细胞结构与细胞通讯
细胞结构与细胞通讯·
由GPT-5.5生成
细胞研究与细胞概貌·
显微镜与细胞学说·
- 细胞之地位
细胞是生物体的基本结构单位和功能单位。多细胞生物中,细胞之间还存在物质、能量与信息交流。
- 显微镜分辨力
人眼分辨力约0.1mm;光学显微镜可达200nm;电子显微镜可达约0.2nm。
光镜打开了细胞研究的大门,电镜进一步显示光镜下不能看清的超微结构。 - 细胞学说
胡克观察软木并命名cell。施莱登提出植物体由细胞构成,施万将此推广到动物。后来又明确:细胞只能由已有细胞分裂产生。
- 电子显微镜
- 透射电镜(TEM)
看样本内部超微结构。
- 扫描电镜(SEM)
看样本表面细微结构。电镜样本需要加工,不能观察活样本。
分级分离·
将细胞打碎后,用不同离心力分离细胞器,以便分别研究其功能。
- 基本过程
匀浆化 → 低温离心 → 逐步提高离心速度,小颗粒后沉淀。
- 典型结果
- 800×g,10min:主要沉淀细胞核和细胞碎片。
- 20 000×g,15min:得到微粒体,即质膜和细胞内膜。
- 150 000×g,3h:得到核糖体。
- 上清液:细胞溶胶。
- 细胞溶胶
细胞质中除细胞器和细胞骨架外的液体部分。含有丰富蛋白质和多种酶,是许多代谢活动的场所。
细胞大小·
- 大小举例
支原体是最小的细胞,直径约100nm;鸟卵可肉眼可见,鸵鸟蛋黄大概是目前最大的动物细胞。棉花、麻纤维也是单个细胞。
- 大小与功能相适应
神经细胞胞体小,但神经纤维可很长,适于传导;鸟卵大,是因其中积累大量卵黄。
- 细胞不能无限变大
多细胞生物体积增加主要靠细胞数目增加,而不是细胞体积增大。
细胞过小装不下生命所需DNA、蛋白质和结构;细胞过大则表面积/体积比下降,物质交换和信息接受受限。
原核细胞与真核细胞·
- 分类
细菌和古核生物为原核细胞;原生生物、真菌、植物、动物为真核细胞。
- 出现时间
原核细胞约35亿年前出现,真核细胞约17亿年前出现。
- 原核细胞特点
无膜包被的细胞核,只有拟核区;染色体为环形DNA。细胞质中有核糖体,但没有其他膜包被细胞器。原核细胞小而结构简单,原文认为不需要细胞骨架。
- 原核细胞表面结构
- 质膜
控制物质进出;膜蛋白可作为受体,或参与呼吸、光合作用等代谢。
- 细胞壁
多数细菌有,起保护与维持形状作用。
- 荚膜
某些原核细胞具有,进一步保护,也有助附着。
- 菌毛与鞭毛
菌毛帮助附着;鞭毛推动细菌在液体中前进。
- 质膜
真核细胞的结构·
动物细胞和植物细胞都有质膜和细胞核。细胞质指除细胞核以外的所有部分,其中有细胞溶胶、细胞器和细胞骨架。
细胞核·
细胞核是真核细胞的控制中心,与代谢、生长、分化有关。遗传物质主要位于核中。哺乳动物红细胞、维管植物筛管细胞成熟后无核,原文说明它们最初有核,后来发育中消失。
- 核被膜
由内外两层膜构成,每层约7~8nm,中间为核周腔。外膜常与糙面内质网相连,外膜上有核糖体。
核被膜内面有核纤层,由核纤层蛋白构成。 - 核孔复合体
核孔直径约50~100nm,一般有几千个;大卵母细胞可达百万。核孔复合体由30~50种蛋白质组成。
大分子进出核不是简单扩散,而有专一性:输入蛋白负责入核,输出蛋白负责出核;大分子依靠核定位信号和受体蛋白完成主动转运。 - 染色质
主要成分为DNA和组蛋白,也有少量RNA和非组蛋白。
- 常染色质
DNA长链展开,染色较淡。
- 异染色质
DNA长链紧缩盘绕,染色较深,常附着于核被膜内面。
- 常染色质
- 核小体
染色质呈串珠状,小珠为核小体,直径约10nm。核心由H2A、H2B、H3、H4各2个分子组成,DNA绕在外围;H1在外侧稳定核小体。
细胞分裂时,染色质进一步浓缩成染色体。 - 核仁
细胞核中球形或椭球形结构,富含蛋白质和RNA。一般1~2个,分裂时消失,分裂后重新形成。
核仁是产生核糖体的细胞器。rDNA成簇分布,其区域称核仁组织者。 - 核基质
除去脂质、几乎全部组蛋白和非组蛋白,再降解DNA后,剩下的不溶性蛋白纤维网架。它维持核形态,也固定许多与核活动有关的装置。
细胞核中的透明物质称核质。
内质网与核糖体·
真核细胞内膜系统包括核被膜、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、质膜等;这些结构可直接相连,也可借转运小泡联系。
- 内质网
由膜形成的小管和潴泡构成;核被膜与内质网膜相连,所以核周腔与内质网潴泡相通。
分为光面内质网和糙面内质网,二者连通但结构与功能不同。 - 核糖体
由rRNA和蛋白质组成,由大、小两个亚基构成,是合成蛋白质的细胞器。核仁与核糖体均无膜包被。
- 游离核糖体
合成在细胞溶胶中起作用的蛋白质。
- 结合核糖体
附着在内质网膜或核被膜上,常合成分泌蛋白、膜蛋白或进入某些细胞器的蛋白质。游离态与结合态核糖体结构相同,作用可转换。
- 游离核糖体
- 光面内质网功能
- 合成脂质:包括脂肪、磷脂、固醇类;合成固醇激素活跃的细胞中光面内质网较多。
- 糖类代谢:肝细胞光面内质网膜中的酶可去除糖磷酸酯的磷酸根,使葡萄糖能进入血液。
- 解毒:常给药物加羟基,提高水溶性,便于排出。药物、酒精可使光面内质网及解毒酶增多,从而提高耐受性。
- 肌肉收缩相关:肌细胞光面内质网可储存Ca2+,受刺激后Ca2+回到细胞溶胶,引发收缩。
- 糙面内质网功能
- 合成分泌蛋白:多肽经膜上小孔进入潴泡并折叠,多数分泌蛋白为糖蛋白。
- 形成转运小泡:分泌蛋白离开内质网,被包在转运小泡中送往下一站。
- 制造膜:把蛋白质和磷脂加到膜上,并形成内膜系统的新组分。
高尔基体·
- 功能总括
可看作细胞内蛋白质的加工、贮存、分拣和转运中心。内质网产物在此继续加工,再送往目的地。分泌旺盛细胞中高尔基体发达。
- 结构与极性
典型高尔基体由一摞扁平潴泡和小泡组成。
- 顺面(接受侧)
靠近细胞核,接受来自内质网的转运小泡。
- 反面(外运侧)
面向质膜,暂存加工产物并形成分泌泡。
- 顺面(接受侧)
- 加工内容
蛋白质和磷脂在高尔基体中可被修饰,如糖蛋白寡糖部分的修饰。高尔基体还可合成多糖,如植物果胶物质和其他非纤维素多糖。
溶酶体·
- 结构与来源
动物、真菌和一些植物细胞中存在,由单层膜包被,通常由高尔基体外运侧出芽形成。
