细胞生物学讲义_word

细胞生物学讲义绪论第一节细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学的概念：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它在不同层次（显微，亚显微与分子水平）上研究细胞结构与功能，细胞增殖·分化·衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。二、细胞生物学的学科地位既是基础学科，又是前沿学科三、细胞生物学的主要研究内容1·细胞的结构与功能：细胞核，染色体以及基因表达的研究2·生物膜与细胞器的研究3·细胞骨架体系的研究4·细胞的生命活动：细胞的增裂、细胞的分化、细胞的衰老与凋亡、细胞的起源与进化、细胞工程四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题1：细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序的表达的2：基因表达的产物——主要是结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，它们如何主机装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？3：基因表达的产物——主要是大量活性因子与信号分子，它们是如何调节细胞最重要的生命活动的过程？（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用2、细胞的增值、分化、凋亡（编程性死亡）的相互关系即其调控3、细胞信号转导的研究4、细胞结构体系的装配第二节·细胞学与细胞生物学的发展简史1．细胞的发现技术：显微技术学者：Z.Jansen和H.Jansen，R.Hooke,A.V.Leeuhoek2．细胞学说的建立及其意义（1）建立技术：显微技术学者：M.J.Schleiden和T.Schwann成果：提出了细胞学说（2）意义：对生物科学的发展有重大的意义3．细胞学的经典时期1、原生质论的提出2、细胞分裂的研究3、重要细胞器的发现4．实验细胞学与细胞学的分支 技术：实验手段学者：孟德尔、摩尔根等成果：细胞遗传：受精现象、核质关系、遗传三大规律细胞生理：组织培养技术细胞化学：（化学染色、放射自显影技术免疫荧光技术等）细胞的化学组成5．细胞生物学学科的形成与发展技术：电子显微镜技术、超薄切片技术、分子生物学技术等学者：Ruska,Waston和Crick成果：细胞的超微结构与细胞分子生物学第二章细胞基本知识概要第一节细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位1、一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位2、细胞具有独立性、有序的自控代谢系统，细胞是代谢与功能的基本单位3、细胞手有机体生长发育的基础4、细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性5、没有细胞就没有完整的生命二、细胞的形状多样有球状、柱状、纤维状、纺垂体状等。形状的维持：细胞骨架和某些细胞的胞壁三、细胞的大小千差万别测量方法与使用的单位大小悬殊：最小支原体，最大的驼鸟卵细胞四、细胞形态大小与细胞的功能是相适应的1.细胞的大小有一定的限制2.细胞的形态与功能相适应哺乳动物红细胞神经细胞骨骼肌细胞1、细胞是多层次非线性的复杂结构体系五、细胞概念的一些新思考2、细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体3、细胞是高度有序的，具有自装配与自组织能力的体系六、细胞的基本特性1、所有细胞表面均有由磷脂双分子层镶嵌蛋白质构成的生物膜——细胞膜2、所有细胞都有两种核酸——DNA和RNA3、核糖体作为蛋白质合成的机器存在于一切细胞内，是任何细胞（除了个别非常特化的细胞）不可缺少的结构。4、所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂Yi第二节、非细胞形态的生命体——病毒及其与细胞的关系 一、病毒的基本知识：主要有一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的核酸类病毒，朊病毒彻底寄生，一般把病毒的增殖称为复制。二、病毒在细胞内的增殖（复制）过程：1、病毒侵入细胞，病毒核酸的侵染2、病毒核酸的自我复制，转录与蛋白质的合成3、病毒的装配、成熟与释放三、病毒与细胞在起源和进化中的关系1、生物大分子病毒细胞三种观点2、生物大分子病毒细胞3、生物大分子细胞病毒第三节原核细胞与古细菌一、原核细胞与原核生物在原核细胞内含有DNA的区域，没有核膜包围，这个区域为拟核，其中只有一条DNA。原核细胞中没有内质网、高尔基体、线粒体和质体等，但含有核糖核蛋白体、间体、粒状物、类囊体和蓝色体等。原核细胞细胞质中的内含物有气泡，多磷酸颗粒、脂肪滴和蛋白粒等。由原核细胞构成的生物称原核生物，如支原体、细菌、蓝藻和放线菌等。（一）支原体（最小，最简单的细胞）(二)原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻1、细菌：1.形状2.结构鞭毛荚膜细胞壁细胞膜中膜体拟核核糖体质粒芽孢3生理功能(1)能量转换(2)蛋白质合成(3)与外界环境的物质交换(4)繁殖方式 (5)运动2、蓝藻1概述2形态3结构胶质鞘细胞壁细胞膜光合片层藻胆蛋白体中心质4光合作用光合色素:藻蓝素和叶绿素a等特点：电子供体为水，可放出氧气。细胞分裂：隔壁分裂（三）古核细胞（古细菌）1、细胞壁的成分与真核细胞不同2、DNA与基因结构：有重复存在情况3、核小体结构：有组蛋白，且能与DNA构建成类似核小体的结构4、核糖体5、5SrRNA二、真核细胞的基本结构概述1、真核细胞的基本结构体系以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。2、˜动物细胞与植物细胞的区别细胞壁液泡叶绿体3、病毒（非细胞结构）1．病毒的概念：2.病毒的核酸类型3.病毒的形态与结构乙肝病毒SARS病毒4.病毒在宿主细胞中的增殖病毒的侵入粘附—特异性结合---内吞、融合或注入病毒核酸的侵染脱壳—释放核酸 病毒核酸的复制、转录与翻译病毒的装配成熟与释放自我装配释放病毒的复制第三章细胞生物学研究方法概述第一节、细胞形态结构观察方法光学显微镜技术、电子显微镜技术与扫描隧道电子显微镜技术细胞组分的分析方法离心技术、细胞化学技术、免疫技术、分子杂交技术、放射自显影技术、显微分光光度测定技术与流式细胞仪。细胞工程技术细胞培养技术、显微操作技术与细胞融合技术一、光学显微镜技术（一）普通复式光学显微镜技术分辨率的概念。　　分辨率：　指能够分辨清的两点之间的最小距离。可由下式表示：两物点的最小分辨距离D＝0。61λ/N.sinα/2。λ为成像光线的波长，N为样品周围介质的折射率，α/2是进入物镜光锥的半角，，Nsinα/2为物镜的数值孔径（常用N.A.表示），用于测定物镜的分辨率。数值孔径越大，能够分辨出二物点之间的距离则越小，因而分辨率就越强。光学显微镜的最小分辨距离为0.2微米提高分辨率的方法：显微镜的基本调试操作：（二）荧光显微镜技术激发光（紫外光或蓝紫光）与发射光（荧光）免疫荧光技术与荧光素直接标记技术激发滤片与阻断滤片（三）激光共聚焦扫描显微镜技术成像的原理：只有物镜焦平面处的切面成像。（四）相差显微镜技术普通复式光学显微镜的成像特点明暗反差或颜色反差相差显微镜的成像原理及应用相差显微镜　利用物体不同结构成分之间的折射率和厚度的差别，把通过物体不同部分的光程差转变为振幅（光强度）的差别，经过带有环状光阑的聚光镜和带有相板的相差物镜实现观察的显微镜。 光的衍射与干涉活细胞的观察相差显微镜的主要构件相差显微镜的光路图相差显微镜成像直射光（超前1/4波长）共轭面入射光环状光栏标本衍射光补偿面目镜成像共轭面与补偿面的功能（一般情况）：共轭面使直射光振幅减小80%左右，相位（光程差）延滞1/4波长。补偿面通过衍射光。结果：合光振幅增大，物像比背景亮，形成明反差。