竞赛辅导--细胞生物学

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1、细胞生物学一、细胞生物学的发展1、细胞的发现：1665年，罗伯特-虎克2、“细胞学说”的建立认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。二、真核细胞的结构（一）细胞膜（质膜）1、细胞膜的基本组成成分(1)膜脂：磷脂、胆固醇和糖脂磷脂占50％以上：具有一个极性头(非极性分子：电荷在分子中分布对称，极性分子：电荷在分子中分布不对称)和两个由脂肪酸链形成的非极性尾；脂肪酸碳链

2、为偶数胆固醇只存在于动物细胞、酵母菌、支原体；细菌、蓝藻等原核细胞和植物细胞膜中一般没有胆固醇；它有助于增加膜的稳定性，可调节膜的流动性，使膜的流动性不至于在温度降低时而下降（2）膜蛋白：外在膜蛋白（或称外周膜蛋白，位于表面）和内在膜蛋白（或称整合膜蛋白，镶嵌或者贯穿）。细胞功能越复杂，膜蛋白种类越多。（3）膜糖类：与膜脂、膜蛋白以共价键形成的糖脂或糖蛋白，接受外界刺激，与细胞识别有关例如，神经髓鞘主要起绝缘作用，蛋白质只有三种，与脂的重量比仅为0.23。线粒体内膜则功能复杂，因此含有蛋白质的种类约30种～40种，蛋白质与脂的比值达3

3、.2之多。构成质膜的蛋白质（包括酶）的种类很多，这和不同种类细胞的质膜功能有关，少则几种，多则可能有数十种。脂质体的应用：研究细胞膜的特性；可将药物放入脂质体中，结合脂质体技术与抗体技术，使药物有效作用于靶细胞以减少对机体的损伤。脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时，其极性端插入水相而非极性尾部面向空气界面，搅动后形成球形脂质体。2．细胞膜的流动镶嵌模型：（1）脂双分子层是细胞膜的主要结构支架，具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相；（2）膜蛋白为

4、球蛋白，分布于脂双层表面或镶嵌脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；（3）在膜的两侧脂分子的分布，蛋白质分子的分布与性质是不相同的，即具有不对称性；（4）膜结构中蛋白质分子和脂类分子都能运动，具有流动性。3．细胞膜的流动性和不对称性(1)膜的流动性：膜脂的运动方式主要有侧向扩散、旋转运动、左右摆动以及翻转运动等；不饱和脂肪酸越多，脂肪酸链越短，膜脂流动性越大；温度下降，膜脂的流动性减弱；胆固醇含量的增加，可增加膜脂的有序性，降低膜脂的流动性。卵磷脂与鞘磷脂的比值越高，膜脂的流动性越大膜蛋白质分子的运动分为侧向扩散和旋转运动4．细胞膜的生物

5、学功能(1)细胞膜与物质的跨膜运输①简单扩散：疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子（如O2、CO2、乙醇、尿素等）；小分子比大分子容易穿膜，非极性分子比极性分子容易穿膜，而带电离子的跨膜运输则需要更高的自由能（自由能指的是在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外作功的部分）。（2）膜的不对称性：膜蛋白及糖类的不对称性②协助扩散高浓度—底浓度，需要载体蛋白，不耗能。如红细胞吸收葡萄糖。③主动运输ATP直接提供能量：Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）每消耗1个ATP分子，可使细胞内减少3个Na+并增加2个K+Ca2+泵（

6、Ca2+-ATP酶）泵入内质网腔中消耗一个ATP分子转运出两个Ca2+质子泵细胞膜上，溶酶体膜以及线粒体内膜、植物内囊体膜ATP直接提供能量的Na＋-K＋泵（还有Ca2+泵等）一般动物细胞和植物细胞的细胞内K＋的浓度远远超过细胞外的浓度，相反，Na＋的含量一般远远低于周围环境。为了细胞逆浓度梯度排出Na＋，吸收K＋的机制，发展了一种离子泵的概念，即靠这种泵的作用在排出Na＋的同时抽进K＋。现在已经知道离子泵的能量来源是ATP。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na＋和泵进2个K＋。凡是具有离子泵的组织细胞，其质膜中都有ATP酶系。有

7、实验证明，当注射ATP给枪乌贼（由于中了毒不能合成自己的ATP）巨大神经细胞时，细胞膜立即开始抽排钠和钾离子，并且一直继续到ATP全部用完为止。地高辛、乌本苷等强心剂抑制离子泵活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。Na＋-K＋泵作用为：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na＋高K＋的细胞内环境；③维持细胞的静息电位。Na＋-K＋泵④胞吞作用与胞吐作用大分子（如蛋白质、多核苷酸、多糖）或颗粒物质胞吞作用与胞吐作用都需要细胞提供能量。（二）细胞膜与细胞连接在多细胞生物体内，细胞与细胞之间通过细胞膜相互联系，形成一个密切相关，

8、彼此协调一致的统一体，称为细胞连接。动物细胞间的连接方式有封闭连接、锚定连接、通讯连接（包括神经细胞间的化学突触、植物细胞中的胞间连丝）1、紧密连接(封闭连接中以紧密连接为典型代表，它将相邻细胞的质膜密切地连接在一起阻止