《分子细胞与组织教学课件》14级留学生辅导.ppt

1.单糖单糖(monosaccharide)2.脂肪酸脂肪酸(fatty acid)3.氨基酸氨基酸(amino acid)4.核苷酸核苷酸(nucleotide)四种有机小分子是构成四种有机小分子是构成生物大分子的基本单位生物大分子的基本单位构件分子构件分子一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)超二级结构、结构域超二级结构、结构域(super-secondary structure、domain)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构（一）一级结构是空间构象的基础（一）一级结构是空间构象的基础一、蛋白质分子一级结构和功能一、蛋白质分子一级结构和功能的关系的关系牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级结构一级结构二二硫硫键键蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病分子病分子病(molecular diease)(molecular diease)例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146)蛋白质一级结构的改变，从而引起其功能的异蛋白质一级结构的改变，从而引起其功能的异常或丧失所造成的疾病；是由基因突变引起的遗常或丧失所造成的疾病；是由基因突变引起的遗传性疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的传性疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为疾病，称为“分子病分子病”。（三）（三）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在普遍存在（二）（二）-折叠折叠（一）（一）-螺旋螺旋二、二、蛋蛋白白质质的的二二级级结结构构三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构 三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置相对空间位置亚基（亚基（subunit）：部分蛋白质由多条肽链组成，每条肽链）：部分蛋白质由多条肽链组成，每条肽链都有其独立的三级结构，称为亚基（都有其独立的三级结构，称为亚基（subunit）；亚基单独）；亚基单独存在时不具生物活性，只有按特定组成与方式形成四级结构时，存在时不具生物活性，只有按特定组成与方式形成四级结构时，蛋白质才具有生物活性。蛋白质才具有生物活性。亚基之间的结合主要是氢键和离子键。亚基之间的结合主要是氢键和离子键。四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。两两条条多多聚聚核核苷苷酸酸链链在在空空间间的的走走向向呈呈反反向向平平行行(anti-parallel)。两两条条链链中中一一条条链链的的5 3 方方向向是是自自上上而下，而另一条链的而下，而另一条链的5 3 方向是自下而上。方向是自下而上。两两条条链链围围绕绕着着同同一一个个螺螺旋旋轴轴形形成成右右手手螺螺旋旋(right-handed)的结构。的结构。双螺旋结构的直径为双螺旋结构的直径为2.37nm，螺距为，螺距为3.54nm。DNA双螺旋结构模型要点双螺旋结构模型要点1.DNA由两条多聚脱氧核苷酸链组成由两条多聚脱氧核苷酸链组成 脱脱氧氧核核糖糖和和磷磷酸酸基基团团组组成成的的亲亲水水性性骨骨架架位位于于双螺旋结构的双螺旋结构的外侧外侧，疏水的碱基位于，疏水的碱基位于内侧内侧。