《细胞生物学考前辅导》课件

细胞生物学考前辅导欢迎参加细胞生物学考前辅导课程！本课程专为本科生物学专业学生设计，基于2023-2024学年最新教学大纲编写我们将全面覆盖细胞生物学的主要考点和重难点知识，帮助你系统梳理知识结构，突破学习难关课程内容丰富详实，配有详细的案例分析和图解说明，旨在帮助你更直观地理解抽象概念我们将从细胞的基本结构到复杂的细胞功能，从经典理论到前沿技术，全方位提升你的知识储备和应试能力让我们一起踏上探索生命微观世界的奇妙旅程！课程概述课程教材本课程主要参考《细胞生物学》第四版，翟中和等著，这是当前国内最权威的细胞生物学教材之一，也是考试的主要出题依据考试重点章节我们将对各章节的考试权重进行详细分析，帮助你合理分配复习时间，提高复习效率题型与解题技巧深入分析常见题型，传授解题技巧，帮助你在考试中得心应手，取得理想成绩核心知识精讲精选50个核心知识点进行深入讲解，这些知识点覆盖了考试的主要内容，是复习的重中之重第一部分细胞生物学发展史年1665英国科学家Robert Hooke首次在显微镜下观察到植物软木切片中的小室，并将其命名为细胞cell，开启了细胞研究的历史这一发现记录在他的著作《显微图谱》中年1838-1839德国植物学家Schleiden和动物学家Schwann分别提出植物和动物都由细胞构成，共同奠定了细胞学说的基础，这被认为是生物学史上最重要的发现之一年1855德国病理学家Virchow提出著名的论断细胞来源于细胞Omnis cellulae cellula，完善了细胞学说，否定了自然发生说世纪年代2050-70随着分子生物学的兴起，细胞生物学研究进入分子水平，DNA双螺旋结构的发现、基因表达中心法则的提出等重大突破推动了分子细胞生物学的发展细胞生物学研究方法显微镜技术分子生物学技术细胞分离与培养从最早的光学显微镜到现代的电子显微分子生物学技术极大地扩展了细胞研究细胞分离技术可以从复杂的组织中获得镜，显微镜技术一直是细胞生物学研究的深度和广度，使我们能够从分子水平纯净的细胞或细胞器，而细胞培养技术的基础荧光显微镜允许研究者观察特理解细胞的结构和功能这些技术包括则让研究者能够在体外研究细胞行为，定的细胞结构或分子，而不干扰活细胞聚合酶链式反应PCR、DNA测序和基因避免整体动物实验的复杂性和伦理问的正常生理活动克隆等题•光学显微镜研究活细胞形态•PCR扩增特定DNA片段•细胞分选获得特定细胞群体•电子显微镜观察亚细胞结构•基因测序解读基因信息•原代培养保留细胞原始特性•荧光显微镜追踪特定分子•基因克隆分离和复制特定基因•细胞系建立长期研究模型显微镜技术详解光学显微镜作为最基础的显微镜类型，光学显微镜利用可见光和透镜系统放大样品图像其分辨率约为

0.2μm，最大放大倍数可达1000倍适合观察活细胞和组织切片，是细胞学研究的入门工具电子显微镜电子显微镜使用电子束替代光线，分辨率可达

0.2nm，放大倍数高达100万倍分为透射电镜TEM和扫描电镜SEM，前者观察细胞内部超微结构，后者观察表面三维形态荧光显微镜通过荧光染料或荧光蛋白标记特定细胞结构，利用特定波长光激发后产生的荧光进行观察广泛应用于活细胞动态过程研究和特定蛋白定位分析，是现代细胞生物学不可或缺的工具细胞分离与纯化技术差速离心法密度梯度离心利用不同细胞器沉降系数的差异，通过利用细胞器密度差异，在密度梯度介质逐步提高离心力，依次分离出不同的细中离心，使不同密度的细胞器在对应密胞成分是最基础的细胞分离技术度处形成条带，实现更精确的分离亲和层析流式细胞术利用抗原抗体或配体受体等特异性结合利用荧光标记和流式技术，在单细胞水作用，从复杂混合物中分离出特定蛋白平分析和分选特定细胞群体，广泛应用质或细胞，是蛋白质纯化的重要方法于免疫学和肿瘤学研究第二部分细胞的一般结构细胞类型比较细胞基本组成细胞可分为原核细胞与真核细胞所有细胞都具有细胞膜、细胞质两大类，真核细胞又可分为动物和遗传物质等基本成分真核细细胞和植物细胞不同类型细胞胞还具有复杂的细胞器系统，包在结构和功能上存在显著差异，括细胞核、线粒体、内质网、高这些差异决定了它们的生理特性尔基体等，共同参与细胞的各项和生态地位生命活动细胞形态多样性细胞的大小和形态呈现极大的多样性，从细菌的1μm到神经元的数厘米，从球形的卵细胞到不规则的免疫细胞，这种多样性与细胞的功能和生存环境密切相关原核细胞与真核细胞比较比较项目原核细胞真核细胞核膜无有，形成封闭的细胞