ch2生命活动基本单位-细胞.ppt

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1、（四）（四）物质过膜运输物质过膜运输n简单扩散n协助扩散n主动运输n协同运输n膜泡运输：胞吞、胞吐被动运输1、简单扩散、简单扩散驱动力：浓度梯度，细胞外浓度驱动力：浓度梯度，细胞外浓度 细胞内浓度细胞内浓度不消耗能量，物理过程不消耗能量，物理过程脂溶性物质被磷脂层溶解而进入细胞脂溶性物质被磷脂层溶解而进入细胞气体、水、气体、水、不带电荷不带电荷的的小小的的极性极性分子（足够小）分子（足够小）通过细胞膜中含水小孔从高浓度至低浓度通过细胞膜中含水小孔从高浓度至低浓度不与膜上的分子发生反应，非特异性，扩散速度慢不与膜上的分子发生反应，非特异性，扩散速度慢2、协助扩散（促进扩散）、协助扩散（促进扩散）

2、+一些非脂溶性物质，如金属离子、单糖、氨基酸、无机盐等一些非脂溶性物质，如金属离子、单糖、氨基酸、无机盐等+不能通过由不能通过由CH组成的非极性区（磷脂组成的非极性区（磷脂CH链尾巴对极性分子链尾巴对极性分子具有高度的不渗透性）具有高度的不渗透性）+细胞膜上有细胞膜上有特异性蛋白特异性蛋白，在膜外表面与营养物质发生可逆结，在膜外表面与营养物质发生可逆结合，携带营养物质通过细胞膜进入细胞，然后与营养物质分合，携带营养物质通过细胞膜进入细胞，然后与营养物质分开开+特异性蛋白具有运载功能，称为载体蛋白特异性蛋白具有运载功能，称为载体蛋白n离子载体：离子载体（ionophore），是疏水性的小分子，可

3、溶于双脂层，提高所转运离子的通透率，多为微生物合成，是微生物防御被捕食或与其它物种竞争的武器。n通道蛋白：通道蛋白（channel protein）是横跨质膜的亲水性通道。配体门通道电位门通道环核苷酸门通道机械门通道水通道蛋白特点：特点：Y驱动力：浓度梯度驱动力：浓度梯度Y不消耗能量不消耗能量Y需要载体需要载体Y多见于真核生物，如红细胞和酵母中糖的运输多见于真核生物，如红细胞和酵母中糖的运输3、主动运输、主动运输+当细胞外浓度当细胞外浓度 细胞内浓度时细胞内浓度时+需要载体需要载体+消耗能量消耗能量Na+K+泵主动运输泵主动运输Y通过通过消耗消耗ATP来来驱动驱动Na+K+ATP酶高效率地向酶

4、高效率地向细胞外排出细胞外排出Na+，每，每排出排出3个个Na+，吸进吸进2个个K+，导，导致膜内外的电位差。致膜内外的电位差。A A 载体蛋白含有载体蛋白含有2 2个与溶质结构匹配的位点个与溶质结构匹配的位点;B;B 溶质结合到载体蛋白活性位点上，并促使溶质结合到载体蛋白活性位点上，并促使ATPATP水解水解;C ATP;C ATP水解下的磷酸基团转移到载体蛋白上水解下的磷酸基团转移到载体蛋白上;D;D 载体蛋白构想发生变化，把溶质泵到载体蛋白构想发生变化，把溶质泵到膜的另一侧膜的另一侧;E;E 膜另一些侧不同的溶质分子与载体蛋白的另一个活性位点结合膜另一些侧不同的溶质分子与载体蛋白的另一个

5、活性位点结合;F;F 磷酸基团磷酸基团四方出来，载体蛋白构象恢复原状四方出来，载体蛋白构象恢复原状;G;G 导致溶质分子四方到膜的一侧导致溶质分子四方到膜的一侧;Y膜外膜外Na+浓度高，浓度高，Na+顺电化学梯度流向膜内，利顺电化学梯度流向膜内，利用用Na+梯度提供的能量，葡萄糖和梯度提供的能量，葡萄糖和Na+分别与同向分别与同向转运载体的两个位点结合，由同向转运载体携带转运载体的两个位点结合，由同向转运载体携带进入细胞，氨基酸也可由此进入。进入细胞，氨基酸也可由此进入。n钾钠平衡钾钠平衡 若若体体内内钠钠盐盐积积聚聚过过多多，渗渗透透压压就就要要变变动动，人人体体为为了了保保持持一一定定的的