双双螺螺旋旋结结构构的的表表面面形形成成了了一一个个大大沟沟(major groove)和一个和一个小沟小沟(minor groove)。2.核糖与磷酸位于外侧核糖与磷酸位于外侧 3.DNA双链之间形成了互补碱基对双链之间形成了互补碱基对碱碱 基基 配配 对对 关关 系系 称称 为为 互互 补补 碱碱 基基 对对(complementary base pair)。DNA的的 两两 条条 链链 则则 互互 为为 互互 补补 链链(complementary strand)。碱基对平面与螺旋轴垂直。碱基对平面与螺旋轴垂直。相相邻邻两两个个碱碱基基对对会会有有重重叠叠，产产生生了了疏疏水水性性的的碱基堆积力碱基堆积力(base stacking interaction)。碱碱基基堆堆积积力力和和互互补补碱碱基基对对的的氢氢键键共共同同维维系系着着DNA结构的稳定。结构的稳定。4.碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着碱基对的疏水作用力和氢键共同维持着DNA双螺旋结构的稳定双螺旋结构的稳定 DNA双螺旋结构的示意图双螺旋结构的示意图 DNA双螺旋结构的俯视图双螺旋结构的俯视图原核细胞原核细胞 prokaryotic cell真核细胞真核细胞 eukaryotic cell真核细胞中有许多生物膜包真核细胞中有许多生物膜包围形成的结构。围形成的结构。细胞核细胞核milestone of evolution-Nuclear envelope emerge*原核细胞、真核细胞、真核原核细胞、真核细胞、真核细胞的线粒体、叶绿体中均细胞的线粒体、叶绿体中均存在核糖体。存在核糖体。*核糖体的大小用沉降核糖体的大小用沉降系数系数S S来表示。来表示。*核糖体由大、小两个核糖体由大、小两个亚基组成，亚基只在亚基组成，亚基只在合成蛋白质时才结合在一起。合成蛋白质时才结合在一起。核糖体（核糖体（ribosomeribosome）是帮助蛋白质）是帮助蛋白质合成的结构合成的结构信号识别颗粒信号识别颗粒转运子转运子信号肽信号肽信号识别颗粒受体信号识别颗粒受体信号肽、信号识别颗粒（信号肽、信号识别颗粒（signal-recognition particle，SRP）、）、信号识别颗粒受体等的相互作用使细胞质基质中的核糖体附着信号识别颗粒受体等的相互作用使细胞质基质中的核糖体附着到糙面内质网膜表面。到糙面内质网膜表面。蛋白质合成后根据其上信号的有无以及蛋白质合成后根据其上信号的有无以及信号的性质决定其去向信号的性质决定其去向分选信号分选信号引导蛋白质到达正确的地点引导蛋白质到达正确的地点 信号肽（信号肽（signal peptidesignal peptide）：蛋白质多肽链：蛋白质多肽链上的一段连续的特定氨基酸序列，具有分选上的一段连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。可位于多肽链的任何部位。信号的功能。可位于多肽链的任何部位。信号斑信号斑信号肽信号肽蛋白质的分选信号可以是信号肽、信号蛋白质的分选信号可以是信号肽、信号斑，也可以是加工修饰形式斑，也可以是加工修饰形式 信号斑：位于多肽链不同部位的几个信号斑：位于多肽链不同部位的几个 特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后信号斑是一种三维结构。完成分选任务后 仍然存在。仍然存在。信号斑信号斑信号肽信号肽蛋白质的糖基化修饰也可以作为分蛋白质的糖基化修饰也可以作为分选的信号，如溶酶体酶蛋白上的选的信号，如溶酶体酶蛋白上的M-M-6-P6-P。*随机胞吞的随机胞吞的水溶性大分子水溶性大分子，所有细胞共有功能。，所有细胞共有功能。*特异胞吞的水溶性大分子，如某些信号分子、特异胞吞的水溶性大分子，如某些信号分子、LDLLDL、铁离子铁离子/载铁蛋白等。