线粒体 细胞骨架 细胞周期课件

第四节真核细胞的结构器细胞膜细胞质细胞核线粒体细胞骨架细胞周期三、能量转换的细胞器--线粒体(mitochondrion)*1894年R.Altaman首次在动物细胞中发现该细胞器，命名为bioblast。*1897年Benda首次将它命名为mitochondrion。*1900年L.Michaelis用JanusGreenB发现线粒体可进行氧化还原反应。*至20世纪50年代，证实线粒体是进行能量代谢的场所。线粒体细胞骨架细胞周期细胞的“动力工厂”。细胞生命活动80%能量由线粒体提供糖类、脂肪、氨基酸最终氧化释能的场所通过氧化磷酸化反应合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量。三、能量转换的细胞器--线粒体(mitochondrion)线粒体细胞骨架细胞周期光镜下，粒状、杆状或线状。直径0.5-1µm不同类型细胞所含数量差别很大；功能旺盛的细胞mt丰富。如哺乳动物肝细胞约含2000个mt，肾细胞约400个，精子约25个分布多集中于需能高的部位（一）线粒体的形态结构线粒体细胞骨架细胞周期外膜内膜mtDNA膜间隙基质嵴基粒电镜下，二层单位膜套叠成的囊状结构外膜内膜膜间隙基质（内室）（一）线粒体的形态结构线粒体细胞骨架细胞周期外膜：5-7nm；上有排列整齐的孔蛋白构成的筒状圆柱体，中央小孔孔径1-3nm，可通过分子量10000以下的分子。（一）线粒体的形态结构外膜内膜mtDNA膜间隙基质嵴基粒线粒体细胞骨架细胞周期内膜：约6nm；通透性很差，不带电荷的小分子可以进入，大的分子和离子需通过转运蛋白的帮助由内膜进入基质。嵴（cristae）:内膜向内室突起形成嵴。（一）线粒体的形态结构外膜内膜mtDNA膜间隙基质嵴基粒线粒体细胞骨架细胞周期膜间隙：6-8nm，内外膜之间的空隙。基质（内室）：被内膜包围的空间。基质为无定形物质，含有酶、脂类、DNA、RNA、核糖体以及较大的致密颗粒由于内膜的低通透性使基质具有一定的pH和渗透压。（一）线粒体的形态结构外膜内膜mtDNA膜间隙基质嵴基粒线粒体细胞骨架细胞周期基粒内膜上许多排列规则、带柄的球状小体。一个基粒就是一个ATP酶复合体，是将呼吸链电子传递过程中释放的能量用于使ADP磷酸化形成ATP的结构，是偶联磷酸化的关键装置。每个线粒体有104-105个基粒。（一）线粒体的形态结构线粒体细胞骨架细胞周期基粒（ATP酶复合体）F1因子，头部5种亚基按比例组成F1通过柄部与F0相连时才具有催化ATP合成的作用柄部寡霉素敏感性蛋白质若与寡霉素结合，会发挥寡霉素的解偶联作用，而抑制ATP的合成F0因子，基片是至少4种多肽组成的疏水蛋白，镶嵌在内膜的脂质双层中周围围绕呼吸链的各个组分基片具有质子通道的作用（一）线粒体的形态结构线粒体细胞骨架细胞周期基片具有质子通道的作用被呼吸链传递到膜间腔的大量质子（H+），顺着内膜外侧到内侧的质子浓度通过基片这个质子通道到达F1因子时，驱动ATP酶催化ADP磷酸化成为ATP线粒体细胞骨架细胞周期（二）线粒体的功能线粒体通过氧化磷酸化反应合成ATP，为细胞提供能量。线粒体是物质氧化与能量转换的场所。以糖为例，主要步骤：糖酵解；由丙酮酸形成乙酰辅酶A和三羧酸循环；电子传递和氧化磷酸化线粒体细胞骨架细胞周期（二）线粒体的功能糖酵解。糖、脂肪等营养物质，在细胞质中经过酵解产生丙酮酸和脂肪酸，由丙酮酸形成乙酰辅酶A和三羧酸循环。进入mt基质，经过一系列分解代谢形成乙酰辅酶A，再进一步参加三羧酸循环；电子传递和氧化磷酸化。脱下的氢经mt内膜上的电子传递链（呼吸链），最后传递给氧生成水。在此过程中释放的能量，通过ADP的磷酸化，生成含高能磷酸键的ATP储存在体内，供机体各种活动需要。线粒体细胞骨架细胞周期生命的基本单位——细胞无氧酵解在细胞质中进行。其余均在线粒体中进行。三羧酸循环在线粒体基质，电子传递和氧化磷酸化偶联在线粒体内膜上进行。（二）线粒体的功能线粒体细胞骨架细胞周期四、细胞骨架cytoskeleton细胞骨架是普遍存在于真核细胞中由蛋白纤维组成的网架结构，由微管、微丝和中间纤维组成。线粒体细胞骨架细胞周期（一）微管microtubule形态结构（电镜）*中空的管状结构，直径24-26nm，*13条原纤维纵行螺旋排列*每条原纤维是由αβ微管蛋白相间排列成的长链。线粒体细胞骨架细胞周期微管的分子组成*