核核仁无有，是核糖体RNA合成场所DNA组织形式环状，无组蛋白包装线性，与组蛋白结合形成染色质细胞器简单，无膜性细胞器复杂，具有多种膜性细胞器细胞分裂二分裂有丝分裂或减数分裂细胞大小通常小于5μm通常大于10μm代表类型细菌、蓝藻动物、植物、真菌、原生生物动物细胞与植物细胞的比较结构差异能量代谢差异分裂过程差异植物细胞具有细胞壁，而动物细胞只有植物细胞通过叶绿体进行光合作用，能植物细胞分裂后期形成细胞板，通过胼细胞膜细胞壁由纤维素、半纤维素和够利用光能合成有机物，是自养生物胝质沉积形成新的细胞壁，这种方式称果胶等多糖构成，为植物细胞提供机械而动物细胞则完全依赖外源性有机物，为向心性分裂而动物细胞则通过细胞支持和保护通过线粒体进行有氧呼吸获取能量膜收缩形成分裂沟，最终分离成两个子细胞，称为离心性分裂植物细胞特有的细胞器包括叶绿体、中植物细胞的储能物质主要是淀粉，而动央液泡和质体系统，而动物细胞则独有物细胞则主要以糖原形式储存能量这此外，由于植物细胞的刚性细胞壁限中心体，负责微管组织和细胞分裂时纺种代谢差异反映了它们在生态系统中的制，其形状和排列更为规则，而动物细锤体的形成不同地位胞形态则更加多样化，便于适应各种功能需求细胞膜的结构与功能流动镶嵌模型1972年Singer和Nicolson提出的经典模型膜脂双分子层磷脂、糖脂和固醇类构成的基本骨架膜蛋白3整合蛋白、周边蛋白和跨膜蛋白流动性与不对称性侧向流动与内外叶成分差异细胞膜功能详解选择性通透屏障物质转运信号转导细胞膜允许某些物质通过细胞膜通过多种机制实现细胞膜上的受体蛋白能识而阻止其他物质，控制物物质转运，包括简单扩别并结合特定的信号分质进出细胞，维持细胞内散、易化扩散、主动转运子，将细胞外信号转化为环境相对稳定膜的这种和囊泡转运等这些过程细胞内的生化反应，协调选择性主要取决于脂双层确保细胞获取必要的营养细胞对环境变化的响应的物理特性和嵌入其中的物质并排出代谢废物各种转运蛋白细胞识别与黏附膜表面的糖蛋白和糖脂作为细胞身份标记，参与细胞间的识别和黏附这对免疫应答、组织形成和维持多细胞生物的完整性至关重要细胞膜物质转运被动转运•简单扩散小分子直接穿过脂双层，如O₂、CO₂和脂溶性分子•易化扩散通过载体蛋白或通道蛋白，沿浓度梯度方向，不消耗能量•代表分子葡萄糖（通过GLUT转运体）、离子（通过离子通道）主动转运•原发性主动转运直接利用ATP水解能量，如Na⁺-K⁺泵•继发性主动转运利用离子浓度梯度的能量，如葡萄糖-Na⁺共转运•逆浓度梯度，消耗能量，维持细胞内环境稳态囊泡转运•胞吞作用细胞摄取大分子和颗粒，包括吞噬作用和受体介导的内吞•胞吐作用分泌蛋白和废物排出，如神经递质释放•需要ATP提供能量和细胞骨架参与转运蛋白•通道蛋白形成亲水通道，允许特定离子快速通过•载体蛋白与物质结合后发生构象变化，将物质转运至膜另一侧•泵蛋白利用ATP水解能量实现逆浓度梯度转运细胞连接粘着连接由跨膜糖蛋白钙黏蛋白和细胞内的肌动蛋白丝组成，提供机械强度和细胞形态的维持特别在上皮组织中发挥重要作用，抵抗组织所受的机械应力桥粒连接由连接蛋白构成的通道，允许相邻细胞之间小分子物质和离子的直接交换，实现细胞间的代谢协作和电信号传递在心肌和平滑肌中尤为重要，协调细胞活动紧密连接由跨膜蛋白闭合蛋白和接合蛋白组成的密封带，形成细胞间屏障，控制旁细胞通路物质运输在血脑屏障和肠上皮中发挥关键的屏障功能，维护组织内环境稳定细胞外基质主要成分1胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖和粘多糖细胞基质相互作用-整合素家族蛋白介导连接和信号传导生物学功能支持、黏附、迁移、分化和信号传导疾病相关性肿瘤转移、纤维化疾病和发育异常第三部分细胞器系统细胞器是真核细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构，形成一个高度协调的工作系统每种细胞器都具有特定的形态、分子组成和功能，共同维持细胞的正常生命活动主要细胞器包括内质网、高尔基体、溶酶体和线粒体等，它们通过分工合作完成蛋白质合成、修饰、分选、能量转换等关键细胞过程内质网粗面内质网滑面内质网内质网应激与疾病表面附着有核糖体，呈现粗糙外观主表面无核糖体，呈平滑状态主要参与当未折叠或错误折叠的蛋白质在内质网要功能是合成分泌蛋白、膜蛋白和溶酶脂质代谢、类固醇合成和药物解毒肝腔内积累时，会触发内质网应激反应体