《人体解剖生理学》第二章细胞和基本组织.ppt
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1、第二章第二章 细胞和基本组织细胞和基本组织细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的物质转运机能细胞膜的物质转运机能基本组织基本组织第一节细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构多利和邦妮(图片来自http:/)细胞膜的结构一、细胞膜的化学组成与分子结构(TheChemicalcompositionandMolecularStructureofCellMembrane)细胞膜的基架是脂质双分子层,主要起屏障作用,而膜上镶嵌、覆盖、贯穿的各种特殊蛋白质负责完成跨膜物质、能量和信息的转运和转换。膜结构特点:液态镶嵌模型流体镶嵌模型流体镶嵌模型(fluid mosaic
2、 model):以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质。脂质双分子层:细胞膜蛋白质:表面蛋白质表面蛋白质(peripheral protein);整合蛋白质整合蛋白质(integrated protein)。细胞膜糖类:以共价键形成糖脂或糖蛋白,可作为抗原决定簇或膜受体的可识别部位。细胞膜的脂质以磷脂类为主,其次为胆固醇,还有少量鞘磷脂类物质。脂质以双分子层形式包被在细胞表面。脂质双分子层中分散镶嵌着多种蛋白质分子。细胞膜还含有少量糖类,它们以共价键的形式和膜的脂质或白质结合,形成糖脂或糖蛋白。细胞膜的作用细胞膜是将细胞内容物和周围环境分隔开的一
3、层薄膜,起屏障作用。细胞生命活动所需的氧气和营养物质,及二氧化碳和代谢废物,均须通过细胞膜进出细胞。因此,细胞膜必须有选择地通透不同物质。胞外信息要被细胞感知,也须要特定的结构参与。蛋白质分子识别蛋白质酶受体蛋白质转运蛋白质离子通道细胞骨架蛋白细胞膜所具有的各种功能,在很大程度上决定于膜上的蛋白质的功能;细胞和周围环境间进行的物质、能量和信息交换,也大都与膜上的蛋白质分子有关。膜蛋白二二 细胞膜的物质转运机能细胞膜的物质转运机能 Transport Across Cell Membrane 被动转运被动转运 Passive transport 单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散 主动转运主动转
4、运 Active transport出胞和入胞出胞和入胞 Exocytosis and endocytosis被动转运Passivetransport单纯扩散:在生物体系中,细胞外液和细胞内液都是水溶液,溶于其中的各种溶质分子,只要它们是脂溶性的,就可能根据扩散原理作跨膜运动或转运,这称为单纯扩散。单纯扩散的物质:O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等少数几种。单纯扩散特点:扩散速率高无饱和性不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”不需另外消耗能量渗透(Osmosis)渗透是单纯扩散的一种特例,是指水分子的跨膜转运。在选择性通透水而不通透溶质的半透膜处,水将从低溶质浓度(水分子浓度高
