人体解剖生理学基础.ppt

1、细胞与组织的基本组成及功能,整编：王梓昂,人体解剖生理学（高职）,引子。,人体结构按其功能可以分为不同系统(system),如运动、消化、呼吸、 循环、泌尿、生殖、内分泌和神经系统等。每一系统由若干器官(organ)组成,如消化系统由口腔、食管、胃、肠及多种消化腺等组成。每种器官又由几种组织(tissue)组成。人体有4种基本组织,即上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织。各种组织又由大量细胞和细胞间质( intercellular substance )组成。因此,细胞是人体形态结构和功能的基本单位。在神经与体液的调节下,人体各器官、系统协调配合,执行人体的各种生理功能。虽然某一系统的器官主

2、要执行该系统的特定功能,但有的常兼有其他功能,如骨骼是运动系统的主要成分,但它也是身体的重要造血器官。,各种类型的细胞模式,课题1：细胞的化学组成,细胞内的生活物质称为原生质(protoplasm )。已知自然界中存在的元素有93种,其中有41种存在于人体中。组成原生质的元素有碳(C)、氢 (H)、氧 (0)、氮(N)、磷 (P)、 钾 (K)、钠(Na)、硫(S)、氯(Cl)、铁(Fe)和镁(Mg)等,其中氧、碳、氢、気在人体中的含量最高,分别占体重的 63.6%、18.0%、10.0%和 3.0%,总计占体重的94.6%。这些元素组成了机体中的无机物与有机物。无机物如水和无机盐等,有机物可

3、分为5类:糖类、脂质、蛋白质、核酸和维生素。,组成1：蛋白质,蛋白质的基本组成单位是氨基酸。 氨基酸按一定顺序结合形成多肽链,一条或一条以上的多肽链按一定空间结构形成蛋白质。 构成人体的氨基酸有 20种,其中8种为必需氨基酸,人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取。 蛋白质是一切生命的结构基础,是机体细胞的重要组成部分,是人体组织更新和代谢等生命活动必需的物质。 人体细胞里每分钟要进行100多次生物化学反应,而这些生物化学反应大多需要酶的催化,这些作为催化剂的酶基本都属于蛋白质。此外,蛋白质还具有其他许多功能,如作为物质转运的载体,通过存在于细胞膜上的转运蛋白,转运各种不

4、同的物质进出细胞;维持机体内的渗透压及体液平衡中发挥重要作用的白蛋白,参与机体免疫防御的白细胞、淋巴细胞以及巨噬细胞产生的抗体、补体和干扰素等多为蛋白质。,组成2：糖类,糖是多羟基(两个或以上)醛类或酮类化合物。由碳、氢、氧元素构成,是自然界中存在最丰富、分布最为广泛的有机物。糖在化学式的表现上类似于“碳”与“水”聚合,故又称候水化合物。糖分为单糖、双糖和多糖。单糖如葡萄糖,人体可以直接吸收转化。双糖如蔗糖、乳糖和麦芽糖等,人体不能直接吸收,须经消化酶转化为单糖再被人体吸收利用。多糖是由 10个以上单糖通过糖苷键连接形成的线性或分支聚合物。糖的生物学功能包括:提供能量,植物的淀粉和动物的糖原都

5、是能量的贮存形式;为蛋白质、核酸、脂质的合成提供碳骨架,纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分;细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞和生物分子间的识别。,组成3：脂质,脂质是由脂肪酸和醇化合生成的酯及其衍生物。脂质一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂。脂质包括油脂(甘油三酯)和类脂(磷脂、固醇类)。脂质是机体能量贮存的最佳形式(糖或蛋白热4.1 kcal/g,脂 9.3 keal/g,1 kcal=4 186J）所有生物膜的其本骨架(磷脂、胆固醇、糖脂、甘油磷脂和鞘磷脂)都有脂质参与。 神经细胞高度绝缘的髓鞘,主要由脂质构成。生命宿列中的叶多里要成分,如激素(固醇类)和维牛素的前体分子(在萜类，固

6、醇类),酶的一些激活剂(卵磷脂激活 -羟丁酸脫氢酶),糖基的载体(合成糖蛋白时,磷酸多萜醇作为羰基的载体),都有脂质参与组成。,细胞内的能源物质种类及其分解放能情况,1. 主要能源物质:糖类。 2.主要储能物质:脂肪。除此之外,动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。 3. 直接能源物质:三磷酸腺苷 (ATP)。糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到 ATP 中,才能被生命活动直接利用。 4.细胞中的能源物质为糖类、脂肪、蛋白质,三者供能顺序是:糖类、脂肪、蛋白质。糖类是主要的能源物质;当外界摄入能量不足时(如饥饿), 由脂肪分解供能;蛋白质作为生物体重要的结构物质,一般不提供能量

