⑷分子开关（molecular switches )
㈢通过细胞内受体介导的信号传递
⑴甾类激素介导的信号通路两步反应阶段：①初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；
②次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用。
⑵一氧化氮介导的信号通路㈣通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
⑴离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
①信号途径：
②特点：A、受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白；B、跨膜信号转导无需中间步骤；C、主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递；D、有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性。⑵G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递①cAMP 信号通路
A．反应链激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→cAMP→cAMP 依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录
B．组分激活型激素受体Rs，与GDP 结合的活化型调节蛋白Gs， 抑制型激素受体Ri，与GDP 结合的抑制型调节蛋白Gi，腺苷酸环化酶。
C．分析G-蛋白活化与调节（如左图所示）
②磷脂酰肌醇信号通路“双信使系统”反应链
③受体酪氨酸激酶及RTK-Ras 蛋白信号通路
A．受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，
RTKs）
B．反应链配体→受体→受体二聚化→受体的自磷酸化→激活RTK →胞内信号蛋白→启动信号传导C．RTK- Ras 信号通路配体→RTK→adaptor←GRF→Ras→ Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK →进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸
⑶细胞表面其它与酶偶联的受体
①受体丝氨酸/苏氨酸激酶；②受体酪氨酸磷酸酯酶；
③受体鸟苷酸环化酶；④酪氨酸蛋白激偶联系的受体。两大家族：①一是与Src 蛋白家族相联系的受体；②二是与Janus 激酶家族联系的受体。信号转导子和转录激活子（STAT ）与JAK-STAT 途径。㈤由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
⑴整合蛋白与粘着斑。
⑵导致粘着斑装配的信号通路有两条。
⑶粘着斑的功能：①一是机械结构功能；②二是信号传递功能。
⑷通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：①由细胞表面到细胞核的信号通路；②由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路。㈥细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
⑴细胞信号传递的基本特征：
①具有收敛（convergence ）或发散（divergence） 的特点；
②细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性；
③信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存；
④细胞以不同的方式产生对信号的适应。
⑵蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk。
第三讲 细胞质基质与内膜系统
一、细胞质基质(cytoplasmic matrix or cytomatrix )
1．基本涵义
用差速离心法分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质的成分。生物化学家多称之为胞质溶胶。中间代谢有关的数千种酶类、细胞质骨架结构。细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。细胞质基质是细胞的重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。肝细胞中细胞质基质及细胞其它组分的数目及所占的体积比（引自Albert.1998）
细胞组分 数目 体积比
细胞质基质  1  54 
细胞核  1  6 
内质网  1  12 
高尔基体  Several  3 
溶酶体  300  1 
胞内体  200  1 
过氧化物酶体  400  1 
线粒体  1700  22 
2．细胞质基质的功能
⑴完成各种中间代谢过程：如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
⑵与细胞质骨架相关的功能：维持细胞形态、细胞运动、胞内物质运输及能量传递等。
⑶蛋白质的修饰、蛋白质选择性的降解：①蛋白质的修饰；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。二、细胞内膜系统（endomembrane system） 定义：功能上连续统一的细胞内膜，包括核被膜、内质网、高尔基器、液泡等，是合成蛋白质、脂类、糖类的主要场所，也具有包装和运输合成产物和分泌产物的功能，是真核细胞所特有的结构，而原核生物中其质膜或某些类似结构完成相应的生理功能。特点：①细胞内膜系统是指细胞内在结构、功能及发生上相关的由膜包绕形成的细胞器或细胞结构；②真核细胞细胞内的区域化（compartmentalization）。

1．内质网（endoplasmic reticulum） 发现：1945 年，小鼠成纤维细胞，内质中的网状结构形态：封闭的膜系统及其围成的腔形成相互沟通的网状管道结构，增加了内膜表面积。类型：粗面内质网(rough ER) ：附着核糖体，扁囊，蛋白质合成加工；
光面内质网(smooth ER) ：无核糖体，小管小囊，脂类合成。化学组成：质膜类似，蛋白质含量较高，标志酶:葡萄糖-6-磷酸酶功能： ①蛋白质的合成、加工修饰和转运（rER 、信号肽假说）； ②脂类的合成（合成膜及运输、肝细胞、sER 腔面）；③糖类的代谢（肝细胞、sER 、细胞色素450）；④解毒作用。
信号肽假说
信号识别蛋白(signal recognition particle) 信号识别蛋白受体(SRP receptor) 或停靠蛋白信号肽水解酶(signal peptidase)
过程：识别→合成停止结合→合成重新开始剪切→蛋白成熟
2.高尔基器（golgi apparatus） 发现：1898 年，意大利,Golgi 。
3．核糖体（ribosome）
分布：rER， 线粒体，叶绿体，游离。
组成与类型:颗粒状，无膜，蛋白质40%，rRNA60%，70S( 原核)，80S( 真核)
核糖体二聚体，多核糖体

