组织学与胚胎学实验教学大纲 (供五年制临床医学专业使用) 组织胚胎学教研室 2005年3月23日
课程名称：组织学与胚胎学 Histology and Embryology 课程编号： 学时：理论：54学时，实验：18学时 适应专业：临床医学、检验、法医、药学、麻醉、预防医学（护理、影像）等专业 一、课程简介 组织学与胚胎学是两门学科，又有密切的内在联系。组织学(histology)是研究人体微细结构及其相关功能的科学。胚胎学(embryology)是研究个体发生、发育规律及其机制的科学的。这两门课程均为形态学科，是临床医学专业学生学习生理、生化、病理解剖等后继课程和临床实践所必备的基础。组织学与胚胎学既相互联系又自成体系，属重要的医学基础课程，是国家规定的主要课程，是我院教学计划中的必修课(考试)。本课程以辩证唯物主义的观点为指导，坚持教师指导下学生自学为主的施教原则，理论与实践相结合，使学生掌握细胞、组织和器官的光镜结构及超微结构，了解其相关的功能；理解胚胎发生过程和常见畸形成因，为学习其它基础医学和临床医学课程奠定基础。采用讲授、实验、演示、自学、讨论、辅导等多种形式，使用多媒体等先进教学手段，教学效果评价包括教师授课评价和学生成绩测试两部分。以提问、理论测试、抽查、实验技能考核方式进行。充分发挥教与学双方的作用，全力实现本大纲规定的课程目标。 随着现代科学技术迅速发展，知识不断更新，学科间知识的相互渗透，知识量不断增加。为有效完成教学，突出重点，提高学生的学习能力，适应社会对高综合素质医学人才的需求，结合多年的教学实践，考虑到前后课程的衔接，对教学内容和教学方式作部分调整，制定本教学大纲。 本大纲根据邹仲之主编的《组织学与胚胎学》五年制规划教材第六版，结合学校教学计划制定和学时安排，规定了组织学与胚胎学的教学基本要求，供五年制临床医学专业使用。本课程在第二学期开设，总学时72，其中理论学时54，实验学时18，理论课与实验课比例为3:1。 二、课程目标 (一)基本理论知识 1. 巩固生物学有关细胞学的概念、细胞的超微结构及其相关功能。 2．掌握四大基本组织的光镜结构和主要超微结构，了解其相关的功能。 3．掌握各系统中主要器官的组织结构和重要超微结构，了解其相关的功能。 4．掌握人胚早期发育的基本过程以及胚胎附属结构的形成、构造和机能意义，熟悉人体各系统发生过程的概况，掌握主要器官的发生过程及常见畸形，以及主要致畸因素和致畸敏感期。 （二）基本技能 1．要求学生进一步提高学习能力，学会听课时扼要记笔记，有效使用教学大纲、教科书和实习指导，能科学地安排课外自学时间。 2．熟悉石蜡切片制作和HE染色的基本过程。 3．熟练使用和维护普通光学显微镜。 4．能用光镜辨认各种组织和器官的正常结构，并能辨认组织和器官的主要超微结构。
细胞生物学与细胞工程试题 一：填空题（共40小题，每小题分，共20分） 1：现在生物学“三大基石”是：＿，＿＿。 2：细胞的物质组成中，＿，＿，＿，＿四种。 3：膜脂主要包括：＿，＿，＿三种类型。 4：膜蛋白的分子流动主要有＿扩散和＿扩散两种运动方式。 5：细菌视紫红质蛋白结构的中部有几个能够吸光的＿基因，又称发色基因。6：受体是位于膜上的能够石碑和选择性结合某种配体的＿。 7：信号肽一般位于新合成肽链的＿端，有的可位于中部。 8：次级溶酶体是正在进行或完成消化作用的溶酶体，可分为＿，＿，及＿。 9狭义的细胞骨架（指细胞质骨架）包括＿，＿，＿，＿及＿。 10：高等动物中，根据等电点分为3类：α肌动蛋白分布于＿；β和γ肌动蛋白分布于所有的＿和＿。 11：染色质的化学组成＿，＿，＿，少量＿。 12：随体是指位于染色体末端的球形染色体节段，通过＿与＿相连。 13：弹性蛋白的结构肽链可分为两个区域：富含＿，＿，＿区段。 14：细胞周期可分为G1期，S期，G2期，G2期主要合成＿，＿，＿等。 二：名词解释（每个1分，共20小题） 1：支原体 2：组成型胞吐作用 3：多肽核糖体 4：信号斑 5：溶酶体 6：微管 7：染色单体 8：细胞表面 9：锚定连接 10：信号分子 11：荧光漂白技术
12：离子载体 13：受体 14：细胞凋亡 15：全能性 16：常染色质 17：联会复合体 18组织干细胞 19：分子伴侣 20：E位点 三：选择题（每题一分，共20小题） 1：细胞中含有DNA的细胞器有（） A：线粒体B叶绿体C细胞核D质粒 2：细细胞核主要由（）组成 A：核纤层与核骨架B：核小体C：染色质和核仁 3：在内质网上合成的蛋白质主要有（） A：需要与其他细胞组分严格分开的蛋白B：膜蛋白C：分泌性蛋白 D：需要进行修饰的pro 4:细胞内进行蛋白修饰和分选的细胞器有（） A：线粒体 B：叶绿体 C：内质网 D：高尔基体5微体中含有（） A：氧化酶 B：酸性磷酸酶 C：琥珀酸脱氢酶 D：过氧化氢酶6：各种水解酶之所以能够选择性的进入溶酶体是因为它们具有（）A：M6P标志 B：导肽 C：信号肽 D：特殊氨基序列7：溶酶体的功能有（） A：细胞内消化 B：细胞自溶 C：细胞防御 D：自体吞噬8：线粒体内膜的标志酶是（） A：苹果酸脱氢酶 B：细胞色素 C：氧化酶 D：单胺氧化酶9：染色质由以下成分构成（） A：组蛋白 B：非组蛋白 C：DNA D：少量RNA
一、名词解释 1.分配常数：又称分配系数，是指一种分析物在两种不相混合溶剂中的平衡常数。 2.多肽链的末端分析：确定多肽链的两末端可作为整条多肽链一级结构测定的标志，分为氨基端分析和羧基端分析。 3.连接酶：指能将双链DNA中一条单链上相邻两核苷酸连接成一条完整的分子的酶。 4.预杂交：在分子杂交实验之前对杂交膜上非样品区域进行封闭，用以降低探针在膜上的非特异性结合。 5.反转录PCR：是将反转录RNA与PCR结合起来建立的一种PCR技术。首先进行反转录产生cDNA,然后进行常规的PCR反应。 6.稳定表达：外源基因转染真核细胞并整合入基因组后的表达。 7.基因敲除：是指对一个结构已知但功能未知或未完全知道的基因，从分子水平上设计实验，将该基因从动物的原基因组中去除，或用其它无功能的DNA片断取代，然后从整体观察实验动物表型，推测相应基因的功能。 8.物理图谱：人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列的DNA片段为“路标”，以碱基对(bp，kb，Mb)作为基本测量单位(图距)的基因组图。 9.质谱图：不同质荷比的离子经质量分析器分开后，到检测器被检测并记录下来，经计算机处理后所表示出的图形。 10.侧向散射光：激光束照射细胞时，光以90度角散射的讯号，用于检测细胞内部结构属性。
