医学生物学4.ppt

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1、内膜系统(endomembrane system)是指位于细胞质内，在结构、功能以及发生上具有一定联系的膜性结构的总称。包括：内质网、高尔基体、核膜、溶酶体、过氧化物酶体、分泌泡及质膜。线粒体不列入内膜系统。内膜系统是真核细胞特有的结构，其出现为细胞增加了膜面积，使细胞功能呈现区域化，大大提高了细胞代谢效率。,二.内膜结构系统细胞器,内膜系统的最大特点是动态性质，各种膜结构处于流动状态。这种流动状态将细胞的合成活动、分泌活动和内吞活动连成了一种网络，在各内膜结构之间常常看到一些小泡来回穿梭，这些小泡分别是从内质网、高尔基体和细胞质膜上产生的，这使内膜系统的结构处于一种动态平衡。,(一)内质网(

2、endoplasmic reticulum ER),内质网是由一层单位膜形成的囊状、泡状和管状结构，并形成一个连续的网膜系统，广泛存在于真核细胞中，是细胞内生物大分子合成基地。,1.内质网的形态结构,内质网是由一层单位膜围成的小管，小泡，扁囊状结构，相互连通形成连续的网状膜系统。膜厚5-6nm，内腔是相通的。,内质网,小管,小泡,扁囊状,细胞膜,核膜,内质网是细胞质的膜系统，外与细胞膜相连，内与核膜的外膜相通，将细胞中的各种结构连成一个整体，具有承担细胞内物质运输的作用。内质网能有效地增加细胞内的膜面积，将细胞内的各种结构有机地联结成一个整体。内质网通常占有细胞膜系统的一半左右，占细胞体积的1

3、0%以上，是真核细胞中最多的膜。它有两个面，外表面称为胞质面，内表面称为腔面。,内质网在细胞质中一般呈连续的网状，但这种连续性和形状不是固定不变的。在细胞周期中，一个时期可能是一些连续的小管或小囊泡，而在另一个时期有可能是不连续的。同时，内质网对细胞的生理变化相当敏感，在不正常或服药的情况下，如饥饿、缺氧、辐射、肝炎、服用激素，均可使肝细胞的内质网囊泡化。,内质网的类型：糙（粗）面内质网、滑面内质网,粗面内质网：膜表面有核糖体附着，形态多为板层状排列的扁囊状；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。主要功能是合成分泌蛋白、多种膜蛋白和酶蛋白。,（1）粗面内质网（rER）,滑面内质网:膜表面无

4、核糖体附着；形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特化的细胞中。是脂类合成的重要场所，它往往作为出芽的位点，将内质网上合成的蛋白质或脂类转运到高尔基体。,核糖体,粗面内质网,滑面内质网,（2）滑面内质网（sER),内质网是内膜系统的发源地,2.内质网的功能,滑面内质网具有的重要功能有类固醇激素的合成、肝细胞的脱毒作用、糖原分解释放葡萄糖、肌肉收缩的调节等。,粗面内质网的表面结合有核糖体，在粗面内质网上合成的蛋白质最终去向是提供给内膜系统、细胞质膜以及细胞外。,1.高尔基复合体的形态结构光镜下：网状结构电镜下：膜性结构,三部分组成,扁平囊（主体）,成熟面,小囊泡来自内质网,大囊泡,形成面,（二）高

5、尔基体（Golgi body）,扁 平 囊：,呈盘状，3-8层，,囊膜厚：68nm,凸 面：形成面（顺面）；,凸面：形成面（顺面）,凹面：成熟面（反面）；,小 囊 泡：,4080nm,膜厚：6nm;,囊腔内含：中等电子密度的物质,泡内含物质：低电子密度物质，较透明。,来 源：小囊泡融合。,来 源：由rER芽生而来。,大 囊 泡,100-500nm;,膜厚：8nm;,泡内含物质：高电子密度物质，浓缩泡。,来 源：扁平囊膨大脱落形成。,凹 面：成熟面（反面）,主体部分,高尔基复合体是一个动态的结构，内质网的小泡不断并入高尔基复合体的扁平囊，而大囊泡又不断地从扁平囊脱落分泌出去。凡是分泌机能旺盛的细