6、渗渗透透压压，就就会会吸吸收收大大量量的的水水分分，整整个个血血液液的的容容量量也也就就增增多多，从从而而使使心心脏脏负负荷荷过过重重，诱诱发发或或加加重重心心力力衰衰竭竭症症状状，钠钠过过多多还还使使血血压压升升高高，促促使使肾肾脏脏细细小小动动脉脉硬硬化化过过程程加加快快，因因此此不不论论是是高高血血压压还还是是心心脏脏病病，都都必必须须在在饮饮食食中中控控制制食食盐盐的的用用量。量。4、协同运输、协同运输n需要载体n逆浓度梯度运输n由膜两侧电化学梯度驱动n动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动n植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动 5、非跨膜运输、非跨膜运输 膜泡运输膜泡运输胞吞

7、和胞吐胞吞和胞吐A胞吞：胞吞：q这这个个泡泡最最终终与与溶溶酶酶体体融融合合，并并被被其其中中的的酶酶降降解解成成可可溶性产物进入细胞质中供生命活动使用。溶性产物进入细胞质中供生命活动使用。q如果吞入的是如果吞入的是固体颗粒固体颗粒，称为，称为吞噬作用吞噬作用q如果吞入的是如果吞入的是液体液体，称为，称为胞饮作用胞饮作用q由由于于质质膜膜下下微微丝丝收收缩缩，造造成成质质膜膜向向内内折折入入，将将胞胞外外的的固固体体颗颗粒粒或或液液体体包包入入，并并从从质质膜膜上上脱脱落落下下来来形形成成细胞质内的泡。细胞质内的泡。B胞吐：胞吐：q将细胞内的分泌泡或将细胞内的分泌泡或其他膜泡中的物质排其他膜泡

8、中的物质排除细胞外的过程。除细胞外的过程。n简单扩散：不需载体、不耗能n协助扩散：需载体、不耗能n主动运输：需载体、耗能n协同运输：需载体、电化学梯度驱动n膜泡运输：胞吞、胞吐被动运输(五五)细胞间的连接细胞间的连接植物细胞植物细胞胞间连丝胞间连丝动物细胞动物细胞a紧密连接紧密连接a锚定连接锚定连接a通讯连接通讯连接胞间连丝胞间连丝由相邻细胞质膜共同组成的由相邻细胞质膜共同组成的2040nm管状细胞质通道，中央是管状细胞质通道，中央是由内质网延伸形成的链管结构由内质网延伸形成的链管结构可以使水分和其他小分子物质从一个细胞进入另一个细胞可以使水分和其他小分子物质从一个细胞进入另一个细胞起到运输调

9、节和通讯作用起到运输调节和通讯作用 紧密连接紧密连接q通过特殊的通过特殊的跨膜蛋白跨膜蛋白成串排列形成串排列形成网格状嵴线，使相邻细胞质膜紧成网格状嵴线，使相邻细胞质膜紧密联系在一起密联系在一起q封闭了细胞间的空隙，防止溶液封闭了细胞间的空隙，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入细胞内中的分子沿细胞间隙渗入细胞内小肠小肠相邻小肠相邻小肠细胞细胞质膜质膜桥粒桥粒锚定连接锚定连接q通过通过中间纤维中间纤维或或肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维将细胞与相邻细胞或胞外基质连将细胞与相邻细胞或胞外基质连接起来，参与连接的接起来，参与连接的糖蛋白糖蛋白像钉子似的将相邻细胞钉在一起像钉子似的将相邻细胞钉在一起q可使物质从两

10、细胞间的空隙通过可使物质从两细胞间的空隙通过肝脏肝脏相邻肝相邻肝细胞细胞质膜质膜通道连接通道连接通讯连接通讯连接q由由许多许多连接子连接子将相邻细胞连接在一起将相邻细胞连接在一起,每个连接子由每个连接子由6个个跨膜蛋白围成跨膜蛋白围成q与胞间连丝相似，使相邻细胞间的水分和其它小分子可与胞间连丝相似，使相邻细胞间的水分和其它小分子可以相互流动以相互流动&实际上实际上,在两个动物细胞交界处可以分别在两个动物细胞交界处可以分别找到三种连接方式找到三种连接方式c细胞衰老的原因细胞衰老的原因c细胞死亡细胞死亡(六六)细胞衰老和死亡细胞衰老和死亡细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡细胞程序性死亡细胞程序性死亡