- 酶与环境
含60种以上水解酶,最适pH约5。溶酶体膜上的H+泵维持酸性环境。若酶漏入pH约7的细胞溶胶中,会失去活性。
- 功能
- 消化外界吞入颗粒:溶酶体与食物泡融合,将食物分解为小分子。
- 分解废旧细胞结构:使组成物质重新被细胞利用。
- 相关疾病
溶酶体若发育不全、缺少某些水解酶,可能造成物质不能分解而积累。原文举例为婴儿肝细胞缺乏水解糖原的酶,糖原形成大泡。
液泡·
- 植物液泡
单层膜包被,充满稀溶液。幼嫩植物细胞小液泡少而分散,成熟细胞中可融合为大液泡,甚至占细胞体积95%以上。
- 细胞液
液泡中的液体,含无机盐、氨基酸、糖类、色素等。高浓度细胞液使植物细胞常保持膨胀状态。
- 功能
与花、叶、果实颜色有关;贮存代谢废物;动物或原生生物中也可有特化液泡,如食物泡、收缩泡。
线粒体与质体·
这类细胞器不属于内膜系统。线粒体和叶绿体均有双层膜、环状DNA和核糖体,部分蛋白质可自身合成。
- 线粒体
细胞的“动力工厂”,将糖类等分子中的化学能转为ATP中的能量。
由内外两层膜包被,内有基质。外膜平整,内膜向内折叠成嵴,增加表面积。内膜上有ATP合酶。基质中有DNA和核糖体。
线粒体与细菌大小相似,DNA均为环状,核糖体也相似,原文由此引出线粒体可能由细菌演变而来的设想。 - 质体
植物细胞的细胞器,分白色体和有色体。
- 白色体
常见于分生组织和不见光细胞,可含淀粉、油脂,也可含蛋白质。
- 有色体
含色素,如类胡萝卜素;花、成熟果实、秋天落叶颜色与此有关。
- 白色体
- 叶绿体
最主要的有色体,是进行光合作用的细胞器。植物、藻类含有叶绿体。
外被双层膜,内部有基质和类囊体膜系统。类囊体叠成基粒,光合作用色素和电子传递体位于类囊体膜中,所以这些膜也叫光合膜。基粒类囊体与基质类囊体相连,腔彼此连通。
微体·
微体与溶酶体一样为单层膜包被,但其中不是水解酶。分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体。
- 过氧化物酶体
存在于动物、植物细胞,含氧化酶。脂肪酸氧化会产生有毒的H2O2,过氧化物酶体中的过氧化氢酶可将其分解为H2O和O2。肝中过氧化物酶体可使酒精等有毒物质解毒。
- 乙醛酸循环体
只存在于植物细胞。油质种子萌发形成幼苗的某阶段特别丰富,脂肪转化为糖发生在其中。动物细胞没有乙醛酸循环体,不能将脂肪直接转化为糖。
细胞骨架·
细胞骨架是贯穿细胞质的网状结构,能维持细胞形状、固定细胞器位置并控制运动。它是动态结构,可在一处解体,又在另一处组装。
- 运动相关
细胞活动与马达分子有关。沿微管运动的有驱动蛋白和动力蛋白;沿微丝运动的有肌球蛋白。纤毛、鞭毛运动,肌肉收缩,神经递质小泡移动,胞质环流等都与此相关。
- 三类骨架纤维
- 微管
中空棒状,直径约25nm,由微管蛋白组成。微管蛋白为α、β亚基构成的二聚体。功能包括维持和改变细胞形状、作为细胞器移动轨道、参与染色体分离。
- 微丝
又称肌动蛋白丝,实心,直径约7nm,由肌动蛋白组成。主要产生张力,支持细胞形状,并参与胞质环流、伪足形成等运动。
- 中间丝
直径8~12nm,比微丝粗、比微管细。蛋白质种类多,如角蛋白、波形蛋白、核纤层蛋白。结构较固定,尤其有利于维持细胞形状和固定细胞器位置;核纤层主要由中间丝构成。
- 微管
鞭毛、纤毛与中心粒·
- 鞭毛与纤毛
二者都是细胞表面附属物,功能为运动,结构相同,区别在长度和数目。纤毛较短且数目多;鞭毛较长,通常一条或少数几条。
鞭毛波浪式推进,前进方向与主轴一致;纤毛像桨一样摆动,前进方向与轴垂直。 - 结构模式
鞭毛和纤毛横切面为9(2)+2排列:周围9束二连体微管,中央2根单体微管。
基体为9(3)+0排列:周围9束三连体微管,中央无微管。 - 中心粒
大多数真核细胞有中心粒,但种子植物和某些原生动物没有。通常一个细胞有2个,彼此成直角。每个中心粒由9组三联体微管围成圆筒,中央无微管,与鞭毛基体相似。
中心粒埋在中心体中;中心体又称微管组织中心,许多微管从这里放射状伸向细胞质。
植物细胞壁·
- 功能
保护植物细胞,维持形状,防止吸水过多;特化细胞坚固的壁还使植物能抵抗重力并挺立。
- 结构基础
细胞壁比质膜厚得多。纤维素微原纤维埋在由其他多糖和蛋白质组成的基质中,类似钢筋混凝土。
- 初生壁、胞间层、次生壁
新生植物细胞分泌薄而柔软的初生壁。相邻细胞之间有富含果胶质的胞间层,使细胞粘在一起。成熟停止生长后,细胞壁加固;有的在初生壁中加固,有的在质膜和初生壁之间形成次生壁。
- 胞间连丝
相邻细胞壁上有小孔,细胞质经小孔彼此相通,这种植物细胞特有的连接称为胞间连丝。
- 棉花、木材、软木
棉花纤维几乎是纯纤维素,是死细胞留下的中空管状次生细胞壁。木材由死细胞遗留的细胞壁组成,纤维素间隙中有木质素,使其坚固耐压。软木来自木栓化树皮,含木栓质,不透水且富有弹性。
动物细胞胞外基质与细胞连接·
- 胞外基质(ECM)
动物细胞无细胞壁,但有胞外基质。主要成分是细胞分泌的糖蛋白,尤其是胶原。胶原纤维埋在蛋白聚糖形成的网中,纤连蛋白把细胞与ECM相连,纤连蛋白又与质膜中的整联蛋白相连。ECM能影响细胞生活,原文提到已有证据显示其可影响核内基因活动。
- 桥粒
上皮细胞间牢固连接,电镜下呈纽扣状斑块。桥粒与中间丝相连,使相邻细胞骨架间接连成网,主要起机械加固作用。
- 紧密连接
相邻细胞膜紧密靠拢,不留空隙,封闭细胞间通道,防止物质从细胞之间通过。常见于上皮组织,如脑血管内壁、肠壁上皮。
- 间隙连接
两细胞间有2~3nm窄缝,通道使两细胞质相通。可通过离子和相对分子质量不大于1000的小分子,如蔗糖、ATP、cAMP。
因与细胞通讯密切,又称通讯连接。
生物膜:流动镶嵌模型·
生物膜将真核细胞分隔成不同区室。质膜是活细胞边界,把细胞内部与外界环境分开。生物膜厚度一般不到10nm,具有选择透性。
流动镶嵌模型·
- 提出
辛格和尼科尔森于1972年提出。其基础是生物膜的化学成分和此前假说。
- 化学基础
生物膜主要由脂质和蛋白质组成,也有糖类。多数生物膜中的脂质是磷脂。磷脂为两亲性分子,既有亲水部分,也有亲脂部分,因此在水中容易形成脂双层。
- 模型含义