蛋白合成的蛋白在内质网腔内完成细胞中的滑面内质网特别发达，含有大UPRUPR通过增加分子伴侣表达、减初步折叠和修饰，包括二硫键形成和糖量细胞色素P450系统，负责代谢多种药少蛋白质翻译和促进蛋白质降解三种机基化修饰物和毒素制恢复内质网稳态在分泌蛋白合成活跃的细胞中尤为发滑面内质网还参与钙离子储存和释放，持续的内质网应激与多种疾病相关，如达，如胰腺腺泡细胞和浆细胞粗面内控制肌肉收缩和细胞内信号传导在合神经退行性疾病、糖尿病和某些肿瘤质网还参与细胞解毒过程，是细胞应对成类固醇激素的细胞中，如肾上腺皮质因此，内质网功能的调控已成为许多疾外界压力的重要场所和性腺细胞，滑面内质网也非常丰富病治疗的潜在靶点高尔基体顺面面中间区反面面转运网络cistrans面向内质网的一侧，接收从内进行复杂的糖基化修饰，如N-负责蛋白质的最终修饰和分位于反面之后，是蛋白质分选质网转运来的蛋白质和脂质，连接糖链的修剪和O-连接糖链选，根据蛋白质上的信号序列的主要场所，将蛋白质分选至主要功能是接收和初步分选物的添加，形成蛋白质的最终糖将其装入不同类型的转运囊溶酶体、分泌囊泡或细胞膜等质型结构泡，运往不同的目的地不同目的地溶酶体结构与组成溶酶体分类溶酶体是被单层膜包围的球形细胞器，内含约50种水解酶，能降解几初级溶酶体是刚从高尔基体产生的，含有水解酶但尚未参与消化过乎所有大分子其内部pH约为

4.5-

5.0，由质子泵维持，为水解酶提供程次级溶酶体是初级溶酶体与内吞囊泡或自噬体融合后形成的，正最佳活性环境溶酶体膜含有特殊的糖蛋白，保护膜不被内部酶消在进行消化活动残余小体是消化后剩余的不可降解物质，可通过胞化吐排出细胞自噬作用溶酶体疾病细胞自噬是溶酶体降解细胞自身成分的过程，包括宏自噬、微自噬和溶酶体贮积病是一组由溶酶体酶缺陷引起的遗传性疾病，如高雪氏病分子伴侣介导的自噬自噬在细胞应激、营养缺乏和细胞器更新中发葡萄糖脑苷脂酶缺陷和泰-萨克斯病己糖胺酶A缺陷这些疾病导致挥重要作用自噬相关基因ATG家族蛋白调控自噬体形成，将被降解不能被降解的物质在溶酶体中积累，引起细胞功能障碍和组织损伤物质递送至溶酶体线粒体双层膜结构能量转换功能外膜平滑，含有孔蛋白，允许小分子自由通三羧酸循环在基质中进行过电子传递链位于内膜上内膜高度折叠形成嵴，增大表面积ATP合酶利用质子梯度合成ATP膜间隙位于两层膜之间产生细胞90%以上的ATP基质是内膜包围的内部空间凋亡调控线粒体基因组3释放细胞色素c触发凋亡环状DNA，

16.5kb，编码37个基因Bcl-2家族蛋白调控膜通透性母系遗传特点线粒体膜电位下降是凋亡早期标志突变率高，与多种疾病相关在细胞命运决定中起关键作用支持内共生学说的证据叶绿体与细胞能量代谢光能捕获类囊体中的光系统I和II捕获光能水分解与电子传递光系统II分解水，释放氧气，产生电子传递与合成ATP NADPH电子传递链产生ATP和NADPH卡尔文循环基质中利用ATP和NADPH固定CO₂碳水化合物合成最终生成葡萄糖等有机物细胞核层2核膜结构核膜由内外两层膜组成，内层附有核纤层，外层与内质网相连两层膜在核孔处融合，形成通道允许物质选择性通过个3000-4000核孔复合体每个核孔由约30种不同的核孔蛋白组成，总质量达125兆道尔顿负责控制大分子在核质之间的转运，是基因表达调控的重要关卡个4-6核仁数量核仁是rRNA合成和核糖体组装的场所，不被膜包围的核内结构活跃的细胞通常有多个核仁，体积与蛋白质合成活性相关条46人类染色体人体细胞含有46条染色体（23对），携带约20000个基因染色体在间期呈现松散的染色质状态，细胞分裂时高度凝聚成可见的染色体结构染色质结构分子DNA1双螺旋结构，直径约2nm核小体DNA缠绕组蛋白八聚体，直径约11nm纤维30nm核小体进一步折叠形成的致密结构环结构DNA环带与支架蛋白相连，直径300-700nm染色体分裂期高度凝聚的染色质，直径约700nm核糖体细胞骨架细胞骨架是由蛋白质纤维构成的复杂网络，为细胞提供结构支持和形态维持，同时参与细胞运动、细胞内物质运输和细胞分裂等过程细胞骨架主要由三种蛋白质纤维组成微丝（直径约7nm）、微管（直径约25nm）和中间纤维（直径约10nm）这三种纤维在结构、动态特性和功能上各有特点，协同工作维持细胞的正常生理功能微丝系统详解结构组成动态平衡由球状肌动蛋白G-actin聚合形成的双微丝呈极性结构，有快速生长的正端+链螺旋丝状结构F-actin，直径约7nm和