翟中和细胞生物学第四版第7章细胞质基质与内膜系统
细胞生物学翟中和第四版课后习题答案
第四章：细胞膜与细胞表面1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？以极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，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。
生物膜具有两个显著的特征，即膜的不对称性和膜的流动性：1）、生物膜结构的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能，有的功能只发生在膜外侧，有的则在膜内侧，这是生物膜发生作用所必不可少的。
如调节细胞内外Na+、K+的Na+—K+ATP酶，其运转时所需的ATP是细胞内产生的，该酶的ATP结合点正是处于膜的内侧面；许多激素受体等接受细胞外信号的则处于细胞外侧。
2）、膜的流动性与物质运输、能量转换、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。
可以说，一切膜的基本活动均在生物膜的流动状态下进行。
2、何为内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？内在膜蛋白又称整合膜蛋白，这类蛋白部分或全部插入脂双层中，多数为横跨整个膜的跨膜蛋白。
它与膜结合的主要方式有：1)、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
2)、跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基，如精氨酸、赖氨酸等与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca+、Mg+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
3）、某些膜蛋白通过自身在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合的脂肪酸分子，插到膜双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。
3、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。
生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程，是随着实验技术和方法的改进而不断完善的：1）、1925年:质膜是由双层脂分子构成的；2)、1935年：提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型，这一模型影响达20年之久；3）、1959年提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的单位膜构成；4）、1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂双层分子。
(2021年整理)细胞生物学翟中和第四版教案
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第一章绪论一．细胞生物学研究的内容和现状1．细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平)上以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。
核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。
细胞生物学的主要研究内容一般可分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两大基本部分：大致归纳为下面几个领域：1）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）细胞增殖及其调控5）细胞分化及其调控6）细胞的衰老与凋亡7)细胞的起源与进化8）细胞工程当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域1）细胞生物学与分子生物学（包括分子遗传学与生物化学）相互渗透与交融是总的发展趋势2）当前研究的重点领域：I：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II:细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控III:细胞信号转导的研究IV：细胞结构体系的组装二．细胞学与细胞生物学发展简史1．细胞的发现2．细胞学说的建立其意义1838～1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”。
3．细胞学的经典时期4．实验细胞学时期5．细胞生物学学科的形成与发展第二章细胞基本知识概要细胞的基本概念1．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)细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位3）细胞是有机体生长与发育的基础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2．细胞概念的一些新思考细胞是多层次非线性的复杂结构体系:细胞具有高度复杂性和组织性2）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体细胞是高度有序的，具有自组装能力与自组织体系。