脂双层是膜的结构基础;蛋白质镶嵌其中并决定多数特定功能。膜不是静态结构,而是在一定范围内流动。
膜是流动的·
- 侧向移动
多数脂质和一部分蛋白质可在膜平面内侧向移动。它们很难从脂双层一层翻到另一层,因为亲水部分需要穿过疏水区。
- 膜蛋白可移动的证据
人、小鼠细胞融合实验显示:融合后不到1h,两类细胞表面抗原逐渐均匀分布,说明膜蛋白可以移动。
- 影响流动性的因素
- 温度
温度下降,膜流动性降低,最终可能固化。
- 不饱和脂肪酸
不饱和尾部不能紧密排列,使固化温度降低。
- 胆固醇
动物细胞膜中有胆固醇;哺乳动物细胞中可与磷脂一样多。温和温度下胆固醇限制磷脂移动,降低流动性;同时又阻碍磷脂紧密排列,降低固化温度。
- 温度
- 生理意义
膜必须保持液态才能正常发挥作用。固化后透性改变,膜上酶也会失活。细胞可改变脂质组成适应环境,如耐寒植物秋季不饱和磷脂增多。
膜是镶嵌的·
- 膜内在蛋白
穿过脂双层疏水核心,许多贯穿整层膜。疏水区常为非极性氨基酸形成的α螺旋,亲水区暴露在膜两侧水溶液中。
- 膜周边蛋白
不埋入脂双层,常与膜内在蛋白暴露部分疏松结合。
- 膜的不对称性
膜内外两面不同:脂双层两层的化学组成可能不同,蛋白质取向也可能不同。质膜糖类的不对称分布通常在内质网建膜时已确定。
- 膜蛋白功能
转运、酶活性、信号转导、胞间连接、细胞-细胞识别、连接细胞骨架与胞外基质。一种蛋白质可能承担不止一种功能。
膜糖与细胞识别·
- 糖蛋白与糖脂
质膜表面的糖一部分与膜蛋白共价结合形成糖蛋白,少部分与膜脂结合形成糖脂。糖只存在于质膜外层。
- 糖萼
寡糖链和蛋白质共同构成细胞表面糖萼。因含带负电荷的唾液酸,真核细胞表面净电荷为负。
- 识别意义
细胞识别对胚胎组织器官形成、免疫排异等很重要。识别关键在于细胞表面的糖分子。
质膜外寡糖因物种、个体、细胞类型而异,可作为区分标志。人的ABO血型差异即来自红细胞表面寡糖变异。
细胞通讯·
多细胞生物必须依靠细胞通讯维持整体性。细胞向邻近或远距离细胞发送信号,主要是化学信号;信号转导途径最终引起靶细胞响应。
信号转导总过程·
以肾上腺素引起肌肉细胞糖原水解为例:
肾上腺细胞分泌肾上腺素 → 肾上腺素随血流到达肌肉细胞 → 质膜受体识别信号 → 细胞内信号转导途径启动 → 糖原水解产生可供运动使用的能源。
肾上腺素本身不必进入肌肉细胞。
信号接受·
- 配体与受体
信号分子是配体,即能与某种大分子专一结合的小分子或小分子蛋白质。配体与受体结合后,常使受体形状改变。受体多为质膜蛋白。
- G蛋白偶联受体
质膜中最常见。G蛋白能与GTP结合,GTP可水解为GDP和Pi。
G蛋白像开关:结合GTP时有活性,结合GDP时失活。 - G蛋白受体系统步骤
- 受体接受信号分子,胞质侧G蛋白被活化,与GTP相连。
- 活化G蛋白在质膜上移动,与有关酶结合。
- 活化的酶引起细胞反应,如糖原水解。
- 受体接受信号分子,胞质侧G蛋白被活化,与GTP相连。
- 细胞内受体
并非所有受体都在质膜中。原文举睾酮为例:睾酮进入靶细胞后与细胞溶胶中受体结合,受体再进入细胞核,活化基因,引起有关蛋白质合成。
信号转导途径·
- 核心作用
将受体接受到的信息传到细胞内,引起专一响应。原始信号分子通常不直接参与后续转导,甚至不进入细胞。
- 蛋白质磷酸化
转导步骤中传递的常是蛋白质构象变化,而这种变化常由磷酸化引起。
- 蛋白激酶
将ATP中的磷酸根转移到蛋白质上,常磷酸化丝氨酸、苏氨酸。原文强调蛋白激酶非常重要,基因中约1%编码蛋白激酶。
- 蛋白磷酸酶
从蛋白质上移去磷酸根,使通路关闭或调节其状态。细胞通过蛋白激酶与蛋白磷酸酶之间的平衡调节蛋白质磷酸化。
- 蛋白激酶
- 第二信使
胞外信号分子是第一信使;细胞内参与转导的水溶性小分子或离子称第二信使。主要有cAMP和Ca2+。
- cAMP途径
肾上腺素与受体结合 → G蛋白被活化 → 质膜中腺苷酸环化酶被活化 → ATP转为cAMP → cAMP活化蛋白激酶A。
- Ca2+途径
细胞溶胶Ca2+浓度通常远低于细胞外,可相差万倍;所以少量Ca2+变化就能造成很大百分比变化。
Ca2+常与钙调蛋白结合,使钙调蛋白构象改变,再调节其他蛋白质活性。
细胞响应·
- 响应类型
最终响应可为酶活性改变、酶合成,甚至细胞核内变化。肾上腺素例中,响应是糖原降解为葡萄糖-1-磷酸。
- 信号放大
信号转导有许多步骤,是为了通过酶级联放大信号。1个肾上腺素分子可活化约100个G蛋白分子;之后每一步继续放大,经过6、7步可放大千百万倍。
- 专一性
同一种信号在不同细胞中可引起不同响应。肝细胞对肾上腺素的响应是糖原降解,心肌细胞的响应是收缩、心跳加速。原因是不同细胞中蛋白质组合不同。
- 支架分子
信号中间分子多为蛋白质,在细胞溶胶中移动不一定很快。支架分子可连接多个中间传递分子,从而加快信号转导。
速记·
- 细胞研究路线
光镜看细胞 → 电镜看超微结构 → 分级分离研究细胞器功能。
- 原核与真核关键差别
原核无膜包被细胞核和复杂膜性细胞器;真核有细胞核和分工明确的细胞器。
- 内膜系统物流
糙面内质网合成蛋白 → 转运小泡 → 高尔基体加工分拣 → 分泌泡/溶酶体/质膜等。
- 细胞骨架三件套
微管:轨道、纤毛鞭毛、染色体移动。
微丝:张力、胞质环流、伪足、收缩。
中间丝:固定形状和细胞器,稳定核被膜。 - 生物膜模型
磷脂双层提供流动框架,蛋白质镶嵌其中决定功能,外侧糖链负责识别。
- 信号转导三步
信号接受 → 信号转导 → 细胞响应。
G蛋白、蛋白激酶/磷酸酶、cAMP、Ca2+是本章通讯部分的重点词。
本章名词·
溶酶体|lysosome ⭐真题
溶酶体是一种由单层膜包被的细胞器,普遍存在于动物、真菌和某些植物细胞中,内含60余种酸性水解酶,最适pH在5左右。它通常由高尔基体的外运侧出芽形成,主要功能是消化细胞从外界吞入的颗粒和分解自身衰老或废弃的细胞组分,实现物质的再利用。
线粒体|mitochondrion ⭐真题
线粒体是由双层膜包被的细胞器,不参与内质网膜系统,主要功能是将糖类等有机物中的化学能转变为细胞可直接利用的ATP中的能量,被称为细胞的“动力工厂”。线粒体含有自身的环状DNA和核糖体,能合成部分蛋白质。在光学显微镜下呈颗粒状或短杆状,直径约0.1~0.5 μm,长约1~2 μm,数量因细胞类型而异。内膜向内折叠形成嵴,增大了膜面积,嵴上分布有ATP合成酶复合体(基粒)。
