细胞生物学知识点
绪
细胞生物学研究容现状
1 细胞生物学现代生命科学重基础学科
什细胞生物学？
细胞生物学研究细胞基生命活动规律科学层次（显微亚显微分子水）研究细胞结构功细胞增殖分化衰老凋亡细胞信号传递真核细胞基表达调控细胞起源进化等容核心问题遗传发育细胞水结合起
二细胞生物学研究容
¿ 1细胞核染色体基表达研究
¿2生物膜细胞器研究
¿3细胞骨架体系研究
¿4细胞增殖调控
¿5细胞分化调控
¿6细胞衰老凋亡
¿7细胞起源进化
¿8细胞工程
三细胞生物学发展趋势
分子水→细胞水相互渗透交融
细胞结构功研究→细胞重生命活动
分析→综合
功基组学研究细胞生物学研究基础宿
(应)基治疗→细胞治疗
四前细胞生物学研究重点领域
染色体DNA蛋白质相互作关系
细胞增殖分化衰老凋亡调控相互关系
细胞信号转导
五年诺贝尔奖细胞生物学（20002010）
2000：神系统中信号传递
2001：控制细胞周期关键物质
2002 细胞凋亡调节机制
2003：细胞膜水通道离子通道结构机理
2004：泛素调节蛋白质降解系统
2005：幽门螺旋杆菌
2006： RNAi
2007：基敲鼠
2008：绿色荧光蛋白
2009：端粒端粒酶保护染色体机理
2010：试受精技术
2001年美国Leland Hartwell英国Paul NurseTimothy Hunt细胞周期调控机理研究获诺贝尔生理医学奖
2002年英国悉尼·布雷诺尔美国罗伯特·霍维茨英国约翰·苏尔斯顿器官发育遗传调控细胞程序性死亡方面研究获诺贝尔诺贝尔生理学医学奖
2003年美国科学家彼·阿格雷罗德里克·麦金农分细胞膜水通道离子通道结构机理研究获诺贝尔化学奖
2004年美国Richard AxelLinda B Buck获诺贝尔生理医学奖发现气味受体嗅觉系统组成
2005年Barry J Marshall J Robin Warren 获诺贝尔生理医学奖发现幽门螺杆菌胃炎胃溃疡方面作
2006年美国Andrew Z FireCraig C MelloRNA干扰研究获诺贝尔生理医学奖
2009年美国Elizabeth BlackburnCarol GreiderJack Szostak获诺贝尔医学生理学奖发现端粒端粒酶保护染色体机理
２０１０年度诺贝尔生理学医学奖瑞典首斯德哥尔摩揭晓誉试婴父英国科学家罗伯特·爱德华兹 (Robert G Edwards)试受精技术方面发展授予该奖项
第二节 细胞学细胞生物学发展简史
细胞发现
细胞学说建立意义
细胞生物学研究容分三层次：
1）显微水光学显微镜见结构
2）超微水电子显微镜见结构
3）分子水细胞结构分子组成生命活动中作
细胞生物学历四发展阶段：
1）16651830s细胞发现显微生物学
2）1830s1930s细胞学说Cytology诞生
3）1930s1970s电镜技术应 Cytology发展细胞生物学
4）1970s分子细胞生物学时代
细胞发现
显微镜生物学犹远镜天文学细胞生物学变革显微技术改进息息相关
1590年J Z Janssen父子制作第台复式显微镜放倍数超10倍
1665年英国Robert Hooke出版显微图谱观察软木首次cells描述细胞
1680年荷兰学者A van Leuwenhoek选英国皇家学会会员观察植物原生动物水鲑鱼红细胞牙垢中细菌唾液血液精液等等
1830s消色差显微镜出现细胞结构功新认识
1831年R Brown兰科植物表皮细胞发现细胞核
1836年GG Valentin动物神细胞中发现细胞核核仁工作细胞学说诞生具重意义
二 细胞学说建立意义
1838年Schleiden发表植物发生 认样复杂植物细胞构成freecell formation理解释细胞形成
Schwann提出细胞学说（Cell Theory) 1939年发表关动植物结构生长致性显微研究
Schwann提出：
机体细胞构成细胞构成机体基单位采Schleiden细胞形成理
1855 德国R Virchow 提出切细胞源细胞（omnis cellula e cellula）著名断进步完善细胞学说
细胞学说19世纪重发现基容三条：
1认细胞机体切动植物细胞发育细胞细胞产物构成
2细胞作相独立单位生命细胞组成整体生命助益
3 新细胞通老细胞繁殖产生
三 细胞学发展典时期
19世纪30年代20世纪初细胞学蓬勃发展研究方法显微镜细胞形态描述研究特点应生物固定染色技术光学显微镜观察细胞形态细胞分裂活动
原生质理提出细胞分裂活动研究重细胞器发现等构成细胞学发展典时期
四实验细胞学细胞学分支发展
20世纪初中叶实验细胞学发展时期时期细胞学研究特点细胞形态结构观察深入生理功生物化学遗传发育机理研究
1932年德国E RuskaM Knoll发明透射电镜类视野进入超微领域
1939年Siemens公司生产商品电镜
194050s电镜观察类细胞超微结构结合超速离心电泳细胞体系等分析技术研究结构功Cytology发展Cell Biology
五细胞生物学学科形成发展
20世纪60年代起细胞学发展成细胞生物学细胞生物学着分子生物学发展兴起
1869年瑞士F Miescher 脓细胞中分离出核酸未引起重视
1941年BeatleTatum提出基酶理
1944年O Avery等通细菌转化试验1952年M Chase等通噬菌体标记感染实验肯定核酸遗传关系
1952年RE Franklin拍摄清晰DNA晶体X衍射片1953年认DNA种称结构螺旋
1953年JD Watson FHC Crick提出DNA双螺旋模型Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学医学奖
1958 年Crick 提出分子遗传中心法
19611964年Nirenberg 等破译遗传密码
1972年DA JacksonRH SymonsP Berg创建DNA体外重组
1973年SN CohenHW Boyer外源基拼接质粒中肠杆菌中表达
系列技术理提出细胞生物学分子生物学结合越越紧密
20世纪80年代细胞生物学发展方细胞分子生物学分子水探索细胞基生命规律细胞成物质量信息程结合分子水深入探索生命活动规律深刻性综合性细胞生物学进步发展特点
1983年KB Mullis发明PCR仪1993年获诺贝尔化学奖
1990年美国国会正式批准类基组计划 （Human Genome Project）
国1993年加入该计划承担中1务类3号染色体短臂约30Mb测序务
2000年6月27日科学家公布完成类基组草图
2001年2月12日联合公布类基组图谱分析结果初步分析表明类基组31647´108bp组成3万～4万基
年美国国立卫生研究院名患先天性重度联合免疫缺陷病4岁女孩实施首例基治疗种疾病腺苷脱氨酶（ADA）基变异引起
1996年7月5日世界第克隆羊利英国苏格兰卢斯林研究试验基诞生
目前细胞生物学研究基特点趋势纳：
细胞结构功 细胞生命活动
细胞中单基蛋白 基组蛋白质组细胞生命活动中协作
细胞信号转导途径 信号调控网络
体外研究 体研究
静态已 活细胞动态研究
研究 计算生物学更介入结合
细胞生物学生物学学科渗透 数理化纳米科学等学科交叉
总特点静态分析活细胞动态综合程度反映生命科学研究趋势
第二章 细胞统性样性
第节 细胞基概念
细胞生命活动基单位
二细胞基性
细胞生命活动基单位
1切机体细胞构成细胞构成机体基单位
2细胞具独立序控代谢体系细胞代谢 功基单位
3细胞机体生长发育基础
4细胞遗传基单位细胞具遗传全性
5没细胞没完整生命
6 细胞概念新思考
（1）细胞层次非线性复杂结构体系
细胞具高度复杂性组织性
（2）细胞物质（结构）量信息程精巧结合综合体
1细胞完成种化学反应
2细胞需利量
3细胞参量机械活动
4细胞刺激作出反应
（3）细胞高度序具组装力组织体系
¿1细胞进行调控
2繁殖传留代
二细胞基性
1 细胞相似化学组成
2 脂蛋白体系生物膜
细胞表面均磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成生物膜细胞膜
3 DNARNA遗传装置
细胞两种核酸DNARNA作遗传信息复制转录载体
4 蛋白质合成机器——核糖体
切细胞均存合成蛋白质基结构体─核糖体
5 分二分裂方式
原核细胞真核细胞基特征较
原核细胞真核细胞遗传结构装置基表达较
细胞体积受什素控制？
3方面进行探讨：
1细胞体积相差种细胞核相差
2细胞表面积限制细胞
（1）细胞体积相细胞表面积呈反关系体积越表面积越
（2）细胞体积表面积增速度快
3细胞物质交流运输细胞体积关细胞物质端端运输扩散时间空间关系
4 细胞形态结构功关系
细胞形态球形星形扁立方形长柱形梭形等
细胞形态结构功相关性致性细胞特点分化程度较高细胞中更明显生物漫长进化程产物
5 植物细胞动物细胞较
第四章 细胞质膜
Plasm membrane
细胞质膜（plasm membrane)称细胞膜(cell membrane)指围绕细胞外层脂质(lipid)蛋白质(protein)组成生物膜
质膜仅细胞结构边界细胞具相稳定环境时细胞环境间物质运输量转换信息传递程中起着重作
细胞膜细胞质膜统称生物膜（biomembrane)
围绕细胞保护层层薄透明油层允许食物氧气水份进入细胞废物排出细胞
第节 细胞质膜结构模型
生物膜结构模型
膜脂
膜蛋白
生物膜结构模型
单位膜模型(Unit membrane model)
超薄切片技术获清晰细胞膜片显示暗明暗三层结构厚约35nm双层脂分子外表面厚约2nm蛋白质构成总厚约75nm
生物膜流动镶嵌模型
种模型认细胞膜流动脂双分层子嵌中蛋白质构成
该模型强调：1）膜流动性膜蛋白膜脂均侧运动2）膜蛋白分布称性镶膜表面 嵌入横跨脂双分子层
KSimons et al(1997) lipid rafts model（脂筏模型）
生物膜结构特征
具极性头部非极性尾部磷脂分子水相中具发形成封闭膜系统性质磷脂双分子层组成生物膜基结构成分尚未发现膜结构中起组织作蛋白
u 蛋白分子方式镶嵌脂双层分子中结合表面膜蛋白赋予生物膜功决定者
生物膜成双层脂分子中嵌蛋白质二维溶液
二膜化学组成
Membrane Lipid（膜脂 ）
Phospholipids (phosphoglycerides磷脂)
Glycolipid （糖脂类）
Cholesterol（胆固醇）
Membrane Protein(膜蛋白)
Integral proteins （膜蛋白）
Channel Proteins （通道蛋白）
Carrier Proteins （载体蛋白）
Peripheral proteins（膜外周蛋白）
Lipid –anchored proteins（脂锚定蛋白）
Membrane Carbohydrates (膜碳水化合物)
1 膜脂(Membrane Lipid ) ：
膜脂包括磷脂糖脂胆固醇三种类型
磷脂（ phospholipids ）：膜脂基成分（50％）
²分二类 甘油磷脂(phosphoglycerides )鞘磷脂（ sphingolipids）
²特征：
①具极性头部两非极性尾部（心磷脂外）
②脂肪酸碳链碳原子偶数数161820组成
③饱脂肪酸(软脂酸)饱脂肪酸(油酸)
糖脂（glycolipids） ：
糖脂普遍存原核真核细胞质膜（5％）神细胞膜糖脂含量较高
胆固醇（Cholesterol）中性脂质：
存真核细胞膜含量超膜脂13细菌质膜含胆固醇某细菌膜脂中含甘油脂等中性脂
Features (特征)
Found in animals Smaller Less amphipathic
Functions(功)
维持膜流动性增加膜稳定性
没胆固醇膜容易分开
small hydrophilic （亲水性）hydroxyl group （羟基）toward the membrane surface 亲水羟基着膜表面
the remainder of the molecule embedded in the lipid bilayer余部分埋脂双层间
The Nature of the Lipid
膜脂基性质两性物质 够装配成双层结构封闭成球状
膜脂功
◆构成膜基骨架膜脂膜解体
◆膜蛋白溶剂蛋白通疏水端膜脂作蛋白镶嵌膜执行特殊功
◆膜脂某膜蛋白(酶)维持构象表现活性提供环境 般膜脂身参反应(细菌膜脂参反应)
◆膜酶活性赖膜脂存膜蛋白特异磷脂头部基团存时功
2 膜脂运动方式
Four kinds of movement
膜面侧运动(Lateral diffusion by exchanging places)基运动方式扩散系数108cm2s
脂分子围绕轴心旋运动(Rotation about its long axis )
脂分子尾部摆动(Wave)
双层脂分子间翻转运动( Transverse diffusion or flipflop from one monolayer to the other)发生频率脂分子侧交换频率10－10质网膜新合成磷脂分子翻转运动发生频率高
3Liposome脂质体
脂质体根磷脂分子水相中形成稳定脂双层膜趋势制备工膜
脂质体应：
（1）研究膜脂膜蛋白生物学性质
（2）脂质体中裹入DNA基转移
（3）床治疗中脂质体作药物酶等载体
(二) 膜蛋白（Membrane Protein）
The Mosaic Part of the Model
Functions carry out most membrane functions
Transporting particular nutrients 运输营养物质
Metabolites 代谢 Receptors 受体 Enzymes 酶
Ions across the lipid bilayer 离子通脂双层
Anchor the membrane to macromolecules 膜分子物质连接
Content about 50 of the mass of most plasma membranes in animals 动物细胞中占50含量
Classification according their relationship to lipid bilayer 脂双层关系划分
1 膜蛋白类型
根膜蛋白分离难易程度脂分子进化方式分：
u外周膜蛋白(peripheral membrane protein )
分布细胞膜外表面分布细胞膜表面约占膜蛋白总量20％～30％
水溶性蛋白离子键弱键膜表面蛋白质分子脂分子结合
易分离
整合膜蛋白(integral protein) 称膜蛋白
（1） 全部部分插入细胞膜直接脂双层疏水区域相互作
（2）两亲性(Amphipathic)
亲水性( Hydrophilic)： forming functional domains outside of the bilayer
疏水性( Hydrophobic)： anchoring them in the bilayer
（3）水溶性蛋白膜结合紧密需垢剂膜崩解分离
脂锚定蛋白(lipid anchored protein)
称脂连接蛋白(lipidlinked proteins) 脂结合两种方式：
●种方式通糖分子间接脂双层中脂结合
●种蛋白质直接脂双层中脂结合
2 膜蛋白膜脂结合方式
（1）膜蛋白跨膜结构域脂双层分子疏水核心相互作
（2）跨膜结构域两端携带正电荷氨基酸残基磷脂分子带负电极性头形成离子键带负电氨基酸残基通Ca2+Mg2+等阳离子带负电磷脂极性头相互作
u（3）某膜蛋白细胞质基质侧半胱氨酸残基价结合脂肪酸分子插入脂双层间进步加强膜蛋白脂双层结合力少数蛋白糖脂价结合
3 垢剂（detergents)
垢剂端亲水端疏水两性分子分离研究膜蛋白常试剂
离子型垢剂(the ionic detergent SDS)非离子型垢剂（ the nonionic detergent Triton X100）
膜蛋白研究方法
◆垢剂分离跨膜蛋白 膜蛋白研究重手段：
