细胞生物学教案(完整版)_细胞生物学教案

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细胞生物学教案（完整版）

细胞生物学教案

（来自http://jwc.qfnu.edu.cn）

目录前言

细胞生物学教案（完整版）

前言

依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。

一、学科本身的重要性

要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。

二、学科发展特点

细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。

三、欲达到的目的通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。

本课程讲授51学时，实验21学时，共72学时。

参考资料De.Robertis，《细胞生物学》，1965年（细胞生物学教案（完整版）

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二、细胞学说的建立及其意义（The cell theory）

1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（Beitrage zur Phytogenesis）.1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文，论证了所有动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。

○1细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）；

○2细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）； ○3细胞只能通过细胞分裂而来。

三、细胞学的诞生（细胞学的经典时期和实验细胞学时期）1 原生质理论的提出 2 关于细胞分裂的研究 3 重要细胞器的发现 4 遗传学方面的成就

四、细胞生物学的兴起

1965年，D.Robetis将他原著的《普通细胞学》更名为《细胞生物学》（细胞生物学教案（完整版）

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细胞骨架系统由特异蛋白质分子装配而成。

综合原核细胞和真核细胞的特点，二者的根本区别可归纳为下面两条：

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（4）Eastern blotting（Western blotting的变形）当用凝胶进行抗原抗体反应，再进行印迹的方法）。

（5）DNA与蛋白质的体外吸附技术（Southwestern blotting）结合了Western印迹与southern印迹两种实验方法的特点而设计的一种检测序列特异性DNA结合蛋白的实验方法（翟P51）。（6）原位杂交（Insitu hybridization）用已知的带有标记的特定核酸分子作为探针，来测定与之成互补关系的染色体DNA区段的位置。

四、电镜放射自显影技术

原理这是一种利用放射性同位素作为标记物对细胞化学物质进行超显微结构的定位、定性或定量的实验技术。

五、定量细胞化学分析技术

（一）显微分光光度测定技术

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种重要功能，概括为：物质运输，能量转换，信息传递，细胞识别，细胞连接，代谢调控，膜电位维持等。

四、骨架与细胞表面的特化结构

膜骨架（membrane aociated cytoskeleton）

指质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理机能。早期有人称膜下溶胶层，实质为膜骨架。

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分布于细胞外空间（如细胞之间或细胞表面），由细胞分泌的蛋白和多糖构成的网络结构。与膜关系不密切，功能在于：○1细胞间粘着；○2保护作用；○3维持细胞外环境（调节细胞周围的物质浓度）；○4过滤作用等等。在形态发生中作用重大，包括：细胞迁移、增殖、形态变化、分化、保护、组建等。主要包括四大类物质

（一）胶原（collagen）：属糖蛋白类物质，为纤维状蛋白多聚体，含量最高，具刚性，抗张强度大，构成细胞外基质的骨架体系。

（二）氨基聚糖（glycosaminoglycan GAC）和蛋白聚糖（proteoglycan，PG）（粘多糖，粘蛋白）

（三）层粘连蛋白（Lamimin，LN）（较大的糖蛋白分子）和纤粘连蛋白（fibronectin，FN）（由两条或更多的肽链及一些低聚糖组成。对细胞迁移作用大）。

（四）弹性蛋白

参考文献：

1、方思明间隙连接和细胞间物质交流，细胞生物学杂志，1984.12、岳奎元细胞连接，细胞生物学杂志，1985.43、岳奎元细胞膜的不对称性和流动性，生物学通报，1986.84、岳奎元细胞膜钠—钾泵生理学，生物通报，86.85、徐信细胞连结，生物学通报，86.76、林元藻生物膜的主动转运功能，同上

7、杨福愉生物膜的流动性，生物化学与生物物理进展，1981.5

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起酶构象变化，与Na+结合部位转向膜外侧。此时的构象亲K+排Na+，当与K+结合后，使酶脱去H3PO4，酶构象恢复，结合K+的一面转向膜内，此时构象亲Na+排K+，这样反复进行，不断在细胞内积累K+，将Na+排出细胞外。

（二）间接利用ATP的主动运输——伴随运输（或称协同运输，co-transport）

指一种溶质的传递要同时依赖于另一种溶质的传递。如果两种溶质的传递方向相同，称同向运输（symport），如果方向彼此相反，则称反向运输（antiport）。

（三）基团转移

早见于细菌，也见于动物细胞。靠共价修饰（需能）

（四）物质的跨膜转运与膜电位

○1调节渗透压；○2某些物质的吸收；○3产生膜电位；○4激活某些生化反应；如细胞内高浓度K+是核糖体合成蛋白质及糖孝解过程中重要酶活动的必要条件。

三、胞吞与胞吐作用

还有一种物质运输的方式不同于此，是细胞膜将外来物包起来送入细胞或者把细胞产物包起来送出细胞。前者称胞吞作用，后者称胞吐作用，总称吞排作用（Cytosis）。这样的物质运输方式称膜泡运输（transport by vesicle formation），又称批量运输（bulk transport）。大分子物质及颗粒物质常以此方式进出细胞。

（一）胞饮作用与吞噬作用

某些物质与膜上特异蛋白质结合，然后质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡（endocytic vesicle）。将物质包在里面，最后从质膜上分离下来形成小泡，进入细胞内部。根据内吞的物质性质，将其分为：

吞噬作用（Phagocytosis）吞噬泡，内吞较大固体物质，如颗粒白细胞、巨噬细胞。胞饮作用（Pinocytosis）胞饮泡，内吞液体或极小颗粒，白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、植物根细胞。

（二）胞吐作用（exocytosis）又称外卸

某些代谢废物及细胞分泌物形成小泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融合后将物质排出。如：小肠上皮的杯状细胞向肠腔中分泌粘液，经溶酶体消化处理后的残渣排向细胞外等过程。关于衣被小泡运输（Coated vesicle）

存在于真核细胞中，具有毛刺状外表面的一类小泡（50—250nm）。可以是内膜系统的有关细胞器芽生而成，也可以是由质膜内陷，断裂形成，进行细胞器间的物质运输。

（三）受体介导的胞吞作用（receptor—mediated endocytosis）

某些大分子的内吞往往首先同质膜上的受体结合，然后质膜内陷形成衣被小窝，继之形成衣被小泡，这种内吞方式称受体介导的胞吞作用。

需说明的是，膜泡运输时由于质膜内陷或外凸也需消耗能量，故可看作是一种主动运输方式。

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（三）细胞的信号分子与受体 1 细胞的信号分子

信号分子，即配基（Ligands）：指能够被受体识别的各种类型的大、小分子物质。又有信号分子（Signal molecule）和被识别子（cognon）之称。

亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素。直接进入细胞与细胞质或核中受体结合，形成激素受体复合物，调节基因表达。

