医学细胞生物学终稿PPT文档资料.ppt

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1、第一章 医学细胞生物学概述,重点难点,重点：（1）细胞生物学的概念（2）细胞生物学的研究内容（3）细胞生物学学的发展历程（4）医学细胞生物学与细胞生物学的关系 难点：医学细胞生物学的研究方法,细胞生物学(cell biology)：从细胞的显微水平、亚显微水平和分子水平三个水平对细胞的各种生命活动开展研究，探讨细胞的基本生命活动规律的科学。医学细胞生物学（medical）：运用细胞生物学的理论和方法，研究人体细胞的形态结构与功能等生命活动规律和人类疾病、发生发展和防治的科学。,第一节 医学细胞生物学及其研究内容,细胞的形态和结构 代谢 增殖和分化 遗传和变异 衰老和死亡 起源与进化 兴奋与运动

2、 信息传递,细胞生物学研究内容,细胞生物学发展的几个主要阶段,1.细胞的发现和细胞学说创立时期：166519世纪中叶以形态描述为主的生物科学时期显微镜、细胞学说2.经典细胞学时期：19世纪中叶到20世纪初期在显微镜下的细胞形态和分裂活动的描述原生质、细胞分裂、细胞器3.实验细胞学时期：20世纪初到20世纪中叶采用多种实验手段对细胞的生理生化功能进行研究；细胞学与各门学科的交融与汇合；4.亚显微结构与分子细胞学时期：20世纪中叶至今电子显微镜、分子生物学的研究,细胞生物学与医学,细胞生物学是医学的重要基础,生物和医学：两者关系密切，现代共同发展。,显微镜技术,光学显微镜,电子显微镜,R=0.2m

3、 500 显微结构,R=0.1nm 1,000,000 亚显微结构,组成：（1）光学放大系统（2）照明系统（3）机械和支架系统组织切片制备过程：固定、包埋、切片、染色,1、光学显微镜,第二节 医学细胞生物学的研究方法,利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。,结构：（1）电子束照明系统（2）成像系统（3）真空系统（4）观察记录系统（5）电源系统电镜标本制备技术：固定、脱水、包埋、切片、染色分辨率是指能够区分相近两点的最小距离（R），分辨率由光源的波长、物镜的镜口角、介质折射率三种因素决定。R=0.61/n Sin=0.61/NA 放大率：最终成像的

4、大小与原物体大小的比值。,2、电子显微镜,根据电子光学原理，用电子束作为光源，电磁透镜代替光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。,细胞的分离和培养,1、制备单个细胞悬液 将组织制备成游离的细胞悬液通过破坏细胞外基质和细胞间连接来获得。经典方法是：蛋白水解酶（胰蛋白酶酶或胶原酶）：消化细胞间结合物质金属离子螯合物（如乙二铵四乙酸（EDTA）：除去细胞互相黏着所依赖的Ca2+,2、分离不同类型细胞（一）差速离心或密度梯度离心差速离心 原理：根据细胞的大小不同进行细胞的分离 方法：从低速到高速逐级沉降 分离对象：体积、质量差别较大的颗粒密度梯度离心 原理：分离的细胞组分放在已形成

5、密度梯度的物质（如蔗糖）溶液的表面，在这种条件下进行离心，不同组分以不同的沉降速度沉降，形成不同的沉降带。（二）流式细胞技术 利用流式细胞仪从多细胞悬液中分离目的细胞。样品处理：用带有荧光的特异抗体标记待分离的细胞 分离速度：2万个细胞/S 分离纯度：95%,3、细胞培养 细胞在体外的培养技术，即无菌条件下，从活体组织分离出特定细胞,模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件，使之能够继续生存、生长以至增殖的方法。（原代培养、传代培养、细胞系）原代培养：直接从体内获取的组织或细胞进行的首次培养。传代培养：当原代细胞经增殖达到一定密度后，将细胞分散，从一个培养器以一定比例移到另一个或几个容器中的扩大

6、培养。细胞系：将无休止进行繁殖并带有癌变特点，在培养条件中可无限地传代的细胞。4、细胞融合 真核细胞通过介导和培养，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程,细胞组分的分级分离将细胞进行裂解，获得各种有功能的细胞器和生物大分子技术，叫分级分离。（方法同细胞的分离）,第二章 生命的基本单位-细胞,重点难点,重点：（1）掌握细胞的化学组成（2）核酸、DNA、RNA、蛋白质的结构功能难点：（1）DNA与RNA的区别（2）原核细胞与真核细胞结构和功能的异同,元素组成主要元素：C.H.O.N 4种少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe 8种微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.