11.离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的层析。 12.Edman降解：从多肽链游离的N末端测定氨基酸残基的序列的过程。 13.又称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：是能够特异识别双链DNA序列并进行切割的一类酶。 14.电转移：用电泳技术将凝胶中的蛋白质，DNA或RNA条带按原位转移到固体支持物，形成印迹。 15.多重PCR：是在一次反应中加入多对引物，同时扩增一份模板样品中不同序列的PCR 过程。 16.融合表达: 在表达载体的多克隆位点上连有一段融合表达标签（Tag），表达产物为融合蛋白（有分N端或者C端融合表达），方便后继的纯化步骤或者检测。 17.同源重组：发生在DNA同源序列之间，有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。 18.遗传图谱又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。 19.碎片离子：广义的碎片离子为由分子离子裂解产生的所有离子。 20.前向散射光：激光束照射细胞时，光以相对轴较小角度向前方散射的讯号用于检测细胞等离子的表面属性，信号强弱与细胞体积大小成正比。 21.亲和层析:利用共价连接有特异配体的层析介质分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白或其他分子的一种层析法。(利用分子与其配体间特殊的、可逆性的亲和结合
1. 什么是细胞培养？ 细胞生物学实验 指从动物活体体内取出组织，并将其分散为单个细胞（机械或酶消化），在体外模拟体内的生理环境，使其在人工培养条件下保持生长、分裂繁殖、细胞的接触性抑制以及细胞衰老过程等生命现象。 最常见的细胞一般有两种，一种是原代细胞，另一种是传代细胞。 原代细胞是指动物组织经过胰酶或胶原酶等酶类的消化，使其分散，从而获得单个细胞，再使这些单个细胞生长于培养容器中的过程。大多数组织可以制备原代细胞，但制备的方法略有不同，制备的细胞生长快慢及难易程度也不相同。 不同的原代细胞，其形态也不尽相同。一般将10代以内的细胞称之为原代细胞。 传代细胞一般指无限繁殖的细胞系，理论上这类细胞可以无限次的传代。做实验的时候也会经常使用这类细胞，如Hela、293、Vero 等细胞。 2. 细胞的生长周期 游离期：细胞刚接种到新的培养容器中到贴壁前的一段时期，这个时期的长短由细胞类型决定，从几分钟到几个小时不等。 贴壁期：细胞从游离状态变为贴附到培养器皿表面并展现出一定细胞形态的时期。 潜伏期：细胞在完成贴壁后，并不会马上进行增殖，会进行增殖所必须的物质和能量的储备，这个时候称之为潜伏期。
对数生长期：细胞在完成物质和能量储备后，开始大量的增殖的时期。这个时期的细胞活力旺盛，且状态稳定，我们所做的绝大多数实验都是在这个时期开展的。 停止期：随着细胞的生长，细胞密度越来越大，由于营养物质的消耗、细胞间的接触抑制等因素，细胞生长缓慢，甚至停止生长。这个时候，我们就要给细胞进行传代了，使细胞可以继续进行增殖，保持旺盛的活力。 3. 细胞生长所需要营养条件 细胞的培养所需要的营养成份一般来自于基础培养基（比如DMEM培养基）和血清。 基础培养基：主要是提供细胞生长所需要的氨基酸（组成蛋白质的基本单位）、维生素（细胞代谢中辅酶的组成成分）、无机离子（K+，Na+等）、碳水化合物（碳源和能量来源）和一些激素等营养物质。 血清：主要是提供一些基础培养基不能提供的生长因子和低分子的营养物质，此外它还有促进细胞的贴壁、中和有害重金属离子等作用。如果只提供基础培养基而不提供血清，绝大多数细胞是无法生长的。血清对于我们实验的重要性就不言而喻了，那么什么样的血清才算是合格的血清呢？ 合格的血清需要通过各种检测，包括无细菌，无真菌，无支原体检测，无病毒污染。血清一般呈现为淡黄色，透明状液体，由于含有大量的蛋白质等成分，会略有黏稠。以全式金公司的TransSerum EQ Fetal Bovine Serum (FS201-02)为例，它通过了牛腹泻病毒、牛副
Cell Biology：广泛采用现代生物学的实验技术和手段，应用分析和综合的方法，将细胞的整体活动水平，亚细胞水平和分子水平三方面的研究有机地结合起来，以动态的观点观察细胞和细胞器的结构和功能，以期最终阐明生命的基本规律。 脂筏（lipid raft）是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（microdomain）。大小约70nm左右，是一种动态结构，位于质膜的外小叶。 质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。 膜骨架membrane associated skeleton 细胞膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，它参与维持细胞膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。 被动运输（passive transport）：通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 简单扩散（simple diffusion）疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子的热运动可以使分子从膜的一侧通过细胞膜到另一侧，其结果是分子沿着浓度梯度降低的方向转运。因无需细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助，故名。 协助扩散（facilitated diffusion） 小分子物质沿其浓度梯度（或电化学梯度）减小方向的跨膜运动，是由膜转运蛋白“协助”完成的。 