亲水性信号分子：神经递质、生长因子、多数激素等，不能直接进入细胞，先与膜上受体结合，再经信号转换机制，在细胞内产生→

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现这种细胞器不尽在内质部位，但仍延用至今。这种结构与细胞内物质合成有关，故有细胞的生物合成“工厂”之称。

（一）形态结构特点

ER是交织分布在细胞质中的由膜围成的扁囊或小管状管道系统。基本结构分为三部分：内质网膜：结构与质膜相同，但比质膜薄（5-6nm），有些部位可与核膜和某些细胞器膜相连，少数能与质膜相连。

（二）类型及分布特点

根据内质网的细胞质面是否附有核糖体将ER分为二类。即：粗面内质网（rough endoplasmic reticulum，RER）又称颗粒内质网（Granular e-r-GER），由于它似与细胞核一样能为碱性染料染色，在历史上曾有过所谓核外染色质的叫法。意指内质网膜及附在其上的核糖体。光（滑）面内质网（smooth endoplasmic reticulum，SER）表面光滑，无核糖体附着，嗜酸性，在形态上常呈分枝状，小管或小泡的网状结构，很少象RER那样扩大成池，其膜也不如RER膜厚。另外，SER的一端常与RER相连，有时还和高尔基复合体或核膜相连。

（三）内质网的化学组成分析表明：蛋白质约占2/3（比质膜多），主要是酶类，其中CytP-450是内质网的标记酶。脂类1/3（比质膜少）在滑面内质网高于粗面内质网，主要为磷脂和胆固醇。

（四）内质网的功能

ER是细胞内生物合成的“工厂”，执行一系列的功能，有些功能是由RER或SER单独行使的，有些则是它们共同行使的，为讲述方便，我们分开介绍。1 粗面内质网的功能（1）蛋白质合成（2）蛋白质改造及运输糖蛋白的合成过程：

在细胞中形成的一些分泌颗粒（酶原颗粒），它们的成分多为糖蛋白，蛋白质部分如上所述是在RER膜上的核糖体上合成的，那么蛋白质合成之后，糖链部分是如何添加上去的呢？在ER腔面：

首先在 ER膜的多萜醇磷酸上添加形成（N-乙酰葡糖胺）2—（甘露糖）9—（葡萄糖）3，然后在糖基转移酶作用下将其寡糖芯整批移交给合成中的多肽链天冬酰胺的N原子上（N-连接）。在ER和高尔基池的转运过程中以上寡糖芯被切除只剩下最近端的两个N-乙酰葡糖胺和3个甘露糖。在Golgibody上：

修剪后依次添加上岩藻糖、半乳糖、N-乙酰葡糖胺、唾液酸，多是加在肽链的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸侧链的OH基上，（O一连接）。

蛋白质的运输：合成改造过的蛋白质如何运送出去呢？通过放射性同位素示踪证明，这些物质必须经过内质网向外运输，从这方面看，RER是物质运输的通道。○1分泌蛋白的运输——Palade model 关于分泌蛋白的运输，Palade做了系统的研究，并提出了一般的运输模型——Palade model。Palade 采用了3H-亮氨酸做脉冲标记追踪实验，表明在RER上合成的分泌蛋白，是经由内质网池进入高尔基复合体池，再包装成分泌颗粒排往胞外。

○2少量可溶性蛋白的运输：这种蛋白质在RER上合成后便转入细胞质基质中。

○3膜蛋白：这种蛋白质在RER上合成后，有两条可能途径，一是先进入ER腔中，再靠一定机制入膜，二是不经ER腔而直接入膜，这两种可能都在探讨中。

（2）膜的形成 RER膜可不断地进行自身装配和生成。在RER首先合成膜脂和内在蛋白，然后添加上酶、专一性糖和脂类，成为各种功能不同的膜。这一过程称为膜分化（membrane

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differentiation）。2 滑面内质网的功能（1）解毒作用（2）脂类合成（3）糖代谢

（4）作为分泌蛋白运输的通路另外，内质网具有贮积Ca2+的功能。

（五）内质网的发生

内质网是一种非常容易解体，也容易重新形成。关于它的发生目前来说还是个悬而未决的问题，有种种猜测或设想；例如，有人主张ER膜来自核膜，也有人意见相反；肌质网（Sarcoplasmic reticulum）

是存在于高度特化的细胞——肌纤维中的特化滑面内质网（含有几个细胞核，是一个大的合胞体）。是分布于肌原纤维之间的纵行小管状结构，主要功能是贮积钙离子，在肌肉收缩中起一定作用。（当受到冲动刺激时，可向肌浆中释放钙离子，达到一定浓度，引起肌肉收缩）。

细胞生物学教案（完整版）蛋白质的加工改造

有些蛋白质（酶）合成是先形成无生物活性的前体物，再经过加工改造才具备活性，高尔基复合体具备这方面的功能。4 膜的转变功能参与植物细胞壁的形成 6 参与溶酶体的形成五、高尔基复合体的发生

Golgj complex是一种易变结构，随时可解体和产生。关于它的发生有不同的说法，倾向性看法（普遍认为）：它是由内质网或核膜转变而来的，即：RER失去核糖体，分离成光面膜小泡，由此合并成高尔基池；或者由SER分离出小泡，合并成高尔基池。

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多数学者认为，溶酶体和其它分泌颗粒一样，其内含物是在RER上合成，输入到Golgi区，包上膜游离下来便成为溶酶体。

五、微体（microbody）

微体也是一种由单位膜围成的细胞器，在大小上很难与溶酶体相区别，只是所含酶类不同。微体是一类含有氧化酶、过氧化物酶或过氧化氢酶的细胞器，在形态上有卵圆形、哑铃形、圆球形等。

在动、植物细胞中，普遍存在两种微体，即过氧化物酶和乙醛酸循环体。1 过氧化物酶体（Peroxisome）

存在于动物细胞和高等植物的叶肉细胞中，含较多氧化酶。其主要功能表现在：

（1）解毒作用：主要体现在动物细胞，这种微体含有与生成H2O2有关的酶，也含有分解H2O2的过氧化氢酶，将代谢过程中产生的对细胞有毒害的H2O2分解。（2）分解脂肪酸等高能分子，向细胞直接提供热能。（3）与胆固醇代谢有关。

（4）执行光呼吸（乙醇酸代谢）：这一功能体现在植物细胞。过氧化物酶体是乙醇酸氧化的场所，氧化的结果是摄取氧，释放CO2，这一过程只能在光照下，与叶绿体、线粒体联合进行，称为光呼吸（photorespiration））2 乙酰酸循环体（glyoxysome）