■膜蛋白作时疏水端膜蛋白疏水区域相结合极性端指水中形成溶水垢剂膜蛋白复合物膜蛋白水中溶解变性沉淀
■垢剂加入磷脂膜蛋白复性恢复功
■种方法研究膜中Na+K+ATP酶功
钠钾ATP酶功研究图
(三) 膜碳水化合物（Membrane Carbohydrates）
脂类蛋白质价结合脂双层外表面
糖蛋白(Glycoproteins) have short branched carbohydrates for interactions with other cells and structures outside the cell
糖脂(Glycolipids)have larger carbohydrate chains that may be celltocell recognition sites
Functions
细胞结构相互作
细胞细胞间识位点
稳定细胞膜结构
识激素分子
第二节 生物膜基特征功
(The properties and functions of membranes)
膜流动性
膜称性
细胞质膜基功
膜流动性(Fluidity)
1 膜脂流动性(Membrane lipids fluidity)
影响膜流动性素（The factors affect on membrane fluidity）
1)脂肪酸链长度饱程度
膜脂流动性脂分子身性质决定脂肪酸链越短饱程度越高膜脂流动性越
2) 温度(Temperature)
温度膜脂运动明显影响细菌动物细胞中常通增加饱脂肪酸含量调节膜脂相变温度维持膜脂流动性
相变温度（transition temperature）
生理条件 膜脂呈拟液态（liquidlike state）温度降某点 变晶态（frozen crystalline gel）定温度 晶态熔解变成液晶态种界温度称相变温度
◆相变(phase transition)
温度发生膜脂状态改变称相变
膜脂成分相变温度
3)胆固醇 (Cholesterol )
动物细胞中胆固醇膜流动性起重双调节作
■相变温度磷脂分子脂酰链末端运动减限制膜流动性
■相变温度增加脂类分子脂酰链运动样增强膜流动性
4）卵磷脂鞘磷脂值影响
■哺乳动物膜中卵磷脂(phosphatidycholine)鞘磷脂(sphingomyelin)含量约占整膜脂50
■卵磷脂含脂肪酸链饱程度高链较短相变温度低卵磷脂含量高流动性
■鞘磷脂脂肪酸链饱程度高相变温度高鞘磷脂含量高流动性低
2 膜蛋白流动(Movement of integral membrane proteins)
荧光抗体免疫标记实验
膜蛋白运动方式
影响膜蛋白移动素
■整合蛋白相互间影响
■膜骨架影响
■细胞外基质影响
■相邻细胞影响
■细胞外配体抗体药物分子影响
细胞外基质整合蛋白移动影响
膜骨架膜蛋白流动性影响
3 荧光漂白恢复技术
研究膜蛋白膜脂流动性基实验技术
程序：
根荧光恢复速度推算出膜蛋白膜脂扩散速度
The Importance of Membrane Fluidity
◆ 酶活性
◆ 物质运输
◆ 信号转导
◆ 细胞周期
M期 膜流动性 G1期S期 膜流动性低
◆ 量转换
二称性(The asymmetry of membranes)
1 细胞质膜部分名称
细胞质膜外两单层组成结构功差异种差异称膜称性膜脂膜蛋白复合糖膜均呈称性分布导致膜功称性方性
样品冰冻断裂处理细胞膜脂双层中央断开断面命名：ES细胞外表面（extrocytoplasmic surface）EF细胞外页断面（extrocytoplasmic face）PS原生质表面（protoplasmic surface）PF原生质页断面（protoplasmic face）
2 膜脂称性(The asymmetry of membrane lipid ) ：
种脂分子脂双层中呈均匀分布组成膜两单层膜脂种类
例红细胞膜中：
●外层含鞘磷脂SM 磷脂酰胆碱PC较
●层含磷脂酰乙醇胺PE 磷脂酰丝氨酸PS较
3 膜蛋白称性(The asymmetry of membrane protein )：
种膜蛋白分子细胞膜具明确方性分布区域性种生物膜特征功膜蛋白决定膜蛋白称性生物膜完成复杂时间空间序种生理功保证
膜两侧分布称：
●红细胞血型糖蛋白分子伸膜外侧面氨基酸残基数目称
●血影蛋白分布红细胞膜侧面
■般说细胞质面蛋白外表面少酶受体处外表面：
●5’核苷酸酶磷酸脂酶Mg2+ ATP酶激素受体生长子受体位外表面
●腺苷酸环化酶处膜表面
4 复合糖称性(The asymmetry of membrane carbohydrates )
糖脂糖蛋白分布细胞膜外表面
糖脂称分布完成生理功结构基础
膜糖分布称性
The biological role of asymmetry
◆膜脂膜蛋白膜糖分布称性导致膜功称性方性保证生命活动高度序性
◆膜仅外两侧功 区域功相造成种功差异膜蛋白膜脂膜糖分布称引起
◆细胞间识运动物质运输信号传递等具方性方性维持分布称膜蛋白膜脂膜糖提供
三 细胞质膜基功
( Cell membrane Functions )
（1）细胞生命活动提供相稳定环境
（2）选择性物质运输包括代谢底物输入代谢产物排出伴着量传递
（3）提供细胞识位点完成细胞外信息跨膜传递
（4）种酶提供结合位点酶促反应高效序进行
（5）介导细胞细胞细胞基质间连接
质膜参形成具功细胞表面特化结构
膜蛋白作疾病治疗药物靶标
扩散渗透？
：简单扩散中膜允许
溶质通溶质浓度高
侧移浓度低侧
达衡时两侧浓
度相等：渗透中
膜允许溶质通
水够溶质浓度低
侧溶质浓度高侧扩
散达衡时两侧
溶质浓度相等
含水分侧具
较高水压
Diffusion and Osmosis
扩散(Diffusion)
指物质着浓度梯度半透性膜浓度高侧浓度低侧移动程
扩散(Diffusion)
■然种移动需消耗ATP扩散物质身力量热力学考虑利
■果改变膜两侧条件加热加压改变物质流动方原改变
■严格说扩散物质高侧低侧流动
渗透(Osmosis)
指水分子溶剂通半透性膜扩散
渗透(Osmosis)
◆水渗透样高方低方移动果考虑溶质浓度水溶质浓度低方溶质浓度高方流动
例：细胞膨胀(Swell)收缩(Shrink)
质壁分离（plasmolysis)
◆根水水中溶质膜通透性差膜称半透性（semipermeable)
高渗（hypertonic)
低渗 (hypoosmotic)
等渗 (isoosmotic)
动物细胞植物细胞浓度蔗糖溶液中行
红细胞膨胀收缩
1 简单扩散（Simple diffusion）
扩散（free diffusion）特点：
①浓度梯度（电化学梯度）扩散
②需提供量
③没膜蛋白协助
质子通电子转移移动
质子泵膜
质子三复合物泵出膜外
三复合物处电位变化释放量质子泵出
第七章 真核细胞膜系统蛋白质分选膜泡运输
真核细胞进化显著特点形成发达细胞质膜系统细胞环境分割成许功区室然区室具独立结构功密切相关尤膜结构式相互转换转换机制通蛋白质分选膜运输实现
细胞区室化
细胞区室化真核细胞结构功基特征
细胞膜区分3类结构：细胞质基质(cytoplasmic matrix)细胞膜系统(endomembrane system)膜包种细胞器(诸线粒体叶绿体氧化物酶体细胞核）
细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytosol ）
细胞质基质细胞重结构成分体积约占细胞质半
表71 肝细胞中细胞质基质细胞组分数目占体积
()细胞质基质涵义
1 细胞质基质概念
真核细胞细胞质中细胞器含物外较均质半透明液态胶状物质称细胞质基质称胞质溶胶（cytosol)细胞液
2 细胞质基质组成
中间代谢关酶类细胞质骨架结构
3 特点
细胞质基质高度序体系通弱键相互作处动态衡结构体系
(二) 细胞质基质功
1 细胞物质代谢重场
细胞中间代谢程均发生细胞质中中部分细胞质基质中进行糖酵解程磷酸戊糖途径糖醛酸途径等
2 细胞质骨架密切相关
维持细胞形态运动胞物质运输量传递等
3 蛋白质修饰蛋白质寿命控制蛋白质 选择性降解等方面重作
¿ 蛋白质修饰 ：磷酸化磷酸化糖基化N端甲基化酰基化
控制蛋白质寿命
降解变性错误折叠蛋白质
帮助变性错误折叠蛋白质重新折叠
二膜结合细胞器(Membranebounded organelles) 细胞分布
膜结合细胞器细胞功分层次分布
膜结合细胞器细胞生命活动中具重作
表72 真核细胞膜结合区室功
细胞器（区室）
功
质网
数脂合成场蛋白质合成集散
高尔基体
蛋白质脂修饰分选包装
溶酶体
细胞降解作
胞体
吞物质分选
氧化物酶体
毒性分子氧化
线粒体
通氧化磷酸化合成ATP
叶绿体
进行光合作
膜结合细胞器中线粒体叶绿体氧化物酶体独立性强特功种膜结合细胞器质网高尔基体溶酶体泡然结构功参蛋白质加工分选膜泡运输形成特细胞系统
三 细胞膜系统（Endomembrane System）功
定义：位细胞质结构功发生相关膜围绕细胞器细胞结构称细胞膜系统包括质网高尔基体溶酶体胞体分泌泡等
功：区隔化增加表面积提高代谢调节力
系统发生膜系统起源质膜陷生
体发生新细胞膜系统源原膜系统分裂具核外遗传特性
（） 质网形态结构功
K R PorterADClaude等1945年发现培养鼠成纤维细胞初位细胞质部网状结构名质网（endoplasmic reticulumER）
质网封闭状扁囊状膜系统包腔形成互相沟通三维网络结构质网通常占细胞膜系统半左右体积约占细胞总体积10％
质网细胞核酸外系列重分子蛋白质脂质糖类合成基
1 质网两种基类型
根质网否附核糖体质网分两类糙面质网(Rough ER)光面质网(Smooth ER)
糙面质网(rough endoplasmic reticulum RER)
呈扁膜囊状 电镜观察排列极整齐
核糖体质网构成复合机结构 普遍存分泌蛋白质细胞中
功合成分泌性蛋白质种膜蛋白酶蛋白
光面质网(smooth endoplasmic reticulum SER)
核糖体附着质网称光面质网 通常膜膜囊状 非扁膜囊状
广泛存种类型细胞中包括合成胆固醇分泌腺细胞肌细胞肾细胞等
脂类合成重场作出芽位点 质网合成蛋白质脂类转运高尔基体
2 质网功
◆蛋白质合成糙面质网功
细胞中蛋白质核糖体合成起始细胞质基质蛋白质合成开始久便转质网膜继续进行蛋白质合成
蛋白：
①细胞外分泌蛋白抗体激素
②膜整合蛋白
③构成膜系统细胞器中驻留蛋白
④需进行修饰蛋白糖蛋白
◆蛋白质修饰加工
包括糖基化羟基化酰基化二硫键形成等中糖基化质网合成蛋白质终糖基化
糖基化作：
①蛋白质够抵抗消化酶作
②赋予蛋白质传导信号功
③某蛋白糖基化正确折叠
糖基般连接4种氨基酸分2种：
O连接糖基化（Olinked glycosylation）：SerThrHypOH连接连接糖半乳糖N乙酰半乳糖胺高尔基体进行
N连接糖基化（Nlinked glycosylation）：天冬酰胺残基NH2连接糖N乙酰葡糖胺
质网进行N连接糖基化糖供体核苷糖CMP唾液酸GDP甘露糖UDPN乙酰葡糖胺
糙面质网功进行膜结合核糖体合成蛋白质运输运输时蛋白质进行加工修饰折叠帮助蛋白质准确达目
◆光面质网脂质合成重场
细胞膜需重磷脂光面质网合成光面质网合成磷脂先作质网膜构成部分然转运膜
质网中磷脂断合成质网膜面积越越必须种机制磷脂转运膜维持质网膜衡 磷脂转运
磷脂转运两种方式
种种水溶性蛋白 磷脂交换蛋白作膜间转移蛋白
种出芽方式转运高尔基体溶酶体细胞质膜
◆光面质网功
肝细胞解毒作
类固醇激素合成
Ca2+ 调节作
糖原分解释放游离葡萄糖
3 质网基表达调控
三种质网—细胞核信号转导途径：
① 质网腔未折叠蛋白超量积累
② 折叠膜蛋白超量积累
③ 质网膜膜脂成分变化—固醇缺乏
（二） 高尔基体形态结构功
高尔基体（Golgi body）称高尔基器（Golgi apparatus）高尔基复合体（Golgi complex） 较普遍存真核细胞种细胞器
早发现1855年1889年Golgi银染法猫头鹰神细胞观察清晰结构定名高尔基体20世纪50年代正确认识存结构
1 高尔基体（Golgi body）形态结构极性
电子显微镜观察高尔基体富特征性结构( 通常4～8) 排列较整齐扁膜囊(saccules)堆叠起 构成高尔基体体结构扁囊呈弓形 呈半球形球形均光滑膜围绕成 膜表面核糖体颗粒附着 膜囊周围量等囊泡结构
高尔基体极性细胞器：位置方物质转运生化极性
细胞核面扁囊弯曲成凸面称形成面面（cis face）面细胞膜面常成凹面称成熟面反面（trans face）面反面运输泡
高尔基体膜囊结构排列
功区室
高尔基体少互相联系3部分组成部分分化出更精细间隔
① 高尔基体面膜囊面高尔基体网状结构（cis Golgi networkCGN)
位高尔基体面外侧扁膜囊中间孔呈连续分支状网结构
CGN接受质网新合成物质分类部分转入高尔基体中间膜囊部分蛋白质（KDELHDEL序列）脂质返回质网
②高尔基体中间膜囊（media Golgi）
扁膜囊道组成形成间隔功连续完整膜囊体系
数糖基化修饰糖脂形成高尔基体关糖合成发生
③ 高尔基体反面膜囊反面高尔基体网状结构（trans Golgi networkTGN)
TGN位反面外层反面扁膜囊相连侧伸入反面细胞质中形态呈网状囊泡相连
TGN功参蛋白质分类包装高尔基体中输出
泡(vesicle)
扁囊周围许囊泡 直径400800Å囊泡较集中高尔基复合体形成面般认附粗面质网出芽形成运输泡断高尔基体扁膜囊融合 扁膜囊膜成分断补充
高尔基体极性
结构极性高尔基体结构分层次区室 ①质网面称面(cis face) 称形成面(forming face)②高尔基体中间膜囊(medial Golgi) ③细胞质膜面称反面高尔基网络 (trans Golgi networkTGN)
功极性高尔基体执行功时流水式操作道工序完成进行道工序
2 高尔基体功
高尔基体功质网合成种蛋白质进行加工分类包装 分门类运送细胞特定部位分泌细胞外质网合成脂类部分通高尔基体细胞质膜溶酶体膜等部位运输 高尔基体细胞分子运输交通枢纽
参细胞分泌活动
RER合成蛋白质→进入ER腔→COPII运输泡→进入CGN→medial Gdgi中加工→TGN形成运输泡→运输质膜融合排出
高尔基体蛋白质分类蛋白质信号肽信号斑
蛋白质糖基化修饰
高尔基体蛋白质修饰加工糖蛋白寡糖链修剪蛋白质糖基化特异蛋白质水解等
N连接O连接糖基化蛋白质两类糖基化修饰
N连接寡糖蛋白合成起始糙面质网完成高尔基
O连接全部高尔基体进行
蛋白质糖基化类型
N连接O连接寡糖较
特 征
N连接
O连接
1 合成部位
糙面质网
糙面质网高尔基体
2 合成方式
寡糖前体
单糖加
3 结合
氨基酸残基
天冬酰胺
丝氨酸苏氨酸
羟赖氨酸羟脯氨酸
4 终长度
少5
糖残基
般1～4糖残基
ABO血型抗原较长
5第糖残基
N—乙酰葡萄糖胺
N—乙酰半乳糖胺等
质网高尔基体中糖基化寡糖加工关酶整合膜蛋白固定细胞间隔中活性部位均位质网高尔基体腔面
脊椎动物细胞糖蛋白N连接寡糖质网高尔基体膜囊区间加工程 ？
蛋白聚糖(proteoglycan)合成
蛋白质糖基化外高尔基体中进行糖合成动物细胞中合成糖透明质酸种氨基聚糖 细胞外基质成分植物细胞壁中种糖包括半纤维素果胶高尔基体中合成
◆蛋白酶水解加工程
蛋白质高尔基体中酶解加工方式三种：
没生物活性蛋白原N端两端序列切形成活性肽胰岛素
二含重复氨基酸序列前体切割成活性肽神肽
三根前体中信号序列前体细胞中加工方式加工成种肽
举例：
胰岛素胰岛B细胞中合成 刚质网合成肽N 末端信号肽链 称前胰岛素原(preproinsulin) 相分子质量12000质网信号肽酶作 切信号肽 成胰岛素原(proinsulin)相分子质量9000 含84氨基酸运输高尔基体 通蛋白酶水解作 生成分子51氨基酸残基组成胰岛素分子C肽
Secretory Vesicles （分泌泡）
Made in Golgi apparatus ER or from parts of the plasma membrane
