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第二章 細胞和基本組織,1,本節(jié)課講授重點,掌握細胞膜的概念 掌握細胞膜物質轉運的形式和影響因素 掌握人體四種基本組織的特點和分布,2,第一節(jié) 細胞的結構 細胞(cell)是構成人體的最基本的功能單位。機體的每個細胞都被一層薄膜所包被，稱為細胞膜（cell membrane）或質膜（plasma membrane），細胞膜把胞質（cytosol）與其外部環(huán)境相分隔，使細胞成為一個相對獨立的單位。 一、細胞膜的結構概述 細胞膜主要有脂質（lipid）和蛋白質（protein）組成，此外還有極少量的糖類物質。,3,關于細胞膜的分子結構，目前已被公認的假說是Singer和 Nicholson于1972年提出的液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model）,即以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌著許多具有不同結構和功能的蛋白質。,(一)脂質雙分子層,以液態(tài)的脂質雙分子層為基架，具有穩(wěn)定性和流動性。,(二)細胞膜蛋白質,鑲嵌或貫穿于脂質雙分子層中，生物膜具有的各種功能大多與其有關。,4,,有些作為抗原決定族=免疫信息(血型)；,(三)細胞膜糖類 多為短糖鏈，以共價鍵的形式與膜脂質或蛋白質結合，形成糖脂或糖蛋白。,有些作為膜受體的“可識別”部分，能特異地與激素 遞質等結合。,5,二 細胞質,熟悉各細胞器的形狀、結構及其功能 細胞質：細胞基質和細胞器,,最主要是可溶性酶,6,細胞器,核蛋白體：蛋白質合成 內(nèi)質網(wǎng)：蛋白質、脂類合成場所；細胞內(nèi)膜 高爾基體：各膜性結構間物質轉運 線粒體：細胞氧化功能，氧化中心和動力站 溶酶體：細胞內(nèi)重要的消化器官 另外還有微絲、微管、中心粒,7,ribosome,,,8,Endoplasmic Reticulum (ER),9,粗面內(nèi)質網(wǎng)：既是核蛋白體附著的支架，又是運輸?shù)鞍踪|的通道 滑面內(nèi)質網(wǎng)：功能較復雜,,10,Golgi Apparatus,,,11,mitochondria,,,12,Lysosomes,13,,14,15,三 細胞核,掌握核小體的概念，DNA的功能 熟悉細胞核的組成：核膜、核仁、染色質和染色體,16,17,核小體：染色質的基本化學成分是脫氧核糖核酸（簡稱DNA）和組蛋白，二者結合形成染色質結構的基本單位。,18,DNA的功能： 貯藏、復制和傳遞遺傳信息 控制細胞內(nèi)蛋白質的合成,19,四、細胞的增殖,掌握細胞周期的概念 了解細胞周期中各期的變化,20,細胞周期：細胞從一次分裂結束開始生長，到下一次分裂結束所經(jīng)歷的過程。包括間期和分裂期。(即G1、S、G2、M期) 合成前期 (Gl)：RNA與蛋白質合成 DNA合成期(S:)： DNA復制階段 DNA合成后期(G2)：合成與有絲分裂有關的物質 分裂期M ：時程最短，變化最大（結構和生化活動）,21,,,22,細胞周期特異性藥,23,減數(shù)分裂（meiosis）,Meiosis (only two of the 23 human chromosome pairs are shown, the chromosomes from one parent in blue, those from the other parent in pink).,24,細胞衰老（cell aging/senescence）,概念：細胞生理功能和增殖能力減弱，形態(tài)改變，趨向死亡的現(xiàn)象 特點：慢性、進行性、退化性 