2021/03/05
细胞
第一节 细胞的基本概念
细胞
细胞是组成生物体的基本单位。
细胞学说
1、所有生物都由细胞和细胞的产物组成
2、新的细胞必须经过已存在细胞的分裂而产生
3、每一个细胞可以是独立的生命单位，许多细胞又可以共同形成生物体或组织
分化
细胞在形态、结构和功能上的特化过程称为细胞的分化。对于多细胞生物而言，不同的细胞或细胞群往往执行不同的功能，生物体结构越复杂，细胞的分工就越细。
去分化
在特定条件下培养，一些已经完成分化的根细胞又恢复了再分化的能力，即去分化或脱分化，形成了愈伤组织。
组织
一些来源和结构相同，行使一定功能的细胞群称为组织。
question：最小最简单的细胞（支原体）
原核细胞与真核细胞
question：植物细胞与动物细胞最主要的差别？
第二节 真核细胞的结构与功能
质膜
细胞膜又称质膜，厚度一般为7~8nm，是脂质双分子层和蛋白质构成的界膜。在细胞膜上有一些作为特殊分子或离子进出细胞的载体蛋白或通道蛋白，因此细胞膜具有选择透性或半透性，可有选择地让物质通过。细胞膜还有一些起识别和接收信息作用的蛋白质，称为膜受体，接收外界信息后可诱导细胞内发生相应的变化或反映。细胞膜上还有一些与其他细胞或大分子相互识别标志蛋白等等。
question：
（1）植物细胞壁的最主要成分（纤维素），构成细胞壁结构单位（纤维丝）
（2）纤维素的网络结构中还交联着（果胶）、（半纤维素）和（蛋白质）等等。
（3）植物保护组织的细胞壁中还有（木质素）、（角质）、（栓质）、（蜡质）等多糖或脂类物质。
（4）有些植物种子的细胞里有贮存油脂的脂肪颗粒．这些颗粒被一层磷脂膜包被，而不像细胞器那样具有双分子层膜。试描述这种单分子层膜的形态，解释它比双层膜稳定的原因。
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的具有双重极性的分子。一端是极性的(亲水性的)“头”部，一端是非极性(疏水的)“尾”部。在双层膜组成的细胞器中，细胞器内外均为极性溶液，两层膜的亲水的“头”部分别向着细胞质和细胞器内的极性溶液，疏水的“尾”端则背离水相而相对排列，从而形成相对稳定的状态。而在植物种子细胞里的脂肪颗粒中的油脂为非极性溶液，单层磷脂膜的磷脂分子疏水的“尾”端向着内侧脂肪分子排列，而磷脂分子亲水的“头”向着外侧排列，暴露于细胞质的极性溶液中，从而形成了比较稳定的结构。
原生质
质膜内的所有细胞内容物称为原生质。
细胞器
由膜包被形成的具有独立特定功能的微器官。主要包括：细胞核、线粒体、质体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、液泡，还有核糖体及细胞骨架组分（包括微管、微丝等）。
question：细胞核包括（核膜）、（核纤层）、（核基质）、（染色质）和（核仁）等部分。核膜又称（核被膜），是（双层膜）；核纤层位于（核膜下方），对核膜具有（支持）作用；核膜上还嵌有（核孔复合物），由（核孔）和（周缘的环状结构）组成。
染色质
染色质是细胞核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质。染色质DNA含有大量的基因，是生命的遗传物质，因此细胞核是细胞生命活动的控制中心。
染色质是真核细胞由膜包被的细胞核内细长的双链DNA、蛋白质及少量RNA结合形成的复合体。
染色体
在细胞准备分裂时，线性缠绕的染色质聚缩成在显微镜下可辨认的染色体。每一种真核生物的细胞中都有特定数目的染色体。
在细胞分裂时期，松散存在的染色质经过紧密盘绕、折叠，形成凝缩的染色体。