Function transport of materials between one membranebounded organelle and another
(三)溶酶体形态结构功
Christian de Duve等（1955）生化手段分析鼠肝细胞匀浆梯度组分时发现种颗粒溶酶体层单位膜包着丰富磷酸水解酶构成存动物细胞中溶酶体细胞消化场维持细胞正常代谢活动防御细胞分化衰老等方面起着重作
1溶酶体（lysosome)形态结构类型
(1）溶酶体形态
溶酶体（lysosome)单层膜围绕含种酸性水解酶类囊泡状细胞器功进行细胞消化作
溶酶体种异质性(heterogeneous)细胞器
源溶酶体形态 甚含酶种类溶酶体呈球状 变化直径般025～08μm超1μm直径25～50nm
溶酶体膜稳定性
溶酶体外层单位膜 部没特殊结构溶酶体中含种水解酶类溶酶体生活细胞中必须高度稳定
溶酶体膜特征：
² 嵌质子泵形成维持溶酶体中酸性环境
² 具种载体蛋白水解产物外转运
²膜蛋白高度糖基化利防止身膜蛋白降解
溶酶体酶类
溶酶体含60种酶类酶适pH值50 均酸性水解酶(acid hydrolases)
溶酶体酶特点∶水解酶类酸性pH条件具高活性溶酶体酶包括∶蛋白酶核酸酶脂酶糖苷酶等
资料查找
酸性磷酸酶定位研究溶酶体发现 ？
（2） 溶酶体类型
溶酶体形态样性异质性发现种类型溶酶体根溶酶体处完成生理功阶段 致分初级溶酶体（primary lysosome)次级溶酶体(secondary lysosome)残余体(residual body)
◆初级溶酶体（primary lysosome）
呈球形直径约02~05um高尔基体分泌形成种酸性水解酶没底物酶处非活性状态包括蛋白酶核酸酶脂酶磷酶酶等60余种反应适PH值5左右
◆ 次级溶酶体(secondary lysosome)
初级溶酶体细胞噬泡胞饮泡吞噬泡融合形成复合体含水解酶相应底物种正进行消化作溶酶体根消化物质源 分噬溶酶体异噬溶酶体
噬溶酶体(autolysosome)
种体吞噬泡 作底物源性细胞蜕变破损某细胞器局部细胞质种溶酶体广泛存正常细胞细胞起清道夫作
异噬溶酶体(heterolysosome)
称异体吞噬泡 作底物外源性 细胞吞噬胞饮作摄入胞外物质异噬性溶酶体实际初级溶酶体吞泡融合形成
◆残体（residual body）
称溶酶体（postlysosome）已失酶活性仅留未消化残渣残体通外排作排出细胞留细胞逐年增表皮细胞老年斑肝细胞脂褐质
2 溶酶体功
溶酶体基功生物分子强烈消化作维持细胞正常代谢活动防御微生物侵染重意义
消化底物源三种途径
①体吞噬 吞噬细胞原物质
② 通吞噬形成吞噬体提供害物质
③通吞作提供营养物质
吞噬作吞作提供消化物质细胞外 两种源物质消化作统称异体吞噬(heterophagy)
溶酶体类型细胞消化程中作
图中简示溶酶体四种消化作A吞噬作B噬作C溶作D细胞外消化作
清生物分子衰老细胞器衰老损伤死亡细胞
防御功（病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞吞噬消化）
重生理功
（1）作细胞消化器官细胞提供营养
（2）分泌腺细胞中溶酶体摄入分泌颗粒参分泌程调节
（3）参清赘生组织退行性变化细胞
（4）受精程中精子顶体（acrosome）反应
3 溶酶体发生
溶酶体酶糙面质网合成N连接糖基化修饰然转高尔基体高尔基体面膜囊中寡糖链甘露糖残基磷酸化形成M6P高尔基体反面膜囊TGN膜存M6P受体样溶酶体酶蛋白质区分开浓缩出芽方式转运溶酶体中
溶酶体酶寻靶程涉细胞器机理发生途径
（1） 溶酶体酶蛋白M6P标记
溶酶体酶特殊标记∶6磷酸甘露糖(mannose 6phosphate M6P)标记溶酶体酶合成粗面质网高尔基体通糖基化磷酸化添加？？
（2）溶酶体酶M6P分选途径
途径两关键M6P标记M6P受体蛋白
M6P受体蛋白(M6P receptor protein)
M6P受体蛋白反面高尔基网络膜整合蛋白 够识溶酶体水解酶M6P信号结合 溶酶体酶蛋白分选出
M6P受体蛋白存高尔基体反面网络动物细胞质膜中发现M6P受体蛋白存 细胞种保护机制 防止溶酶体酶正确分泌细胞外
分选程？
溶酶体酶甘露糖6磷酸分选途径溶酶体形成程
M6P分选途径特点
①M6P作分选信号 ②包埋高尔基体中受体够网格蛋白包装成分泌泡 ③出芽形成溶酶体酶运输泡酸性次级体融合 ④通次级体分选作受体循环
（四）溶酶体氧化物酶体
氧化物酶体(peroxisom)称微体(microbody)单层膜围绕含种种氧化酶类异质性细胞器
Rhodin 1954年发现鼠肾曲皮细胞称微体Cde Dube建议微体命名氧化物酶体
1 氧化物酶体溶酶体区
¿ 氧化物酶体初级溶酶体形态类似氧化物酶体中尿酸氧化酶等常形成晶格状结构作电镜识特征
¿ 通离心分离氧化物酶体溶酶体
¿ 氧化物酶体溶酶体差
氧化物酶体初级溶酶体特征较
2 氧化物酶体功
解毒作
动物细胞（肝细胞肾细胞）中氧化物酶体氧化分解血液中毒成分起解毒作氧化物酶体中常含两种酶：
赖黄素（FAD）氧化酶：作底物氧化形成H2O2
氧化氢酶作H2O2分解形成水氧气
分解脂肪酸
氧化物酶体分解脂肪酸等高分子细胞直接提供热
参植物细胞光呼吸脂肪酸转化
植物细胞中氧化物酶体起着重作：
²绿色植物叶肉细胞中催化CO2固定反应副产物氧化谓光呼吸反应
²乙醛酸循环反应种子萌发程中氧化物酶体降解储存脂肪酸Ú乙酰辅酶AÚ琥珀酸Ú葡萄糖
3氧化物酶体发生
氧化物酶体分裂形成子代细胞器子代氧化物酶体需进步装配形成成熟细胞器
¿ 组成氧化物酶体蛋白均核基编码细胞质基质中合成然转运氧化物酶体中
¿ 氧化物酶体膜脂质网合成转运
¿ 质网参氧化物酶体发生
氧化物酶体发生程示意图
四蛋白质分选（Protein Sorting ）
线粒体植物细胞叶绿体中合成少量蛋白质外绝数蛋白质均细胞质基质中核糖体开始合成然转运细胞特定部位转运正确部位组装成结构功复合体参细胞生命活动程称蛋白质定转运蛋白质分选（protein sorting)
Synthesis of Proteins
polypeptides are synthesized at two distinct locales within the cell：
1）on free ribosomes 核糖体
(a) proteins destined to remain in the cytosol 留细胞质基质中蛋白质
(b) peripheral proteins of the inner surface of the plasma membrane 细胞质表面外周蛋白
(c) proteins that are transported to the nucleus 转移细胞核蛋白质
(d) proteins to be incorporated into peroxisomes chloroplasts and mitochondria 转移氧化物体叶绿体线粒体蛋白质
2）on ribosomes attached to the RER membranes：粗面质网核糖体
(a) proteins secreted from the cell (secretory proteins)分泌性蛋白
(b) integral membrane proteins 跨膜蛋白
(c) soluble proteins that reside within compartments of the endomembrane system 留膜系统蛋白质
1蛋白质分选信号
肽链N端氨基酸序列决定
(1) 信号肽(singnal peptide)转运（ Cotranslational translocation）
例 分泌性蛋白粗面质网核糖体合成程
Signal Hypothesis信号假说GBlobel & DSabatini1975
Signal Hypothesis信号假说
1975年 GBlobel DSabatini根信号序列研究成果正式提出信号假说(signal hypothesis) 分泌性蛋白N端序列作信号肽指导分泌性蛋白质网膜合成然信号肽引导蛋白质边合成边通易位子蛋白复合体进入质网腔蛋白合成结束前信号肽切
现已确认指导分泌性蛋白糙面质网合成决定素蛋白质N端信号肽信号识颗粒质网膜信号识颗粒受体（称停泊蛋白）等子协助完成程
信号肽
位蛋白质N端般16～26氨基酸残基中包括疏水核心区信号肽C端N端等三部分
信号肽级序列
信号肽级序列疏水核心（h）C端（c）N端（n）三区域构成血清白蛋白HIV1型病毒糖蛋白gp160信号肽例显示出两者n区长度明显
信号识颗粒 （SRP)
1981年发现信号识颗粒(signal recognition partical SRP)种核糖核蛋白复合体沉降系数11S含分子量72kDa68kDa54kDa19kDa14kDa9kDa6条肽300核苷酸组成7SRNA 作识信号序列核糖体引导质网
信号识颗粒受体 (docking protein DP)
SRP质网膜受体蛋白够结合信号序列SRP牢牢结合正合成蛋白质核糖体停质网
表74 非细胞系统中蛋白质翻译程SRPDP微粒体关系
实验
组
含编码信号 SRP DP 微粒体序列mRNA
结 果
1
+
产生含信号肽完整肽
2
+ +
合成70～100氨基酸残基
肽链停止延伸
3
+ + +
产生含信号肽完整肽
4
+ + + +
信号肽切肽链进入
微粒体中
* +分代表反应混合物中存（+）存（）该物质
分泌性蛋白质网合成翻译转运程：
信号肽SRP结合→肽链延伸终止→SRP受体结合→SRP脱离信号肽→肽链质网继续合成时信号肽开易位子通道→新生肽链进入质网腔→信号肽切→肽链延伸终止→ 合成体系解散
种肽链边合成边质网腔转移方式称翻译转运（cotranslational translocation）
开始转移序列（start transfer sequence)停止转移序列 （stop transfer sequence)
¿ 起始转移序列终止转移序列数目决定肽跨膜次数
(2)导肽（leader peptide)翻译转运（posttranslational translocation）
线粒体叶绿体蛋白质运送组装
线粒体叶绿体中绝数蛋白质氧化物酶体中蛋白质某种信号序列指导进入细胞器
细胞质中合成线粒体叶绿体中前体蛋白成熟形式蛋白质N端导肽（leader peptide)组成
导肽（导序列导信号转运肽）
导肽性质
长约20~80氨基酸通常带正电荷碱性氨基酸含量较丰富
序列中含基含带负电荷酸性氨基酸
羟基氨基酸丝氨酸含量较高
形成具亲水性具疏水性α螺旋结构种结构特征利穿越线粒体双层膜
导肽特异性
具细胞结构特异性
前导肽片段含信息
翻译转运（posttranslational translocation）
蛋白质细胞质基质中合成转移细胞器中称翻译转运（posttranslational translocation）
蛋白质跨膜转移程需ATP肽折叠需蛋白质帮助（热休克蛋白Hsp70）够正确折叠成功蛋白
线粒体蛋白质运送组装
◆ 定位线粒体基质蛋白质运送
◆定位线粒体膜膜间隙蛋白质运送
叶绿体蛋白质运送组装
summary
决定新合成肽转移细胞部位信息存肽身：
信号肽决定细胞质基质中开始合成蛋白质转移质网膜
缺少信号肽肽细胞质基质中完成蛋白质合成然根身信号转移细胞部位
新合成肽正确折叠成功蛋白质？
蛋白质氨基酸级结构中信号
分子伴侣：细胞中某蛋白质分子识正合成肽部分折叠肽肽某部位相结合帮助肽转运折叠组装类分子身参终产物形成
信号识颗粒（SRP)热休克蛋白Hsp70家族
2 蛋白质分选基途径类型
（ 1） 分选途径
两条途径：
①翻译转运途径：细胞质基质游离核糖体中完成肽链合成然转运膜围绕细胞器线粒体氧化物酶体细胞核细胞质基质特定部位
②翻译转运途径：蛋白质合成游离核糖体起始信号肽引导转移糙面质网新 生肽边合成边转入糙面质网腔中高尔基体运溶酶体细胞膜分泌细胞外
（2）蛋白质分选机制：
¿ 跨膜转运
膜泡运输
门控运输
分选指令存肽身继信号肽假说提出确证发现系列信号序
列指导蛋白质定转运
五膜泡运输Vesicular transport
膜泡运输蛋白运输种特方式普遍存真核细胞中转运程中仅涉蛋白身修饰加工组装涉种膜泡定运输复杂调控程
三种类型包泡具物质运输作
COPⅡ泡(COPⅡ coated vesicle)组装运输
介导细胞运输负责质网高尔基体物质运输
COPⅡ包蛋白五种蛋白亚基组成
COPII泡具转运物质选择性浓缩
COPII包泡装配
SarGTP质网膜结合起始COPII亚基装配形成泡包出芽跨膜受体腔面捕获富集转运溶性蛋白
2 COPI泡(COPI coated vesicle)组装运输
介导细胞膜泡逆运输负责面高尔基体网状区质网膜泡转运
COPI包含7种蛋白亚基种调节膜泡转运GTP结合蛋白ARF
细胞器中保留回收蛋白质两种机制：
转运泡应保留驻留蛋白排斥外防止出芽转运
二逃逸蛋白回收机制返回正常驻留部位
通识驻留蛋白C端回收信号特异性受体 COPI包泡形式捕获逃逸蛋
白（escaped proteins）
3 网格蛋白泡(clathrincoated vesicles)
负责蛋白质高尔基体TGN质膜胞体溶酶植物液泡运输
受体介导细胞吞途径负责物质质膜细胞质胞体Ú溶酶体 运输
高尔基体TGN区网格蛋白泡形成发源
膜泡运输特异性程涉种蛋白识组装组装复杂调控
细胞膜泡运输中糙面质网相重物质供应站高尔基体重集散中心质网驻留蛋白具回收信号蛋白发生逃逸会保留回收回质网喻成开放监狱（open prison）高尔基体细胞膜泡运输形成膜流中起枢纽作样质网溶酶体分泌泡细胞质膜胞体具特异成分行复杂膜泡运输功物质基础膜泡中必须保证细胞器细胞间隔身成分特膜成分相恒定
六细胞结构体系装配
生物分子装配方式
装配协助装配直接装配细胞结构结构体系间装配
装配生物学意义
减少校正蛋白质合成中出现错误
减少需遗传物质信息量
通装配装配更容易调节控制种生物学程
第八章 细胞信号转导
第节 概述
细胞通讯
二信号转导系统特性
细胞通讯（cell communication）
指细胞发出信息通介质传递细胞靶细胞相应受体相互作然通细胞信号转导产生胞系列生理生化变化终表现细胞整体生物学效应程细胞间通讯细胞生物体发生组织构建协调细胞功控制细胞生长分裂必须
（）细胞通讯方式
三种方式：
（1）分泌化学信号进行通讯
分泌（endocrine） ²旁分泌（paracrine）
分泌（autocrine） ²化学突触（chemical synapse）
（2）细胞间接触赖性通讯
细胞间直接接触信号分子受体细胞跨膜蛋白
（3）间隙连接实现代谢偶联电偶联
细胞通讯基程：
①合成释放信号分子
②信号分子靶细胞运输
③信号分子靶细胞受体特异性结合导致受体激活
④活化受体启动胞种种信号转导途径
⑤引发细胞功代谢发育改变
⑥信号分子解导致细胞反应终止
信号传递中细胞细胞外信号分子携带信息转变细胞信号程称信号转导
细胞信号传导（cell signaling）信号转导（signal transduction)
（二） 细胞信号分子受体
1信号分子（signal molecule)
传递信号分子细胞受体结合改变受体性质引起系列反应
亲脂性信号分子：(分子)
甾类激素甲状腺素
亲水性信号分子 (分子)
神递质局部介质数肽类激素等
2 受体（receptor)
种够识选择性结合某种配体分子绝数受体蛋白质糖蛋白
根靶细胞受体存部位受体区分：
细胞受体 (intracellular receptor)位细胞质基质核基质
细胞表面受体 (cellsurface receptor)：位细胞质膜
细胞表面受体
信号转导机制受体蛋白类型细胞表面受体分属三家族：
离子通道偶联受体（ionchannellinked receptor）
