第二章细胞生物学工程

第二章细胞生物学工程第1页，课件共84页，创作于2023年2月第二章细胞生物学基础前言：细胞与细胞生物学第一节：细胞的类型、结构和功能1、细胞的类型2、细胞的结构3、各亚细胞结构的结构与功能第二节:细胞的胞外基质、细胞与细胞间的联系1、细胞的胞外基质2、细胞间连接3、细胞信号转导第三节:细胞的生活史1、细胞分裂与分化2、细胞衰老3、细胞的凋亡4、细胞的癌变第2页，课件共84页，创作于2023年2月前言：细胞与细胞生物学如何学好细胞生物学？细胞生物学的三条主线：1）组成、结构与功能。2）物质代谢:同化与异化。3）信息传递。第3页，课件共84页，创作于2023年2月前言：细胞与细胞生物学细胞是：生物形态结构和功能的基本单位。1：构成有机体的基本单位，具有自我复制的能力，是有机体生长发育的基础；2:代谢与功能的基本单位，具有完整的代谢和调节体系，不同的细胞执行不同的功能；3:遗传的基本单位，具有发育的全能性。第4页，课件共84页，创作于2023年2月细胞生物学是：研究细胞的结构、功能和生活史的学科。分三个层次：1）显微水平，光学显微镜下可见的结构。2）超微水平，电子显微镜下可见的结构。3）分子水平，细胞结构的分子组成，及其在生命活动中的作用。前言：细胞与细胞生物学第5页，课件共84页，创作于2023年2月第一节：细胞的类型、结构和功能1、细胞的类型2、细胞的结构3、各亚细胞结构的结构与功能第6页，课件共84页，创作于2023年2月1、细胞的类型第7页，课件共84页，创作于2023年2月一、生物的分类具备细胞结构的生物分类：

不具备细胞结构的生物还有：病毒，朊病毒。第8页，课件共84页，创作于2023年2月真核细胞eukaryoticcell：具有核被膜nuclearenvelope和核仁nucleolus。原核细胞prokaryoticcell：核区nuclearregion没有核膜，称其为拟核。二、细胞的种类—二分法第9页，课件共84页，创作于2023年2月三、细胞的形状和大小细胞骨架对于细胞形态的构建维持具有重要作用。单细胞生物的形态通常与细胞外沉积物有关。高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互作用有关。高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往往发生变化。如平滑肌细胞在体内呈梭形，而在离体培养时则可成多角形。动植物细胞在20~30μm间；一般细菌细胞在0.5~5μm；支原体和衣原体，在0.2~0.3μm；第10页，课件共84页，创作于2023年2月大肠杆菌淋病球菌第11页，课件共84页，创作于2023年2月肉毒梭菌弧形霍乱菌第12页，课件共84页，创作于2023年2月草履虫眼虫钟形虫第13页，课件共84页，创作于2023年2月植物气孔细胞木材中的导管第14页，课件共84页，创作于2023年2月人类红细胞巨噬细胞第15页，课件共84页，创作于2023年2月神经元细胞人类卵细胞与精子细胞第16页，课件共84页，创作于2023年2月2、细胞的结构第17页，课件共84页，创作于2023年2月从形态学分为三部分：质膜（plasmamembrane）。细胞核（nucleus）：具有核被膜和核仁。核仁是形成核糖体的结构域（domain），呈小球状。细胞质（cytoplasm）：包括细胞器和细胞质基质（cytoplasmicmatrix）/胞质溶胶（cytosol）。一、真核细胞的结构第18页，课件共84页，创作于2023年2月细胞器（organelle）：细胞内特定的功能结构域，有两类，一类是膜围成的，构成内膜系统。另一类细胞器是没有膜包围的。主要细胞器有：①内质网、②高尔基体、③溶酶体、④内涵体、⑤线粒体、⑥叶绿体、⑦过氧化物酶体、⑧细胞骨架、⑨中心粒、⑩核糖体。二、真核细胞的细胞器第19页，课件共84页，创作于2023年2月三、动植物细胞的结构

第20页，课件共84页，创作于2023年2月四、原核细胞的结构原核细胞没有核膜，DNA为裸露的环状分子，通常没有结合蛋白。没有恒定的内膜系统，核糖体为70S型，通常称为细菌（bacterium）。第21页，课件共84页，创作于2023年2月五、原核细胞的结构4、细胞壁：主要成分是肽聚糖1、拟核：DNA分子裸露2、核糖体：沉降系数，对抗生素的敏感性4、质粒(plasmid)：核区外裸露的环状DNA5、荚膜、鞭毛与菌毛---与真核细胞的区别第22页，课件共84页，创作于2023年2月3、各亚细胞结构的结构与功能第23页，课件共84页，创作于2023年2月（1）、质膜的流动镶嵌模型：1、细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。2、磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架3、蛋白质分布的不对称性。integralprotein；peripheralprotein；lipid-anchoredprotein；

