞中尤为发达 第 6 页，共 19 页 功能：微丝参加细胞运动，形状维护，肌肉收缩，胞质分裂，形成微 绒毛等功能 1. 微丝的结构和分子组成 Actin 是细胞内含量最丰富的蛋白之一， actin2 种形式： . 球形单体 G-actin ：呈哑铃形，中心有 ATP 等结合位点； 由 G-actin 聚合成的纤维形多聚体 F-actin 2. 微丝的组装 . 微丝也处于组装和去组装的动态平稳中，有多种微丝结合蛋白 的参加； . 2-3 个 actin 集合成一个核心，ATP-actin 分子向核心两端加合； 微丝具有极性，也存在踏车现象； . 聚合条件： ATP，相宜的温度，存在 K+和 Mg2+； + 第 7 页，共 19 页 多种微丝结合蛋白参加微丝的组装和去组装 细胞放松素（ cytochalasin ）特异地抑制微丝的聚合 鬼笔环肽（ phalloidine ）稳固微丝结构 3. 微丝结合蛋白 4. 微丝马达蛋白 肌球蛋白（ myosin）超家族成员是依靠微丝的分子马达 已发觉 15 种， 其马达结构域都含有一个微丝结合位点和应当具有 ATP 酶活性的 ATP 结合位点 Myosin II 为传统的肌球蛋白，其它为非传统肌球蛋白 5. 微丝与细胞迁移 非肌细胞的迁移通过微丝构成的特化结构介导 粘着斑 片状伪足（ lamellipodium ） 丝状伪足（ filopodium ） 轴突生长锥（ growth cone ） 第 8 页，共 19 页 细胞在迁移信号刺激下，靠近信 号源的细胞前缘微丝组装，推动 质膜伸出形成伪足，后端粘着斑 的微丝解聚，导致细胞迁移 微绒毛（ Microvilli ）广泛分布于细胞表面，本质是微丝 多种交联蛋白将微丝呈束状平行排列 微丝束内部无肌球蛋白，故微绒毛无收缩功能 （ 3）中间纤维（ intermediate filaments ，IF ） 结构： 10nm 中空纤维，直径介于微管和微丝之间，对化学药物不 敏锐，比微管和微丝更稳固； 分布： IF 几乎分布于全部动物细胞，往往形成一个网络结构，特 别是在需要承担机械压力的细胞中含量丰富，如上皮细胞中；在 核内膜下的核纤层也属于 IF ； 成分： IF 成分比 MF，MT复杂，具有组织特异性；不同类型细胞中 的 IF 具有不同的成分，结构和功能，依据其氨基酸序列等特性至 少分为 6 大类； 区分于微管和微丝的显著特点：中间丝及其稳固 第 9 页，共 19 页 上皮细胞内 IF （角蛋白 keratin ）和细胞间的桥粒（上图） 1. 中间丝（简称中丝）蛋白分类 中间丝是高度螺旋的蛋白质， 依据氨基酸序列不同可分为 5 大类；每 种中丝蛋白只在特定的组织和细胞中表达， 其氨基酸序列， 相对分子 质量差异很大； PS：酸性，碱性角蛋白不能单独组装成角蛋白丝，只有当两者 1:1 形 成异二聚体后才能形成角蛋白； 2， IF 的装配： IF 的装配机制比微管和微丝更复杂 IF 单体是纤维状蛋白，四聚体是 IF 的结构单位 四聚体之间在纵向和侧向相互作用， 形成由 32 条单体蛋白围成的 IF IF 不具极性 第 10 页，共 19 页 MT 24-26nm 空心 MF 7nm 实心 IF 10nm 空心 直径 纤维主要分布 核四周向外辐射 皮层丰富 胞质中网络样 , 核膜 下方 结构单位 -tubulin 异二聚体 单 体 G-actin 纤维状四聚体 / / 极性 马达蛋白 Y Kinesin, Dynein Y Myosin 相关结构 纺 锤 体 , 中 心 微绒毛 , 分裂沟 肌 桥粒 , 核纤层 , 角蛋白 , 波形蛋白 , , 纤毛 , 鞭毛 , 轴突等 节 , 粘合带等 主要功能 形状维护 , 物质运输 形状维护， 细胞迁移， 肌肉收缩， 胞质分别， 形成微绒毛 细胞形状及核形状维 持，使细胞具张力和 抗剪切力 轨道 , 细胞器定位 , 纤 毛和鞭毛运动 色体运动等 染 , 二，细胞核 细胞核（nucleus ）是双层单位膜包围核物质而形成的结构； 是 细胞遗传与代谢的信息调控中心； 是真核细胞区分于原核细胞的最主要标志； 细胞核的形状，大小，位置和数目因细胞类型而不同； 主要结构包括核膜，染色质，核仁和核基质； 细胞核主要功能：通过遗传物质的复制和细胞分裂保持细胞世 代间的连续性 ( 遗传 ); 通过基因的挑选性表达 , 掌握细胞的活 动； ( 一) ，核膜（由双层单位膜构成） A，双层膜结构与核周间隙 间期显现核被膜，单位膜构成，每层 外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体 第 11 页，共 19 页 内核膜：内侧有特异性蛋白 核周间隙：宽 20-40nm，与内质网腔相通 内外核膜在核孔处融合 B，核纤层（ lamina ） 位于内核膜下的纤维蛋白网络，由三种核纤层蛋白多肽（ lamin A-C） 亚单位组成；它向外与内膜上的镶嵌蛋白相连； 功能： 可支持核膜，维护核的形状；为染色质供应附着位点；参加核 膜的裂解和重建 C，核孔复合体 （ 1）核孔：核膜上间隔分布着很多由内外两层膜局部融合形成的开 口，是沟通细胞核与细胞质间物质沟通的通道； （ 2）核孔复合体（ nuclear pore complex ，NPC） ：是镶嵌在内外核 膜融合处形成的核孔上， 由多种类型蛋白质构成的复杂结构； 直径大 约 120nm，八角轮形，孔径 70nm 是物质交换的双向性亲水通道，对大分子的双向运输有高度挑选性 鱼笼模型 第 12 页，共 19 页 爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验证明亲核蛋白的核输入需要自身具有核定位信号 （二）， 染色质与染色体 染色质（ chromatin ） ：指间期细胞核内由 DNA ，组蛋白，非组 蛋白及少量 RNA 组成的线性复合结构 , 是间期细胞遗传物质存 在的形式； 染色体（ chromosome） ：指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中 , 由染色质聚缩而成的棒状结构； 染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同， 构象不同；是同一物质在细胞周期不同阶段周期性相互转化的 不同形状表现； 1，染色质的化学组成 A，组成： DNA ，组蛋白，非组蛋白，少量 RNA 比例： ； DNA是遗传信息的载体 染色质蛋白质负责 DNA 分子遗传信息的组织，复制和阅读 PS ：DNA 是储存遗传信息的生物大分子，不同物种细胞的 DNA 含量 并不与物种的复杂性完全一样 . DNA 3种构型： B-DNA ， A-DNA ， Z-； . DNA 3 种序列：单一序列；中度重复序列（ 101-5 ） ；高度重复 序列（ 105） ； . DNA 3 种基本元素（功能元件） ： 自主复制序列 (ARS)：。