缓慢生长的负端-处于不断的聚合每个肌动蛋白分子都结合一个ATP，聚与解聚动态平衡中，称为轻拍效应合过程伴随ATP水解treadmilling功能作用调节蛋白参与细胞运动如伪足形成、肌肉收多种调节蛋白控制微丝动态，如促进聚缩、细胞分裂中的收缩环形成以及细胞合的前体蛋白、稳定微丝的稳定蛋白、皮质的支持和维持肌球蛋白与微丝相切断微丝的切断蛋白和帽蛋白等互作用产生运动力微管系统详解分子结构微管由α和β-微管蛋白异源二聚体构成，二聚体首尾相连形成原丝，13条原丝侧面相连形成中空管状结构，直径约25nm微管具有极性，β-微管蛋白朝向正端+，α-微管蛋白朝向负端-动态不稳定性微管处于持续的聚合与解聚动态平衡中，正端可在生长和收缩状态间快速转换，称为动态不稳定性GTP的结合与水解调节这一过程，结合GTP的二聚体倾向于聚合，水解为GDP后倾向于解聚微管相关蛋白多种MAPs调节微管动态和功能MAP

1、MAP2和Tau稳定微管；驱动蛋白dynein和激蛋白kinesin利用ATP水解能量沿微管运输囊泡和细胞器；中心体组织微管排列；微管解聚蛋白促进解聚生物学功能微管参与维持细胞形态、细胞内物质运输、细胞分裂时纺锤体形成和染色体分离、细胞极性建立和纤毛/鞭毛运动等多种重要生理过程微管还是多种抗癌药物的作用靶点第四部分细胞通讯信号分子类型受体种类信号转导通路细胞通讯中的信号分子多种多细胞表面受体包括G蛋白偶联信号从受体传递至效应器的过样，包括水溶性配体（如胰岛受体、酶联受体（如酪氨酸激程通常涉及多步级联反应，包素、生长因子）、脂溶性配体酶受体）和离子通道受体；胞括第二信使（如cAMP、Ca²⁺）（如类固醇激素）、气体信号内受体主要是核受体家族受产生、蛋白质磷酸化/去磷酸分子（如一氧化氮）和细胞表体与配体结合后触发特定的细化、小G蛋白活化和核转录因面分子（如整合素）等不同胞内信号通路，进而调控基因子调控等，形成复杂的信号网信号分子有各自特定的作用机表达或细胞行为络制细胞间通讯方式细胞间通讯方式包括内分泌（远距离）、旁分泌（近距离）、自分泌（自身调节）和神经递质传递等此外，细胞还可通过缝隙连接和细胞外囊泡（如外泌体）进行直接物质交换和信息传递信号转导基本概念信号分子特点受体类型第二信使系统信号分子浓度通常很低（纳摩尔至微摩G蛋白偶联受体GPCR七次跨膜蛋白，第二信使是受体激活后产生的小分子，尔级别），但能引起显著的细胞反应通过G蛋白转导信号，是最大的受体家在细胞内扩散并放大信号主要第二信信号分子的特异性取决于受体的选择性族，约占人类基因组的4%酶联受体使包括环腺苷酸cAMP由腺苷酸环识别，而非信号分子本身的化学特性包括酪氨酸激酶受体、丝氨酸/苏氨酸激化酶产生，激活蛋白激酶A肌醇三磷酸酶受体等，接受生长因子等信号IP3和甘油二酯DAG由磷脂酶C催化信号分子可按作用距离分为内分泌激素磷脂酰肌醇二磷酸产生（远距离）、旁分泌因子（近距离）和离子通道受体配体结合引起通道开自分泌因子（作用于分泌细胞本身）放，如乙酰胆碱受体核受体脂溶性钙离子Ca²⁺由IP3控制内质网释放，激还可按化学性质分为水溶性和脂溶性，激素受体，如雌激素受体，直接调节基活钙调蛋白和蛋白激酶C一氧化氮决定了其跨膜能力和受体位置因转录不同受体启动不同的下游信号NO由一氧化氮合酶产生，激活鸟苷酸通路环化酶这些第二信使共同构成信号放大和整合的网络蛋白偶联受体信号通路G受体激活•配体与七次跨膜受体结合•受体构象变化•G蛋白与受体相互作用•GDP被GTP取代，G蛋白活化蛋白解离G•G蛋白分为α、β、γ三个亚基•活化后Gα-GTP与βγ亚基解离•Gα亚基分为Gs、Gi、Gq和G12/13四大类•不同G蛋白亚型激活不同效应器效应器激活•Gs激活腺苷酸环化酶，产生cAMP•Gi抑制腺苷酸环化酶•Gq激活磷脂酶C，产生IP3和DAG•IP3释放钙离子，DAG激活蛋白激酶C下游效应•cAMP激活蛋白激酶APKA•PKA磷酸化多种底物蛋白•Ca²⁺和PKC激活多种信号通路•最终导致基因表达或细胞功能改变酪氨酸激酶受体信号通路信号终止机制通路PI3K-AKT受体介导的内吞作用将活化的受体信号级联RAS-MAPK磷脂酰肌醇-3-激酶PI3K被招募至从细胞表面移除；蛋白酪氨酸磷酸受体二聚化与自磷酸化受体招募接头蛋白（如Grb2）和鸟受体并活化，催化PIP2转化为酶去磷酸化受体和下游蛋白；泛素配体（如EGF、PDGF、胰岛素）结嘌呤核苷酸交换因子（如SOS），激PIP3PIP3招募AKT至膜，AKT被化修饰标记受体进入溶酶体降解通合诱导受体二聚化，受体胞内区域活小G蛋白RASRAS-GTP激活RAF激PDK1和mTORC2磷酸化激活活化路；SOCS和PTEN等负调节因子抑制的酪氨酸激酶域相互磷酸化，产生酶，引发MAPK级联反应的AKT磷酸化多种底物，促进细胞信号通路这些机制确保信号的精磷酸化酪氨酸残基这些磷酸化位RAF→MEK→ERK活化的ERK转位至生存、生长和代谢，是细胞生长和确控制和及时终止点作为对接位点，招募含SH2或PTB细胞核，磷酸化转录因子，调节基存活的关键调节因子结构域的下游信号蛋白因表达第五部分细胞周期与分裂期期G1S细胞生长和代谢活跃阶段DNA复制阶段RNA和蛋白质合成增加染色体数量加倍包含限制点R点组蛋白合成增加2决定细胞是否进入分裂周期中心体复制期期M G2有丝分裂阶段分裂前准备阶段3染色体凝聚与分离细胞继续生长细胞核解体与重建合成有丝分裂所需蛋白细胞质分裂形成两个子细胞DNA复制检查点细胞周期控制系统有丝分裂详解前期中期后期末期染色体凝聚成可见的X形结构，染色体通过着丝粒微管连接到纺着丝粒连接蛋白复合体解离，姐染色体到达细胞两极后开始解每条染色体由两条姐妹染色单体锤体上，并排列在细胞赤道板面妹染色单体分离，被纺锤体微管凝，恢复松散的染色质状态核组成，相连于着丝粒核膜和核上这是染色体最易观察的阶牵引向相对的细胞极移动此阶膜和核仁重新形成，构建两个新仁逐渐解体，消失中心体分离段，常用于核型分析纺锤体完段动力来源是微管的解聚和动力的细胞核纺锤体微管解聚，细并移向细胞两极，开始形成纺锤全形成，包括着丝粒微管、极微蛋白的运动同时，纺锤体极间胞骨架重组与此同时，细胞质体微管此阶段标志着细胞从间管和星体微管染色体排列确保距离增加，细胞进一步伸长，为分裂通过肌动蛋白-肌球蛋白收缩期过渡到分裂期后续精确分离细胞质分裂做准备环的作用完成，形成两个独立的子细胞减数分裂特点同源染色体配对与联会交叉互换的遗传意义与有丝分裂的主要区别减数分裂最独特的特征是减数第一次分交叉互换（也称基因重组）发生在联会减数分裂包括两次连续分裂（减数第一裂前期，同源染色体相互识别并精确配的同源染色体之间，涉及DNA双链断裂、次和第二次分裂），但只有一轮DNA复对，形成四分体结构联会复合体在同同源区域交换和连接修复这一过程由制，最终产生四个单倍体子细胞相比源染色体之间形成，保持它们的紧密平SPO11蛋白介导的DNA双链断裂启动，需之下，有丝分裂只有一次分裂，产生两行排列这种配对对后续的交叉互换和要多种修复蛋白参与个与母细胞相同倍性的子细胞正确分离至关重要交叉互换至少有三重重要意义创造基减数第一次分裂分离同源染色体（减数联会过程由多种蛋白质协调完成，包括因新组合，增加遗传多样性；形成交叉分裂特有），染色体数目减半；第二次轴向元件蛋白、横向丝蛋白和中央元件结构（交叉点），保持同源染色体在第分裂类似于有丝分裂，分离姐妹染色单蛋白这些蛋白共同构建了联会复合一次分裂中连接，确保正确分离；在进体减数分裂具有同源染色体配对和交体，确保同源染色体精确对齐联会复化上，促进有害突变的清除和有利基因叉互换特征，且第一次分裂后期同源染合体的异常可导致染色体分离错误和生的传播，提高物种适应性色体随机分配，增加遗传变异这些特殖细胞非整倍性点使减数分裂成为有性生殖和遗传多样性的基础第六部分细胞分化与发育细胞分化是指细胞从未分化状态发展为功能和形态特异化的过程，是多细胞生物发育的基础虽然机体所有细胞都含有相同的基因组，但通过基因表达的差异调控，不同细胞表达特定的基因集合，获得特定的形态和功能细胞分化过程涉及表观遗传调控、转录因子网络和细胞微环境等多重机制的协同作用这些机制确保分化过程的精确性和稳定性，同时也为干细胞治疗和再生医学提供了理论基础干细胞生物学全能性干细胞可分化为胚胎和胎盘组织的所有细胞类型多能性干细胞2可分化为三胚层的所有细胞类型多潜能干细胞可分化为特定组织内的多种细胞类型单能性前体细胞只能分化为单一细胞类型终末分化细胞5高度特化的功能细胞，失去分化能力表观遗传调控机制甲基化DNA•主要发生在CpG二核苷酸的胞嘧啶上•由DNA甲基转移酶DNMT催化•启动子区甲基化通常导致基因沉默•在X染色体失活和基因组印记中起关键作用组蛋白修饰•包括乙酰化、甲基化、磷酸化等多种修饰•形成组蛋白密码，招募特定效应蛋白•H3K4me3通常与活跃基因相关•H3K27me3和H3K9me3与沉默基因相关非编