6、胞、分化程度较好细胞高尔基复合体就发达。,2.高尔基复合体的功能,主要参与细胞内糖蛋白的加工、浓缩与分泌活动。对内质网转运来的物质进行加工、浓缩、包装、运输。并与溶酶体的形成有关，还参与细胞的胞饮和胞吐过程。,溶酶体是由一层单位膜包围而成的圆形囊泡状结构。直径 0.20.8m。内含60多种酸性水解酶，最适PH值为5.0，能将多种物质分解，为细胞代谢提供原料，具有细胞消化与防御的功能。标志酶：酸性磷酸酶（6-磷酸甘露糖标记的）,（三）溶酶体（lysosome）,1.溶酶体的形态结构与酶类,溶酶体的形态大小,具吞噬作用的肝Kupper细胞中不同大小的溶酶体,该细胞主要是吞噬衰老的红细胞。,溶酶体的

7、膜,1.膜上有质子泵：保持溶酶体基质内的酸性环境。,2.膜蛋白质高度糖基化：防止自身被水解酶消化。,3.膜上有多种载体蛋白：运输溶酶体消化的水解产物。,溶酶体膜特性,从rER的核糖体上合成酶蛋白,rER腔糖基化,高尔基复合体内磷酸化（形成有标记的水解酶）,运输小泡,内体,内体性溶酶体（初级溶酶体）,2.溶酶体的发生与分类,溶酶体的发生,内吞体,rER,顺面管网,反面管网,高尔基复合体,溶酶体水解酶前体,加入磷酸基团,M-6-P,溶酶体酶,ATP,ADP+Pi,H+,去除磷酸,PH=6,成熟溶酶体,初级溶酶体,运输泡,溶酶体发生图解,1.初级溶酶体：只含酸性水解酶，无消化底物，即尚未进行消化活动

8、的溶酶体。,2.次级溶酶体：初级溶酶体与消化底物结合,异嗜性溶酶体,自嗜性溶酶体,3.残余小体：残留的未被消化和不能分解的 物质。,溶酶体的分类,初级溶酶体,吞噬体或吞饮体,异噬性溶酶体,细胞内的自噬体,自噬性溶酶体,（衰老死亡的细胞器、分泌颗粒）,3.溶酶体的功能,主要功能是吞噬消化作用，还能清除废物，保护细胞，提供营养，更新细胞成分。,（1）自体吞噬 溶酶体对细胞自身衰老的细胞器或细胞器碎片及分泌颗粒（自噬体）的消化方式为自体吞噬。如哺乳动物母体中断哺乳时，乳腺细胞内的乳汁颗粒可通过自噬作用被循环利用。,（2）异体吞噬 溶酶体对细胞外源性物质（吞噬体或吞饮体）的消化方式为异体吞噬。,吞噬过

9、程：吞噬体或吞饮体 初级溶酶体,次级溶酶体,残质体,出胞,脂褐质（留在细胞内）,早期内吞体,内体性溶酶体,消化性溶酶体,渍实体,自噬体,吞噬体,细菌,残质体,线粒体,异噬作用,自噬作用,出 胞,细胞的消化作用,内质网,内吞作用,溶酶体的消化过程,内体,初级溶酶体,吞噬体,吞噬溶酶体,吞饮体,吞饮溶酶体,自噬体,自噬溶酶体,分泌颗粒,分泌溶酶体,次 级 溶 酶 体,脂褐质,异噬作用,自噬作用,出胞,残质体,入胞,细胞外,1.过氧化物酶体的形态特征过氧化物酶体也叫微体，是由一层单位膜包裹而成的囊泡状细胞器，内含多种与过氧化氢代谢有关的酶。一般直径约为0.60.7m。,（四）过氧化物酶体,2.过氧化