一、质膜第24页，课件共84页，创作于2023年2月保护细胞；介导细胞连接；物质运输；信息传导；一、质膜（2）、质膜的功能：第25页，课件共84页，创作于2023年2月二、内质网1、RER：呈扁平囊状，排列整齐，有核糖体附着。2、SER：呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。3、细胞不含纯粹的RER或SER，它们分别是ER连续结构的一部分。（1）、内质网的结构第26页，课件共84页，创作于2023年2月（2）、内质网的功能1、粗糙型内质网：主要与蛋白质合成和初步修饰、加工（如蛋白质糖基化等）和转运及与膜之生成有关；

2、光滑型内质网：主要与糖原分解、脂类（包括磷脂和类固醇等）合成、细胞解毒作用及参与横纹肌收缩活动等有关。二、内质网第27页，课件共84页，创作于2023年2月三、高尔基体1、由扁平囊泡堆积而成，有极性。2、分布于内质网与细胞膜间，呈弓形或半球形。3、凸出的一面对着ER称为顺面（cisface），凹进的一面对着质膜称为反面（transface）（1）、高尔基体的结构第28页，课件共84页，创作于2023年2月（2）、高尔基体的主要功能

主要功能将内质网合成的蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。比如：1、蛋白质的糖基化，2、将蛋白水解为活性物质，3、进行膜的转化功能，4、参与形成溶酶体，5、植物细胞壁的形成等。三、高尔基体第29页，课件共84页，创作于2023年2月四、溶酶体

1、由高尔基体分泌形成。2、含有60多种能够水解多糖，

磷脂，核酸和蛋白质的酸性酶，其中，以酸性磷酸酶是标志酶。（1）、溶酶体的结构第30页，课件共84页，创作于2023年2月（2）、溶酶体的功能：细胞内消化：如从低密度脂蛋白（LDL）释放胆固醇，单细胞真核生物籍其消化食物。自体吞噬：清除无用生物大分子，衰老细胞、细胞器、个体发育中多余的细胞。防御作用：如巨噬细胞。参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。形成精子的顶体：使精子能够穿透卵母细胞膜，进入卵母细胞。四、溶酶体第31页，课件共84页，创作于2023年2月五、过氧化物酶体1、不是来自内质网和高尔基体。

2、具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。3、共含有40多种氧化酶，其中以过氧化氢酶为标志酶。（1）、过氧化物酶体的结构第32页，课件共84页，创作于2023年2月在动物中：①参与脂肪酸的β-氧化；②具有解毒作用，过氧化氢酶氧化有害物质，饮入的酒精1/4是在微体中氧化为乙醛。在植物中：①参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢，②在萌发的种子中，进行脂肪的β-氧化。（2）、过氧化物酶体的功能五、过氧化物酶体第33页，课件共84页，创作于2023年2月六、线粒体1、粒状或杆状，分为外膜、内膜、膜间隙和基质四部分。2、外膜标志酶为单胺氧化酶；内膜标志酶为细胞色素C氧化酶3、基质中含环形DNA，及一套完整的转录和翻译体系。具有半自主性。（1）、线粒体的结构第34页，课件共84页，创作于2023年2月细胞“动力工厂”，动物细胞80%的ATP来源于线粒体。通过三羧酸循环降解和脂肪酸氧化途径产能（1）、线粒体的功能六、线粒体第35页，课件共84页，创作于2023年2月七、叶绿体1、由外被、类囊体和基质3部分组成。2、外膜、内膜、类囊体膜3、膜间隙、基质和类囊体腔。4、为半自主性细胞器。（1）、叶绿体的结构：第36页，课件共84页，创作于2023年2月1．光合色素2．集光复合体3．光系统Ⅱ：P6804．细胞色素b6/f复合体5．光系统Ⅰ：P700GlucoseATP光能光反应暗反应七、叶绿体-----光合作用（2）、叶绿体的作用：第37页，课件共84页，创作于2023年2月成分：微丝、微管、中间纤维。单体非共价结合，构成纤维型多聚体。微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。微管确定膜性细胞器的位置和作为运输导轨。中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。其它骨架：核骨架、核纤层、膜骨架、细胞外基质。八、细胞骨架第38页，课件共84页，创作于2023年2月Nucleusstructure结构：①核被膜、②核仁、③核基质、④染色质、⑤核纤层、⑥核孔。功能：①遗传、②发育。