核仁|nucleolus ⭐真题
核仁是细胞核中呈球形或椭球形的颗粒状结构,没有膜包被,是真核细胞细胞核的组成部分之一,在原核细胞中不含有核仁。
细胞骨架|cytoskeleton ⭐真题
细胞骨架是指真核细胞中的蛋白质纤维网络结构,贯穿在整个细胞质中。它主要由微管、微丝和中间丝三种纤维组成。细胞骨架不仅维持细胞形状、固定细胞器位置,还通过马达蛋白参与细胞运动,且能动态解聚和重新组装。
液泡|vacuole ⭐真题
液泡是由单层膜包被的、充满稀溶液的囊泡状细胞器,普遍存在于植物细胞,在成熟的植物细胞中常合并形成中央大液泡,占据细胞体积的大部分,将细胞质和细胞核挤至边缘。液泡内的液体称为细胞液,含有无机盐、氨基酸、糖类及花色素苷等物质,能维持细胞渗透压和紧张状态,参与物质贮存、代谢废物隔离,并决定花、叶、果实的颜色。此外,某些动物和原生生物细胞也具有功能特化的液泡,如食物泡和收缩泡。
组蛋白|histone ⭐真题
组蛋白是真核细胞染色质的主要蛋白质成分,与DNA紧密结合。组蛋白与DNA形成核小体,核小体由8个组蛋白分子和缠绕其上的DNA组成,是真核生物染色体的基本结构单位。组蛋白参与DNA的包装和压缩,并在基因表达调控中发挥作用。
核小体|nucleosome ⭐真题
核小体是真核生物染色体的基本结构单位,由缠绕在外周的DNA和8个组蛋白分子组成,外观呈“念珠”状,直径约10nm。核小体可能通过阻止转录相关酶接近DNA分子,从而调节基因表达。
泡状细胞|bulliform cell ⭐真题
泡状细胞是分布于单子叶植物叶片上表皮的大型薄壁细胞,细胞壁较薄,含有大液泡,常多个细胞成群排列,从横切面看每组细胞呈展开的折扇形,中间细胞最大,两侧渐小。
非组蛋白|non-histone protein ⭐真题
非组蛋白是真核细胞染色质中除组蛋白以外的蛋白质成分,在染色质中含量较少;核基质中也存在非组蛋白,在用生化方法分离核基质时需将其除去。
内膜系统|endomembrane system ⭐真题
内膜系统是真核细胞中由膜构成的相互关联的细胞器体系,包括核被膜、内质网、高尔基体、溶酶体、液泡和质膜等。这些结构或直接相连,或通过囊泡间接联系,在结构和功能上各有不同。内膜系统起源于古核生物细胞的质膜内折,核膜和内质网由质膜内陷形成,高尔基体等可能由内质网膜再次内折产生。
高尔基体|Golgi body
高尔基体是由意大利学者高尔基于1898年发现的一种细胞器,普遍存在于除红细胞外的几乎所有真核细胞中。它是细胞内蛋白质加工、贮存、分拣和转运的中心,由成摞的扁平膜囊(潴泡)及周围小泡组成,具有明显的极性,即靠近细胞核的顺面(接受侧)和面向质膜的反面(外运侧)。内质网合成的蛋白质经转运小泡送至顺面,在潴泡中经过修饰加工后抵达反面,最终以分泌泡的形式分拣并运出细胞或送往特定部位,在分泌细胞中尤为发达。
微管|microtubule
微管是真核细胞中由微管蛋白组装成的中空棒状细胞骨架结构,直径约25 nm,长度不等。其壁由α-和β-微管蛋白二聚体组成,可通过亚基的加入或解离而动态改变长度。微管参与维持细胞形态、细胞运动以及鞭毛与纤毛的构成。
细胞核|nucleus
细胞核是真核细胞的控制中心,在细胞的代谢、生长和分化中起重要作用。一切真核细胞均具有完整的细胞核(少数如成熟红细胞除外),遗传物质主要位于其中。结构上包括核被膜、染色质、核仁和核基质等部分。
染色质|chromatin
染色质是细胞核内能被碱性染料着色的丝状和团块状物质,主要由DNA和组蛋白构成,并含少量RNA和非组蛋白。根据折叠状态不同,分为常染色质和异染色质:常染色质是DNA展开的细丝状部分,染色较淡,基因活跃;异染色质是DNA高度紧缩的团块,染色深,常附着于核被膜内面。染色质通过核小体等多层次折叠包装,是遗传信息的载体。
ATP合酶|ATP synthase
ATP合酶(ATP synthase)是位于线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上的酶复合体,又称ATP合成酶复合体,形态上为带柄的球状小体。它利用电子传递过程建立的跨膜质子动力势,驱动ADP与无机磷合成ATP,将质子电化学梯度储存的能量转化为ATP中的化学能,是氧化磷酸化和光合磷酸化的关键酶。
核被膜|nuclear envelope
核被膜是包在细胞核外面的由两层膜组成的结构,每层膜厚约7~8 nm,两层膜之间为宽约10~50 nm的核周腔。外膜与糙面内质网相连且附有核糖体,内膜内面有核纤层,由核纤层蛋白组成,起稳定核被膜和连接染色质的作用。核被膜上分布许多核孔,核孔与核纤层紧密结合形成核孔复合体,负责核内外的物质转运。在细胞分裂前期核被膜解体成膜泡,末期膜泡融合重新形成完整的核被膜。
微丝|microfilament
微丝是真核细胞骨架中一种实心的纤维状结构,直径约7nm,又称肌动蛋白丝,由球状肌动蛋白单体串联成两股并以右手螺旋扭缠而成。微丝在细胞骨架中主要产生张力,常与其他蛋白质在质膜内面形成三维网络以维持细胞形状。此外,微丝参与细胞运动功能,如胞质环流和变形虫伪足的形成,并与肌球蛋白等马达分子相互作用。微丝具有动态不稳定性,容易解聚为肌动蛋白单体,也能迅速重新组装。
质膜|plasma membrane
质膜又称细胞膜,是包围在细胞质表面的一层由脂质双层和蛋白质组成的薄膜,为活细胞的边界。脂双层构成膜的结构基础,膜蛋白赋予其特定功能,膜上还含有糖类。质膜维持细胞内环境的相对稳定,并在细胞与外界进行物质交换、能量转换和信息传递中起决定性作用。部分膜蛋白与细胞骨架相连,质膜还与内质网等内膜系统有联系。
中心粒|centriole
中心粒是中心体内的圆柱状结构,通常成对存在,在细胞分裂前复制。中心粒与微管组织中心功能相关,参与纺锤体的形成,但并非所有真核细胞都有中心粒,如植物细胞中就不存在中心粒。
内质网|endoplasmic reticrlum,ER