主动运输active transport 由载体蛋白所介导的物质逆着浓度梯度或电化学梯度由低浓度侧到高浓度侧转运，需要供给能量。ATP 直接供能、间接供能、光能。 协同运输（cotransport）：由离子泵与载体蛋白协同作用，利用跨膜的离子浓度梯度或电化学梯度，使特定离子的顺梯度运动与被转运分子或离子的逆梯度运输相偶联。直接动力是膜两侧的离子浓度梯度。 胞吞作用：质膜内陷形成囊泡将外界大分子裹进并输入细胞的过程。 胞吐作用：与胞吞作用的顺序相反，将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞膜运出细胞的过程。 外膜（outer membrane）：单位膜结构，厚约6nm。含40%的脂类和60%的蛋白质，具有孔蛋白（porin）构成的直径 2-3nm 的亲水通道，10KD 以下的分子包括小型蛋白质可自由通过。 内膜（inner membrane）：厚约6-8nm。含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高（达20%）、缺乏胆固醇，类似于细菌。 膜间隙（intermembrane space）：内外膜之间的腔隙，延伸到嵴的轴心部。宽约6-8nm。其中含有许多可溶性酶类，底物和辅助因子。标志酶为腺苷酸激酶。 基质（matrix）：内膜之内侧，类似胶状物，含有很多Pr.和脂类。三羧酸循环，脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类都在其中。另外还有线粒体DNA、核糖体、tRNA、rRNA、DNA 聚合酶、AA 活化酶等。其标志酶为苹果酸脱氢酶。 外被（outerenvelop）：双层膜，每层厚6～8nm，膜间隙为10～20nm。外膜通透性大，细胞质中大多数营养分子可自由进入膜间隙。内膜对物质透过的选择性比外膜强，其上有特殊载体称为转运体，可运载物质过膜。 类囊体(Thylakoid)：在叶绿体基质中由单位膜所形成的封闭扁平小囊。 光合磷酸化（photophosphorylation）：由光照所引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程。 细胞质膜系统(cytoplasmic membrane system)：是指细胞内那些在生物发生上与质膜相关的细胞器，显然不包括线粒体、叶绿体和过氧化物酶体，因为这几种细胞器的膜是逐步长大的，而不直接利用质膜。 膜结合细胞器(membrane-bound organelles)或膜结合区室(membrane-bound compartments)：指细胞质中所有具有膜结构的细胞器，包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、分泌泡、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等。由于它们都是封闭的膜结构，内部都有一定的空间，所以又称为膜结合区室。 溶酶体（lysosome）：是单层膜包围的，含有各种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。 信号肽（signal peptide）：是引导新合成肽链转移到内质网上的一段多肽，位于新合成肽链的N端，一般16~26个氨基酸残基，其中包括疏水核心区、信号肽的C 端和N 端。由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer sequence）。 跨膜运输（transmembrane transport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下，进入ER；进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体，都是通过膜上的蛋白质转运体（转位因子），以解折叠的线性分子进入。
细胞通讯的方式 （1）细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯，这是多细胞生物普遍采用的通讯方式。 （2）细胞间接触依赖性的通讯，指细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其它细胞。 （3）动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢耦联或电耦联。 细胞分泌化学信号可长距离或短距离发挥作用，其作用方式分为： （1）内分泌，由内分泌细胞分泌信号分子到血液中，通过血液循环运送到体内各个部位，作用于靶细胞。 （2）旁分泌，细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，经过局部扩散作用于邻近靶细胞。在多细胞生物中调节发育的许多生长因子往往是通过旁分泌起作用的。此外，旁分泌方式对创伤或感染组织刺激细胞增殖以恢复功能也具有重要意义。 （3）自分泌，细胞对自身分泌的物质产生反应。自分泌信号常存在于病理条件下，如肿细胞合成并释放生长因子刺激自身，导致肿瘤细胞的持续增殖。 （4）通过化学突触传递神经信号，当神经元接受刺激后，神经信号以动作电位的形式沿轴突快速传递至神经末梢，电压门控的Ca2+通道将电信号转换为化学信号。 通过胞外信号介导的细胞通讯步骤 （1）产生信号的细胞合成并释放信号分子。 （2）运送信号分子至靶细胞。 （3）信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活。 （4）活化受体启动胞内一种或多种信号转导途径。 （5）引发细胞功能、代谢或发育的改变。 （6）信号的解除并导致细胞反应终止。 核被膜所具有的功能