α、β微管蛋白：是一类酸性蛋白，它们分子量相同，各含约500个左右氨基酸残基。*微管蛋白常以异二聚体的形式存在。（一）微管microtubule线粒体细胞骨架细胞周期微管的存在方式单管、二联管、三联管二联管、三联管存在特定的细胞器中，如鞭毛、纤毛（二联管），中心粒（三联管）（一）微管microtubule线粒体细胞骨架细胞周期鞭毛、纤毛的运动两者都是由细胞膜包绕一束由微管组成的轴丝轴丝由9根二联管环绕一对单管呈“9+2”的排列A管伸出内外两条动位蛋白臂，指向相邻二联管的B管。通过动位蛋白臂水解ATP释放能量，促使动位蛋白沿相邻的B管朝（-）端走动，引起二联管之间的相互滑动。（一）微管microtubule线粒体细胞骨架细胞周期微管的装配动态结构，可根据需要组装和去组装；微管蛋白二聚体装配成原纤维；侧面增加二聚体形成片层由13根原纤维组成微管；新的二聚体不断加到微管的端点，使之延长；（+）极，（-）极（一）微管microtubule线粒体细胞骨架细胞周期（二）微丝(microfilament,MF)实心骨架纤维，直径7nm，分布于细胞质中。与微管共同构成细胞的支架。主要成分是肌动蛋白（G-肌动蛋白）。它组成的纤维与细胞内各种微丝结合蛋白相互作用，行使着微丝的各种功能。线粒体细胞骨架细胞周期（二）微丝(microfilament,MF)微丝的分子组成单体：球形肌动蛋白（G-actin）多聚体：螺旋状肌动蛋白（F-actin），以相同的方式头尾相接形成螺旋状肌动蛋白丝。有3种肌动蛋白异构体。分别存在于不同细胞和组织中。

：成熟的肌肉组织；、：大多数非肌细胞线粒体细胞骨架细胞周期（三）中间纤维（intermediatefilament,IF）*中间纤维有5型，分布存在严格的组织特异性：Ⅰ、Ⅱ型酸性角蛋白存在于上皮组织，Ⅴ型纤层蛋白存在于所有细胞中。*中间纤维是中空管状结构，直径约为10nm，单根或成束地分布在细胞质内。形态与分类*15种IF结合蛋白。线粒体细胞骨架细胞周期（三）中间纤维（intermediatefilament,IF）结构中间纤维成分复杂，但具有相同的基本结构，肽链中部都有一个约310个氨基酸残基的