10、物酶体所含的酶类（40余种）,酶,氧化酶：50%，特征：氧化底物的同时，将氧还原成过氧化氢。,过氧化氢酶：40%,作用：对氧化酶作用底物后形成的过氧化氢还原成水。,标志酶：过氧化氢酶。,三.能量转换细胞器,线粒体是普遍存在于真核细胞中的一种重要细胞器。1894年Altaman首次发现线粒体，命名为bioblast，以为它可能是共生于细胞内独立生活的细菌。由于线粒体是细胞进行氧化磷酸化并产生ATP的主要场所，细胞生命活动所需能量的80%是由线粒体提供的，因此被称为细胞的“动力工厂”。,（一）线粒体的形态结构,（1）光镜下形态：呈线状、粒状、短杆状。大小：细胞内较大的细胞器，直径为0.51.0m，

11、长短不一。数目：不同类型的细胞中差异较大。哺乳动物肝细胞中约有2 000个；肾细胞中约有400个；精子中约有25个。,分布：通常分布于细胞生理功能旺盛的区域和需要能量较多的部位。如在肝细胞中呈均匀分布，在肾细胞中靠近微血管，呈平行或栅状排列，肠表皮细胞中呈两极性分布，集中在顶端和基部，在精子中分布于鞭毛中区。总之：线粒体的形态、大小、数目和分布在不同形态和类型的细胞可塑性较大。,绿色颗粒显示线粒体红色颗粒显示溶酶体,细胞核,以下3个为电镜下线粒体,（2）线粒体的超微结构：,电镜下：线粒体是由两层单位膜围成的封闭的囊状结构。,外 膜,内 膜,膜间腔,（外室）,嵴,嵴间腔,（内室）内含基质,外 膜

12、,包围在线粒体外表面的一层单位膜，含40%的脂类和60%的蛋白质，厚57nm，平整、光滑。外膜含有通道蛋白，中央有小孔，孔径：13nm，允许分子量为10 000以内的物质可以自由通过。,外膜,标志酶为单胺氧化酶。,内 膜,位于外膜内侧，由一层单位膜构成。含100种以上的多肽，蛋白质和脂类的比例高于3:1。心磷脂含量高达20%，缺乏胆固醇，类似于细菌。厚5-6nm，通透性很差，借助载体蛋白控制内外物质的交换。,标志酶为细胞色素C氧化酶。,内膜,内外膜之间有6-8nm宽间隙膜间隙标志酶为腺苷酸激酶.内膜向内突起形成嵴嵴与嵴之间的腔嵴间腔,嵴内腔,嵴,内膜,膜间腔（外室）,嵴间腔（内室）,嵴,嵴的形

13、态和排列方式差别很大，主要有两种类型:板层状（大多数高等动物细胞中线粒体的嵴）;小管状（原生动物和其它一些较低等的动物细胞中线粒体的嵴）。,（内室）,（外室）,嵴：内膜向内室突起形成。,嵴,可溶性的ATP酶（F1),疏水蛋白（HP F0),嵴,嵴 与 基 粒,基粒（ATP酶复合体）：内膜和嵴膜上许多带柄的小颗粒。与膜面垂直而规律排列。,基粒（ATP酶复合体）,3-4nm长4.5-6nm,6-11.5nm 高5-6nm,头部,柄部,基片,对寡酶素敏感蛋白（OSCP),ATP酶复合体抑制多肽（调节酶活性）,:合成ATP,:调节质子通道,：质子的通道,（外室）,（内室）,b,F1,F0,转子,定子,

14、基 质,基质：内膜和嵴围成的腔隙，腔内充满较致密的物质线粒体基质。,线粒体基质,脂 类,蛋白质,酶 类,线粒体 DNA,mtDNA,线粒体 mRNA,线粒体 tRNA,线粒体核糖体,线粒体核糖体,基质颗粒：具有调节基质离子环境的作用。,基质颗粒,（外室）,（内室）,（ATP 酶）,（二）线粒体的功能,是细胞氧化磷酸化产生ATP的场所，为细胞活动提供能量。细胞生命活动所需要的能量80由线粒体提供，因此被称为细胞的“动力工厂”。,细胞氧化的基本过程（以糖为例可分为4个阶段）,酵 解：反应过程不需要氧无氧酵解 在细胞质中进行,乙酰辅酶A形成:在线粒体基质中进行,三羧酸循环:在线粒体基质中进行,电子传