一方面，核被膜构成了核、质之间的天然选择性屏障，将细胞分成核与质两大结构与功能区域，使得DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，而蛋白质翻译则局限在细胞质中。这样既避免了核质问彼此相互干扰，使细胞的生命活动秩序更加井然，同时还能保护核内的DNA分子免受损伤。 另一方面，核被膜调控细胞核内外的物质交换和信息交流。核被膜并不是完全封闭的，核质之间进行着频繁的物质交换与信息交流。这些物质交换与信息交流主要是通过核被膜上的核孔复合体进行的。 核被膜的结构组成及特点 （1）核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。面向核质的一层膜被称作内（层）核膜，而面向胞质的另一层膜称为外（层）核膜。两层膜厚度相同，约为7。5 nm。两层膜之间有20～40nm的透明空隙，称为核周间隙或核周池。核周间隙宽度随细胞种类不同而异，并随细胞的功能状态而改变。 （2）核被膜的内外核膜各有特点：①外核膜表面常附有核糖体颗粒，且常常与糙面内质网相连，使核周间隙与内质网腔彼此相通。从这种结构上的联系出发，外核膜可以被看作是糙面内质网的一个特化区域。②内核膜表面光滑，无核糖体颗粒附着，但紧贴其内表面有一层致密的纤维网络结构，即核纤层。内核膜上有一些特有的蛋白成分，如核纤层蛋白B受体。③双层核膜互相平行但并不连续，内、外核膜常常在某些部位相互融合形成环状开口，称为核孔，：在核孔上镶嵌着一种复杂的结构，叫做核孔复合体。核孔周围的核膜特称为孔膜区，它也有一些特有的蛋白成分。
细胞生物学复习资料 第一章绪论 1.什么叫细胞生物学 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。 第二章细胞基本知识概要 一、名词解释 1.古核细胞：也称古细菌，是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及膜系统；也有真核生物的特征。 2.含子：是基因不编码蛋白质的核苷酸序列，不出现在成熟的RNA分子中，在转录后通过加工被切除。大多数真核生物的基因都有含子。在古细菌中也有含子。 3.外显子：指真核细胞的基因在表达过程中能编码蛋白质的核苷酸序列。 二、简答 1.真核细胞的三大基本结构体系 （1）以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统； （2）以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统 （3）由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统。 2.细胞的基本共性 （1）所有的细胞都有相似的化学组成 （2）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。 （3）所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。 （4）作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞。 （5）所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。 3.病毒与细胞在起源与进化中的关系并说出证明 病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必须要在细胞实现。病毒与细胞在起源上的关系，目前存在3种主要观点： 生物大分子→病毒→细胞 病毒 生物大分子→ 细胞 生物大分子→细胞→病毒（最有说服力） 认为病毒是细胞的演化产物的观点，其主要依据和论点如下: （1）由于病毒的彻底寄生性，必须在细胞复制和增殖，因此有细胞才能有病毒 （2）有些病毒（eg腺病毒）的核酸和哺乳动物细胞DNA某些片段的碱基序列十分相似。病毒癌基因起源于细胞癌基因 （3）病毒可以看做DNA与蛋白质或RNA与蛋白质的复合大分子，与细胞核蛋白分子有相似之处
第四章：细胞膜与细胞表面 1、生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？ 以极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表而。生物膜具有两个显著的特征，即膜的不对称性和膜的流动性：D、生物膜结构的不对称性保证了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能，有的功能只发生在膜外侧，有的则在膜内侧，这是生物膜发生作用所必不可少的。如调节.细胞内外Na+、K+的Na+-K+ATP酶，其运转时所需的ATP是细胞内产生的，该酶的ATP结合点正是处于膜的内侧面：许多激素受体等接受细胞外信号的则处于细胞外侧。2）、膜的流动性与物质运输、能量转换、细胞识别、药物对细胞的作用密切相关。可以说，一切膜的基本活动均在生物膜的流动状态下进行。 2、何为内在膜蛋白？它以什么方式与膜脂相结合？ 内在膜蛋白又称整合膜蛋白，这类蛋白部分或全部插入脂双层中，多数为横跨整个膜的跨膜蛋白。它与膜结合的主要方式有：1）、膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。2）、跨膜结构域两端携带正电荷的纨基酸残基，如精敏酸、赖缎酸等与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca+、Mg+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。3）、某些膜蛋白通过自身在细胞质基质一侧的半胱织酸残基上共价结合的脂肪酸分子，插到膜双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。 3、从生物膜结构模型的演化，谈谈人们对生物膜的认识过程。 生物膜结构模型的演化是人类认识细胞膜的一个循序渐进的过程，是随着实验技术和方法的改进而不断完善的：D、1925年:质膜是由双层脂分子构成的；2）、1935年：提出“蛋白质一脂质一蛋白质”的三明治式的质膜结构模型，这一模型影响达20年之久：3）、1959 年提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由“蛋白质一脂质一蛋白质”的单位膜构成：4）、1972年桑格和尼克森提出了生物膜的流动镶嵌模型，强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动：②膜蛋白分布的不对称性，有的镶嵌在膜表面，有的嵌入或横跨脂双层分子。