所有细胞共有功能。载铁蛋白等。所有细胞共有功能。1.胞吞物质的消化胞吞物质的消化 溶酶体的功能溶酶体的功能消化消化*在胞吞过程中被一起吞进来的细胞膜蛋白在胞吞过程中被一起吞进来的细胞膜蛋白2.自身物质的消化自身物质的消化*在一些在一些生理和病理生理和病理状态下，细胞内一部分细胞质、细胞状态下，细胞内一部分细胞质、细胞器被膜结构包裹形成器被膜结构包裹形成自噬小体自噬小体，自噬小体与晚期内体或溶，自噬小体与晚期内体或溶酶体融合后形成酶体融合后形成自体吞噬泡自体吞噬泡。内容物被消化后利用，这种细胞消化自身细胞质的行为称内容物被消化后利用，这种细胞消化自身细胞质的行为称为为自体吞噬自体吞噬(自噬自噬)。（1）自体吞噬（自体吞噬（Autophagy)自噬小体和自噬溶酶体形态自噬小体和自噬溶酶体形态自噬小体自噬小体自噬溶酶体自噬溶酶体自噬小体中的内自噬小体中的内质网片段质网片段营养饥饿的小鼠胚胎成纤维细胞营养饥饿的小鼠胚胎成纤维细胞2.2.自身物质的消化自身物质的消化 (2)(2)分泌自噬分泌自噬内分泌细胞内分泌细胞中过剩的分泌颗粒与晚期内体或溶中过剩的分泌颗粒与晚期内体或溶酶体融合成为酶体融合成为分泌自噬泡分泌自噬泡，颗粒内容物被降解，颗粒内容物被降解后重新利用，这种细胞消化自身分泌颗粒的现后重新利用，这种细胞消化自身分泌颗粒的现象称为象称为分泌自噬分泌自噬。在破骨细胞在破骨细胞 溶酶体酶释放，消化有机骨质。溶酶体酶释放，消化有机骨质。在精子细胞在精子细胞 溶酶体酶释放，消化卵外膜滤泡细胞。溶酶体酶释放，消化卵外膜滤泡细胞。3.细胞外物质的消化细胞外物质的消化特殊细胞中的溶酶体能向细胞外释放溶特殊细胞中的溶酶体能向细胞外释放溶酶体酶，消化细胞外物质。酶体酶，消化细胞外物质。微管微管MAP,Tau等等中间丝蛋白中间丝蛋白（角蛋白纤维、（角蛋白纤维、核纤层蛋白等）核纤层蛋白等）丝聚蛋白、丝聚蛋白、网蛋白等网蛋白等微管微管蛋白蛋白中间丝中间丝结合结合蛋白蛋白微丝微丝肌动肌动蛋白蛋白原肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白、肌钙蛋白、肌球蛋白肌球蛋白II等等化学化学组成组成组组装装成核作用成核作用微管组织微管组织中心中心成核作用成核作用无成核作用无成核作用支撑细胞的形态支撑细胞的形态中心粒、纤毛和鞭毛的形成中心粒、纤毛和鞭毛的形成 细胞器的定位和分布细胞器的定位和分布物质运输物质运输牵引染色体移动牵引染色体移动功能功能支撑作用（应力纤维、微绒毛支撑作用（应力纤维、微绒毛 ）细胞运动（变形运动、胞质分裂、肌肉收缩）、细胞运动（变形运动、胞质分裂、肌肉收缩）、参与细胞连接参与细胞连接细胞内支架作用（支撑、机械强度）细胞内支架作用（支撑、机械强度）参与细胞连接参与细胞连接参与细胞分化参与细胞分化微管微管中间丝中间丝微丝微丝由细胞分泌的多种大分子组成的复杂网由细胞分泌的多种大分子组成的复杂网络结构，充满着细胞之间的大小间隙。络结构，充满着细胞之间的大小间隙。功能：形成一种支撑性框架为细胞提供功能：形成一种支撑性框架为细胞提供一种有组织的外环境。一种有组织的外环境。细胞外基质概念细胞外基质概念细胞外基质的主要成分细胞外基质的主要成分1.1.胶原胶原2.2.弹性蛋白弹性蛋白3.3.纤黏连蛋白纤黏连蛋白4.4.层黏连蛋白层黏连蛋白5.5.糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖（一）纤维蛋白（一）纤维蛋白（二）糖胺聚糖（二）糖胺聚糖由细胞分泌产生，聚集在细胞表面，相互间由细胞分泌产生，聚集在细胞表面，相互间结合交错成网络，同时也与细胞膜蛋白结合。结合交错成网络，同时也与细胞膜蛋白结合。1.1.有丝分裂有丝分裂指细胞通过形成纺锤体和染色体将遗传物质指细胞通过形成纺锤体和染色体将遗传物质平均分配到两个子细胞核中的过程。