原核生物与真核生物核糖体的比较
原核生物(S)  真核生物(S) 
完整核糖体  70S  80S 
大亚单位  50S  60S 
rRNA  23S  5S  28S 5.8S 5S 
蛋白质  L1-34  约49 种
小亚单位  30S  40S 
rRNA  16S  18S 
蛋白质  S1-21  约33 种
掺入AA 的最适[Mg 2+]  10-15mmol/L  1.5mmol/L 
S:沉降系数，测量某一物质在离心力作用时的沉降速度。

4．液泡（vacuole） 特点：一层膜围成的球状，与质膜、高尔基器、内质网等关系密切类型：
①高尔基液泡(golgi vacuole) ：高尔基反面高尔基池边缘的小泡，含水解酶。
②溶酶体(lysosome) ：内质网或高尔基体形成，含水解酶。
③圆球体(spherosome)： 植物细胞的溶酶体，由内质网形成。
④微体(microbody) ：按所含的酶命名，如过氧化物酶体和乙醛酸循环体。
⑤消化泡(digestive vacuole) ：溶酶体与吞噬小体融合后形成的小泡。
⑥自噬小体(autophagic vacuole)： 一层膜将部分细胞质包围而成，消化碎片。
⑦微体(microbody) ：按所含的酶命名，如过氧物酶体。
⑧胞饮液泡(pinocytosis vacuole)： 质膜内陷吞饮溶液或营养物质。
⑨吞噬小体(phagic vacuole) ：质膜内陷吞噬异体营养颗粒。
⑩中央液泡(central vacuole) ：植物细胞特有，起源于内质网。
⑾衣被小泡(coated vesicles) ：质膜内陷形成。溶酶体：概述：1955 年，鼠肝细胞，20-50nm， 酸性，溶解或消化。初级溶酶体：内质网或高尔基腔边缘突出膨大分离而来，未开始进行消化。次级溶酶体：正在进行或已经进行消化作用的液泡。后溶酶体：小体已失掉酶，仅余未消化的残渣。

溶酶体的形成：
1.溶酶体酶蛋白的成熟
2.溶酶体酶蛋白的富集
3.溶酶体的形成

溶酶体的功能：
1.内吞消化作用
2.自体吞噬作用
3.自溶作用溶酶体的作用过程： 溶酶体类疾病： LDLrecptor（ 低密度脂受体）与心脏病

总结：
第四讲细胞的能量单位
本讲任务：了解细胞两大能量单位线粒体和叶绿体的典型结构及其生理功能。
A.线粒体（Mitochondria）
发现
1850 年，光镜、动物细胞、小颗粒结构；
1890 年，系统细胞学研究：生命小体→小颗粒与细菌相似、“内共生”；
1898 年，命名线粒体（mitos ：线，chondria ：颗粒）；
1904 年，植物细胞、活体染色进行氧化还原反应研究；
1950 年，能量代谢的两大发现：三羧酸循环、三羧酸循环与ATP 产生偶联；提出能量细胞
器的概念，认为它是能量代谢的中心；
1963-1964 年，线粒体内有自身的核酸等物质；热点：能量代谢→半自主性（结构）；
形态与结构
(1) 直径：0.5-1μm；长:1-2μm。
(2) 数目：不同细胞中差别。
(3) 分布：需能较多的区域。
(4) 结构：内外膜构成的封闭的囊状结构。外膜：包被线粒体内膜：外膜内侧嵴(cristae) ：内膜内陷；扩增膜表面积；表面不光滑，含基粒。膜间隙：空隙基质：内部胶状物，酶等。
化学组成
干重中：蛋白质65-70%： 可溶性→基质中的酶类、外膜上的外周蛋白等不溶性→镶嵌蛋白、内膜上的部分酶、结构蛋白等脂类30-35% ：卵磷脂多些，胆固醇极少其它物质：金属离子，DNA 物质等
功能
目前研究发现，动物细胞中80％ATP 来源于线粒体内，线粒体是糖脂肪和氨基酸最终氧化释放能量的场所。糖、脂肪在基质中酵解产生丙酮酸和脂肪酸→线粒体中成为2 碳TCA 。TCA 与氧化磷酸化偶联。
线粒体氧化磷酸化的物质基础和ATP 的产生
物质基础线粒体呼吸链的组分
酶复合物 辅基 分子量 作用
I  NADH-CoQ 还原酶NADH 脱氢酶 FMN FeS(6)  850kD，25 种肽 质子位移递氢
II  琥珀酸-CoQ 还原酶(琥珀酸脱氢酶)  FMN FeS(2) Hemeb  140kD，4 种肽 递氢
III  CoQ 细胞色素c 还原酶 Hemb(2) Hemc1 FeS  500kD，9 种肽 质子位移递氢
细胞色素c  游离处于内膜胞质面  13kD  递氢
IV  细胞色素c 氧化酶 Hem a3(2)Hema(2) Cu(2)  300kD， 9-13  质子位移递氢
V  ATP 合酶  F0 F1 OSCP  480-500kD 
ATP 合酶（F0 - F1 ATPase）

