醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)全冊(cè)完整教學(xué)課件2

1、醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué),3,參考書(shū),4,生物谷： http:/ 生物秀：http:/ 丁香園：http:/,生物門戶網(wǎng)站,細(xì)胞真知源于實(shí)驗(yàn)室,第一章 細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué),探討細(xì)胞生命現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律及其本質(zhì)的科學(xué)。 研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、生長(zhǎng)、分裂、分化、遺傳、變異、發(fā)育、運(yùn)動(dòng)、興奮傳導(dǎo)、癌變、衰老及死亡等,細(xì)胞生物學(xué) (cell biology,第一節(jié) 細(xì)胞學(xué)的誕生與發(fā)展,細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展自細(xì)胞學(xué) (cytology) - 研究細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能和進(jìn)化的科學(xué),一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn),1590年，荷蘭眼鏡商Janssen父子制造出第一臺(tái)顯微鏡。 放大鏡+望遠(yuǎn)鏡 光學(xué)性能不夠理想，放大倍數(shù)不超過(guò)10倍,1665年，

2、英國(guó)物理學(xué)家 Robert Hooke 和他的 “Cell,Cell” from “cellulae,1668年, J.Swammerdan 用顯微鏡觀察到虱子和青蛙的紅細(xì)胞。 1674年， A. van Leeuwenhoek 在池塘中觀察到原生動(dòng)物,1777年 W.Hewson 在無(wú)脊椎動(dòng)物的紅細(xì)胞中觀察到了細(xì)胞核； 1781年 F.Fontana 在鰻魚(yú)的皮膚上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核； 1805年 G.R.TreviranuS 發(fā)現(xiàn)毛茛科植物花蕾中的相鄰細(xì)胞間有膜作為界限； 1812年 J.Moldenhawer 通過(guò)細(xì)胞分離的方法證實(shí)了細(xì)胞的個(gè)體特性； 1829年 P.J.F.Turpin

3、 提出植物體是由互不依賴的單個(gè)細(xì)胞的聚會(huì)體； 1830年 F.J.F.Meyen 提出細(xì)胞是一個(gè)由膜所包圍的實(shí)體,二、細(xì)胞學(xué)說(shuō) (Cell theory,1838年 Schleiden 認(rèn)為所有植物體都由細(xì)胞及其產(chǎn)物組成。 1839年 Schwann 提出了“所有動(dòng)物體都是由細(xì)胞組成,Matthias Jacob Schleiden,Theodar Schwann,Cell Theory,所有生物體都由細(xì)胞構(gòu)成 細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 細(xì)胞是生命的基本單位 新細(xì)胞來(lái)源于已經(jīng)存在的細(xì)胞,隨著顯微鏡油鏡，切片、固定和染色技術(shù)的發(fā)展,細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn): 1887 V.Beneden中心體 18

4、89 C.Golgi 內(nèi)網(wǎng)器（高爾基復(fù)合體） 1897 C.Garnier 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 1898 C.Benda線粒體,細(xì)胞生理活動(dòng): 1873 Schneider 細(xì)胞分裂細(xì)胞核的變化 1892 W.Flenning 精確描述細(xì)胞分裂過(guò)程，提出有絲分裂 1883 E.Beneden 發(fā)表染色體遺傳連續(xù)性的原理 1884 W.Hertwig and E.Strasburger 細(xì)胞核是遺傳特征的載體,細(xì)胞學(xué)形成的標(biāo)志,比利時(shí)J.Carnoy 1884 德國(guó)O.Hertwig 1892,三、其他學(xué)科的滲透,20世紀(jì)初至20世紀(jì)中葉，細(xì)胞學(xué)與其它學(xué)科（遺傳、生理、生化等）相互滲透，對(duì)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞膜的

5、特性、細(xì)胞的生長(zhǎng)、細(xì)胞分泌、細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝、能量代謝等提出了新觀點(diǎn)。對(duì)細(xì)胞的研究由形態(tài)階段發(fā)展到功能階段,組織細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的建立 1907 Harrison 蛙胚神經(jīng)管組織培養(yǎng)于淋巴液 細(xì)胞膜理化特性認(rèn)識(shí)的加深： 膜半透性，由類脂雙層組成。 整體細(xì)胞中核酸和蛋白質(zhì)的分析技術(shù)的出現(xiàn)： DNA只存在細(xì)胞核， RNA存在細(xì)胞核,核仁和細(xì)胞質(zhì)；能測(cè)定單個(gè)細(xì)胞的核酸和蛋白質(zhì)含量；提出了RNA在蛋白質(zhì)合成中具有中心地位。 電子顯微鏡的出現(xiàn)和應(yīng)用： 1933，細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)入超微結(jié)構(gòu),20世紀(jì)50年代后,第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的興起,顯微水平,超微水平，分子水平,電子顯微鏡技術(shù),細(xì)胞組分分離技術(shù),分子生物學(xué),細(xì)胞

6、化學(xué)技術(shù),為了認(rèn)識(shí)細(xì)胞而研究細(xì)胞,通過(guò)細(xì)胞去解讀生命,細(xì)胞生物學(xué) (cell biology,1. 細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)從亞微水平的重新認(rèn)識(shí) 顯微鏡的放大倍數(shù)和分辨率提高 內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾 基體變更清晰 2. 更多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn) 核糖體, 溶酶體, 過(guò)氧化物體, 微管,微絲,核孔 3. 多層面結(jié)構(gòu)知識(shí)的整合 多學(xué)科的交叉使人們對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)在顯微水平、亞微水平和分子水平得到統(tǒng)一,一、細(xì)胞結(jié)構(gòu)知識(shí)的深入和整合,二、細(xì)胞“時(shí)空”特性的認(rèn)識(shí),細(xì)胞質(zhì)中化學(xué)物質(zhì)的區(qū)域化 細(xì)胞器存在的時(shí)空特性 3. 細(xì)胞器功能活動(dòng)的時(shí)空特性 4. 細(xì)胞在個(gè)體中存在時(shí)空特性: 個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,有些細(xì)胞的位置和功能改變,三、細(xì)胞單

7、位概念的深化,1. 細(xì)胞獨(dú)立生存的潛能性 任何一個(gè)細(xì)胞在適當(dāng)條件都可能具單獨(dú)存活的能力。 2. 細(xì)胞中物質(zhì)代謝體系的完整性 任何一個(gè)細(xì)胞都具備各種物質(zhì)代謝和滿足細(xì)胞基本生命活動(dòng)所需要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能體系。 3. 細(xì)胞基本生物學(xué)特性的相似性 細(xì)胞的存活、分裂、運(yùn)動(dòng)以及衰老,1965年細(xì)胞生物學(xué)(cell biology)正式出版 標(biāo)志著細(xì)胞生物學(xué)的興起,細(xì)胞生物學(xué),細(xì)胞學(xué),細(xì)胞學(xué)說(shuō),細(xì)胞生物學(xué)的變革和顯微技術(shù)的改進(jìn)息息相關(guān),第三節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),1. 思想方法: 還原論:生命物質(zhì)與非生命物質(zhì)都由自然界化學(xué)元素組成 活力論:生命的物質(zhì)完全不同于自然界的無(wú)機(jī)物 2. 細(xì)胞本身的認(rèn)識(shí) 信號(hào)通路

8、,細(xì)胞骨架與細(xì)胞功能的行為關(guān)系等等. 3. 細(xì)胞與個(gè)體 正向遺傳學(xué):從表型或性狀改變找對(duì)應(yīng)的突變基因 反向遺傳學(xué):改變某個(gè)特定的基因或蛋白質(zhì)找表型變化 4. 細(xì)胞與社會(huì) 人類健康,社會(huì)經(jīng)濟(jì),倫理的影響: 疾病診斷、藥物研制、 器官移植、安樂(lè)死、 轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物、 動(dòng)物克隆,第四節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)在醫(yī)學(xué)科學(xué)中的地位與作用,1. 細(xì)胞與人體的生長(zhǎng)發(fā)育: 人體的發(fā)育從受精卵開(kāi)始。 2. 細(xì)胞與人類疾病: 細(xì)胞是疾病發(fā)生和發(fā)展的基本單位,治病是在直接或間接地解決細(xì)胞的問(wèn)題. 3. 細(xì)胞與醫(yī)學(xué)研究 腫瘤、心臟病、HIV, HBV等,The End,第二章 細(xì)胞的起源與進(jìn)化,第一節(jié) 細(xì)胞的起源,目前觀點(diǎn)認(rèn)為，地