5）、“液态晶模型”和“板块镶嵌模型”等的提出，可看作是对流动镶嵌模型的补充。6）、1988年“脂筏模型”。从生物膜结构模型的演化过程可知，人们对事物的认识是在实践中不断深入、逐渐完善的过程。 4、红细胞膜骨架的基本结构与功能是什么？ 膜骨架是细胞质膜与膜内的细胞卅架纤维形成的复合结构。红细胞膜骨架蛋白主要包括：血影蛋白或称红膜肽，锚蛋白，带4、1蛋白和肌动蛋白。血影蛋白和肌动蛋白在维持膜的形状和固定其它膜蛋白的位置方而起重要作用。功能：参与维持细胞的形态，并协助细胞质膜完成多种的生理功能。 第五章、物质的跨膜运输 1、比较载体蛋白与通道蛋白的特点。 1）、膜转运蛋白可以分为两类：载体蛋白和通道蛋白（又称离子通道）。它们以不同的方式辨别溶质。2）、载体蛋白是几乎所有类型的生物膜上普遍存在的多次跨膜的蛋白质分子。每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。具有高度选择性：具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征：对PH有依赖性。3）、离子通道有3个显著特征：①极高的转运速率②没有饱和值③非连续性开放而是门控的。离子通道无需与溶质分子结合。它的开或关两种构象的调方，应答于适当的信号。根据应答信号的不同，离子通道又分为电压门通道、配体门通道、压力激活通道。 2、比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。 主动运输和被动运输的特点：（1）浓度梯度：主动运输是物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧跨膜转运的方式;而被动运输是物质顺浓度梯度或电化学梯度由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。（2）是否需能主动播需要代谢能（由ATP水解直接提供能量）或与释放能量的过程相偶联（协同运输）：而被动运输不需
实验室规则和要求 一般规定 1.上课第一天请先熟悉环境，牢记“安全”是进行任何实验最重要的事项。 2.在实验室内请穿著实验衣（最好长及膝盖下），避免穿著凉鞋、拖鞋（脚 趾不要裸露）。留有长发者，需以橡皮圈束于后，以防止引火危险或污染实验。 3.在实验室内禁止吸烟、吃东西、饮食、化妆、嚼口香糖、嬉戏奔跑，食 物饮料勿存放于实验室的冰箱中，实验桌上勿堆放书包、书籍、衣服外 套及杂物等。 4.所有实验仪器、耗材、药品等均属实验室所有，不得携出实验室外。每 组分配之仪器、耗材请在课程开始前确定清点与保管，课程结束后如数 清点缴回。公用仪器请善加爱惜使用。实验前后，请把工作区域清理擦 拭，并随时保持环境清洁。 5.实验前详阅实验内容，了解实验细节的原理及操作，注意上课所告知的 注意事项。实验进行中有任何状况或疑问，随时发问，切勿私自变更实 验程序。打翻任何药品试剂及器皿时，请随即清理。实验后，适切记下 自己的结果，严禁抄袭，确实关闭不用之电源、水、酒精灯及瓦斯等。 6.身体不适、睡眠不足、精神不济或注意力无法集中，请立即停止实验。 实验时间若延长，请注意时间的管制及自身的安全，不可自行逗留实验 室。 7.实验完毕，请清理实验室、倒垃圾、灭菌、关闭灯光及冷气，离开实验 室前记得洗手。 8.任何意外事件应立即报告教师或实验室管理人员，并应熟知相关之应变 措施。
药品 1.使用任何药品，请先看清楚标示说明、注意事项，翻阅物质安全资料， 查明是否对人体造成伤害，使用完毕请放回原位。 2.新配制的试剂请清楚注明内容物、浓度、注意事项及配制日期，为避免 污染，勿将未用完的药剂倒回容器内。 3.挥发性、腐蚀性、有毒溶剂（如甲醇、丙酮、醋酸、氯仿、盐酸、硫酸、 -巯基乙醇、甲醛、酚等）要在排烟柜中戴手套量取配制，取用完应随即盖好盖子，若不小心打翻试剂，马上处理。 4.有毒、致癌药剂例如丙稀酰胺（神经毒）、溴化乙啶（突变剂）、SDS（粉 尘）请戴手套及口罩取用，并勿到处污染，脱下手套后，养成洗手的好 习惯。 5.使用后的实验试剂和材料，应放在专用的收集桶内。固体培养基、琼脂 糖或有毒物品不得倒入水槽或下水道中。 6.使用刻度吸管取物时，切勿用嘴吸取，请用自动吸管或吸耳球。 仪器 1.使用仪器前先了解其性能、配备及正确操作方法，零件及附件严禁拆卸， 勿私自调整，并注意插座电压（110V或220V）之类别。 2.使用离心机时，离心管要两两对称、重量平衡，离心机未停下不得打开 盖子。冷冻离心机于开机状态时，务必盖紧盖子，以保持离心槽之低温并避免结霜。 3.电源供应器有高电压，切勿触摸电极或电泳槽内溶液，手湿切勿开启电 源。
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医学细胞生物学资料整理 0000000第三章细胞的分子基础 生物小分子： 1、无机化合物：水（游离水、结合水） 无机盐：离子状态 2、有机化合物：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸 细胞大分子：细胞的蛋白质、核酸、多糖（由小分子亚基装配而成） 蛋白质一级结构：多肽链仲氨基酸的种类、数目和排列顺序形成的线性结构，化学键主要是肽键蛋白质功能：①细胞的结构成分。②运输和传导。③收缩运动。④免疫保护。⑤催化作用—酶核酸: DNA:双螺旋结构 RNA：信使RNA(Mrna)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA) 功能：1、携带和传递遗传信息。2、复制。3、转录。 第四章细胞生物学的研究技术 第一节细胞形态结构的观察 光学显微镜技术------显微结构的观察 一、普通光学显微镜---染色标本 二、荧光显微镜---（紫外线）细胞结构观察、细胞化学成分研究、DNA＆RNA含量变化 三、相差显微镜---（光的衍射和干涉效应）活细胞结构、活动观察 四、微分干涉差显微镜 ---（平面偏振光的干涉）活细胞结构观察、细胞工程显微操作（三维立 体投影）