细胞生物学：第7章 细胞质基质与内膜系统
蛋白质的起始合成都是在细胞基质中，有些蛋白质 刚起始不久便转移至内质网膜上，一边进行多肽链 延伸一边进入内质网膜腔。这类蛋白主要包括：
向细胞外分泌的蛋白质 膜的整合蛋白：包括细胞膜、内质网、高尔基体 和溶酶体膜上的膜蛋白都是在内质网上合成
构成细胞器中的可溶性驻留蛋白：如需隔离的溶 酶体蛋白；需修饰加工的蛋白
折叠错误的多肽被送到细胞质中,被泛素(ubiquitin) 结合，然后送到蛋白酶体(proteosome)中降解
ubiquitin介导的 蛋白质降解途径
蛋白酶体
5、内质网的其它功能
1) 解毒功能 : 主要在肝细胞的光面内质网中进行。含有一些酶 可以将脂溶性的废物和代谢产生的有害物质变成 水溶性而被排出体外
一般，线粒体、叶绿体和过氧化物体不属于内膜系统
内膜系统在细胞内是按功能、分层次分布的
内膜系统如何实现在细胞基质中按功 能、分层次分布？
通过与细胞骨架或细胞膜结合，从 而实现在细胞基质中的定位
内质网 Endoplasmic Reticulum，ER
一、 形态结构特征
由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状结构，并 形成一个连续的网膜系统
TGN位于反面的最外层，与反面的扁平膜囊相连， 形态呈管网状，并有囊泡与之相连
功能： 蛋白质的运输信号在此被特异的受体接受，进行 分拣，集中，形成不同的分泌小泡，被运送到不同 的地点。因此, 主要功能是参与蛋白质的分类与包 装,最后从高尔基体输出。
某些“晚期”蛋白质的修饰也发生在TGN中
4、位于高尔基体周围大小不等的囊泡
顺面一侧的囊泡较小，可能是内质网与高尔基 体间的物质运输小泡
反面一侧的具有体积 较大的分泌泡与分泌颗 粒，将经高尔基体分类 和包装的物质运送到细 胞特定部位
细胞生物学 翟中和版 总结笔记第七章
Cell biology细胞生物学第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器第一节细胞质基质的含义和功能一、细胞质基质的含义（1）含义：在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主要含有：（1）与代谢有关的许多酶（2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。
细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。
差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。
胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。
二、细胞质基质的功能（1）蛋白质分选和转运N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。
其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。
（2）锚定细胞质骨架（3）蛋白的修饰、选择性降解1 蛋白质的修饰辅基、辅酶与蛋白的结合磷酸化和去磷酸化糖基化N端甲基化（防止水解）酰基化2 控制蛋白质寿命N端第一个氨基酸残基决定寿命细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径3 降解变性和错误折叠的蛋白质4 修复变性和错误折叠的蛋白热休克蛋白的作用第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。
研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析一、内质网的形态结构和功能内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。
（一）内质网的两种基本类型糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小功能：脂质合成，出芽位点部分细胞合成固醇类激素糙面内质网有20多种和光面内质网不同的蛋白，说明有特殊装置隔开两种内质网的组分。
细胞生物学翟中和第四版教案
高效、精确、灵活，可实现多种基因编辑需求。
3
应用领域
基因治疗、基因功能研究、农作物遗传改良等。
单细胞测序技术在肿瘤研究中的应用
单细胞测序技术原理
对单个细胞进行基因组、转录组或蛋 白质组测序，揭示单细胞水平上的基
因表达和变异情况。
发现肿瘤干细胞
通过分析单细胞数据，可发现具有自 我更新和分化潜能的肿瘤干细胞，为
再生医学原理和应用前景
治疗退行性疾病
如帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统疾病
修复损伤组织
如心肌梗塞后的心肌再生、糖尿病患者的胰 岛细胞移植等
个性化医疗
利用患者自身细胞进行再生治疗，避免免疫 排斥反应和伦理问题
现代细胞生物学研究技术与
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方法
显微镜技术原理及应用领域
显微镜技术原理
利用光学或电子显微 镜对细胞进行高倍率 放大观察，揭示细胞
VS
细胞生物学发展现状
目前，细胞生物学已经成为生命科学领域 最活跃的研究方向之一。随着高通量测序 、蛋白质组学、代谢组学等技术的发展， 细胞生物学研究已经进入系统生物学时代 。同时，细胞生物学与医学、药学、生物 工程等领域的交叉融合也促进了相关领域 的快速发展。
本课程教学目标与要求
教学目标
本课程的目标是使学生掌握细胞生物学的基本概念和原理，了解细胞的结构、功能、代谢、遗传与发 育等方面的知识，培养学生的实验技能和科研能力，为后续的专业课程学习和科研工作打下基础。
