医学细胞生物学-细胞的运动
医学细胞生物学名词解释
《细胞生物学》名词解释1.拟核：原核细胞仅由细胞膜包绕，在细胞质内含有DNA区域，但无被膜包围，该区域称为拟核。
2.单位膜：电子显微镜下，生物膜呈“两暗一明”的铁轨样形态，称为单位膜。
3.脂质体：膜脂都是两亲性分子，具有亲水的极性头部和疏水的非极性尾部。
当这些两亲性分子被水环境包围时，它们就聚集起来，使疏水的尾部埋在里面，亲水的头部露在外面与水接触，形成双分子层。
为了避免双分子层两端疏水尾部与水接触，其游离端往往能自动闭合，形成自我封闭的脂质体。
4.主动运输：是载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度，由低浓度一侧向高浓度一侧进行的跨膜转运方式。
5.自由扩散：不需要跨膜运输蛋白协助，转运是由高浓度向低浓度方向进行，所需的能量来自高浓度本身所包含的势能，不需要能量的一种跨膜转运方式。
6.易化扩散：一些非脂溶性（或亲水性）的物质不能通过简单扩散的方式通过细胞膜，但它们在载体蛋白的介导下，不消耗细胞的代谢能量，顺物质浓度梯度或电化学梯度进行转运，称为易化扩散。
7.协同运输：是一类由Na+-K+泵（或H+泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式。
8.內吞作用：又称胞吞作用或入胞作用，它是质膜内陷，包围细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的转运过程。
分为，吞噬作用、吞饮作用及受体介导的内吞作用。
9.核孔复合体：核空上镶嵌有复杂的结构，它是由多个蛋白质颗粒以特殊的方式排列成的蛋白分子复合物，称为核孔复合体。
10.核纤层：是附着于内核膜下的纤维蛋白网。
它与中间纤维及核骨架相互连接，形成贯穿于细胞核与细胞质的骨架体系。
11.核定位信号：亲核蛋白是一类在细胞质中合成，需要或能够进入细胞核发挥功能的蛋白质，通常它们是4~8个氨基酸组成的特殊序列来保证整个蛋白质能够通过核孔复合体被转运到核内，该序列称为核定位序列或核定位信号。
12.常染色质：是间期核内碱性染料染色时着色较浅，螺旋化程度低，处于伸展状态的染色质细丝。
第七章细胞骨架与细胞运动
非稳态动力学模型 该模型认为ATP是调节微丝组装的主要因素。
肌动蛋白纤维的成核作用发生在质膜。
微绒毛
cell Biology
收缩束 片状伪足和丝状伪足 收缩环
微丝特异性药物
cell Biology
细胞松弛素B： 与微丝的正端结合起抑制微丝聚合的作用。
鬼笔环肽： 与聚合的微丝结合，抑制微丝解体，破坏了 微丝的聚合和解聚的动态平衡。
一、微管的结构 微管是由微管蛋白和微管结合蛋白组成 的中空圆柱状结构，直径为24-26nm，内径为 15nm。 微管主要由微管蛋白分子组成。微管蛋 白的主要成分为α微管蛋白和β微管蛋白，近 年来有发现了γ微管蛋白。
cell Biology
cell Biology
微管以微管蛋白α 、β 异二聚体为基本构件。 微管蛋白二聚体头尾相接形成原纤维，13根 原纤维合拢成一段微管。
9.如果用阻断微管的药物如秋水仙碱处理细胞，将会出 现下述哪个结果？ A.细胞形态将会被破坏 B.有丝分裂和减数分裂不能进行 C.细胞器在细胞内的分布会被破坏 D.上述所有情况
cell Biology
微管具有一定的强 度，能够抗压和抗弯曲， 为细胞提供了机械支持 力，是支持和维持细胞 形状的主要物质。
2、微管参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成
cell Biology
中心体有中心粒和中 心粒周围物质共同组成。
中心粒由9组三联体微 管蛋白围成一个圆筒状。