码调控RNA•长非编码RNAlncRNA如XIST在X染色体失活中的作用•微小RNAmiRNA通过降解mRNA或抑制翻译调控基因表达•小干扰RNAsiRNA参与转录后基因沉默•环状RNAcircRNA作为miRNA海绵调节基因表达表观遗传与疾病•表观遗传异常与多种疾病相关，如癌症、神经退行性疾病•肿瘤抑制基因的异常甲基化是癌症发生机制之一•环境因素可通过表观遗传修饰影响基因表达•表观遗传药物治疗，如DNA甲基化抑制剂和组蛋白去乙酰化酶抑制剂第七部分细胞应激与死亡细胞应激反应当细胞面临各种不利环境因素（如高温、辐射、氧化应激等）时，会启动一系列防御机制，称为细胞应激反应这些反应包括热休克反应、抗氧化应答、内质网应激反应和DNA损伤修复等，旨在修复损伤、恢复稳态或在严重损伤时启动细胞死亡程序热休克蛋白热休克蛋白HSPs是一类在应激条件下表达上调的分子伴侣蛋白，根据分子量分为HSP

27、HSP

40、HSP

60、HSP70和HSP90等家族它们帮助新生多肽正确折叠，防止蛋白质错误折叠和聚集，协助损伤蛋白质重新折叠或引导其降解，是细胞抵御应激的重要防线细胞死亡方式细胞死亡方式多样，主要包括凋亡、坏死和自噬性死亡凋亡是程序性细胞死亡，特征是细胞皱缩、染色质凝聚、DNA断裂和凋亡小体形成，是一种安静的死亡方式坏死则是被动的、炎性的死亡过程，特征是细胞肿胀、膜破裂和细胞内容物释放，可引发炎症反应自噬与细胞存活自噬是细胞通过溶酶体降解自身成分的过程，在营养缺乏时可提供能量和建筑材料，帮助细胞存活然而，过度或持续的自噬也可导致细胞死亡，称为自噬性细胞死亡自噬的双重作用使其在细胞存活和死亡之间扮演复杂角色，在多种疾病中表现出促进或抑制作用细胞凋亡外源性途径由死亡受体（如Fas、TNFR1）激活，这些受体与相应配体（如FasL、TNF-α）结合后，通过其胞内死亡结构域招募接头蛋白和前凋亡蛋白，形成死亡诱导信号复合物DISC，激活始动caspase-8/10，进而激活执行caspase-3/7内源性途径由细胞内应激（如DNA损伤、氧化应激）触发，导致线粒体外膜通透性增加，细胞色素c释放到细胞质细胞色素c与Apaf-1和前caspase-9形成凋亡体，激活caspase-9，后者激活执行caspase-3/7这一过程受Bcl-2家族蛋白严格调控执行阶段激活的执行caspasecaspase-3/6/7切割多种细胞底物，如核纤层蛋白（导致核膜解体）、CAD抑制蛋白（使CAD激活，切割DNA）、细胞骨架蛋白（引起细胞皱缩和碎裂）等，最终导致细胞形态学和生化特征性改变吞噬清除凋亡细胞表面暴露磷脂酰丝氨酸等吃我信号，被巨噬细胞识别并吞噬清除，避免细胞内容物释放引发炎症这种安静的死亡和清除机制是凋亡区别于坏死的关键特征，对维持组织稳态和防止自身免疫至关重要细胞自噬自噬起始当细胞面临营养缺乏、氧化应激等情况时，mTOR激酶（自噬的负调节因子）被抑制，ULK1复合物被激活ULK1复合物磷酸化Beclin-1，激活VPS34复合物，促进磷脂酰肌醇3-磷酸PI3P的产生，招募下游自噬蛋白到自噬起始位点膜泡形成在自噬起始位点，由内质网、线粒体或质膜提供的膜结构开始延伸，形成杯状结构，称为吞噬体前体ATG蛋白系统（包括ATG5-ATG12-ATG16L复合物和LC3-PE共轭系统）参与膜延伸和闭合，最终形成双层膜结构的自噬体底物识别与捕获自噬底物（如损伤的细胞器、蛋白质聚集体）通过自噬受体（如p62/SQSTM1）被识别，这些受体同时与底物和自噬体膜上的LC3结合，将底物递送到形成中的自噬体选择性自噬过程中，特定受体识别特定信号（如泛素化修饰），实现对特定底物的靶向降解与溶酶体融合成熟的自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，内层膜和内容物暴露于溶酶体酶系统，被降解为氨基酸、核苷酸等基本分子，通过溶酶体膜上的转运蛋白回到细胞质，用于新分子合成或能量产生，完成物质和能量的循环利用第八部分细胞病理病毒与细胞相互作用细胞癌变机制细胞老化与疾病病毒作为细胞内寄生物，必须利用宿主细胞癌变是多步骤、多基因改变的过细胞老化是指细胞永久性退出细胞周期细胞机制完成复制病毒感染涉及吸程，涉及原癌基因激活和抑癌基因失的状态，特征包括形态改变、SA-β-半乳附、侵入、脱壳、基因表达、复制和装活关键分子改变包括持续增殖信号糖苷酶活性、端粒缩短、异染色质病灶配等过程不同病毒利用不同的受体进（如EGFR、RAS突变）、抑制生长抑制形成和老化相关分泌表型SASP老化可入细胞，如HIV利用CD4和共受体，流感（如p