细胞周期调控因子和信号通路
细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）和细胞周期蛋白（cy…
通过不同时相的CDK-cyclin复合物的形成和激活，推动细胞周期的进行。
检查点蛋白
监控细胞周期的关键节点，确保DNA复制和染色体分离的准确性。
《细胞生物学》教学课件07内膜系统
《细胞生物学》教学课件07内膜系统目录•内膜系统概述•细胞内膜结构类型•内膜系统运输功能•内膜系统与细胞代谢关系•内膜系统异常与疾病关系•实验技术与方法在内膜系统研究中应用01内膜系统概述定义与功能定义内膜系统是指细胞内部由一系列膜结构组成的复杂网络，包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体等。
功能内膜系统在细胞内物质运输、能量转换、信号传导等方面发挥重要作用，是维持细胞正常生理功能的关键组成部分。
01020304内质网高尔基体溶酶体过氧化物酶体内膜系统组成由单层膜构成的管道和囊泡系统，参与蛋白质合成、加工和运输等过程。
由多层膜构成的扁平囊泡结构，负责蛋白质的加工、分选和运输。
含有氧化酶的单层膜结构，参与细胞内氧化反应和代谢过程。
含有多种水解酶的单层膜囊泡，参与细胞内消化和自噬过程。
研究历史与现状研究历史内膜系统的研究始于20世纪初，随着细胞生物学和分子生物学的发展，对内膜系统的结构和功能有了更深入的认识。
研究现状目前，内膜系统的研究已经成为细胞生物学领域的热点之一，涉及内膜系统的结构、功能、调控以及与疾病的关系等方面。
同时，随着新技术的发展和应用，如超分辨显微镜技术、基因编辑技术等，为内膜系统的研究提供了更多的手段和方法。
02细胞内膜结构类型主要由脂质和蛋白质组成，其中脂质以磷脂为主，蛋白质包括外周蛋白和内在蛋白。
质膜组成质膜功能质膜特性作为细胞的边界，维持细胞内外环境的相对稳定；参与物质运输、信息传递和能量转换等过程。
具有流动性、选择透过性和不对称性。
030201核膜组成核膜功能核膜特性由内外两层膜组成，膜间存在核周隙，核膜上有核孔复合体。
将细胞核与细胞质分隔开，形成核内环境；控制物质进出细胞核；参与基因表达和调控。
具有较高的稳定性和选择性，核孔复合体具有物质运输和信息传递的功能。
由单层或双层膜构成，包括内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜等。
细胞器膜组成维持细胞器的形态和结构；参与细胞器内部的物质运输、能量转换和信息传递等过程。
细胞生物学 第7章 真核细胞内膜系统蛋白质分选与膜(共103张PPT)
一，其意义在于：大大增加了细胞内膜的表面积；为多种酶特
别是多酶体系提供了大面积的结合位点；酶系统的隔离与连接；
蛋白质、糖、脂肪的合成、加工和包装；运输分泌物；扩散屏
障及膜电位建立；离子梯度的维持等。
二、内质网的形态结构与功能
(一)、内质网的形态结构及化学组成
②赋予蛋白质传导信号的功能；
③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。
糖基一般连接在4种氨基酸上，分为2种：
（O-linked glycosylation）：与
Ser、Thr和Hyp的OH连接，连接的糖为半乳糖
或N-乙酰半乳糖胺，在高尔基体上进行。
（N-linked glycosylation）：与
丝氨酸、苏氨酸、
羟赖氨酸、羟脯氨酸
一般1～4个糖残基，
但ABO血型抗原较长
N—乙酰半乳糖胺等
内质网上进行N-连接的糖基化。
糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸多萜醇
（dolichol phosphate）分子上，装配成寡糖链。
再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser
或Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。
高等细胞区室化
Compartmentalization
质膜
内膜
生物膜
原核细胞 – 质膜构成的单一区室
真核细胞 – 内膜 – 各种细胞器
内膜系统出现的意义：
各自独立，各司其职
相互依存，协调同一
大大提高了细胞代谢反应的效率
细胞核
细
胞
细胞质
过氧化物酶体
线粒体
细胞骨架
细胞生物学(第4版)翟中和 名词解释
癌基因（oncogene）：通常表示原癌基因（proto oncogene）的突变体，这些基因编码的蛋白使细胞的生长失去控制，并转变成癌细胞，故称癌基因。
氨酰-tRNA合成酶（aminoacyl tRNA synthetase）：将氨基酸和对应的tRNA的3′端进行共价连接形成氨酰-tRNA的酶。
不同的氨基酸被不同的氨酰－tRNA合成酶所识别。
暗反应（light independent reaction）：光合作用中的另外一种反应，又称碳同化反应（carbon assimilation reaction)。
该反应利用光反应生成的ATP和NADPH中的能量，固定CO2生成糖类。
白介素-1β转换酶（interleukin-1β converting enzyme，ICE）：Caspase-1，Caspase家族成员之一，线虫Ced3在哺乳动物细胞中的同源蛋白，催化白介素-1β前体的剪切成熟过程。
半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基底面的一种特化的黏着结构，将细胞黏附到基膜上。
胞间连丝（plasmodesma plasmodesma）：相邻植物细胞之间的联系通道，直接穿过两相邻细胞的细胞壁。
胞内体（endosome）：动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是转运由胞吞作用新摄取的物质到溶酶体被降解。