五、暗视野显微镜---（特殊的聚光器）观察活细胞外形 六、激光共聚焦扫描显微境 ---（激光作光源）立体图像，组织光学切片；三维图像重建电子显微镜技术------亚微结构的观察 分：透射、扫描、高压 透射电子显微镜： 电子束穿透样品而成像，观察细胞超显微结构，荧光屏上成像 亚微结构观察---电子显微镜技术、扫描隧道显微镜 光镜与电镜的区别 第二节细胞的分离与培养 一、细胞培养 是指在体外适宜条件下使细胞继续生长、增殖的过程。 优点： 1、容易在较短的时间内获得大量的细胞 2、有利于研究单一类型的细胞 3、通过人为控制培养条件，可以减少一些未知的因素影响 细胞培养的条件
机能学实验课教案 机能学基础 一、实验学概述 机能实验学，也叫实验生理学。它是把生理学、病理生理学、药理学三门学科的实验有机结合在一起的一门新型的实验性课程。它的内容不但包括各科实验中的一些经典实验，比如生理学实验：蛙类坐骨神经腓肠肌标本的制备及不同刺激强度、刺激频率对骨骼肌收缩的影响和离体蛙心灌流实验；药理学实验：PD2的测定、药物半衰期的测定、钙镁拮抗、有机磷中毒及解救；病理生理学实验如休克实验。它还包括一些综和性的实验如心衰、肾衰和呼衰，这些实验通过对各种动物的正常状态、病理模型复制、药物解救，把生理、病理生理、药理三门学科的知识融会贯通起来。通过这些实验的学习，不但可以巩固我们所学的理论知识，而且还能掌握一些基本的实验操作、仪器器械的使用，提高实际动手能力，为以后进入临床打好基础。 二、机能学实验的基本要求 1.实验前
要复习一下与本次实验有关的生理、药理和病理生理三学科的知识，预习一下实验讲义，想一想实验中可能出现的一些情况，以便在实际操作中及时纠正。 2.实验中 ⑴要遵守课堂纪律,不要迟到早退,不要在课堂上大声喧哗，保持正常的课堂秩序。 ⑵爱护我们的实验仪器设备，特别是今天要用到的微机、张力换能器，其中的生物信号采集软件不太好使用。 ⑶爱惜我门的实验器械，领器械时仔细检查，发现有损坏的器械，及时向老师反应。 ⑷仔细耐心地观察实验中出现的各种现象，客观真实地记录实验结果；对于实验结果，应做如下思考：①取得了什么结果？②为什么会出现这种结果？③出现这种结果有何实际或理论意义？④出现非预期结果的原因何在？ 3.实验后 ⑴班长要安排同学值日,把实验室整理干净。 ⑵同学门自己要填写实验记录，清洗器械，把桌子擦干净，认真书写实验报告。 三、实验报告的书写 文字简练，通畅，书写清楚，整洁，正确使用标点符号 四、实验室守则 要求同学们自己学习。 软件的使用 上区 1、标题栏 2、菜单栏 输入信号CH1、2、3、4通道可接受压力、张力、动作电位、神经放电、肌电、脑电、心电、慢速电信号、呼吸及温度等生物信号。
第一章绪论 1.*细胞生物学：是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科 2.细胞学说：一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物都由细胞组成，细胞是生物形态结构和功能的基本单位 3.细胞分化：是指在个体发育中，由单个受精卵产生的细胞在形态结构，生化组成和功能等方面形成明显和稳定差异的过程 4.基因组：是指细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质，是所有不同染色体上全部基因和基因间的DNA总和 5.蛋白质组：是指由一个细胞，一个组织或生物的基因组所表达的全部蛋白质 第四章细胞膜与物质的跨膜运输 1.*生物膜的组成及作用 生物膜：质膜（细胞膜）和内膜系统（内质网、高尔基复合体、溶酶体等）的统称 作用：（1）细胞膜不仅为细胞的生命活动提供了稳定的内环境，还行使着物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂功能（2）细胞内的生物膜把细胞分割成一个个小的区室，使胞内不同的生理、生化反应过程得以彼此独立、互不干扰地在特定的区域内进行和完成（3）有效增大了细胞内有限空间的表面积，从而极大地提高了细胞整体的代谢水平和功能效率 2.细胞膜：又称质膜，是包围在细胞质表面的一层薄膜，主要由脂类、蛋白质和糖类组成。它既将细胞中的生命物质与外界环境分隔开，为其生命活动提供了稳定的内环境，同时还行使着物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂功能。 3.细胞膜的特性：（1）*膜的不对称性决定膜功能的方向性。不对称性是指细胞膜中各种成分（膜脂、膜蛋白、膜糖）的分布是不均匀的，包括种类和数量上都有很大差异（2）膜的流动性是膜功能活动的保证。流动性主要是指膜脂的流动性和膜蛋白的运动性。 4.*什么是膜的流动性？它体现在哪些方面？ 膜的流动性是指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态，它是保证正常膜功能的重要条件。在生理状态下，生物膜既不是晶态也不是液态，而是液晶态，即介于液态与晶态的过渡状态。在这种状态下，其既具有液态分子的流动性，又具有固态分子的有序排列。表现在（1）膜脂的流动性（侧向扩散运动、翻转运动、旋转运动、伸缩和振荡运动、烃链的旋转异构运动（2）膜蛋白的流动性（侧向扩散运动、旋转运动） 5.流动镶嵌模型：这一模型认为膜中脂双层构成膜的连贯主题，它既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。膜中蛋白质分子以不同形式与脂双层分子结合，有的镶嵌在脂双层分子中，有的附着在脂双层表面。它是一种动态的，不对称的具有流动性的结构。 6.脂筏模型：脂质双层内含有由特殊脂质和蛋白质组成的微区，微区中富含胆固醇和鞘脂，其中聚集一些特定种类的膜蛋白。这些区域比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动，被称为“脂筏”。脂筏周围则是富含不饱和磷脂的流动性较高的液态区。 7.膜的选择性通透：不同分子通过脂双层的扩散速率不同，主要取决于分子的大小和它在脂质中的相对溶解度。分子量越小，脂溶性越强，通过脂双层膜的速率越快。脂双层对所有带电荷的分子，不管它多么小，都是高度不通透的 8.简单扩散：是小分子物质跨膜运输的最简单的方式。溶质分子直接溶解于膜脂双层中，通过质膜进行自由扩散，不需要跨膜运输蛋白协助。转运是由高浓度向低浓度方向进行，所需要的能量来自高浓度本身所包含的势能，不需细胞提供能量，故也称被动扩散。必须满足两个条件：一是溶质在膜两侧保持一定的浓度差，二是溶质必须能透过膜。 9.膜转运蛋白介导的跨膜运输：包括（1）离子通道高效转运各种离子：在膜上形成亲水性地跨膜通道，快速并有选择的让某些离子通过而扩散到质膜的另一侧（被动运输）（2）载体蛋白介导的异化扩散：一些非脂溶性物质在载体蛋白的介导下，不消耗细胞的代谢能量，顺物质浓度梯度或电化学梯度进行转运。（被动运输）（3）载体蛋白介导的主动运输