真核生物：头部、膜部、柄部；原核生物：头部、膜部。
化学渗透假说
通过内膜上的呼吸链组分间氢与电子的交替传递，使质子从内膜向胞质中转移；因膜对质子不能自由通过，形成的质子动力势能量经ATP 合酶催化驱动ADP 形成ATP 。
(见书P218 图7-7) 电子供体电子受体质体排放H+浓度差→ATP 产生构象假说
电子传递过程中产生的能量不是形成含高能磷酸键的中间产物，而是通过蛋白质载体（ATP 合酶）构象变化形成ATP 。
半自主性
发现：1960 年前，DNA 存在于细胞核中；1963 年，M.Nass 和S.Nass 发现线粒体中的DNA； 深入研究RNA 核糖体。自主性体现： mtDNA ：裸露的环状结构。RNA： 基质中的各类RNA 来源于mtDNA ；转录的RNA 聚合酶来源于细胞核；合成的蛋白质不是很多，5-10%；mRNA 半衰期短。蛋白质：合成元件核糖体小；AA 与tRNA 专一作用的酶与胞质中的不同；密码子的偏爱性不同；起始密码子与终止密码子也不同。自主性限制：
1.合成的蛋白质只占少量,绝大部分来源于胞质；
2.某些核基因活性抑制会导致线粒体不能形成完整的呼吸链。两套遗传系统的相互作用
1.核质体系合成线粒体内膜的大部分蛋白,与线粒体遗传装置有关的酶系,运至线粒体中；
2.在上述基础上线粒体DNA开始转录转译,同时合成反调节细胞核DNA转录的物质,终止细胞核对线粒体的作用。

细胞核中合成的蛋白质转运过程
导肽：1.20-80 个AA；2.正电荷碱性AA；3.不含负电荷酸性AA；4.含较高的羟基氨基酸；
5.具有双性的螺旋结构。受体：可与不同的导肽结合,无特异性要求,移位至线粒体内外膜接触点。分类：1.进入外膜；2.进入基质；3.进入膜间隙和内膜。
线粒体的来源
增殖：与细胞分裂相似：1.间壁分离；2.收缩后分离；3.出芽分离。起源：内共生假说：原始真核细胞中共生细菌，支持证据：1.DNA 、mtDNA 单个裸露的环状双链分子，真核细胞多个染色体；2.蛋白质合成机制；3.形态结构类似。分化假说：进化角度(真核细胞的产生)
B. 叶绿体（Chloroplast）
概述
仅存在于植物细胞中，严格意义上
讲植物中存在的应是质体。
前质体：植物分生组织中，多次分裂后能成为白色体或叶绿体；
白色体：造粉质体、造蛋白体、造油体；
叶绿体：含有叶绿素，能进行活跃的光合作用；
有色体：叶绿素退化，类囊体结构消失，积累淀粉等。
形态
因不同种类的植物细胞差异显著，一般叶细胞中50-200 个， 可占细胞质体的40-90% ，外形透镜形；直径：4-10mm ，厚：2-3mm 。
结构
叶绿体外被(膜)：双层膜包被，膜间隙，外膜通透性大，内膜选择作用。类囊体(Thylakoid)：叶绿体基质中的封闭扁平小囊，沿叶绿体长轴排列。基粒(grana) ：在叶绿体某些部位许多圆盘状的类囊体叠置成垛的结构。类囊体有关超微结构：
1.多形颗粒：核酮糖-1.5-二磷酸羧化酶(RuBPcase) 。
2.球形颗粒：ATP 合酶。
3.叶绿素-蛋白质复合颗粒--聚光色素复合物：PSⅠ P700；PSⅡ P680 。基质：