15、递和氧化磷酸化:在线粒体内膜上进行,（2）氧化磷酸化：伴随电子传递链的氧化过程所进行的能量转换和ATP的生成称氧化磷酸化或称氧化磷酸化偶联。,（1）电子传递：供能物质经过酵解、乙酰辅酶A生成、三羧酸循环脱下的氢原子，通过内膜上的呼吸链的电子传递，最后与氧结合生成水，电子传递过程中释放的能量被用于ADP磷酸化形成ATP。,电子传递和氧化磷酸化,四、细胞骨架,细胞骨架：是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网 架结构。包括微管、微丝、中间纤维。,细 胞 骨 架,微管,微丝,中间纤维,微梁网络,线粒体,核糖体,内质网,cytoskelton,微 丝,微 管,中间纤维,光镜下显示细胞骨架：红色荧光显示微丝 黄

16、色显示微管 兰色显示细胞核,光镜下细胞骨架：黄色荧光显示微管,光镜下显示细胞骨架：,红色显示微丝，绿色显示微管,（一）微管,微管能保持细胞特定形态，参与细胞运动，因此被看作是细胞的骨骼系统。微管是一种动态结构，能很快地组装和去组装，在细胞中呈现各种形态和排列方式，以适应变动的细胞质状态和完成它们的各种功能。,微管的形态结构：,5-9nm,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,微管横断面,是细胞骨架纤维中最粗的一种，中空的管状结构。,横断面上看：,它是由13根原纤维纵向围绕而成。,微管的化学组成：,微管蛋白,微管蛋白,微管蛋白(酸性蛋白),微管的功能：支持细胞的形态；参与细

17、胞的运动。,微管蛋白,微管蛋白,异二聚体,原纤维,微管,（13）,微管有3种存在方式,细胞中微管存在方式有3种，即单管、二联管和三联管。,纤毛和鞭毛的横切面图,中心体立体模型,中心粒电镜照片,化学药物：秋水仙素可以破坏微管的形成。,微丝是普遍存在于真核细胞中的一种实心骨架纤维，直径约为7nm，可成束或弥散分布于细胞质中，它与微管共同构成细胞的支架。,（二）微丝,微丝的主要成分是肌动蛋白，它是微丝的基础蛋白。已知有、等3种肌动蛋白异构体，分别分布在不同细胞或组织中。,单体：球形肌动蛋白,多聚体：螺旋状肌动蛋白丝,化学药物：细胞松弛素B 可抑制微丝的形成。,（三）中间纤维,中间纤维是中空管状结构，

18、直径约为10nm，介于微管与微丝之间，故得名中间纤维或称中等纤维，单根或成束地分布在细胞质内。已发现哺乳动物有、型的5种不同蛋白成分的中间纤维，其分布具有严格的组织特异性。,中间纤维具有相似的基本结构，即在中间纤维蛋白分子肽链中部都有一个约310个氨基酸残基的螺旋杆状区，其长度和氨基酸组成非常保守；杆状区的两端是非螺旋的头部和尾部，其氨基酸组成和化学性质是高度可变的。,结构稳定：既不受秋水仙素也不受细胞松弛素B影响，并且也没有极性。,（四）细胞骨架的功能,1.细胞支持2.细胞运动的形式,精子运动,纤毛运动,微管运动（纤毛、鞭毛摆动）,五、细胞表面与细胞外基质,（一）细胞表面cell surfa

19、ce,细胞外被,细胞膜（主体结构）,胞质溶胶,功能：1.保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内环境2.参与细胞内外的物质交换和能量交换3.参与细胞识别、信息的接收和传递4.参与细胞运动5.维护细胞的各种形态,（二）细胞外基质,细胞外基质（extracellular matrixc,ECM）由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质，构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动。,细胞外基质是由大分子构成的结构精细而错综复杂的网络。主要是一些多糖和蛋白,或蛋白聚糖，对于一些动物组织的细胞具有重要作用。细胞外基质在生物组织中所占据的空间因组织而异。例如,上皮组织、肌肉组织、脑与脊髓中ECM含量很少，而结缔组织中含量较高，皮肤结缔组织中最具有代表性。,构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱的则坚韧如绳索。,细胞外基质的生物学作用,1影响细胞的存活、生长与死亡2决定细胞的形状 3控制细胞的分化4参与细胞的迁移,