1．简述细胞生物学的基本概念，以及细胞生物学发展的主要阶段。 以细胞为研究对象，经历了从显微水平到亚显微和分子水平的发展过程，研究细胞结构与功能从而探索细胞生长发育繁殖遗传变异代谢衰老及进化等各种生命现象的规律的科学；主要阶段：①细胞的发现与细胞学说的创立②光学显微镜下的细胞学研究③实验细胞学研究 ④亚显微结构与分子水平的细胞生物学。 2.简述细胞学说的主要内容。 施莱登和施旺提出一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均有细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。魏尔肖后来对细胞学说作了补充，强调细胞只能来自原来的细胞。 3.简述原核细胞的结构特点。 1）. 结构简单 DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核。 细胞质中无膜性细胞器，含有核糖体。 2）. 体积小直径约为1到数个微米。 ① DNA分子由两条相互平行而方向相反的多核苷酸链组成。②两条链围绕着同一个中心轴 以右手方向盘绕成双螺旋结构。③螺旋的主链由位于外侧的间隔相连的脱氧核糖和磷酸组
成，内侧为碱基构成。④两条多核苷酸链之间依据碱基互补原则相连螺旋内每一对碱基均位于同一平面上并且垂直于螺旋纵轴，相邻碱基对之间距离为0.34nm,双螺旋螺距为3.4nm。 6.蛋白质的结构特点。 以独特的三维构象形式存在，蛋白质三维构象的形成主要由其氨基酸的顺序决定，是氨基酸组分间相互作用的结果。一级结构是指蛋白质分子氨基酸的排列顺序，氨基酸排列顺序的差异使蛋白质折叠成不同的高级结构。二级结构是由主链内氨基酸残基之间氢键形成，有两种主要的折叠方式a-螺旋和β-片层。在二级结构的基础上进一步折叠形成三级结构，不同侧键间互相作用方式有氢键，离子键和疏水键，具有三级结构既表现出了生物活性。三级结构的多肽链亚单位通过氢键等非共价键可形成更复杂的四级结构。 7.生物膜的主要化学组成成分是什么？ 膜脂（磷脂，胆固醇，糖脂），膜蛋白，膜糖 8.什么是双亲性分子(兼性分子)？举例说明。 既含有亲水头部又含有疏水的尾部的分子，如磷脂一端为亲水的磷酸基团，另一端为疏水的脂肪链尾。 9.膜蛋白的三种类型。 膜内在蛋白（整合蛋白），膜外在蛋白，脂锚定蛋白 10.细胞膜的主要特性是什么？膜脂和膜蛋白的运动方式分别有哪些？ 细胞膜的主要特性：膜的不对称性和流动性；膜脂翻转运动，旋转运动，侧向扩散，弯曲运动，伸缩和振荡运动。膜蛋白旋转运动和侧向扩散。 11.影响膜脂流动的主要因素有哪些？ ①脂肪酸链的饱和程度，不饱和脂肪酸越多，相变温度越低其流动性也越大。 ②脂肪酸链的长短，脂肪酸链短的相变温度低，流动性大。 ③胆固醇的双重调节，当温度在相变温度以上时限制膜的流动性起稳定质膜的作用，在相变 温度以下时防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态形成。 ④卵磷脂与鞘磷脂的比例，比值越大流动性越大。 ⑤膜蛋白的影响，嵌入膜蛋白越多，膜脂流动性越小 ⑥膜脂的极性基团、环境温度、pH值、离子强度及金属离子等均可对膜脂的流动性产生一 定的影响。 12.简述生物膜流动镶嵌模型的主要内容及其优缺点。 膜中脂双层构成膜的连贯主体，他们具有晶体分子排列的有序性，又有液体的流动性，膜中蛋白质以不同的方式与脂双层结合。优点，强调了膜的流动性和不对称性。缺点，但不能说明具有流动性性的质膜在变化过程中怎样保持完整性和稳定性，忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。 13.小分子物质的跨膜运输方式有哪几种？ 被动运输：简单扩散，易化扩散，离子通道扩散。主动运输：ATP直接供能，ATP间接供能。 14.简述被动运输与主动运输的区别。 被动运输不消耗细胞能量，顺浓度梯度或电化学梯度。主动运输逆电化学梯度运输，需要消耗能量，都有载体蛋白介导。 15.大分子和颗粒物质的跨膜运输方式有哪几种？ 胞吞作用（吞噬作用，胞饮作用，受体介导的胞吞作用）。胞吐作用（连续性分泌作用，受调性分泌作用） 16.简述小肠上皮细胞吸收葡萄糖的过程。 小肠上皮细胞顶端质膜中的Na+/葡萄糖协同运输蛋白，运输2个Na+的同时转运1个葡萄糖分子，使胞质内产生高葡萄糖浓度；质膜基底面和侧面的葡萄糖易化扩散运输蛋白，转运葡
细胞培养基本理论 一细胞培养概述 细胞培养（cell culture）模拟机体内生理条件，将细胞从机体中取出，在人工条件下使其生存、生长、繁殖和传代，进行细胞生命过程、细胞癌变、细胞工程等问题的研究。 群体培养（mass culture）将大量细胞置于培养瓶中，让其贴壁或悬浮生长，形成均匀的单层细胞或单细胞悬液。 克隆培养（clone culture）即将少数的细胞加入培养瓶中，贴壁后彼此间隔距离较远，经过繁殖每一个细胞形成一个集落，称为克隆。 组织培养（tissue culture）指把活体的组织取出，分成小块，直接置于培养瓶底或通过胶原纤维血浆支持物的培养瓶底来进行培养。 特点：1.，组织不失散，细胞保持原有的组织关系。2，形成生长(cut growth)或形成由扁薄细胞构成的单层细胞培养物。3，在体外生长时，细胞间呈相互依存、互相影响的关系。 器官培养（organ culture）将活体中器官或器官一部分取出，在体外生长、生存，并使其保持器官原有的结构和功能特征的培养。 特点：1，培养的器官在合适的条件下能生长和分化，存活数周或1 年。2，观察受限，只能用组织切片的方法观察或用透射电镜、扫描电镜观察。 细胞培养优点：.1．活细胞：同时、大量、均一性、重复性；2．可控制：各种物理、化学、生物等因素可调控；3．