5、,渗透压低)的溶液一侧向高溶质浓度(水分子浓度低,渗透压高)的溶液一侧转运。易化扩散(facilitateddiffusion)非脂溶性或脂溶性较小的物质在膜上特殊蛋白质帮助下,顺着浓度差或电位差跨膜转运的过程。特点:1.物质由高浓度一侧向低浓度一侧运动2.扩散通量不是固定不变的3.选择性-结构特异性4.饱和现象5.竞争性抑制通道转运物质:各种带电离子化学门控通道:只有在它所在膜两侧(主要是外侧)出现某种化学信号时才开放。电压门控通道:由所在膜两侧电位差的改变决定其开闭以载体为中介的易化扩散载体转运的物质:葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质Na+通道:葡萄糖载体:Na+-K+-ATP酶(主动转运)
6、=1107:1104:5102主动转运(activetransport)细胞通过本身的某种耗能过程将某物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。钠-钾泵(sodium-potassiumpump)钠泵活动的生理意义:钠泵活动造成的细胞内高钾,是许多代谢反应进行的必要条件防止细胞内水肿的发生建立一种势能贮备在消耗代谢能的情况下逆着浓度差把细胞内的Na+移出膜外,同时把细胞外的K+移入膜内,形成和保持膜内高K+膜外高Na+的不均衡离子分布状态。钠泵是镶嵌在细胞膜上的一种特殊蛋白质分子,本身具有ATP酶的活性,使之释放能量进行Na+和K+的转运,因此钠泵又称为Na+-K+依赖式ATP酶的
7、蛋白质。钠泵活动时,Na+和K+是耦联在一起进行的,每分解一个ATP分子,可以使3个Na+移出膜外,同时有2个K+移入膜内。继发性主动转运(secondaryactivetransport)某种物质能够逆浓度差或电位差跨膜转运,但其所需能量不是直接由ATP分解提供,而是由主动转运其他物质时所造成的高势能提供。入胞与出胞式物质转运出胞(出胞(exocytosis):大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞外的过程。入胞(入胞(endocytosis):大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞内的过程。一些特殊物质的进入细胞,是通过被转运物质与膜表面的特殊受体蛋白质相互作用而引
8、起的,称为受体介导受体介导式入胞式入胞。受体介导式入胞的过程:细胞膜上的受体对物质的“辨认”发生特异性结合,形成复合物复合物向膜表面的“有被小窝”移动“有被小窝”处的膜凹陷凹陷膜与细胞膜断离,形成吞食泡吞食泡与胞内体的膜性结构相融合物质与受体分离,物质转运到能利用他们的细胞器,受体再循环细胞膜物质转运的形式及其特点被动过程主动过程*单纯扩散易化扩散原发性主动转运继发性主动转运载体中介通道中介转运方向高浓度低浓度低浓度高浓度需否转运蛋白否是是是是有无饱和现象无有无有有化学特异性无有有有有需否代谢能量及来源否否否是ATP是离子梯度(Na+泵活动形成)转运的物质O2,CO2,脂肪酸葡萄糖,氨基酸Na
9、+,K+,Ca2+Na+,K+,Ca2+,H+葡萄糖,氨基酸主要含可溶性酶类,如糖酵解、氨基酸合成和分解三、细胞质及细胞器核蛋白体氨基酸缩合成肽内质网膜性管道系统粗面内质网运送蛋白质滑面内质网合成贮存肝糖原,合成脂类,肌纤维收缩分解丙酮酸产生ATP溶酶体水解蛋白质、糖、脂等核膜包围核物质核仁蛋白质和核酸染色质脱氧核糖核酸贮藏、复制和传递遗传信息控制细胞内蛋白质的合成细胞核是核物质的集中区域,位于细胞中央区域,担负遗传信息传递中枢作用,控制细胞内蛋白质合成的数量和种类,从而调节细胞的各种生命活动四、细胞核及其功能(一)(一)细胞周期细胞周期概念概念 细胞周期细胞周期(cell cyclecell