纤毛和鞭毛 纤毛和鞭毛都是以微管为主要成分构 成的，并具有特殊的9+2结构形式。
cell Biology
γ-微管蛋白环形复合体：刺激微管核心 形成，并包裹微管蛋白的负端防止微管蛋白 的掺入和解离。
cell Biology
医学细胞生物学-细胞的运动
酶偶联受体途径
通过膜受体与酶偶联，激活下游信号转导分子，引发细胞反应。
能量来源
ATP
为细胞提供能量，通过水解ATP的高能磷酸键释放能量，驱动细胞运动和胞质流 动等生物学过程。
有氧呼吸
通过有氧呼吸过程，将葡萄糖彻底氧化分解，生成ATP和二氧化碳等产物，为细 胞提供能量。
医学细胞生物学 - 细胞的运动
xx年xx月xx日
contents
目录
• 细胞运动的基本概念 • 细胞运动的机制 • 细胞运动的研究方法 • 细胞运动与疾病的关系 • 治疗和干预策略 • 研究前景和挑战
01
细胞运动的基本概念
细胞运动定义
细胞运动是指细胞在体内或体外环境中的移动行为。 细胞运动包括胞质流动、细胞迁移、细胞生长和细胞分裂等多种形式。
原代细胞。
传代细胞培养
将原代细胞或早期代次细胞继续 培养，获得更多代次细胞。
3D细胞培养
通过细胞与生物材料共同培养，模 拟细胞在生物体内的生长环境，提 高细胞的生理功能。
基因敲除技术
基因敲除
利用基因编辑技术，如ZFN、TALEN和CRISPR-Cas9等，对特 定基因进行敲除或修饰。
同源重组
通过同源重组技术，将外源性的DNA片段插入到基因组特定位点 ，实现对特定基因的敲除或敲低。
缺乏有效的治疗方法
尽管已经有一些研究在细胞运动机制方面取得了一些进展，但目前还没有找到有效的治疗 方法，这需要进一步的研究和探索。
缺乏足够的临床数据
目前关于细胞运动的研究主要集中在实验室研究和小鼠模型上，缺乏足够的临床数据来验 证这些研究成果的有效性和可行性。
研究技术的发展趋势
细胞生物学实验教程：细胞运动性检测实验详细介绍
一、细胞生物学实验教程：细胞运动性检测实验详细介绍细胞的运动是机体新陈代谢与基本生命特征之一。
在低等生物中，原始细胞通过变形与伪足活动趋近食物与远离伤害。
在高级生物体的生命活动中，细胞的定向迁移与胚胎形成、神经发育、免疫应答、器官成熟等密切有关。
人类的许多重大疾病及其治疗，如肿瘤转移，神经修复、干细胞功能再生等等都与细胞运动息息有关。
细胞的运动依靠于细胞骨架（Cytoskeleton），细胞骨架除了承担胞内的物质运输之外，也是构成细胞运动性的物质基础，比如肌动蛋白是细胞运动伪足中最要紧的结构单位。
当细胞感受到外界的刺激信息（如食物信号等），会伸出扁平的片层伪足，通过其前沿的不断延展与基部的收缩，与细胞与支撑物之间的吸附、解吸附的动态循环，朝向刺激源运动。
细胞的运动还具有粘附性（Adhesion）与趋向性（Polarization）的特点，不一致的粘附因子与细胞外基质（Extracellular Matrix）相互作用一方面决定了细胞运动的分子信号调控，同时与大量的趋化因子共同决定了不一致细胞的特定组织转移与偏好。
图1：细胞的定向迁移运动图2：细胞的运动性与细胞骨架蛋白图3：神经干细胞分化与神经元的定向迁移图4：原生癌细胞的迁移与侵袭图5：一个正在穿孔的肿瘤细胞的运动图6：恶性黑色素瘤细胞侵入机体正常组织图7：上皮细胞在伤口部位增殖，运动迁移，进行组织修复二、细胞运动性常用检测方法细胞运动性研究在发育生物学、神经生物学、癌症与干细胞生物学等诸多前沿科学领域具有重大研究意义。
然而长期以来细胞运动性检测是一个技术难点，目前常规可用于细胞运动性评估的要紧方法有：基于显微镜的形态观察（含荧光标记）、体外组织移植、细胞集落划痕与Boyden Chamber法，这些方法各有千秋，但都无法实现定量检测细胞定向迁移、癌细胞侵袭性与细胞粘附性等，最近罗氏公司推出的基于Boyden Chamber原理的微电子细胞芯片检测技术（xCELLigence）实现了定量、动态、无标记关于大规模细胞迁移、侵袭、粘附性的检测，同时还可同步检测包含细胞增殖、凋亡等多项细胞生理学功能。