9、球上所有生物的細(xì)胞來(lái)源于同一祖先，經(jīng)進(jìn)化產(chǎn)生。 - 細(xì)胞起源過(guò)程即生命發(fā)生過(guò)程,一、地球上原始生命的誕生,由無(wú)機(jī)小分子演變?yōu)樵加袡C(jī)小分子物質(zhì) 由有機(jī)小分子物質(zhì)形成生物大分子物質(zhì) 從生物大分子到多分子體系 從多分子體系演變?yōu)樵忌?40億年前（原始新陳代謝和遺傳特征,二、細(xì)胞的發(fā)生,多聚體的形成 多核苷酸的自我復(fù)制和控制蛋白質(zhì)的合成 .膜的出現(xiàn)是細(xì)胞形成的關(guān)鍵 .原始細(xì)胞的誕生 約35億年前；異養(yǎng)型；具可變形的膜，含有信息和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng),第二節(jié) 細(xì)胞的進(jìn)化,一、病毒 - 非細(xì)胞形態(tài)的有機(jī)體,由一個(gè)核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質(zhì)構(gòu)成的核酸-蛋白復(fù)合體 地球上最小最簡(jiǎn)單的非細(xì)胞形態(tài)的有機(jī)體

10、,SARS,H5N1,HIV,具有細(xì)胞的基本形態(tài)結(jié)構(gòu)。 能獨(dú)立生存，有代謝過(guò)程，能以一分為二方式分裂,二、支原體 -最小和最簡(jiǎn)單的細(xì)胞,衣原體與立克次體與支原體的結(jié)構(gòu)和體積近似，但不能在培養(yǎng)基上生長(zhǎng),肺炎支原體,三、從原核細(xì)胞到真核細(xì)胞,細(xì)胞壁：胞壁質(zhì) 蛋白多糖 細(xì)胞核：沒(méi)有核膜包圍，擬核 DNA裸露，沒(méi)有組蛋白結(jié)合 細(xì)胞質(zhì)中含有核糖體和間體，沒(méi)有其他細(xì)胞器,原核,真核,細(xì)胞核有核膜包被 細(xì)胞質(zhì)中含有結(jié)構(gòu)精細(xì)，功能專一的細(xì)胞器,膜系統(tǒng) 遺傳信息載體與表達(dá)系統(tǒng) 細(xì)胞骨架系統(tǒng),原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較,四、從原核生物演化為真核生物,分化起源說(shuō)： 在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，通過(guò)內(nèi)在矛盾和自然選擇分化出網(wǎng)膜

11、系統(tǒng)，胞核系統(tǒng)和能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，并由此形成真核生物 內(nèi)共生起源說(shuō)： 真核細(xì)胞內(nèi)的許多細(xì)胞器不是進(jìn)化產(chǎn)物，而是突然地由內(nèi)共生結(jié)果產(chǎn)生,真核細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核及各種細(xì)胞器是由原核細(xì)胞的質(zhì)膜發(fā)生內(nèi)陷而逐漸分隔形成的,分化起源說(shuō),線粒體是由一個(gè)原核細(xì)胞吞噬了另一個(gè)異氧原核細(xì)胞形成；葉綠體則由一個(gè)原核細(xì)胞吞噬了另一個(gè)光合原核細(xì)胞形成,內(nèi)共生起源說(shuō),The End,第三章 細(xì)胞的基本特征,第一節(jié) 細(xì)胞的分子基礎(chǔ),一、細(xì)胞的小分子物質(zhì),構(gòu)成細(xì)胞的基本元素：C、 O、 H、N、S、P，此種元素構(gòu)成其干重物質(zhì)的占99%以上。 細(xì)胞的無(wú)機(jī)物主要有水和無(wú)機(jī)鹽。 4類有機(jī)小分子： 單糖，脂肪酸，氨基酸，核苷酸,含量： 占細(xì)

12、胞總重量的70% 作用： 天然溶劑 參與細(xì)胞的各種代謝活動(dòng) 防止溫度劇變，保護(hù)細(xì)胞 維持細(xì)胞內(nèi)外離子及酸堿平衡,水是原生質(zhì)最基本的物質(zhì),調(diào)節(jié)滲透壓和維持酸堿平衡； 維持膜電位； 參與核酸、糖、酶和蛋白質(zhì)的構(gòu)成及其活性； 調(diào)節(jié)酸堿平衡及pH緩沖作用,作用,陽(yáng)離子：K+、Na+、Mg2+、Ca2+ 陰離子：Cl-、HCO32-、H2PO4-、HPO42- 含量：1,無(wú)機(jī)鹽,單糖,含碳、氫、氧三種元素，通式為（CH2O）n，n=3-7。 以戊糖和己糖最重要。戊糖含核糖和脫氧核糖；己糖如葡萄糖是許多細(xì)胞的主要營(yíng)養(yǎng)化合物。 單糖是構(gòu)成寡糖和多糖的單位。 如葡萄糖構(gòu)成簡(jiǎn)單多糖，在動(dòng)物細(xì)胞為糖原，在植物細(xì)胞

13、為淀粉,脂肪酸,直鏈脂肪烴有機(jī)酸，含疏水碳?xì)滏溑c親水羧酸基團(tuán)，通式為 CH3（CH2）nCOOH。 能分解產(chǎn)生ATP。 主要作用為構(gòu)成細(xì)胞膜：脂肪酸和甘油組成磷脂，作為細(xì)胞膜主要成分,氨基酸 (amino acid,構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位； 含一個(gè)氨基（-NH2）、一個(gè)梭基（-COOH）、一個(gè)側(cè)鏈（-R）； 一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨基形成肽鍵； 組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，不同氨基酸主要區(qū)別在于側(cè)鏈不同,核苷酸 (nuleotide,組成核酸（DNA, RNA）的基本單位,核苷酸可作化學(xué)能的載體（ATP）；其衍生物可作傳遞特定 化學(xué)基團(tuán)的載體（cAMP）；構(gòu)成核酸的基本單位，儲(chǔ)存生物信

14、息,二、細(xì)胞的大分子物質(zhì),由單體聚合而成,大小介于大分子與小分子之間,蛋白質(zhì),1. 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),以氨基酸殘基通過(guò)肽鍵連接而成的線性順序，分為四級(jí),蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 以肽鍵為主鍵或有少量二硫鍵為副鍵的多肽鏈。決定于氨基酸種類、數(shù)目、排列順序等,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,借氫鍵在氨基酸殘基之間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)連接，發(fā)生折曲而形成的一種結(jié)構(gòu),類型： 螺旋(-helix) ：肽鏈以右手螺旋盤繞而成的空心筒狀構(gòu)象 折疊片層(-pleated sheet) ：一條肽鏈回折而成的平行排列構(gòu)象 三股螺旋(triple helix）：膠原獨(dú)有的構(gòu)象,由原膠原的3條多肽鏈共同絞接而成,蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：二