G蛋白偶联受体（Gproteinlinked receptor）
酶偶连受体（enzymelinked receptor）
受体具两功区域
配体结合区域（结合特异性）
产生效应区域（效应特异性）
受体配体相互作特性
特异性(specificity)受体配体空间构象互补
高亲力(high affinity)受体信号分子亲力解离常数Kd表示（1011～109molL）
饱性(saturation）生物效应配体占领受体数成正受体数目限呈饱性
逆性（reversibility）：受体配体非价结合
生理效应（physiological response)
信号分子受体相互作复杂性
然种信号分子种受体作作靶细胞产生种效应：形态变化运动性改变代谢改变基表达变化：心肌细胞暴露神递质乙酰胆碱时降低收缩频率唾液腺暴露相信号分子中时分泌唾液
细胞表面急事甚千种受体时细胞外基质中信号分子起作信号分子作影响单信号起作强存活分裂分化死亡
3 第二信分子开关
第二信cAMP发现
1957年Sutherland事研究狗肝组织中糖原断裂时发现cAMP代谢研究重里程碑 ？
第二信学说(second messenger theory)
胞外化学物质（第信）进入细胞作细胞表面受体导致产生胞第二信激发系列生化反应产生定生理效应第二信降解信号作终止
Sutherland阐明cAMP功提出第二信学说获1971年诺贝尔医学生理学奖
第二信(second messenger)
定义：胞产生分子浓度变化（增加减少）应答胞外信号细胞表面受体结合细胞信号转导中行功
两基特性：
第信期膜受体结合早细胞膜侧胞浆中出现仅细胞部起作信号分子
启动调节细胞稍晚出现信号应答
种类：cAMP cGMPCa2+DAGIP3等
作：够激活级联系统中酶活性非酶蛋白活性
分子开关（molecular switch)：
细胞信号通路中起正负反馈调节蛋白
GTPase开关蛋白
蛋白激酶蛋白磷酸酶
1992年Edwin GKrebsEdmond HFischer发现蛋白质磷酸化磷酸化作种生物学调节机制获诺贝尔医学生理学奖
1994年Alfred GGilmanMartin Rodbell发现G蛋白细胞信号转导中作获诺贝尔医学生理学奖
二信号转导系统特性
1信号转导系统基组成信号蛋白
通细胞表面受体介导信号途径列4步骤组成：
（1）细胞通特异性受体识胞外信号分子
（2）信号跨膜转导
（3)信号放
(4)信号分子失活细胞反应终止调
信号蛋白
转承蛋白信蛋白接头蛋白放转导蛋白传感蛋白分歧蛋白整合蛋白潜基调控蛋白等等
2 细胞信号蛋白相互作
细胞信号蛋白间相互作蛋白质模式结合域(modular binding domain)特异性介导
信号蛋白具模式结合域种相匹配基序(motif)识结合细胞组装成信号转导复合物构成细胞信号传递通路结构基础
包括类细胞动物基组序列发现研究细胞分子间相互作提供条件现需解决问题利计算学统计学原理纳已知分子间相互作信息利推测未知分子间相互作更深入研究细胞生命活动
2001年5月Novartis公司研发针酪氨酸激酶抑制剂GleevecTM (imatinib mesylate)治疗慢性髓样白血病具非常疗效尚未完成Ⅲ期床FDA批准提前市治疗费城染色体呈阳性（Philadelphia chromosome – positive Ph+）慢性髓样白血病患者引起巨轰动
3信号转导系统特性
特异性 (specificity)
放作 (magnification)
信号终止调 (cessation or downregulation)
信号整合作 (integration)
细胞必须整合信息细胞外信号分子特异性组合做出程序性反应维持生命活动序性
第二节 细胞受体介导信号转导
Signal transdution mediated by the intracellular receptors
细胞受体相互作信号分子亲脂性分子通疏水性质膜进入细胞受体结合传播信号
细胞核受体基表达调节
1细胞受体超家族：赖激素激活基调控蛋白
三功结构域：
C端：激素结合位点
中部：DNA者Hsp90结合位点
N端：转录激活结构域
类固醇激素视黄醛维生素D甲状腺素受体细胞核
该通路细胞外界信号分子亲脂性分子分子量300Da左右：甾类激素通简单扩散跨越质膜进入细胞膜没特异受体
激素胞质受体结合形成复合体穿核孔膜
激素－受体复合体进入细胞核核受体结合形成激素－胞质受体－核质受体复合物核受体种赖激素转录增强子进启动DNA转录
类固醇激素诱导基活化通常分两阶段：
A：直接激活少数特殊基转录初级反应阶段快速发生
B：初级反应基产物活化基产生种延迟次级反应种反应初级反应起放效应
类固醇激素作方式总结
二
NO作气体信号分子进入靶细胞直接酶结合
1980年R Furchgott 提出血舒张血皮细胞产生种信号分子引起血滑肌松弛致
1986年 RFurchgottLouis Ignarro 研究证实NO作气体信号分子引起血滑肌舒张
RFurchgottLouis IgnarroFerid Murad 发现NO体重信号分子获1998年诺贝尔医学生理学奖
第三节 G蛋白藕联受体介导信号转导
G蛋白耦联受体结构激活
1G蛋白耦联受体(GPCRs)
结构：7疏水残基肽段形成跨膜α螺旋区相似三维结构N末端细胞外侧C末端细胞胞质侧胞外结构域识信号分子胞结构域G蛋白耦联调节相关酶活性细胞产生第二信
G蛋白耦联受体介导数胞外信号细胞应答
2 G蛋白（trimeric GTPbinding regulatory protein)结构功
G蛋白结构组成
三聚体GTP结合调节蛋白简称位质膜胞浆侧
GαGβGγ3亚基组成 GβGγ亚基异二聚体存 GαGβγ分通价结合脂分子锚定膜
鸟苷结合位点位 α 亚基外α亚基身具GTPase活性结构域ADP核糖化位点分子开关蛋白 GαGTP处活化开启态 GαGDP处失活关闭态
G蛋白家族目前研究较Gs（转导激素腺苷酸环化酶活化程）Gi(转导激素腺苷酸环化酶抑制作）
G蛋白种调节功包括GsGi腺苷酸环化酶激活抑制cGMP磷酸二酯酶活性调节磷脂酶C调节细胞Ca2+浓度调节等外参闸门离子通道调节
G蛋白循环（Gprotein cycle)
G蛋白G蛋白偶联信号转导系统中起作相功开关G蛋白够两种状态结合细胞质膜种静息状态三体状态时α亚基结合GDP种活性状态时α亚基结合GTP
G蛋白非活性状态转变成活性状态恢复非活性状态程称G蛋白循环
二 G蛋白耦联受体介导细胞信号通路
G蛋白耦联受体介导细胞信号通路包括：cAMP第二信信号通路肌醇145三磷酸（IP3）二酰甘油（DAG）作双信磷脂酰信号通路G蛋白耦联离子通道信号通路
（）cAMP第二信信号通路( Cyclic AMP signaling pathway )
腺苷酸环化酶
该信号通路中Gα亚基首效应酶腺苷酸环化酶通腺苷酸环化酶活性变化调节靶细胞第二信水进影响信号通路游事件
腺苷酸环化酶相分子质量15×10512次跨膜蛋白胞质侧具2相似催化结构域跨膜区2组整合结构域组含6跨膜α螺旋
腺苷酸环化酶Mg2+Mn2+存条件催化ATP生成cAMP
腺苷酸环化酶受受体配体复合物激活抑制
腺苷酸环化酶C
蛋白激酶A(protein kinaseAPKA）
称cAMP 赖蛋白激酶种简单生化特性清楚蛋白激酶般认真核细胞cAMP 作通活化PKA底物蛋白发生磷酸化实现
活性PKA2调节亚基（R)2催化亚基(C)组成四聚体调节亚基2cAMP结合位点
PKA功ATP磷酸基团转移特定蛋白质丝氨酸苏氨酸残基进行磷酸化蛋白激酶磷酸化蛋白质调节靶蛋白活性
PKA细胞质功细胞核功
PKAcAMP 激活够作种底物引起种反应直接修饰细胞质中底物蛋白磷酸化立起作进入细胞核作基表达调控蛋白（CREB)启动基表达说PKA细胞质功细胞核功
PKA细胞质功：糖原分解 ？
PKA细胞核功：调节基表达
反应链：
激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶 →cAMP→ cAMP赖蛋白激酶A→基调控蛋白→基转录
cAMP第二信信号通路效应通活化cAMP赖PKA游靶蛋白磷酸化影响细胞代谢细胞行细胞快速应答胞外信号程外类细胞缓慢应答胞外信号程cAMP信号通路细胞基表达影响
cAMP信号终止
两种方式：
第种方式cAMP迅速降解通cAMP磷酸二酯酶cAMP环破坏形成5’AMP
第二种方式通抑制型信号作Ri然通Gi起作
细菌毒素G蛋白修饰作
霍乱毒素：具ADP核糖转移酶活性导致Gsa亚基持续性活化结果腺苷酸环化酶处永久活性状态 cAMP合成失控制引起Na+水分泌肠腔导致严重腹泻作
百日咳毒素：催化Gia亚基ADP－核糖基化阻止Gi蛋白a亚基GDPGTP取代失腺苷酸环化酶抑制作结果cAMP浓度增加促量体液分泌进入肺引起严重咳嗽
总结
（二）磷脂酰肌醇双信信号通路（phosphadylinositol signal pathway)
双信系统反应链：胞外信号分子→G蛋白偶联受体→G蛋白→
→IP3→胞Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应
磷脂酶Cβ(PLCβ)→
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化促Na+H+交换胞pHÓ
磷脂酶Cβ(PLCβ)
磷脂酰肌醇二磷酸分解两细胞第二信：二酰甘油（DAG)肌醇三磷酸（IP3)
双信系统：IP3Ca2+ pathway and DAGPKC pathway
IP3
水溶性分子离开质膜迅速胞质溶胶中扩散
功引发储存质网中Ca2+转移细胞质基质中胞质中游离Ca2+浓度提高
Ca2+
绝数Ca2+储存线粒体质网膜泡中泵出细胞外细胞质基质中基态Ca2+浓度常维持约107molL
细胞质基质中Ca2+浓度严格受控细胞Ca2+动员质网膜IP3门控Ca2+通道储存Ca2+释放细胞质基质中
Ca2+够引起许细胞反应：激活抑制种靶酶运输系统改变膜离子通透性诱导膜融合者改变细胞骨架结构功等
直接作两：第协DAG激活蛋白激酶C第二Ca2+钙调蛋白结合直接引起细胞反应
钙调蛋白（calmodulinCaM)
真核细胞中普遍存Ca2+应答蛋白肽链148氨基酸残基组成含4结构域结构域结合Ca2+钙调蛋白身活性Ca2+结合活化靶酶程分两步：首先Ca2+CaM结合形成活化态Ca2+ CaM复合体然靶酶结合活化受Ca2+浓度控制逆反应
The functions of increase the levels of cytosolic calciumCaM
1启动受精胚胎发育
2兴奋肌细胞收缩
3 刺激分泌细胞神元分泌
DAG
脂溶性结合质膜活化质膜结合蛋白激酶C（PKC)
PKC
两功区：亲水催化活性中心疏水膜结合区
钙离子磷脂酰丝氨酸赖性激酶具广泛作底物参众生理程细胞生长分化细胞代谢转录激活等方面具非常重作
PKC活化增强特殊基转录两条途径：PKC激活条蛋白激酶级联反应二PKC活化
活化PKC激活基转录两条细胞途径
条PKC激活系列磷酸化级联反应导致MAP激酶磷酸化活化MAP激酶磷酸化活化基调控蛋白Elk1Elk1种DNA结合蛋白血清应答子（SRF）结合基短DNA调控序列（血清应答元件SRE）Elk1磷酸化活化调 节基转录条途径PKC活化导致I κB磷酸化基调控蛋白NF κBI κB解离进入细胞核相应基调控序列结合激活基 转录
信号通路（双信系统 IP3 Ca2+DG PKC）
信号分子灭活：
通细胞生化代谢完成
IP3信号解：通肌醇磷酸脂循环途径
DG信号解：通两种途径终止信作
二酰基甘油激酶磷酸化磷脂酸进入肌醇磷脂循环
二酰基甘油脂酶水解成单脂酰甘油
Ca2+ 信号解 IP3参开细胞质膜Ca2+通道细胞质中Ca2+较持久增高胞Ca2+浓度持久升高激活Ca2+ ATP酶降低胞质中Ca2+ 胞质中Ca2+迅速恢复基态水活性CaM酶复合物解离酶失活性细胞反应终止
（三） G蛋白耦联受体介导离子通道调控
受体配体结合激活通耦联G蛋白分子开关作调控跨膜离子通道开启关闭进调节耙细胞活性心肌细胞M型乙酰胆碱受体视杆细胞光敏感受体属类调节离子通道G蛋白耦联受体
第四节 酶联受体介导信号转导
受体酪氨酸激酶RTKRas蛋白信号通路
1 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinasesRTKs）
称酪氨酸蛋白激酶受体细胞表面类重受体家族目前该受体结构域功解清楚
RTKs已50种包括6亚族
RTKs功控制细胞生长分化调控细胞中间代谢
受体酪氨酸激酶6亚族
1）RTKs家族基结构：
RTKs类胰岛素受体外余受体条单跨膜肽链组成
分三结构区：
细胞外结构域（含配体结合位点）
胞质结构域（具蛋白酪氨酸激酶活性催化位点）
连接两区疏水跨膜α螺旋
２）RTKs活化
表皮生长子受体（EGFR）例
EGF受体膜活性单体形式存
配体EGF结合聚合成二聚体时活化
激活受体发生身磷酸化继蛋白质底物进行磷酸化
激活受体配体解离钝化回活性单体状态
活化RTKs通磷酸酪氨酸残基结合种细胞质中带SH2结构域结合蛋白信号蛋白
SH3结构域选择性结合富含脯氨酸基序
信号转导：配体→受体→受体二聚化→受体磷酸化→激活RTK→胞信号蛋白→启动信号传导
2 Ras蛋白活化
Ras 蛋白：
RTKs介导信号通路中种关键组分190氨基酸残基组成单体GTP结合蛋白具GTPase活性分布质膜胞质侧
GTPase开关蛋白
GEFGAPRas蛋白GTPGDP转换相关
Ras 蛋白活化通配体RTK结合诱导Ras蛋白活化诱导类型
细胞分化增殖必充分
RTK介导信号通路具广泛功包括调节细胞增殖分化促进细胞存活
细胞代谢调节校正作
3 RasMAP激酶磷酸化级联反应
4 RTK Ras信号通路：
配体→RTK→ 接头蛋白←GEF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核
→激酶基调控蛋白（转录子）磷酸化修钸基表达产生种效应
二细胞表面酶偶联受体
u受体丝氨酸苏氨酸激酶
u受体酪氨酸磷酸酯酶
u受体鸟苷酸环化酶
u酪氨酸蛋白激酶联系受体
三细胞表面整联蛋白介导信号转导
第五节 信号整合控制
细胞信号整合
（）细胞信号反应表现发散性（divergence)收敛性(covergence)特征
特定胞外信号产生样性细胞反应机制通常3种情况：
① 信号强度持续时间控制反应性质
② 细胞中转录子组分样受体游通路
③ 整合信号会聚信号通路输入修正细胞信号反应
（二） 蛋白激酶网络整合信息
细胞信号转导重特征构成复杂信号网络系统具高度非线性特点信号网络系统中种信号通路间相互关系形象称交叉话（cross talk）
通蛋白激酶网络整合信息调控复杂细胞行信号通路间实现交叉话种重方式
二细胞信号控制
细胞外界信号作出适度反应涉信号效刺激启动赖信号通路身调节重机制信号解导致细胞反应终止
解终止信号重方式信号浓度高细胞长时间暴露种信号刺激情况细胞会机制受体脱敏（desensitization)
通G蛋白耦联受体激酶（GRKs)受体胞质域特定氨基酸残基磷酸化G蛋白耦联受体脱敏细胞方式产生信号适应：
逐渐降低表面受体数目游离受体减少降低细胞外界信号敏感性
二快速受体身脱敏降低受体配体亲力降低受体胞外微量配体敏感性
三受体已激活情况游信号蛋白发生变化通路受阻者形成受体配体复合物诱导正常细胞反应
（五）减数分裂丝分裂较
点：通纺锤体染色体相互作进行细胞分裂
点：
（1）丝分裂体细胞分裂方式减数分裂生殖细胞产生配子程
（2）丝分裂次细胞周期DNA复制次分裂次染色体2n 2n减数分裂两次细胞周期DNA复制次细胞分裂两次染色体2n n
（3）丝分裂中染色体独立活动减数分裂中染色体配联会交换交叉
（4）丝分裂前DNA合成进入G2期进行丝分裂减数分裂前DNA合成时间长（997合成03％未合成）旦合成进入减数分裂期G2期短没
（5）丝分裂时间短1～2h减数分裂时间长十时年