機制復雜：衰老基因、端粒丟失、自由基、DNA復制能力下降,25,細胞凋亡（apoptosis）,概念：主動死亡，程序性細胞死亡（programmed cell death） 特點：主動、程序性、無炎癥反應 與細胞壞死的區(qū)別： 功能意義：,26,,27,凋亡與壞死的區(qū)別,28,第二節(jié)：四種基本組織,掌握四種組織的特點和分布 掌握肌小節(jié)和三聯(lián)管的定義 了解分類,29,（一）上皮組織,(A )一般特點： 密集的上皮細胞＋細胞間質 有極性（游離面和基底面） 無血管，神經(jīng)末梢豐富 保護、分泌、吸收、排泄,30,,,31,（B）各類上皮組織的結構和功能,1、被覆上皮： 單層扁平上皮：保持表面濕潤光滑 單層立方上皮：分泌、吸收 單層柱狀上皮：分泌、吸收 假復層纖毛柱狀上皮：保護、分泌 復層扁平上皮：耐磨擦，防止異物侵入，修復受傷部位 變移上皮：使上皮面積擴大和縮小,32,（1）單層扁平上皮,由一層扁平細胞組成。表面觀細胞形態(tài)不規(guī)則，邊緣呈鋸齒狀，細胞邊界染成黑色，核位于中央，為淡色圓形區(qū)域（硝酸銀染色）。 側面觀細胞扁薄，細胞核扁橢圓形,核周有少量細胞質，呈一條紅色細線（HE染色） 。,33,單層扁平上皮,34,單層扁平上皮正面觀（鍍銀法）,35,（2）單層立方上皮,由一層立方形細胞組成，表面觀細胞呈六角形；側面觀細胞呈立方形，細胞界限清楚，核圓形位于中央（HE染色）。,36,單層立方上皮,37,單層立方上皮,38,（3）單層柱狀上皮,為一層棱柱狀細胞組成，表面觀，細胞呈六角形；側面觀，細胞高柱狀，緊密地排成一層，胞質呈紅色，細胞界限較清楚，核橢圓形靠近基底部 （HE染色）。單層柱狀上皮中可夾有杯狀細胞（HE染色）。,39,單層柱狀上皮,40,單層柱狀上皮切片,41,單層柱狀纖毛上皮,42,纖毛上皮切片,43,（4）假復層纖毛柱狀上皮,由柱狀細胞、棱形細胞、錐體形細胞、杯狀細胞組成。細胞高矮不等，但所有細胞基部均附著于基膜，故實際上是單層上皮。由于細胞排列緊密，界限不清，細胞核不在同一水平，錐體形細胞核的位置最低，緊靠基膜，棱形細胞核位于中間，杯狀細胞核也靠基底部，切片觀好像復層，且柱狀細胞游離面有纖毛，故稱假復層纖毛柱狀上皮（HE染色）。,44,假復層纖毛柱狀上皮,45,假復層纖毛柱狀上皮切片,46,（5）復層扁平上皮,由多層細胞組成，但各層細胞形態(tài)不同（模式圖）。表面數(shù)層細胞為扁平形，核扁橢圓形；中間數(shù)層為多邊形細胞，核圓居中； 基底部一層矮柱狀或立方形細胞，排列緊密，界限不清，核圓染色深。復層扁平上皮可分為角化復層扁平上皮（HE染色）和未角化復層扁平上皮（HE染色）。,47,復層扁平上皮,48,復層扁平上皮,49,（6）變移上皮,多層細胞組成，細胞形態(tài)和層數(shù)隨器官功能狀態(tài)不同而異， 如： 收縮期膀胱：細胞層次多，可達5-6層，表層細胞體積較大，稱蓋細胞，中層細胞多為多邊形，基底部細胞為立方或矮柱狀（HE染色）； 舒張期膀胱：細胞層次減少，表層細胞扁平（HE染色）。,50,變移上皮,51,變移上皮,52,變移上皮（膀胱）（空虛時）,53,變移上皮（膀胱）（擴張時）,54,2、腺上皮,專門行使分泌功能 （1）外分泌腺，有管，如汗腺、唾液腺、胰腺等 （2）內(nèi)分泌腺，無管，如甲狀腺、腎上腺等。,55,思考題??,解釋單位膜及液態(tài)鑲嵌模型 上皮組織有哪些特點嗎？ 假復層纖毛柱狀上皮有何結構特點？ 復層扁平上皮和變移上皮有何不同？ 上皮組織的游離面、基底面和側面有哪些特殊結構？它們各有何功能？,56,（二）結締組織,一般特點： 大量細胞間質＋散在的細胞 無極性 支持、連接、營養(yǎng)、保護,57,疏松結締組織,,疏松結締組織,58,,59,致密結締組織,60,脂肪組織,61,網(wǎng)狀組織（鍍銀法）,62,透明軟骨切片,63,纖維軟骨切片,64,彈性軟骨切片,65,硬骨橫磨片,66,硬骨橫磨片,67,硬骨去灰橫切,68,硬骨去灰縱切,69,（三）肌組織,肌小節(jié)：在相鄰兩條Z線之間的一段肌原纖維。