二、电子显微镜技术概述分辨率：2-4A放大倍数：100多万倍亚显微结构：（一）电镜与光镜的区别电镜与光镜的比较电镜上述特征的功能提高分辨率-----电子束波长很短放大——电磁透镜可使电子偏转空气中的分子使电子散射---高真空电子束不可见----荧光屏电子束成像的原理电子束与样品的作用：透射电子、二次电子、散射电子、x射线等根据成像的原理与功能不同，电镜可分为两类：透射电镜与扫描电镜透射电镜与光镜光路图比较透射电子显微镜的基本构造电子束照明系统（电子枪、聚光镜）电子光学系统样品室电磁透镜成像部分中间镜，物镜，投影镜机械泵真空系统扩散泵高压、小电流（电子枪）供电系统低压、大电流（电磁透镜） 荧光屏观察记录系统照相装置超薄切片技术取材固定脱水渗透包埋聚合切片电子染色超薄切片为什么要进行电子染色？常用的电子染色剂。冰冻蚀刻技术冷冻断裂蚀刻喷铂喷碳消化观察扫描电镜成像原理扫描电镜的外观扫描电镜样品的制备取材-----固定-----临界点干燥-------倾斜喷镀一层金膜----垂直喷镀一层碳膜-------上样---观察第二节细胞组分分析方法超离心技术-----细胞器与生物大分子的分离细胞化学技术---检测细胞组分的分布免疫技术----检测细胞的特异抗原的分布原位杂交技术---定位特异核酸序列的分布放射自显影技术----可对动态过程进行定位显微分光光度测定技术---测定细胞内特定组分的含量流式细胞仪技术---测定、计数、分离一、超离心技术离心机类型：相对离心力大小的计算超离心技术（制备超速离心与分析超速离心）差速离心：由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小的颗粒分开。密度梯度离心：利用离心溶液所形成的密度梯度来维持重力的稳定性和抑制对流，待分离颗粒的密度在离心溶液的梯度柱密度范围内，经过一定时间离心后，不同密度的颗粒分别集中在离心溶液某密度带上而得到分离。速度区带密度梯度离心：蔗糖介质等密度梯度离心：氯化铯介质差速离心与超速离心的结合二、细胞化学技术（一）概念：应用已知的细胞化学反应在细胞的原位上显示细胞的结构、成分和功能的技术。（二）技术要求：1、2、3（三）步骤：（四）显色方法　　化学方法：　孚尔根反应　　詹纳斯绿染线 粒体　　物理方法　：苏丹III染脂肪滴、溴化乙锭染DNA、考马斯亮蓝染蛋白质　三、免疫细胞化学技术（一）概念：利用抗体和抗原的特异性结合在细胞原位研究抗原的技术。（二）优点（与细胞化学技术相比）　　　特异性强、灵敏度高、定位性强（三）免疫细胞化学常用方法细胞的特异抗原+　标记的相应抗体抗原抗体复合物　　　　　　　　　细胞的特异抗原+一级抗体（特异）　　　　抗原一抗二抗复合物　　　　二级抗体（通用、已标记）　　　抗体标记法荧光抗体酶标抗体铁蛋白法免疫胶体金法放射性同位素标记抗体法四、原位杂交原位杂交：在细胞原位进行核酸杂交的定性和定位技术。　（分子）探针的标记：　　杂交过程：五、放射自显影技术原理：利用放射性同位素放射出的射线作作于感光乳胶的卤化银晶体，从而产生潜影。再通过显影把感光的卤化银还原成黑色金属银颗粒，根据黑色的部位和黑度，来判断样品中放射性物质分布的位置和强度。常用的放射性同位素：放射性同位素掺入的方法:根据标记的时间分类制样过程六、流式细胞仪应用：定量、计数与不同特征细胞的分离 样品的制备：制备分散的细胞　　染色　　细胞列队通过细胞流式仪　　　细胞流式仪的工作原理光源发射激光（激发光）　　通过单个细胞　收集单个细胞发出的荧光和折射光　　电脑分析　　对该细胞充电　偏转盘调控该细胞的运动方向　分部收集第三节、细胞培养、细胞工程与显微镜技术（一）细胞培养技术　概述它是指将动植物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞、或直接将单个细胞给予必要的生长条件，让其在培养瓶中或培养基上继续生长与繁裂。细胞培养的名词术语原代培养物：　从机体，特别是从幼小的动物机体取出的组织培养而成细胞群，一般指分裂10代以内的细胞群。原代培养：直接取自动植体的组织或细胞的培养。传代培养：无论是否稀释，将细胞从一个培养瓶转入另一个培养瓶的培养都叫传代培养。细胞系：来源于原代培养物和培养过程中发生突变或转化的细胞，在培养过程中可无限生长增裂的细胞群；从肿瘤组织建立的细胞群。细胞株：通过选择法或克隆法从原代培养物或细胞系获得的具有特定性质或标志的细胞群，在培养过程中特征始终存在。细胞克隆：从一个单一细胞通过有丝分裂而发展起来的细胞群体。（二）细胞融合技术概念：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象。分类：自发融合与人工诱导融合促融合剂：生物因子（仙台病毒）、化学因子（聚乙二醇）与物理因子（电融合）同核融合细胞与异核融合细胞单克隆抗体技术将产生抗体的淋巴细胞与肿瘤细胞融合，形成产生特异抗体（单克隆抗体）细胞的技术。（三）显微操作技术概念：在显微镜下，用显微操作装置对细胞进行解剖，核移植和微量注射的技术。显微操作过程显微操作技术的应用核移植显微解剖显微注射小结采用上述这些技术，可以从三个水平层次来研究细胞的形态、结构与功能，揭示细胞生命活动的规律。 第四章细胞膜与细胞表面一、细胞膜与细胞表面特化结构1、细胞膜，又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成2、对生物膜结构的认知：（1）具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水中具有自发形成封闭的膜系统性质（2）蛋白质分子以不同形式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表面（3）生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液二、膜脂（一）成分1、膜脂组成磷脂（phospholipid）胆固醇（cholesterol）与中性脂肪糖脂（glycolipid）膜脂的运动方式：1、沿膜平面的侧向运动2、脂分子围绕轴心的自旋运动3、脂分子尾部的摆动4、双层脂分子之间的翻转运动脂质体：是根据磷脂分子可以在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜三、膜蛋白（一）类型膜内在蛋白质(intergralprotein)膜周边蛋白质(peripheralprotein)膜糖类：糖蛋白(glycoprotein)、糖脂(glycolipid（二）膜蛋白与脂质双分子层的结合方式1蛋白质肽链以α螺旋结构一次或多次穿过脂质双分子层2某些跨膜蛋白的跨膜部分由β折叠多次穿膜形成筒状结构而穿过脂质双分子层3外在蛋白通过共价键与脂质双分子层的脂肪酸或其它脂类物质分子结合4外在蛋白通过糖链与脂质双分子层结合3.5外在蛋白通过非共价键与其它蛋白分子或磷脂分子极性头部结合三、生物膜的分子结构1早期脂质双分子层模型2Danielli-Davison模型3单位膜模型4流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)要点：1.膜脂的组织方式 2.膜蛋白的组织方式3.不对称性4.流动性进步性:四|膜的流动性生物膜基本特性之一（一）膜脂的流动：主要指脂分子的侧向运动（二）膜蛋白的流动实验表明：膜蛋白在脂双层二维溶液中的运动是自发的热运动五、膜的不对称性膜蛋白分布的不对称性膜脂分布的不对称性六、细胞膜的功能（1）为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境（2）选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出，其中伴随着能量的传递（3）提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传递(4)为多种酶提供结合位点，是酶促反应高效而有序的进行（5）介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接（6）质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构七、骨架与细胞表面的特化结构（一）膜骨架：细胞膜下与膜蛋白相连接的由纤维蛋白组成的网架结构（二）红细胞的生物学特性当红细胞低渗处理后，质膜破裂，同时释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白。