7、,但在营养不良、疾病、衰老等状态下也可分解提供能量。,组成4：核苷酸,核酸最早是由瑞士的 Miescher于 1870年从细胞核中分离出来,由于其呈酸性而得名。核酸可分为两类:核糖核酸 (RNA)和脱氧核糖核酸(DNA )。核糖核酸的主要功能是直接参与合成蛋白质;脱氧核糖核酸是遗传信息的携带者,其主要功能是参与细胞合成 RNA、遗传变异等。由核酸和蛋白质结合而成的核蛋白是原生质中最重要的成分。 正如蛋白质的结构单体是氨基酸一样, DNA和RNA的结构单体是核苷酸。每一核首酸分子由一个糖分子、一个磷酸分子和一个含氮碱基 组成。多个核苷酸相互连接而形成长链的多核苷酸分子,即核酸。,核苷酸的排列顺序

8、代表着生物的遗传信息。DNA分子是储存、传递遗传信息的生物大分子;部分病毒的遗传信息储存在RNA中,如 HIV、SARS病毒等。核酸是细胞中携带遗传信息的物质 , 在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成方面起着十分重要的作用。 1. 有细胞结构的生物含有的核酸为 DNA 和RNA,遗传物质为DNA 2. 无细胞结构的生物(病毒)含有的核酸为DNA或 RNA,遗传物质为 DNA 或RNA。,课题2：细胞的结构,(一)细胞膜,1.细胞膜的结构 细胞膜是包围在细胞最外层的薄膜,又称质膜。细胞以质膜为界、使细胞成为具有一定形态的结构单位。细胞膜主要由磷脂和蛋白质、糖组成。脂质约占细胞膜组成成分的一半,

9、其中以磷脂占多数,其余还有胆固醇、糖脂等。磷脂分子可分头、尾两部分,头部是一个极性或带电(如磷酸基)基团;尾部是由两个脂肪酸链构成的非极性疏水基团,因此磷脂分子又被称为双嗜性分子。由于疏水基团间的相互作用,亲水基团与膜两侧液体中的水相结合,而插入双分子层内的脂肪酸则避开了与水的作用,彼此靠在一起。在生理体温条件下,膜分子会发生热运动,磷脂双分子层具有侧向流动性,能防止磷脂碳氢链变成凝胶或结晶状态。膜的流动性与膜脂质分子脂肪酸链的长短、脂质分子的构成有关。由于胆固醇分子较短,可加强膜双分子层的流动性。细胞膜的功能主要通过膜蛋白来实现。组成细胞膜的蛋白质可分为表面蛋白和整合蛋白。表面蛋白附着在脂质

10、双层的表面,多数附着在膜的内表玉林沐风:面。镶嵌在脂质双层间的为整合蛋白,它们以其肽链一次或反复多次穿过膜的脂质双分子层。横跨磷脂双分子层的部分为a- 螺旋与磷脂双分子层中疏水脂肪酸链接触的为疏水性氨基酸残基,而构成 a- 螺旋通道内部的则为亲水性带电或极性氨基酸残基,从而可使一定大小的极性分子或带电离子从 a- 螺旋通道内进出细胞膜内外。事实上,许多离子通道蛋白就是这类跨膜蛋白。在电镜下,细胞膜呈3层结构,即内、外两层的亲水极(可吸附重金属电镜染料四氧化饿)与中间层的疏水极。一般将这3层结构称之为“单位膜”。除质膜为单位膜外,细胞内的其他膜如内质网膜、高尔基复合体膜、线粒体膜和核膜等也为单位

11、膜,统称生物膜。单位膜是生物膜的基本结构。,细胞的组成及结构,细胞膜的蛋白种类及其功能,1)通道蛋白：能使适宜大小的分子及带电荷的物质(如钠离子和钾离子)通过。 2)载体蛋白：用于协助扩散和主动运输。 3)识别蛋白：用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白(如精卵间的识别、免疫细胞对抗原的特异性识别等)。 4)受体蛋白：作为信号分子(如激素、淋巴因子、神经递质）的受体糖蛋白。 5)催化蛋白：如好氧细菌细胞膜上可附着与有氧呼吸相关的酶，细胞膜上存在ATP水解酶（催化ATP水解，用于主动运输等)。,细胞膜的作用1：物质的跨膜转运,细胞膜的物质转运作用包括膜的被动转运、主动转运、胞饮和胞吐等作用。 一些脂溶