7、Si.Sr.Ba 10种分子组成无机化合物：水、无机盐有机化合物：糖、脂、维生素、蛋白质（酶）、核酸。,第一节 细胞的化学组成,细胞的小分子物质一、水水是细胞内最重要的无机小分子，占细胞总重量的70%。大多数代谢过程都需要水参与。二、无机盐占细胞总重量的19%左右，以离子形式存在。维持细胞内的渗透压和酸碱平衡。作为酶的辅助因子。三、有机小分子是细胞代谢过程中的中间产物，也是构成生物大分子的基本单位。主要包括：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。,细胞的大分子物质一、核酸（一）核酸的化学组成种类：脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)基本结构单位：核苷酸 碱基DNA 核苷 核苷酸 戊糖RNA 磷酸

8、1、碱基碱基组成：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶）、T(胸腺嘧啶)、U(尿嘧啶)（图1所示）DNA是A、T、C、G（不含U）；RNA是A、U、C、G（不含T）互补配对原则必须是：A和T（或U）配对，C和G配对,2、戊糖（五碳糖）RNA中的戊糖是D-核糖（即在2号位上连接的是一个羟基）；DNA中的戊糖是D-2-脱氧核糖（即在2号位上只连一个H）。,3、核苷 核苷是戊糖与碱基之间以糖苷键(glycosidic bond)相连接而成。戊糖中C-1与嘧啶碱的N-1或者与嘌吟碱的N9相连接，戊糖与碱基间的连接键是N-C键，一般称为N-糖苷键。,4、核苷酸 核苷中的戊糖5碳原子上羟基被磷酸酯化形成

9、核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。依据磷酸基团的多少，有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。,（二）DNA的结构与功能1953年Watson和Crick提出B-DNA分子的双螺旋结构模型。DNA的基本单位是脱氧核苷酸，脱氧核苷酸是由一分子磷酸，脱氧核糖和含氮碱基来组成。如图：,（1）碱基互补配对原则 碱基只有4种：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶）、T(胸腺嘧啶)互补配对原则必须是：A和T配对，C和G配对。C+T+A+G=1，C=G，A=T。（2）DNA的自我复制 DNA分子的自我复制指的是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。DNA分子通过自我复制，使遗传信息从

10、亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。,（三）RNA的结构、功能与分类碱基的组成：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶）、U(尿嘧啶)碱基互补原则：A和U互补，C和G互补。RNA的分类：信使RNA(mRNA）：指导特定蛋白质合成过程。转运RNA(tRNA）：转运氨基酸，参与蛋白质的合成。核糖体RNA(rRNA）：是核糖体组成成分。,二、蛋白质功能：构成细胞的主要成分，是各种生命物质的主要结构基础。基本结构单位：氨基酸基本化学键：肽键氨基酸：参与组成蛋白质的氨基酸有20种，主要以侧链（R）区别-蛋白质特异性和多样性。氨基酸通过肽键相连形成多肽链。,（1）蛋白质的化学组成蛋白质是由C，H，

11、O，N，P，S等元素组成。（2）蛋白质的化学组成一级结构：肽键，少量二硫键二级结构：a螺旋和-折叠。三级结构：三维空间结构。四级结构：多肽链间通过次级键相互形成空间结构。其中，每个具有独立三级结构的多肽链单位称亚基。,（3）蛋白质的结构和功能的关系多肽链合成，形成一定的空间构象是其功能活性基础，被破坏则活性丧失，复性后，构象复原，活性也能再恢复。（4）酶具有催化作用的蛋白质。酶的特点：具有高效性，专一性和多样性。,三、脂类组成：1、三酰甘油（脂肪、甘油三酯）2、类脂功能：1、构成细胞膜的主要成分；2、能量。四、糖类 细胞中主要的能源物质。糖类有单糖、寡糖和多糖等。1、糖蛋白2、糖脂,（一）细胞