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绪
细胞生物学研究容现状
1 细胞生物学现代生命科学重基础学科
什细胞生物学？
细胞生物学研究细胞基生命活动规律科学层次（显微亚显微分子水）研究细胞结构功细胞增殖分化衰老凋亡细胞信号传递真核细胞基表达调控细胞起源进化等容核心问题遗传发育细胞水结合起
二细胞生物学研究容
¿ 1细胞核染色体基表达研究
¿2生物膜细胞器研究
¿3细胞骨架体系研究
¿4细胞增殖调控
¿5细胞分化调控
¿6细胞衰老凋亡
¿7细胞起源进化
¿8细胞工程
三细胞生物学发展趋势
分子水→细胞水相互渗透交融
细胞结构功研究→细胞重生命活动
分析→综合
功基组学研究细胞生物学研究基础宿
(应)基治疗→细胞治疗
四前细胞生物学研究重点领域
染色体DNA蛋白质相互作关系
细胞增殖分化衰老凋亡调控相互关系
细胞信号转导
五年诺贝尔奖细胞生物学（20002010）
2000：神系统中信号传递
2001：控制细胞周期关键物质
2002 细胞凋亡调节机制
2003：细胞膜水通道离子通道结构机理
2004：泛素调节蛋白质降解系统
2005：幽门螺旋杆菌
2006： RNAi
2007：基敲鼠
2008：绿色荧光蛋白
2009：端粒端粒酶保护染色体机理
2010：试受精技术
2001年美国Leland Hartwell英国Paul NurseTimothy Hunt细胞周期调控机理研究获诺贝尔生理医学奖
2002年英国悉尼·布雷诺尔美国罗伯特·霍维茨英国约翰·苏尔斯顿器官发育遗传调控细胞程序性死亡方面研究获诺贝尔诺贝尔生理学医学奖
2003年美国科学家彼·阿格雷罗德里克·麦金农分细胞膜水通道离子通道结构机理研究获诺贝尔化学奖
2004年美国Richard AxelLinda B Buck获诺贝尔生理医学奖发现气味受体嗅觉系统组成
2005年Barry J Marshall J Robin Warren 获诺贝尔生理医学奖发现幽门螺杆菌胃炎胃溃疡方面作
2006年美国Andrew Z FireCraig C MelloRNA干扰研究获诺贝尔生理医学奖
2009年美国Elizabeth BlackburnCarol GreiderJack Szostak获诺贝尔医学生理学奖发现端粒端粒酶保护染色体机理
２０１０年度诺贝尔生理学医学奖瑞典首斯德哥尔摩揭晓誉试婴父英国科学家罗伯特·爱德华兹 (Robert G Edwards)试受精技术方面发展授予该奖项
第二节 细胞学细胞生物学发展简史
细胞发现
细胞学说建立意义
细胞生物学研究容分三层次：
1）显微水光学显微镜见结构
2）超微水电子显微镜见结构
3）分子水细胞结构分子组成生命活动中作
细胞生物学历四发展阶段：
1）16651830s细胞发现显微生物学
2）1830s1930s细胞学说Cytology诞生
3）1930s1970s电镜技术应 Cytology发展细胞生物学
4）1970s分子细胞生物学时代
细胞发现
显微镜生物学犹远镜天文学细胞生物学变革显微技术改进息息相关
1590年J Z Janssen父子制作第台复式显微镜放倍数超10倍
1665年英国Robert Hooke出版显微图谱观察软木首次cells描述细胞
1680年荷兰学者A van Leuwenhoek选英国皇家学会会员观察植物原生动物水鲑鱼红细胞牙垢中细菌唾液血液精液等等
1830s消色差显微镜出现细胞结构功新认识
1831年R Brown兰科植物表皮细胞发现细胞核
1836年GG Valentin动物神细胞中发现细胞核核仁工作细胞学说诞生具重意义
二 细胞学说建立意义
1838年Schleiden发表植物发生 认样复杂植物细胞构成freecell formation理解释细胞形成
Schwann提出细胞学说（Cell Theory) 1939年发表关动植物结构生长致性显微研究
Schwann提出：
机体细胞构成细胞构成机体基单位采Schleiden细胞形成理
1855 德国R Virchow 提出切细胞源细胞（omnis cellula e cellula）著名断进步完善细胞学说
细胞学说19世纪重发现基容三条：
1认细胞机体切动植物细胞发育细胞细胞产物构成
2细胞作相独立单位生命细胞组成整体生命助益
3 新细胞通老细胞繁殖产生
三 细胞学发展典时期
19世纪30年代20世纪初细胞学蓬勃发展研究方法显微镜细胞形态描述研究特点应生物固定染色技术光学显微镜观察细胞形态细胞分裂活动
原生质理提出细胞分裂活动研究重细胞器发现等构成细胞学发展典时期
四实验细胞学细胞学分支发展
20世纪初中叶实验细胞学发展时期时期细胞学研究特点细胞形态结构观察深入生理功生物化学遗传发育机理研究
1932年德国E RuskaM Knoll发明透射电镜类视野进入超微领域
1939年Siemens公司生产商品电镜
194050s电镜观察类细胞超微结构结合超速离心电泳细胞体系等分析技术研究结构功Cytology发展Cell Biology
五细胞生物学学科形成发展
20世纪60年代起细胞学发展成细胞生物学细胞生物学着分子生物学发展兴起
1869年瑞士F Miescher 脓细胞中分离出核酸未引起重视
1941年BeatleTatum提出基酶理
1944年O Avery等通细菌转化试验1952年M Chase等通噬菌体标记感染实验肯定核酸遗传关系
1952年RE Franklin拍摄清晰DNA晶体X衍射片1953年认DNA种称结构螺旋
1953年JD Watson FHC Crick提出DNA双螺旋模型Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学医学奖
1958 年Crick 提出分子遗传中心法
19611964年Nirenberg 等破译遗传密码
1972年DA JacksonRH SymonsP Berg创建DNA体外重组
1973年SN CohenHW Boyer外源基拼接质粒中肠杆菌中表达
系列技术理提出细胞生物学分子生物学结合越越紧密
20世纪80年代细胞生物学发展方细胞分子生物学分子水探索细胞基生命规律细胞成物质量信息程结合分子水深入探索生命活动规律深刻性综合性细胞生物学进步发展特点
1983年KB Mullis发明PCR仪1993年获诺贝尔化学奖
1990年美国国会正式批准类基组计划 （Human Genome Project）
国1993年加入该计划承担中1务类3号染色体短臂约30Mb测序务
2000年6月27日科学家公布完成类基组草图
2001年2月12日联合公布类基组图谱分析结果初步分析表明类基组31647´108bp组成3万～4万基
年美国国立卫生研究院名患先天性重度联合免疫缺陷病4岁女孩实施首例基治疗种疾病腺苷脱氨酶（ADA）基变异引起
1996年7月5日世界第克隆羊利英国苏格兰卢斯林研究试验基诞生
目前细胞生物学研究基特点趋势纳：
细胞结构功 细胞生命活动
细胞中单基蛋白 基组蛋白质组细胞生命活动中协作
细胞信号转导途径 信号调控网络
体外研究 体研究
静态已 活细胞动态研究
研究 计算生物学更介入结合
细胞生物学生物学学科渗透 数理化纳米科学等学科交叉
总特点静态分析活细胞动态综合程度反映生命科学研究趋势
第二章 细胞统性样性
第节 细胞基概念
细胞生命活动基单位
二细胞基性
细胞生命活动基单位
1切机体细胞构成细胞构成机体基单位
2细胞具独立序控代谢体系细胞代谢 功基单位
3细胞机体生长发育基础
4细胞遗传基单位细胞具遗传全性
5没细胞没完整生命
6 细胞概念新思考
（1）细胞层次非线性复杂结构体系
细胞具高度复杂性组织性
（2）细胞物质（结构）量信息程精巧结合综合体
1细胞完成种化学反应
2细胞需利量
3细胞参量机械活动
4细胞刺激作出反应
（3）细胞高度序具组装力组织体系
¿1细胞进行调控
2繁殖传留代
二细胞基性
1 细胞相似化学组成
2 脂蛋白体系生物膜
细胞表面均磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成生物膜细胞膜
3 DNARNA遗传装置
细胞两种核酸DNARNA作遗传信息复制转录载体
4 蛋白质合成机器——核糖体
切细胞均存合成蛋白质基结构体─核糖体
5 分二分裂方式
原核细胞真核细胞基特征较
原核细胞真核细胞遗传结构装置基表达较
细胞体积受什素控制？
3方面进行探讨：
1细胞体积相差种细胞核相差
2细胞表面积限制细胞
（1）细胞体积相细胞表面积呈反关系体积越表面积越
（2）细胞体积表面积增速度快
3细胞物质交流运输细胞体积关细胞物质端端运输扩散时间空间关系
4 细胞形态结构功关系
细胞形态球形星形扁立方形长柱形梭形等
细胞形态结构功相关性致性细胞特点分化程度较高细胞中更明显生物漫长进化程产物
5 植物细胞动物细胞较
第四章 细胞质膜
Plasm membrane
细胞质膜（plasm membrane)称细胞膜(cell membrane)指围绕细胞外层脂质(lipid)蛋白质(protein)组成生物膜
质膜仅细胞结构边界细胞具相稳定环境时细胞环境间物质运输量转换信息传递程中起着重作
细胞膜细胞质膜统称生物膜（biomembrane)
围绕细胞保护层层薄透明油层允许食物氧气水份进入细胞废物排出细胞
第节 细胞质膜结构模型
生物膜结构模型
膜脂
膜蛋白
生物膜结构模型
单位膜模型(Unit membrane model)
超薄切片技术获清晰细胞膜片显示暗明暗三层结构厚约35nm双层脂分子外表面厚约2nm蛋白质构成总厚约75nm
生物膜流动镶嵌模型
种模型认细胞膜流动脂双分层子嵌中蛋白质构成
该模型强调：1）膜流动性膜蛋白膜脂均侧运动2）膜蛋白分布称性镶膜表面 嵌入横跨脂双分子层
KSimons et al(1997) lipid rafts model（脂筏模型）
生物膜结构特征
具极性头部非极性尾部磷脂分子水相中具发形成封闭膜系统性质磷脂双分子层组成生物膜基结构成分尚未发现膜结构中起组织作蛋白
u 蛋白分子方式镶嵌脂双层分子中结合表面膜蛋白赋予生物膜功决定者
生物膜成双层脂分子中嵌蛋白质二维溶液
二膜化学组成
Membrane Lipid（膜脂 ）
Phospholipids (phosphoglycerides磷脂)
Glycolipid （糖脂类）
Cholesterol（胆固醇）
Membrane Protein(膜蛋白)
Integral proteins （膜蛋白）
Channel Proteins （通道蛋白）
Carrier Proteins （载体蛋白）
Peripheral proteins（膜外周蛋白）
Lipid –anchored proteins（脂锚定蛋白）
Membrane Carbohydrates (膜碳水化合物)
1 膜脂(Membrane Lipid ) ：
膜脂包括磷脂糖脂胆固醇三种类型
磷脂（ phospholipids ）：膜脂基成分（50％）
²分二类 甘油磷脂(phosphoglycerides )鞘磷脂（ sphingolipids）
²特征：
①具极性头部两非极性尾部（心磷脂外）
②脂肪酸碳链碳原子偶数数161820组成
③饱脂肪酸(软脂酸)饱脂肪酸(油酸)
糖脂（glycolipids） ：
糖脂普遍存原核真核细胞质膜（5％）神细胞膜糖脂含量较高
胆固醇（Cholesterol）中性脂质：
存真核细胞膜含量超膜脂13细菌质膜含胆固醇某细菌膜脂中含甘油脂等中性脂
Features (特征)
Found in animals Smaller Less amphipathic
Functions(功)
维持膜流动性增加膜稳定性
没胆固醇膜容易分开
small hydrophilic （亲水性）hydroxyl group （羟基）toward the membrane surface 亲水羟基着膜表面
the remainder of the molecule embedded in the lipid bilayer余部分埋脂双层间
The Nature of the Lipid
膜脂基性质两性物质 够装配成双层结构封闭成球状
膜脂功
◆构成膜基骨架膜脂膜解体
◆膜蛋白溶剂蛋白通疏水端膜脂作蛋白镶嵌膜执行特殊功
◆膜脂某膜蛋白(酶)维持构象表现活性提供环境 般膜脂身参反应(细菌膜脂参反应)
◆膜酶活性赖膜脂存膜蛋白特异磷脂头部基团存时功
2 膜脂运动方式
Four kinds of movement
膜面侧运动(Lateral diffusion by exchanging places)基运动方式扩散系数108cm2s
脂分子围绕轴心旋运动(Rotation about its long axis )
脂分子尾部摆动(Wave)
双层脂分子间翻转运动( Transverse diffusion or flipflop from one monolayer to the other)发生频率脂分子侧交换频率10－10质网膜新合成磷脂分子翻转运动发生频率高
3Liposome脂质体
脂质体根磷脂分子水相中形成稳定脂双层膜趋势制备工膜
脂质体应：
（1）研究膜脂膜蛋白生物学性质
（2）脂质体中裹入DNA基转移
（3）床治疗中脂质体作药物酶等载体
(二) 膜蛋白（Membrane Protein）
The Mosaic Part of the Model
Functions carry out most membrane functions
Transporting particular nutrients 运输营养物质
Metabolites 代谢 Receptors 受体 Enzymes 酶
Ions across the lipid bilayer 离子通脂双层
Anchor the membrane to macromolecules 膜分子物质连接
Content about 50 of the mass of most plasma membranes in animals 动物细胞中占50含量
Classification according their relationship to lipid bilayer 脂双层关系划分
1 膜蛋白类型
根膜蛋白分离难易程度脂分子进化方式分：
u外周膜蛋白(peripheral membrane protein )
分布细胞膜外表面分布细胞膜表面约占膜蛋白总量20％～30％
水溶性蛋白离子键弱键膜表面蛋白质分子脂分子结合
易分离
整合膜蛋白(integral protein) 称膜蛋白
（1） 全部部分插入细胞膜直接脂双层疏水区域相互作
（2）两亲性(Amphipathic)
亲水性( Hydrophilic)： forming functional domains outside of the bilayer
疏水性( Hydrophobic)： anchoring them in the bilayer
（3）水溶性蛋白膜结合紧密需垢剂膜崩解分离
脂锚定蛋白(lipid anchored protein)
称脂连接蛋白(lipidlinked proteins) 脂结合两种方式：
●种方式通糖分子间接脂双层中脂结合
●种蛋白质直接脂双层中脂结合
2 膜蛋白膜脂结合方式
（1）膜蛋白跨膜结构域脂双层分子疏水核心相互作
（2）跨膜结构域两端携带正电荷氨基酸残基磷脂分子带负电极性头形成离子键带负电氨基酸残基通Ca2+Mg2+等阳离子带负电磷脂极性头相互作
u（3）某膜蛋白细胞质基质侧半胱氨酸残基价结合脂肪酸分子插入脂双层间进步加强膜蛋白脂双层结合力少数蛋白糖脂价结合
3 垢剂（detergents)
垢剂端亲水端疏水两性分子分离研究膜蛋白常试剂
离子型垢剂(the ionic detergent SDS)非离子型垢剂（ the nonionic detergent Triton X100）
膜蛋白研究方法