由1/2 I帶＋A帶＋1/2 I帶組成。是骨骼肌纖維結構和功能的基本單位。,70,肌原纖維和肌小節(jié),骨骼肌超微結構示意圖,,每個肌細胞含有數(shù)百至數(shù)千條與肌纖維長軸平行排列的肌原纖維。直徑約1-2微米，縱貫肌細胞全長。 肌小節(jié)：兩條Z線之間的結構。,71,肌原纖維的結構示意圖,,72,粗肌絲和細肌絲的空間排列示意圖,,73,肌管系統(tǒng),橫小管系統(tǒng):肌細胞膜從表面橫向伸入肌纖維內(nèi)部的膜小管系統(tǒng)。 縱小管系統(tǒng):肌質網(wǎng)系統(tǒng) 。 終池:肌質網(wǎng)在接近橫小管處形成特殊的膨大。 三聯(lián)管結構:每一個橫小管和來自兩側的終末池構成復合體。,,肌管系統(tǒng)結構示意圖,74,平滑肌分離裝片,75,骨骼肌分離裝片,76,心肌切片,77,心肌分離裝片,78,肌小節(jié)模式圖,79,三聯(lián)管：每一橫管和其兩側的終池共同構成。負責肌細胞內(nèi)外信息傳遞。,80,81,82,（四）神經(jīng)組織,神經(jīng)元 神經(jīng)膠質細胞 神經(jīng)纖維,83,神經(jīng)元模式圖,神經(jīng)元分為胞體(P)和突起。胞體是細胞的營養(yǎng)、代謝和整合中心，其中央為細胞核(N)，胞體的細胞質稱核周質。突起分樹突(D)和軸突(A)，樹突粗短、分支多；軸突細長，側枝(L)以直角發(fā)出，軸突末端分支膨大稱終扣或軸突終末(At)。,84,,,85,神經(jīng)細胞分離裝片,86,脊髓橫切,87,運動終板裝片,88,環(huán)層小體,89,髓鞘（鋨酸）,90,脊神經(jīng)節(jié)切片,91,交感神經(jīng)節(jié)切片,92,大腦錐細胞切片,93,小腦潘金奇細胞,94,神經(jīng)干縱橫,95,(C) 細胞間連接,緊密連接：封閉細胞間隙、阻礙物質擴 散 中間連接和橋粒：連接細胞 縫隙連接：連接、傳遞信息,96,細胞間連接,97,第三章 細胞的基本功能,第一節(jié) 細胞的結構和物質轉運功能,第三節(jié) 細胞的生物電現(xiàn)象,第四節(jié) 肌細胞的收縮,第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉導,98,一、物質的跨膜轉運,●被動轉運,●主動轉運,指物質順電位或化學梯度的轉運過程。,指物質逆濃度梯度或電位梯度的轉運過程。,99,,（一）被動轉運(passive transport) 概念：不消耗能量，物質順電位或化學梯度（電－化學梯度）的轉運過程。 特點： ①不耗能（轉運動力依賴物質的電-化學梯度所貯存的勢能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白質的“幫助” ③順電-化學梯度進行 分類： ①單純擴散 ②易化擴散,100,1.單純擴散(simple diffusion) (1)概念 指脂溶性物質由膜的高濃度一側向低濃度一側移動的過程；是一種簡單的物理擴散； 。,[CO2]i ＞[CO2]o,[O2]o ＞[O2]i,101,某物質通過膜的難易程度（即膜對該物質的通透性）取決于它們的脂溶性、分子大小和帶電狀況；擴散的方向和速度取決于膜兩側該物質的濃度差和膜對該物質的通透性。 (2)特點 ①擴散速率高；②無飽和性,直到膜兩側濃度達到平衡；③不依靠特殊膜蛋白質的“幫助”；④不需消耗能量。,(3)轉運的物質 O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醇、類固醇類激素 等少數(shù)幾種。 