15、級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，由于氨基酸殘基側(cè)鏈相互作用而使多肽鏈進(jìn)一步盤曲折疊而形成的不規(guī)則的特定構(gòu)象,化學(xué)鍵：氫鍵、酯鍵、離子鍵、疏水鍵,螺旋 折疊 隨機(jī)卷曲,蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的具三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成，靠氫鍵等化學(xué)鍵維持,單個(gè)亞基沒(méi)有活性,蛋白質(zhì)的功能: 1. 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分; 2. 運(yùn)輸和傳導(dǎo); 3. 收縮運(yùn)動(dòng); 4. 免疫保護(hù); 5. 作為生物催化劑的酶,核酸,種類：DNA RNA。 構(gòu)成：核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵相互連接而成。 功能：攜帶和傳遞遺傳信息。 方向： 3端：羥基端 5端：磷酸基團(tuán)端,1. 核酸的結(jié)構(gòu),DNA的結(jié)構(gòu) 由兩條反向平行的互補(bǔ)核苷酸鏈以右手螺旋盤旋而成。 主要

16、特點(diǎn): DNA分子全部堿基處于雙螺旋內(nèi)側(cè),由氫鍵連接.按堿基 互補(bǔ)的原則配對(duì),RNA的結(jié)構(gòu) 由線性的核苷酸序列組成。 與DNA相比有兩點(diǎn)不同：糖-磷酸主鏈?zhǔn)呛颂? T U。 包括 mRNA（messenger RNA） tRNA (transfer RNA) rRNA (ribosomal RNA,mRNA：在細(xì)胞核內(nèi)合成,經(jīng)過(guò)剪接,加工成為成熟的mRNA并移出核外，成為蛋白質(zhì)合成的模版。 tRNA: 細(xì)胞內(nèi)相對(duì)分子質(zhì)量最小的一類核酸，在蛋白質(zhì)合成時(shí)辨認(rèn)mRNA而轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。 rRNA:細(xì)胞內(nèi)相對(duì)分子質(zhì)量最大,含量最多; 真核細(xì)胞中含5S,5.8S,18S,28S四種；構(gòu)成核糖體亞基，形成蛋白

17、質(zhì)合成的場(chǎng)所,小RNA(small RNA,微RNA （microRNA, miRNA）: 約20個(gè)單核甘酸組成 的單鏈RNA分子，參與細(xì)胞中mRNA翻譯的調(diào)節(jié),小分子干擾RNA（siRNA）: 25-30個(gè)核苷酸組成的 雙鏈RNA分子，結(jié)合序列互補(bǔ)的特定mRNA并使其降解,piRNA:由24-31個(gè)單核苷酸組成的單鏈RNA分子， 主要存在精細(xì)胞中；與精細(xì)胞發(fā)育中基因轉(zhuǎn)錄、 RNA穩(wěn)定性及其mRNA的翻譯調(diào)控有關(guān),第二節(jié) 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特征,細(xì)胞是有膜包圍的能獨(dú)立進(jìn)行繁殖的原生質(zhì)(protoplasm) 團(tuán)。 一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞就是原生質(zhì)。 原生質(zhì)體:植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁剩余的細(xì)胞稱為原生質(zhì)體,一、細(xì)胞的

18、大小,最大細(xì)胞：鴕鳥(niǎo)卵 1215cm 人卵 0.1mm 最小細(xì)胞：支原體 0.1m 大多數(shù)真核細(xì)胞： 2030m,細(xì)胞的大小和細(xì)胞的功能相適應(yīng)(神經(jīng)細(xì)胞) 細(xì)胞的大小和生物體的大小沒(méi)有相關(guān)性(大樹(shù)和新生樹(shù)苗) 細(xì)胞生長(zhǎng)時(shí),細(xì)胞體積的增加大于細(xì)胞面積的增加. (為什么細(xì)胞生長(zhǎng)到一定階段后要發(fā)生分裂,二、細(xì)胞的數(shù)目,單細(xì)胞生物：由一個(gè)細(xì)胞組成，如細(xì)菌 多細(xì)胞生物：大多數(shù)生物，成人約21014個(gè)細(xì)胞。 多細(xì)胞生物的細(xì)胞數(shù)目呈動(dòng)態(tài)平衡,單細(xì)胞生物：原核細(xì)胞（支原體、衣原體等） 真核細(xì)胞（酵母、變形蟲(chóng)等,三、細(xì)胞的形態(tài),骨細(xì)胞,結(jié)締組織細(xì)胞,毛細(xì)胞,視桿細(xì)胞,神經(jīng)細(xì)胞,立方上皮,柱狀上皮,細(xì)胞形狀的多樣

19、性,四、細(xì)胞的結(jié)構(gòu),第三節(jié) 細(xì)胞的生命特征,一、新成代謝是細(xì)胞的基本生命特征 物質(zhì)交換, 能量轉(zhuǎn)變和信息交流 新成代謝:同化作用(合成代謝); 異化作用(分解代謝 二、細(xì)胞是生命生長(zhǎng),發(fā)育和繁殖的基礎(chǔ) 生長(zhǎng):細(xì)胞在新成代謝過(guò)程中表現(xiàn)其體積增大和質(zhì)量增加 發(fā)育:細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中形成生物體的不同結(jié)構(gòu)和執(zhí)行 不同的生理功能的過(guò)程 程序性死亡:動(dòng)物的大量細(xì)胞在一定發(fā)育階段出現(xiàn)的正常死亡 繁殖:細(xì)胞具有繁衍與其自身相似后代的能力,三、遺傳性是細(xì)胞的重要生命特征 細(xì)胞通過(guò)分裂繁殖，保證細(xì)胞生命的延續(xù)，任何細(xì)胞的后代 都具有其親代細(xì)胞的遺傳性。 四、細(xì)胞生命的進(jìn)化 生命起源、細(xì)胞起源、人類起源和發(fā)展,第三節(jié)

20、 細(xì)胞的生命特征,The End,第五章 細(xì)胞膜及其表面（ CELL MEMBRANE AND ITS SURFACE,細(xì)胞膜（cell membrane）：又稱質(zhì)膜（plasma membrane）,內(nèi)膜：形成各種細(xì)胞器的膜,生物膜（biomembrane）：質(zhì)膜和內(nèi)膜的總稱,第一節(jié) 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性,主要由膜脂和膜蛋白組成，還有少量糖、水、無(wú)機(jī)鹽及金屬離子。糖以糖脂和糖蛋白形式存在。 不同生物膜上脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的比例有所不同，多數(shù)細(xì)胞膜脂類和蛋白質(zhì)含量大致相等,一、膜的化學(xué)組成,一）膜脂,膜脂主要包括磷脂和膽固醇，有的膜還有糖脂,磷脂（phospholipid） 最主要的脂質(zhì)，分為磷酸

21、甘油脂和鞘磷脂,磷酸甘油脂,最簡(jiǎn)單形式：磷脂酸 -以甘油為骨架，1、2位羥基與脂肪酸、3位與磷酸形成酯鍵。 以磷脂酸為前體合成其它膦酸甘油酯，主要有：磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）、磷脂酰絲氨酸等,鞘磷脂,鞘磷脂以鞘胺醇代替磷酸甘油酯中的甘油，只有一條脂肪酸鏈。 腦和神經(jīng)細(xì)胞膜中特別豐富，原核和植物細(xì)胞膜中不含,磷脂的主要特征： 極性頭（親水）、非極性尾（脂肪酸鏈，疏水）； 脂肪酸鏈碳為偶數(shù)，碳原子數(shù)=12-24，以16與18居多； 常含一條不飽和脂肪酸（含雙鍵），另一條則飽和,2. 膽固醇（cholesterol,動(dòng)物細(xì)胞膜中含量較高。 加強(qiáng)質(zhì)膜，調(diào)節(jié)膜流動(dòng)性，阻止磷脂凝集成晶