◆垢剂分离跨膜蛋白 膜蛋白研究重手段：
■膜蛋白作时疏水端膜蛋白疏水区域相结合极性端指水中形成溶水垢剂膜蛋白复合物膜蛋白水中溶解变性沉淀
■垢剂加入磷脂膜蛋白复性恢复功
■种方法研究膜中Na+K+ATP酶功
钠钾ATP酶功研究图
(三) 膜碳水化合物（Membrane Carbohydrates）
脂类蛋白质价结合脂双层外表面
糖蛋白(Glycoproteins) have short branched carbohydrates for interactions with other cells and structures outside the cell
糖脂(Glycolipids)have larger carbohydrate chains that may be celltocell recognition sites
Functions
细胞结构相互作
细胞细胞间识位点
稳定细胞膜结构
识激素分子
第二节 生物膜基特征功
(The properties and functions of membranes)
膜流动性
膜称性
细胞质膜基功
膜流动性(Fluidity)
1 膜脂流动性(Membrane lipids fluidity)
影响膜流动性素（The factors affect on membrane fluidity）
1)脂肪酸链长度饱程度
膜脂流动性脂分子身性质决定脂肪酸链越短饱程度越高膜脂流动性越
2) 温度(Temperature)
温度膜脂运动明显影响细菌动物细胞中常通增加饱脂肪酸含量调节膜脂相变温度维持膜脂流动性
相变温度（transition temperature）
生理条件 膜脂呈拟液态（liquidlike state）温度降某点 变晶态（frozen crystalline gel）定温度 晶态熔解变成液晶态种界温度称相变温度
◆相变(phase transition)
温度发生膜脂状态改变称相变
膜脂成分相变温度
3)胆固醇 (Cholesterol )
动物细胞中胆固醇膜流动性起重双调节作
■相变温度磷脂分子脂酰链末端运动减限制膜流动性
■相变温度增加脂类分子脂酰链运动样增强膜流动性
4）卵磷脂鞘磷脂值影响
■哺乳动物膜中卵磷脂(phosphatidycholine)鞘磷脂(sphingomyelin)含量约占整膜脂50
■卵磷脂含脂肪酸链饱程度高链较短相变温度低卵磷脂含量高流动性
■鞘磷脂脂肪酸链饱程度高相变温度高鞘磷脂含量高流动性低
2 膜蛋白流动(Movement of integral membrane proteins)
荧光抗体免疫标记实验
膜蛋白运动方式
影响膜蛋白移动素
■整合蛋白相互间影响
■膜骨架影响
■细胞外基质影响
■相邻细胞影响
■细胞外配体抗体药物分子影响
细胞外基质整合蛋白移动影响
膜骨架膜蛋白流动性影响
3 荧光漂白恢复技术
研究膜蛋白膜脂流动性基实验技术
程序：
根荧光恢复速度推算出膜蛋白膜脂扩散速度
The Importance of Membrane Fluidity
◆ 酶活性
◆ 物质运输
◆ 信号转导
◆ 细胞周期
M期 膜流动性 G1期S期 膜流动性低
◆ 量转换
二称性(The asymmetry of membranes)
1 细胞质膜部分名称
细胞质膜外两单层组成结构功差异种差异称膜称性膜脂膜蛋白复合糖膜均呈称性分布导致膜功称性方性
样品冰冻断裂处理细胞膜脂双层中央断开断面命名：ES细胞外表面（extrocytoplasmic surface）EF细胞外页断面（extrocytoplasmic face）PS原生质表面（protoplasmic surface）PF原生质页断面（protoplasmic face）
2 膜脂称性(The asymmetry of membrane lipid ) ：
种脂分子脂双层中呈均匀分布组成膜两单层膜脂种类
例红细胞膜中：
●外层含鞘磷脂SM 磷脂酰胆碱PC较
●层含磷脂酰乙醇胺PE 磷脂酰丝氨酸PS较
3 膜蛋白称性(The asymmetry of membrane protein )：
种膜蛋白分子细胞膜具明确方性分布区域性种生物膜特征功膜蛋白决定膜蛋白称性生物膜完成复杂时间空间序种生理功保证
膜两侧分布称：
●红细胞血型糖蛋白分子伸膜外侧面氨基酸残基数目称
●血影蛋白分布红细胞膜侧面
■般说细胞质面蛋白外表面少酶受体处外表面：
●5’核苷酸酶磷酸脂酶Mg2+ ATP酶激素受体生长子受体位外表面
●腺苷酸环化酶处膜表面
4 复合糖称性(The asymmetry of membrane carbohydrates )
糖脂糖蛋白分布细胞膜外表面
糖脂称分布完成生理功结构基础
膜糖分布称性
The biological role of asymmetry
◆膜脂膜蛋白膜糖分布称性导致膜功称性方性保证生命活动高度序性
◆膜仅外两侧功 区域功相造成种功差异膜蛋白膜脂膜糖分布称引起
◆细胞间识运动物质运输信号传递等具方性方性维持分布称膜蛋白膜脂膜糖提供
三 细胞质膜基功
( Cell membrane Functions )
（1）细胞生命活动提供相稳定环境
（2）选择性物质运输包括代谢底物输入代谢产物排出伴着量传递
（3）提供细胞识位点完成细胞外信息跨膜传递
（4）种酶提供结合位点酶促反应高效序进行
（5）介导细胞细胞细胞基质间连接
质膜参形成具功细胞表面特化结构
膜蛋白作疾病治疗药物靶标
扩散渗透？
：简单扩散中膜允许
溶质通溶质浓度高
侧移浓度低侧
达衡时两侧浓
度相等：渗透中
膜允许溶质通
水够溶质浓度低
侧溶质浓度高侧扩
散达衡时两侧
溶质浓度相等
含水分侧具
较高水压
Diffusion and Osmosis
扩散(Diffusion)
指物质着浓度梯度半透性膜浓度高侧浓度低侧移动程
扩散(Diffusion)
■然种移动需消耗ATP扩散物质身力量热力学考虑利
■果改变膜两侧条件加热加压改变物质流动方原改变
■严格说扩散物质高侧低侧流动
渗透(Osmosis)
指水分子溶剂通半透性膜扩散
渗透(Osmosis)
◆水渗透样高方低方移动果考虑溶质浓度水溶质浓度低方溶质浓度高方流动
例：细胞膨胀(Swell)收缩(Shrink)
质壁分离（plasmolysis)
◆根水水中溶质膜通透性差膜称半透性（semipermeable)
高渗（hypertonic)
低渗 (hypoosmotic)
等渗 (isoosmotic)
动物细胞植物细胞浓度蔗糖溶液中行
红细胞膨胀收缩
1 简单扩散（Simple diffusion）
扩散（free diffusion）特点：
①浓度梯度（电化学梯度）扩散
②需提供量
③没膜蛋白协助
质子通电子转移移动
质子泵膜
质子三复合物泵出膜外
三复合物处电位变化释放量质子泵出
第七章 真核细胞膜系统蛋白质分选膜泡运输
真核细胞进化显著特点形成发达细胞质膜系统细胞环境分割成许功区室然区室具独立结构功密切相关尤膜结构式相互转换转换机制通蛋白质分选膜运输实现
细胞区室化
细胞区室化真核细胞结构功基特征
细胞膜区分3类结构：细胞质基质(cytoplasmic matrix)细胞膜系统(endomembrane system)膜包种细胞器(诸线粒体叶绿体氧化物酶体细胞核）
细胞质基质（cytoplasmic matrix or cytosol ）
细胞质基质细胞重结构成分体积约占细胞质半
表71 肝细胞中细胞质基质细胞组分数目占体积
()细胞质基质涵义
1 细胞质基质概念
真核细胞细胞质中细胞器含物外较均质半透明液态胶状物质称细胞质基质称胞质溶胶（cytosol)细胞液
2 细胞质基质组成
中间代谢关酶类细胞质骨架结构
3 特点
细胞质基质高度序体系通弱键相互作处动态衡结构体系
(二) 细胞质基质功
1 细胞物质代谢重场
细胞中间代谢程均发生细胞质中中部分细胞质基质中进行糖酵解程磷酸戊糖途径糖醛酸途径等
2 细胞质骨架密切相关
维持细胞形态运动胞物质运输量传递等
3 蛋白质修饰蛋白质寿命控制蛋白质 选择性降解等方面重作
¿ 蛋白质修饰 ：磷酸化磷酸化糖基化N端甲基化酰基化
控制蛋白质寿命
降解变性错误折叠蛋白质
帮助变性错误折叠蛋白质重新折叠
二膜结合细胞器(Membranebounded organelles) 细胞分布
膜结合细胞器细胞功分层次分布
膜结合细胞器细胞生命活动中具重作
表72 真核细胞膜结合区室功
细胞器（区室）
功
质网
数脂合成场蛋白质合成集散
高尔基体
蛋白质脂修饰分选包装
溶酶体
细胞降解作
胞体
吞物质分选
氧化物酶体
毒性分子氧化
线粒体
通氧化磷酸化合成ATP
叶绿体
进行光合作
膜结合细胞器中线粒体叶绿体氧化物酶体独立性强特功种膜结合细胞器质网高尔基体溶酶体泡然结构功参蛋白质加工分选膜泡运输形成特细胞系统
三 细胞膜系统（Endomembrane System）功
定义：位细胞质结构功发生相关膜围绕细胞器细胞结构称细胞膜系统包括质网高尔基体溶酶体胞体分泌泡等
功：区隔化增加表面积提高代谢调节力
系统发生膜系统起源质膜陷生
体发生新细胞膜系统源原膜系统分裂具核外遗传特性
（） 质网形态结构功
K R PorterADClaude等1945年发现培养鼠成纤维细胞初位细胞质部网状结构名质网（endoplasmic reticulumER）
质网封闭状扁囊状膜系统包腔形成互相沟通三维网络结构质网通常占细胞膜系统半左右体积约占细胞总体积10％
质网细胞核酸外系列重分子蛋白质脂质糖类合成基
1 质网两种基类型
根质网否附核糖体质网分两类糙面质网(Rough ER)光面质网(Smooth ER)
糙面质网(rough endoplasmic reticulum RER)
呈扁膜囊状 电镜观察排列极整齐
核糖体质网构成复合机结构 普遍存分泌蛋白质细胞中
功合成分泌性蛋白质种膜蛋白酶蛋白
光面质网(smooth endoplasmic reticulum SER)
核糖体附着质网称光面质网 通常膜膜囊状 非扁膜囊状
广泛存种类型细胞中包括合成胆固醇分泌腺细胞肌细胞肾细胞等
脂类合成重场作出芽位点 质网合成蛋白质脂类转运高尔基体
2 质网功
◆蛋白质合成糙面质网功
细胞中蛋白质核糖体合成起始细胞质基质蛋白质合成开始久便转质网膜继续进行蛋白质合成
蛋白：
①细胞外分泌蛋白抗体激素
②膜整合蛋白
③构成膜系统细胞器中驻留蛋白
④需进行修饰蛋白糖蛋白
◆蛋白质修饰加工
包括糖基化羟基化酰基化二硫键形成等中糖基化质网合成蛋白质终糖基化
糖基化作：
①蛋白质够抵抗消化酶作
②赋予蛋白质传导信号功
③某蛋白糖基化正确折叠
糖基般连接4种氨基酸分2种：
O连接糖基化（Olinked glycosylation）：SerThrHypOH连接连接糖半乳糖N乙酰半乳糖胺高尔基体进行
N连接糖基化（Nlinked glycosylation）：天冬酰胺残基NH2连接糖N乙酰葡糖胺
质网进行N连接糖基化糖供体核苷糖CMP唾液酸GDP甘露糖UDPN乙酰葡糖胺
糙面质网功进行膜结合核糖体合成蛋白质运输运输时蛋白质进行加工修饰折叠帮助蛋白质准确达目
◆光面质网脂质合成重场
细胞膜需重磷脂光面质网合成光面质网合成磷脂先作质网膜构成部分然转运膜
质网中磷脂断合成质网膜面积越越必须种机制磷脂转运膜维持质网膜衡 磷脂转运
磷脂转运两种方式
种种水溶性蛋白 磷脂交换蛋白作膜间转移蛋白
种出芽方式转运高尔基体溶酶体细胞质膜
◆光面质网功
肝细胞解毒作
类固醇激素合成
Ca2+ 调节作
糖原分解释放游离葡萄糖
3 质网基表达调控
三种质网—细胞核信号转导途径：
① 质网腔未折叠蛋白超量积累
② 折叠膜蛋白超量积累
③ 质网膜膜脂成分变化—固醇缺乏
（二） 高尔基体形态结构功
高尔基体（Golgi body）称高尔基器（Golgi apparatus）高尔基复合体（Golgi complex） 较普遍存真核细胞种细胞器
早发现1855年1889年Golgi银染法猫头鹰神细胞观察清晰结构定名高尔基体20世纪50年代正确认识存结构
1 高尔基体（Golgi body）形态结构极性
电子显微镜观察高尔基体富特征性结构( 通常4～8) 排列较整齐扁膜囊(saccules)堆叠起 构成高尔基体体结构扁囊呈弓形 呈半球形球形均光滑膜围绕成 膜表面核糖体颗粒附着 膜囊周围量等囊泡结构
高尔基体极性细胞器：位置方物质转运生化极性
细胞核面扁囊弯曲成凸面称形成面面（cis face）面细胞膜面常成凹面称成熟面反面（trans face）面反面运输泡
高尔基体膜囊结构排列
功区室
高尔基体少互相联系3部分组成部分分化出更精细间隔
① 高尔基体面膜囊面高尔基体网状结构（cis Golgi networkCGN)
位高尔基体面外侧扁膜囊中间孔呈连续分支状网结构
CGN接受质网新合成物质分类部分转入高尔基体中间膜囊部分蛋白质（KDELHDEL序列）脂质返回质网
②高尔基体中间膜囊（media Golgi）
扁膜囊道组成形成间隔功连续完整膜囊体系
数糖基化修饰糖脂形成高尔基体关糖合成发生
③ 高尔基体反面膜囊反面高尔基体网状结构（trans Golgi networkTGN)
TGN位反面外层反面扁膜囊相连侧伸入反面细胞质中形态呈网状囊泡相连
TGN功参蛋白质分类包装高尔基体中输出
泡(vesicle)
扁囊周围许囊泡 直径400800Å囊泡较集中高尔基复合体形成面般认附粗面质网出芽形成运输泡断高尔基体扁膜囊融合 扁膜囊膜成分断补充
高尔基体极性
结构极性高尔基体结构分层次区室 ①质网面称面(cis face) 称形成面(forming face)②高尔基体中间膜囊(medial Golgi) ③细胞质膜面称反面高尔基网络 (trans Golgi networkTGN)
功极性高尔基体执行功时流水式操作道工序完成进行道工序
2 高尔基体功
高尔基体功质网合成种蛋白质进行加工分类包装 分门类运送细胞特定部位分泌细胞外质网合成脂类部分通高尔基体细胞质膜溶酶体膜等部位运输 高尔基体细胞分子运输交通枢纽
参细胞分泌活动
RER合成蛋白质→进入ER腔→COPII运输泡→进入CGN→medial Gdgi中加工→TGN形成运输泡→运输质膜融合排出
高尔基体蛋白质分类蛋白质信号肽信号斑
蛋白质糖基化修饰
高尔基体蛋白质修饰加工糖蛋白寡糖链修剪蛋白质糖基化特异蛋白质水解等
N连接O连接糖基化蛋白质两类糖基化修饰
N连接寡糖蛋白合成起始糙面质网完成高尔基
O连接全部高尔基体进行
蛋白质糖基化类型
N连接O连接寡糖较
特 征
N连接
O连接
1 合成部位
糙面质网
糙面质网高尔基体
2 合成方式
寡糖前体
单糖加
3 结合
氨基酸残基
天冬酰胺
丝氨酸苏氨酸
羟赖氨酸羟脯氨酸
4 终长度
少5
糖残基
般1～4糖残基
ABO血型抗原较长
5第糖残基
N—乙酰葡萄糖胺
N—乙酰半乳糖胺等
质网高尔基体中糖基化寡糖加工关酶整合膜蛋白固定细胞间隔中活性部位均位质网高尔基体腔面
脊椎动物细胞糖蛋白N连接寡糖质网高尔基体膜囊区间加工程 ？
蛋白聚糖(proteoglycan)合成
蛋白质糖基化外高尔基体中进行糖合成动物细胞中合成糖透明质酸种氨基聚糖 细胞外基质成分植物细胞壁中种糖包括半纤维素果胶高尔基体中合成
◆蛋白酶水解加工程
蛋白质高尔基体中酶解加工方式三种：
没生物活性蛋白原N端两端序列切形成活性肽胰岛素
二含重复氨基酸序列前体切割成活性肽神肽
三根前体中信号序列前体细胞中加工方式加工成种肽
举例：
胰岛素胰岛B细胞中合成 刚质网合成肽N 末端信号肽链 称前胰岛素原(preproinsulin) 相分子质量12000质网信号肽酶作 切信号肽 成胰岛素原(proinsulin)相分子质量9000 含84氨基酸运输高尔基体 通蛋白酶水解作 生成分子51氨基酸残基组成胰岛素分子C肽
Secretory Vesicles （分泌泡）
Made in Golgi apparatus ER or from parts of the plasma membrane