53、Rb失活）、抵抗细胞死亡（如由多种因素诱导，包括端粒磨损、DNA损病毒利用血凝素结合唾液酸Bcl-2过表达）和激活侵袭转移（如E-钙伤、氧化应激和致癌基因激活黏蛋白下调）病毒复制可导致细胞病变效应，包括细细胞老化在抑制肿瘤形成方面具有保护胞溶解（如脊髓灰质炎病毒）、细胞融表观遗传改变也在癌变中发挥重要作作用，但积累的老化细胞及其SASP可促合（如麻疹病毒）、包涵体形成（如疱用，如全基因组低甲基化导致基因组不进组织功能衰退和年龄相关疾病，如动疹病毒）和细胞转化（如HPV）理解病稳定，特定抑癌基因启动子高甲基化导脉粥样硬化、糖尿病和神经退行性疾毒-细胞相互作用对开发抗病毒药物和疫致基因沉默微环境改变，如慢性炎症病靶向清除老化细胞的衰老溶解策略苗至关重要和缺氧，也促进肿瘤发生和发展成为延缓衰老的潜在治疗方向癌细胞特征效应Warburg癌细胞即使在氧气充足条件下也主要通过糖酵解产生能量，而非氧化磷酸化，这种现象称为Warburg效应或有氧糖酵解虽然这种代谢方式ATP产量低，但可提供丰富的生物合成前体分子，支持快速增殖癌细胞中葡萄糖转运体GLUT1和糖酵解酶表达上调，而线粒体功能往往受损这种代谢特征使PET扫描成为癌症诊断的有力工具无限增殖能力正常细胞的增殖次数有限（Hayflick极限），而癌细胞通过激活端粒酶或替代性延长端粒ALT机制维持端粒长度，获得无限增殖能力约85-90%的人类癌症激活端粒酶，其余使用ALT机制此外，癌细胞通常绕过细胞周期检查点控制，如通过p53和Rb功能丧失，持续推动细胞周期进程，不受正常生长抑制信号的控制逃避免疫监视癌细胞发展多种机制逃避免疫系统的识别和清除，包括下调MHC I类分子表达，降低抗原呈递；分泌免疫抑制因子如TGF-β和IL-10；表达PD-L1与T细胞上的PD-1结合，抑制T细胞功能；招募免疫抑制细胞如调节性T细胞和髓源性抑制细胞到肿瘤微环境免疫检查点抑制剂通过阻断这些免疫逃避机制，重新激活抗肿瘤免疫反应侵袭与转移机制转移是癌症致死的主要原因，涉及一系列复杂步骤上皮-间质转化EMT，癌细胞失去细胞-细胞黏附，获得迁移能力；降解细胞外基质，通过分泌基质金属蛋白酶；血管内皮生长因子VEGF介导的血管新生，为肿瘤提供氧气和营养，也为转移提供通道；在远处器官形成微环境（土壤），支持转移细胞（种子）定植和生长阻断这些步骤是抗转移治疗的关键策略第九部分细胞实验技术细胞培养技术细胞转染与基因编辑细胞成像技术细胞培养是在体外维持细胞生长的技术，转染是将外源DNA或RNA导入细胞的技术，现代细胞成像技术包括荧光显微镜、共聚需要严格的无菌条件和适宜的培养环境方法包括脂质体转染、电穿孔和病毒载体焦显微镜和超分辨率显微镜等通过荧光培养基需要提供必要的营养物质、生长因等CRISPR-Cas9系统革命性地简化了基因蛋白标记、免疫荧光染色或特异性荧光探子和激素，通常还需要添加胎牛血清根编辑过程，允许在基因组特定位置进行精针，可以在活细胞中观察特定分子的定位据培养方式可分为单层培养、悬浮培养和确修改，广泛应用于基因功能研究和疾病和动态变化，为细胞生物学研究提供直观三维培养等治疗探索可视化工具细胞培养技术现代培养技术发展细胞传代与保存三维培养如细胞球、类器官培养模拟体内培养条件优化当细胞达到70-80%汇合度时需要传代黏组织环境，比传统二维培养更接近生理状无菌操作基本原则不同细胞类型对培养条件要求不同常规附细胞传代需使用胰蛋白酶-EDTA消化，态微流控芯片培养系统可精确控制细胞细胞培养要求严格的无菌环境，所有操作动物细胞培养环境包括温度37°C，CO₂而悬浮细胞可直接稀释细胞保存通常使微环境，实现高通量分析共培养技术研都应在超净工作台中进行操作前应打开浓度5%，相对湿度95%以上培养基选择用10%DMSO作为冷冻保护剂，在-80°C或究不同细胞类型间相互作用无血清培养紫外灯照射30分钟，对工作台表面进行消要考虑细胞特异性需求，如DMEM适合许液氮中长期保存复苏时需快速升温至和化学定义培养基减少实验变异这些技毒；75%酒精擦拭所有进入工作台的物多黏附细胞，RPMI-1640适合血液系统细37°C，并立即稀释以减少DMSO毒性良术进步为疾病模型构建、药物筛选和再生品；避免正对培养皿或培养瓶口说话；操胞根据细胞类型添加适当的血清（通常好的细胞库管理对保证实验重复性和可靠医学提供了更好的研究平台作时保持动作轻柔，避免产生气流；使用为5-20%胎牛血清）和生长因子定期监性至关重要无菌技术处理所有细胞和试剂，包括火焰测培养基pH值（酚红指示剂）和细胞形灭菌、一次性无菌器材等态，及时发现问题细胞功能检测技术检测方法原理应用优缺点MTT/CCK-8活细胞线粒体脱氢酶将细胞活力、增殖和药物简便快捷，但无法区分四唑盐还原为不溶性甲敏感性测定细胞周期阶段臢流式细胞术细胞悬液通过激光束，细胞周期、凋亡、表面高通量，多参数分析，分析散射光和荧光强度标志物和细胞内蛋白分但设备昂贵析Western