生理学课件细胞生理学

细胞生理学欢迎来到细胞生理学课程。本课程将深入探讨细胞的结构、功能和各种生理过程。我们将从基本概念开始，逐步深入到复杂的细胞机制。细胞的结构和功能细胞膜保护细胞并控制物质进出细胞质包含细胞器和代谢活动场所细胞核存储遗传信息并控制细胞活动细胞器执行特定功能，如线粒体产生能量细胞膜的结构1磷脂双层形成膜的基本结构2膜蛋白嵌入膜中，执行各种功能3糖蛋白和糖脂位于膜表面，参与细胞识别4胆固醇增加膜的稳定性和流动性细胞膜的功能屏障功能控制物质进出细胞，维持细胞内环境稳定物质转运通过特定蛋白质实现选择性物质运输信号传导接收外界信号并传递到细胞内部细胞识别通过表面分子识别其他细胞和环境主动转运和被动转运被动转运不需能量，顺浓度梯度简单扩散促进扩散主动转运需要能量，逆浓度梯度原发性主动转运继发性主动转运细胞器的结构和功能线粒体细胞能量工厂，进行有氧呼吸内质网蛋白质和脂质合成场所高尔基体处理、修饰和分泌蛋白质溶酶体细胞内消化系统，分解大分子线粒体外膜包围整个线粒体，具有通透性内膜形成嵴，增加表面积，支持ATP合成基质包含酶和DNA，进行三羧酸循环ATP合成酶利用质子梯度合成ATP核糖体1大亚基60S，包含28S、5.8S和5SrRNA2小亚基40S，包含18SrRNA3功能翻译mRNA，合成蛋白质4位置细胞质或内质网表面细胞骨架1微丝由肌动蛋白组成，支持细胞形态和运动2微管由微管蛋白组成，参与细胞分裂和物质运输3中间丝提供机械强度，维持细胞形态4马达蛋白如肌球蛋白和驱动蛋白，实现细胞内运输细胞信号传导机制1信号分子如激素、生长因子等与细胞表面受体结合2信号转导受体活化后，通过级联反应传递信号3效应器如酶或离子通道，执行细胞响应4细胞反应如基因表达、代谢变化或细胞分裂细胞周期和细胞分裂1M期有丝分裂，细胞分裂为两个子细胞2G2期细胞生长，为分裂做准备3S期DNA复制4G1期细胞生长，合成蛋白质和RNA5G0期静止期，细胞暂时或永久退出周期细胞内蛋白质合成转录DNA信息转录为mRNA加工mRNA剪接、加帽和加尾输出成熟mRNA从细胞核输出到细胞质翻译核糖体将mRNA翻译成蛋白质修饰蛋白质翻译后修饰，如糖基化基因表达调控转录水平启动子、增强子、转录因子调控基因表达转录后水平mRNA加工、稳定性和降解的调控翻译水平调控mRNA翻译效率和蛋白质合成速率翻译后水平蛋白质修饰、定位和降解的调控细胞凋亡1凋亡信号外源性或内源性因素触发凋亡过程2信号传导激活caspase级联反应3细胞变化染色质凝聚，细胞皱缩，DNA断裂4吞噬清除凋亡小体被巨噬细胞吞噬清除细胞间通讯旁分泌细胞释放信号分子影响周围细胞内分泌激素通过血液作用于远处细胞突触传递神经细胞间的快速信号传递缝隙连接相邻细胞间直接物质交换神经细胞的结构和功能细胞体包含细胞核和大部分细胞器树突接收来自其他神经元的信号轴突传导神经冲动，可被髓鞘包裹突触神经元间信息传递的专门结构神经冲动的产生和传导静息电位细胞膜两侧存在电位差去极化钠离子内流，膜电位上升动作电位膜电位达到阈值，触发动作电位复极化钾离子外流，膜电位恢复传导动作电位沿轴突传播突触的结构和功能突触前膜含有突触小泡，储存神经递质钙离子通道控制递质释放突触间隙宽度约20-40nm神经递质扩散区域突触后膜含有受体蛋白接收神经递质并产生反应神经递质和神经递质受体兴奋性递质如谷氨酸，促进神经元兴奋抑制性递质如γ-氨基丁酸（GABA），抑制神经元活动离子型受体如乙酰胆碱受体，直接改变膜通透性代谢型受体如多巴胺受体，通过G蛋白调节细胞活动肌肉细胞的收缩机制1兴奋神经冲动到达肌纤维，引起去极化2钙释放肌浆网释放钙离子到肌浆3横桥循环肌动蛋白与肌球蛋白相互作用4收缩肌丝滑动，肌节缩短5弛豫钙离子被重新吸收，肌肉恢复原长心肌细胞的电生理特性1自律性能自发产生动作电位2平台期动作电位持续时间长3不应期较长的绝对不应期，防止强直收缩4同步性通过缝隙连接实现电耦联离子通道和离子泵离子通道电压门控通道配体门控通道机械门控通道离子泵钠钾泵钙泵质子泵细胞膜电位的产生和维持1离子梯度细胞内外离子浓度不同2选择性通透性细胞膜对不同离子通透性不同3钠钾泵主动运输维持离子梯度4平衡电位各种离子的电化学平衡共同决定膜电位细胞内pH调节缓冲系统如碳酸氢盐系统，快速中和H+或OH-离子交换Na+/H+交换器，调节细胞内pHH+泵主动运输H+，维持pH稳定代谢调节调整代谢途径，减少酸性物质产生细胞内钙离子浓度调控钙通道控制钙离子进入细胞钙泵将钙离子泵出细胞内质网储存和释放钙离子线粒体暂时储存过量钙离子细胞内氧化还原反应1能量代谢如三羧酸循环和电子传递链2信号传导活性氧作为信号分子3抗氧化防御清除自由基，保护细胞4细胞分化氧化还原状态影响基因表达细胞内能量代谢糖酵解葡萄糖分解为丙酮酸，产生少量ATP三羧酸循环丙酮酸氧化，产生NADH和FADH2电子传递链NADH和FADH2氧化，产生质子梯度氧化磷酸化利用质子梯度合成大量ATP细胞内物质运输机制囊泡运输通过囊泡进行蛋白质和脂质运输细胞骨架介导运输利用微管和马达蛋白运输大分子和细胞器主动运输通过跨膜蛋白逆浓度梯度运输小分子通道蛋白允许特定离子或小分子快速通过细胞黏附分子钙黏蛋白介导同种细胞间的钙依赖性黏附整合素连接细胞与细胞外基质免疫球蛋白超家族参与细胞识别和免疫反应选择素介导白细胞与内皮细胞的瞬时黏附细胞信号转导通路1受体激活配体与细胞表面受体结合2信号放大通过级联反应放大信号3第二信使如cAMP、钙离子等传递信号4蛋白质磷酸化改变蛋白质活性5基因表达调控激活或抑制特定基因表达细胞的分化和分化调控1外部信号生长因子、激素等诱导分化2表观遗传修饰DNA甲基化和组蛋白修饰