Function transport of materials between one membranebounded organelle and another
(三)溶酶体形态结构功
Christian de Duve等（1955）生化手段分析鼠肝细胞匀浆梯度组分时发现种颗粒溶酶体层单位膜包着丰富磷酸水解酶构成存动物细胞中溶酶体细胞消化场维持细胞正常代谢活动防御细胞分化衰老等方面起着重作
1溶酶体（lysosome)形态结构类型
(1）溶酶体形态
溶酶体（lysosome)单层膜围绕含种酸性水解酶类囊泡状细胞器功进行细胞消化作
溶酶体种异质性(heterogeneous)细胞器
源溶酶体形态 甚含酶种类溶酶体呈球状 变化直径般025～08μm超1μm直径25～50nm
溶酶体膜稳定性
溶酶体外层单位膜 部没特殊结构溶酶体中含种水解酶类溶酶体生活细胞中必须高度稳定
溶酶体膜特征：
² 嵌质子泵形成维持溶酶体中酸性环境
² 具种载体蛋白水解产物外转运
²膜蛋白高度糖基化利防止身膜蛋白降解
溶酶体酶类
溶酶体含60种酶类酶适pH值50 均酸性水解酶(acid hydrolases)
溶酶体酶特点∶水解酶类酸性pH条件具高活性溶酶体酶包括∶蛋白酶核酸酶脂酶糖苷酶等
资料查找
酸性磷酸酶定位研究溶酶体发现 ？
（2） 溶酶体类型
溶酶体形态样性异质性发现种类型溶酶体根溶酶体处完成生理功阶段 致分初级溶酶体（primary lysosome)次级溶酶体(secondary lysosome)残余体(residual body)
◆初级溶酶体（primary lysosome）
呈球形直径约02~05um高尔基体分泌形成种酸性水解酶没底物酶处非活性状态包括蛋白酶核酸酶脂酶磷酶酶等60余种反应适PH值5左右
◆ 次级溶酶体(secondary lysosome)
初级溶酶体细胞噬泡胞饮泡吞噬泡融合形成复合体含水解酶相应底物种正进行消化作溶酶体根消化物质源 分噬溶酶体异噬溶酶体
噬溶酶体(autolysosome)
种体吞噬泡 作底物源性细胞蜕变破损某细胞器局部细胞质种溶酶体广泛存正常细胞细胞起清道夫作
异噬溶酶体(heterolysosome)
称异体吞噬泡 作底物外源性 细胞吞噬胞饮作摄入胞外物质异噬性溶酶体实际初级溶酶体吞泡融合形成
◆残体（residual body）
称溶酶体（postlysosome）已失酶活性仅留未消化残渣残体通外排作排出细胞留细胞逐年增表皮细胞老年斑肝细胞脂褐质
2 溶酶体功
溶酶体基功生物分子强烈消化作维持细胞正常代谢活动防御微生物侵染重意义
消化底物源三种途径
①体吞噬 吞噬细胞原物质
② 通吞噬形成吞噬体提供害物质
③通吞作提供营养物质
吞噬作吞作提供消化物质细胞外 两种源物质消化作统称异体吞噬(heterophagy)
溶酶体类型细胞消化程中作
图中简示溶酶体四种消化作A吞噬作B噬作C溶作D细胞外消化作
清生物分子衰老细胞器衰老损伤死亡细胞
防御功（病原体感染刺激单核细胞分化成巨噬细胞吞噬消化）
重生理功
（1）作细胞消化器官细胞提供营养
（2）分泌腺细胞中溶酶体摄入分泌颗粒参分泌程调节
（3）参清赘生组织退行性变化细胞
（4）受精程中精子顶体（acrosome）反应
3 溶酶体发生
溶酶体酶糙面质网合成N连接糖基化修饰然转高尔基体高尔基体面膜囊中寡糖链甘露糖残基磷酸化形成M6P高尔基体反面膜囊TGN膜存M6P受体样溶酶体酶蛋白质区分开浓缩出芽方式转运溶酶体中
溶酶体酶寻靶程涉细胞器机理发生途径
（1） 溶酶体酶蛋白M6P标记
溶酶体酶特殊标记∶6磷酸甘露糖(mannose 6phosphate M6P)标记溶酶体酶合成粗面质网高尔基体通糖基化磷酸化添加？？
（2）溶酶体酶M6P分选途径
途径两关键M6P标记M6P受体蛋白
M6P受体蛋白(M6P receptor protein)
M6P受体蛋白反面高尔基网络膜整合蛋白 够识溶酶体水解酶M6P信号结合 溶酶体酶蛋白分选出
M6P受体蛋白存高尔基体反面网络动物细胞质膜中发现M6P受体蛋白存 细胞种保护机制 防止溶酶体酶正确分泌细胞外
分选程？
溶酶体酶甘露糖6磷酸分选途径溶酶体形成程
M6P分选途径特点
①M6P作分选信号 ②包埋高尔基体中受体够网格蛋白包装成分泌泡 ③出芽形成溶酶体酶运输泡酸性次级体融合 ④通次级体分选作受体循环
（四）溶酶体氧化物酶体
氧化物酶体(peroxisom)称微体(microbody)单层膜围绕含种种氧化酶类异质性细胞器
Rhodin 1954年发现鼠肾曲皮细胞称微体Cde Dube建议微体命名氧化物酶体
1 氧化物酶体溶酶体区
¿ 氧化物酶体初级溶酶体形态类似氧化物酶体中尿酸氧化酶等常形成晶格状结构作电镜识特征
¿ 通离心分离氧化物酶体溶酶体
¿ 氧化物酶体溶酶体差
氧化物酶体初级溶酶体特征较
2 氧化物酶体功
解毒作
动物细胞（肝细胞肾细胞）中氧化物酶体氧化分解血液中毒成分起解毒作氧化物酶体中常含两种酶：
赖黄素（FAD）氧化酶：作底物氧化形成H2O2
氧化氢酶作H2O2分解形成水氧气
分解脂肪酸
氧化物酶体分解脂肪酸等高分子细胞直接提供热
参植物细胞光呼吸脂肪酸转化
植物细胞中氧化物酶体起着重作：
²绿色植物叶肉细胞中催化CO2固定反应副产物氧化谓光呼吸反应
²乙醛酸循环反应种子萌发程中氧化物酶体降解储存脂肪酸Ú乙酰辅酶AÚ琥珀酸Ú葡萄糖
3氧化物酶体发生
氧化物酶体分裂形成子代细胞器子代氧化物酶体需进步装配形成成熟细胞器
¿ 组成氧化物酶体蛋白均核基编码细胞质基质中合成然转运氧化物酶体中
¿ 氧化物酶体膜脂质网合成转运
¿ 质网参氧化物酶体发生
氧化物酶体发生程示意图
四蛋白质分选（Protein Sorting ）
线粒体植物细胞叶绿体中合成少量蛋白质外绝数蛋白质均细胞质基质中核糖体开始合成然转运细胞特定部位转运正确部位组装成结构功复合体参细胞生命活动程称蛋白质定转运蛋白质分选（protein sorting)
Synthesis of Proteins
polypeptides are synthesized at two distinct locales within the cell：
1）on free ribosomes 核糖体
(a) proteins destined to remain in the cytosol 留细胞质基质中蛋白质
(b) peripheral proteins of the inner surface of the plasma membrane 细胞质表面外周蛋白
(c) proteins that are transported to the nucleus 转移细胞核蛋白质
(d) proteins to be incorporated into peroxisomes chloroplasts and mitochondria 转移氧化物体叶绿体线粒体蛋白质
2）on ribosomes attached to the RER membranes：粗面质网核糖体
(a) proteins secreted from the cell (secretory proteins)分泌性蛋白
(b) integral membrane proteins 跨膜蛋白
(c) soluble proteins that reside within compartments of the endomembrane system 留膜系统蛋白质
1蛋白质分选信号
肽链N端氨基酸序列决定
(1) 信号肽(singnal peptide)转运（ Cotranslational translocation）
例 分泌性蛋白粗面质网核糖体合成程
Signal Hypothesis信号假说GBlobel & DSabatini1975
Signal Hypothesis信号假说
1975年 GBlobel DSabatini根信号序列研究成果正式提出信号假说(signal hypothesis) 分泌性蛋白N端序列作信号肽指导分泌性蛋白质网膜合成然信号肽引导蛋白质边合成边通易位子蛋白复合体进入质网腔蛋白合成结束前信号肽切
现已确认指导分泌性蛋白糙面质网合成决定素蛋白质N端信号肽信号识颗粒质网膜信号识颗粒受体（称停泊蛋白）等子协助完成程
信号肽
位蛋白质N端般16～26氨基酸残基中包括疏水核心区信号肽C端N端等三部分
信号肽级序列
信号肽级序列疏水核心（h）C端（c）N端（n）三区域构成血清白蛋白HIV1型病毒糖蛋白gp160信号肽例显示出两者n区长度明显
信号识颗粒 （SRP)
1981年发现信号识颗粒(signal recognition partical SRP)种核糖核蛋白复合体沉降系数11S含分子量72kDa68kDa54kDa19kDa14kDa9kDa6条肽300核苷酸组成7SRNA 作识信号序列核糖体引导质网
信号识颗粒受体 (docking protein DP)
SRP质网膜受体蛋白够结合信号序列SRP牢牢结合正合成蛋白质核糖体停质网
表74 非细胞系统中蛋白质翻译程SRPDP微粒体关系
实验
组
含编码信号 SRP DP 微粒体序列mRNA
结 果
1
+
产生含信号肽完整肽
2
+ +
合成70～100氨基酸残基
肽链停止延伸
3
+ + +
产生含信号肽完整肽
4
+ + + +
信号肽切肽链进入
微粒体中
* +分代表反应混合物中存（+）存（）该物质
分泌性蛋白质网合成翻译转运程：
信号肽SRP结合→肽链延伸终止→SRP受体结合→SRP脱离信号肽→肽链质网继续合成时信号肽开易位子通道→新生肽链进入质网腔→信号肽切→肽链延伸终止→ 合成体系解散
种肽链边合成边质网腔转移方式称翻译转运（cotranslational translocation）
开始转移序列（start transfer sequence)停止转移序列 （stop transfer sequence)
¿ 起始转移序列终止转移序列数目决定肽跨膜次数
(2)导肽（leader peptide)翻译转运（posttranslational translocation）
线粒体叶绿体蛋白质运送组装
线粒体叶绿体中绝数蛋白质氧化物酶体中蛋白质某种信号序列指导进入细胞器
细胞质中合成线粒体叶绿体中前体蛋白成熟形式蛋白质N端导肽（leader peptide)组成
导肽（导序列导信号转运肽）
导肽性质
长约20~80氨基酸通常带正电荷碱性氨基酸含量较丰富
序列中含基含带负电荷酸性氨基酸
羟基氨基酸丝氨酸含量较高
形成具亲水性具疏水性α螺旋结构种结构特征利穿越线粒体双层膜
导肽特异性
具细胞结构特异性
前导肽片段含信息
翻译转运（posttranslational translocation）
蛋白质细胞质基质中合成转移细胞器中称翻译转运（posttranslational translocation）
蛋白质跨膜转移程需ATP肽折叠需蛋白质帮助（热休克蛋白Hsp70）够正确折叠成功蛋白
线粒体蛋白质运送组装
◆ 定位线粒体基质蛋白质运送
◆定位线粒体膜膜间隙蛋白质运送
叶绿体蛋白质运送组装
summary
决定新合成肽转移细胞部位信息存肽身：
信号肽决定细胞质基质中开始合成蛋白质转移质网膜
缺少信号肽肽细胞质基质中完成蛋白质合成然根身信号转移细胞部位
新合成肽正确折叠成功蛋白质？
蛋白质氨基酸级结构中信号
分子伴侣：细胞中某蛋白质分子识正合成肽部分折叠肽肽某部位相结合帮助肽转运折叠组装类分子身参终产物形成
信号识颗粒（SRP)热休克蛋白Hsp70家族
2 蛋白质分选基途径类型
（ 1） 分选途径
两条途径：
①翻译转运途径：细胞质基质游离核糖体中完成肽链合成然转运膜围绕细胞器线粒体氧化物酶体细胞核细胞质基质特定部位
②翻译转运途径：蛋白质合成游离核糖体起始信号肽引导转移糙面质网新 生肽边合成边转入糙面质网腔中高尔基体运溶酶体细胞膜分泌细胞外
（2）蛋白质分选机制：
¿ 跨膜转运
膜泡运输
门控运输
分选指令存肽身继信号肽假说提出确证发现系列信号序
列指导蛋白质定转运
五膜泡运输Vesicular transport
膜泡运输蛋白运输种特方式普遍存真核细胞中转运程中仅涉蛋白身修饰加工组装涉种膜泡定运输复杂调控程
三种类型包泡具物质运输作
COPⅡ泡(COPⅡ coated vesicle)组装运输
介导细胞运输负责质网高尔基体物质运输
COPⅡ包蛋白五种蛋白亚基组成
COPII泡具转运物质选择性浓缩
COPII包泡装配
SarGTP质网膜结合起始COPII亚基装配形成泡包出芽跨膜受体腔面捕获富集转运溶性蛋白
2 COPI泡(COPI coated vesicle)组装运输
介导细胞膜泡逆运输负责面高尔基体网状区质网膜泡转运
COPI包含7种蛋白亚基种调节膜泡转运GTP结合蛋白ARF
细胞器中保留回收蛋白质两种机制：
转运泡应保留驻留蛋白排斥外防止出芽转运
二逃逸蛋白回收机制返回正常驻留部位
通识驻留蛋白C端回收信号特异性受体 COPI包泡形式捕获逃逸蛋
白（escaped proteins）
3 网格蛋白泡(clathrincoated vesicles)
负责蛋白质高尔基体TGN质膜胞体溶酶植物液泡运输
受体介导细胞吞途径负责物质质膜细胞质胞体Ú溶酶体 运输
高尔基体TGN区网格蛋白泡形成发源
膜泡运输特异性程涉种蛋白识组装组装复杂调控
细胞膜泡运输中糙面质网相重物质供应站高尔基体重集散中心质网驻留蛋白具回收信号蛋白发生逃逸会保留回收回质网喻成开放监狱（open prison）高尔基体细胞膜泡运输形成膜流中起枢纽作样质网溶酶体分泌泡细胞质膜胞体具特异成分行复杂膜泡运输功物质基础膜泡中必须保证细胞器细胞间隔身成分特膜成分相恒定
六细胞结构体系装配
生物分子装配方式
装配协助装配直接装配细胞结构结构体系间装配
装配生物学意义
减少校正蛋白质合成中出现错误
减少需遗传物质信息量
通装配装配更容易调节控制种生物学程
第八章 细胞信号转导
第节 概述
细胞通讯
二信号转导系统特性
细胞通讯（cell communication）
指细胞发出信息通介质传递细胞靶细胞相应受体相互作然通细胞信号转导产生胞系列生理生化变化终表现细胞整体生物学效应程细胞间通讯细胞生物体发生组织构建协调细胞功控制细胞生长分裂必须
（）细胞通讯方式
三种方式：
（1）分泌化学信号进行通讯
分泌（endocrine） ²旁分泌（paracrine）
分泌（autocrine） ²化学突触（chemical synapse）
（2）细胞间接触赖性通讯
细胞间直接接触信号分子受体细胞跨膜蛋白
（3）间隙连接实现代谢偶联电偶联
细胞通讯基程：
①合成释放信号分子
②信号分子靶细胞运输
③信号分子靶细胞受体特异性结合导致受体激活
④活化受体启动胞种种信号转导途径
⑤引发细胞功代谢发育改变
⑥信号分子解导致细胞反应终止
信号传递中细胞细胞外信号分子携带信息转变细胞信号程称信号转导
细胞信号传导（cell signaling）信号转导（signal transduction)
（二） 细胞信号分子受体
1信号分子（signal molecule)
传递信号分子细胞受体结合改变受体性质引起系列反应
亲脂性信号分子：(分子)
甾类激素甲状腺素
亲水性信号分子 (分子)
神递质局部介质数肽类激素等
2 受体（receptor)
种够识选择性结合某种配体分子绝数受体蛋白质糖蛋白
根靶细胞受体存部位受体区分：
细胞受体 (intracellular receptor)位细胞质基质核基质
细胞表面受体 (cellsurface receptor)：位细胞质膜
细胞表面受体
信号转导机制受体蛋白类型细胞表面受体分属三家族：
离子通道偶联受体（ionchannellinked receptor）
G蛋白偶联受体（Gproteinlinked receptor）