平均分配到两个子细胞核中的过程。前期前期（prophaseprophase）前中期前中期（prometaphaseprometaphase）中期中期（metaphasemetaphase）后期后期（anaphaseanaphase）末期末期（telophasetelophase）前期前期染色质凝集成染色体染色质凝集成染色体 是前期开始的标志是前期开始的标志核仁消失核仁消失纺锤体形成纺锤体形成 前中期前中期核膜解体标志着核膜解体标志着前中期的开始前中期的开始染色体与染色体与 纺锤体相连纺锤体相连染色体凝集染色体凝集 程度最高程度最高染色体排列染色体排列 在细胞中央在细胞中央 赤道面上赤道面上中期中期姐妹染色单体分离姐妹染色单体分离 标志着后期的开标志着后期的开始始 后期后期两份染色体分别向两份染色体分别向 细胞两极移动。细胞两极移动。子细胞染色体解凝集子细胞染色体解凝集 标志着后期的开始标志着后期的开始 核仁再次出现核仁再次出现核膜重新装配核膜重新装配形成两个子细胞核形成两个子细胞核末期末期 -由同源细胞逐渐变为在形态结构、由同源细胞逐渐变为在形态结构、生理功能和生化特征等方面具有稳定差异生理功能和生化特征等方面具有稳定差异的另一类型细胞的过程。的另一类型细胞的过程。细胞分化（细胞分化（Cell Differentiation)Cell Differentiation)被覆上皮被覆上皮分类原则：依据分类原则：依据细胞层数细胞层数和和细胞形状细胞形状分类分类 （复层上皮根据表层细胞形态）（复层上皮根据表层细胞形态）被覆上皮被覆上皮单层单层复层复层扁平上皮扁平上皮 Squamous Epi.立方上皮立方上皮 Cuboidal Epi.柱状上皮柱状上皮 Columnar Epi.扁平上皮扁平上皮 Squamous Epi.柱状上皮柱状上皮 Columnar Epi.变移上皮变移上皮 Transitional Epi.Covering Epi.simplestratified假复层纤毛柱状上皮假复层纤毛柱状上皮 Pseudostratified ciliated columlar Epi.一一、单层上皮单层上皮(Simple Epithelium)1、单层扁平上皮单层扁平上皮(simple squamous epithelium)分布分布：1）内皮内皮(endothelium)：衬贴于心脏衬贴于心脏、血管和淋巴管腔面血管和淋巴管腔面 2）间皮间皮(mesothelium)分布于胸膜分布于胸膜、腹膜腹膜、心包膜内表面心包膜内表面 3）其它：其它：分布于肺泡和肾小囊壁层等分布于肺泡和肾小囊壁层等2、单层立方上皮单层立方上皮(simple cuboidal epithelium)分布分布：甲状腺滤泡上皮甲状腺滤泡上皮、肾小管等肾小管等一层近似立方形的细胞组成。细胞呈立方形，胞核位于细胞中央。3、单层柱状上皮单层柱状上皮(simple columnar epithelium)分布分布：胃胃、肠肠、子宫等子宫等一层棱柱状细胞组成。细胞呈柱状，细胞核长圆形，其长轴多与细胞长轴平行，常位于细胞近基底部。四、上皮组织的特殊结构四、上皮组织的特殊结构上皮细胞上皮细胞游离面游离面细胞衣细胞衣 cell coat微绒毛微绒毛 microvilli纤毛纤毛 cilia侧面侧面紧密连接紧密连接 tight junction中间连接中间连接 intermediate junction桥粒桥粒 desmosome缝隙连接缝隙连接 gap junction基底面基底面基膜基膜 basement membrane质膜内褶质膜内褶 plasma membrane infolding半桥粒半桥粒 hemidesmosome（一）上皮细胞的游离面（一）上皮细胞的游离面1 1、细胞衣、细胞衣 细胞膜糖蛋白和糖酯的细胞膜糖蛋白和糖酯的糖链部分糖链部分 吸附于膜表面的吸附于膜表面的蛋白多糖蛋白多糖构成构成。