Blot蛋白质电泳分离后转蛋白质表达和修饰状态特异性高，半定量，操膜，用特异性抗体检测分析作较复杂qRT-PCR实时监测PCR扩增产物基因表达水平分析灵敏度高，可检测微量积累，定量基因表达样品，但反映mRNA非蛋白水平细胞划痕实验在汇合细胞层制造划细胞迁移能力评估简单直观，但半定量，痕，观察细胞迁移填补受增殖影响间隙Transwell实验细胞穿过基质胶或膜的细胞迁移和侵袭能力评定量性好，可同时测多能力测定估个条件，但成本较高第十部分考试重点总结必背知识点汇总细胞结构必背点信号转导必背点细胞周期必背点细胞膜流动镶嵌模型的提出者Singer G蛋白偶联受体三种主要G蛋白Gs、各期细胞周期蛋白-CDK复合物对应和Nicolson及年份1972年；各种细Gi、Gq的下游效应；MAPK级联反应关系G1期:Cyclin D-CDK4/6；G1/S转胞连接的结构特点和功能；线粒完整通路RAS→RAF→MEK→ERK；换:Cyclin E-CDK2；S期:Cyclin A-体、叶绿体的双层膜结构和功能分主要第二信使cAMP、Ca²⁺、CDK2；G2/M转换:Cyclin B-CDK1；三区；内质网和高尔基体的结构特征IP3/DAG产生机制和功能；酪氨酸激个主要检查点G1/S、G2/M、中期检及蛋白质转运路径；染色质各级结酶受体自磷酸化和横向磷酸化的区查点的分子机制；p

53、Rb在细胞周构的特征及压缩比例别；信号放大和终止的分子机制期调控中的作用；有丝分裂各阶段的细胞学特征细胞功能必背点细胞凋亡内外路径的关键分子；Bcl-2家族成员分类促凋亡:Bax、Bak、Bad；抗凋亡:Bcl-

2、Bcl-XL；干细胞分类及特性；表观遗传修饰类型及功能；细胞自噬调控通路；线粒体氧化磷酸化过程中质子梯度形成及ATP合成机制；Warburg效应的定义和意义解题技巧名词解释答题模板选择题解题窍门问答题答题思路名词解释是细胞生物学考试的基础题细胞生物学选择题常考察对概念的准确问答题要求系统性思考和组织能力建型，建议采用三段式答题第一句给出理解和细节的把握解题技巧排除议采用总-分-总结构开头概述核心观简明定义；第二部分描述其结构特点或法，找出明显错误的选项；关键词法，点；中间分点论述，每点先给出论点，组成成分；第三部分阐述其功能或生物注意题干中的限定词如总是、可能、再提供支持证据或解释；最后总结核心学意义例如解释线粒体线粒体是真主要等；对比法，比较相似概念的区内容或提出意义例如回答细胞凋亡的核细胞中的双层膜细胞器，负责细胞能别，如原核与真核、内质网与高尔基分子机制先概述凋亡是程序性细胞死量转换（定义）由外膜、内膜、膜间体遇到不确定的题目，可从分子机制亡；然后分别论述外源途径和内源途径隙和基质构成，内膜折叠形成嵴结构角度思考，或联系细胞结构与功能的关的分子机制；最后总结凋亡的生理意义（结构）主要功能是通过氧化磷酸化系来判断和病理关联产生ATP，同时参与细胞凋亡调控（功能）复习策略建议构建知识网络图避免孤立记忆，建立知识联系重点难点突破集中精力攻克关键考点做题查漏补缺通过历年试题检验掌握程度制定考前计划合理安排时间，保持良好状态总结与祝愿年种5437学科发展历程细胞生物学期刊现代细胞生物学自1970年代确立以来，已走过半个多世纪的发展历程，从最初的形态学目前全球有37种专注于细胞生物学研究的高水平学术期刊，反映了这一领域的蓬勃发展观察发展到今天的分子水平研究，为生命科学进步做出了巨大贡献和学术影响力项8100%诺贝尔奖成果通过率目标过去20年中，细胞生物学相关研究已获得8项诺贝尔生理学或医学奖，包括细胞自噬、希望通过本次辅导，帮助所有同学顺利通过考试，更重要的是培养对细胞生物学的兴趣端粒酶、干细胞和细胞周期调控等重大发现和科学思维能力，为未来的学习和研究奠定基础。