22、體結(jié)構(gòu),約占5，神經(jīng)細(xì)胞膜含量高。 由一個(gè)或多個(gè)糖殘基與鞘氨醇的羥基結(jié)合形成,3. 糖脂（glycolipid,神經(jīng)節(jié)苷脂,腦苷脂,脂質(zhì)體,二）膜蛋白,占核基因組編碼蛋白質(zhì)的20-25%； 膜功能差異主要在于所含蛋白質(zhì)不同； 膜蛋白主要為球狀蛋白質(zhì)，可為單體或多聚體； 根據(jù)與脂分子的結(jié)合方式分為： 跨膜蛋白 （transmembrane protein） 膜周邊蛋白（peripheral protein,脂錨定蛋白（lipid anchored protein,又稱膜內(nèi)在蛋白質(zhì)（integral protein），通過(guò)蛋白質(zhì)上的疏水區(qū)域結(jié)合膜脂疏水區(qū)，穿過(guò)膜1次或多次,跨膜蛋白,與膜結(jié)合緊密，

23、非水溶性，只有用去垢劑類劇烈條件才能從膜上溶解下來(lái),不直接與脂雙層疏水區(qū)相連。 分布于膜內(nèi)外表面（內(nèi)表面居多），水溶性，容易從膜上分離下來(lái),2. 膜周邊蛋白質(zhì)（peripheral protein,附著在其它膜蛋白上間接與膜結(jié)合,脂錨定蛋白有的通過(guò)寡糖鏈與脂雙層表面結(jié)合,1)運(yùn)輸?shù)鞍?(2)受體蛋白 (3)酶 (4)連接蛋白,膜蛋白的功能,有的膜蛋白兼具兩種功能,三）膜糖,主要為寡糖，以寡糖鏈的形式與脂類和蛋白質(zhì)共價(jià)形成糖脂（glycolipid）和糖蛋白（glycoprotein,膜糖與質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖解,糖萼：大多數(shù)真核細(xì)胞表面，富含糖類的周邊區(qū)。 參與外界聯(lián)系，信息交流、識(shí)別等活動(dòng),E.

24、 Overton 1895 推測(cè)細(xì)胞膜由連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。 E. Gorter 等 1925 推測(cè)細(xì)胞膜由雙層脂分子組成,二、膜的分子結(jié)構(gòu),片層結(jié)構(gòu)模型,J. Danielli 等等,一、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Endoplasmic reticulum, ER,The endoplasmic reticulum Electron micrograph of part of a bat pancreatic cell,一）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的化學(xué)組成,微粒體的電鏡形態(tài),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)化學(xué)組成方面的資料主要來(lái)源于對(duì)微粒體 (microsome) 膜的研究,微粒體不是細(xì)胞內(nèi)的固有結(jié)構(gòu), 而是細(xì)胞在勻漿過(guò)程中所分離出的一種膜泡成分,

25、 它由內(nèi)膜系統(tǒng)中各組分的膜斷片自然卷曲而成，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體的膜等,主要為磷脂,約含有3040種酶,細(xì)胞色素P-450,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜駐留激酶 信號(hào)識(shí)別顆粒的受體 (signal-recognition particle receptor) 核糖體親合蛋白,葡萄糖-6-磷酸酶,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,網(wǎng)質(zhì)蛋白 (reticulo-plasmin,內(nèi)質(zhì)蛋白(endoplasmin) 鈣網(wǎng)蛋白(calreticulin,貯積Ca2,分子伴侶,免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白 (Ig heavy-chain-binding protein, BiP) 蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶 (protein disulphide isomer

26、ase, PDI,二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與類型,膜厚約56nm，單位膜結(jié)構(gòu)，總面積很大。 如肝細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)總面積=質(zhì)膜的3040倍,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分布,完整細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在核周形成網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的兩種類型,胞質(zhì)面附著有核糖體，表面粗糙,無(wú)核糖體附著，表面光滑,電鏡下的光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)圖象,糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的EM圖象,RER和 SER的形態(tài)差異,電鏡下糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)常呈平行的雙層膜狀, 兩層膜間寬距不等,在三維結(jié)構(gòu)上，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是連續(xù)的網(wǎng)狀膜系統(tǒng), 其內(nèi)腔相通,膜向腔的一面,膜向胞質(zhì)的一面,大而扁平的片狀結(jié)構(gòu),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的三維立體結(jié)構(gòu),Rough ER,三）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能,1. RER 的功能,蛋白質(zhì)的合成,新生多肽鏈的

27、折疊與裝配,二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）：切斷二硫鍵，幫助新合成蛋白重新形成二硫鍵并處于正確折疊的狀態(tài)。 結(jié)合蛋白（Bip）：識(shí)別錯(cuò)誤折疊的蛋白或未裝配好的蛋白亞基，并促進(jìn)重新折疊與裝配。 整合蛋白：結(jié)合未正確折疊的蛋白，使之滯留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),蛋白質(zhì)的糖基化,N-連接糖基化,蛋白質(zhì)的運(yùn)輸,2. SER 的功能,脂質(zhì)合成,SER 膜上含多種與脂類合成有關(guān)的酶，脂質(zhì)在膜的胞質(zhì)側(cè)合成，借助轉(zhuǎn)位酶翻至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔面,糖原代謝,解毒作用 (detoxification,清除脂溶性廢物，使之極性增強(qiáng)，更易于排泄，從而減輕毒性,SER中含有一些酶,與外源性物質(zhì)結(jié)合 使其氧化 失活,Ca2+的儲(chǔ)存及其濃度調(diào)節(jié),內(nèi)質(zhì)網(wǎng),Ca

28、2+儲(chǔ)備庫(kù),內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存大量Ca2+，當(dāng)細(xì)胞需要時(shí)向胞質(zhì)釋放引起相關(guān)生理反應(yīng)發(fā)生,胃酸、膽汁的合成與分泌,胃壁腺上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞中,四）新合成肽鏈穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)移機(jī)制,信 號(hào) 肽 假 說(shuō),信號(hào)肽（signal sequence）：位于新生分泌蛋白多肽N-端的一段短序列，指導(dǎo)新生肽鏈結(jié)合于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。 信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle, SRP）：位于細(xì)胞質(zhì)中，能夠識(shí)別信號(hào)肽并介導(dǎo)新生蛋白及核糖體結(jié)合于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,蛋白合成均始于游離核糖體 新生肽上出現(xiàn)信號(hào)肽 SRP識(shí)別 SRP-核糖體復(fù)合體，蛋白合成暫時(shí)終止 SRP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的SRP受體結(jié)合 核糖體結(jié)合通道

29、蛋白移位子 SRP解離 蛋白質(zhì)合成重新開(kāi)始 信號(hào)肽通過(guò)移位子進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 信號(hào)肽切除 肽鏈合成完成 蛋白質(zhì)進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 核糖體脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng),G.Blobel因此項(xiàng)創(chuàng)見(jiàn)而榮獲1999年諾貝爾獎(jiǎng),信號(hào)肽,SRP,SRP 受體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,通道蛋白移位子,二、高爾基復(fù)合體（ Golgi Complex,嗜銀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),高爾基體 (Golgi body) 高爾基器 (Golgi Apparatus,內(nèi)網(wǎng)器 (internal reticular apparatus,1898年，C. Golgi 所描述的“內(nèi)網(wǎng)器”形態(tài),一）高爾基復(fù)合體的形態(tài)結(jié)構(gòu),高爾基復(fù)合體 (Golgi complex)：若干個(gè)分散的高爾

30、基體相互連接成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大囊泡、小囊泡、扁平囊,弓形,高爾基體的結(jié)構(gòu)極性,6nm,10nm,二）高爾基復(fù)合體的化學(xué)組成,膽固醇 磷脂 糖脂,高爾基復(fù)合體脂質(zhì)成分含量介于質(zhì)膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間,標(biāo)記酶,脂類糖基化：磺化-糖基轉(zhuǎn)移酶,參與蛋白質(zhì)合成,三）高爾基復(fù)合體的功能,物質(zhì)轉(zhuǎn)送運(yùn)輸和分泌活動(dòng),糖蛋白的加工合成,蛋白質(zhì)的水解,蛋白質(zhì)分選和胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,酶原顆粒的形成路線圖解,高爾基復(fù)合體的功能,物質(zhì)轉(zhuǎn)送運(yùn)輸和分泌活動(dòng),受調(diào)控和不受調(diào)控的分泌路線示意圖,高爾基復(fù)合體的功能,分揀 (sorting,TGN (反面高爾基網(wǎng),胞質(zhì),高爾基復(fù)合體,連續(xù)分泌 (continuous secretion,肽