11、1、细胞衰老的原因、细胞衰老的原因+细胞核的遗传控制在细胞衰老中起决定作用细胞核的遗传控制在细胞衰老中起决定作用+氧自由基危害细胞线粒体氧自由基危害细胞线粒体+端粒端粒DNA序列的缩短序列的缩短2、细胞坏死、细胞坏死指指细细胞胞受受到到严严重重的的物物理理、化化学学因因素素刺刺激激或或严严重重的的病病理理性性刺刺激激，所所造造成成的的细细胞胞损损伤伤或或死亡。死亡。3、细胞凋亡、细胞凋亡+指指细细胞胞在在一一定定生生理理或或病病理理条条件件下下，受受内内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。在遗传机制的控制自动结束生命的过程。+细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡的生物学意义清除多余无用细胞清除多余无用

12、细胞除去衰老细胞除去衰老细胞除去发育不正常细胞除去发育不正常细胞清除有害细胞清除有害细胞+控制组织器官各部分的细胞总数控制组织器官各部分的细胞总数+以维持整体的正常发育和健康生长的以维持整体的正常发育和健康生长的生理机制生理机制细胞凋亡与细胞坏死的比较细胞凋亡与细胞坏死的比较4、凋亡相关基因、凋亡相关基因Y死亡基因（凋亡基因）死亡基因（凋亡基因）Y生存基因（凋亡抑制基因）生存基因（凋亡抑制基因）Y肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因A、死亡基因、死亡基因促进细胞凋亡的基因促进细胞凋亡的基因qICE 白白 介介 素素-1转转 换换 酶酶(Interleukin-1-converting enzyme)表达产

13、物表达产物ICE类似蛋白酶类似蛋白酶ICE的的作作用用底底物物聚聚合合酶酶结结合合在在DNA断断裂裂处处,参参与与染染色色质质DNA修复工作，从而染色质保持完整性修复工作，从而染色质保持完整性ICE类类似似蛋蛋白白酶酶通通过过降降解解聚聚合合酶酶,引引起起DNA修修复复的的抑抑制制及及核核酸酸内内切切酶酶活活性性增增加加,降降解解胞胞内内的的结结构构蛋蛋白白和和功功能能蛋蛋白白，造造成成染色质断裂染色质断裂,使细胞发生凋亡使细胞发生凋亡qApaf-1凋亡酶激活因子凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1)在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作

14、用在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用 B、生存基因、生存基因死亡抑制基因死亡抑制基因qB cell lymphoma-2(BCL-2),其其基基因因产产物物具具有有抑抑制制淋淋巴巴细细胞胞凋凋亡亡的的作作用用,BCL-2基基因因最最初初在在滤滤泡泡性性B细细胞胞淋淋巴巴瘤瘤中中得得到鉴别到鉴别q在在线线粒粒体体参参与与的的凋凋亡亡途途径径中中起起调调控控作作用用，能能控控制制线线粒粒体体中中细胞色素细胞色素c等凋亡因子的释放等凋亡因子的释放C、肿瘤抑制基因、肿瘤抑制基因YP53抑癌抑癌基因基因YP53表达产物是与专一性表达产物是与专一性DNA结合的结合的核蛋白核蛋白P53Y是一种是一种转录调

15、节物转录调节物Y其生物学功能是在其生物学功能是在G1期监视期监视DNA的完整性。如有损伤，则的完整性。如有损伤，则抑制细胞增殖，直到抑制细胞增殖，直到DNA修复完成。如果修复完成。如果DNA不能被修复，不能被修复，则诱导其调亡。则诱导其调亡。5、线粒体与细胞凋亡、线粒体与细胞凋亡n细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放，释放，作为凋亡诱导因子，细胞色素作为凋亡诱导因子，细胞色素c能与能与Apaf-1、caspase-9前前体、体、ATP/dATP形成凋亡体（形成凋亡体（apoptosome），进而导致细胞），进而导致细胞凋亡凋亡n线粒体既是细

16、胞的能量工厂，也是细胞的凋亡控制中心线粒体既是细胞的能量工厂，也是细胞的凋亡控制中心n各类生长因子都可以促进葡萄糖转运和己糖激酶等向线粒各类生长因子都可以促进葡萄糖转运和己糖激酶等向线粒体转运、加速能量生产，相反地剥夺生长因子后，细胞氧体转运、加速能量生产，相反地剥夺生长因子后，细胞氧消耗降低、消耗降低、ATP合成不足、蛋白质合成受阻，最后细胞走合成不足、蛋白质合成受阻，最后细胞走向死亡向死亡6、引起凋亡的信号、引起凋亡的信号内源性和外源性内源性和外源性+细胞缺少生存信号细胞缺少生存信号Y(生长因子、白细胞介素、集落刺激因子生长因子、白细胞介素、集落刺激因子)+内源性因子内源性因子Y（肿瘤坏死