内膜系统
内膜系统是遍布于真核细胞细胞内的一些由膜包被的细胞器或片层结构,包括内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡等。内膜系统为细胞内的分子提供了传递的通道，为一些脂质和蛋白质的合成提供场所。
question：
（1）可以根据（内质网上是否具有核糖体），将内质网分为（光面内质网）和（粗面内质网），光面内质网是（脂类合成和代谢）的重要场所，粗面内质网在（蛋白质的合成与运输）方面起着重要的协同作用；
（2）核糖体是合成（蛋白质）的场所；高尔基体是（内质网合成产物）和（细胞分泌物）的加工和包装场所；溶酶体是（单层膜）小泡，由（高尔基体断裂）而产生，内含多种（酸性水解酶），可催化生物大分子分解，（消化细胞碎渣）和从外界吞入的颗粒。
线粒体
线粒体是由内膜和外膜包裹的囊状结构，是细胞呼吸和能量代谢中心，是细胞内与能量转换和代谢相关的细胞器。囊内是液态的基质（还含有DNA分子，核糖体和相关的酶蛋白），含有催化柠檬酸循环的多种酶。线粒体外膜平整，内膜向内折入形成嵴，增加了内膜的表面积，从而增加了内膜的代谢反应总量。内膜面上有许多带柄的颗粒，是ATP酶复合体。线粒体内膜与内膜之间的间隙称为膜间隙，其中的液体含有多种可溶性的酶（主要：腺苷酸激酶）、底物和辅助因子。
question：
（1）质体是一类与（碳水化合物的合成与贮藏）密切相关的细胞器，是植物细胞的细胞器，分为（白色体）和（有色体），叶绿体是（有色体）。
（2）微体与溶酶体类似，包括（过氧化物酶体）和（乙醛酸体），含有（氧化酶）、（过氧化氢酶）或其他酶等。过氧化物酶与（毒性分子的氧化）有关。
（3）液泡由（单层膜）包被，是植物细胞（代谢废物囤积）的场所。
（4）有些细胞表面还有（鞭毛）和（纤毛），可帮助细胞自主运动。
（5）叶绿体和线粒体有哪些共同点和不同点？
相同点：都是由双层腔包被而成．具有很大的膜面积，内部含有DNA可完成一定量的自主复制，都是能量的转化场所，都具有核糖体和许多反应所需的酶蛋白，都具有电子传递体系。都是细胞即整个生物体得以生存的重要基础。
类囊体
类囊体是叶绿体内部的扁平囊，扁平的类囊体有规律的摞叠在一起形成基粒，基粒外围的部分称为基质，各个基粒通过基质类囊体彼此相连通。
细胞骨架
细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的立体网络结构，维持着细胞的形态结构及内部结构的有序性，同时在细胞的运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分化方面起一定的作用。细胞中的细胞骨架主要由微管、微丝和中间纤维（中间丝）等构成，具有离散性、整体性、变动性等特点。
第三节 生物膜
流动镶嵌模型
1、磷脂双分子层构成了膜的基本结构，磷脂分子非极性的“尾”向着内部疏水区，而极性的“头”向着外侧，暴露于两侧的亲水区。
2、各种球形膜蛋白以不同的镶嵌形式与磷脂双分子层相结合，附着在膜的表面、部分或全部嵌入膜中、贯穿于膜双分子层等。
3、由糖类附着在膜的外侧，与膜脂类或膜蛋白的亲水端结合，构成糖脂和糖蛋白。
4、膜脂双分子层既有分子排列的有序性，又有脂类的流动性。
膜脂与膜蛋白在膜的排列具有不对称性。
question：
（1）按照膜蛋白的位置及与脂分子的结合方式与结合牢固的程度，膜蛋白被分为（外在膜蛋白）和（内在膜蛋白）。内在蛋白需要用（除垢剂）如（十二烷基磺酸钠SDS）才能解离下来。
（2）构成膜的蛋白质与磷脂双分子层的相互关系怎样?镶嵌在磷脂分子个的蛋白质有哪些结构特点和功能?