这时红细胞仍保持原来的形状和大小，这种结构称为血影（三）红细胞质膜蛋白及膜骨架第二节、细胞连接封闭连接锚定连接通讯连接胞间连丝（植物细胞之间）1、封闭连接(occludingjunction)典型代表：紧密连接(tightjunction)2、锚定连接粘合带(adheringjunction)：粘合斑(beltdesmosome)桥粒(spotdesmosome)半桥粒(hemidesmosome) 3、通讯连接(communicatingjunction)：间隙连接(gapjunction)；结构：20-30A的间隙，有相通的孔道连接子：构成连接的基本单位分布：非常广泛功能：传递信息调节细胞的生长与分化胞间运输（中小分子）传导电兴奋（钠钾离子）化学突触：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式胞间连丝结构：相邻植物细胞的质膜穿过细胞壁融合在一起，形成具孔道的丝状结构。孔径20-30nm功能：运输中小分子传导信号扩散病毒4、细胞表面的黏着因子钙黏素选择素免疫球蛋白超家族的CAM整联蛋白第三节细胞外被与细胞外基质细胞外被又称糖萼，对膜蛋白起保护作用，在细胞识别中起重要作用。细胞外基质是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网状结构。细胞外基质：胶原：是胞外基质最基本的成分之一糖胺聚糖和蛋白聚糖层粘连蛋白和纤连蛋白（非胶原糖蛋白）弹性蛋白植物细胞壁：由纤维素、半纤维素、果胶质等几种大分子构成第五章物质的跨膜运输与信号传递质膜的功能物质运输信号传递代谢调控细胞识别细胞免疫 第一节、物质的跨膜运输运输方向：出入细胞跨膜运输穿膜运输：小分子与离子膜泡运输：大分子与颗粒（一）穿膜运输类型：被动运输和主动运输1、被动运输(passivetransport)：顺浓度梯度，不需要细胞提供能量。可分为简单扩散和协助扩散两种方式。1.1简单扩散（simplediffusion）：不需要膜转运蛋白；运输的物质有：氧气，二氧化碳，水分子，脂溶性物质。不能运输的物质有离子和极性分子1.2协助扩散(facilitateddiffusion)概念：又称促进扩散，依赖于质膜上的运输蛋白，顺浓度梯度。运输蛋白：载体蛋白和通道蛋白载体蛋白(carrierprotein)：膜内运输蛋白，与被运输的物质暂时性结合后构象发生变化，将物质跨膜转运如饥饿时，肝细胞中的葡萄糖向胞外运输。协助扩散的特征：运转速率高存在最大的运转速率比较不同分子的Km值，可以看出转运的特异性。细胞膜上存在膜转运蛋白，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜运输通道蛋白：有选择性开关的多次跨膜通道又称离子通道*离子通道的特点被运输的离子具有选择性通道的开启与关闭受调控通道蛋白与载体蛋白的某些区别：2.主动运输(activetransport)特点：逆浓度梯度需要载体蛋白消耗能量2.1.直接主动运输（由ATP直接进行能量供应）钠钾泵：Na+-K+pump（钠钾ATP酶）Na＋-K＋泵的组成Na＋-K＋泵的运输过程运输机制：(1)Na＋-K＋ATP酶的激活Na＋和Mg2＋与大亚基结合，使之产生活性， 水解ATP产生ADP和Pi(2)磷酸化变构Pi使大亚基磷酸化，使ATP酶构象改变，窗口朝外对Na＋的亲和力降低，将Na＋释放到胞外，对K＋的亲和力增强与K＋结合。(3)脱去磷酸化变构去磷酸化构象改变窗口向外释放K＋二、数量关系：消耗1分子ATP向胞外泵出3个钠离子，向胞内泵入2个钾离子。三、功能：渗透压调节。物质运输：如钠离子驱动的协同运输。2.2间接主动运输（协同运输）概念：运输动力来自膜两侧的离子电化学浓度梯度。但维持该梯度需要离子泵，它发挥功能需要消耗ATP.钠钾泵或氢泵协同作用，间接消耗ATP运输方向共运输(antiport)对向运输(symport)：膜载体将两种不同的分子向相反方向的间接主动运输。举例：小肠上皮细胞吸收葡萄糖（二）、膜泡运输类型：胞吞作用与胞吐作用1.胞吞作用(endocytosis)概念：吞噬作用(phagocytosis),吞噬体(phegosome)胞饮作用(pinocytosis),吞饮体(pinosome)胞吞作用：通过细胞膜内陷形成囊泡，称胞吞泡将外界物质裹紧并输入细胞内胞饮作用：胞吞物为溶液，形成的包囊较小吞噬作用：胞吞物为大的颗粒性物质，形成的囊泡较大胞饮作用与吞噬作用的三点区别：1、胞吞泡的大小不同，胞饮直径一般小于150nm，吞噬泡的直径往往大于250nm2、胞饮作用是一个连续的过程，吞噬作用是一个信号触发过程3、胞吞泡形成机制不同2·受体介导的胞吞作用囊泡的运输：短距离通过简单的扩散运动，长距离由马达蛋白介导沿细胞骨架纤维进行主动运输。 （补充胞内体（endosome）：可能是来源于质膜的一类囊泡，不含酸性磷酸酶），而另一类相关的细胞器溶酶体含有酸性磷酸酸）2.胞吐作用exocytosisendocytosis）又叫外排作用类型：组成型胞吐作用：连续的运输调节型胞吐作用：受胞外信号调节的运输两类胞吐作用的区别：1囊泡的受体不同，被转运的物质不同。2因而不同种类的物质通过不同的途径排到胞外。受体的胞内体分选途径大部分受体返回原来的质膜结构域有些受体在溶酶体中被消化，即下行调节。有些受体被运至质膜不同结构域（三）融合蛋白的作用机制概念：是指能介导相邻生物膜发生融合的蛋白质，它具有疏水的区域，能与靶膜的脂双层相互作用，使两个脂双层接近，并使之不稳定，以致双层膜融合。融合蛋白具有分别与囊泡和靶膜的受体SNARE结合的部位。举例：病毒融合蛋白第二节细胞通讯与信号传递一、细胞通讯与细胞识识别（一）细胞通讯概念：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。通讯方式分泌化学信号分子：内分泌旁分泌自分泌细胞间接触细胞间形成间隙连接（二）细胞识别与信号通路1概念：细胞通过其表面的受体与胞外信号分子（配体）选择性地相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为整体的生物学效应的过程。2细胞信号传递的通路由胞外信号转导为胞内信号，或胞外信号分子与胞内受体结合，最终调节基因表达，引起细胞的缓慢应答反应的途径。由胞外信号转导为胞内，或胞外信号分子与胞内受体结合，信号调节酶的活性，引起细胞的快速应答反应的途径。 （三）细胞的信号分子与受体信号分子药物分子激素局部介质神经递质接触依赖性信号分子类型亲水性信号分子子亲脂性信号分子受体：有选择性地与特异的配体（信号分子）结合，启动信号传导的生物大分子。受体（分布）细胞表面的受体胞内受体受体（结构）与配体结合的区域产生效应的区域（不一定是具催化功能的基团）受体与配体的对应关系及生物效应信号的跨膜传递第二信使：第一信使与细胞膜上的受体结合后最早在胞内产生的信号分子。如cAMP、IP3和DG。信号传递的终止：细胞内信号传递过程中两类分子开关蛋白由可逆磷酸化控制的开关蛋白（蛋白激酶蛋白磷酸酯酶）GTP结合蛋白（G蛋白）（结合GTP而活化，结合GDP而失活）。二、通过细胞内受体介导的信号传递亲脂性小分子：脂溶性激素经扩散进入胞内，与胞内受体特异性结合受体的本质从功能上说是激活的基因表达的调控蛋白。激素与受体结合受体与抑制性蛋白分离活化的受体与特异DNA序列结合调控基因表达该类受体的结构：C端：激素结合部位。中部：特异DNA序列结合部位。N端：转录激活结构域甾类激素：甾类激素经扩散进入胞内与受体结合，形成激素受体复合物，受体蛋白构象改变 穿核孔进入核内受体与特异DNA序列结合调控基因的表达NNO在胞内合成(NOS)扩散到相邻细胞内与受体鸟苷酸环化酶结合鸟苷酸环化酶的活性增强cGMP浓度增高多种蛋白质级联磷酸化胞内生理生化反应广泛的生物学效应三、介导信号跨膜传递的细胞表面的受体细胞表面受体的三大家族：　离子通道偶联的受体　　G蛋白偶联的受体　　酶偶联的受体（一）离子通道偶联的受体组成：受体-离子通道复合体分布：化学突触处（也可分布于内质网等细胞器）配体：神经递质被运输物质：具有特异性（二）Ｇ蛋白偶联的受体Ｇ蛋白偶联的受体概念：G蛋白的结构：　三聚体　：由三个亚基组成　　由α、β、γ三个不同的亚单位构成，各种G蛋白的差别主要在α亚单位。根据α亚单位的不同可以将G蛋白分为Gs、Gi等。胞内外在蛋白（与脂双质结合方式）　分子开关*G蛋白的功能：Ｇ蛋白偶联的受体的结构：　　７次跨膜　　胞外结构域　　胞内结构域Ｇ蛋白偶联的受体所介导的细胞信号通路主要有：　　cAMP信号通路　　磷脂酰肌醇信号通路１cAMP信号通路的组成概念：主要组成：　Rs与Ri（受体）*差别　Gs与Ｇi（G蛋白）*差别:细胞表面受体与Gs(stimulatingadenylatecyclaseGprotein,Gs)偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活cAMP依赖的蛋白激酶。