医学细胞生物学终稿课件

第一篇医学细胞生物学第一章医学细胞生物学概述第二章生命的根本单位-细胞第三章细胞膜第四章细胞质第五章细胞核第六章细胞增值第七章干细胞与细胞工程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〕细胞生物学学的开展历程〔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(cellbiology)：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，探讨细胞的根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、发生开展和防治的科学。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信息传递细胞生物学研究内容细胞生物学开展的几个主要阶段1.细胞的发现和细胞学说创立时期：1665—19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集合；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根底生物和医学：两者关系密切，现代共同开展。光学显微镜电子显微镜R=0.2µm×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。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。细胞的别离和培养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+第二章生命的根本单位-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.N4种少量元素：S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe8种微量元素：Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba10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根本单位。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)根本结构单位：核苷酸碱基DNA核苷核苷酸戊糖RNA磷酸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〕互补配对原那么必须是：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(glycosidicbond)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的根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〕碱基互补配对原那么碱基只有4种：A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶〕、T(胸腺嘧啶)互补配对原那么必须是：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)碱基互补原那么：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根底。根本结构单位：氨基酸根本化学键：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，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β-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根底，被破坏那么活性丧失，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〕细胞的根本共性所有细胞外表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根本特点：(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0.1-0.3μm。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根本结构：核区、细胞膜、细胞壁、细胞质、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〔1~10µm〕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〔10~100µm〕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，有假设干对染色体。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根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外表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-糖蛋白细胞膜的根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。球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。简单扩散转运分子通道扩散易化扩散

被动运输ATP电化学梯度细胞质细胞外间隙脂双层通道蛋白载体蛋白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→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：分解胞内的外来物质及去除衰老、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局部；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：去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囊泡类型GTP酶组成与衔接蛋白运输方向网格蛋白有被囊泡ARFClathrin重链与轻链，AP2质膜→内体Clathrin重链与轻链，AP1高尔基体→内体Clathrin重链与轻链，AP3高尔基体→溶酶体，质膜外COPIARFCOPαββ’γδεζ高尔基体→内质网COPIISarSec23/Sec24复合体，Sec13/31复合体，Sec16内质网→高尔基体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〔dynamicinstability〕，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那么使微管解聚。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。影响微丝组装的有关因素：

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ａ螺旋杆部〔三〕中间纤维胞质骨架三种组分的比较微丝微管中间纤维单体肌动蛋白αβ微管蛋白丝状蛋白结合核苷酸ATPGTP无纤维直径5~8nm~25nm~10nm结构双链螺旋13根原纤维组成空心管状纤维8个4聚体或4个8聚体组成的空心管状纤维极性有有无组织特异性无无有蛋白库有有无踏车行为有有无动力结合蛋白肌球蛋白动力蛋白，驱动蛋白无特异性药物细胞松驰素鬼笔环肽秋水仙素，长春新碱，紫杉醇

胞质环、核质环辐〔柱状亚单位、腔内亚单位、环带亚单位〕中央栓一、核膜结构：①外核膜②内核膜③核周间隙④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第十三章细