细胞膜主要由脂类和蛋内质组成，此外还含有少量糖类。
脂类构成了细胞膜的基本结构——脂质双层，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表面，完成膜的主要功能。膜蛋白分布呈不对称性，有的镶在膜表面，称为外在膜蛋内；有的嵌入或横跨脂双分子层，称内在膜蛋白；蛋白质分子在膜内外两层分布位置和数量有很大差异，膜内、外侧面伸出的氨基酸残基的种类和数目也有很大差异。
另外，糖脂与糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非细胞质侧，多糖链往往具有分叉，它们对于接受和识别外来受体或信号起重要作用。
膜蛋白的主要作用有：①为运转蛋白，起物质运输作用，输送无机或有机分子跨膜进入膜的另一侧；②作为酶，催化发生在膜表面的重要代谢反应；③作为细胞表面受体或天线蛋白，敏感地接收膜表面的化学信息；④作为细胞表面的标志，被其他细胞所识别；⑤作为细胞表面的附着连接蛋白．与其他细胞相互结合；⑥作为锚蛋白，起固定细胞骨架的作用。
被动运输
被动运输是物质跨膜运输的一种方式，不需要能量，并且顺化学浓度梯度进行，即物质由高浓度一侧向低浓度一侧运动，直至两侧的浓度相等。
1、简单扩散：分子随机运动导致的简单扩散是被动运输的一种最主要的方式。相对分子质量小或脂溶性较强的物质，氧气、烃类、乙醇、水分子等都以简单扩散的方式做跨膜运动。
渗透作用：水的简单扩散，可影响活细胞内外水的平衡并影响到细胞的存活。
质壁分离：如果细胞悬浮在一种高盐浓度的液体环境中，细胞内盐浓度低于细胞外，细胞内水向细胞外渗透，细胞失水皱缩，有细胞壁的情况下会发生质壁分离。
2、易化扩散：指在细胞膜上的跨膜蛋白质协助下，一些非脂溶性物质或亲水性物质，如氨基酸、某些糖和金属离子等，顺浓度梯度或电化学梯度不消耗能量进入膜内。
通道蛋白：在膜双分子层的疏水区域形成亲水性通道，利于小的带电分子或极性分子扩散到膜的另一侧。
载体蛋白：能与特定的分子或离子相结合，然后协助它们进入膜的另一侧。
主动运输
主动运输是逆浓度梯度的运输方式，需要膜蛋白的参与，需要消耗ATP。保持细胞中一些带电离子的浓度与周围环境相比有较大的差别。
离子泵：是质膜上特殊的膜蛋白，从ATP获得能量通过主动运输实现离子的运输。
膜电势：是指由于分布在膜两侧的阴离子与阳离子浓度不等造成的跨膜的电位差。
Na+-K+离子泵（动物细胞膜）：是一种Na+-K+ ATP酶，在膜的内侧，Na+与该酶结合，激活了ATP酶的活性，使ATP分解出的高能磷酸基团与酶结合，导致酶构象的变化，引起与Na+结合的部位转向膜外侧。这时，磷酸化的酶对K+的亲和力高，膜外的K+取代了酶上的Na+，促使酶上磷酸基团解离，酶的构象恢复，与K+结合的部位转向膜内。去磷酸化的酶对Na+亲和力高，释放K+，与Na+结合。Na+-K+离子泵每运转一次，水解1个ATP，运出3个Na+，运进2个K+。
质子泵（植物、细菌、真菌）：参与H+的运输
question：
（1）由Na+-K+泵和质子泵工作增加的电位和贮存的能量还可以被直接用于细胞做功，包括可用来将葡萄糖、果糖、氨基酸等分子逆浓度梯度方向跨膜运输，这种运输是间接地消耗ATP，又被称为（协同运输）。
（2）生物大分子或颗粒物质的跨膜运输主要靠（胞吞）和（胞吐）。
核小体
DNA与组蛋白共同组装形成核小体，染色质主要是由串珠状的核小体聚集形成的。
第四节 细胞分裂与细胞周期
着丝粒
同源染色体
人体细胞46条染色体排列成23对，每对染色体一条来自父系，一条来自母系。每对染色体上基因的分布基本相同，称为一对同源染色体。
姐妹染色单体
在真核细胞分裂前的准备期，细胞核内基因（组）的复制是通过染色体的复制完成的。染色体在复制之后，形成纵向并列的两条染色单体，它们通过着丝粒相连，这一对染色单体称为姐妹染色单体，它们的大小形状完全相同。