31、激素、胰蛋白酶等物質(zhì)的分泌泡,不連續(xù)分泌 (discontinuous secretion,糖蛋白的加工合成,連在Asn的氨基基團(tuán)上,連在Ser、Thr和hLys的羥基基團(tuán)上,寡糖,高爾基復(fù)合體的功能,高爾基復(fù)合體對(duì)糖蛋白共價(jià)修飾的分區(qū)化 反面高爾基網(wǎng)為蛋白質(zhì)的分選部位,高爾基復(fù)合體的功能,蛋白質(zhì)的水解,高爾基復(fù)合體對(duì)胰島素分子的加工改造過(guò)程圖解,前胰島素原,胰島素原,高爾基復(fù)合體的功能,蛋白質(zhì)分選和胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸,高爾基復(fù)合體的功能,蛋白質(zhì)的混合物,ER,Golgi Complex,質(zhì)膜,TGN,三、溶酶體（ Lysosome,單層膜包圍 多種酸性水解酶 （標(biāo)志酶-酸性磷酸酶,溶酶體,一）溶酶

32、體的結(jié)構(gòu)特征,形態(tài)和大小,溶酶體的電鏡形態(tài),形態(tài),大小,最小：0.05m 最大：數(shù)m 平均：0.5m,一般：0.20.8 m,膜蛋白高度糖基化 溶酶體膜蛋白家族高度同源 膜中嵌有質(zhì)子泵 (H+-ATPase,溶酶體膜在成分上與其它生物膜不同,二）溶酶體的類型,新形成 未同消化物融合 水解酶處于貯存狀態(tài)(潛伏狀態(tài))，球形,溶酶體,復(fù)合小體 較大，形狀不規(guī)則 且含有顆粒或膜碎片,含有消化不了的殘留物,殘余小體 (residual body) 或三級(jí)溶酶體 (tertiary lysosome,次級(jí)溶酶體 (secondary lysosome,初級(jí)溶酶體 (primary lysosome,細(xì)胞中

33、酸性水解酶分布電鏡圖 酸性水解酶是溶酶體標(biāo)志酶,含酸性水解酶的膜泡即為溶酶體,吞噬,自噬溶酶體： 吞噬自身組分。 異噬溶酶體： 吞噬外來(lái)異物,人肺泡巨噬細(xì)胞中髓樣小體殘留小體電鏡圖像,老年斑脂褐質(zhì)小體,三）溶酶體的形成與成熟,溶酶體酶的特異分選信號(hào)為甘露糖6-磷酸 (M6P)。,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，溶酶體酶被糖基化成為N-連接甘露糖糖蛋白；在高爾基體，磷酸轉(zhuǎn)移酶識(shí)別其三級(jí)結(jié)構(gòu)形成的信號(hào)斑，將其寡糖鏈上的甘露糖磷酸化形成 M6P,溶酶體發(fā)生過(guò)程,M6P,四）溶酶體的功能,清除衰老的生物大分子和細(xì)胞器 清除多余的細(xì)胞器 清除暫不需要的酶或某些代謝產(chǎn)物,細(xì)胞內(nèi) 清潔工,1. 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消化分解及衰老殘損細(xì)

34、胞器的清除,2. 細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)作用,原生動(dòng)物依靠溶酶體的分解消化作用將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解利用。 真核細(xì)胞在饑餓狀態(tài)下，可利用自噬作用將部分細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞器分解為可利用小分子，提供營(yíng)養(yǎng)維持生存,3. 防御保護(hù)功能,次級(jí)溶酶體,正在吞噬酵母菌的巨噬白細(xì)胞,細(xì)胞對(duì)外來(lái)物的吞噬過(guò)程圖解,4. 參與某些腺體組織細(xì)胞分泌過(guò)程的調(diào)節(jié),如儲(chǔ)存于甲狀腺腺體內(nèi)腔中的甲狀腺球蛋白，首先要通過(guò)吞噬作用進(jìn)入分泌細(xì)胞內(nèi)，被溶酶體水解成甲狀腺素，才被分泌到胞外,5. 參與生物個(gè)體發(fā)生、發(fā)育過(guò)程,在蝌蚪變態(tài)過(guò)程中尾部溶酶體的組織蛋白酶活性與尾長(zhǎng)度的關(guān)系,哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中生殖管道的變化過(guò)程圖示,特化的溶酶體,受精過(guò)程中的功能,五）溶

35、酶體異常與人類疾病,目前已知的與溶酶體有關(guān)的疾病有30余種,2. 肺結(jié)核：結(jié)核桿菌的菌體成分硫酸腦苷脂能抵抗溶酶體的殺傷作用，使其在肺泡內(nèi)大量繁殖，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞裂解，釋放出的結(jié)核桿菌再被吞噬重復(fù)上述過(guò)程，最終引起肺組織鈣化和纖維化,1. 貯積?。憾酁橄忍煨?溶酶體酶缺失和異常導(dǎo)致底物大量貯積，影響細(xì)胞功能,3. 矽肺： SiO2顆粒吸入肺泡巨噬細(xì)吞噬，吞噬小體與溶酶體融合SiO2的羥基與溶酶體膜的磷脂或蛋白形成氫鍵，溶酶體崩解，細(xì)胞自溶矽塵釋出后被其他巨噬細(xì)胞吞噬，如此反復(fù)受損巨噬細(xì)胞釋放“致纖維化因子”膠原纖維沉積，肺組織纖維化呼吸功能,四、過(guò)氧化物酶體（ peroxisome,亦稱微體 (

36、microbody)：指含有氧化酶、過(guò)氧化物酶，或過(guò)氧化氫酶活性的細(xì)胞器，普遍存在于各類細(xì)胞中,1954年，J. Rhodin：一類卵圓形小體,單層膜,卵圓形或圓形小體,0.010.15nm,過(guò)氧化物酶體的電鏡照片,一）過(guò)氧化物酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu),晶格狀核心由尿酸氧化酶形成,二）過(guò)氧化物酶體的功能,過(guò)氧化物酶體是細(xì)胞內(nèi)糖、脂和氮的重要代謝部位,解毒作用,內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞內(nèi)的房室化,區(qū)域化：內(nèi)膜系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)個(gè)彼此 隔離、相互獨(dú)立的功能性結(jié)構(gòu)區(qū)域。 1.增大細(xì)胞內(nèi)的表面積，為生命代謝提供廣 闊的場(chǎng)所，奠定細(xì)胞代謝功能提高的基礎(chǔ)； 2.保證特定的生理生化反應(yīng)有條不絮進(jìn)行； 3.所有細(xì)胞器在結(jié)構(gòu)、功

37、能以及起源上彼此聯(lián) 系，密切相關(guān)。細(xì)胞生命結(jié)構(gòu)單位和細(xì)胞生 命功能體系整體性和高度統(tǒng)一,膜流：細(xì)胞的膜成分在內(nèi)膜系統(tǒng)各種結(jié)構(gòu)之間，以及內(nèi)膜系統(tǒng)與細(xì)胞膜之間的穿梭、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移和重組的過(guò)程。 內(nèi)膜系統(tǒng)的起源： 內(nèi)膜系統(tǒng)是在漫長(zhǎng)的細(xì)胞生命進(jìn)化過(guò)程中由細(xì)胞膜的內(nèi)陷、分化逐漸形成的； 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處于內(nèi)膜系統(tǒng)發(fā)生的中心地位，是內(nèi)膜系統(tǒng)發(fā)生的主要場(chǎng)所,第四節(jié) 線粒體 (Mitochondrion,線粒體是細(xì)胞的動(dòng)力工廠，提供動(dòng)物細(xì)胞所需能量的80,一、線粒體的結(jié)構(gòu),線粒體的形態(tài)、大小,線粒體形態(tài)和大小與細(xì)胞類型和生理狀態(tài) (發(fā)育，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，滲透壓, 溫度, pH) 有關(guān),一般 0.51.0 m 28 m 多與細(xì)