仅存在于高等植物细胞中，参与脂类代谢过程，含有同乙酰酸循环有关的酶，也含有过氧化物酶中的酶。

种子萌发时，乙酰酸循环体降解→脂肪→糖

这一微体的主要功能是蔗糖异生作用，整个过程涉及三个细胞器、两个主要过程。

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（4）前体物被加工成成熟多肽。

前体物的穿膜活动也符合信号假说原理。即，这些前体物具有氨基端顺序或肽链内部顺序——信号肽（特称导肽，Leader peptide，高度疏水性），靠此与细胞器膜上的信号肽顺序受体结合，穿膜进入细胞器，被信号肽酶切除信号肽，参与细胞器建成或功能活动。

从以上看出，决定新合成的多肽转移到细胞的哪个部位，是存在于多肽本身的某种信息。如信号肽，导肽等。但只有这一条还不够，还必须有能识别正在合成多肽的某些蛋白质分子，以帮助多肽的转运，折叠或装配，这一类分子本身并不参与最终产物的形成，特称为分子伴娘（molecular chaperones），如信号识别颗粒（SRP）。

三、膜泡运输

（一）网格蛋白有被小泡

负责蛋白质从高尔基体的TGN向质膜、胞内体或溶酶体和植物液泡运输。另外，受体介导的内吞负责将胞外物质运往胞内等。

（二）COPII有被小泡

负责从ER到高尔基体的物质运输。

（三）COPI有被小泡

负责回收转运内质网逃逸蛋白返回内质网（“开放的监狱”）。

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（一）生物氧化的分区和定位

（二）电子传递和氧化磷酸化的结构基础

虽然电子传递和氧化磷酸化偶连在一起，但它们又是通过不同的结构完成的。1968年，E.Racker等的亚线粒体小泡重建实验说明了这一问题（图示）。

由此可见，电子传递是在线粒体内膜上，氧化磷酸化由基粒承担。电子传递链（呼吸链）（electron transport chain，respiration chain）呼吸链是由存在于线粒体内膜上的众多酶系和其它分子组成的电子传递链。（1）复合物I NADH—Q还原酶，催化NADH的2个电子→辅酶Q（2）复合物Ⅱ 琥珀酸—Q还原酶，催化电子从琥珀酸通过FAD和铁硫蛋白传至辅酶Q（3）复合物Ⅲ 细胞色素还原酶，催化电子从辅酶Q传至CytC（4）复合物Ⅳ 细胞色素氧化酶，将电子从CytC→氧。2 基粒（F1—FO复合物）的超微结构

F1—FO复合物，又称内膜亚单位、呼吸集合体、ATP酶复合物、ATP合成酶等。这一结构最初是在1962年，由Fernadezmoran经负染色在电镜下观察到的，后来D.Green将其称为线粒体基粒，后改称基粒，实际上是一种ATP酶复合体，分子量约在448000。

它是由多条多肽链构成的复合结构，可分为三部分，即头、柄、膜三部。在ATP形成过程中共同发挥作用。氧化磷酸化的偶联机制

（1）化学偶联假说（Chemieal coupling hypothesis）（2）构象偶联假说（Conformational coupling hypothesis）（3）化学渗透学说（Chemiosmotic coupling hypothesis）

亦称电化学偶联学说，是1961年英国生化学家P.Mitchell提出的。对电子传递和氧化磷酸化问题作了较为另人信服的解释，故普遍为人接受，米切尔因此而获1978年诺贝尔化学奖。这一假说的中心思想是：在电子传递过程中所释放的能量转化成了跨膜的氢离子浓度梯度的势能，这种势能驱动氧化磷酸化反应，合成ATP。

（1）NADH提供一对电子，经电子传递链，最后为O2所接受。

（2）电子传递链中的载氢体和电子传递体相间排列，每当电子由载氢体传向电子传递体时，载氢体的H+便释放到内膜外。一对电子在呼吸链三次穿膜运动，向外室排放三对H+。（3）内膜对H+具有不可透性，故随电子传递过程的不断进行，H+ 在外室中积累，造成膜两侧的质子浓度差。

（4）外室中H+有顺浓度梯度返回基质的倾向，当H+通过F1—FO复合物时，ATP酶利用这一势能合成ATP。

（5）F1—FO复合物需2个质子合成一个ATP。

细胞生物学教案（完整版）叶绿体膜（chl membrane）

是两层光滑的单位膜（内、外膜）6-8nm，也称外被（outer envelope），是一个有选择的屏障，控制着叶绿体代谢物质的进入和排出。2 基质（stroma）

指叶绿体膜包围的，无结构，呈流动状态的物质。即叶绿体内膜与类囊体之间无定形物质，在基质中存在：

（1）叶绿体DNA 环状，每一叶绿体内可含有几十个拷贝；（2）70S核糖体；（3）mRNA、tRNA；（4）酶类；（5）RUBP羧化酶；（6）各种离子。3 类囊体

类囊体在基质中有两种形式存在，一种是较小的扁囊，多个5—30（10—100个）相互叠置成一摞，形成的结构称基粒（grana）。每一叶绿体中约含有40—80个基粒。组成基粒的类囊体称基粒类囊体（granum-thylakoid）或基粒片层（grana lamella）。另一种是较大的扁囊，贯穿于基粒之间，称基粒间类囊体或基质类囊体（stroma-thylakoid）或基质片层（stroma lamella）。它们顺着叶绿体的纵轴彼此平行排列。其存在意义在于，使膜片层的总面积大大超出叶绿体的面积。

可见基粒thylokoid中有PSI和PSII的机能单位，并分布在膜内表面，是PSII核心颗粒和捕光复合物结合成的。

而基质thylokoid中多有PSI的机能单位，多布于膜外侧。

除上述内在蛋白外，还有组成电子传递链的众多载体，包括○1PQ（质体醌）、○2PC（质体兰素，plastcyanin）、○3细胞素（Cytb—559，Cytf—553，Cytb6—563等）、○4铁硫蛋白（铁氧还蛋白ferrdoxin，Fd）、○5黄素蛋白。故将类囊体称为光合膜。

三、化学组成四、叶绿体的功能——光合作用（photosynthesis）

绿色植物细胞，吸收光能，还原CO2，并利用水提供氢合成碳水化合物，同时放出分子氧的过程，称为光合作用。总过程分为两个阶段：光反应和暗反应。

（一）光反应（Light reaction）

叶绿素等色素分子捕获光能，将光能转化为ATP和NADPH的化学能，并放出氧的过程，是在类囊体膜上进行的，为能量转换过程。

光反应包括三个基本反应：原初反应、电子传递反应、光合磷酸化。

（1）原初反应（primary reaction）：指聚光色素分子吸收光量子传到反应中心进行光化学反应的物理过程。包括光能的吸收、传递与转换。

（2）电子传递反应：包括三个阶段：NADP+的还原反应；PSII与PSI之间的传递；放氧反应。（3）光合磷酸化反应：在有光存在下，当电子沿电子传递链传递时，形成ATP的过程称为光合磷酸化（photophosphorylation）。