17、因子（肿瘤坏死因子-、转化因子转化因子1）+物理因素：温度、紫外线、射线物理因素：温度、紫外线、射线+某些化学物质：秋水仙素、过氧化氢某些化学物质：秋水仙素、过氧化氢+某些病毒某些病毒7、凋亡机制、凋亡机制qICE/CED-3表表达达的的蛋蛋白白质质是是一一类类被被称称为为凋凋亡亡相相关关蛋蛋白白酶酶(caspase)的蛋白质家族的蛋白质家族Caspase有的将支持核膜的蛋白质切开有的将支持核膜的蛋白质切开有的剪开细胞骨架和细胞之间连接蛋白有的剪开细胞骨架和细胞之间连接蛋白有的切开与有的切开与DNA降解酶结合的蛋白质，使降解酶结合的蛋白质，使DNA降解酶活化降解酶活化qBCL-2通过间接抑制通

18、过间接抑制Caspase酶的活性而发挥作用酶的活性而发挥作用2002年10月7日悉尼布雷诺尔(英)、罗伯特霍维茨(美)和约翰苏尔斯顿(英)，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究，获诺贝尔生理与医学奖 8、脱离正常轨道的细胞、脱离正常轨道的细胞癌细胞癌细胞q癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征n不死性不死性n迁移性迁移性n失去接触抑制现象失去接触抑制现象q 致癌因子致癌因子物理物理化学化学病毒病毒癌细胞的形态特征癌细胞的形态特征 n癌细胞通常比其源细胞体积要大，核质比显著高于正常细癌细胞通常比其源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达胞，可达1:1，正常的分化细胞和之比仅为，正常的分

19、化细胞和之比仅为1:4-6n核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象n核内染色体呈非整倍态（核内染色体呈非整倍态（aneuploidy），某些染色体缺失，），某些染色体缺失，而有些染色体数目增加而有些染色体数目增加n线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生n细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常癌细胞的生理特征癌细胞的生理特征 n细胞周期失控，不受正常生长调控系统控制，能持续分裂、细胞周期失控，不受正常生长调控系统控制，能持续分裂、增殖增殖n具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分

20、发生变异或缺失，具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分发生变异或缺失，失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔，向其它组织迁移基底层和结缔组织穿孔，向其它组织迁移n接触抑制丧失，正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和接触抑制丧失，正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象，而肿瘤汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长细胞即使堆积成群，仍然可

21、以生长肿瘤形成的内因肿瘤形成的内因 n原癌基因n抑癌基因 n原原癌癌基基因因是是细细胞胞内内与与细细胞胞增增殖殖相相关关的的基基因因，是是维维持持机机体体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。n原癌基因可能因为突变造成原癌基因可能因为突变造成过度表达过度表达，或，或表达产物蛋白表达产物蛋白质活性失控质活性失控，导致细胞发生转化，向癌变方向发展。，导致细胞发生转化，向癌变方向发展。n抑癌基因抑癌基因也称为抗癌基因。正常染色体内可能存在某些也称为抗癌基因。正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失

22、、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。使激活的癌基因发挥作用而致癌。肿瘤形成的外因肿瘤形成的外因 n化学(亚硝胺类、多环芳香烃类等)n生物(病毒、细菌、霉菌等)n物理(电离辐射、紫外线)（七）细（七）细 胞胞 分分 裂裂Y无丝分裂无丝分裂Y有丝分裂有丝分裂Y减数分裂减数分裂（八）细胞的繁殖与分化八）细胞的繁殖与分化细胞繁殖细胞繁殖细胞生命的一个基本特征细胞生命的一个基本特征单细胞生物以此繁殖后代单细胞生物以此繁殖后代多细胞生物则依赖它来完成个体发育多细胞生物则依赖它来完成个体发育是细胞分化的基础是细胞分化的基础细胞分化细胞分化+胚胎细胞分裂后的未定型细胞或简单可塑性胚胎细胞分裂后的未