12、性小分子物质，如CO，、0）、NH，以及H，0能从浓度高的一侧通过胞膜自由扩散至浓度低的一侧，这一过程称单纯扩散。单纯扩散是一种简单的物理过程。如一滴染液滴入一杯水中，染液会很快向四周扩散，直到染液在杯中各处的浓度都相等。物质透膜的方向和速度取决于该物质在膜两侧的浓度梯度或电位梯度。一般情况下，浓度梯度越大，扩散速度也越快。水的通透取决于细胞内外溶液的渗透压。溶液的渗透压是指溶液中的溶质颗粒通过半透膜吸取水分子的一种力量，渗透压的大小与单位体积中溶质分子或颗粒的数目有关。如果细胞膜内、外的渗透压不同，水将从膜的低渗透压一侧，穿过细胞膜向高渗透压一侧流动。,一些难溶于脂质的物质，也可以经细胞膜从

13、浓度高处向浓度低处移动，但须与镶嵌在膜上的载体蛋白质结合，才能实现其转运。如葡萄糖、氨基酸主要是通过这种方式进入细胞。许多离子和小分子如H2O通过镇嵌在细胞膜内的“通道”(channel)蛋白进行扩散。这些通道经常处于开放状态（如H2O通道蛋白），而多数通道的开放是受控制的，在有些条件下才能开放：如受膜电位变化的影响，这类通道称为电压门控离子通道，如Na、K通道；有的依赖于与特殊化学分子的作用，如神经递质、激素或药物等与其结合引起通道的开放，这类通道称化学门控离子通道。通道蛋白处于开放状态时。或被“激活”(activation)时，组成通道蛋白质的构型发生改变，导致通道口开放，一些离子能够顺浓

14、度梯度差快速进出细胞：当通道处于“失活”(inactivation)状态时，通道关闭，此时通道蛋白质的构型恢复原来状态而不允许离子通过，因此膜对某种离子的通透性减少。离子或小分子物质顺着浓度梯度和电位梯度通过细胞膜的跨膜转运方式称为被动转运（passive transport).其特点是不需要细胞供给能量。,被动转运,主动转运,是把物质从浓度低的一侧运输至浓度高的一侧，需要消耗细胞代谢所产生的能量，如同用水泵把水从低处泵向高处需要消耗电能一样。这种跨膜转运依靠细胞膜上的嵌入蛋白质，此种蛋白质称为“泵”。细胞膜上存在各种不同的泵，如钠-钾泵、钙泵、氧泵、氢泵等，其中最重要而且研究得最为清楚的是钠

15、-钾泵，它是完成Na、K主动转运的载体，几乎存在于所有类型的细胞膜上。钠一钾泵能从细胞内向细胞外转运Na，从细胞外向细胞内转运K。在Na、K、Mg“存在时，钠一钾泵能被细胞内的Na和细胞外的K”激活，在Mg”调控下分解ATP获得转运能量，将细胞内的Na转运到细胞外，将胞外的K转运入胞内。因此，钠-钾泵又称为Na-K依赖式ATP酶。一般情况下，每分解一分子ATP可以使3个Na逆浓度梯度移出膜外，同时将2个K逆浓度梯度移入膜内。Na的泵出和K的泵入的过程是偶联在一起同时进行的。,胞饮/胞吐作用,大分子物质不能渗透人细胞内,其进出细胞是通过细胞膜的胞饮作用( endocytosis )与胞吐作用(e

16、xocytosis)方式进行的。胞饮作用是通过细胞膜的运动,将细胞外某些物质团块吞进细胞内的过程,如肠上皮细胞对液态物质的吞饮。吞噬作用是指颗粒状物质通过细胞膜的运动进入胞内,如巨噬细胞对细菌、异物、衰老红细胞的吞噬作用。胞饮进行时,细胞外液中的大分子物质接近细胞膜,与膜上的蛋白质相结合,附在膜上,该处细胞凹陷,形成小囊,将此物质包围在里面并进入细胞内,随后从膜上脱离下来,形成分离的小泡;当细胞内的大分子物质排出时,此物质在细胞质内先被一层膜包围,形成小泡,逐渐移到细胞膜附近。当小泡接触细胞膜时,与细胞膜融合、破裂,物质被排出胞外。某些腺体的分泌、神经末梢递质的释放,都是以这种出胞方式进行。,

17、细胞膜的作用2：细胞膜受体的识别作用,细胞膜受体(recplor)是指镶嵌在细胞膜上的一类蛋白质，它能与胞外特定的化学物质如神经递质、激素，药物等进行特异性结合，引起相应的细胞内生理效应。如肾上腺素与肝细胞膜上的肾上腺素受体结合，可激活膜内侧的腺苷酸环化酶，产生环腺苷酸，并进一步引起细胞内糖原分解等一系列反应。细胞膜受体是识别和转导细胞外信号，介导细胞间通讯（信息交流）的重要细胞成分。有关受体的类型和作用特点见第三章“递质和受体”部分。,小结1：细胞膜的作用,1. 将细胞与外界环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定。 2. 控制物质进出细胞。主要是细胞膜上的蛋白质行使控制物质进出细胞的职责,物