内质网(endoplasmic reticulum, ER)是真核细胞中由单层膜构成的网状管道系统,占细胞总膜面积的一半以上。其膜与核被膜相连,内部的潴泡与核膜间隙相通。内质网分为糙面内质网和光面内质网:糙面内质网表面附着核糖体,主要功能是蛋白质的合成、加工和运输;光面内质网无核糖体,呈分支管状,参与脂质和糖类的合成。
细胞溶胶|cytosol
细胞溶胶是细胞质中除细胞器和细胞核以外的透明、黏稠的液体部分,可能呈高度有序且处于动态平衡的状态,其中悬浮着各种细胞器和细胞骨架。
中间丝|intermediate filament
中间丝是细胞骨架的一种纤维状结构,直径约为8~11 nm,介于微管和微丝之间,呈中空的骨状。它由蛋白质组成,例如核纤层蛋白是组成中间丝的一类蛋白质,可形成核纤层,参与维持核被膜的稳定。中间丝与其他细胞骨架成分共同发挥维持细胞形态等作用。
中心体|centrosome
中心体是细胞中的微管组织中心,由一对相互垂直的中心粒及其周围的细胞质基质构成。在细胞分裂前期,中心体移向两极,组织形成纺锤体,其周围辐射排列的微管(星丝)与中心体合称星体,参与染色体分离。
脂双层|lipid bilayer
脂双层是由两层磷脂分子组成的生物膜基本结构,是生物膜的结构基础。磷脂为两亲性分子,其亲水头部朝向外侧水溶液,疏水尾部朝向内侧形成疏水核心,从而构成双分子层。脂双层具有流动性,磷脂分子可快速侧向移动,但不易翻转。其亲脂性质允许非极性小分子通过,而极性分子和离子则需借助转运蛋白,与膜蛋白共同赋予膜的选择透性。
肌动蛋白丝|action filament
肌动蛋白丝又称微丝,是真核细胞骨架的组成成分之一,由球状肌动蛋白单体相连成串,两串以右手螺旋形式扭缠成束形成的实心纤维,直径约7 nm。它在细胞中主要产生张力,常与其他蛋白质在质膜下形成三维网络以维持细胞形状,并参与细胞运动如胞质环流和变形虫伪足形成。在骨骼肌中,肌动蛋白丝构成细肌丝,与粗肌丝相互作用使肌肉收缩。
cAMP|cAMP
cAMP即环腺苷酸,是由ATP在腺苷酸环化酶催化下环化形成的第二信使。在含氮激素的信号转导中,激素与细胞膜受体结合后,激活腺苷酸环化酶,促使ATP转化为cAMP。cAMP作为胞内信号分子,介导激素信息的传递,引发后续的级联放大反应。
G蛋白|G protein
G蛋白是一类能与GTP结合的蛋白质,松散连接在质膜胞质侧,起着分子开关的作用。当与GTP结合时,G蛋白有活性;与GDP结合时则失去活性。在信号转导中,受体接受信号后活化G蛋白,使其与GTP结合,活化的G蛋白在膜上移动并与效应酶结合,引发下游反应。
常染色质|euchromatin
常染色质(euchromatin)是细胞核中染色质的一种存在形式,在光学显微镜下呈现为染色较淡的细丝状结构。其DNA长链分子处于较为展开的状态,因而折叠压缩程度较低。与异染色质相比,常染色质染色更浅,是间期核中染色质的主要疏松部分。
第二信使|second messenger
第二信使是细胞内的信号传递分子,指在细胞外第一信使(如含氮激素、神经递质)与靶细胞膜表面受体结合后,通过激活膜内侧的腺苷酸环化酶等产生的胞内小分子(如cAMP)。它们将胞外信号转导并放大至细胞内,进而引发一系列级联反应,最终导致特定的细胞响应。
蛋白激酶|protein kinase
蛋白激酶是一类使蛋白质发生磷酸化的酶,其作用是将ATP中的一个磷酸根转移至蛋白质上。蛋白质中最常被磷酸化的是丝氨酸和苏氨酸等带有羟基的氨基酸。蛋白激酶普遍存在于动物、植物和真菌的信号转导途径中,通过蛋白质的磷酸化引发其构象改变,从而传递信号。它们是信号转导途径中的关键组分,人类基因中约有1%编码蛋白激酶,单个细胞中可存在数百种不同的蛋白激酶。
胆固醇|cholesterol
胆固醇是一种脂质,是细胞膜的主要成分,在生命活动中起着重要作用。血液中胆固醇含量过高可导致高胆固醇血症,增加动脉硬化等疾病风险。
基质|matrix
核基质是指细胞核内经生化处理去除脂质、组蛋白和DNA后残留的不溶性纤维网架,由含蛋白质的细纤维组成,可维持细胞核形态并固定新合成的核酸等核内装置。
极微管|polar microtubule
极微管是纺锤体中的一类纤维,由微管和微管结合蛋白构成,与动粒微管共同组成纺锤体,在有丝分裂中发挥作用。
马达分子|molecular motor
马达分子是一类与细胞骨架(微管或微丝)相互作用的蛋白质,通过ATP水解推动自身构象变化而产生运动。它们能在细胞骨架纤维上往复“行走”,从而驱动细胞器或小泡的定向运输,例如驱动蛋白和动力蛋白沿微管运动,肌球蛋白沿微丝运动。马达分子也可使微管或微丝之间相互滑动,在细胞整体移动、细胞形状改变等过程中起关键作用。
生物膜|biological membrane
生物膜是细胞中由脂质和蛋白质等组成的薄膜结构,厚度一般不到10 nm,将真核细胞分隔成不同的区室。其主要成分是脂质(以磷脂为主)和蛋白质,也含糖类,磷脂的两亲性使之能形成双层膜。生物膜具有选择透性,只允许某些物质通过,从而调节物质穿过细胞边界的转运。目前公认的结构模型是流动镶嵌模型,认为膜是流动的超分子有序组织,质膜是活细胞的边界。
微管蛋白|tubulin
微管蛋白是构成微管的主要球蛋白,每个分子为由α-亚基和β-亚基组成的二聚体。它可聚合形成微管的中空管壁,使微管延长,也可解聚为游离的二聚体,在细胞中重新组装。
微体|microbody
微体是由单层膜包被的细胞器,分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体两类。过氧化物酶体含氧化酶和过氧化氢酶,参与脂肪酸氧化,能将产生的有毒H₂O₂分解为H₂O和O₂,起解毒作用;乙醛酸循环体仅存在于植物细胞,参与脂肪向糖的转化。
微原纤维|microfibril
微原纤维是由纤维素分子平行排列而成的基本结构单元,主要存在于植物细胞壁中,赋予细胞壁抗张强度和刚性,对植物体起支持作用。
异染色质|heterochromatin
异染色质是细胞核中染色质的一种形态,呈现为较大的、染色更深的团块,是DNA长链分子紧缩盘绕的部分,常附着在核被膜内面,其成分与染色质相同,主要为DNA和组蛋白。
原核细胞|prokaryotic cell