23、定型细胞或简单可塑性细胞，在形态和化学组成上向专一性或特异性细胞，在形态和化学组成上向专一性或特异性方向转化，演变为特定细胞类型的过程。方向转化，演变为特定细胞类型的过程。细胞的分化潜能n全能性n多能性n单能性 全能性细胞全能性细胞干细胞干细胞具有复制、高度增殖和多向分化潜能的细具有复制、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，具有经培养不定期地分化并产生特化胞群体，具有经培养不定期地分化并产生特化细胞的能力。细胞的能力。根据其分化能力分为：根据其分化能力分为：n全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能n多能干细胞：失去了发育成完整个体的能力，但多能干细胞：失去了

24、发育成完整个体的能力，但具有分化出多种细胞组织的潜能具有分化出多种细胞组织的潜能n专能干细胞：只具有向一类或密切相关的两种类专能干细胞：只具有向一类或密切相关的两种类型细胞分化的能力型细胞分化的能力全能性细胞多能干细胞其他功能干细胞造血干细胞红细胞白细胞血小板(九九)纳米生物大分子复合体纳米生物大分子复合体在在真真核核细细胞胞中中，由由生生物物大大分分子子构构成成的的基基本本结结构构单单位位，其其直直径径或或厚厚度度都都稳稳定定在在520nm范范围围内内，当当它它们们装装配配成成高高一一级级结结构构时时，具具有有十十分分规规整整的的几几何何图形图形这这些些纳纳米米量量级级的的基基本本结结构构单

25、单位位，称称为为纳纳米米生生物物大大分子复合体分子复合体纳纳米米生生物物大大分分子子复复合合体体介介于于微微观观和和宏宏观观之之间间，具有特殊的量子力学和量子化学特点具有特殊的量子力学和量子化学特点:超级可塑性超级可塑性具有滑动性具有滑动性坚固性坚固性稳定性稳定性自装配自装配-去装配特性去装配特性稳定性和坚固性稳定性和坚固性纳米组件构成的细胞骨架体系，纳米组件构成的细胞骨架体系，从细胞膜一直延伸到从细胞膜一直延伸到细胞核内细胞核内，如同建筑物中的网架穹顶，张力和压力在，如同建筑物中的网架穹顶，张力和压力在这种结构中得到分散，并且网架中的这种结构中得到分散，并且网架中的每个接头都呈自每个接头都呈

26、自我稳定状态我稳定状态，从而使整个细胞形态，从而使整个细胞形态具有稳定性和坚固具有稳定性和坚固性性。q细胞骨架组件细胞骨架组件q在网架中具有收缩力的在网架中具有收缩力的微丝微丝牵拉着细胞膜，与牵拉着细胞膜，与微管共同维持细胞形状微管共同维持细胞形状q微管微管在网架中起抗压支架作用在网架中起抗压支架作用q中间纤维中间纤维对各种机械作用具有很强抗性，并可对各种机械作用具有很强抗性，并可自我形成网架结构自我形成网架结构q由于它们的牵拉和支撑，使各细胞器和细胞核由于它们的牵拉和支撑，使各细胞器和细胞核被锚定在一定位置上被锚定在一定位置上自装配自装配去装配动态平衡功能去装配动态平衡功能q膜膜骨架与骨架与

27、细胞表面蛋白受体细胞表面蛋白受体相连，当受相连，当受体蛋白与配基结合构像发生改变时，细体蛋白与配基结合构像发生改变时，细胞质骨架和细胞核骨架会按照拉力方向胞质骨架和细胞核骨架会按照拉力方向加以调整加以调整q将信息从受体蛋白传向膜骨架将信息从受体蛋白传向膜骨架细胞质骨架细胞质骨架核纤层核纤层核骨架核骨架染色体骨架染色体骨架q许多酶，以及某些控制蛋白质合成、能量转换许多酶，以及某些控制蛋白质合成、能量转换和细胞生长的物质以物理方式固定在细胞骨架和细胞生长的物质以物理方式固定在细胞骨架上上q一旦细胞骨架力学结构发生改变，就会影响到一旦细胞骨架力学结构发生改变，就会影响到许多在骨架上进行的生物化学反应，甚至改变许多在骨架上进行的生物化学反应，甚至改变基因表达基因表达生生命命的的奥奥秘秘很很可可能能隐隐藏藏在在550nm生生物物大大分分子子复合体中复合体中纳米生物学介于细胞生物学和分子生物学之间纳米生物学介于细胞生物学和分子生物学之间