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细胞生物学(电子版)

目录

CONTENTS

细胞概述与基本结构

细胞膜及其功能

细胞质基质与细胞器

细胞核与遗传信息表达

细胞增殖与周期调控

细胞分化、衰老和死亡

01

CHAPTER

细胞概述与基本结构

细胞是生物体的基本结构和功能单位，所有已知生物都由细胞组成。

细胞的发现历程：从17世纪列文虎克首次观察到微生物，到19世纪施莱登和施旺提出细胞学说，再到20世纪电子显微镜的发明和应用，人类对细胞的认识不断深入。

无核膜包被的细胞核，遗传物质裸露，细胞器简单，只有核糖体一种细胞器。

原核细胞

有核膜包被的细胞核，遗传物质被核膜包裹，细胞器复杂多样，包括线粒体、叶绿体、内质网等。

真核细胞

不同生物和不同类型的细胞大小差异很大，从几微米到几百微米不等。

细胞大小

细胞形态多样，有球形、椭圆形、立方形、柱状、扁平形等。

细胞形态

02

CHAPTER

细胞膜及其功能

构成细胞膜的基本骨架，具有亲水头部和疏水尾部，形成脂质双层结构。

磷脂双分子层

膜蛋白

糖类

分为内在膜蛋白和外在膜蛋白，贯穿或附着于磷脂双分子层，执行多种生物功能。

与膜蛋白或磷脂结合形成糖蛋白或糖脂，参与细胞识别、信号传导等过程。

03

02

01

简单扩散

易化扩散

主动转运

膜泡运输

脂溶性物质顺浓度梯度自由扩散，如氧气、二氧化碳等。

物质逆浓度梯度转运，需要消耗能量，如钠钾泵、质子泵等。

非脂溶性物质在膜蛋白帮助下顺浓度梯度扩散，如钠离子、钾离子等。

大分子物质通过膜泡的形成和融合进行跨膜运输，如内吞作用、外排作用等。

受体介导的信号传导

细胞外信号分子与膜受体结合，引发细胞内信号级联反应。

G蛋白偶联受体信号传导

G蛋白作为信号转换器，将细胞外信号转换为细胞内信号。

酶联受体信号传导

细胞外信号分子激活膜受体上的酶活性，引发细胞内信号级联反应。

离子通道介导的信号传导

离子通道的开闭直接受细胞外信号分子的调控，影响细胞内离子浓度和电位。

负责物质跨膜运输的膜蛋白，如载体蛋白、通道蛋白等。

识别并结合细胞外信号分子的膜蛋白，启动信号传导过程。

具有催化功能的膜蛋白，参与细胞代谢和信号传导等过程。

连接细胞膜与其他细胞结构或细胞外基质的膜蛋白，维持细胞形态和稳定。

运输蛋白

受体蛋白

酶蛋白

连接蛋白

03

CHAPTER

细胞质基质与细胞器

细胞质基质主要由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。

细胞质基质是细胞代谢的主要场所，为各种细胞器提供所需要的物质和环境，同时也是细胞器之间相互作用的媒介。

作用

组成

线粒体

线粒体是细胞内的“动力工厂”，通过氧化磷酸化作用，将有机物中储存的化学能转换为ATP中的化学能，供细胞各种生命活动所需。

叶绿体

叶绿体是植物细胞中的能量转换器，通过光合作用，将光能转换为有机物中的化学能，同时产生氧气。

核糖体

核糖体是细胞内蛋白质合成的场所，由rRNA和蛋白质组成，能够将mRNA上的遗传信息翻译为蛋白质。

内质网

内质网分为粗面内质网和光面内质网，是细胞内蛋白质合成、加工、分选和运输的重要场所，同时也参与脂质的合成和代谢。

高尔基体是细胞内物质运输的枢纽，对蛋白质进行加工、分选和包装，形成分泌颗粒，然后运输到细胞膜进行分泌。

高尔基体

溶酶体是细胞内的“消化系统”，含有多种水解酶，能够分解衰老、损伤的细胞器以及吞噬的异物，维持细胞内环境的稳定。

溶酶体

04

CHAPTER

细胞核与遗传信息表达

01

02

04

染色体是由DNA和蛋白质组成的复杂结构，具有特定的形态和功能。

DNA复制过程包括起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白质的参与。

DNA复制过程中的关键酶包括DNA聚合酶、解旋酶和连接酶等。

DNA复制过程中的错误修复机制保证了复制的准确性。

03

基因表达调控包括转录水平调控和翻译水平调控两个层面。

表观遗传学修饰如DNA甲基化和组蛋白修饰等，可在不改变DNA序列的情况下影响基因表达。

转录因子通过与启动子或增强子等顺式作用元件结合，调控基因的转录。

microRNA等非编码RNA可通过与靶mRNA结合，抑制其翻译或促进其降解，从而调控基因表达。

A

B

C

D

RNA修饰包括甲基化、假尿嘧啶化和乙酰化等，可影响RNA的稳定性和功能。

RNA转录后加工包括5端加帽、3端加尾、剪接和编辑等过程。

RNA编辑可通过改变RNA序列，产生新的蛋白质或多肽。

RNA剪接可去除内含子并连接外显子，形成成熟的mRNA。

蛋白质翻译后修饰包括磷酸化、糖基化、乙酰化和泛素化等，可影响蛋白质的结构和功能。

蛋白质的定位受到信号肽、核定位信号和细胞骨架等因素的影响。

蛋白质可通过主动转运或被动扩散等方式在细胞内进行转运。

蛋白质在细胞内的定位与其功能密切相关，如酶的定位影响其催化活性，受体的定位影响其信号转导