研究方法多样：倒置、荧光、电子、激光共焦显微镜、流式细胞术、免疫组织化学、原位杂交、同位素标记；4．应用广：不同物种、年龄、组织，正常或异常缺点：人工所模拟的条件与体内实际情况仍不完全相同；当细胞被置于体外培养后， 生活在缺乏动态平衡的环境中，时间久了，必然发生变化。 三细胞的形态和类型由不同生长方式造成的差异 呈悬浮生长时，因生长在液体环境中，胞内渗透压高于周围液体环境，因此胞体基本呈圆形。呈贴附于支持物上生长的细胞，开始为圆形，很快过渡成扁平形，并逐渐恢复至原先的细胞形态. 细胞来源：成纤维型细胞；上皮型细胞；其它，不定型 细胞按生长方式：贴壁型细胞（Monolayer cells）；悬浮型细胞（Suspension cells）绝大多数有机体细胞属贴壁型细胞，只有少数细胞类型如某些肿瘤细胞和白细胞可在悬浮状态下生长。 按细胞形态(贴壁细胞）：成纤维型细胞；上皮型细胞；其它，不定型 贴壁型生长细胞或锚着依存性细胞 处于体外培养状态下的贴附生长型细胞在形态上表现单一而失去了在体内原有的某些特征。形态各异反映其胚层起源。如来源于内外胚层的细胞多呈上皮型；来自中胚层的则易呈成纤维细胞型。分为成纤维型细胞；皮型细胞；游走型细胞；多形型细胞 贴壁型细胞形态比较 成纤维型细胞：梭形或不规则三角形；中央有卵圆形核；胞质向外伸出长短不同的突起；中胚层间质起源 上皮型细胞：扁平不规则多角形；细胞中央有圆形核；紧密相连单层膜样生长；内、外胚层细胞如皮肤、表皮衍生物、消化管上皮等 游走型细胞：散在生长，一般不连成片；细胞质经常伸出伪足或突起；活跃的游走或变形运动；羊水细胞培养的早期 多形细胞型：难以确定规律和稳定的形态；如神经组织的细胞等
第二信使：为细胞信号传导过程中的次级信号。指胞内信号分子，是由胞外刺激信号（第一信使）与受体作用后在胞内最早产生的信号分子。现已知道的有：cAMP、cGMP、IP3、GD 等。其相互间调节控制的关系十分复杂。G蛋白：又称为GTP结合调节蛋白，是偶联受体接受信号与第二信使的产生之间的膜上信号转换系统。由α、β、γ三个亚基组成。当G 蛋白与受体结合而激活时，它就同时结合上GTP，继而触发效应器，把胞外信号转换为胞内信号；而当GTP水解为GDP后，G蛋白就失去信号转换的功能。钙调素：是分子分布最广、了解最多的一种钙结合蛋白。由19种148个氨基酸组成的一种耐热、酸性、小分子可溶性球蛋白。这种小分子蛋白质活性由Ca2＋浓度调节；它本身又可调节细胞质Ca2＋水平。以Na＋－K＋泵为例说明主动运输的机理。解：Na＋－K＋泵存在于一切动物细胞的细胞膜上，是由α和β二种亚基组成的跨膜多次的膜整合蛋白，具有ATP酶活性，因此，也被称作Na＋－K＋ATP 酶。其工作模式是在α亚基的细胞内侧与Na＋相结合促进ATP 水解，α亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化，引起α亚基构象改变，将Na＋逆浓度梯度泵出细胞，同时细胞外的K＋与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K＋逆浓度梯度泵进细胞，完成整个循环。每个循环消耗一个A TP分子，泵出3个Na＋和泵进2个K＋。由此可以看出，主动运输的机理是在膜载体的协助下，由A TP供能，直接或间接将所转运的物质逆浓度梯度运出或运入细胞的过程。试概述H+泵的类型与作用。解：H＋－ATP酶指转运H＋的ATP酶或称为H＋泵。可分为三种类型：一种与Na ＋－K＋泵和Ca2+泵结构类似，在转运H＋的过程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上，称为P型质子泵。第二种存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，转运H＋过程中不形成磷酸化的中间体，称为V 型质子泵，其功能是从细胞质基质中泵出H＋进入细胞器，有助于保持细胞质基质中性环境和细胞器内的酸性pH；第三种存在于叶绿体类囊体、线粒体内膜和多数细菌质膜上，它以相反的方式来发挥其生理作用，即H＋顺浓度梯度运动，将所释放的能量A TP合成耦联起来。细胞内Ca2+的分布特点和钙转移系统的主要成分，阐述在胞外信号分子的作用下细胞内Ca2+信号的产生、传递与终止的过程及其生物学效应。通常细胞总钙以结合态（与带负电的脂类或蛋白质结合）和自由离子态（Ca2+）两种形式存在。在通常情况下，细胞外液中，结合钙约占50-60%。细胞内钙99.9%以上为结合钙，分布不均匀。许多被称为“钙库”的细胞器，如内质网、线粒体等，其钙含量很高，具有对Ca2+很大的缓冲能力。Ca2+信号产生和灭活的基础是胞内Ca2+的分布和细胞存在复杂的Ca2+转移系统。钙的转移系统包括质膜上的、内质网膜上的和线粒体膜上三处的转移系统。质膜上有两个Ca2+转移系统：高亲和力低容量的Ca2+泵（Ca2+-ATP酶）与低亲和力高容量的Na＋－Ca2+交换器。（1）钙泵：钙泵是一种疏水的膜结合蛋白分解1个ATP可将1-2个Ca2+跨膜转移到胞外，同时以1：2比例将H＋转移到细胞内，使离子交换结果为电中性。（2）Na＋-Ca2+交换器：它主要存在于兴奋性细胞如神经细胞和肌细胞。它与Ca2+泵不同，不能直接ATP作能源，Na＋- Ca2+交换器排出1个Ca2+，交换进入3个Na＋。靠着化学梯度和电位梯度二者的结合驱动的。（3）离子通道：Ca2+从胞外内流是通过质膜上钙离子通道。Ca2+通道是一种膜内在蛋白，它通过构象变化呈开放或关闭状态，从而控制Ca2+的流动。内质网与线粒体在运送Ca2+的数量上远远超过质膜。内质网钙转移系统：（1）内质网Ca2+泵：内质网或肌浆网含有丰富的Ca2+泵，其结构与质膜Ca2+泵类似，也是靠水解ATP 将细胞溶质中Ca2+逆浓度梯度泵入内质网。（2）内质网Ca2+通道。线粒体起着持久的、大容量的调节作用。线粒体吸入Ca2+依靠叫做单一运送器的膜蛋白，其能量来自线粒体呼吸作用形成的膜电位。它以2 个Na＋交换1 个Ca2+，即是电中性的，这使得线粒体内膜电位很高时，也不影响交换，Ca2+始终可以缓慢释放。故线粒体钙库对肌肉的舒缩不起直接作用。钙信号的产生与终止是细胞内Ca2+增减、波动的结果。如神经冲动经轴突传到肌细胞的运动终板，使肌肉细胞膜去极化，经T小管传到肌质网，Ca2+