38、菌近似,線粒體在活細(xì)胞中的形態(tài)變化,在同種細(xì)胞中及相同生理狀態(tài)下，線粒體形態(tài)和大小也不是固定不變的,線粒體的數(shù)量,線粒體的數(shù)量因細(xì)胞類型不同而有很大差別,線粒體數(shù)量,1個(gè),50萬(wàn)個(gè)(巨大變形蟲(chóng),同一種細(xì)胞中的線粒體數(shù)量也因生理狀態(tài) (如需能程度)不同而不同,數(shù)千個(gè)(甲亢,細(xì)胞內(nèi)代謝和能量需求狀態(tài)的不同也會(huì)使線粒體在局部集中分布,線粒體的分布,一般隨機(jī)均勻分布,在代謝旺盛的需能部位較集中,細(xì)胞活躍合成蛋白質(zhì)時(shí)，線粒體在 RER 處局部集中,線粒體的三維結(jié)構(gòu)：外膜、膜間隙、內(nèi)膜和基質(zhì),線粒體的超微結(jié)構(gòu),線粒體三維結(jié)構(gòu)圖解,肝細(xì)胞線粒體的超微結(jié)構(gòu),線粒體,5-7nm; 比較光滑; 有孔蛋白 (por

39、in) 形成通道，允許一些物質(zhì)包括小分子多肽（10 kDa）通過(guò),1. 線粒體外膜,4.5 nm；通透性很低 ( 150Da不帶電荷的小分子)，稍大的分子須經(jīng)由專一運(yùn)載系統(tǒng)才能穿膜,內(nèi)膜表面不光滑：向內(nèi)突出形成嵴（cristae），上有基粒（elementary particle,2. 線粒體內(nèi)膜和內(nèi)部空間,基片（F0,頭部（F1,自然狀態(tài)下功能-合成ATP,嵴(cristae) ：擴(kuò)大內(nèi)膜面積，增加內(nèi)膜的代謝效率,嵴的數(shù)量與線粒體氧化活性的強(qiáng)弱程度有關(guān),多數(shù)高等動(dòng)物細(xì)胞中，嵴呈板層狀, 且多垂直于線粒體長(zhǎng)軸,不同類型的細(xì)胞中, 嵴的形狀與排列方式也不同,3. 內(nèi)外膜轉(zhuǎn)位接觸點(diǎn)（translo

40、cation contact site,蛋白質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)出線粒體的通道,蛋白質(zhì),有形成分,均 質(zhì) 的 膠狀物質(zhì),絲狀物質(zhì)(環(huán)狀DNA和RNA,致密顆粒狀物質(zhì) (含Ca2+、Mg2+或Zn2+等,三羧酸循環(huán)的有關(guān)酶類,脂肪酸氧化的有關(guān)酶類,丙酮酸氧化的有關(guān)酶類,核糖體,脂類,4. 基質(zhì)（matrix,二、線粒體的化學(xué)組成,線粒體中各種酶的定位,由于線粒體各部位功能不同, 所含的酶也不同,內(nèi)膜,電子傳遞鏈和氧化磷酸化的酶,線粒體基質(zhì),參與三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化和丙酮酸氧化的酶,三、線粒體的功能,動(dòng)物細(xì)胞中80%以上的ATP在線粒體中合成,四、線粒體的遺傳體系,線粒體自含DNA ，mtDNA是裸露的、

41、環(huán)狀，不與組蛋白結(jié)合，存在于線粒體的基質(zhì)內(nèi)。 線粒體一般含有5-10個(gè)mtDNA，主要編碼線粒體的tRNA、rRNA及一些線粒體蛋白質(zhì),mtDNA復(fù)制仍受核的控制，因?yàn)閙tDNA復(fù)制所需的聚合酶是由核DNA編碼、在細(xì)胞質(zhì)中合成的,線粒體的生長(zhǎng)和增殖受核基因組和線粒體基因組兩套遺傳系統(tǒng)共同控制半自主性的細(xì)胞器,線粒體中大約有1000種基因產(chǎn)物，37種由線粒體自身編碼，絕大部分由核編碼,線粒體的半自主性 線粒體的生長(zhǎng)與增殖所需要的大部分蛋白質(zhì)由核基因編碼、在細(xì)胞質(zhì)中合成；僅有少部分蛋白質(zhì)由其自身基因編碼、在線粒體內(nèi)合成,核基因編碼的線粒體蛋白，N-端具信號(hào)序列 - 基質(zhì)導(dǎo)入順序（matrix-ta

42、rgeting sequence, MTS，亦稱導(dǎo)肽）: 介導(dǎo)蛋白質(zhì)輸入到線粒體，富含精氨酸、賴氨酸、絲氨酸、蘇氨酸,線粒體蛋白+分子伴侶蛋白+蛋白因子與線粒體膜上的受體結(jié)合，跨膜通道開(kāi)放，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到基質(zhì),五、線粒體的發(fā)生,由原有的線粒體分裂、生長(zhǎng)而來(lái),肝細(xì)胞中正在分裂的線粒體,六、線粒體與醫(yī)學(xué),a)外側(cè)所示為人mtDNA的編碼產(chǎn)物: 編碼復(fù)合物43個(gè)亞基中的7個(gè)(ND1,2,3,4,4L,5和6); 編碼復(fù)合物11個(gè)亞基中的細(xì)胞色素b); 編碼復(fù)合物13個(gè)亞基中的3個(gè)(COI, II,III); 編碼ATPase復(fù)合物16個(gè)亞基中的2個(gè)(6, 8); 編碼大小rRNA(16S, 12S r

43、RNA); 編碼22種tRNA(白線區(qū), 其旁的英文字母代表同族氨基酸)。(b) 內(nèi)側(cè)示人mtDNA中的致病點(diǎn)突變, 用疾病的首字縮寫(xiě)和核苷酸的位置來(lái)表示。(自Wallace, 1999,部分致病突變?cè)谌司€粒體基因組中的定位,細(xì)胞呼吸： 丙酮酸在線粒體內(nèi)徹底氧化產(chǎn)生多少個(gè)ATP？ 哪些不是是屬于內(nèi)膜系統(tǒng)？ （核糖體和線粒體） 哪些是雙層膜結(jié)構(gòu)？（核膜，線粒體和葉綠體,The End,第七章 細(xì)胞骨架（Cytoskeleton,第一節(jié) 概述,第一節(jié) 概述,廣義上，細(xì)胞骨架各級(jí)成分可概括如下: 細(xì)胞膜骨架：血影蛋白、肌動(dòng)蛋白、原肌球蛋白、錨蛋白 細(xì)胞質(zhì)骨架：微管、微絲、中間絲（狹義） 細(xì)胞核骨架：

44、核基質(zhì)、核纖層,細(xì)胞骨架的組成,細(xì)胞骨架 (cytoskeleton) 是細(xì)胞內(nèi)以蛋白纖維為主要成分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 類型：微管 (microtubule) 、微絲 (microfilament) 和中間纖維 (intermediate filament) 。 組成：由許多不同的蛋白質(zhì)亞基裝配成纖維狀結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：彌散性、整體性、變動(dòng)性,微絲 （microfilament, MF） 微管 （microtubules, MT） 中間纖維 （intermediate filament, IF,細(xì)胞骨架的功能,構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)支撐和區(qū)域化的網(wǎng)架 參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸 參與細(xì)胞的分裂活動(dòng) 參與細(xì)胞內(nèi)信