螺旋杆状区。长度和氨基酸组成非常保守。两端是非螺旋的头部和尾部，氨基酸组成和化学性质高度可变。端部的多样化决定了中间纤维蛋白的差异。线粒体细胞骨架细胞周期细胞骨架不是一个被动的支架，而是非常复杂的动态网络，不断组装（聚合）和去组装（解聚），使细胞能适应其功能状态发生形状改变及其他运动方式。（四）细胞骨架的功能线粒体细胞骨架细胞周期（四）细胞骨架的功能1、细胞支持在大多数真核细胞内，细胞骨架特别是微管参与决定细胞的几何形状。各种细胞骨架成分的支持作用在细胞突起部分表现得更为明显。如微绒毛、纤毛线粒体细胞骨架细胞周期维持细胞形态：用秋水仙素处理细胞破坏微管,导致细胞变圆,说明微管对维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持,微管亦起关键作用。1、细胞支持（四）细胞骨架的功能线粒体细胞骨架细胞周期2、细胞运动所有的细胞运动都和细胞内的细胞骨架体系有关，同时需要ATP和动力蛋白，后者分解ATP，所释放的能量驱使细胞运动。从染色体分离到纤毛、鞭毛的摆动，从细胞形状的改变到位置的迁移等。（四）细胞骨架的功能线粒体细胞骨架细胞周期细胞表面是一个复杂的结构体系：细胞膜是细胞表面的主体结构，它与质膜外侧的细胞外被和质膜内侧的胞质溶胶共同组成细胞表面。细胞表面结构示意图

细胞外被细胞膜胞质溶胶五、细胞表面与细胞外基质（一）细胞表面（cellsurface）线粒体细胞骨架细胞周期细胞表面是一个多功能体系：

1.保护细胞，使细胞活动有一相对稳定的内环境。2.参与细胞内外的物质和能量交换。3.参与细胞识别、信息的接受和传递。4.参与细胞运动。5.维护细胞的各种形态。五、细胞表面与细胞外基质（一）细胞表面线粒体细胞骨架细胞周期在多细胞的生物体内，除细胞以外的非细胞性的固有物质成分，称细胞外基质。细胞与细胞外基质相互依存，构成完整的组织。细胞外基质是由大分子构成的结构精细而错综复杂的网络。在生物组织中所占空间有组织差异。结缔组织中细胞外基质含量较高。五、细胞表面与细胞外基质（二）细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）线粒体细胞骨架细胞周期组成细胞外基质的大分子一般分为四类：胶原、非胶原糖蛋白、弹性蛋白以及氨基聚糖和蛋白聚糖。化学成分为蛋白质和多糖。细胞外基质的组成成分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。能够分泌和形成细胞外基质的主要细胞类群是成纤维细胞和少量其他特化组织的细胞。细胞外基质成分的合成、分泌和组装是细胞活动的产物，它不仅参与组织结构的维持，而且对细胞的存活、形态、功能、代谢、增殖、分化和迁移等基本生命活动具有影响。五、细胞表面与细胞外基质（二）细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）线粒体细胞骨架细胞周期生命的基本单位——细胞原核生物向真核生物进化的一个重要变化就是细胞内部结构的复杂化，即出现了许多结构和功能都不同的细胞器。蛋白质合成细胞器内膜结构系统细胞器能量转换的细胞器细胞形态与运动相关细胞器（细胞骨架）细胞表面结构与运动的细胞器（细胞表面与细胞外基质）线粒体细胞骨架细胞周期生命的基本单位——细胞一、细胞诊断在疾病的诊断上，应用单克隆抗体技术已研究出几百种体外诊断试剂盒，使很多疾病的诊断简单而精确，并使多种复杂疾病的治疗效果大大提高。第五节细胞与医学二、细胞治疗细胞治疗是近十年来在分子生物学、分子免疫学、细胞生物学等基础上发展起来的一种治疗疾病的方法，可分为体细胞治疗和干细胞治疗。而目前主要应用的是干细胞治疗。线粒体细胞骨架细胞周期细胞增殖周期一、细胞周期的一些概念二、细胞周期各时相的动态及特点三、有丝分裂各期的主要特征线粒体细胞骨架细胞周期细胞增殖（cellproliferation）：细胞通过生长和分裂，使细胞数目增加，使子细胞获得与母细胞同样遗传信息的过程。细胞周期时间(Tc)：细胞周期过程所需要的时间。细胞周期(cellcycle)：连续分裂的细胞，细胞通过生长，进行必要的物质准备，然后分裂、再生长、分裂，周而复始，这种细胞生长、分裂的循环过程。即细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂终了所经历的过程。一、细胞周期的一些概念线粒体细胞骨架细胞周期细胞周期（Cellcycle）间期（Interphase）分裂期M（Mitoticphase）G1期（firstgapphase）S期（syntheticphase）G2期（secondgapphase）前期（prophase）中期（metaphase）后期（anaphase）末期（telophase）细胞增殖包括3方面：（1）细胞生长（2）染色质复制（3）细胞分裂线粒体细胞骨架细胞周期细胞周期时间（小时）细胞类型TG1TSTG2TMTC人宫颈癌细胞1073.51.522中国仓鼠卵巢细胞4.74.12.80.812.4蛙单倍体胚11168.31.637.8小鼠皮肤上皮8711.83未定未定101.0人急性白血病细胞41295.9未定75.9蚕豆根尖细胞4.95.54.92.019.3线粒体细胞骨架细胞周期*周期性细胞（连续分裂细胞）*暂时不分裂细胞（G0期细胞）*终末分化细胞（不分裂细胞）可以连续分裂进行增殖。骨髓造血干细胞、皮肤基底层细胞。暂时从G1期退出细胞周期，但在适当刺激下可重新进入细胞周期。某些免疫淋巴细胞、肝、肾细胞不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，但保持一定的生理功能的细胞。神经细胞、肌肉细胞。线粒体细胞骨架细胞周期二、细胞周期各时相的动态及特点１、rRNA、mRNA、tRNA合成２、核糖体装配３、结构蛋白、酶蛋白合成４、CaM、cyclin、CDK合成５、G1末期，中心粒开始复制（一）G1期（合成前期）线粒体细胞骨架细胞周期周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶周期蛋白（cyclin)：是一类随细胞周期的进程而呈周期性变化的蛋白质，有G1期周期蛋白（cyclinC、D、E）及M期周期蛋白（cyclinA、B）。周期蛋白主要通过调节周期蛋白依赖性蛋白激酶的活性而发挥作用。周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependentkinase,