功能：粘着、支持、保护、物质交换及识别功能：粘着、支持、保护、物质交换及识别2 2、微绒毛、微绒毛 LM：纹状缘纹状缘（小肠小肠）、）、刷状缘刷状缘（肾小管肾小管）EM：细胞游离面胞膜和胞质伸出的细小指状突起细胞游离面胞膜和胞质伸出的细小指状突起 功能功能：扩大细胞表面积扩大细胞表面积，有利于细胞吸收有利于细胞吸收3、纤毛纤毛 细胞游离面伸出的细长突起细胞游离面伸出的细长突起 节律性摆动的能力节律性摆动的能力 电镜下：电镜下：“92”微管结构微管结构 功能功能：节律性摆动节律性摆动（二）上皮细胞的侧面（二）上皮细胞的侧面 1、紧密连接紧密连接 带状连接带状连接相邻细胞膜外层的嵌入蛋相邻细胞膜外层的嵌入蛋白呈嵴状融合白呈嵴状融合功能功能:连接和屏障作用连接和屏障作用2、中间连接中间连接带状连接带状连接有间隙、含丝状物有间隙、含丝状物胞质面有致密物胞质面有致密物 终末网细丝终止于此终末网细丝终止于此功能：连接作用功能：连接作用3、桥粒桥粒斑状连接斑状连接有间隙、中间线有间隙、中间线胞质面有致密板胞质面有致密板 张力丝固着于此张力丝固着于此功能：功能：最牢固的细胞连接最牢固的细胞连接4、缝隙连接缝隙连接斑状连接斑状连接相邻细胞呈间断融合相邻细胞呈间断融合 融合处有柱形小管融合处有柱形小管（连接小体）（连接小体）功能：功能：（1）利于小分子物质利于小分子物质和离子的交换和离子的交换（2）利于传递冲动利于传递冲动 （又称通讯连接）（又称通讯连接）（三三）上皮细胞的基底面上皮细胞的基底面 1、基膜基膜(basement membrane)薄膜状物质薄膜状物质 PAS（）（）基板基板：由上皮细胞产生由上皮细胞产生网板：由成纤维细胞产生网板：由成纤维细胞产生 功能：支持，连接，半透膜作用功能：支持，连接，半透膜作用2、质膜内褶质膜内褶(plasma membrane infolding)基底部胞膜褶入胞内形成基底部胞膜褶入胞内形成 褶内胞质含许多线粒体褶内胞质含许多线粒体 功能功能：扩大表面积扩大表面积，主动转运水和电解质主动转运水和电解质3、半桥粒半桥粒(hemidesmosome)结构为桥粒的一半结构为桥粒的一半。功能功能：加强上皮细胞于基膜的连接加强上皮细胞于基膜的连接主动运输主动运输被动运输被动运输肠腔肠腔小肠小肠上皮上皮细胞细胞上皮下的上皮下的组织间隙组织间隙小肠上皮细胞顶面小肠上皮细胞顶面NaNa+驱动的同向偶联葡萄糖运输转运体驱动的同向偶联葡萄糖运输转运体小肠上皮细胞底侧面小肠上皮细胞底侧面不依赖不依赖NaNa+的葡萄糖单一运输转运体的葡萄糖单一运输转运体小肠上皮细胞的吸收功能依靠两类不同的转运体蛋白小肠上皮细胞的吸收功能依靠两类不同的转运体蛋白葡萄糖单一运输方式葡萄糖单一运输方式:被动运输被动运输(大多数细胞从细胞外大多数细胞从细胞外摄取葡萄糖的方式摄取葡萄糖的方式)葡萄糖同向运输方式葡萄糖同向运输方式:主动运输主动运输（肠道、肾脏上皮细胞）（肠道、肾脏上皮细胞）细胞通过转运体蛋白摄取葡萄糖的不同方式细胞通过转运体蛋白摄取葡萄糖的不同方式血象正常值血象正常值肌组织概述肌组织概述(Intercalated disc)相邻心肌纤维的连接处称闰盘，在相邻心肌纤维的连接处称闰盘，在HE染色中呈染色中呈深染的粗线。闰盘在横向上的连接方式有桥粒和深染的粗线。闰盘在横向上的连接方式有桥粒和中间连接，保证心肌纤维间的连接牢固；纵向上中间连接，保证心肌纤维间的连接牢固；纵向上有缝隙连接，便于细胞间化学信息的交流和电有缝隙连接，便于细胞间化学信息的交流和电冲动的传导，有利于心肌同步收缩。冲动的传导，有利于心肌同步收缩。（synapse）静息电位静息电位静息电位静息电位细胞在安静状态时细胞在安静状态时存在于膜内外两侧的电位差值，细胞膜内为负膜外为正。存在于膜内外两侧的电位差值，细胞膜内为负膜外为正。胆碱酯酶胆碱酯酶终板电位终板电位动作电位动作电位