注：膜對H2O具高度通透性，故H2O除單純擴散外，還可通過水通道（water channel)跨膜轉運。,102,,2.易化擴散 (1)概念 非脂溶性或脂溶性小的物質,需特殊膜蛋白質的“幫助”下,由膜的高濃度一側向低濃度一側移動的過程，稱為易化擴散（facilitated diffusion）,也是一種被動過程。 (2)分類: 1）經(jīng)載體的易化擴散 介導這一過程的膜蛋白稱為載體蛋白或載體（carrier）。載體是一些貫穿脂質雙層的整合蛋白。 特征：①轉運方向始終是順濃度梯度； ②轉運速率存在飽和現(xiàn)象； ③載體與溶質的結合具有結構特異性；④結構相似的溶質經(jīng)同一載體轉運時有競爭性抑制。,103,經(jīng)載體的易化擴散,轉運的物質：如葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子親水物質,104,2）經(jīng)通道的易化擴散 介導這一過程的膜蛋白稱為離子通道（ion channel）或通道。通道是一類貫穿脂質雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。 特征：①高速度：這是通道與載體之間最重要的區(qū)別。 ②離子的選擇性：取決于通道開放時水相孔道的大小和孔道壁的帶電情況。 ③門控：根據(jù)引起門控過程的機制的不同，離子通道可分為化學門控通道、電壓門控通道和機械門控通道等。,105,,經(jīng)通道的易化擴散,轉運的物質:各種帶電離子,[K+]i ＞[K+]o,[Na+]o ＞[Na+]i,106,(二)主動轉運(active transport) 概念：指需要消耗能量，物質逆濃度梯度或電位梯度的轉運過程。 特點：①需要消耗能量,能量由分解ATP來提供； ②依靠特殊膜蛋白質(泵)的“幫助”； ③是逆電-化學梯度進行的。 分類：,③入胞和出胞式轉運。,②繼發(fā)性主動轉運（簡稱：聯(lián)合轉運）；,①原發(fā)性主動轉運（簡稱：泵轉運）；,如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等,107,泵轉運——Na+-K+泵（原發(fā)性主動轉運） Na+-K+泵又稱Na+-K+-ATPase，簡稱鈉泵。,當[Na+]i↑ [K+ ]o↑時，都可被激活，ATP分解產(chǎn)生能量，將胞內(nèi)的3個Na+移至胞外和將胞外的2個K+移入胞內(nèi)。,108,通道轉運與鈉-鉀泵轉運模式圖,109,,鈉-鉀泵的這種活動還為其它一些物質轉運的提供了動力－繼發(fā)性主動轉運（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-載體-葡萄糖、Na+-載體-氨基酸的復合體形式進行的聯(lián)合轉運）。,維持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均勻分布狀態(tài),2K+泵至細胞內(nèi);3Na+泵至細胞外,分解ATP產(chǎn)生能量,當[Na+]i↑/[K+]o↑激活,鈉-鉀泵:,,,,110,2.繼發(fā)性主動轉運 概念：間接利用ATP能量的主動轉運過程。 即逆濃度梯度或逆電位梯度的轉運時，能量非直接來自ATP的分解，是來自膜兩側[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP釋放的能量建立的。,分類： ①同向轉運 ②逆向轉運,111,,3.入胞和出胞式轉運  一些大分子物質或團塊進出細胞,是通過細胞本身的吞吐活動進行的,亦可屬于主動轉運過程。 出胞（exocytosis):指細胞把成塊的內(nèi)容物由細胞內(nèi)排出的過程。 