细胞生物学-1第十章：细胞骨架与细胞运动
10. 细胞骨架与细胞运动细胞除了含有各种细胞器外, 在细胞质中还有一个三维的网络结构系统，这个系统被称为细胞骨架(图10-1)。
图10-1 细胞骨架系统10.1 细胞骨架(cytoskeleton)的组成和功能细胞除了具有遗传和代谢两个主要特性之外, 还有两个特性, 就是它的运动性和维持一定的形态。
细胞骨架是细胞运动的轨道,也是细胞形态的维持和变化的支架。
10.1.1 细胞骨架的组成和分布¦ 组成细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,由主要的三类蛋白纤丝(filamemt)构成，包括微管、微丝（肌动蛋白纤维）和中间纤维。
¦分布微管主要分布在核周围, 并呈放射状向胞质四周扩散。
微丝主要分布在细胞质膜的内侧。
而中间纤维则分布在整个细胞中(图10-2)。
12图10-2 细胞骨架的三类主要成分及其分布10.1.2 细胞骨架的功能什么是细胞骨架?在细胞内的主要功能是什么?细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性，以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。
¦作为支架(scaffold),为维持细胞的形态提供支持结构，如红细胞质膜膜骨架结构维持。
¦在细胞内形成一个框架(framework)结构,为细胞内的各种细胞器提供附着位点。
细胞骨架是胞质溶胶的组织者，将细胞内的各种细胞器组成各种不同的体系和区域的网络结构。
¦为细胞器的运动和细胞内物质运输提供机械支持。
细胞骨架作为细胞内物质运输的轨道；在有丝分裂和减数分裂过程中染色体向两极的移动，以及含有神经细胞产生的神经递质的小泡向神经细胞末端的运输都要依靠细胞骨架的机械支持。
¦为细胞从一个位置向另一位置移动提供力。
一些细胞的运动结构, 如伪足的形成也是由细胞骨架提供机械支持。
纤毛和鞭毛等运动器官主要是由细胞骨架构成的。
¦为信使RNA提供锚定位点，促进mRNA翻译成多肽。
《细胞生物学》复习题第七章
第七章细胞骨架与细胞的运动1.名词解释：细胞骨架、微管组织中心(MTOC)、γ-微管蛋白环形复合体(γ-TuRC)、中心体、踏车运动、驱动蛋白、动力蛋白。
※细胞骨架：真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系，由3种不同的蛋白纤维结构组成——微管、微丝、中间丝。
※微管组织中心：微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心体、纤毛的基体。
帮助微管装配的成核。
※γ-微管蛋白环形复合体：可形成10～13个γ-微管蛋白分子的环形结构（螺旋花排列），组成一个开放的环状模板，与围观具有相同直径。
可刺激微管核心形成，包裹微管负端，阻止微管蛋白渗入。
还能影响微管从中心粒上释放。
※中心体：是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器，包括中心粒和中心粒旁物质。
两个桶状、垂直排列的中心粒，包埋在中心粒旁物质中。
在细胞间期，中心体位于细胞核附近，在有丝分裂期，位于纺锤体的两极。
※踏车运动：微管的聚合与解聚持续进行，经常是一端聚合，为正端；另一端解聚，是负端，这种微管装配方式，称“踏车运动”。