酶偶连受体（enzymelinked receptor）
受体具两功区域
配体结合区域（结合特异性）
产生效应区域（效应特异性）
受体配体相互作特性
特异性(specificity)受体配体空间构象互补
高亲力(high affinity)受体信号分子亲力解离常数Kd表示（1011～109molL）
饱性(saturation）生物效应配体占领受体数成正受体数目限呈饱性
逆性（reversibility）：受体配体非价结合
生理效应（physiological response)
信号分子受体相互作复杂性
然种信号分子种受体作作靶细胞产生种效应：形态变化运动性改变代谢改变基表达变化：心肌细胞暴露神递质乙酰胆碱时降低收缩频率唾液腺暴露相信号分子中时分泌唾液
细胞表面急事甚千种受体时细胞外基质中信号分子起作信号分子作影响单信号起作强存活分裂分化死亡
3 第二信分子开关
第二信cAMP发现
1957年Sutherland事研究狗肝组织中糖原断裂时发现cAMP代谢研究重里程碑 ？
第二信学说(second messenger theory)
胞外化学物质（第信）进入细胞作细胞表面受体导致产生胞第二信激发系列生化反应产生定生理效应第二信降解信号作终止
Sutherland阐明cAMP功提出第二信学说获1971年诺贝尔医学生理学奖
第二信(second messenger)
定义：胞产生分子浓度变化（增加减少）应答胞外信号细胞表面受体结合细胞信号转导中行功
两基特性：
第信期膜受体结合早细胞膜侧胞浆中出现仅细胞部起作信号分子
启动调节细胞稍晚出现信号应答
种类：cAMP cGMPCa2+DAGIP3等
作：够激活级联系统中酶活性非酶蛋白活性
分子开关（molecular switch)：
细胞信号通路中起正负反馈调节蛋白
GTPase开关蛋白
蛋白激酶蛋白磷酸酶
1992年Edwin GKrebsEdmond HFischer发现蛋白质磷酸化磷酸化作种生物学调节机制获诺贝尔医学生理学奖
1994年Alfred GGilmanMartin Rodbell发现G蛋白细胞信号转导中作获诺贝尔医学生理学奖
二信号转导系统特性
1信号转导系统基组成信号蛋白
通细胞表面受体介导信号途径列4步骤组成：
（1）细胞通特异性受体识胞外信号分子
（2）信号跨膜转导
（3)信号放
(4)信号分子失活细胞反应终止调
信号蛋白
转承蛋白信蛋白接头蛋白放转导蛋白传感蛋白分歧蛋白整合蛋白潜基调控蛋白等等
2 细胞信号蛋白相互作
细胞信号蛋白间相互作蛋白质模式结合域(modular binding domain)特异性介导
信号蛋白具模式结合域种相匹配基序(motif)识结合细胞组装成信号转导复合物构成细胞信号传递通路结构基础
包括类细胞动物基组序列发现研究细胞分子间相互作提供条件现需解决问题利计算学统计学原理纳已知分子间相互作信息利推测未知分子间相互作更深入研究细胞生命活动
2001年5月Novartis公司研发针酪氨酸激酶抑制剂GleevecTM (imatinib mesylate)治疗慢性髓样白血病具非常疗效尚未完成Ⅲ期床FDA批准提前市治疗费城染色体呈阳性（Philadelphia chromosome – positive Ph+）慢性髓样白血病患者引起巨轰动
3信号转导系统特性
特异性 (specificity)
放作 (magnification)
信号终止调 (cessation or downregulation)
信号整合作 (integration)
细胞必须整合信息细胞外信号分子特异性组合做出程序性反应维持生命活动序性
第二节 细胞受体介导信号转导
Signal transdution mediated by the intracellular receptors
细胞受体相互作信号分子亲脂性分子通疏水性质膜进入细胞受体结合传播信号
细胞核受体基表达调节
1细胞受体超家族：赖激素激活基调控蛋白
三功结构域：
C端：激素结合位点
中部：DNA者Hsp90结合位点
N端：转录激活结构域
类固醇激素视黄醛维生素D甲状腺素受体细胞核
该通路细胞外界信号分子亲脂性分子分子量300Da左右：甾类激素通简单扩散跨越质膜进入细胞膜没特异受体
激素胞质受体结合形成复合体穿核孔膜
激素－受体复合体进入细胞核核受体结合形成激素－胞质受体－核质受体复合物核受体种赖激素转录增强子进启动DNA转录
类固醇激素诱导基活化通常分两阶段：
A：直接激活少数特殊基转录初级反应阶段快速发生
B：初级反应基产物活化基产生种延迟次级反应种反应初级反应起放效应
类固醇激素作方式总结
二
NO作气体信号分子进入靶细胞直接酶结合
1980年R Furchgott 提出血舒张血皮细胞产生种信号分子引起血滑肌松弛致
1986年 RFurchgottLouis Ignarro 研究证实NO作气体信号分子引起血滑肌舒张
RFurchgottLouis IgnarroFerid Murad 发现NO体重信号分子获1998年诺贝尔医学生理学奖
第三节 G蛋白藕联受体介导信号转导
G蛋白耦联受体结构激活
1G蛋白耦联受体(GPCRs)
结构：7疏水残基肽段形成跨膜α螺旋区相似三维结构N末端细胞外侧C末端细胞胞质侧胞外结构域识信号分子胞结构域G蛋白耦联调节相关酶活性细胞产生第二信
G蛋白耦联受体介导数胞外信号细胞应答
2 G蛋白（trimeric GTPbinding regulatory protein)结构功
G蛋白结构组成
三聚体GTP结合调节蛋白简称位质膜胞浆侧
GαGβGγ3亚基组成 GβGγ亚基异二聚体存 GαGβγ分通价结合脂分子锚定膜
鸟苷结合位点位 α 亚基外α亚基身具GTPase活性结构域ADP核糖化位点分子开关蛋白 GαGTP处活化开启态 GαGDP处失活关闭态
G蛋白家族目前研究较Gs（转导激素腺苷酸环化酶活化程）Gi(转导激素腺苷酸环化酶抑制作）
G蛋白种调节功包括GsGi腺苷酸环化酶激活抑制cGMP磷酸二酯酶活性调节磷脂酶C调节细胞Ca2+浓度调节等外参闸门离子通道调节
G蛋白循环（Gprotein cycle)
G蛋白G蛋白偶联信号转导系统中起作相功开关G蛋白够两种状态结合细胞质膜种静息状态三体状态时α亚基结合GDP种活性状态时α亚基结合GTP
G蛋白非活性状态转变成活性状态恢复非活性状态程称G蛋白循环
二 G蛋白耦联受体介导细胞信号通路
G蛋白耦联受体介导细胞信号通路包括：cAMP第二信信号通路肌醇145三磷酸（IP3）二酰甘油（DAG）作双信磷脂酰信号通路G蛋白耦联离子通道信号通路
（）cAMP第二信信号通路( Cyclic AMP signaling pathway )
腺苷酸环化酶
该信号通路中Gα亚基首效应酶腺苷酸环化酶通腺苷酸环化酶活性变化调节靶细胞第二信水进影响信号通路游事件
腺苷酸环化酶相分子质量15×10512次跨膜蛋白胞质侧具2相似催化结构域跨膜区2组整合结构域组含6跨膜α螺旋
腺苷酸环化酶Mg2+Mn2+存条件催化ATP生成cAMP
腺苷酸环化酶受受体配体复合物激活抑制
腺苷酸环化酶C
蛋白激酶A(protein kinaseAPKA）
称cAMP 赖蛋白激酶种简单生化特性清楚蛋白激酶般认真核细胞cAMP 作通活化PKA底物蛋白发生磷酸化实现
活性PKA2调节亚基（R)2催化亚基(C)组成四聚体调节亚基2cAMP结合位点
PKA功ATP磷酸基团转移特定蛋白质丝氨酸苏氨酸残基进行磷酸化蛋白激酶磷酸化蛋白质调节靶蛋白活性
PKA细胞质功细胞核功
PKAcAMP 激活够作种底物引起种反应直接修饰细胞质中底物蛋白磷酸化立起作进入细胞核作基表达调控蛋白（CREB)启动基表达说PKA细胞质功细胞核功
PKA细胞质功：糖原分解 ？
PKA细胞核功：调节基表达
反应链：
激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶 →cAMP→ cAMP赖蛋白激酶A→基调控蛋白→基转录
cAMP第二信信号通路效应通活化cAMP赖PKA游靶蛋白磷酸化影响细胞代谢细胞行细胞快速应答胞外信号程外类细胞缓慢应答胞外信号程cAMP信号通路细胞基表达影响
cAMP信号终止
两种方式：
第种方式cAMP迅速降解通cAMP磷酸二酯酶cAMP环破坏形成5’AMP
第二种方式通抑制型信号作Ri然通Gi起作
细菌毒素G蛋白修饰作
霍乱毒素：具ADP核糖转移酶活性导致Gsa亚基持续性活化结果腺苷酸环化酶处永久活性状态 cAMP合成失控制引起Na+水分泌肠腔导致严重腹泻作
百日咳毒素：催化Gia亚基ADP－核糖基化阻止Gi蛋白a亚基GDPGTP取代失腺苷酸环化酶抑制作结果cAMP浓度增加促量体液分泌进入肺引起严重咳嗽
总结
（二）磷脂酰肌醇双信信号通路（phosphadylinositol signal pathway)
双信系统反应链：胞外信号分子→G蛋白偶联受体→G蛋白→
→IP3→胞Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应
磷脂酶Cβ(PLCβ)→
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化促Na+H+交换胞pHÓ
磷脂酶Cβ(PLCβ)
磷脂酰肌醇二磷酸分解两细胞第二信：二酰甘油（DAG)肌醇三磷酸（IP3)
双信系统：IP3Ca2+ pathway and DAGPKC pathway
IP3
水溶性分子离开质膜迅速胞质溶胶中扩散
功引发储存质网中Ca2+转移细胞质基质中胞质中游离Ca2+浓度提高
Ca2+
绝数Ca2+储存线粒体质网膜泡中泵出细胞外细胞质基质中基态Ca2+浓度常维持约107molL
细胞质基质中Ca2+浓度严格受控细胞Ca2+动员质网膜IP3门控Ca2+通道储存Ca2+释放细胞质基质中
Ca2+够引起许细胞反应：激活抑制种靶酶运输系统改变膜离子通透性诱导膜融合者改变细胞骨架结构功等
直接作两：第协DAG激活蛋白激酶C第二Ca2+钙调蛋白结合直接引起细胞反应
钙调蛋白（calmodulinCaM)
真核细胞中普遍存Ca2+应答蛋白肽链148氨基酸残基组成含4结构域结构域结合Ca2+钙调蛋白身活性Ca2+结合活化靶酶程分两步：首先Ca2+CaM结合形成活化态Ca2+ CaM复合体然靶酶结合活化受Ca2+浓度控制逆反应
The functions of increase the levels of cytosolic calciumCaM
1启动受精胚胎发育
2兴奋肌细胞收缩
3 刺激分泌细胞神元分泌
DAG
脂溶性结合质膜活化质膜结合蛋白激酶C（PKC)
PKC
两功区：亲水催化活性中心疏水膜结合区
钙离子磷脂酰丝氨酸赖性激酶具广泛作底物参众生理程细胞生长分化细胞代谢转录激活等方面具非常重作
PKC活化增强特殊基转录两条途径：PKC激活条蛋白激酶级联反应二PKC活化
活化PKC激活基转录两条细胞途径
条PKC激活系列磷酸化级联反应导致MAP激酶磷酸化活化MAP激酶磷酸化活化基调控蛋白Elk1Elk1种DNA结合蛋白血清应答子（SRF）结合基短DNA调控序列（血清应答元件SRE）Elk1磷酸化活化调 节基转录条途径PKC活化导致I κB磷酸化基调控蛋白NF κBI κB解离进入细胞核相应基调控序列结合激活基 转录
信号通路（双信系统 IP3 Ca2+DG PKC）
信号分子灭活：
通细胞生化代谢完成
IP3信号解：通肌醇磷酸脂循环途径
DG信号解：通两种途径终止信作
二酰基甘油激酶磷酸化磷脂酸进入肌醇磷脂循环
二酰基甘油脂酶水解成单脂酰甘油
Ca2+ 信号解 IP3参开细胞质膜Ca2+通道细胞质中Ca2+较持久增高胞Ca2+浓度持久升高激活Ca2+ ATP酶降低胞质中Ca2+ 胞质中Ca2+迅速恢复基态水活性CaM酶复合物解离酶失活性细胞反应终止
（三） G蛋白耦联受体介导离子通道调控
受体配体结合激活通耦联G蛋白分子开关作调控跨膜离子通道开启关闭进调节耙细胞活性心肌细胞M型乙酰胆碱受体视杆细胞光敏感受体属类调节离子通道G蛋白耦联受体
第四节 酶联受体介导信号转导
受体酪氨酸激酶RTKRas蛋白信号通路
1 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinasesRTKs）
称酪氨酸蛋白激酶受体细胞表面类重受体家族目前该受体结构域功解清楚
RTKs已50种包括6亚族
RTKs功控制细胞生长分化调控细胞中间代谢
受体酪氨酸激酶6亚族
1）RTKs家族基结构：
RTKs类胰岛素受体外余受体条单跨膜肽链组成
分三结构区：
细胞外结构域（含配体结合位点）
胞质结构域（具蛋白酪氨酸激酶活性催化位点）
连接两区疏水跨膜α螺旋
２）RTKs活化
表皮生长子受体（EGFR）例
EGF受体膜活性单体形式存
配体EGF结合聚合成二聚体时活化
激活受体发生身磷酸化继蛋白质底物进行磷酸化
激活受体配体解离钝化回活性单体状态
活化RTKs通磷酸酪氨酸残基结合种细胞质中带SH2结构域结合蛋白信号蛋白
SH3结构域选择性结合富含脯氨酸基序
信号转导：配体→受体→受体二聚化→受体磷酸化→激活RTK→胞信号蛋白→启动信号传导
2 Ras蛋白活化
Ras 蛋白：
RTKs介导信号通路中种关键组分190氨基酸残基组成单体GTP结合蛋白具GTPase活性分布质膜胞质侧
GTPase开关蛋白
GEFGAPRas蛋白GTPGDP转换相关
Ras 蛋白活化通配体RTK结合诱导Ras蛋白活化诱导类型
细胞分化增殖必充分
RTK介导信号通路具广泛功包括调节细胞增殖分化促进细胞存活
细胞代谢调节校正作
3 RasMAP激酶磷酸化级联反应
4 RTK Ras信号通路：
配体→RTK→ 接头蛋白←GEF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核
→激酶基调控蛋白（转录子）磷酸化修钸基表达产生种效应
二细胞表面酶偶联受体
u受体丝氨酸苏氨酸激酶
u受体酪氨酸磷酸酯酶
u受体鸟苷酸环化酶
u酪氨酸蛋白激酶联系受体
三细胞表面整联蛋白介导信号转导
第五节 信号整合控制
细胞信号整合
（）细胞信号反应表现发散性（divergence)收敛性(covergence)特征
特定胞外信号产生样性细胞反应机制通常3种情况：
① 信号强度持续时间控制反应性质
② 细胞中转录子组分样受体游通路
③ 整合信号会聚信号通路输入修正细胞信号反应
（二） 蛋白激酶网络整合信息
细胞信号转导重特征构成复杂信号网络系统具高度非线性特点信号网络系统中种信号通路间相互关系形象称交叉话（cross talk）
通蛋白激酶网络整合信息调控复杂细胞行信号通路间实现交叉话种重方式
二细胞信号控制
细胞外界信号作出适度反应涉信号效刺激启动赖信号通路身调节重机制信号解导致细胞反应终止
解终止信号重方式信号浓度高细胞长时间暴露种信号刺激情况细胞会机制受体脱敏（desensitization)
通G蛋白耦联受体激酶（GRKs)受体胞质域特定氨基酸残基磷酸化G蛋白耦联受体脱敏细胞方式产生信号适应：
逐渐降低表面受体数目游离受体减少降低细胞外界信号敏感性
二快速受体身脱敏降低受体配体亲力降低受体胞外微量配体敏感性
三受体已激活情况游信号蛋白发生变化通路受阻者形成受体配体复合物诱导正常细胞反应
（五）减数分裂丝分裂较
点：通纺锤体染色体相互作进行细胞分裂
点：
（1）丝分裂体细胞分裂方式减数分裂生殖细胞产生配子程
（2）丝分裂次细胞周期DNA复制次分裂次染色体2n 2n减数分裂两次细胞周期DNA复制次细胞分裂两次染色体2n n
（3）丝分裂中染色体独立活动减数分裂中染色体配联会交换交叉
（4）丝分裂前DNA合成进入G2期进行丝分裂减数分裂前DNA合成时间长（997合成03％未合成）旦合成进入减数分裂期G2期短没
（5）丝分裂时间短1～2h减数分裂时间长十时年
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