12、的基本共性所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。所有细胞都有核糖体。所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。（二）细胞的大小、形态和数目（自学）,第二节 细胞的大小和形态,原核细胞原核细胞的基本特点：(1)遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个裸露的环状DNA构成；(2)细胞内没有分化具有专门结构与功能的细胞器和细胞核支原体（mycoplasma）是目前发现最小、最简单的细胞，直径只有0.1-0.3m。它具有的唯一细胞器是核糖体。细菌是原核细胞的典型代表细菌的形态结构 基本结构：核区、细胞膜、细胞壁、细胞

13、质、核糖体 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛,第三节 原核细胞与真核细胞,真核细胞生物膜系统：质膜、各种独立、重要的内膜系统。遗传信息表达结构系统：染色质、核仁、核糖体。细胞骨架系统：胞质骨架（微丝、微管、中间纤维）与核骨架（核基质、核纤层）核糖体与胞质溶胶,原核细胞与真核细胞的比较,特征,原核细胞,真核细胞,细胞大小细胞核细胞器核糖体染色体内膜系统细胞骨架细胞壁转录和翻译细胞分裂,较小（110m）无核仁和核膜无（除核糖体外）70S（50S+30S）只有一条DNA，DNA裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合，染色体为单数。无无主要组分为肽聚糖出现在同一时间和地点（细胞质中）无丝分裂,较大（10100 m）,

14、有核仁和核膜,有各种细胞器,80S（60S+40S）,有几条DNA，DNA与组蛋白和酸性蛋白结合，有若干对染色体。,复杂,有微管，微丝等,主要组分为纤维素,出现在不同时间和地点（转录在核内，翻译在细胞质中）,有丝分裂和减数分裂,第三章 细胞膜与物质的跨膜运输,膜脂生物膜基本骨架膜蛋白多种方式与脂双层结合膜糖共价结合与质膜表面,磷脂胆固醇糖脂,内在膜蛋白（跨膜蛋白）外在膜蛋白（外周蛋白）脂锚定蛋白（脂连接蛋白）,与脂类结合-糖脂与蛋白结合-糖蛋白,细胞膜的基本骨架,细胞膜的特征：细胞膜具有不对称性、流动性细胞膜的分子结构模型：流动镶嵌模型生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。球形的膜蛋白

15、以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。,主动运输,小分子物质的跨膜运输,载体蛋白和通道蛋白的异同？通道蛋白（离子通道、门控通道）的种类？主动运输和被动运输的特点？,离子泵直接驱动的主动运输,离子浓度驱动的协同运输,胞吞作用的形式：吞噬作用 胞饮作用 受体介导的内吞作用,大分子和颗粒物质的跨膜运输,第五章 细胞内膜系统与囊泡运输,核糖体附着的支架新生多肽的折叠装配蛋白质的糖基化蛋白质的胞内运输,脂类合成和转运解毒作用糖原代谢贮积钙离子胃酸、胆汁的合成,内质网,葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被认为是标志酶,蛋白质转入内质网合成的过程：信号肽与SRP结合肽链延伸暂停SRP与受体结合SRP脱离信号肽

16、肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔信号肽切除肽链延伸至终止 核糖体大小亚基解聚,结构：扁平囊泡、小囊泡、大囊泡极性：顺面高尔基网状结构、高尔基中间膜囊、反面高尔基网状结构功能：高尔基复合体是细胞内蛋白质运输分泌的中转站 高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所（糖蛋白的 加工与合成、蛋白质的水解加工）高尔基复合体是胞内蛋白质的分选和膜泡定向运输的枢纽,高尔基复合体,高尔基体的标志酶为糖基转移酶,溶酶体以其功能状态的不同可区分为初级溶酶体、次级（自噬、异噬）溶酶体、三级溶酶体溶酶体以其形成过程的不同可区分为两大类型：内体性溶酶体、吞噬性溶酶体,溶酶体,功能：分解胞内的外来

17、物质及清除衰老、残损的细胞器；具有物质消化和营养功能；是机体防御保护功能的组成部分；参与某些腺体组织细胞分泌过程的调节；在生物个体发育过程中起重要作用,酸性磷酸酶是溶酶体的标志酶,酶类组成：氧化酶类、过氧化氢酶类、过氧化物酶类功能：清除细胞代谢过程中产生的过氧化氢及其他毒性物质 有效调节细胞氧张力 参与细胞内脂肪酸等分子物质的分解转化,过氧化物酶体,过氧化氢酶是过氧化物酶体的标志性酶,囊泡与囊泡转运,第六章 线粒体,超微结构：外膜、内膜、内外膜转位接触点、基质、基粒,线粒体的遗传体系,核编码蛋白质向线粒体的转运,细胞骨架（cytoskeleton）：是指真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系。包括微