45、息傳遞,A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red,第二節(jié) 微管 （Microtubule, MT,一、微管的結(jié)構(gòu)與微管蛋白 二、微管結(jié)合蛋白 三、微管的組裝和極性 四、微管的功能,一、微管的結(jié)構(gòu)和微管蛋白,1、微管的形態(tài)結(jié)構(gòu) 中空的管狀結(jié)構(gòu)，外徑24nm，內(nèi)徑15nm。 由13條原纖維縱行螺旋排列構(gòu)成,2、微管的化學(xué)組成,微管蛋白 (tubulin) - 80% 微管結(jié)合蛋白 - 20,微管蛋白 (tubulin,微管

46、蛋白分為兩種： 微管蛋白和微管蛋白。 微管蛋白常以異二聚體 (heterodimer) 的形式存在, 也是微管組裝的基本結(jié)構(gòu)亞單位,與微管蛋白結(jié)合的有關(guān)分子,GTP Mg2+ 秋水仙素、長(zhǎng)春花堿、紫杉醇等,微管蛋白,含量 不足1% 定位于微管組織中心 (MTOC) 對(duì)微管的形成、數(shù)量和位置，以及極性的確定和細(xì)胞分裂起重要作用,3、微管的類型,singlet doublet triplet 大多數(shù)微管 鞭毛，纖毛 中心體，基體,二、 微管結(jié)合蛋白,一般由兩個(gè)區(qū)域組成： 堿性微管結(jié)合區(qū) 酸性區(qū)域，伸出突起,與微管結(jié)合，與微管蛋白共同組成微管系統(tǒng),主要功能： 參與、促進(jìn)微管裝配。 維持微管穩(wěn)定。 成

47、為交聯(lián)橋把微管連在一起,在細(xì)胞中微管是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，微管與微管蛋白單體之間存在可逆的動(dòng)態(tài)平衡。 微管的自我裝配是一種高度有序的生命活動(dòng)過(guò)程，按照特定的方式組裝和去組裝，并受到嚴(yán)格的控制。 三個(gè)時(shí)期：成核期（延遲期）、聚合期（延長(zhǎng)期）、穩(wěn)定期,三、微管的組裝和極性,一）微管的體外裝配,極性裝配,在（）極端發(fā)生裝配使微管伸長(zhǎng) 在（）極端發(fā)生去組裝使微管縮短,異二聚體首尾相接，組裝成的微管具有極性,踏車行為,微管蛋白（-），微管蛋白（,二）微管的體內(nèi)裝配,微管組織中心（ microtubule organizing center, MTOC ）：活細(xì)胞內(nèi)微管組裝時(shí)總是以某部位為中心開(kāi)始聚集，這個(gè)中心

48、稱為微管組織中心,包括中心體、基體。為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域，控制著細(xì)胞質(zhì)中微管的數(shù)量、位置及方向,裝配過(guò)程及極性規(guī)律同體外組裝,影響微管裝配的因素,微管蛋白的濃度 溫度： 20 促進(jìn)組裝 Ca2+：低則促進(jìn)組裝, 高則趨向解聚 壓力： 高則趨向解聚 pH值： 調(diào)節(jié)組裝 藥物： 如秋水仙素、長(zhǎng)春花堿等能使微管解聚，紫杉醇能促進(jìn)微管的組裝并穩(wěn)定已組裝的微管,中心體 (centrosome) = 2個(gè)垂直的中心粒 + 周圍物質(zhì) 動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)微管起始的主要位點(diǎn),中心體,中心粒結(jié)構(gòu),短筒狀小體， 成對(duì)存在且相互垂直,每個(gè)中心粒由9組三聯(lián)體微管斜向排列呈風(fēng)車狀包圍而成，為(90)結(jié)構(gòu),微管組織中心（MTOC

49、），參與有絲分裂,MT are nucleated by a protein complex containing -tubulin。 成核模型,纖毛和鞭毛,鞭毛少而長(zhǎng) 纖毛短而多,纖毛與鞭毛在結(jié)構(gòu)上同源，由細(xì)胞膜包繞一根軸絲構(gòu)成。 軸絲：9組二聯(lián)管+ 一對(duì)中央單管 -（9+2）結(jié)構(gòu),鞭毛與纖毛軸絲以基體為MTOC組裝而成，基體結(jié)構(gòu)同中心粒,四、微管的功能,一）構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞形態(tài),微管的功能,二） 參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸,微管的功能,馬達(dá)蛋白（motor protein,能沿著細(xì)胞骨架鋪就的“軌道”運(yùn)動(dòng)的蛋白，靠水解ATP提供能量，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)沿細(xì)胞骨架的運(yùn)輸,肌球蛋白（myosin）

50、 與微絲有關(guān)的運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）和 動(dòng)力蛋白（dynein） 與微管有關(guān)的運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)蛋白：2條重鏈 + 2條輕鏈,胞質(zhì)動(dòng)力蛋白 （dynein,三） 參與細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的空間定位和分布,微管的功能,深綠：微管 淺蘭：內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 黃色：高爾基體,四） 參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng),微管的功能,鞭毛和纖毛運(yùn)動(dòng)的機(jī)制,鞭毛結(jié)構(gòu)為：92 +2 （9組二聯(lián)管圍繞一對(duì)單管） 每組二聯(lián)管的A管伸出動(dòng)位蛋白臂指向B管，水解釋放能量，促使動(dòng)位蛋白沿相鄰的B管朝（）端走動(dòng)，從而引起二聯(lián)管之間相互滑動(dòng),五） 參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂,微管的功能,中心體發(fā)出的微管有三種: 動(dòng)粒微管，極微管，星體微管,細(xì)胞分裂后期，動(dòng)粒

51、微管解聚縮短，拉動(dòng)染色體移向兩級(jí)。極微管滑動(dòng)、延長(zhǎng)，推動(dòng)兩級(jí)更加遠(yuǎn)離。 （微管動(dòng)力蛋白參與。,六） 參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞,微管的功能,微管,一、微管的結(jié)構(gòu)和微管蛋白,二、微管結(jié)合蛋白 MAP,四、微管的功能,微管組成的細(xì)胞器,3. 有絲分裂器,2. 纖毛和鞭毛,1. 中心體,第三節(jié) 微絲 （Microfilament, MF,a）微絨毛；(b)細(xì)胞質(zhì)中的收縮束；（c）運(yùn)動(dòng)細(xì)胞前緣的鞘和指； (d)細(xì)胞分裂時(shí)的收縮環(huán),一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白,微絲是由肌動(dòng)蛋白 (actin) 組成的實(shí)心螺旋狀纖維,又稱肌動(dòng)蛋白纖維 (actin filament)，直徑nm 。 兩條線性排列的肌動(dòng)蛋白鏈形成螺旋

52、，形狀如雙線捻成的繩子。 Actin首尾相連，微絲具有極性,微絲的分子組成,肌動(dòng)蛋白(actin) 肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白 (actin-binding protein,肌動(dòng)蛋白 actin 兩種存在形式,單體為球形肌動(dòng)蛋白，稱G-actin (globular actin)； 多聚體為纖維狀肌動(dòng)蛋白，稱F-actin (fibrous actin)。 每個(gè)actin單體，外觀呈碟狀，中央有一裂口。有陽(yáng)離子（Mg2+、K+、Na+）、ATP/ADP和肌球蛋白結(jié)合位點(diǎn),細(xì)肌絲的電鏡圖象及其模式圖解,二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白,與肌動(dòng)蛋白纖維結(jié)合，調(diào)節(jié)不同功能，已知的微絲結(jié)合蛋白有100多種。 與F-肌動(dòng)蛋白