细胞表面受体同Gi(inhibitoryadenylatecyclaseGprotein,Gi)偶联则产生与Gs相反的生物学效应。　腺苷酸环化酶　（效应器，又称催化成分） cAMP介导的信号跨膜传递*RS-GS-腺苷酸环化酶途径：信号分子（激素）G蛋白偶联的受体结合G蛋白活化腺苷酸环化酶活性改变cAMP浓度（水平）改变cAMP依赖的蛋白激酶A活性变化cAMP依赖的蛋白激酶A的活化与功能cAMP依赖的蛋白激酶A的组成活化：发挥功能：快速应答途径激活靶酶缓慢应答途径穿核孔转运---活化基因调控蛋白---调节基因的表达*不同类型细胞中，蛋白激酶A对不同套的靶蛋白进行磷酸化，产生不同的生物效应。cAMP信号的调节与终止Gi对腺苷酸环化酶活性的调节环腺苷酸磷酸二酯酶GTP的水解激素与受体的分离２磷脂酰肌醇信号通路（双信使系统）主要组成：受体G蛋白磷脂酶C（PLC）：PLC作用于底物磷脂酰肌醇（PIP2）产生三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG)两个第二信使。＊信号传递途径：　激素　受体　　G蛋白　磷脂酶Ｃ　IP3Ca+离子通道蛋白钙调蛋白和蛋白激酶C　ＤＧ　蛋白激酶C　影响众多生理过程蛋白激酶C与钙调蛋白的多种功能蛋白激酶C钙调蛋白磷脂酰肌醇信号通路的信号传递的终止DG信使作用的终止磷酸化成磷脂酸酯酶水解成单酯酰甘油 IP3信使作用的终止去磷酸化形成自由肌醇，（三）与酶连接的受体又称酶偶联的受体，或催化性受体。特点：都为跨膜蛋白，胞外具配体结合位点，与胞外配体结合后，可激活受体胞内片段的酶活性（第5种除外）。5类与酶连接的受体1受体酪氨酸激酶2受体丝氨酸/苏氨酸激酶3受体酪氨酸磷酸酯酶4受体鸟氨酸环化酶5酪氨酸蛋白激酶联系的受体(受体的胞内片段不具酶的活性)1受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路1配体种类：如多生长因子2结构：单次跨膜蛋白。配体二聚体与受体（RTK）结合，促使受体二聚体化———二聚体受体自磷酸化----连接接头蛋白（adaptor）---连接Ras激活蛋白(GRF)---激活Ras蛋白————向前传递信号----促进细胞增殖。（在细胞内还存在另一类G蛋白，这类G蛋白具有鸟核苷酸的结合位点，有GTP酶活性，不是以α、β、γ三聚体方式存在，而是单体分子，因此被称为小G蛋白(smallGproteins)。如ras表达产物为一种小G蛋白。其功能也受鸟核苷酸调节。近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物有着广泛的调节功能。其中Ras蛋白主要参与细胞的增殖和信号转导。）第六章细胞质基质与细胞内膜系统第一节，细胞质基质一、细胞质基质：真核细胞的细胞质中除去可分辨的细胞器以外的胶状物质二、细胞质基质的功能：1、许多中间代谢过程的场所2、通过与骨架蛋白分子的选择性结合，使生物大分子锚定在细胞骨架三维空间的特定区域3、蛋白质修饰：辅酶或辅基与酶的共价结合磷酸化与去磷酸化用以调节很多蛋白的生物活性糖基化对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰酰基化4、控制蛋白质的寿命5、降解变性和错误折叠的蛋白质6、帮助变性和错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象 三、细胞质基质与胞质溶胶第二节、内质网内质网：真核细胞中的细胞器，、由封闭膜系统及其围成的腔形成互相沟通的网状结构两种基本类型：糙面内质网光面内质网功能：1、蛋白质的合成：向细胞外分泌的蛋白质膜的整合蛋白构成细胞器中的可溶性驻留蛋白2·脂质的合成3、蛋白质的修饰与加工4、新生多肽的折叠与装配内质网与基因表达的调控：三种不同的内质网与细胞核的信号转导途径：1、内质网腔末折叠蛋白超量积累2、折叠好的膜蛋白的超量积累3、内质网膜上膜脂成分的变化—主要是固醇缺乏第三节高尔基复合体形态结构：由一些（4~8个）排列较为整齐的扁平膜囊（saccules）对得在一起，构成了高尔基体的主要结构。靠精细胞核的一面扁平囊弯曲或凸面又称成面或顺面，而向细胞膜的一面常呈凹面，又称成熟面或反面组成：高尔基体顺面囊膜（cisGolgi）或顺面网状结构（cisGolginetwork，CGN）高尔基体中间膜囊（medialGolgi）高尔基体反面的膜囊（transGolgi）以及反面高尔基体网状结构功能：1、高尔基体与细胞的分泌活动2、蛋白质的糖基化及其修饰3、蛋白酶的水解和其他加工过程第四节溶酶体与过氧化物酶体溶酶体：单层莫围绕，内含多种酸性水解酶的囊泡状细胞器主要功能进行细胞内消化溶媒体的类型：初级溶酶体次级溶酶体残余体功能：清除无用大分子，衰老细胞器及衰老损伤和死亡的细胞防御功能其他重要生理功能：作为细胞内消化器官为细胞提供营养在分泌细胞，可能参与分泌过程某些特定个细胞编程性死亡及周围活细胞对其的清除受精过程中，精子的顶体相当于特化的溶酶体过氧化物酶体：又称微体，由单层细胞膜围绕而成，内含一种或几种氧化酶类的细胞器 过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较特征溶酶体微体形态大小多呈球形，直径（0·2~0·5微米）无酶晶体球星，哺乳动物细胞中直径多在0·15~0·25微米，内常有酶晶体酶种类酸性水解酶含有氧化酶类PH5左右7左右是否需要O2不需要需要功能细胞内的消化作用多种功能发生酶在糙面内质网合成经高尔基体出芽形成酶在细胞质基质中合成，经分裂与装配形成识别的标志酶酸性水解酶等过氧化氢酶过氧化物酶体的功能：过氧化物酶体是一种异质性的细胞器，不同生物的细胞器中，甚至单细胞生物的不同个体中所含酶的种类及其行使的功能都有所不同过氧化物酶体中常含有两种酶：一是依赖于黄素（FAD）的氧化酶作用将底物氧化成H2O2二是过氧化氢酶含量常占总体蛋白质的90%第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配一、信号假设与蛋白质分选信号信号假说：分泌性蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌蛋白到内质网膜上合成，在蛋白质结束前，信号肽被切除信号肽似乎没有严格的专一性二、蛋白质的分选蛋白质分选的基本途径与类型：在细胞质基质中完成多肽链的合成然后转运至膜围绕的细胞器蛋白质合成起始后转移至糙面内质网，新生肽边合成转入糙面内质网中，随后经高尔基体运至溶酶体、细胞膜或分泌至体外蛋白质分选的类型：蛋白质的跨膜运输膜泡运输选择性门控转运细胞质基质中的蛋白质运输一、膜泡运输三种不同的有被小泡：网格蛋白有被小泡CopⅡ有被小泡CopⅠ有被小泡选择性融合是保证细胞内定向膜流动的因素之一 一、细胞结构体系的装配生物大分子的装配方式：自我装配协助装配直接装配装配具有重要的生物学意义：减少和校正蛋白质合成中出现的错误可大大减少所需的遗传物质信息量通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程第七章、细胞的能量转换——线粒体与叶绿体第一节线粒体与氧化磷酸化一、线粒体的形态结构（一）线粒体的形态大小数量和分布形状多种多样，线性和颗粒状最常见，也可呈环形、哑铃型、枝状。长1·5~3·0微米直径一般0·5~1·0微米。植物细胞中的的线粒体少于动物细胞中的。线粒体在细胞内分布不是很均匀（二）线粒体的超微结构在电镜显微镜下观察到线粒体时有两层单位膜套叠而成的封闭的囊状结构组成：外膜内膜膜间隙：内外莫之间封闭的腔隙基质（内室）：内膜所包围的嵴外空间内质二、线粒体的化学成分及酶的定位（一）化学组成：蛋白质和脂质（二）线粒体酶的定位线粒体酶的分布部位酶的名称部位酶的名称外膜单胺氧化酶膜间隙腺苷酸激酶NADH-细胞色素c还原酶二磷酸激酶犬尿酸羟化酶核苷酸激酶酰基辅酶A合成酶内膜细胞色素b、c、c1、a、a3基质柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶ATP合成酶系延胡索酸酶、异柠檬酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶顺乌头酸梅、谷氨酸脱氢酶β-羟丁酸和β-羟丙酸脱氢酶脂肪酸氧化酶系肉毒碱酰基转移酶天冬氨酸转氨酶丙酮酸氧化酶蛋白质和核酸合成酶系 NADH脱氢酶（对鱼藤酮敏感）丙酮酸脱氢酶复合物三、线粒体的功能主要功能进行氧化磷酸化、合成ATP为细胞生命活动提供直接能量，与细胞自由基的生成，细胞程序性死亡细胞的信号传导细胞内多种离子的跨膜运输及电解质稳态平衡的微调。