10、 cycle):是指细胞从上一次分):是指细胞从上一次分裂结束开始生长到下一次细胞分裂结束所经历的裂结束开始生长到下一次细胞分裂结束所经历的过程,又称细胞增殖周期。过程,又称细胞增殖周期。细胞周期时间细胞周期时间(T TC C)绝大多数真核生物的细胞周期时绝大多数真核生物的细胞周期时间较长,通常在细胞周期中间期所占时间较分裂期长,例间较长,通常在细胞周期中间期所占时间较分裂期长,例如人的组织培养细胞在如人的组织培养细胞在3737条件下,一个细胞周期为条件下,一个细胞周期为181822h22h,其中分裂期为,其中分裂期为45min45min,而分裂间期,而分裂间期17h17h以上。以上。五、细胞
11、的增殖五、细胞的增殖 细胞周期划分细胞周期划分G G1 1(gap(gap1 1)细胞有丝分裂完成细胞有丝分裂完成DNADNA复制前复制前S(synthsis phase)S(synthsis phase)DNADNA复制复制 2c-4c 2c-4cG G2 2(gap(gap2 2):DNA DNA复制完成到有丝分裂开始复制完成到有丝分裂开始M M期期(mitosis,division(mitosis,division)分裂开始到结束分裂开始到结束终端分化细胞终端分化细胞 G0周期性细胞周期性细胞 细胞类型(增殖特性)细胞类型(增殖特性)周期性细胞周期性细胞:始终保持旺盛的增殖活性。始终保持
12、旺盛的增殖活性。G0期细胞期细胞:一般不分裂,暂不增殖细胞。一般不分裂,暂不增殖细胞。终端分化细胞终端分化细胞(无增殖能力细胞)(无增殖能力细胞)结构和功能高度特化结构和功能高度特化周期性周期性 细胞细胞终端分化细胞终端分化细胞 G G1 1期(期(DNADNA合成前期)合成前期)G1G1早期早期:细胞生长、生物合成、:细胞生长、生物合成、形成细胞器形成细胞器 体积、表面积、核体积、表面积、核 质比质比 G1晚期晚期:为:为DNADNA合成准备合成准备 信号分子调控信号分子调控 G0 G1晚晚S期期 start point (DNADNA合成相关酶,细胞周期运行的蛋白)合成相关酶,细胞周期运行
13、的蛋白)(二)(二)细胞周期各时相的细胞形态和分子事件细胞周期各时相的细胞形态和分子事件S S期(期(DNADNA合成期)合成期)1.DNA1.DNA复制复制 2.2.蛋白质合成蛋白质合成(组蛋白、非组蛋白)组装核小体。(组蛋白、非组蛋白)组装核小体。G G2 2期期(有丝分裂准备期)(有丝分裂准备期)1.促有丝分裂因子促有丝分裂因子(MPF)合成合成2.微管蛋白(微管蛋白(tubulin)合成合成3.0.3%DNA复制复制 G2期期 check point:1.是否完成是否完成DNA复制复制?2.是否有是否有DNA错误复制?错误复制?M M期期(三)有丝分裂期(三)有丝分裂期(mitosis
14、)主要事件主要事件 1.核膜的解体和重建核膜的解体和重建 2.染色质凝集和重新形成染色质凝集和重新形成 3.纺锤体形成和染色体运动纺锤体形成和染色体运动 4.细胞质分裂(细胞质分裂(收缩环收缩环;细胞板);细胞板)细胞分裂用时细胞分裂用时 0.52hr 1.前期(前期(prophase)染色质凝集染色质凝集 (组蛋白组蛋白-P 核小体核小体染色体袢环染色体袢环染色单染色单体体)核膜破裂和核仁解体核膜破裂和核仁解体 (lamin-P为可溶性为可溶性,核膜断裂成小泡核膜断裂成小泡)核仁核仁DNA加入各自染色体中,核仁成分分散加入各自染色体中,核仁成分分散 确立分裂极和确立分裂极和 纺锤体形成纺锤体
15、形成中心体中心体centrosome移动移动 微管组织中心微管组织中心(MTOC):-中心体中心体 星体周围微管星体周围微管 三种三种 中心粒中心粒 无定形基质无定形基质 中心体中心体 星星 体体 (astar)星体微管星体微管 动粒微管动粒微管 极间微管极间微管 星体微管星体微管 星星 体体 染色体染色体 有丝分裂器有丝分裂器(mitotic apparatus)纺锤体纺锤体(spindle):星体周围微管星体周围微管染色体两侧动粒染色体两侧动粒动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状结构,内侧与着丝