18、质出入细胞的跨膜方式有自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐, 细胞膜具有选择透过性。细胞膜的控制作目是相对的,环境中一些对细胞有害的物质也有可能进入细胞。 3.进行细胞间的信息交流,（二）细胞质,细胞质（Gyplasm）是填充于细胞膜和细胞核之间的半透明胶状物质，由基质和其中的细胞器（organelle)构成。膜状细胞器有内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体，非膜状细胞器有中心体、核糖体等。除基质细胞器外，还有无特殊名称的细胞内含物，如糖原、脂滴、蛋白质、色素等。它们有的是贮藏物，有的是排泄物或分泌物等。,内质网(endoplasmic reticulum),是细胞质内的膜性管道系统，互相

19、连通成网状。内质网的膜与核膜、高尔基复合体、细胞膜相连续。表面附有核糖体的内质网，称粗面内质网，它参与细胞内蛋白质的合成，以及蛋白质分子的折叠，也是细胞内物质运输的通道。表面无附着核糖体内质网，称光面内质网。内质网除作为细胞内物质运输的通道外，还参与糖类、脂肪等的合成与分解。,高尔基复合体（Golgi complex）,位于细胞核附近的细胞质中，电镜下为数层扁平囊泡，由若干大泡、小泡组成。高尔基复合体参与分泌颗粒的形成。小泡接受粗面内质网转运来的蛋白质，在扁平囊泡中进行加工(如加上糖基，形成糖蛋白）、浓缩，最后进入大泡形成分泌颗粒，移至细胞的顶部，然后移出胞外。,溶酶体（lysosome),电

20、镜下可见溶酶体为圆球形，周围由膜包绕。溶酶体内含有酸性确酸腐和多种水解酶，这些酶能消化大分子物质。通过吞嘛和胞饮作用进入细胞内的细菌、异物与溶两体接触后，两者的膜互相融合，溶酶体酶可对这些异物进行消化分解。溶酶体也能消化一些衰老的细胞或损伤的细胞结构，使细胞内的一些结构不断更新，以维持细胞的正常解剖结构和生理功能。,核糖体（ribosome)为微细的球状结构，由核糖核酸和蛋白质组成，大多数与内质网相连。其功能是合成蛋白质。与内质网相连的核糖体主要合成细胞分泌蛋白和膜蛋白，而游离的核糖体主要合成分布于细胞质中的蛋白。 中心体（centrosome)位于细胞核的附近，呈圆筒状小体，成对存在，互相垂

21、直。因其靠近细胞的中心，故称中心体。中心体的功能主要是参与细胞的有丝分裂活动，与细胞分裂过程中纺锤体的形成、染色质的移动有关。,微丝（microfilament)为细胞质中一种实心的丝状结构。包括粗肌丝、细肌丝和中间纤维。神经元中的神经原纤维、星形神经胶质细胞中的胶质纤维酸性蛋白和上皮细胞中的角蛋白等均属中间纤维，它们参与细胞质运动、肌肉收缩、微绒毛收缩、胞内运输等活动。 微管（microtubule)电镜下微管呈中空纤维状，具有一定弹性，可以弯曲。微管构成细胞的支架，与纤毛、鞭毛的运动及细胞分裂、胞内物质的运输有关。 线粒体（mitochondria)为一种体积较大的细胞器。在光镜下可见典型

22、的线粒体呈粗线状、粒状。线粒体为双层单位膜构成的囊，外膜平整，内膜向内伸突，在线粒体腔中形成许多间隔排列的双层隔膜，称嵴。这些嵴将线粒体腔分隔为若干小腔，小腔内充满液态物质，称线粒体基质。线粒体是细胞内物质氧化还原的重要场所，细胞内生物化学活动所需要的能量大都由此供给，故被称为细胞的“动力工厂”。,小结2,（三）细胞核,细胞核（mucleus）一般位于细胞中央，为球形，多数细胞仅有一个核，但也有两个或多个的（如肝细胞和特常肌细胞）。人成熟红细胞无核。细胞核由核膜、核液、核仁和染色质组成。,核膜（nucleus membrane)细胞核表面的薄膜，是细胞核与细胞质的分界膜。电镜下，核膜由两层单位膜构成，中间的腔隙称核周隙。核膜外层面向细胞质，表面附有核