氧化磷酸化的分子结构基础：电子传递链（呼吸链）ATP合成酶的分子结构与组成氧化磷酸化作用与电子传递的偶联四、线粒体与疾病：克山病第二节叶绿体光合作用定义：植物细胞中特殊的能量转换细胞器，主要功能进行光合作用一、叶绿体的结构和化学组成1、结构：叶绿体被膜类囊体：由单位膜封闭形成的扁平小囊基质叶绿体的主要功能：进行光合作用光合作用：原初反应：光能的吸收传递与转换电子传递和光和磷酸化光合碳同化第三节线粒体和叶绿体是半自主细胞器一线粒体与叶绿体的DNA　线粒体DNA（ｍｔDNA）呈双链环状　　叶绿体DNA（ｃｔDNA）也呈双链环状其大小差异较大二线粒体和叶绿体蛋白质合成注：虽然合成蛋白质但种类有限mtDNA编码的RNA和多肽有：线粒体核糖体中２中RNA　２２中ｔRNA　１３种多肽参加叶绿体组成的蛋白质来源　由ｃｔDNA编码在叶绿体核糖体上形成　　　　　　　　　　　　　由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　由核DNA编码，在叶绿体核糖体上合成　　　　三、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与装配前体蛋白：由成熟形式的蛋白和N端的一段称为导肽的序列组成导肽：不仅含有识别线粒体的信息，并且有牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送功能含导肽的前体蛋白跨膜运送：先被线粒体表面的受体识别，同时还需要位于外膜上的GIP蛋白参与四、线粒体和叶绿体的增殖与起源（一）增殖线粒体的分裂：间壁和隔膜分离叶绿体通过分裂增殖收缩分离（成熟叶绿体通常不再增殖）出芽二、起源 内共生起源学说非共生起源学说第八章细胞核与染色体第一节核被膜与核孔复合体一核被膜（一）结构组成：由内外两层平行但不连续的单层膜合成内外核膜特点：外核膜表面常附有核糖体颗粒，且常常与糙面内质网相连，使核周围间隙与内质网彼此相通内核膜表面光滑，无核糖体附着，但紧贴其表面有一层致密的纤维网络结构，即核纤层（二）核被膜在细胞周期中的崩解与装配分裂期：双层核膜崩解成单层膜泡，核孔复合体解体，核纤层去装配分裂末期：核被膜开始围绕染色体重新形成二、核孔复合体（一）结构模型：核孔复合体镶嵌在内外核膜融合形成的核孔上。核孔复合体的直径比核孔的直径稍大一些横向看：核孔复合体由周边向核边向核孔中心依次可分环、辐、栓三种结构亚单位纵向看：核孔复合体由核外向核内依次可分为胞质环、辐（+栓）、核质环三种亚单位结构综合：核孔复合体由下列组成：胞质环、核质环、辐、栓。（二）核孔复合体功能：核质交换的双向选择亲水通道。两种运输方式：被动扩散，主动运输第二节染色质一、染色质的概念染色质：是指间期细胞核内由DNA、组蛋白，非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构二、染色质的基本结构单位——核小体 1、每个核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1核小体结构要点2、组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构3、146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1·75圈4、两个相邻核小体之间以连接DNA（ｌｉｎｋｅｒ　ＤＮＡ）相连典型长度６０ｂｐ5、组蛋白与DNA之间的相互作用主要结构性的基本不依赖于核苷酸的特异序列6、核小体沿DNA的空位受不同因素的影响三、染色质包装的结构模型染色质包装的多级螺旋模型染色体骨架—放射环结构模型第三节染色体染色体：细胞在有丝分裂时遗传物质存在的特定形式是间期细胞染色质结构紧密包装的结果一　　中期染色体的形态结构　　中期染色体具有较稳定的形态中期染色体可分为四类：中着丝粒染色体　　　　　　　　　　　边中丝粒染色体　　　　　　　　　　　　　　边端丝粒染色体端丝粒染色体染色体各部主要结构：1、着丝粒与动粒2、次缢痕3、核仁组织区4、随体5、端粒二染色体DNA的三种功能元件染色体必备三种功能元件：一个DNA复制起点一个着丝粒两端有端粒三核型核型：染色体组在有丝分裂中期的表现包括染色体数目、大小、形态特征四巨大染色体：多线染色体灯刷染色体第四节核仁核仁：真核细胞间期核中最显著的结构一、核仁的超微结构：1、纤维中心2、致密纤维组分3、颗粒组分 二、核仁的功能：核糖体的生物发生rRNA基因转录的形态及组织特征rRNA前体的加工核糖体亚单位的装配三、核仁周期进入有丝分裂时，核仁首先变形和变小，随着这染色质凝集，核仁消失，所有RNA合成停止致使在中期和后期细胞中没有核仁，有丝分裂末期rRNA合成重新开始核仁动态变化是rRNA转录和细胞周期依赖性的第五节染色质和基因转录活性染色质：具有转录活性的染色质非活性染色质：没有转录活性的染色质一活性染色质的主要特征（一）活性染色质具有DNaseⅠ超敏感位点（二）活性染色质在生化上具有特殊性二、染色质结构与基因转录(一)输送染色质结构的形式1、DNA局部结构的改变与核小体相位的影响2、组蛋白的修饰：核心组蛋白的赖氨酸残基乙酰基化（核小体重建的一种方式）组蛋白的H1磷酸化（二）染色质的区间性1、基因座控制区：染色体DNA上一种顺势作用元件，其结构域含有多种反式作用因子的结合序列2、隔离子：能防止处于抑制状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列（三）染色质模板的转录真核细胞中基因转录的模板是染色质而不是裸露的DNA第六节核基质与核体一、核基质定义：在细胞核内除了核被膜核纤层染色质与核仁以外的网架结构体系核骨架与核基质有等同含义1、核骨架是存在于真核细胞核内真实的结构系统2、核骨架与核纤层中间纤维相互连接形成的网络体系是贯穿于核与质的一个独立体系3、核骨架的主要成分是由非组蛋白的纤维蛋白构成的含有多种蛋白成分，少量RNA的存在可能对维持核骨架结构的完整性是必要的4、核骨架与DNA复制，基因表达及染色体的包装与构建有密切关系二核体 高等真核细胞的间期内除染色质与核仁结构外，最近几年在染色质之间的空间还发现含有多形态上不同的亚核结构域类型：螺旋体CBs早幼粒细胞白血病蛋白体PMLCBs是一种具有多功能细胞器，指导核内snRNA分选中起主要作用PML蛋白的功能可能是作为副生长调节子和肿瘤抑制子而发挥作用。在细胞周期调控中起作用第九章核糖体第一节核糖体的类型一核糖体的基本类型与分类70S（S为Sevedberg沉降系数单位）的核糖体80S的核糖体当核糖体在二价镁离子浓度小于1mmolL的溶液中，易离解为50S和30S的大小亚单位二核糖体蛋白质与rRNA的功能核糖体上有一系列与蛋白质合成有关的结合位点（1）与mRNA的结合位点（2）与新掺入的氨酰tRNA的结合位点——氨酰基位点（A位点）（3）与延伸中的肽酰tRNA的结合位点——肽酰基位点（P位点）（4）肽酰转移后与即将释放的tRNA的结合位点——E位点（5）与肽酰tRNA从A位点转移到P位点有关的转移酶的结合位点rRNA主要功能：具有肽酰转移酶的活性为tRNA提供结合位点（A、P、E位点）为多种蛋白质合成因子提供结合位点在蛋白质合成起始时参与同mRNA选择性地结合以及肽链的延伸中与mRNA结合第二节多聚核糖体与蛋白质的合成一、多聚核糖体定义：多个核糖体串连在一起，在一条mRNA分子上高效的进行肽链的合成，这种具有特殊功能与形态结构的核糖体与mRNA的聚合体称为多聚核糖体 二、蛋白质的合成蛋白质合成的过程是以核糖体为基地并被其催化完成的多肽链延伸的过程：氨酰tRNA分子结合到核糖体A位点氨酰转移酶催化形成新的肽键核糖体小亚单位沿mRNA由5′→3′准确移动三个核苷酸距离，E位点tRNA从核糖体释放，另一氨酰tRNA可以结合到A位点肽链延伸的步骤1、氨酰tRNA与延伸因子EF-Tu和GTP形成的复合物相结合2、延伸因子EF—Tu将氨酰tRNA安置到A位点，由mRNA上的密码子将决定氨酰tRNA的种类，到位后，结合在EF-Tu上的GTP水解，EF—Tu连同结合在一起的GDP离开核糖体3、肽链生成与移位，有肽酰转移酶催化形成二肽键RNA，移位需要第3种延伸因子EF-G（移位酶）及结合在EF—G上的GTP水解。肽酰tRNA从A位转移到P位，mRNA移动3个核苷酸的距离。原P位点无负载的tRNA移到E位点后脱落，A位点空出。肽链以同样的方式不断延伸三RNA在生命起源中的地位核糖体rRNA可能具有肽酰转移酶的活性，在蛋白质合成中起着关键作用推测：RNA可能是生命起源中最早的生物大分子第十章细胞骨架真核细胞中由多种蛋白质纤维组成的网架体系，称为细胞骨架。