※细胞内各细胞器和所有的物质转运都与微管密切相关；微管的物质运输由微管动力蛋白（或马达蛋白）完成，共有几十种，可分为三大家族：驱动蛋白kinesin，动力蛋白dynein和肌球蛋白myosin家族（肌球蛋白以肌动蛋白纤维为运行轨道）驱动蛋白与动力蛋白的两个球状头部是与微管专一结合，具有ATP酶活性，水解ATP供能完成与微管结合、解离、再结合的动作。
驱动蛋白：由两条重链和两条轻链组成。
一对与微管结合的球状头部——ATP水解酶，水解ATP产生能量进行运动；将货物由负端运输向正端。
动力蛋白：目前已知的最大的、最快的分子运输蛋白。
由两条重链和几种中等链、轻链组成，头部具有ATP水解酶活性。
沿着微管的正端向负端移动。
为物质运输，也为纤毛运动提供动力。
在分裂间期，参与细胞器的定位和转运。
2.三种骨架蛋白的分布如何？微丝：主要分布在细胞质膜的内侧。
微管：主要分布在核周围，并呈放射状向胞质四周扩散。
医学细胞生物学最新版1绪论
密码假说。
Introduction
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第一章 绪论
（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物 学的形成与发展
自20世纪50年代始，分子生物学进入一个快速的发展 时期：
DNA重组技术、DNA序列分析技术等不断地渗透 到细胞学各领域，使细胞的形态结构和生理功能 研究深入到分子水平。
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第一章 绪论
（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到 亚显微水平
20世纪70年代，随着超高压电子显微镜的出现，相 继发现了细胞质（cytoplasm）中纵横交错的网状细 胞骨架结构和细胞核基质内的网状核骨架结构。
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第一章 绪论
（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到 亚显微水平
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第一章 绪论
（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物 学的形成与发展
随着2003年人类基因组计划（ human genome project，HGP）的完成，逐渐发展起来的基因组学 和蛋白质组学，以及新近于真核细胞内发现的控制 基因信息流通的非编码RNA（noncoding RNA）和 不依赖DNA序列的表观遗传（epigenetics)等新兴领 域生命信息和新技术体系的引入，预示着细胞生物 学又将进入一个新的快速发展时期。
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第一章 绪论
一、细胞的发现与细胞学说的创立
（二）细胞学说（cell theory）的创立
2. 细胞学说建立的意义 对生命科学的许多领域的研究和发展起到了积极的推 动作用。恩格斯评价细胞学说为19世纪自然科学的三 大发现之一。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
有丝分裂过程——前期细胞内事件
• 核仁组织者组装至所属染色 体中，核仁分解并最终消失；
• 核纤层蛋白磷酸化，导致核 纤层降解，核膜随之破裂； • 组蛋白H1磷酸化，使染色质 (螺线管)组装成染色体，并在 着丝粒两侧附着动粒;
• 中心体发出微管形成星体并 向细胞两极移动，形成纺锤体。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