原核细胞是细菌和古核生物的细胞,结构简单,无核膜与核仁,遗传物质集中于拟核。一般具细胞壁、细胞膜和细胞质,细胞质中缺少膜性细胞器(仅有极少数例外)。体积微小,直径多为2~8 μm,约为真核细胞的十分之一。以二分分裂增殖,是进化上最早出现的细胞类型。
潴泡|cisterna
潴泡是由膜围成的扁平囊状结构,常见于高尔基体和内质网等内膜系统。在高尔基体中,每个扁平小囊称为一个潴泡,一摞潴泡具有极性,顺面接受转运小泡,反面外运物质。内质网的潴泡呈小管与小囊状,其内部空间与核被膜间隙相连通。
大核|macronucleus
大核是纤毛虫等原生动物体内的一种特化细胞核,主要负责日常代谢和细胞功能的调控。在接合生殖过程中,大核会逐步消失,由新形成的核替代,以实现遗传物质的重组。
肌动蛋白|actin
肌动蛋白是一种球状蛋白质,是构成微丝(肌动蛋白丝)的主要成分。其单体呈哑铃形,可两串扭缠成右手螺旋的肌动蛋白丝。微丝在细胞骨架中产生张力,参与维持细胞形状,并介导胞质环流、变形虫运动等细胞运动过程;在肌肉中,肌动蛋白构成细肌丝,与肌球蛋白共同实现肌肉收缩。
肌质网|sarcoplasmic reticulum
肌质网是肌细胞内的特化滑面内质网,主要由膜性小管和囊泡组成,其功能是储存和调节细胞内钙离子浓度,在肌肉收缩与舒张过程中发挥关键作用。
细胞质膜|plasma membrane
细胞质膜又称细胞膜,是围绕在细胞最外层、主要由脂质和蛋白质组成的薄膜。它是活细胞的边界,将细胞内环境与外界分隔,维持相对稳定的内环境。质膜具有选择透性,在细胞与环境间的物质运输、能量交换及信息传递中起决定性作用。质膜由双层脂分子构成,其结构可用流动镶嵌模型解释,厚度一般不到10 nm。
氧化物酶体|peroxisome
氧化物酶体是由单层膜包被的微体,存在于动物和植物细胞中。其内含有氧化酶类,能氧化分解脂肪酸等物质,并产生对细胞有毒的H₂O₂,但同时又含有过氧化氢酶,可将H₂O₂分解为H₂O和O₂,从而解毒。在肝细胞中,氧化物酶体还参与酒精等有毒物质的氧化代谢。
致密核|massive nucleus
致密核是原核细胞内无核膜、无核仁的类核区,由裸露环状DNA构成,遗传物质致密,不形成染色体,但具有核功能,又称原始核。
足细胞|podocyte
足细胞是肾小囊内壁的上皮细胞,具有突起结构,突起之间存在缝隙。血液经肾小球滤过后,滤液通过足细胞之间的缝隙进入肾小管管腔。
栓质细胞|suberized cell
栓质细胞是植物木栓层中的一种细胞,其成熟时细胞壁内积累蜡质木栓质(suberin),随后细胞死亡;这些死亡细胞构成不透水的保护层,起保护植物体的作用。
包膜|envelope
包膜是某些病毒衣壳外包裹的一层脂质双分子层膜状结构,通常来源于宿主细胞膜,表面嵌有病毒编码的糖蛋白刺突,参与病毒吸附和侵入宿主细胞的过程。
胞体|cell body
胞体是神经元的主体部分,含有细胞核和大部分细胞器,是神经元代谢和营养的中心。它发出树突和轴突,树突接收来自其他神经元的信号,轴突将神经冲动传出。胞体的完整性对神经元存活至关重要,若受损可导致突起变性坏死。
胞外基质|extracellular matrix
胞外基质是动物细胞分泌的糖蛋白等大分子在细胞外形成的纤维网络,主要成分为胶原蛋白、蛋白聚糖和纤连蛋白等。胶原蛋白形成粗壮的丝,蛋白聚糖构成含水丰富的网状结构,纤连蛋白等连接细胞与基质。胞外基质通过质膜上的整联蛋白与细胞相连,能影响细胞的活动,包括细胞核内的基因表达。
α细胞|alpha cell
α细胞是胰岛中分泌胰高血糖素的内分泌细胞,通过促进肝糖原分解和糖异生升高血糖,与β细胞分泌的胰岛素协同维持血糖稳态。
超速离心机|ultracentrifuge
超速离心机是一种用于细胞分级分离的高速离心仪器,其旋转速度可达每分钟130 000转,产生的离心力可达重力加速度的一百万倍(1 000 000 × g)。通过逐步提高离心力,可将细胞匀浆中的不同组分如细胞核、微粒体及核糖体等按大小和密度依次分离,是研究细胞器功能的重要工具。
第一信使|first messenger
第一信使是指由分泌细胞释放、将信息携带至靶细胞的细胞外信号分子,如神经递质和含氮激素等。它们不进入细胞内部,而是与靶细胞膜表面的特异性受体结合,通过引起受体构象变化激活下游信号转导途径,从而间接引发细胞响应。
蛋白磷酸酶|Protein phosphatase
蛋白磷酸酶是一类催化蛋白质去磷酸化的酶,其作用是移除结合在蛋白质上的磷酸根,从而逆转蛋白激酶引起的磷酸化修饰。在信号转导途径中,蛋白磷酸酶通过去磷酸化关闭信号传递,确保细胞对信号响应的精确调控。
电子显微镜|electron microscope
电子显微镜是一种利用电子束作为照明源以获得高分辨率图像的显微镜,其分辨力远超光学显微镜,可用于观察纳米级物体如病毒以及细胞的超微结构,例如质膜和高尔基体的精细形态。
动基体目|Kinetoplastida
动基体目(Kinetoplastida)是类眼虫生物中的一个寄生性原生生物类群。其中最具代表性的锥虫能引起非洲锥虫病(睡眠病),由舌蝇传播,可寄生在人脑脊髓液中,引发脑膜炎,若不及时治疗会致命。
动力蛋白|dynein
动力蛋白是一种沿微管运动的马达蛋白,利用ATP水解供能驱动自身构象变化,在微管上定向移动,参与细胞内物质运输和细胞整体或局部的运动过程。
动力蛋白类|Dynein
动力蛋白类是一类沿着微管运动的马达蛋白,能够将化学能转化为机械功,参与细胞内的物质运输、细胞器定位以及纤毛和鞭毛的摆动等运动过程。
粉管细胞|tube cell
粉管细胞(tube cell)又称营养细胞,是花粉粒中的一个细胞,与花粉管的伸长有关,为花粉管生长提供营养,并参与粉管受精过程。
分级分离|fractionation
分级分离是将细胞破碎后,利用差速离心等方法将不同的细胞器分开,以便分别研究其功能的技术。通常先对细胞或组织进行匀浆化处理,然后在低温下逐步提高离心速度,使不同大小的颗粒依次沉淀。该方法常借助超速离心机,通过控制离心力,可分离得到细胞核、微粒体、核糖体等组分。
分离|segregation
分离(segregation)指在减数分裂过程中,同源染色体彼此分开,导致等位基因分别进入不同配子的现象。根据萨顿和博韦里的假说,染色体在减数分裂时数目减半,如马蛔虫配子仅含2条染色体,而体细胞有4条,这为遗传因子的分离提供了细胞学基础。分离确保了配子只携带每对等位基因中的一个,是孟德尔分离定律的核心机制。
