細(xì)胞生物學(xué)課件05細(xì)胞實(shí)況-15送

細(xì)胞生物學(xué)課件05細(xì)胞實(shí)況-15送細(xì)胞概述與結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境與物質(zhì)運(yùn)輸能量轉(zhuǎn)換與信號(hào)傳遞遺傳信息表達(dá)與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化與凋亡細(xì)胞間相互作用與通訊現(xiàn)代技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用細(xì)胞概述與結(jié)構(gòu)01細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位。細(xì)胞具有獨(dú)立的代謝系統(tǒng)，能夠合成自身所需物質(zhì)并分解代謝廢物。細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖，是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。細(xì)胞定義及功能細(xì)胞大小差異顯著，從幾微米到幾百微米不等。同一生物體內(nèi)不同種類的細(xì)胞形態(tài)和大小也可能不同。細(xì)胞形態(tài)多樣，包括球形、橢圓形、立方形、柱狀、扁平形等。細(xì)胞形態(tài)與大小細(xì)胞膜是細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)，由脂質(zhì)雙層和蛋白質(zhì)組成，具有選擇透過性。細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜內(nèi)的半透明物質(zhì)，包括細(xì)胞器和細(xì)胞骨架等結(jié)構(gòu)。細(xì)胞核是細(xì)胞的控制中心，含有遺傳物質(zhì)DNA，控制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。細(xì)胞膜、質(zhì)、核結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境與物質(zhì)運(yùn)輸02細(xì)胞內(nèi)液主要由水、無機(jī)鹽、有機(jī)小分子和生物大分子等組成，其中水是主要成分，占細(xì)胞內(nèi)液總量的90%以上。細(xì)胞內(nèi)液是細(xì)胞代謝的主要場(chǎng)所，為細(xì)胞內(nèi)的各種生化反應(yīng)提供必要的環(huán)境和條件，同時(shí)維持細(xì)胞的正常形態(tài)和結(jié)構(gòu)。細(xì)胞內(nèi)液組成及作用細(xì)胞內(nèi)液作用細(xì)胞內(nèi)液組成物質(zhì)順濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的方式，包括簡(jiǎn)單擴(kuò)散和易化擴(kuò)散兩種類型。簡(jiǎn)單擴(kuò)散是脂溶性物質(zhì)或少數(shù)不帶電荷的極性小分子物質(zhì)順濃度梯度通過細(xì)胞膜的運(yùn)輸方式；易化擴(kuò)散是帶電離子在通道蛋白或載體蛋白的幫助下順濃度梯度跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞健１粍?dòng)運(yùn)輸物質(zhì)逆濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞的方式，需要消耗細(xì)胞代謝所產(chǎn)生的能量。主動(dòng)運(yùn)輸保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動(dòng)的需要，主動(dòng)選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)。主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞方式膜泡運(yùn)輸真核細(xì)胞中維持細(xì)胞區(qū)域化結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)細(xì)胞功能的一個(gè)重要過程。細(xì)胞質(zhì)膜包裹著各種蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子形成膜泡，將其攜帶的物質(zhì)準(zhǔn)確地運(yùn)送到目標(biāo)位置。囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)一種特殊的膜泡運(yùn)輸方式，主要涉及到大分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。在囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，蛋白質(zhì)等物質(zhì)被包裹在囊泡內(nèi)部，通過囊泡與細(xì)胞質(zhì)膜的融合或分離實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。膜泡運(yùn)輸和囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)能量轉(zhuǎn)換與信號(hào)傳遞03ATP合成途徑光合作用和細(xì)胞呼吸是ATP合成的主要途徑，其中光合作用在葉綠體中通過光能驅(qū)動(dòng)水的光解和CO2的固定來合成ATP，而細(xì)胞呼吸在線粒體中通過氧化磷酸化過程產(chǎn)生ATP。ATP分解途徑ATP分解產(chǎn)生ADP和磷酸根，同時(shí)釋放出能量供細(xì)胞使用。這個(gè)過程是可逆的，并且受到細(xì)胞內(nèi)能量狀態(tài)的調(diào)節(jié)。ATP合成與分解途徑信號(hào)分子是一類能夠傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)，包括激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子等。它們通過與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合來傳遞信息。信號(hào)分子受體是靶細(xì)胞上的一種蛋白質(zhì)，能夠與信號(hào)分子特異性結(jié)合并將信號(hào)分子攜帶的信息傳遞給細(xì)胞。受體的種類和數(shù)量決定了細(xì)胞對(duì)信號(hào)分子的敏感性和反應(yīng)程度。受體信號(hào)傳遞機(jī)制簡(jiǎn)介G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞G蛋白偶聯(lián)受體是一類膜受體，與G蛋白結(jié)合后能夠激活或抑制下游的效應(yīng)器，從而產(chǎn)生一系列的生理反應(yīng)。這類信號(hào)傳遞途徑在神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)中都有重要作用。酶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞酶聯(lián)受體是一類具有酶活性的膜受體，它們能夠催化底物發(fā)生磷酸化等反應(yīng)，并將信號(hào)傳遞給下游的效應(yīng)器。這類信號(hào)傳遞途徑在細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和凋亡等過程中發(fā)揮重要作用。離子通道受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞離子通道受體是一類能夠形成離子通道的膜受體，它們通過與信號(hào)分子結(jié)合后改變自身構(gòu)象，從而調(diào)節(jié)離子的跨膜流動(dòng)。這類信號(hào)傳遞途徑在神經(jīng)和肌肉細(xì)胞的興奮過程中起重要作用。受體介導(dǎo)信號(hào)傳遞遺傳信息表達(dá)與調(diào)控04在細(xì)胞分裂間期，以親代DNA為模板合成子代DNA的過程，具有半保留復(fù)制、邊解旋邊復(fù)制等特點(diǎn)。DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過程。在核糖體上，以mRNA為模板，tRNA為運(yùn)載工具，合成具有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)的過程。030201DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程03表觀遺傳學(xué)在基因表達(dá)調(diào)控中的作用通過影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和DNA甲基化等方式，調(diào)控基因的表達(dá)。01原核生物基因表達(dá)調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，包括轉(zhuǎn)錄起始、延伸和終止等階段的調(diào)控。02真核生物基因表達(dá)調(diào)控具有多層次和復(fù)雜性，包括轉(zhuǎn)錄前調(diào)控、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和翻譯水平調(diào)控等?；虮磉_(dá)調(diào)控機(jī)制細(xì)胞分化與表觀遺傳學(xué)01細(xì)胞分化過程中，表觀遺傳學(xué)機(jī)制參與調(diào)控基因表達(dá)，使得同一基因在不同細(xì)胞中產(chǎn)生不同的表型。細(xì)胞重編程與表觀遺傳學(xué)02通過改變細(xì)胞的表觀遺傳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)換，如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）的生成。疾病發(fā)生與表觀遺傳學(xué)03表觀遺傳學(xué)異?？蓪?dǎo)致基因表達(dá)異常，從而引發(fā)疾病，如癌癥、神經(jīng)退行性疾病等。研究表觀遺傳學(xué)有助于揭示疾病的發(fā)生機(jī)制和尋找新的治療方法。表觀遺傳學(xué)在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用細(xì)胞增殖、分化與凋亡05細(xì)胞從一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的全過程。細(xì)胞周期定義間期（DNA合成前期、DNA合成期和DNA合成后期）和分裂期（前期、中期、后期和末期）。細(xì)胞周期階段包括細(xì)胞周期蛋白（cyclins）、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）和細(xì)胞周期檢查點(diǎn)等，共同調(diào)控細(xì)胞周期的進(jìn)程。調(diào)控因子細(xì)胞周期及調(diào)控因子

干細(xì)胞特性及分類干細(xì)胞特性具有自我更新能力和多向分化潛能。干細(xì)胞分類根據(jù)來源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞；根據(jù)分化潛能可分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞。干細(xì)胞應(yīng)用在再生醫(yī)學(xué)、組織工程和疾病治療等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。細(xì)胞在基因控制下的程序性死亡過程。細(xì)胞凋亡定義包括外源性途徑（死亡受體途徑）和內(nèi)源性途徑（線粒體途徑）兩種主要途徑。細(xì)胞凋亡途徑涉及一系列基因的激活、表達(dá)和調(diào)控，如Bcl-2家族、caspase家族等，最終導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞和DNA片段化等凋亡特征的出現(xiàn)。凋亡機(jī)制細(xì)胞凋亡途徑和機(jī)制細(xì)胞間相互作用與通訊06錨定連接通過細(xì)胞骨架將相鄰細(xì)胞或細(xì)胞與基質(zhì)連接起來的連接方式，包括橋粒和半橋粒。緊密連接相鄰細(xì)胞間通過緊密連接蛋白形成連續(xù)的封閉帶，阻止物質(zhì)從細(xì)胞間隙通過。通訊連接通過細(xì)胞間形成的通道進(jìn)行細(xì)胞間的物質(zhì)交換和信息交流，如間隙連接。細(xì)胞間連接方式細(xì)胞分泌的信號(hào)分子作用于鄰近細(xì)胞，調(diào)節(jié)其生理活動(dòng)。旁分泌細(xì)胞分泌的信號(hào)分子作用于自身，調(diào)節(jié)自身生理活動(dòng)。自分泌包括蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸及其衍生物等。信號(hào)分子的種類旁分泌和自分泌信號(hào)傳遞神經(jīng)系統(tǒng)通過神經(jīng)元和神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)機(jī)體各器官和組織進(jìn)行快速而精確的調(diào)節(jié)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)通過分泌激素進(jìn)入血液，對(duì)遠(yuǎn)距離的靶器官和組織進(jìn)行調(diào)節(jié)。內(nèi)分泌調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)通過免疫細(xì)胞和免疫分子對(duì)機(jī)體進(jìn)行防御和保護(hù)，同時(shí)參與機(jī)體的生理調(diào)節(jié)。免疫調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的相互作用和調(diào)節(jié)關(guān)系，共同維持機(jī)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生理功能。神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)的相互作用神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)現(xiàn)代技術(shù)在細(xì)胞生物學(xué)中應(yīng)用07光學(xué)顯微鏡利用可見光和特殊光學(xué)系統(tǒng)觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，分辨率受限于光的波長(zhǎng)。電子顯微鏡利用電子束代替光束，通過電磁透鏡成像，分辨率可達(dá)原子級(jí)別，能夠觀察細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。激光共聚焦顯微鏡結(jié)合激光、光學(xué)和電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維成像和熒光標(biāo)記，用于研究活細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程。顯微鏡技術(shù)進(jìn)展基因編輯技術(shù)原理及應(yīng)用用于研究基因功能、構(gòu)建疾病模型、開發(fā)基因療法和培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物等?；蚓庉嫅?yīng)用利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行定點(diǎn)切割，通過DNA修復(fù)機(jī)制引入突變或插入外源基因，實(shí)現(xiàn)基因敲除、敲入或定點(diǎn)突變。CRISPR-Cas9技術(shù)利用TALEN蛋白識(shí)別并切割目標(biāo)DNA序列，實(shí)現(xiàn)基因編輯，具有較高的靈活性和特異性。TALEN技術(shù)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序單細(xì)胞基因組測(cè)序單細(xì)胞蛋白質(zhì)組測(cè)序單細(xì)胞測(cè)序應(yīng)用單細(xì)胞測(cè)序技