核型
一种生物的细胞在有丝分裂中期染色体的数目、大小、形态特征等表型被称为核型。核型分析是诊断人类遗传病，判断不同物种间亲缘关系与物种进化的重要手段。
细胞周期
有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期。典型的细胞周期可包括间期和细胞分裂期两部分。
1、间期：是细胞代谢，DNA复制旺盛时期，它包括一个DNA合成期（S期）以及S期前后两个间隙期（G1期和G2期）
2、细胞分裂期：包括有丝分裂和胞质分裂两个主要过程，分别称为M期和C期。
M期：是一个涉及细胞核及其染色体分裂的复杂过程，使得新形成的两个子细胞具有与母细胞完全相同的染色体形态和数目。
C期：是细胞质分裂形成两个新的子细胞的过程。
question:
（1）周期性细胞能否顺利通过G1期和G2期检验点进入下一时相，关键还取决于细胞内部（周期蛋白cyclin）和（周期蛋白依赖性激酶Cdk）组成的引擎分子的周期性变化。
（2）（有丝分裂促进因子MPF）又称为（成熟促进因子）是一种引擎分子，M期的时间长短取决于（活性MPF浓度变化）。
有丝分裂
有丝分裂是一个连续的过程，根据染色体形态的变化特征，可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
前期：染色体出现，核膜核仁消失，由微管构成的纺锤丝和蛋白质共同形成纺锤体。
中期：每条染色体着丝点两侧都有微管附着，受其牵挂，着丝点排列在细胞中央的平面----赤道板上。
后期：着丝粒分裂，姐妹染色体分离为两条染色体，分别受微管牵拉向两极移动。
末期：两套染色体分别到达两极后，细胞形态发生较大变化，核膜核仁重新出现，伴随子核重建，动物细胞通过溢缩，植物细胞通过细胞板形成，完成胞质分裂，最终形成两个子细胞。
减数分裂
减数分裂是细胞分裂的一种特殊形式，是进行有性生殖的生物从二倍体的体细胞产生单倍体的生殖细胞或性细胞的过程。
由二倍体细胞形成单倍体细胞，染色体数目需要在细胞分裂过程中减半，伴随着染色体数目减半的细胞分裂称为减数分裂。
间期：DNA的复制和有关蛋白质的合成
减数分裂I：
前期：同源染色体联会配对，形成四分体，非姐妹染色单体间发生局部交换
中期：四分体排列在赤道板上
后期：同源染色体分开，向两极移动
末期：形成两个子细胞
减数分裂II：
与有丝分裂基本一致
纺锤体
细胞分裂前初期到末期的一种由微管构成的纺锤丝和蛋白质共同形成的特殊细胞器。
时相
周期性细胞（可以进行正常分裂的细胞）经历了G1期、S期、G2期、M期、C期的全过程，这5个期称为5个时相。
细胞周期检验点
在真核细胞中存在监视和调控细胞周期时相正常运转的控制系统，这一控制系统包含3个细胞周期检验点，分别位于G1期、G2期和M期。
联会
在减数分裂I的前期染色体变短变粗时，来自母本和来自父本的各一条相当的两条同源染色体两两配对，称为联会。
四分体
由于每对染色体实际含有一对姐妹染色单体，因此每对同源染色体联会后共有四条染色体，称为四分体。
分辨率
即所分辨的两个影像之间的最小距离。通俗的说，显微镜的分辨率就是显微镜观察物体的清晰程度。
沉降系数
S为颗粒的沉降系数，单位为s，1S=10-13s。对于同一种分子或形状密度相同的颗粒，S可以表示该分子或颗粒的大小。
放射自显影技术
放射自显影技术是一种对细胞内生物大分子进行动态追踪研究的有效技术。它利用加入到细胞内的放射性同位素的电离辐射对感光材料（如X光底片）显影作用来检测细胞内特定标记的生物大分子的位置与含量。在活细胞及组织培养或生长阶段，加入的放射性前体分子被细胞吸收后，被用来合成特定的生物大分子。
流式细胞技术
是一种分析细胞周期时相的技术。可以连续测定细胞中DNA含量，还可以分析细胞中RNA的变化和特异性蛋白质含量的变化。