当电子从还原势高处（Q）向还原势低的PSI传递时，能量下降，利用这一能量将ADP磷酸化形成ATP，这一过程称非循环式光合磷酸化（电子通路是开放的）。

当NADPH NADP+比值大时（缺少NADP+时），铁氧还蛋白（Fd）则将电子通过cytb6、cytf、pc传给P700+，利用这一能量使ADP磷酸化形成ATP，称循环式光合磷酸化（电子通路是闭合的）。（4）光合磷酸化机制在一对电子的传递过程中，膜外消耗了三个质子，膜内则增加了四个质子，随着过程的不断进行，膜内外便建立了质子梯度，有向膜外穿出的趋势，当每3对H+通过CF1-FO复合物时，在CF1的催化下，合成一个ATP。

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（二）暗反应（dark reaction）

利用光反应产生的ATP和NADPH还原CO2形成碳水化合物，将活跃化学能变为稳定化学能，是在叶绿体基质中进行的。为物质代谢过程。

在高等植物固定CO2有三条途径：卡尔文循环（C3途径）、C4途径（Hatch-slack途径）和景天科酸代谢。卡尔文循环是最基本、最普通的，只有这一途径具备合成淀粉之能力，又称C3途径。

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线粒体的过程大致为：○1带有N-末端导肽的前体蛋白质首先与外膜上受体结合；○2蛋白质横跨外、内膜；○3N-末端导肽被基质中的蛋白酶切制；○4活化的成熟蛋白质进入基质。

五、线粒体、叶绿体的增殖与起源

（一）线粒体的增殖

（二）叶绿体的发育、增殖和起源

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二、核孔（nuclear pore）现多称核孔复合体（nuclear pore complex）

核孔直径通常在70—80nm或更大（80—120nm），70nm为常见，通道直径只有9nm。核孔数目在各细胞有所不同，一般占膜面积的8%。代谢旺盛，分化程度低，转录活动强的细胞，数目多，密度大。如两栖类处于灯刷染色体阶段和卵母细胞，密度可达35—65/μm2，总数达30×106个，而同一个体（两栖类）的成熟红细胞密度只有3个/μm2，总数只有150—300个。

（一）结构模型

对核孔复合体结构的解释有：纤丝模型、捕鱼笼式模型、圆柱状模型等。纤丝模型（Franke & Scheer 1974）在内外口边周有密电子的环状物质存在，称为环带，环带不是匀质的，其结构包括孔环颗粒（annular granules）：在内、外口周缘各排列有8个对称的、直径约10—25nm的球状颗粒，即孔环颗粒。孔环颗粒本身是由微细粒子和纤丝相盘绕而成。纤丝可分别在核被膜的核质面和胞质面与细胞核、细胞质中的基质蛋白相连甚至可以伸出很多（20—60nm）。中央颗粒（central granules）中央栓：在核孔中央有一粒状或棒状的颗粒，称中央颗粒，直径约5—30nm，并不充满整个核孔。中央颗粒有纤丝与孔环颗粒及周围孔壁相连，推测它与核孔的开闭有关。由于它具有核糖核蛋白体性质，在核质交换中起一定作用。所有人认为可能是由核内向胞质移动的核糖体前体一时附着于核孔，尚无定论。此外，还有辐（8个）、伸向核质，胞质的纤维等。

2捕鱼笼式模型（滴漏样模型）：此模型从横向看，从周边到核孔中心依次为环、辐、栓。从纵向看，由核外到核内依次为胞质环、辐（+栓）、核质环（核蓝），以及与核篮相连的“caber”网络。

胞质环，又称外环。

核质环则称为内环，向内形成捕鱼笼式的核篮。

辐由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称，进一步分为柱状亚单位、腔内亚单位和环带亚单位。栓（中央栓或中央颗粒）“transporter”。3 圆柱状模型（1992）。

（二）化学成分核孔蛋白（nucleoporin,Nup）

（三）核被膜的主要功能屏障作用核被膜为内膜系统的组成部分，是将DNA局限在细胞核的关键结构，使细胞功能区域化。核——质间物质和信息的通道

通过膜的物质运输：（1）部分离子、水分子、100道尔顿以下的小分子（单糖、双糖、āā、核酸、组蛋白、RNA聚合酶、DNA聚合酶等）可以自由通过核膜；（2）有些大分子物质常以小泡形式排出核外（内膜局部先形成小泡，移向外膜，融合后排出，另外方式是物质先进入核周腔，然后经外膜外排或进入与核周腔相通的内质网腔。

通过核孔复合体的物质运输：核孔复合体可看作是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，构成核质间双功能、双向选择性运输的通道，双功能分为被动运输和主动运输。双向性为介导入核和出核转运。

被动扩散：功能直径约9—10nm，甚至12.5nm，允许离子、水溶性分子、代谢物小蛋白分子穿梭于核—质之间，进行自由扩散和协助扩散。

主动运输：对进出核的物质具高度选择性。表现在（1）对运输颗粒大小的选择，有效直径可调节；（2）是一个信号识别与载体介导的过程，需要ATP；（3）具有双向性。

进核物质（核输入）：复制、转录、染色体构建、核糖体组装等所需因子及酶运至核内。亲核蛋白的核输入：此类蛋白质一般含有特殊的氨基酸信号序列，称为核定位信号（NLS），存在于亲核蛋白的功能区域，对蛋白质进入核起“定向”“定位”的作用，从而保证整个蛋白质通过核孔的核输入。NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，可以是连续的或不连续的，指导进入核后也

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不被切除。

出核物质（核输出）：各种RNA、核糖体亚单位。RNA的核输出是一种具有高度选择性的信号指导的过程。例mRNA及U1snRNA的5’端m7G帽子结构是二者核输出的关键，此现象称作帽结合活性。此外，RNA无论在核内还是核外，都是以RNA –蛋白质复合体形式存在，RNA的出核实际上是RNA-蛋白质的出核，蛋白质分子上可能有出和出核信号，称核输出信号（NES）。3 作为酶分子的支架

核膜上富集大量酶系（约50种），以膜蛋白形式镶嵌在核膜的磷脂分子层中，彼此保持一定的间距和组合，使各种生化反应有序进行，并进行彼此间的正、负反馈调节。4 作为基因调控的阀门