胞内体被认为是胞吞物质的主要分选站。
胞吐作用（exocytosis）：携带有内容物的膜泡与质膜融合，将内容物释放到胞外的过程。
胞吞作用（endocytosis）：通过质膜内陷形成膜泡，将细胞外或细胞质膜表面的物质包裹到膜泡内并转运到细胞内（胞饮和吞噬作用）。
胞外基质（extracellular matrix）：分布于细胞外空间、由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络结构，如胶原和蛋白聚糖等，在决定细胞形状和活性的过程中起着一种整合作用。
胞质动力蛋白（cytoplasmic dynein）：由多条肽链组成的巨型马达蛋白，利用ATP水解释放的能量将膜泡或膜性细胞器等沿微管朝负极转运。
细胞生物学(翟4版)复习提纲
一、线粒体的基本形态及动态特征 二、线粒体的超微结构 三、氧化磷酸化 四、线粒体与疾病
外膜、内膜、膜间隙、基质的标志酶； 电子传递链四种复合物的名称和作用； 氧化磷酸化；化学渗透假说的内容；ATP 合酶及其机制； 电子传递体、质子移位体、Q 循环
第二节 叶绿体与光合作用
一、叶绿体的基本形态及动态特征 二、叶绿体的超微结构 三、光合作用
第五节
其他细胞表面受体介导的信号通路
一、Wnt-β-catenin 信号通路 二、Hedgehog 受体介导的信号通路 三、NF-κB 信号通路 四、Nctch 信号通路 五、细胞表面整联蛋白介导的信号转导
第六节
细胞信号转导的整合与控制
一、细胞的应答反应特征 二、蛋白激酶的网络整合信息 三、信号的控制：受体的脱敏与下调
第二节
细胞质膜的基本特征与功能
一、膜的流动性 二、膜的不对称性 三、细胞质膜相关的膜骨架 四、细胞质膜的基本功能
3
流动镶嵌模型、脂筏模型、膜脂的成分与运动方式、脂质体 膜蛋白的类型、膜蛋白与膜脂结合的方式、成斑和成帽现象 膜骨架的概念、血影蛋白、血型糖蛋白、带 3 蛋白 —————————————
一、内质网 二、高尔基体 三、溶酶体 四、过氧化物酶体
2 种类型内质网、微粒体、肌质网；内质网的功能； 磷脂转位因子与磷脂转换蛋白、N-连接与 O-连接糖基化的比较、 KDEL 序列、极性细胞器、 糙面内质网------蛋白质的合成、修饰与加工； 光面内质网------脂类的合成与转运； 高尔基体------糖类合成； 溶酶体------细胞内消化； 异质性细胞器、溶酶体膜的特征 初级溶酶体、次级溶酶体、自噬溶酶体、异噬溶酶体、残余小体 初级溶酶体与过氧化物酶体的特征比较 过氧化物酶体的功能 内质网的标志酶是葡萄糖-6-磷酸酶，高尔基体的标志酶是糖基转移酶， 溶酶体的标志酶是酸性磷酸酶，过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶。 —————————————
翟中和细胞生物学第七章总结2（名词解释）
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输1.细胞质基质：在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，也称胞质溶胶，内含水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。
21、许多中间代谢过程在细胞质基质中进行。
包括糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与分解以及蛋白质与脂肪酸的合成等。
2、细胞质骨架是细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞形态、细胞运动、物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
3、与蛋白质的修饰及选择性降解有关。
①蛋白质的修饰，在细胞质中发生的蛋白质修饰的类型主要有：辅酶或辅基与酶的共价结合；磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性；糖基化作用；对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰；酰基化。
②控制蛋白质的寿命。
③降解变性和错误折叠的蛋白质。
④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
这一功能主要靠热休克蛋白来完成。
3①辅酶或辅基与酶的共价结合。
②磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。
③糖基化作用：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中，在细胞质基质中发现的糖基化是指在哺乳动物的细胞中把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上。
④对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰：这种修饰的蛋白质，如很多细胞支架蛋白和组蛋白等，不易被细胞内的蛋白质水解酶水解，从而使蛋白质在细胞中维持较长的寿命。
⑤酰基化：最常见的一类酰基化修饰是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域；另一类酰基化修饰发生在诸如src基因和ras基因这类癌基因的产物上，催化这一反应的酶可识别蛋白中的信号序列，将脂肪酸链共价地结合到蛋白质特定的位点上。
如src基因编码的酪氨酸蛋白激酶与豆蔻酸的共价结合。
酰基化与否并不影响酪氨酸蛋白激酶的活性，但只有酰基化的激酶才能转移并靠豆蔻酸链结合到细胞质膜上。