CDK)：CDK是一类必须与周期蛋白结合才具有蛋白激酶活性的酶蛋白。不同的CDK激酶与不同的周期蛋白结合，执行不同的调节功能。线粒体细胞骨架细胞周期＊触发蛋白（triggerprotein）合成不稳定蛋白（unstableprotein），U蛋白＊限制点（restrictionpoint，R点）＊药物敏感时期：放线菌素D细胞在周期运行过程中的调控点，是调节细胞继续沿周期运行，或停止于某一阶段的控制点。＊前复制复合物（pre-replicationcomplex,Pre-PC）二、细胞周期各时相的动态及特点（一）G1期（合成前期）S期活化因子线粒体细胞骨架细胞周期＊DNA损伤修复的检验＊与细胞周期运行相关蛋白质磷酸化和去磷酸化二、细胞周期各时相的动态及特点（一）G1期（合成前期）线粒体细胞骨架细胞周期（二）S期（合成期）1、DNA复制S期活化因子：CDK1-cyclinE,CDK1-cyclinA

２、组蛋白、非组蛋白合成３、染色质装配４、中心粒复制５、微管蛋白开始合成线粒体细胞骨架细胞周期（三）Ｇ2期（合成后期）微管蛋白合成有丝分裂因子合成成熟促进因子（MPF）合成核纤层磷酸化主要进行细胞分裂前的物质和相关细胞结构的准备由G2期过渡到M期受G2检验点的控制线粒体细胞骨架细胞周期（四）Ｍ期（分裂期）＊亲本细胞核染色体精确均等分配给两个子细胞。＊RNA停止合成。＊蛋白质合成减少。线粒体细胞骨架细胞周期前期、中期、后期、末期核分裂胞质分裂（四）Ｍ期（分裂期）线粒体细胞骨架细胞周期前期（prophase）染色质凝集，形成有丝分裂染色体(mitotic

chromosome），核膜崩解，核仁消失纺锤体形成三、有丝分裂各期的主要特征线粒体细胞骨架