16、粒结合,外侧与动粒微于主缢痕外侧的圆盘状结构,内侧与着丝粒结合,外侧与动粒微管结合。每一个中期染色体含有两个动粒管结合。每一个中期染色体含有两个动粒,位于着丝粒的两侧。位于着丝粒的两侧。2.中期(中期(metaphase)标志标志 染色体排列在赤道面上。染色体排列在赤道面上。细胞侧面观细胞侧面观 “线状线状”细胞极面观细胞极面观 “单星单星”纺锤体拉长纺锤体拉长3.后期(后期(anaphase)姐妹染色单体分离姐妹染色单体分离、向细胞两极运动、向细胞两极运动 二分体二分体-单体(子代染色体)单体(子代染色体)动粒微管缩短动粒微管缩短 极间微管延长极间微管延长 染色体被拉向两极染色体被拉向两极双
17、星双星 细胞质分裂细胞质分裂(cytokinesis)分裂沟分裂沟,中间小体中间小体(残余微管和致密细胞基质)(残余微管和致密细胞基质)加深、完全断开加深、完全断开 细胞器大致分配细胞器大致分配分裂沟分裂沟4.末期(末期(telophase)标志标志 子细胞核形成子细胞核形成;细胞质、器分裂细胞质、器分裂 染色体解聚、染色体解聚、核膜形成核膜形成、核仁形成、核仁形成 纺锤体是染色体分离、移动的主要装置纺锤体是染色体分离、移动的主要装置 推力、拉力、固着力、粘着力推力、拉力、固着力、粘着力 姐妹染色单体(着丝粒)分开姐妹染色单体(着丝粒)分开 促后期蛋白复合体促后期蛋白复合体APC 染色体动粒与
18、微管连接处是作用点染色体动粒与微管连接处是作用点 微管动力蛋白是染色体运动的动力微管动力蛋白是染色体运动的动力 动力蛋白(动力蛋白(dyneindynein););纺锤体微管组装纺锤体微管组装/去组装规律去组装规律 染色体运动方向是综合力作用的结果染色体运动方向是综合力作用的结果有丝分裂保障机制有丝分裂保障机制第二节基本组织构成人体的基本结构和功能单位是细胞,细胞在人体构成人体的基本结构和功能单位是细胞,细胞在人体内通过细胞间质结合在一起。内通过细胞间质结合在一起。根据组织结构和功能,将人体的组织归纳为四大类:根据组织结构和功能,将人体的组织归纳为四大类:上皮组织上皮组织上皮组织上皮组织结缔组
19、织结缔组织结缔组织结缔组织肌组织肌组织肌组织肌组织神经组织神经组织神经组织神经组织上皮组织上皮组织 一一.被覆上皮被覆上皮 二二.腺上皮腺上皮 三三.感觉上皮感觉上皮 结缔组织结缔组织 一一.疏松结缔组织疏松结缔组织 二二.致密结缔组织致密结缔组织 三三.网状结缔组织网状结缔组织 四四.脂肪组织脂肪组织 五五.软骨组织软骨组织 六六.骨组织骨组织 肌肉组织肌肉组织肌肉组织肌肉组织一、肌纤维结构一、肌纤维结构一、肌纤维结构一、肌纤维结构二、肌纤维的超微结构二、肌纤维的超微结构二、肌纤维的超微结构二、肌纤维的超微结构三、滑动学说三、滑动学说三、滑动学说三、滑动学说四、心肌与骨骼肌四、心肌与骨骼肌四
20、、心肌与骨骼肌四、心肌与骨骼肌神经组织神经组织神经组织神经组织一、神经元一、神经元一、神经元一、神经元二、神经纤维的信息传导二、神经纤维的信息传导二、神经纤维的信息传导二、神经纤维的信息传导三、突触三、突触三、突触三、突触上皮组织上皮组织一上皮组织概念和特点一上皮组织概念和特点概念:概念:大量形状大量形状较规则并紧密排列较规则并紧密排列的上皮细胞和细胞的上皮细胞和细胞 间质组成。间质组成。结构特点:结构特点:1、上皮组织大都无血管和淋巴管;、上皮组织大都无血管和淋巴管;2、其营养物质由深层结缔组织的血管提供,来自血液的、其营养物质由深层结缔组织的血管提供,来自血液的营养物质通过基膜渗透到上皮组