核膜可能参与DNA的合成及RNA前体的修饰。由于三种RNA分子要通过核孔进入胞质，所以核孔的启闭和孔径的变化，能直接有效地调节转录信息的流量。5 在染色质（体）的定位及细胞分裂时发挥作用

染色质的终未细丝常常连接在核孔上，这有助于解释为何非常复杂的染色质在异常活跃的细胞核内不致紊乱。具有某些生物合成之功能核膜上附有核糖体，可进行蛋白质的合成。

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生物界物种的多样性寓于DNA分子4种核苷酸千变万化的不同排列之中。DNA一级结构具多样性；二级结构具有多型性。DNA二级结构具有多形性 2 染色质蛋白质

（1）组蛋白：与DNA非特异性结合。这种蛋白质种类不多，都含有较多的碱性氨基酸，如精、赖氨酸，依所含这两种氨基酸的比率不同将组蛋白分为五类。

（2）非组蛋白：指染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质，故又称序列特异性DNA结合蛋白。3 序列特异性DNA结合蛋白的不同结构模式

序列特异性DNA结合蛋白，在与DNA结合时，其结构域可有以下几种不同的模式。

（1）α螺旋—转角—α螺旋模式（2）锌指模式（3）亮氨酸拉链模式（4）螺旋-环-螺旋结构模式（5）HMG框结构模式

三、染色质的基本结构单位——核小体

（一）实验证据

1、用温和方法使核破碎，将染色质铺在钢网上在电镜下观察，间期染色质呈纤丝状结构，直径约在20—30nm，称染色质粗纤维。

2、进一步用盐溶液处理，则显示10nm串珠状结构，称染色质细纤维，实际上是由核小体串连成的丝状结构—核小体丝。

3、再用微球菌核酸酶消化10nm的染色质细纤维后进行电泳，则得到200个bp或其倍数的DNA片段。

据此，Olins等提出了核小体结构模型。也曾称钮体（υ—body）和核粒。其结构要点包括：（1）每个核小体包括200bp左右的DNA和一个组蛋白八聚体分子及一分子组蛋白H1；（2）[H2A、H2B、H3、H4]2 组成球形组蛋白的八聚体；【H2AH2B(H3)2?(H4)2H2AH2B】（3）166bp的DNA（核心DNA）以左手方向盘绕八聚体2圈，不含H1时，为146个bp的DNA缠绕1.75周。（组蛋白H1和166bpDNA的核小体结构称为染色质小体）（4）H1锁封DNA进出口，附在八聚体上

（5）34bp（0~80）左右DNA连接两核心结构——连接区DNA（Linker DNA）

Olins & Kornberg认为：多个核小体连接而成10nm的形似念珠的染色质丝（核小体丝）是染色质的一级结构。

四、染色体包装的结构模型

（一）多级螺旋模型螺线管（体）（粗纤维）（二级结构，间期存在形式）

2超螺线体（管）（超粗纤维）（三级结构，是染色质在有丝分裂前期的存在形式）

美人Bak（1977）观察到，由30nm的螺线体再进一步螺旋化，便形成一条直径为400nm（0.4μm）的圆简状结构，即为超螺线体。染色（单）体（Chromosome）（四级结构，是染色质在有丝分裂中期的存在形式）

由超螺线体再经折迭螺旋，形成长2—10μm直径约2000nm（2μm）的染色单体，由于在间期已经复制，故这时观察到的染色体，应包括两条染色单体。

（二）染色体骨架一放射环模型

主要解释30nm的螺线管如何进一步包装成染色体的。由Leammli等报道，认为：30nm螺旋管折叠成环，沿染色体纵轴由中央向四周伸出，构成放射环。

纵轴的中央为非组蛋白构成的染色体骨架，由30nm的螺线管折叠形成的DNA侧环（18个）从骨架向四周伸出形成“微带”，大约106个微带纵向排列构成子染色体。

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五、常染色质和异染色质

常染色质（euchromatin）：指间期核内染色质丝折叠压缩程序低，处于伸展状态，染色较浅的染色质。染色质丝折迭疏松，含有单一的或中等重复顺序的DNA，大多数能进行转录，（是具有活动功能的染色质）。但并非所以基因都具转录活性。其位置常远离核内膜。

异染色质（heterochromatin）：指间期核中染色质丝折叠压缩程度高，处于凝集状态，染色较深的染色质，实际上是染色质丝未伸展开的部分，又称为染色中心和假核仁。这部分染色质很少转录，处于不活动状态，其位置近核被膜。

（1）结构异染色质、组成型异染色质（constitutive heterochomatin）：又称恒定型异染色质，指在各种类型细胞，除复制时期以外的整个细胞周期都保持浓缩状态的染色质，最后复制。（2）兼性异染色质（Facultative heterochromatin）：又称功能型异染色质，指在某些细胞类型或一定发育时期和生理条件下，由原来的常染色质凝缩，并丧失基因活性变成的异染色质。

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CEN 着丝粒DNA序列——使两组子染色体平均分配到子细胞中去； TEL 端粒DNA序列——保证染色体的独立性和稳定性。

三、核型与染色体显带

四、两种巨大染色体（giant chromorome）

（一）灯刷染色体（lampbrush chromosome）

（二）多线腺染色体（polyrene chromosome）

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亦称转移酶I或T因子，是肽链形成时，催化氨基酸之间形成肽键的肽合成酶(催化P位上肽酰tRNA的基羟基与处在A位上氨酰基tRNA的氨基之间形成肽链)。位于大亚基上（“座斗”和“右侧扶手”）

rRNA与蛋白质比较，在核糖体上，rRNA是主要作用成分。此外，尚有其它众多因子。

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肌钙蛋白（tropnin）

（2）非肌肉细胞中的微丝结合蛋白

横连蛋白提供肌动蛋白的结合部位，将几条肌动蛋白丝连结起来。主要包括：α-辅肌动蛋白、细丝蛋白、毛缘蛋白、纽带蛋白等。

戴帽蛋白（切断和封端蛋白）可结合到肌动蛋白丝的一端，调节丝的长度和装拆，如凝溶蛋白、断解蛋白、绒毛蛋白等。

单体稳定蛋白可结合肌动蛋白单体，抑制G-肌动蛋白的聚合。

（二）装配

微丝是一种动态结构，持续进行组装和解聚。微丝可以随环境不同发生装配和解聚。G-actin可在微丝两端添加，但（+）极组装的速度较（-）极快，在一定条件下，可表现为一端因加亚单位而延长，另一端因亚单位脱落而减短，这种现象称踏车行为。

（三）特性

微丝对某些药物具明显的反应，其中主要的一种是细胞松弛素B（cytochalasin B），是从真菌长蠕孢代谢物中提取的一种生物碱，对微丝具有专一破坏作用（可切断微丝）。可利用此特性来研究微丝在细胞中的作用。