细胞的有丝分裂观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
Animal Cell
Mitosis-animal cell and onion
Plant Cell Mitosis-onion
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
无丝分裂（amitosis）
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
In side the cell Mitosis-3
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
• 有丝分裂（mitosis）是真核生 物体细胞的分裂方式，其主要特 征是分裂时期出现了由纺锤体和 染色体组成的有丝分裂器，将遗 传物质平均分配到两个子细胞中 保证了细胞在遗传上的稳定性。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
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肌球蛋白运动的机制：
①肌球蛋白结合ATP， 引起头部与肌动蛋
白纤维分离；
②ATP水解，引起头部
与肌动蛋白弱结合。
肌球蛋白运动的机制：
③Pi释放，头部与肌动蛋白强 结合，头部构象恢复，带动 颈部和尾部朝细肌丝方向移 动； ④ADP释放，肌球蛋白恢复初
始状态。
肌球蛋白运动机制
2、驱动蛋白和动位蛋白的运动机制
驱动蛋白
动位蛋白
（一）肌球蛋白 一条重链和数条轻链组成，
3、肌球蛋白的结构：
头部：水解ATP产生动力的部位 颈部：调节头部的活性
尾部：决定肌球蛋白的类型
（二） 驱动蛋白
由两条重链两条轻链聚合而成，头部是
产生动力的活性部位。
（三）动位蛋白
胞质动位蛋白
举例：顶体运动
顶体突起由一束细肌丝支撑，这些微丝束是 在顶体反应开始后才重新聚合组装的。细胞 丝从一小段微丝核心的（＋）端不断聚合而
延长，推动顶体突起的细胞膜向前伸长。顶
体反应后，精子核进入卵细胞。
五、染色体分离
六、肌肉收缩
1、肌肉收缩是粗、细肌丝相互滑动的结果 2、肌肉收缩收钙离子浓度的调节，游离钙离子浓度 升高能触发肌肉收缩 3、肌原纤维由粗丝和细丝组成
细胞运动的形式：
一、细胞的位置移动 二、细胞的形态改变 三、细胞内运动
一、细胞的位置移动
局部性：近距离
运动形式
整体性：远距离
（一）鞭毛、纤毛摆动（整体）
1、摆动使位置移动
2、摆动起到运送物质的作用
（二）阿米巴样运动（整体）
附着固体的表面移动时，在前进方向的 一端伸出大小不等的伪足。
（三）褶皱运动（局部）
七、成纤维细胞的运动
▪运动特点：属于慢速运动细胞
▪运动过程：细胞膜向运动方向 突起，形成线状足或片状足 ▪随着细胞膜伸展及细胞骨架的 组装，线状足和片状足与基底介 质结合，在细胞腹形成黏着斑 ▪尾部拉向前方，一部分细胞附 于基底 ▪黏着斑作用：一可将细胞固定 在基底，二可防止细胞回缩
八、白细胞的运动
• 趋化分子结合细胞表面受体，激活G蛋 白
三、钙离子梯度
1、在含有趋化分子梯度的溶液中，运动细胞胞 质中钙离子浓度也存在梯度。即细胞前部钙离子 浓度最低 ，在后部浓度最高； 2、许多肌动蛋白都受钙离子浓度影响， 3、钙离子可以调节细胞在运动中凝-溶转换，细 胞前的低钙离子环境有利于形成肌动蛋白网络， 后高钙离子则导致肌动蛋白网络解聚形成溶胶
五、胆道括约肌功能紊乱及胆结石成因等：胆道括约 肌的细胞骨架的改变对解释成因具有重要意义。正常 胆道括约肌细胞含有大量排列整齐、集结成束的微丝 及密体，这是胆道括约肌产生的“高压带”，是调节 胆流的重要结构基础，而细胞骨架的研究可以深入加 以研究