钙调蛋白|calmodulin
钙调蛋白是一种钙结合蛋白,在信号转导中发挥作用。它与Ca²⁺结合后改变构象,再与其他蛋白质结合,使后者活化或失活,从而介导信号传递。
核壳|nucleocapsid
核壳是指病毒粒子中核酸核心(髓部)与蛋白质衣壳组成的复合体,是病毒的基本结构单位。
核孔|nuclear pore
核孔是核被膜上的小孔,直径约50~100 nm,数目一般有几千个。核孔由30~50种核孔蛋白组成,并与核纤层紧密结合构成核孔复合体。核孔复合体负责核内外的物质转运,如蛋白质进入核内以及rRNA、mRNA等转运出核。
核孔复合体|nuclear pore complex
核孔复合体是核被膜上的核孔结构,由约30~50种核孔蛋白组装而成,并与核纤层紧密结合。它构成核质之间的选择性通道,直径约50~100 nm,主要负责物质转运,例如蛋白质进入核内及RNA等分子出核。
光面内质网|smooth endoplasmic reticulum
光面内质网是内质网的一个区域,其膜表面没有核糖体颗粒附着,形态上常呈分支管状结构。它与糙面内质网相互连通,但结构及功能均不同。光面内质网主要参与多种脂质和糖类的合成。
核糖体RNA|ribosomal RNA
核糖体RNA(rRNA)是与核糖体蛋白质共同构成核糖体的主要结构组分。核糖体是活细胞中合成蛋白质的“工厂”,由大小亚基组成,每个亚基均含有rRNA和蛋白质。rRNA在核糖体组装和功能中发挥关键结构作用。
光学显微镜|light microscope
光学显微镜是利用可见光作为光源,通过一组透镜放大物体成像的光学仪器。其分辨力可达200 nm,约为肉眼分辨力的500倍,能够观察到细胞等微观结构。光学显微镜的发明和应用为细胞学说的建立奠定了基础,是生物学研究的基本工具之一。
环腺苷酸|cyclic AMP
环腺苷酸(cyclic AMP)是一种由ATP在腺苷酸环化酶作用下生成的环状核苷酸,作为细胞内的第二信使,在含氮激素等第一信使的信号转导中传递信息,引发级联放大效应,最终引起细胞专一性响应。
过氧化物酶体|peroxisome
过氧化物酶体是由单层膜包被的细胞器,存在于动物和植物细胞中。其内含有多种氧化酶类,可将脂肪酸等物质氧化分解,氧化过程中产生对细胞有毒的过氧化氢。过氧化物酶体中富含过氧化氢酶,能将过氧化氢迅速分解为水和氧气,从而起到解毒作用。肝细胞中的过氧化物酶体还能氧化酒精等有毒物质,参与解毒过程。
基膜|basement membrane
基膜(basement membrane)是位于上皮组织基底部的薄层非细胞结构,由上皮细胞分泌形成,作为上皮组织与其下方结缔组织之间的界膜。基膜将上皮与结缔组织分隔开,可阻止结缔组织中的某些细胞与上皮细胞接触,但允许神经纤维穿过,具有选择性屏障功能。
级联反应|cascade reaction
级联反应是一系列顺序进行的酶促反应,每一步反应的产物或激活物可作为下一步反应的催化剂或激活物,使信号在传递过程中逐级放大。在信号转导中,一个初始信号分子可以通过级联反应激活大量下游分子,例如肾上腺素引发糖原降解的信号放大。该机制常见于细胞信号转导、补体系统激活等过程,能高效放大微弱信号,引发显著的生理效应。
接触通讯|tactile communication
接触通讯(tactile communication)是动物通过身体直接接触来传递信息的通讯方式,常借助触觉感受器实现,广泛用于求偶、育幼、社群联系等行为中传递意图或状态。
菌毛|pilus
菌毛(pilus)是细菌菌体表面比鞭毛短、直且数目多的丝状蛋白附属物,主要功能是帮助细菌黏附于宿主肠壁或外界物体表面。部分菌毛特化为性菌毛,可将两个细菌拉近以传递遗传物质,执行接合功能。
两亲性分子|amphiphilic molecule
两亲性分子是指分子结构中同时含有亲水(极性)部分和亲脂(非极性)部分的分子。磷脂是典型的例子,其亲水头部和疏水尾部使其在水环境中能自发排列成双分子层,构成生物膜的基本骨架。
流动镶嵌模型|fluid mosaic model
流动镶嵌模型是目前公认的生物膜结构模型,由Singer和Nicolson于1972年提出。该模型认为生物膜主要由流动的脂质双分子层和镶嵌蛋白质组成,脂质分子(主要为磷脂)排列成双分子层骨架,蛋白质分子以不同方式镶嵌或贯穿其中。膜中的脂质和蛋白质分子在一定程度上可以运动,使膜具有流动性,温度降低时流动性减小,膜可固化。
膜内在蛋白|integral membrane protein
膜内在蛋白是镶嵌于生物膜脂双层中的一类膜蛋白,其疏水区由非极性氨基酸组成的α螺旋构成,可部分或整个穿过脂双层的疏水核心,亲水区域则暴露在膜两侧水溶液中;作为膜功能的主要执行者,膜内在蛋白包括转运蛋白等,决定着膜的大多数特定功能。
膜周边蛋白|peripheral membrane protein
膜周边蛋白是一类不嵌入脂双层疏水核心的膜蛋白,完全不埋在脂双层中,而是以疏松结合的方式贴附在膜内在蛋白暴露于膜外侧的部分上,如同附属物一般。
拟核区|nucleoid region
拟核区是原核细胞中由脱氧核糖核酸(DNA)纤丝组成的区域,无核膜和核仁包被,是遗传物质贮存和复制的部位,具备类似真核细胞细胞核的功能。
扫描电镜|scanning electron microscope
扫描电镜是一种利用电子束扫描样品表面并探测二次电子等信号成像的电子显微镜,能够获得样品表面的高分辨率三维形貌信息。在教材中,扫描电镜用于获取线粒体的照片,以观察其形态结构。
驱动蛋白|kinesin
驱动蛋白是一类沿微管运动的马达蛋白,参与细胞内的物质运输和细胞运动等过程。
驱动蛋白类|kinesins
驱动蛋白类是一类沿微管运动的马达蛋白,属于细胞骨架相关的分子马达。它们利用ATP水解释放的能量,沿微管定向移动,参与细胞内物质运输和细胞分裂等过程。驱动蛋白类与动力蛋白类共同介导微管依赖的细胞运动。
受体|receptor