鬼笔环肽则可抑制肌动蛋白丝的解聚，使肌动蛋白纤维稳定。只与F肌动蛋白结合，而不与G肌动蛋白结合。

（四）功能

从已有资料来看，微丝具有多方面功能，但主要表现在两大方面：一是与微管一样起支架作用，维持细胞形状；二是参与细胞的各种运动。下面仅就微丝的运动作用作一介绍。1 肌肉收缩

（1）结构与化学组成肌肉→肌纤维束→肌纤维（肌细胞）→肌原纤维。此外，肌纤维中还有横小管和肌质网等。肌原纤维的结构：光、电镜下观察，肌原纤维上排列着整齐的明、暗相间的带（横纹）。与Z线相连的为细肌丝，处于暗带的为粗肌丝。肌节就是由粗、细肌丝平行相间排列而成。（2）收缩机制

电镜下观察肌肉收缩时肌原纤维的变化，发现A带长度不变，只是Ⅰ带随收缩程度不同而有变化，由此推论粗肌丝的长度是不变的。

又知道，从一个肌节的H带未端到下一个肌节的H带起端，这一距离等于细肌丝总长度，当肌肉作最大收缩时，H带消失，而这一距离总长度未变，故认为细肌丝的长度也未发生变化。据上述现象，1959年，赫胥黎和汉森（Huxley ＆ Hanson）提出了肌肉收缩的滑动学说——“滑动丝模型”，认为在肌肉收缩时肌纤维长度的改变是由于两类肌丝相互滑动之结果，2 微绒毛微绒毛的轴心结构是典型的高度有序的微丝束，不具收缩功能。应力纤维应力纤维是真核细胞质的平行排列的微丝束，具有收缩功能。可能在细胞形态发生、细胞分化和组织形成等方面发挥作用。细胞质流动（cytoplasmic streaming）有两种细胞质流动方式：胞质川流和穿梭运动。5 细胞移动指整个细胞的运动：a、具鞭毛、纤毛的细胞运动（眼虫、草履虫、精子等）靠微管滑动；b、不具鞭毛、纤毛的运动（变形虫、白血球、巨噬细胞）靠微丝运动的，胞质溶液中的微丝束。在细胞分裂中的作用（胞质分裂环）

二、微管（microtubule）

（一）形态结构及化学组成微管是细胞质中细长而具一定硬性的圆管状结构（中空圆筒状），外径24~25nm；内径15nm，长度变化不等，可达数微米。它是一种蛋白质性质的细胞器，广泛存在于真核细胞中（近来在少数

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细菌中也有发现）。

1967—1968年发现组成微管的化学成分主要是微管蛋白（tubulin），是一种酸性蛋白质。1971年知道这种蛋白质有两个亚基（两型）——α型和β型。通常情况下，二者结合在一起，成为异二聚体，是构成微管的基本单位。

组成微管的化学成分除微管蛋白外，还包括其它一些蛋白质。通称为微管关联蛋白。主要分为两类：一是微管动力蛋白（马达分子），如Kinesin、Dyenin 等。对物质延微管运动起定向驱动作用。二是微管结合蛋白，已发现两大家族，即MAP蛋白类和Tau蛋白类。它们对骨架空间构建及细胞形态建成的关系极为密切。另外，还有一种称为tau蛋白，它可以控制微管延长。

（二）微管的装配

微管是一种不断更新、多变的细胞器，能自行聚合（装配）和解聚（分解）。装配方式是：首先α微管蛋白和β微管蛋白形成αβ二聚体，然后二聚体首尾相接形成原纤维，进一步经过侧面增加而扩张成片层。当聚合达到13条原纤维时，合拢形成一段微管（带状→片状→筒状）。新的二聚体不断添加上去，使微管延长。

（三）微管的特性（properties）

微管对某些外界因子敏感首先低温和高钙可促进微管分解。此外，每一异二聚体上有秋水仙素和长春花碱等的结合位点，一旦结合则阻止微管聚合，并引起原有微管解聚。所以秋水仙素是微管的专一性抑制剂，常用作细胞分裂的阻断剂。

紫杉酚，重水（D2O），二者可促进微管装配，增加其稳定性。

（四）微管的功能

微管具有多方面功能，主要是支架和运动，现综合如下： 1 支架作用——维持细胞形状 2 控制细胞内物质运输 3 参与非肌细胞的运动控制细胞分裂时染色体的运动 5 微管组成的细胞器——中心粒、基体

三、中间纤维（丝）（intermediate filament，IF）

亦称中等纤维或居间纤维。直径介于微管与微丝（粗肌丝与细肌丝）之间，直径10nm。无论秋水仙素，还是细胞松弛素B对此均无作用。

（一）成分

中间纤维成分复杂，类型多样。根据中间丝组织来源及免疫性性质不同分为：

○1张力丝（角蛋白丝）：又称张力原纤维，存在于动物上皮、表皮细胞，由角蛋白组成。（如桥粒的胞质斑上）。

○2结蛋白丝：存在于平滑肌，由结蛋白组成，为肌球、肌动蛋白丝提供支架。

○3波形丝：存在于成纤维细胞、间质细胞、中胚层来源的细胞，外形呈波纹状，由波形纤维蛋白组成。

○4神经丝：存在于神经细胞，组成网状。○5神经胶质纤维：存在于神经胶质细胞。

（二）结构特征及装配非螺旋化的头部（N端）和非螺旋化的尾部（C端），其氨基酸顺序和肽链长度在不同中间纤维中差别较大。中部为中间纤维的主干，称为杆部（rod），长40-50nm，是由两个相邻亚基的对应α-螺旋区形成的双股超螺旋。此部分高度保守，在不同中间纤维都是类似结构。

在形成中间纤维时，首先是两条中间纤维多肽链形成超螺旋二聚体，然后两个二聚体反向平行以

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半交叠方式形成四聚体，再由四聚体首尾相接形成原纤维，最后每8根原纤维构成圆柱状的10nm中间纤维。

（三）功能

目前，对中间丝的功能了解甚少，根据现有资料，综合归纳下面几点：○1比微管、微丝耐消化（相当稳定），估计对核有固定作用，强制细胞核处在一定位置。○2可能与微管、微丝一起，共同起某些物质的运输作用。○3细胞分裂时可能对纺锤体和染色体有空间定向支架作用，并负责子细胞中细胞器的分配与定位。另外，通过桥粒，中间纤维在细胞间连续，对维持上皮连续性至关重要。由于中间纤维蛋白的表达具有组织特异性，推测它与细胞分化关系密切，对胚胎发育，上皮分化有影响作用。另外，对RNA的运输及转译活动有影响。