广义的包括细胞核骨架（核内骨架、核纤层及染色体骨架）、细胞质骨架（微丝、微管、中间纤维）、细胞膜骨架及细胞外基质，而通常狭义指细胞质骨架。功能是：（1）维持细胞整体形态和内部结构空间的有序分布；（2）与细胞运动、物质运输、能量转换、基因表达、信息传递、细胞分裂、细胞分化等生命活动密切相关。一．微丝（一）组成与性质主要成分是肌动蛋白actin，是在真核细胞中的直径为7nm的骨架纤维。肌动蛋白的单体是球形（G－肌动蛋白），两股由G－肌动蛋白联结成的单链相互缠绕螺旋形成纤维型的变化是自组装的，除肌肉细胞中的细肌丝中的微丝以及肠上皮细胞微绒毛中的微丝是稳定的结构外，通常细胞中的微丝都是处在组装和解聚的动态之中。微丝装配具有极性（即有正向性），并常表现出一端装配，而另一端脱落的踏车行为现象（trendmilling），脱落下来的单体进入胞质中的肌动蛋白单体库。关于微丝组装的适宜条件是：Mg2＋和高浓度Na＋、K＋，而解聚的条件是：Ca2＋，低浓度的Na+、K＋和ATP。 微丝的形态是细而长，经常成束平行排列，也有组成疏散的网络。在不同类型的细胞中，微丝还含有不同种类的微丝结合蛋白，形成各自独特的结构或特异的功能。例如：肌细胞中的就有肌球蛋白myosin，原肌球蛋白和肌钙蛋白等。肌球蛋白约占肌肉中蛋白总量的一半，由双股多肽链盘绕成像“豆芽”状的纤维，再由多条肌球蛋白成束构成肌原纤维中的粗肌丝，其上外露的“豆芽”头部（豆芽的头是横桥）具ATP酶活性，是粗肌丝与细肌丝（肌动蛋白纤维）能暂时性结合的部位，导致细肌丝与粗肌丝间相对滑动的支点。而原肌球蛋白和肌钙蛋白，则是特异性的附着在细肌丝（F－肌动蛋白纤维）上的两种微丝结合蛋白，它们是以构象变化方式来调节细肌丝和粗肌丝（肌球蛋白头部）的联系。在研究微丝时，常采用“细胞松弛素B”cytochalasinB，简称CB，是由真菌常蠕胞的代谢产物中提取的一种生物碱，能破坏微丝网络结构，对微丝的装配聚合有专一性抑制，故可用以判断细胞哪些活动方式受微丝控制。且从试验环中除去CB后，微丝又恢复正常结构和功能。由真菌中提取的鬼笔环肽，使肌动蛋白纤维稳定，抑制解聚。（二）微丝的主要功能其单独的功能：1．肌肉收缩动物骨骼肌（横纹肌）肌细胞中的收缩结构单位是肌原纤维，肌原纤维由粗肌丝和细肌丝共同构成，粗肌丝是由若干条肌球蛋白分子平行排列成束状，而细肌丝则是由F－肌动蛋白纤维结合了原肌球蛋白和肌钙蛋白组成。肌原纤维上可见许多宽窄不同、深浅不同的横纹带，其中浅带区中的深细带（Z盘）之间称为肌小节，这是肌肉收缩的主要功能单元。整块肌肉的收缩实质是由其中每个肌小节内的粗肌丝与细肌丝之间相对滑动所致。其收缩的基本过程是：中枢神经系统的兴奋信号传到肌膜上，引起反极化，再经T小管传至肌质网，引起肌质网膜反极化，Ca2＋通道打开，肌质网内Ca2＋释放到肌浆中，引起肌钙蛋白构象变化，并牵动原肌球蛋白移位，使F－肌动蛋白纤维与肌球蛋白头部结合的部位暴露出来，因此粗细肌丝之间建立横桥联系，拉动细肌丝在粗肌丝上滑动，导致肌小节收缩。在横桥联系过程中，肌球蛋白头部ATP酶被激活，每水解1个ATP，使细肌丝滑动10nm。如果兴奋信号终止，肌质网膜立即复极化，Ca2＋泵从肌浆中回收Ca2＋，导致原肌球蛋白重新掩盖肌动蛋白纤维上的结合部位，ATP酶重新失活，粗细肌丝都恢复原位，从而肌肉松弛。2．控制细胞质的运动（1） 胞质环流（cyclosis运动）：最明显、典型的是在轮藻和网藻细胞中，由于在流动的内质和静止的外质间的界面上，有成束的微丝平行排列，能控制细胞质流动方向和动力。（1）穿梭流动：原生生物的绒泡菌中，细胞质会沿着菌体长轴方向来回往返和流动。这是由于其内的肌球蛋白系统，依赖Ca2＋浓度和ATP所致的流动。2．决定细胞的移动和形状变化（1）阿米巴运动：变形虫、中性白细胞、巨噬细胞等是细胞变形而移动，即前端伸出伪足，后端向内收缩，胞内原生质也随之向前流动，这是由微丝调控的。（2）变皱膜运动：体外培养细胞等依靠其底部局部突起为支撑点，缓慢向前移动，并不断改变细胞形状，改换支撑接触点。（3）细胞形状变化：例如：质膜上内吞、外排的膜泡形状变化，或动物分裂末期的细胞中部缢缩形成分裂沟；胚胎发育中的原肠胚形成和神经胚形成。缢缩的“瓶颈”处都有许多微丝组成的收缩环，收缩环的收缩则导致形状的改变。4．非肌细胞中的应力纤维真核细胞中，存在有大量微丝来组成的应力纤维，在细胞质中执行着类似的肌原纤维的收缩功能，在细胞形态发生和细胞分化上都有重要作用。一．微管Microtubule（一）结构和组成是中空、笔直的管状物，长度可变，（几微米至几厘米），外径20-25nm，内径15nm。主要组分是微管蛋白，占总量的80～95％。此外，还有微管关联蛋白。微管蛋白分子有α和β两种类型，其氨基酸序列略有差别，α和β以疏水键联成形成αβ二聚体，若干个二聚体首尾相联可组成一条原纤维，而13条原纤维纵向平行排列组成微管的管壁，所以微管横切面可见13个微管蛋白分子，各种真核细胞中的微管蛋白结构基本相同。（二）分布和形成广泛存在于真核细胞中的细胞质中，呈网状或束状分布。并参与纺锤体、鞭毛、纤毛、（鞭毛）基体、中心粒、（神经）轴突、神经管等结构，参与细胞形态维持、细胞运动、细胞分裂和胞内物质运输等生理活动。微管也是自组装结构，通常形成于中心粒、基体等固定区域，该处被称为微管组织中心（MTOC），微管的负极指向MTOC的，而正极则是背向MTOC。 微管的装配和解聚一般是受严格的时间和空间控制的，一定条件下，同一条微管上的装配和解聚可同时进行，即一端在装配，另一端在解聚，亦称踏车现象。两者的速度差别就决定了此微管是延长或缩短，不过，鞭毛、纤毛和中心粒的微管通常是不解聚的。组装条件：生理温度、微管蛋白浓度、能量GTP、Mg2＋及低浓度Ca2＋。解聚条件：高浓度（大于1mM）Ca2＋，低温、高水压、解聚后的以二聚体存在于细胞质中。微管研究的特异药剂：秋水仙素、秋水酰胺、长春花碱等生物碱能阻止微管蛋白组装，而紫杉酚和重水（D2O）会促进微管装配。装配方式：αβ二聚体头尾相接组成原纤维，多条原纤维并列再组成片状物，当片状物包含13条原纤维时，则卷拢形成微管，其一端继续添加。（三）鞭毛和纤毛由鞭杆和基体（基粒）两部分组成（基体是嵌入质膜内的结构）。鞭杆横切面而呈现（9+2）微管构型。即外围有9组二联体微管环绕中央由中央鞘包围2个微管。每个二联体中有A管和B管。A管管壁完整由13条原纤维构成。而B管管壁仅10条原纤维，另3条共用A管。每个A管上（顺时针）向相邻二联体的B管伸出2个“弯钩”状的动力蛋白臂（可在B管上滑动），此外还向中央鞘伸出一根放射幅（其幅头也可在中央鞘上滑动）。基体的横切面呈现（9+0）微管构型，即外围环绕9组三联体微管；中央无微管。三联体排列呈“风车状”，每个三联体由A、B、C三管组成。中心粒内的微管构型与基体的相同。（四）微管的主要功能1．维持细胞形态的支架作用。有些动物细胞及低等植物细胞呈现非球形，其非对称性形态维持是依靠微管起支持作用。此外，轴突、纤毛、鞭毛等特化结构也是以微管为支架的。2．控制细胞分裂时的染色体运动。纺锤体的纺锤丝皆由微管构成，包括三种类型：着丝点（动粒）微管、连续微管、中间微管。细胞分裂后期两组染色体分别向两极移动是由微管牵引所致（秋水仙素处理可证实），其作用机制可认为是：由动粒微管缩短产生的拉力加上连续微管伸出产生的推力（注意：拉是指拉染色体；推是推两极）的共同作用结果。上述两种微管的长度变化是因微管蛋白去组装或组装的缘故，而微管联接处的滑动是类动力蛋白（胞质动力蛋白）作用远因。3．控制细胞内的物质运输：1）植物细胞壁形成时，对纤维素沉积排列起导向定位作用；2）对神经轴突中的细胞器、小泡和颗粒的快速运输作为轨道（由驱动蛋白Kinesin和胞质动力蛋白dyemin提供运输能量）； 1）动物皮肤细胞中色素颗粒的迅速转运。2．决定了鞭毛（或纤毛）的摆动机制。其摆动可分解为若干局部弯曲运动，这是由轴心中所有的相邻二联体之间相互滑动所致，也就是说其轴心中的微管构型不是弹性结构，而是能变位联合的刚性结构。相邻二联体之间的相互滑动，关键在于动力蛋白臂。三．中间纤维IF直径为10nm，介于微管和微丝之间，故名中间纤维。其化学性质不同于微管和微丝，尚无中间纤维能特异作用的工具药。分类：1．角蛋白纤维：主要存在于上皮细胞中2．波形纤维：主要存在于间质细胞、成纤维细胞中。3．结蛋白纤维：主要存在于成熟的肌细胞中。4．神经元细胞：只存在于神经细胞中5．核纤层蛋白：核内分布的中间纤维6．神经胶质纤维：只存在于神经胶质细胞中。所以各种类型的中间纤维的分布具有严格的组织特异性。各类中间纤维的肽链序列由均有一段310氨基酸的α螺旋区，表明它们是相同一类基因家族，在进化上具有高度保守性。