受体是一类能与特定信号分子(配体)专一结合并引发细胞反应的生物大分子,大多是质膜中的蛋白质,也有少数存在于细胞内。受体与配体结合后往往发生构象改变,从而激活下游信号通路,如G蛋白偶联受体活化G蛋白,或胞内受体直接调节基因表达。它们在细胞通讯、生长发育和免疫应答中起关键作用。
输入蛋白|importin
输入蛋白是一类参与细胞核质转运的受体蛋白,能识别并结合带有核定位信号的货物分子,通过与核孔复合体相互作用介导其向核内的运输。
施莱登|Schleiden
施莱登(Matthias Jakob Schleiden,1804—1881)是德国植物学家,于1838年根据多年对植物组织的显微镜观察,提出细胞是植物体组织结构的基本单位,为细胞学说的建立奠定了基础。
微粒体|microsome
微粒体(microsome)是细胞匀浆经差速离心(如 20 000×g 离心 15 分钟)获得的沉淀组分,主要由质膜碎片和细胞内质网膜等形成的封闭小泡组成。它不是细胞内天然存在的结构,而是人工分离过程中膜性结构重新封闭的产物,常用于研究生物膜组成和功能。
透射电镜|transmission electron microscope
透射电镜是一种以电子束为光源的显微镜,通过电磁透镜聚焦电子束穿透超薄切片样品,利用电子与样品相互作用产生的信号成像,分辨率远高于光学显微镜,可达原子级,常用于观察细胞超微结构。
细胞外基质|extracellular matrix
细胞外基质(extracellular matrix, ECM)是动物细胞所分泌的糖蛋白等大分子在细胞外构成的复杂网状结构。其主要成分包括胶原(形成粗壮丝状纤维)、蛋白聚糖(富含糖,形成凝胶样网络)以及纤连蛋白(介导细胞与基质的连接)。纤连蛋白与细胞膜上的整联蛋白结合,从而将ECM与细胞内部联系起来,使得ECM能够影响细胞行为甚至调控基因活动。
信号转导途径|signal transduction pathway
信号转导途径是细胞将胞外信号从受体传递至胞内并引发专一响应的级联信息传递过程。该途径通常不依赖信号分子进入细胞,而是通过一系列蛋白质的构象变化(常由磷酸化驱动)逐级活化下游分子。蛋白激酶催化磷酸基团从ATP转移至靶蛋白(如丝氨酸/苏氨酸),蛋白磷酸酶则移去磷酸根以关闭信号。途径通过酶级联反应放大信号,最终导致细胞产生如酶活性改变等专一应答。
乙醛酸循环体|glyoxysome
乙醛酸循环体是植物细胞中一种由单层膜包被的微体,属于过氧化物酶体的特化形式,能在油质种子萌发时通过乙醛酸循环将贮藏脂肪转化为糖类,因此在幼苗发育早期尤为丰富。
压流模型|Pressure flow model
压流模型是解释植物韧皮部中有机物运输的一种假说,认为光合产物从糖源到糖壑的运输是由渗透势差引起的压力梯度所驱动的集流,即高浓度糖分在源端装载导致渗透吸水产生高压,而在壑端卸载则维持低压,从而推动韧皮部汁液沿筛管定向流动。
MAPKKK|MAPKKK
MAPKKK(丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶)是MAPK信号级联通路中的最上游蛋白激酶,通过磷酸化激活下游的MAPKK,进而调控细胞的应激、生长与分化等生理过程。
MAPK|mitogen-activated protein kinase
MAPK(mitogen-activated protein kinase,促分裂原活化蛋白激酶)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,通过磷酸化级联反应参与细胞信号转导。在乙烯信号通路中,ETR1等受体激活CTR1后可能经由MAPK级联抑制乙烯反应,从而调控细胞对信号的响应。
长细胞|long cell
长细胞是禾本科植物叶表皮中的一种主要细胞类型,呈长方形,长径与叶片长轴方向一致,外壁角质化并含有硅质,常形成硅质或栓质乳头,是构成表皮组织的基本成分。
唇细胞|lip cell
唇细胞(又称孔细胞)是多孔动物(海绵)体壁中构成入水小孔的一种特化细胞。细胞呈管状,贯穿体壁内外,中央孔道周围具有可收缩的唇状突起。它能通过改变孔径调节水流进入中央腔,是海绵滤食和呼吸的重要结构。
大囊泡|large vesicle
大囊泡是由单层膜包被的充满稀溶液的囊泡,在成长的植物细胞中由小液泡逐渐合并而形成,常占据细胞体积的绝大部分(可达95%以上),将细胞质和细胞核挤到细胞周缘。其内液体称为细胞液,含有无机盐、氨基酸、糖类及色素等,高浓度细胞液使细胞保持膨胀状态,并参与物质贮存和颜色呈现。
运动细胞|motor cell
运动细胞指具有自主运动能力的细胞。其运动常依赖细胞表面的特化结构,如鞭毛和纤毛的摆动,或通过形成伪足进行变形运动。细胞骨架及其相关的马达蛋白在维持细胞形态和产生运动中起核心作用。
纤维素微纤丝|cellulose microfibril
纤维素微纤丝是由纤维素分子聚合形成的线状结构,作为植物细胞壁的主要纤维组分,埋藏在由其他多糖和蛋白质组成的基质中,赋予细胞壁机械强度,其作用类似于钢筋混凝土中的钢筋。
显微结构|microscopic structure
显微结构是指需借助光学显微镜或电子显微镜才能分辨的、超出人眼分辨力(0.1 mm)的生物体细微构造。光学显微镜的分辨力可达200 nm,使人们能够观察到细胞壁、细胞核、液泡、微体等细胞器及细胞整体形态。细胞学说正是在显微结构观察基础上建立的,显微结构研究是细胞生物学的重要基础。
小囊泡|vesicle
小囊泡是由单层生物膜包被的小型囊状结构,广泛存在于真核细胞中。它们参与胞内物质运输、储存、分泌和消化等多种功能,常见如高尔基体分泌小泡、溶酶体以及胞吞胞吐过程中形成的小泡等。
亚显微结构|ultrastructure
亚显微结构,又称超微结构,是指在电子显微镜下才能观察到的细胞细微结构,其分辨率低于光学显微镜的分辨极限(约200 nm),如质膜的双层脂分子结构等。
转导|transduction
转导(信号转导)指细胞外信号分子与受体结合后,将信息跨膜传递到胞内并引发特异性生理响应的过程。该过程主要由蛋白质的构象变化和磷酸化级联反应介导,其中蛋白激酶催化磷酸化以开启通路,蛋白磷酸酶去磷酸化以关闭通路。信号分子通常不进入细胞,信息传递依赖一系列蛋白质的序贯激活,最终引起细胞代谢或功能的改变。