四、微梁网架（microtrabecular lattice）

微梁网架是70年代由美国学者Porter用超高压电镜发现的，是细胞质中一些细短纤维连接成的不规则的网架（示图）。直径在2—3nm、3—4nm长度一般小于0.2μm。这些纤维在细胞质中不形成集束，主要横跨在微管与微丝之间，形成致密的立体网络，起更精密的支架作用。

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时，首先进行旺盛的物质合成，为进入S期作各种准备。2 S期

S期长短差异，是与复制单位多少决定的。

S期的活动，是由于细胞内产生了一种蛋白质性质的DNA合成诱导者。有人将S期细胞与G1期细胞融合后培养，可引起G1期细胞核DNA复制提前。3 G2期继续为进入M期创造物质条件

细胞能否顺利通过G2期进入M期，受到G2期检验点的控制，这一调控点有人称作R2。有人设想，可能与cAMP有关，也有人认为抑素在该期仍有作用。当这种细胞受适宜刺激后，无需DNA复制，可直接进入周期。4 M期

（三）细胞周期的研究方法 1 细胞周期各时相长短测定

（1）标记有丝分裂百分数法（Percentage of labelled mitosis，PLM法）此法目的是测定某一细胞群体的细胞周期的总时间Tc和各个时相的时长。

方法简述：给机体注入3H—TdR，处于S期细胞吸收3H—TdR被标记，随后G2期细胞开始出现标记细胞，接着在一短的tm时间后，出现的全是标记分裂相，并在ts—tm时间内保持不变，最后标记分裂相聚然消失。依标记分裂指数曲线升降过程，可推求出细胞周期各时相的时长。（2）流式细胞分选仪测定法细胞周期同步化法（cell synchrony）是指将细胞群体阻留在细胞周期同一时相的方法。自然同步（natural synchrony）在自然界中，有些生物本身有部分地或短时间的细胞分裂同步的现象。

人工同步法指用人为的方法，使培养细胞分裂同步化。

（1）诱导同步法（induction synchrony），这一方法是用物理、化学方法处理培养细胞，使之停留在细胞周期的某一时相。

a、DNA合成阻断法（代谢抑制法）：过量TdR可将细胞阻止在G1/S交界处。b、中期阻断法（分裂抑制法）秋水仙碱→M期缺异亮氨酸→G1期

（2）选择同步法（selection synchrony）用人工方法，从细胞群体中选出某一发育时期的细胞。

a、分裂细胞收获法： b、细胞沉降分离法： c、选择性失活法： d、膜淘洗法：细胞融合法利用不同时相细胞间的融合，可以探讨各时相的生化变化及调控。

（四）特异的细胞周期卵裂之特点：

○1周期短，几乎只有S、M。

○2卵内物质重新分布而无细胞的生长。○3核质比例越来越大渐近正常细胞。

二、细胞分裂（cell division）

（一）原核细胞的分裂

原核细胞和真核细胞的细胞分裂方式有很大的不同。原核细胞的分裂方式简单，细胞周期短，在适宜条件下可大量繁殖（如细菌每20分钟就可分裂一次），其分裂方式为一分二或二分裂，习

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惯上又称无丝分裂或直接分裂。

（二）真核细胞的分裂

真核细胞的分裂较原核细胞复杂的多，根据细胞在分裂过程中所表现的形式不同，大体分为三种类型，无丝分裂，有丝分裂和减数分裂。1 无丝分裂（amitosis）

又称直接分裂（direct division）因为这种分裂方式是细胞核和细胞质直接分裂。是发现最早的一种细胞分裂方式。早在1841年，R.Remak首先在鸡胚血细胞中观察到这种分裂方式。因为在分裂过程中没有出现纺缍丝和染色体的变化，所以1882年，Flemming提出无丝分裂的概念。2 有丝分裂（mitosis）

最初称这种分裂方式为核分裂（karyokinesis），因为在分裂过程中出现纺缍丝和染色体等一系列变化，然后才出现细胞的真正分裂，所以又称为间接分裂（indirect division）或有丝分裂。1882年Flemming提出，还由于这种分裂方式是多细胞生物体的体细胞的分裂方式，故又称体细胞分裂。

有丝分裂过程的分析

有丝分裂是一连续的复杂动态过程，为叙述方便，根据形态学上的变化，按这些过程的先后顺序分为前期（前中期）、中期、后期和未期。下面以动物细胞的分裂为例，说明各期特点胞质分裂（cytokinesis）

除特殊组织细胞外，多数细胞在染色体解旋和核膜形成的同时，便进行细胞体的分裂，或称胞质分裂。但也有胞质分裂与核分裂不同步的。

动物细胞的胞质分裂，是以缢缩和起沟的方式进行的，缢缩的动力推测是由于在细胞质周边有一个微丝组成的“收缩环”，它的紧缩使细胞产生缢束，在缢束处起沟，使细胞一分为二。植物细胞的胞质分裂，因带有细胞壁的缘故，另具特点。是靠形成细胞板来完成的。

在分裂未期，赤道面处的纺缍丝保留下来，并增加微管数量，向四周扩展，形成桶状结构—成膜体（phragmoplast）。来自内质网和高尔基复合体的含有多糖的小泡移向成膜体，小泡膜融合在一起而成为细胞板（cell plate）。一些充满果胶类物质的小泡，继续向细胞板间添充，形成中胶层及初生壁成分。最后细胞板两层膜和亲体细胞的质膜融合，将细胞一分为二。3 减数分裂（meiosis）

meiosis是真核细胞中一种特殊类型的细胞分裂，出现在进行有性生殖的生物的生殖细胞中，是1883年Beneden最先阐述的，指通过两个细胞周期使染色体数目减少一半的细胞分裂方式。由于发生在生殖细胞成熟过程中，所以又有成熟分裂（maturation division）之称。

通过减数分裂使亲代与子代之间的染色体数目保持恒定，保证了物种的相对稳定性；另外在减数分裂过程中，发生非同源染色体的重新组合，以及同源染色体间的部分交换，从而使配子的遗传基础多样化，这就为生物的变异及其对环境条件的适应性提供了重要的物质基础。因此，减数分裂是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。（1）由mitosisi向meiosis的转变

精原细胞和卵原细胞是进行mitosis的，为什么到了初级性母细胞就改为减数分裂了呢？是什么因素控制调节这种分裂方式的转变的呢？这些问题尚不清楚，推测可能是多因素的综合作用结果，不过根据有些学者初步实验，可以断定这种转变是发生在前减数分裂的G2期。减数分裂前间期的G2期。

（2）减数分裂过程的分析

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减数分裂Ⅰ有其鲜明特点，主要表现在前期Ⅰ染色体配对和基因重组。减数分裂Ⅱ与一般有丝分裂雷同。