九、细胞核第39页，课件共84页，创作于2023年2月1、染色体---染色体的结构初隘痕次隘痕染色体的结构单位---核小体第40页，课件共84页，创作于2023年2月-----异染色质和常染色质常染色质：处于伸展状态，是具有转录活性的染色质。异染色质：凝缩状态，无转录活性、是遗传惰性区。分为两类：结构异染色质：着丝粒区、端粒区

功能异染色质：一定发育阶段凝集1、染色体第41页，课件共84页，创作于2023年2月2、核仁在细胞间期可见，细胞核内呈圆球形的结构功能是转录rRNA和组装核糖体亚单位。---核糖体工厂核仁在细胞内的存在是动态的：蛋白合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和较多的核仁，反之核仁很小或缺失；在细胞分裂前期消失，末期又重新出现。第42页，课件共84页，创作于2023年2月3、核糖体细胞内蛋白质合成的场所---蛋白质工场

第43页，课件共84页，创作于2023年2月第二节，细胞的胞外基质、细胞与细胞间的联系1、细胞的胞外基质2、细胞间连接3、细胞信号转导第44页，课件共84页，创作于2023年2月1、细胞的胞外基质第45页，课件共84页，创作于2023年2月胶原蛋白Collagen纤粘连蛋白Fibronectin层粘连蛋白laminin蛋白聚糖Proteoglycan弹性蛋白elastin细胞的胞外基质（1）、主要成分是蛋白质和多糖第46页，课件共84页，创作于2023年2月

1、决定细胞的形状：细胞骨架组装细胞形状。2、影响细胞的存活与增值：如上皮细胞脱离胞外基质则发生失巢凋亡（anoikis），称定着依赖性。3、控制细胞的分化：如，成肌细胞在纤粘连蛋白上与在层

粘连蛋白上的表型不一样。4、参与细胞的迁移：细胞的迁移依赖于细胞的粘附与细胞骨架的组装。（2）、细胞外基质的生物学作用：细胞的胞外基质第47页，课件共84页，创作于2023年2月2、细胞间连接第48页，课件共84页，创作于2023年2月一、细胞连接方式是相邻细胞之间通过细胞膜相互联系、协同作用的重要组织方式

。紧密（封闭）连接粘着（锚定）连接间隙（通讯）连接第49页，课件共84页，创作于2023年2月

二、各类连接第50页，课件共84页，创作于2023年2月3、细胞信号转导第51页，课件共84页，创作于2023年2月signalcellchange增殖分化代谢功能应激凋亡一、细胞信号转导

ororlostdisease

第52页，课件共84页，创作于2023年2月第一信使膜受体转导分子第二信使核受体二、细胞信号转导基本过程

第53页，课件共84页，创作于2023年2月第一信使：细胞外小分子信息物质，将信息传递给“第二信使”，进而调节细胞的生理活动和新陈代谢。水溶性信号分子，诸如激素、神经递质、细胞因子及生长因子等。第二信使：将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使，如cAMP、cGMP、IP3、Ca2+。三、细胞信号分子第54页，课件共84页，创作于2023年2月四、受体（receptor）能够识别和选择性结合某种配体（信号分子），多为糖蛋白，分子上具有配体结合区域和产生效应的区域。特点：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。类别：细胞内受体和细胞表面受体。第55页，课件共84页，创作于2023年2月G蛋白介导酪氨酸蛋白激酶介导鸟苷酸环化酶介导核受体介导五、细胞信号转导的主要途径蛋白激酶蛋白激酶/蛋白酶第二信使蛋白激酶/蛋白酶第56页，课件共84页，创作于2023年2月第三节，细胞的生活史1、细胞分裂与分化2、细胞衰老3、细胞的凋亡4、细胞的癌变第57页，课件共84页，创作于2023年2月1、细胞分裂与分化第58页，课件共84页，创作于2023年2月一、什么是细胞周期