中间纤维的功能：1）参与细胞骨架的支撑作用；例如：角蛋白纤维参与桥粒的结构；结蛋白纤维参与肌原纤维上的Z盘构造；神经蛋白纤维多股组成神经原纤维；2）固定细胞核和细胞器在细胞内的相对位置；3）推测它与细胞内信息传递及mRNA运输有关。细胞骨架主要类型间的比较：P343，表10-4。分裂期中核纤层结构动态变化对核膜崩解及重建的调控作用，核膜内层具核纤层蛋白B受体，可介导核纤层蛋白B与核膜结合。在分裂前期，核纤层蛋白磷酸化，导致核膜和核纤层解聚，核膜碎片形成核膜小泡，核纤层蛋白B结合在小泡上，而核纤层蛋白A水解为可溶性单体分散，待末期分裂时核纤层蛋白又发生去磷酸化，将核膜小泡引导聚集在染色质周围，相互融合重新组装成的核纤层及双层核膜。第十一章细胞增殖及调控一．细胞增殖的意义 细胞增殖（cellproliferation）是生命活动中的一个重要部分，对于多细胞生物体的发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。二．细胞周期（cellcycle）（一）细胞周期的概念细胞增殖包括：细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件，构成细胞周期，可分为四期：G1期（合成前期）、S期（DNA合成期）、G2期（合成后期）和M期（分裂期）。因为分裂期染色体出现明显形态特征，所以通常从一次分裂中期到下次分裂中期的历程称为一个周期，后期又可分为前期、中期、后期和末期。从细胞增殖行为事看，细胞在晚G1期开始分歧为三类：1）周期性细胞，即持续在周期中运转的细胞。2）G0期细胞（休眠细胞）：即可暂时脱离周期不增殖，但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞3）终端分化细胞（特化细胞）：不可逆的脱离周期，丧失分裂能力，但保持生理机能活动的细胞。一．细胞周期时相及其主要事件（一）细胞周期检验点细胞周期沿G1－→S－→G2－→M有序进行，是与细胞分裂周期有关的基因cdc有序表达结果，而cdc基因的表达效应是受周期中的一些检验点（调控点）监控的，以保持严格有序，精确的运转，而不正常的细胞会被阻止在检验点阶段。常说的有G1/S转换点、G2/M检验点、中期后期转换点等。这种特异的监控机制可鉴别细胞周期进程中的错误，并诱导产生特异的抑制因子，阻止细胞周期进一步运行，若这些检验的功能失控，其后果是细胞癌变或细胞死亡。（二）细胞周期各阶段的主要生化活动。1．G1期：此期细胞内代谢活跃，细胞生长、体积增大，主要进行RNA和蛋白质的合成。若G1期的蛋白质及RNA合成受阻，则细胞不能进入S期。2． S期：此期细胞主要生化事件是DNA合成复制，其次还有组蛋白、非组蛋白及RNA的合成，并伴随着核小体结构复制。三个特点：1）四种脱氧核苷酸合成速度不均一：S期初期G－C含量高，后期A－T含量高；2）染色质复制早晚不同，常染色质在S期前半期复制，异染色质在S期后半期复制。3）DNA合成和组蛋白合成紧密相联，例如：用放线菌酮抑制组蛋白合成，则DNA合成也马上停止。反之，若用羟基尿来阻断DNA合成，组蛋白也随即停止合成。1．G2期：此期细胞生化活动是为M期的细胞分裂作准备，主要是活跃地合成G2周期蛋白、微管蛋白、RNA及ATP，这些都是通过G2/M检验点所必需的。2．M期：分裂中，细胞内生化合成活动减弱，例如：RNA合成停止，蛋白质合成减少，此期仍有少量非组蛋白合成。二．有丝分裂（mitosis）过程分析（一）前期Prophase主要事件：染色体凝缩，分裂极确定，核仁解体和核膜消失。1．分裂极的确定纺锤丝决定了细胞分裂的方向，而其确定与中心粒活动相关。中心粒自我装配、生长和转移呈周期性变化。2．核仁解体3．核膜消失：前期末，MPF诱导核纤层蛋白发生去磷酸化。网络降解而和核膜破碎。前期MPF导致的下游事件：纺锤体组装，染色体凝集、核膜和核小体解体。（二）中期此期染色体全部移到赤道板位置排列“染色体列队”，是由于以两极对染色体牵引为动态平衡所致。在分裂前期，染色体动粒上聚集有Mad和Bud蛋白，用动粒与纺锤体微管联结，其上Mad和Bud蛋白则消失，因而染色体列队完成。（三）后期此期主要事件：染色体着丝粒粒区纵向断裂，一分为二。两姐妹染色单体分别趋向两极。（四）末期此期的主要事件：子核形成的胞质分裂。胞质分裂是指核分裂以外的细胞质部分分裂。动物细胞是以中部缢缩方式，而植物细胞是以形成细胞壁方式进行胞质分裂的。后期到末期MPF导致的下游事件有：染色体分离、解螺旋，核膜和核纤层重建，纺锤体解体，胞质分裂。三．减数分裂（一）减数分裂的特点及生物学意义是生殖细胞成熟过程中的特殊有丝分裂，其特点是：一次DNA复制，连续两次细胞分裂，结果为染色体数目减半。 其生物学意义：（1）是使亲代与子代之间的染色体数目保持恒定，遗传稳定性，保持物种的稳定遗传。（2）在其过程中，发生了非同源染色体的随机组合，以及非姐妹染色单体之间局部区域的交换重组，从而增加遗传变异，增强生物对环境变化的适应性（遗传变异性）。（三）减数分裂的过程分析第一次减数分裂：前期I（细线期—→偶线期—→粗线期—→双线期—→终变期）中期I、后期I、末期I（分裂间期或长或短，无DNA合成）第二次减数分裂：前期II、中期II、后期II、末期II。1．前期I各期形态功能特征：1）细线期染色体呈细长盘绕的单条纤维，其上有众多染色粒分布。2）偶线期的同源染色体开始配对，配对区形成联会复合体结构（SC），此期有Z－DNA合成，即ZYgDNA，其活跃转录与同源染色体配对有关。3）粗线期的同源染色体配对完毕，SC中呈现重组节结构，此期有P－DNA合组蛋白合成，粗线期每对联会的同源染色体结合紧密，形态短粗，称为二价体或四分体。4）双线期的同源染色体之间局部分开，形成“麻花”状，这是粗线期发生同源染色体的非姐妹染色单体之间片段交换的结果：卵细胞双线期的RNA转录活跃。5）终变期染色体浓缩凝集，交叉点移向染色体臂端（称为端化），核仁消失。2．其它时期的形态功能特征1）减数分裂I的染色体形为有别于普通有丝分裂，是同源染色体配对－—→同源染色体分别趋向两极，而不是染色单体分别趋向两极，这是由于每条染色体两侧的两个动粒移位朝向同一极的缘故。但这一对动粒究竟朝向哪一极是随机的，所以后期趋向某极的父方、母方来源的染色体是随机组合，因而导致子代基因的遗传变异。2）细胞遗传学研究证实，在偶线－粗线期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了局部片段的交换，造成子代染色体上的基因重组，减数分裂所形成的4各配子的单倍基因组各不相同，所以这也是导致后代遗传变异的另一重要机制。而确保此期发生遗传物质交换的结构基础，是联会复合体。（三）联会复合体Synaptonemalcomplex,SC联会时，同源染色体之间纵向平行联结在一起，电镜下可见，其联结间隙中有SC结构，这种亚微结构在各种动、植物中都基本一致。SC主要由碱性蛋白质组成，含有RNA及微量DNA。其结构形式为：在紧密配对的两条同源染色体之间的间隙两侧，各有一条深色的纵向分布的侧生组分，这两条侧生组分之间是100nm宽的明亮中间区，向中间区中央有一条较浅的纵向分布的中央组分，其次，在侧生组分与中央组分之间又横向排列有许多L－C纤维，所以SC结构像“梯子”。 SC组装始于偶线期，多由靠核膜的一端拉链式使两条染色体靠拢配对，到粗线期联会完成，并在非姐妹染色单体之间发生局部片段的交换重组，到双线期SC开始解体。SC的功能：1．维持同源染色体精确配对的结构2．确保非姐妹染色单体之间的DNA片段交换的机构第十二章细胞分化与基因表达调控一．细胞分化的基本概念1．什么是细胞分化（Celldifferntiation）由受精卵开始在胚胎发育中演变出各种类型的组织细胞，细胞之间的形态、结构和功能都发生了稳定的差异变化，这种差异形成的过程称为细胞分化。胚胎发育及个体发育都是通过高度精确有序的细胞分化过程来实现的。例如1：原肠胚期三个胚层的发育趋势：内胚层－→脑、神经；中胚层－→骨骼、肌肉细胞、循环系统、生殖系统；外胚层－→消化系统、呼吸系统2．细胞分化的特点（1）细胞分化是稳定单向演变的，一般说是不会逆转的。（2）分化的方向和程序是预先确定的，例如：鳞翅目昆虫的变态发育，蚕：8对足，蛾子：3对足，2对翅膀。幼虫体节中有不同的成虫盘（或称器官体），人工诱使果蝇某个成虫盘突变，羽化后将出现某种器官畸变，如“触角足”。现已知成虫盘的细胞分化由一系列的“同源异型盒基因”调控。（3）细胞生理状态常随分化程度而改变，例如：分化程度升高，对电离辐射的耐受能力亦高。三．