主要見于細胞的分泌過程：如激素、神經(jīng)遞質、消化液的分泌。,入胞(endocytosis):指細胞外的大分子物質或團塊進入細胞的過程。 分 為：吞噬=轉運物質為固體; 吞飲=轉運物質為液體。,112,,分泌物排出,融合處出現(xiàn)裂口,囊泡向質膜內(nèi)側移動,膜性結構包被=分泌囊泡,高爾基復合體,粗面內(nèi)質網(wǎng)合成蛋白性分泌物,出胞,,,,,,,,囊泡膜與質膜的某點接觸并融合,囊泡的膜成為細胞膜的組成部分,113,細胞膜上的受體對物質的“辨認”,發(fā)生特異性結合=復合物,復合物向膜表面的“有被小窩”移動,“有被小窩”處的膜凹陷,凹陷膜與細胞膜斷離=吞噬泡,吞噬泡與胞內(nèi)體的膜性結構相融合,,,,,,入胞,114,,復習思考題 1.簡述細胞膜物質轉運有哪些方式？ 2.Na+-K+泵的作用意義？ 3.在一般生理情況下,每分解一分子ATP,鈉泵運轉可使( ) A.2個鈉離子移出膜外 B.2個鉀離子移入膜內(nèi) C.2個鈉離子移出膜外,同時有2個鉀離子移入膜內(nèi) D.3個鈉離子移出膜外,同時有2個鉀離子移入膜內(nèi) E.2個鈉離子移出膜外,同時有3個鉀離子移入膜內(nèi),D,115,4、細胞膜的脂質雙分子層是( ) A.細胞內(nèi)容物和細胞環(huán)境間的屏障 B.細胞接受外界和其他細胞影響的門戶 C.離子進出細胞的通道 D.受體的主要成分 E.抗原物質 5、葡萄糖進入紅細胞膜是屬于( ) A.單純擴散 B.主動轉運 C.易化擴散 D.入胞作用 E.吞飲,,A,C,116,第二節(jié) 細胞的跨膜信號轉導 細胞外的信號跨膜轉導一般分為兩類：一類是某些脂溶性信號分子（如類固醇激素、VITD、T3T4等）穿過細胞膜進入細胞內(nèi)，與胞質受體結合，再穿過細胞核的核膜進入細胞核內(nèi)，與核受體結合，通過調節(jié)基因的表達而完成信號轉導。另一類是作用于細胞膜表面，通過引起膜結構中一種或數(shù)種特殊蛋白質分子的變構作用，將外界環(huán)境變化的信息以新的信號形式傳遞到膜內(nèi)，即完善的信號轉導（signal transduction)系統(tǒng)，再引發(fā)靶細胞相應的功能改變；這一類占了絕大多數(shù)。,117,跨膜信號轉導主要涉及到：胞外信號的識別與結合、信號轉導、胞內(nèi)效應等三個環(huán)節(jié)。根據(jù)細胞膜上感受信號物質的蛋白質分子的結構和功能的不同，跨膜信號轉導的途徑大致可分為3類： ①G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉導 ②離子通道介導的信號轉導 ③酶偶聯(lián)受體介導的信號轉導,118,,一、G蛋白偶聯(lián)受體介導的信號轉導 (一）參與G蛋白偶聯(lián)受體跨膜信號轉導的信號分子 1.G蛋白耦聯(lián)受體：指存在于細胞膜上的一類膜受體，由于要通過G蛋白才能發(fā)揮作用，故稱為 G蛋白耦聯(lián)受體(G protein-linked receptor),也稱促代謝型受體,總數(shù)多達1000種左右,在分子結構上屬于同一超家族,每種受體都是由一條7次穿膜的肽鏈構成,故也稱為7次跨膜受體。G蛋白耦聯(lián)受體與配體（指能與受體發(fā)生特異性結合的活性物質）結合后，通過構象變化結合并激活G蛋白。,119,,2. G蛋白：鳥苷酸結合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）簡稱G-蛋白，通常是指由α、β、γ三個亞單位形成的異源三聚體G蛋白。G蛋白的種類很多，共同特點是其中的α亞單位同時具有結合GTP或GDP的能力和GTP酶活性。G-蛋白分為失活型（α亞單位結合GDP)和激活型(α亞單位結合GTP)兩種形式存在，并能互相轉化，在信號轉導的級聯(lián)反應中起著分子開關的作用。