前期Ⅰ根据染色体的形态变化可划分为以下几个时期：细线期

偶线期（合线期）粗线期双线期Meiosis的生物学意义及其与Mitosis之比较 5 影响细胞分裂的因素

能够影响细胞分裂的因素很多，而且极为复杂，目前还没达到对其全面认识的水平，下面仅就已取得的资料作一介绍。

（1）细胞大小（2）抑素（3）cAMP（4）激素（5）接触抑制（contact inhibition）

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是细胞周期调控者，是诱导细胞进入M期所必需。

进一步的实验又证明，周期蛋白可能参与MPF的功能调节。MPF的生化成分包括两个亚单位，即Cdc2蛋白和周期蛋白。当两者结合后，表现出蛋白激酶活性。Ccd2为催化亚基，周期蛋白为调节亚基。

四、CDK激酶和CDK激酶抑制物 1 CDK激酶

在分离的10多个cdc2相关基因所编码的蛋白质（Cdc2）都含有两个共同特点：一个是它们都含有一段类似的氨基酸序列，另一个是它们都可以与周期蛋白结合，并将周期蛋白作为其调节亚基，进而表现出蛋白激酶活性。因而它们被统称为周期蛋白依赖性蛋白激酶（Cyclin-dependent kinase），简称CDK激酶。所以后来又将cdc基因称为CDK基因。实际上CDK是cdc2（细胞分裂周期基因）等基因编码的蛋白激酶（P34cdc2激酶、P34cdc28激酶等）。2 CDK激酶抑制物

指细胞内存在的一些对CDK激酶活性起负性调控的蛋白质（Cyclin-dependent kinase inhibitors，CDKIS）。是能与CDKS结合并抑制其活性的一类蛋白质，是CDKS的负调控因子，具有确保细胞周期高度时序性的功能，在细胞周期的负调控过程中扮演重要角色。目前已发现多种。

细胞周期“驱动器”：指推动细胞周期的进程及各个时相间过渡的一组全酶复合物，包括CDKS，CDKIS及CDKS的正调控因子——周期蛋白（cyclin）。

五、细胞周期运转调控

在细胞周期中最主要的事件是遗传信息载体DNA在“DNA复制期”进行复制，DNA复制的起始标志着细胞周期的启动。因此，对DNA复制起始的调控是控制细胞周期的重要环节。

（一）DNA复制起始位置的调控

DNA复制的起始位置通常不是随机的，而是从染色体某一特定位点上开始。这个位点被称为DNA复制起始点（Origin of DNA RepLication），当前最为流行的观点是，DNA复制起始点是通过起始蛋白质结合在特定的DNA顺式序列上形成的。这一模型在原核生物和动物病毒的DNA复制中得到证实，但真核细胞要远比该模型复杂得多。

DNA起始序列（ARS：Autonomously Replication Seguence）；起始蛋白质（ORC：origin Recognition complex）

（二）复制起始位置的选择发生在G1期

G1期早期的CHO细胞核放入爪蟾卵抽提物中进行体外复制，DNA复制起始位置是随机的；G1期中晚期的CHO细胞核放入瓜蟾卵抽提物中复制，其起始位置就与细胞自身体内复制起始位置一致，不再是随机的了。

这表明在真核生物细胞周期的G1期中存在一个DNA定点复制的调控点，这个点被称为“DNA复制起始位置决定点（Origin Decision Point，ODP）。这是继70年代中期发现的细胞生物学教案（完整版）

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是生物体内由正常细胞转变成的不受控制地恶性增殖细胞，细胞一旦发生癌变，其生物学属性则发生一系列变化。可认为是不正常的细胞分化过程。

一、主要特征

二、致癌因素

三、癌基因（Oncogene，onc）与抑癌基因 60年代末发现癌基因的存在。

本世纪初（1908）发现多种病毒可引起肿瘤的发生，称这些病毒为肿瘤病毒或致癌病毒（Oncogenic virus），有DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒，主要的是RNA肿瘤病毒，被称为逆转录病毒（retrovirus）。其中含有病毒癌基因（V-oncogne）RNA肿瘤病毒 ↓侵染寄主细胞 RNA ↓反转录 cDNA（互补DNA）↓ DNA双螺旋 ↓

整合到寄主染色体一同复制，此时称细胞癌基因（C-oncogene）或原癌基因（proto—oncogene）

指存在于细胞中的与V-oncogene相对应的同源序列。原癌基因（细胞癌基因）存在于正常的细胞中，处于被阻遏状态或许还参与细胞正常活动。但是 Proto-oncogene（C-oncogene）↓致癌因子

oncogene（癌基因）↓

导致细胞发生癌变

细胞生物学教案（完整版）的一组蛋白质。目前已分离纯化或鉴定的有几百之多，主要包括各种基因调控蛋白。其功能都是通过与特异DNA序列相互作用而实现的，因此反式作用因子必须具备两种能力：一是它们必需识别定位在影响特殊靶基因的增强子、启动子和其它调控元件中的特异性靶序列；二是对于一个转录因子或正调控蛋白还要求它们能够通过与RNA聚合酶或其它转录因子结合而行使功能。

三、转录后水平调控

1、hnRNA的修饰加工

a、5′末端“戴帽”：即在5′末端的鸟嘌呤的N-7位上产生甲基化，变成7-甲基鸟苷（M7G），使5′末端成为5′-M7G-PPP。

生物学意义：可能阻止5′末端继续添加核苷酸，不受磷酸酶和核酸酶降解，起稳定mRNA的作用，并利于同核糖体小亚基结合，形成起始复合物。

b、3′-末端加“尾”：即在3′末端加上多个（200-250个）腺苷酸，形成PolyA“尾”。生物学意义：促使3′末端与内质网结合，而使3′末端稳定，另外可能有延长mRNA寿命的作用。利于从核孔中输出。

c、部分核苷酸甲基化：某些腺苷酸的细胞生物学教案（完整版）

蛋白质。所以认为，在真核细胞对基因表达调节的一条重要途径是产生稳定性的mRNA，处于隐蔽状态，在一定条件下进行翻译。

1、mRNA的稳定性

通过mRNA稳定性的变化来调控基因表达。原核细胞绝大多数的mRNA不稳定，靠其快速合成和快速降解来调整其基因表达以适应环境之变化。

真核细胞的mRNA相对来说稳定的多，影响mRNA的稳定性除mRNA分子3`端特殊信号序列外，某些mRNA的稳定性还受细胞外信号的影响。如激素。

在3`端非翻译区含有一长段含A和U的核苷酸序列，与其不稳定性有关。

2、mRNA翻译起始的调控