18、管、微丝、中间纤维（一）微管结构：,第七章 细胞骨架,微管的装配主要表现为动态不稳定性（dynamic instability），即增长的微管末端有微管蛋白-GTP帽，在微管组装期间或组装后GTP被水解成GDP，从而使GDP-微管蛋白成为微管的主要成分。微管蛋白-GDP帽及短小的微管原纤维从微管末端脱落则使微管解聚。,装配动力学：,微管的功能：支持和维持细胞的形态；参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成；参与细胞内物质运输；维持细胞器胞内定位；参与染色体运动，调节细胞分裂；参与胞内信号转导。,微管组织中心,（二）微丝：肌动蛋白丝装配模型踏车模型：微丝装配时，肌动蛋白添加的速率等于解离的速率时，微丝净长度

19、不变非稳态动力学模型：ATP是调节微丝组装的动力学不稳定性的主要因素。,肌动蛋白、ATP、Na+、K+离子细胞松弛素B：破坏微丝组装。鬼笔环肽：抑制微丝解聚。,微丝的功能：构成细胞的支架、支持细胞的形态；参与细胞运动；参与细胞分裂；参与肌肉收缩；参与胞内物质运输；参与胞内信号传递,中间纤维的功能：在细胞内形成完整的网状骨架系统；为细胞提供机械强度支持；参与细胞连接；参与胞内信息传递及物质运输；维持细胞核膜稳定；参与细胞分化,中间纤维单体,-螺旋杆状区,非螺旋区,头部（N-端）、尾部（C-端）,310个氨基酸残基组成的螺旋杆部,（三）中间纤维,胞质骨架三种组分的比较,胞质环、核质环辐（柱状亚单位

20、、腔内亚单位、环带亚单位）中央栓,一、核膜,结构：外核膜 内核膜 核周间隙 核孔,第八章 细胞核,核孔复合体的捕鱼笼式结构模型：,核定位信号介导亲核蛋白入核,二、染色质与染色体组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA常染色质和异染色质染色质组装成染色体染色体结构：着丝粒、主缢痕、次缢痕、端粒、随体,核小体结构,三、核仁结构组分：纤维中心、致密纤维组分、颗粒成分功能：rRNA转录加工、核糖体大小亚基的组装,第十、十一章 细胞连接与胞外基质,无丝分裂：又称直接分裂，由Remark（1841）发现于鸡胚血细胞，不涉及纺锤体形成及染色体变化。有丝分裂又称为间接分裂，由Fleming（1882）年首次

21、发现于动物，Strasburger(1880)发现于植物。减数分裂（meiosis）：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。,第十三章 细胞分裂与细胞周期,根据细胞形态结构的变化，有丝分裂期被人为划分为四个时期：前期（prophase）；中期（metaphase）；后期（anaphase）；末期（telophase）。核分裂及胞质分裂,特点：染色质凝缩；分裂极确立与纺锤体开始形成；核仁解体；核膜消失。,所有染色体排列到赤道面上。有丝分裂器形成,减数分裂由连续两次核分裂，所以将该过程划分为减数分裂和减数分裂。减数分裂过程中分离的是同源染色体，所以称为异型分裂（heterotypic division

22、）或减数分裂（reductional division）。减数分裂过程中分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，所以称为同型分裂（homotypic division）或均等分裂（equational division）。,细线期（leptotene）,偶线期（zygotene）,粗线期（pachytene）,双线期（diplotene）,终变期（diakinesis）,减数分裂前期各个时期,概念：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均有明显的差异，形成这种稳定的差异的过程称为细胞分化。细胞决定细胞去分化与转分化细胞分化的时空特异性,第十四章 细胞分化,细胞衰老的概念：细胞在正常条件下发生的细胞生理功能衰退和增殖能力的减弱，以及细胞形态发生改变并趋向死亡的现象。形态学改变 生物大分子的改变,第十五章 细胞衰老与细胞死亡,细胞死亡,1 名词解释2 选择3 填空4判断5 简答6 论述,题型,复习原则：理解+图表+记忆,