细胞核移植证实了动物特化细胞的细胞核仍保持全能性动物成体上高度分化细胞整体已不具备全能性，但其细胞核仍保持有该物种遗传弹性必须的全套基因组。即细胞核仍具有全能性的遗传基础。四．细胞分化与基因时空表达1．差别基因表达和基因时空表达 同一个个体中不同组织细胞进行细胞分化的进程及方向的决定，归根结底，就是在于严格按照一定的遗传程序发生了差别基因表达。管家基因Housekeepinggene，奢侈基因Luxurygene(组织特异性基因)，组织特异性基因。通常结构基因都是受着严格的时空表达调控，从而导致基因组完全相同的不同组织细胞的表型上发生差异变化，引起细胞分化。这被称为差别基因表达，Differentialgeneexpress，例如：成人血红蛋白是α2β2，胚胎是ε2ζ2，胎儿是α2γ2，这种基因时空表达调控的实质，是由有限的少量调控蛋白以组合调控方式来顺序启动众多特异细胞的分化。1．细胞分化程度与基因时空表达的关系高度分化细胞，尽管其细胞核中仍具有完整的基因组，但依照基因时空表达的程序表，它还能发生差别基因表达的可能性已极少了，所以说特化细胞的发育潜能变得十分有限了。五．细胞质在细胞分化中的重要作用1．动物特化细胞全能性丧失的原因细胞全能性－→细胞核全能性＋细胞质全能发育基础众多实验证明了，动物特化细胞本身的细胞质是丧失了发育潜能的，而只有把其细胞核移植到具有全能性发育潜能的卵细胞质中，才有可能实现整个杂交细胞的全能性，这就是问题的症结。2．动物卵细胞质对细胞分化的调控胚胎学专家发现：受精卵中，从动物极到植物极之间的卵细胞质呈现分化现象，其中物质的不均一性决定了随后卵裂细胞的不同分化命运。决定因子3．细胞分化决定子的性质细胞分化决定子实质是来源于母体的遗传调控信息，是贮存在成熟卵母细胞细胞质中多种类型的隐蔽mRNA（maskedmRNA）。隐蔽mRNA－→RNP（核糖体与蛋白质的复合体），是信息体，（蛋白质将mRNA包裹起来了）。4．隐蔽mRNA的特点（1）是早在受精之前的卵母细胞阶段转录合成而贮存。（2）贮存中的隐蔽mRNA无活性（3）受精引起细胞内Na＋浓度改变，诱导隐蔽mRNA激活 （4）各种类型的隐蔽mRNA在卵细胞质中是不均一分布的定位贮存，所以卵裂后的不同子细胞的细胞分化方向也各不相同，显然决定细胞分化方向的初始信息储存于卵细胞中，卵裂后的各个细胞所携带信息已开始有所不同，这种差别又通过胚胎细胞诱导作用，旁分泌信号分子（细胞生长分化因子）对其他细胞产生级联效应，信息被不断修饰成精细复杂的分化指令，最终指导产生分化各异的细胞类型。一．细胞之间相互作用对细胞分化的影响1．细胞位置效应2．胚胎诱导1．激素对细胞分化的调控例如1：蛙的幼体变态发育喂甲状腺素食物幼小蝌蚪————－→小成蛙破坏甲状腺素喂甲状腺素幼小蝌蚪————－→大蝌蚪————－→巨大青蛙例如2：昆虫幼虫—→蛹－→成虫的变态发育蜕皮激素处理幼虫———－→不断蜕皮，过早化蛹羽化切除胸腺幼虫———－→不能蜕皮，被几丁质骨骼外皮闷死，死掉了二．环境对细胞分化的影响新生婴儿表现的各种类型的先天畸形，其中只有10％左右是因遗传因素造成的，其余的则是为环境因素，或是环境与遗传共同作用所致的。涉及的环境因素有：营养胁迫、温度、病原菌浸染，有毒化学物质、射线辐射等。制畸的关键敏感时期是怀孕头三个月。八．再生现象再生现象是细胞分化的一种特殊形式。1．再生来源于创伤面的去分化细胞去分化dedifferentiation－→再分化redifferentiation刺激刺激特化细胞—→胚性细胞，叫去分化，去分化的胚性细胞—→再分化。2．再生现象的启示某些生物细胞，在特定条件下，其细胞分化是可能逆转的，即由终端分化→去分化→再分化。目前克隆动物实验就是人为条件下生规律的重演。 十．癌细胞在致癌因子作用下，某些细胞发生转化，不再进行正常分化和衰老，而变成了不受调控的恶性增殖细胞，即癌细胞（cancercell），实质是分化程序异常的细胞。（一）癌细胞的主要特征1．无限增殖2．丧失接触抑制性能3．癌细胞之间粘着性减弱，具浸润性和扩散性，能通过血液循环或淋巴途径转移4．易被外源凝集素所凝集，癌细胞膜上的外源凝集素受体（糖蛋白）数量增多5．体外培养时，贴壁性能降低6．细胞骨架结构紊乱mRNA转录谱系和蛋白表达谱系改变，（癌细胞外形变形了）7．膜抗原发生变化，躲避免疫监视8．对外源性生长因子需求量降低，（在低血清和无血清培养液中生长）（因为自分泌生长因子）。（二）致癌因素1．物理致癌因子：辐射射线2．化学致癌因子：诱变剂3．生物致癌因子：（1）肿瘤病毒：既有DNA病毒，也有RNA病毒，但并非所有病毒致癌（2）某些生物天然成分和生化代谢产物：例如：苏铁素、黄曲霉素、黄樟素、巴豆油、儿茶酚等（三）癌基因与抑癌基因人类基因组中有近百种细胞癌基因（原癌基因），这些基因在正常细胞中并不起致癌作用，而是与细胞生长和分化有关的重要功能基因，但如果有致癌因子诱导，造成这些原癌基因被激活，即引起癌基因突变；或在基因前插入了强启动子；或是引起了原癌基因的扩增；或是引起了有原癌基因的染色体区段发生了重排；都有可能导致这些原癌基因的产物发生异常表达，从而导致了细胞癌变。另一类型的基因，具有抑制细胞癌变转化的作用，被称为抑癌基因。这类基因也是细胞中正常的重要基因，但若出现这类基因的两个等位基因都丢失或失活时，也可能发生细胞癌变。显性抑癌隐形致癌 抑癌基因增殖过程中，编码的蛋白在细胞周期的检验点上起阻止周期过程的作用。如果抑癌基因缺失或失活，则导致细胞周期失控，过度增殖而发生细胞癌变。第十三章细胞的衰老和凋亡生物的生死交替，这是维系生物界平衡生存的自然法则。细胞衰老是细胞生命活动中的一个重要环节。细胞衰亡与生物体衰亡是息息相关的。尽管两者并不一定是同步进行的。但细胞衰亡的确是生物体衰亡的基础。一．细胞寿命Hayflick界限——细胞最大分裂次数，是指某种细胞在体外培养下所能进行的分裂次数的界限。1．代谢功能上，酶的含量和活性降低，核酸及蛋白质含量降低，核酸及蛋白质合成急剧减少，细胞呼吸速率减缓。2．形态上，细胞萎缩、细胞核固缩、染色加深，细胞弹性下降。3．体细胞中的端粒酶活性被抑制，染色体端粒DNA序列随分裂增加而递减，当其长度缩短到某临界值，则有信号指令使该细胞脱离细胞周期。体细胞中的TRF8C（端粒限制性片段）长度是5-11kb，每一岁约缩短10-50bp左右，所以说，端粒序列缩短消减是正常体细胞复制老化的有丝分裂钟。而生殖细胞和癌细胞中，端粒酶活性不受抑制，能维持其序列长度，所以具有永生分裂能力。四．细胞衰老原因的解释1．自由基假说细胞中的生物氧化过程会产生一些高活性的副产品和中间产物，它们都带有未配对的自由电子，故称自由基，自由基能随机性损伤多种细胞组分，导致细胞结构和功能的衰败（例如：衰老因子的积累，细胞膜磷脂的损伤，蛋白质的变性及DNA复制错误），从而引起细胞衰老。2．细胞程序化死亡学说（2002年诺贝尔医学奖和生理学奖）动物细胞在正常生理控制下，按照内在的发育程序分别在特定发育阶段自然死亡，称为细胞程序性死亡。（ProgrammedCellDeath），简称细胞凋亡，apoptosis。 PCD现象普遍存在于依赖激素调控的组织细胞中，例如：哺乳母亲在断奶期，其乳腺中的分泌型上皮细胞皆在几天出现PCD消失，同时脂肪细胞重新被激活而贮存脂类，弄清上述变化的机制对了解乳腺癌发生有重要意义。因已知乳腺癌的高发群体往往是由于分泌型上皮细胞未进行PCD，而构成病灶基础。关于PCD的基因调控机制是从线虫研究中首先得知，线虫成体仅1090个细胞，其体发育中有131个细胞先后发生PCD，已知其PCD与11种基因调控有关，其中3种基因是程序调控的关键，ced3和ced4是PCD正调控基因，若这两个基因发生突变，则该死的细胞不死，反倒分化出异常表型，而ced9则是PCD的反调控基因，它们的表达对ced3和ced4的功能是限时抑制的。现已知人类肿瘤发生过程中也有类似的PCD基因调控现象。例如1：BC淋巴瘤中，bcl2基因类似ced9，能抑制淋巴细胞PCD。例如2：肿瘤细胞中的myc癌基因，其表达类似ced3、ced4，能促进PCD。1．细胞程序化死亡与细胞坏死性死亡的区别：PCD是属于正常生理条件下基因调控的主动性自然凋亡，而细胞坏死性死亡是由于意外发生的外界因素损伤而导致的被动性病理伤亡。它们濒危细胞的形态特征区别主要有：（1）PCD的细胞不引起邻近组织发生炎症反应，而坏死性细胞可引起四周炎症。（2）核DNA琼脂糖电泳结果，PCD细胞呈现梯状分布带图谱，而坏死细胞呈现的是弥散状连续分布图谱。因为在PCD中核小体没有解体，组蛋白没有下来，保护DNA，而在坏死细胞中，溶酶体中的酶将核小体中的蛋白质解下来，成为裸露的DNA，所以切碎了，是弥散状连续分布图谱。