六、细胞运动方向的医学前景展望
随着细胞骨架的基础研究的进展，在这方面探讨疾 病的发病机制和治疗手段将大有可为。现在凭借荧 光显微镜、超高压电镜技术、免疫组化技术等进行 研究，这些技术的局限性也使目前的研究难以深入 。随着技术的发展，必将解释细胞骨架在某些疾病 发生中的作用，找到更好的治疗方法，使基础研究 为临床实践提供理论依据。
1、基本过程：细胞膜伸向细胞前方形成伪足→伪足被细胞质充 满→细胞尾部拉向细胞体 2、特点;移动速度快(包括阿米巴) 3、快速移动细胞的运动特点：可见伪足和细胞质流动，并伴有 皮质区细胞骨架在“凝”、“溶”间转换，从而引起皮质区细胞质 黏度的变化
第三节 细胞运动的调节
• 许多分子均可作为趋化因子，包括糖，肽等
以微管为轨道，驱动蛋白朝微管的+端移动，
动位蛋白朝微管的-端运动。
三、纤毛和鞭毛的运动机制
通过轴称的二联管中的动位蛋白臂水解 ATP释放能量，促使A动位蛋白沿相邻B微
管动位蛋白朝-端移动，从而引起二联管
之间相互滑动。
四、微丝和微管组装引起的细胞运动
肌动蛋白、微管蛋白组装和去本身
组装能引起细胞产生的某种运动。
4、紫杉酚等 能够紧密与微管结合，起到 稳定微管、抑制微管解聚的作 用，这样可使分裂期的细胞停 止分裂
第四节 细胞运动与医学
一、原发性纤毛运动障碍(PCD)或纤毛无运动 综合征：其纤毛超微结构具有特异的、先天性 遗传缺陷导致的一组疾病
二、阿尔茨海默病（AD)：与其严重性最相关的 是新皮质和海马中突触的丧失，在AD的神经元 中，微观是缺乏的或扭曲变形的，微管的不正 常导致了轴浆流的不正常，进而导致了痴呆
第二节
细胞运动的机制
两种基本机制： ① 动力蛋白水解ATP，释放能量驱动细胞运动； ② 细胞骨架体系微管、微丝组装和去组装。
一 、动力蛋白的类型与结构 二、动力蛋白介导细胞运动的机制 三、纤毛和鞭毛的运动机制
四、微丝和微管组装引起的细胞运动
一 、动力蛋白
特点：
①具有ATP酶活性
②水解ATP释放能量使化学能转换为机械能 类型： ①微丝的动力蛋白： 肌球蛋白 ②微管的动力蛋白：
三、癌症：患者恶化细胞内的微丝短、微丝束 减少，微丝组装变化使其不能成束，微管数量 减少，并且钙调蛋白增多，抑制微管聚合，癌 细胞细胞器运动异常
四、肿瘤的浸润和转移：肿瘤转移的因素有很多，其 中，肿瘤细胞活跃的移动能力是其浸润生长的重要因 素之一，微管的形态改变特征与肿瘤细胞的侵袭及转 移潜能有关，作为细胞骨架的微管，在正常细胞的运 动和肿瘤细胞的侵袭都有着重要的作用，另外，微管 的破坏可能抑制肿瘤细胞的转移
四、影响细胞骨架和运动的药物
1、细胞松弛素 和肌动蛋白快速生长的正 极处结合，制止肌动蛋白分子 聚合成微丝
2、鬼笔环肽 稳定微丝,抑制解聚，不易通过细 胞膜，只与聚合的微丝结合，不 与肌动蛋白分子结合，制止肌动 蛋白分子聚合及解聚的动态平衡
3、秋水仙素等 阻止微丝聚合，阻止细胞分 裂，破坏微管，抑制细胞分 裂，此外长春新碱、长春碱 等广泛用于抗癌
二、细胞的形态改变
细胞骨架不断组装、去组装，使细胞适应
其功能状态，发生形态改变及其他运动形式。
举例：
肌纤维收缩、神经元轴突生长、
细胞分裂中的胞质分裂
三、细胞内运动
1、细胞质流动（胞质环流）
２、膜泡运输（胞吞作用、胞吐作用） ３、物质运输（轴突运输）
４、染色体分离
①体细胞有丝分裂 ②生殖细胞形成
分 类 纤毛（或鞭毛）动位蛋白
结构：由两条相同的重链 和一些种类繁多的 轻链以及结合蛋白 构成。 作用：在细胞分裂中推动 染色体的分离、驱
动鞭毛的运动、向
着微管（-）极运 输小泡。
二、动力蛋白介导细胞运动的机制
1、肌球蛋白的运动机制 ATP存在情况下，肌球蛋白结合在肌动蛋白 丝上，通过水解ATP，朝向微丝的+端移动。