21、织细胞间隙中;营养物质通过基膜渗透到上皮组织细胞间隙中;3、上皮组织按其形态结构和功能分为三大类:、上皮组织按其形态结构和功能分为三大类:被覆上皮、被覆上皮、腺上皮、感觉上皮腺上皮、感觉上皮二被覆上皮的结构与分类单层扁平上皮单层扁平上皮单层立方上皮:分布甲状腺、肾小管及肝脏、卵巢表面;单层立方上皮:分布甲状腺、肾小管及肝脏、卵巢表面;具有吸收和分泌的功能;具有吸收和分泌的功能;单层柱状上皮:分布胃、肠、子宫粘膜内表面单层柱状上皮:分布胃、肠、子宫粘膜内表面.具有吸收和分泌的功能;具有吸收和分泌的功能;假复层柱状纤毛上皮:假复层柱状纤毛上皮:分布呼吸道的内表面;分布呼吸道的内表面;保护分泌作用。
22、保护分泌作用。内皮内皮:分布心脏分布心脏、血管、淋巴管内表面、血管、淋巴管内表面 有利于血液和淋巴的流动;有利于血液和淋巴的流动;间皮间皮:分布毛细血管:分布毛细血管、肺泡壁等;、肺泡壁等;有利于物质与气体交换;有利于物质与气体交换;(一一一一)单层上皮单层上皮单层上皮单层上皮(二)复层上皮复层扁平上皮复层扁平上皮:分布皮肤、口腔、咽、食管、肛门、阴道等分布皮肤、口腔、咽、食管、肛门、阴道等 增加抗摩擦的耐受力增加抗摩擦的耐受力复层柱状上皮:复层柱状上皮:分布眼睑、结膜分布眼睑、结膜 具有保护作用具有保护作用 变移上皮:变移上皮:分布肾盂、肾盏、输卵管、膀胱、尿道分布肾盂、肾盏、输卵管、膀胱、
23、尿道 具有收缩扩张作用,防止尿液渗入器官壁内具有收缩扩张作用,防止尿液渗入器官壁内三腺上皮和腺三腺上皮和腺 腺上皮:在人体内专门执行分泌功能的上皮腺上皮:在人体内专门执行分泌功能的上皮腺:以腺上皮为主腺:以腺上皮为主,所构成的器官所构成的器官 外分泌腺外分泌腺:腺的分泌物可经导管排到身体表面或器官:腺的分泌物可经导管排到身体表面或器官 的管腔。如汗腺、唾液腺、胃腺等。的管腔。如汗腺、唾液腺、胃腺等。内分泌腺内分泌腺:腺的分泌物(激素)进入血液或淋巴液,:腺的分泌物(激素)进入血液或淋巴液,输送到全身各器官和组织;如甲状腺、脑输送到全身各器官和组织;如甲状腺、脑 垂体、肾上腺等。垂体、肾上腺等。
24、功能功能:主要调节机体的新陈代谢,生长发育和对:主要调节机体的新陈代谢,生长发育和对 外环境的适应等。外环境的适应等。四感觉上皮四感觉上皮四感觉上皮四感觉上皮 具有特殊感觉功能的上皮成为感觉上皮,具有特殊感觉功能的上皮成为感觉上皮,感觉上感觉上皮(皮(sensory epitheliumsensory epithelium)又称神经上皮)又称神经上皮(neuro-(neuro-epithelium)epithelium),是具有特殊感觉功能的特化的上皮。,是具有特殊感觉功能的特化的上皮。上皮游离端往往有纤毛,另一端与感觉神经纤维相连。上皮游离端往往有纤毛,另一端与感觉神经纤维相连。它们分布在舌
25、、鼻、眼、耳等感觉器官内,具有味觉、它们分布在舌、鼻、眼、耳等感觉器官内,具有味觉、视觉和听觉等功能。视觉和听觉等功能。分嗅觉上皮、视觉上皮、听觉上皮。分嗅觉上皮、视觉上皮、听觉上皮。五上皮组织的再生和修复五上皮组织的再生和修复五上皮组织的再生和修复五上皮组织的再生和修复六、上皮细胞的特化结构六、上皮细胞的特化结构六、上皮细胞的特化结构六、上皮细胞的特化结构 上皮细胞的上皮细胞的上皮细胞的上皮细胞的游离面、基底面和相邻的侧面游离面、基底面和相邻的侧面游离面、基底面和相邻的侧面游离面、基底面和相邻的侧面,常,常,常,常特化成不同结构,以适应其特殊生理功能。特化成不同结构,以适应其特殊生理功能。特
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