G蛋白激活后，可進一步激活膜的效應器蛋白，把信號向細胞內(nèi)轉導。,120,,3. G蛋白效應器 主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶。G蛋白調控的效應器酶主要有： 腺苷酸環(huán)化酶（adenylyl cyclase，AC） 磷脂酶C （phospholipase C，PLC） 磷脂酶A2 （phospholipase A2 ，PLA2 ） 鳥苷酸環(huán)化酶 （guanylyl cyclase，GC） 磷酸二酯酶 ( phosphodiesterase,PDE )等。,121,,4.第二信使 是指激素、遞質、細胞因子等信號分子（第一信使）作用于細胞膜后產(chǎn)生的細胞內(nèi)信號分子，能把細胞外信號分子攜帶的信息轉入胞內(nèi)。重要的第二信使有：環(huán)-磷酸腺苷（即cAMP，簡稱環(huán)磷腺苷）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）、環(huán)-磷酸鳥苷（cGMP）和Ca2+等。,122,,膜外N端：識別、結合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,（二）G蛋白偶聯(lián)受體信號轉導的主要途徑 1.受體－G蛋白－AC途徑,神經(jīng)遞質、激素等（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活腺苷酸環(huán)化酶(AC),ATP,cAMP（第二信使）,細胞內(nèi)生物效應,,,,,,,激活cAMP依賴的蛋白激酶A,,結合G蛋白偶聯(lián)受體,,激活G蛋白(與β,γ亞單位分離),123,,,膜外N端：識別、結合第一信使,膜內(nèi)C端：激活G蛋白,2.受體－G蛋白－PLC途徑,激素（第一信使）,興奮性G蛋白(GS),激活磷脂酶C(PLC),PIP2,(第二信使） IP3 和 DG,,,,,,,激 活 蛋白激酶C,,,內(nèi)質網(wǎng) 釋放Ca2+,,激活G蛋白(與β,γ亞單位分離),細胞內(nèi)生物效應,結合G蛋白偶聯(lián)受體,124,,二、離子通道介導的信號轉導 離子通道受體也稱“促離子型受體（ionotropic receptor)”,根據(jù)離子通道受體感受外來刺激信號的不同，可將之分為：化學門控通道、電壓門控通道和機械門控通道。特點：不需要產(chǎn)生其它的細胞內(nèi)信使分子，信號轉導的速度快，對外界作用出現(xiàn)反應的位點較局限。,125,離子通道大體有：化學、電壓、機械性門控通道 如：,化學性胞外信號(ACh),ACh + 受體=復合體,終板膜變構=離子通道開放,Na+內(nèi)流,終板膜電位,骨骼肌收縮,,,,,,126,三、酶偶聯(lián)受體介導 的信號轉導 受體本身具有酶的活性，又稱受體酪氨酸激酶。,生長因子,與受體酪氨酸激酶結合,細胞內(nèi)生物效應,膜外N端：識別、結合第一信使 膜內(nèi)C端：具有酪氨酸激酶活性,,,特點：①信號轉導與G蛋白無關；②無第二信使的產(chǎn)生；③無細胞質中蛋白激酶的激活。,受體酪氨酸激酶介導的信號轉導圖示,127,共同點,外來信號 細胞膜上受體 受體以及所聯(lián)系的信號分子 生物效應 2種情況（p42） 化學藥物（激動劑和拮抗劑）,128,,復習思考題 1.細胞間通訊有哪些方式？各種方式之間有何不同？ 2.通過細胞表面受體介導的跨膜信號轉導有哪幾種方式？比較各種方式之間的異同。 3.試述細胞信號轉導的基本特征。 4.試比較G蛋白偶聯(lián)受體介導的幾種信號通路之間的異同。 5.概述受體酪氨酸激酶介導的信號通路的組成、特點及其主要功能。,129,