53、的聚合有關(guān)的蛋白 與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白 與微絲收縮有關(guān)的蛋白,肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白,原肌球蛋白和肌鈣蛋白在橫紋肌細(xì)肌絲中與肌動(dòng)蛋白的結(jié)合,細(xì)肌絲中原肌球蛋白、肌鈣蛋白與肌動(dòng)蛋白的相互關(guān)系 I, 抑制亞基; C, 鈣結(jié)合亞基; T, 原肌球蛋白結(jié)合亞基,三、微絲的組裝,體外：肌動(dòng)蛋白可以在適宜條件下裝配。 胞內(nèi)：依其功能的改變而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，受不同物質(zhì)調(diào)控，有踏車行為,肌動(dòng)蛋白纖維組裝過(guò)程：成核期、延長(zhǎng)期、平衡期,微絲裝配的影響因素,G-肌動(dòng)蛋白濃度 ATP、適宜的溫度、K+和Mg2+ 等離子的存在促進(jìn)微絲組裝。 細(xì)胞內(nèi)部分肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白可抑制微絲組裝。 一些藥物可影響微絲組裝，如 細(xì)胞松馳素B

54、破壞微絲組裝，鬼筆環(huán)肽使微絲穩(wěn)定,四、微絲的功能,一）構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞的形態(tài),微絲的功能,微絲與細(xì)胞形狀的維持圖解,二）微絲參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng) 變形運(yùn)動(dòng)，胞質(zhì)環(huán)流、胞吞和胞吐作用，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸,變形運(yùn)動(dòng),微絲的功能,富含肌動(dòng)蛋白的皮層為細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力,凝膠,凝膠,溶膠,凝膠,溶膠,溶膠,細(xì)絲蛋白：將微絲連接成立體網(wǎng)架，使外質(zhì)呈凝膠狀態(tài),凝溶膠蛋白：與微絲結(jié)合使之?dāng)嘟?，使外質(zhì)由凝膠變?yōu)槿苣z狀態(tài),溶膠,微絲組裝延長(zhǎng)推動(dòng)質(zhì)膜前移；肌球蛋白牽引微絲與其發(fā)生相互滑動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生胞質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力,變形運(yùn)動(dòng),凝膠,微絲通過(guò)與肌球蛋白的相互作用，參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸,三）微絲參與細(xì)胞質(zhì)的分裂,微絲的功

55、能,胞質(zhì)分裂（有絲分裂后末期、以斷裂方式分開(kāi),微絲收縮形成收縮環(huán),肌球蛋白參與,微絲收縮,細(xì)胞凹陷產(chǎn)生分裂溝并最終分離,四）微絲參與受精作用,微絲的功能,五）微絲參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞,微絲的功能,六）微絲參與肌肉收縮,微絲的功能,肌球蛋白II：2條重鏈 4條輕鏈,肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離； ATP水解，引起頭部與肌動(dòng)蛋白弱結(jié)合,Pi釋放，頭部與肌動(dòng)蛋白強(qiáng)結(jié)合，頭部彎曲，引起向細(xì)肌絲(+)端移動(dòng)； ADP釋放。 進(jìn)入新一輪循環(huán),微絲,一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白,二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白,三、微絲的組裝,四、微絲的功能,第四節(jié) 中間纖維 (intermediate filament,

56、中間纖維也稱居間纖維或中等纖維，是由不同的蛋白質(zhì)組成的空心纖維結(jié)構(gòu)，直徑10nm，介于微管和微絲之間，故名。 IF是最穩(wěn)定、堅(jiān)韌的細(xì)胞骨架成分，主要起支撐作用。 IF在細(xì)胞中圍繞著細(xì)胞核分布，成束成網(wǎng)，并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié),一、中間纖維的結(jié)構(gòu)和中間纖維蛋白,中間纖維蛋白分子，是長(zhǎng)的線性蛋白，已發(fā)現(xiàn)60多種。 共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：頭部，桿狀區(qū)和尾部構(gòu)成。 螺旋桿狀區(qū)桿狀區(qū)由一個(gè)310個(gè)氨基酸殘基形成，兩端是非螺旋化的球形頭（N端）尾（C端）部構(gòu)成。 桿狀區(qū)是高度保守的， 頭部和尾部的氨基序列在不同類型的中間纖維中變化較大,不同細(xì)胞中中間絲的化學(xué)組分不一樣，但結(jié)構(gòu)相似,中間纖維的結(jié)合蛋白（i

57、ntermediate filament associated protein，IFAP）的功能是使中間纖維交聯(lián)成束、成網(wǎng)，并把中間纖維交聯(lián)到質(zhì)膜或其它骨架成分上。 已知的IFAPs約15種左右，分別與特定的中間纖維結(jié)合，如： flanggrin使角蛋白交聯(lián)成束。 Plectin將波形蛋白纖維與微管交聯(lián)在一起。 Ankyrin把結(jié)蛋白纖維與質(zhì)膜連在一起,二、IF 的結(jié)合蛋白,IFAPs的共同特點(diǎn)： 具有中間纖維特異性。 表達(dá)有細(xì)胞專一性。 不同的IFAP可存在于同一細(xì)胞中與不同的中間纖維組織狀態(tài)相聯(lián)系。 在細(xì)胞中某些IFAP的表達(dá)與細(xì)胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān),三、中間纖維的組裝,四、中間纖維的功

58、能,一） 構(gòu)成細(xì)胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng),中間纖維的功能,二） 為細(xì)胞提供機(jī)械強(qiáng)度支持,中間纖維的功能,三） 參與細(xì)胞的分化,中間纖維的功能,四） 參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞,中間纖維的功能,細(xì)胞骨架3種成分的比較（表2-6-7,第五節(jié) 細(xì)胞骨架與疾病,一）阿爾茨海默病 Tau蛋白被異常磷酸化 形成神經(jīng)纖維纏結(jié)NFT 失去和微管結(jié)合的活性 導(dǎo)致正常微管解聚 軸突轉(zhuǎn)運(yùn)受損,二）纖毛不動(dòng)綜合癥 由纖毛結(jié)構(gòu)缺陷引起，表現(xiàn)為慢性鼻炎、中耳炎、支氣管炎、男性不育等,三）細(xì)胞骨架系統(tǒng)與腫瘤 不同類型細(xì)胞具有不同類型中間絲，可作為細(xì)胞類型區(qū)分的標(biāo)志之一。因此可作為腫瘤來(lái)源診斷和分類鑒別的工具,問(wèn)答： 1、簡(jiǎn)述微管的化學(xué)

59、組成及其結(jié)構(gòu)。 2、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有哪兩種機(jī)制？ 3、簡(jiǎn)述肌球蛋白介導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的機(jī)制。 4、簡(jiǎn)述染色體分離機(jī)制,思考題,名詞解釋： 1、動(dòng)力蛋白（motor protein） 2、微管組織中心（ microtubule organizing center,MTOC ） 3、肌球蛋白（myosin） 4、肌動(dòng)蛋白（actin） 5、驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin,The End,第八章 細(xì)胞核 (Nucleus,細(xì)胞核是是細(xì)胞遺傳（細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的RNA轉(zhuǎn)錄的中心）與代謝的調(diào)控信息中心。 細(xì)胞核的大小、位置和數(shù)量常因細(xì)胞的類型不同而有很大差異。 核質(zhì)比=細(xì)胞核的體積 / 細(xì)胞質(zhì)的體積 真核細(xì)胞通常只有一個(gè)

60、細(xì)胞核，但肝細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞等可有幾個(gè)到多個(gè)核,細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)組成,核膜 染色質(zhì) 核仁 核基質(zhì),第一節(jié) 核 膜,核膜（ nuclear membrane ）又稱核被膜（nuclear envelope），為雙層膜結(jié)構(gòu),一、核膜的化學(xué)組成 以蛋白質(zhì)與脂質(zhì)為主，含少量核酸。 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具相似成分,二、核膜的亞微結(jié)構(gòu),不對(duì)稱雙層膜、核周間隙、核孔、核纖層,外核膜（outer nuclear membrane） 與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，外表面附著核糖體。 內(nèi)核膜（inner nuclear membrane） 無(wú)核糖體附著，內(nèi)側(cè)有一層致密的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)，稱為核纖層，有支持核膜的作用,一）核膜的雙層膜結(jié)構(gòu)