细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。分为：G1期(gap1)，分裂完成到DNA复制之前。S期(synthesisphase)，DNA复制阶段。G2期(gap2)，DNA复制完成到分裂之前。M期，又称D期，分裂开始到结束。第59页，课件共84页，创作于2023年2月二、细胞分化的特点1.时空性：细胞分化的实质是在细胞质和细胞核共同作用下，选择性地表达特定的基因，称为差别基因表达。2.定向性：随着细胞的分裂和分化，发育方向逐渐被限定。3.稳定性：动物细胞发生分化之后，其遗传表型保持稳定，通常是不可逆的。4.条件可逆性：在特定条件下，分化细胞的基因活动模式可发生可逆的变化，又回到未分化状态，称为去分化。5.普遍性：个体一生中都进行着细胞分化。干细胞是细胞更新和组织修复的基础。第60页，课件共84页，创作于2023年2月三、细胞分化和增殖的关系增殖信号和分化信号同时作用于干细胞，表现为边分化边增殖;增殖和分化分别独立进行，一些干细胞只增殖不分化，另一些同类干细胞进入终末分化；细胞分化与分裂平行进行，干细胞进行不对称分裂，产生的子细胞一个保持原有干细胞特性，一个则进入终末分化。第61页，课件共84页，创作于2023年2月2、细胞衰老第62页，课件共84页，创作于2023年2月一、细胞衰老Aging，Senescence，指细胞随着年龄增加，机能和结构退行性变化，趋向死亡的不可逆现象。衰老是生命的普遍现象，发生在生态系统、群落、种群、个体、细胞以及分子等不同层次。第63页，课件共84页，创作于2023年2月1、代谢废物积累：如：脑细胞内的β-淀粉样蛋白的积累导致老年性痴呆（AD）。2、线粒体DNA突变：线粒体自由基浓度高，mtDNA是裸露分子，容易发生突变。3、自由基的作用：引起DNA、蛋白质、脂类氧化、变性和交联。4、程序性衰老:生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控制的，衰老是某些基因依次开启或关闭的结果。5、复制性衰老:细胞的增殖次数是有限的，DNA每复制一次端粒就缩短一段，到一定程度，染色体变不稳定，启动细胞凋亡。二、细胞衰老的原因第64页，课件共84页，创作于2023年2月A37yearsoldpatient，AdoueDFP1997三、不正常的衰老成年性早衰症衰老基因过于活跃表达第65页，课件共84页，创作于2023年2月儿童性早衰症三、不正常的衰老第66页，课件共84页，创作于2023年2月3、细胞的凋亡第67页，课件共84页，创作于2023年2月一、细胞死亡的方式细胞死亡并非与机体死亡同步。正常的组织中也发生细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的。1、细胞被动死亡：也就是细胞坏死，细胞受到环境因素伤害，引起细胞死亡的现象。2、细胞主动死亡：细胞凋亡(apposis)或程序化细胞死亡(programmedcelldeath，PCD)，是指机体为调控机体发育，维护内环境稳定,由基因控制的细胞主动性死亡过程。第68页，课件共84页，创作于2023年2月二、细胞凋亡与程序性死亡1、PCD是功能性概念，凋亡是形态学概念2、细胞程序性死亡（PCD）是一种基因指导的细胞自我消亡方式。

3、细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体，导致细胞自发性死亡

；4、PCD的最终结果是凋亡，但凋亡并非都是程序化的。第69页，课件共84页，创作于2023年2月三、细胞凋亡的意义1.生长发育：组织与器官的塑造。2.防御：清除衰老细胞、DNA损伤的细胞、和被病原体感染的细胞。（1）细胞凋亡不足---肿瘤，自身免疫疾病；（2）细胞凋亡过度---神经退行性疾病（AD，帕金森症）、心肌梗塞、再生障碍性贫血、骨组织坏死。第70页，课件共84页，创作于2023年2月4、细胞的癌变第71页，课件共84页，创作于2023年2月肿瘤是细胞在基因水平上失去对生长的调控，导致异常增生。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。恶性肿瘤：即癌症，生长快、具有迁移性。一、细胞的癌变第72页，课件共84页，创作于2023年2月细胞分裂细胞分化细胞衰老细胞凋亡维持细胞正常分裂促进细胞完成正常的生命周期正调控细胞分裂负调控细胞分裂原癌基因抑癌基因（显性）（隐性）二、原癌基因与抑癌基因第73页，课件共84页，创作于2023年2月三、肿瘤形成的内因恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变。一、原癌基因的异常激活原癌基因的结构或调控区发生变异，产物活性增强或增多时，使细胞过度增殖，形成肿瘤。二、抑癌基因的失活通常是一对等位基因均告缺失或都因突变而失去活性时，细胞发生癌变。第74页，课件共84页，创作于2023年2月1、原癌基因产物：①、生长因子②、生长因子受体③、信号转导组分④、细胞周期蛋白⑤、细胞凋亡调节蛋白⑥、转录因子第75页，课件共84页，创作于2023年2月2、抑癌基因的产物主要包括：①、转录调节因子②、负调控转录因子③、周期蛋白依赖性激酶抑制因子④、rasGTP酶活化蛋白⑤、DNA修复因子⑥、磷脂酶⑦、细胞粘附分子第76页，课件共84页，创作于2023年