第二章人体的基本生理功能细胞和四大组织

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 细胞和基本组织,本节课讲授重点,掌握细胞膜的,概念,掌握细胞膜,物质转运,的形式和影响因素,掌握人体四种基本组织的特点和分布,第一节 细胞的结构,细胞(cell)是构成人体的最基本的功能单位。机体的每个细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜（cell membrane）或质膜（plasma membrane），细胞膜把胞质（cytosol）与其外部环境相分隔，使细胞成为一个相对独立的单位,。,一、细胞膜的结构概述,细胞膜主要有脂质（lipid）和蛋白质（protein）组成，此外还有极少量的糖类物质。,关于细胞膜的分子结构，目前已被公认的假说是Singer和 Nicholson于1972年提出的,液态镶嵌模型（fluid mosaic model）,即以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。,(一)脂质双分子层,以液态的脂质双分子层为基架，具有稳定性和流动性。,(二)细胞膜蛋白质,镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，生物膜具有的各种功能大多与其有关。,有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)；,(三)细胞膜糖类,多为短糖链，以共价键的形式与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。,有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与激素 递质等结合。,二 细胞质,熟悉各细胞器的形状、结构及其,功能,细胞质：细胞基质和细胞器,最主要是可溶性酶,细胞器,核蛋白体,：蛋白质合成,内质网,：蛋白质、脂类合成场所；细胞内膜,高尔基体,：各膜性结构间物质转运,线粒体,：细胞氧化功能，氧化中心和动力站,溶酶体,：细胞内重要的消化器官,另外还有,微丝、微管、中心粒,ribosome,Endoplasmic Reticulum (ER),粗面内质网：既是核蛋白体附着的支架，又是运输蛋白质的通道,滑面内质网：功能较复杂,Golgi Apparatus,mitochondria,Lysosomes,三 细胞核,掌握,核小体,的概念，DNA的功能,熟悉细胞核的组成：核膜、核仁、染色质和染色体,核小体,：染色质的基本化学成分是脱氧核糖核酸（简称DNA）和组蛋白，二者结合形成染色质结构的基本单位。,DNA的功能：,贮藏、复制和传递遗传信息,控制细胞内蛋白质的合成,四、细胞的增殖,掌握,细胞周期,的概念,了解细胞周期中各期的变化,细胞周期,：细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程。包括间期和分裂期。(即G1、S、G2、M期),合成前期 (Gl)：RNA与蛋白质合成,DNA合成期(S:)： DNA复制阶段,DNA合成后期(G2)：合成与有丝分裂有关的物质,分裂期M ：时程最短，变化最大（结构和生化活动）,细胞周期特异性药,减数分裂（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).,细胞衰老（cell aging/senescence）,概念：细胞生理功能和增殖能力减弱，形态改变，趋向死亡的现象,特点：慢性、进行性、退化性,机制复杂：衰老基因、端粒丢失、自由基、DNA复制能力下降,细胞凋亡（apoptosis）,概念：主动死亡，程序性细胞死亡（programmed cell death）,特点：主动、程序性、无炎症反应,与细胞坏死的区别：,功能意义：,凋亡与坏死的区别,区别点,细胞凋亡,细胞坏死,起因,生理或病理性,病理性变化或剧烈损伤,范围,单个散在细胞,大片组织或成群细胞,细胞膜,保持完整，一直到形成凋亡小体,破损,染色质,凝聚在核膜下呈半月状,呈絮状,细胞器,无明显变化,肿胀、内质网崩解,细胞体积,固缩变小,肿胀变大,凋亡小体,有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬,无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬,基因组DNA,有控降解，电泳图谱呈梯状,随机降解，电泳图谱呈涂抹状,蛋白质合成,有,无,调节过程,受基因调控,被动进行,炎症反应,无，不释放细胞内容物,有，释放内容物。,第二节：四种基本组织,掌握四种组织的,特点,和分布,掌握,肌小节,和,三联管,的定义,了解分类,（一）上皮组织,(A )一般,特点,：,密集的上皮细胞细胞间质,有极性（游离面和基底面）,无血管，神经末梢丰富,保护、分泌、吸收、排泄,（B）各类上皮组织的结构和功能,1、被覆上皮：,单层扁平上皮：保持表面湿润光滑,单层立方上皮：分泌、吸收,单层柱状上皮：分泌、吸收,假复层纤毛柱状上皮：保护、分泌,复层扁平上皮：耐磨擦，防止异物侵入，修复受伤部位,变移上皮：使上皮面积扩大和缩小,（1）单层扁平上皮,由一层扁平细胞组成。表面观细胞形态不规则，边缘呈锯齿状，细胞边界染成黑色，核位于中央，为淡色圆形区域（,硝酸银染色,）。 侧面观细胞扁薄，细胞核扁椭圆形,核周有少量细胞质，呈一条红色细线（,HE染色,） 。,单层扁平上皮,单层扁平上皮正面观（镀银法）,（2）单层立方上皮,由一层立方形细胞组成，表面观细胞呈六角形；侧面观细胞呈立方形，细胞界限清楚，核圆形位于中央（,HE染色,）。,单层立方上皮,单层立方上皮,（3）单层柱状上皮,为一层,棱柱状细胞组成，表面观，细胞呈六角形；侧面观，细胞高柱状，紧密地排成一层，胞质呈红色，细胞界限较清楚，核椭圆形靠近基底部 （,HE染色,）。,单层柱状上皮中可夹有杯状细胞,（,HE染色,）。,单层柱状上皮,单层柱状上皮切片,单层柱状纤毛上皮,纤毛上皮切片,（4）假复层纤毛柱状上皮,由柱状细胞、棱形细胞、锥体形细胞、杯状细胞组成。细胞高矮不等，但所有细胞基部均附着于基膜，故实际上是单层上皮。由于细胞排列紧密，界限不清，细胞核不在同一水平，锥体形细胞核的位置最低，紧靠基膜，棱形细胞核位于中间，杯状细胞核也靠基底部，切片观好像复层，且柱状细胞游离面有纤毛，故称假复层纤毛柱状上皮（,HE染色,）。,假复层纤毛柱状上皮,假复层纤毛柱状上皮切片,（5）复层扁平上皮,由多层细胞组成，但各层细胞形态不同（,模式图,）。表面数层细胞为扁平形，核扁椭圆形；中间数层为多边形细胞，核圆居中； 基底部一层矮柱状或立方形细胞，排列紧密，界限不清，核圆染色深。,复层扁平上皮可分为,角化,复层扁平上皮,（,HE染色,）,和未,角化,复层扁平上皮（,HE染色,）,。,复层扁平上皮,复层扁平上皮,（6）变移上皮,多层细胞组成，细胞形态和层数随器官功能状态不同而异， 如：,收缩期膀胱：细胞层次多，可达5-6层，表层细胞体积较大，称盖细胞，中层细胞多为多边形，基底部细胞为立方或矮柱状（,HE染色,）；,舒张期膀胱：细胞层次减少，表层细胞扁平（,HE染色,）。,变移上皮,变移上皮,变移上皮（膀胱）（空虚时）,变移上皮（膀胱）（扩张时）,2、腺上皮,专门行使分泌功能,（1）外分泌腺，有管，如汗腺、唾液腺、胰腺等,（2）内分泌腺，无管，如甲状腺、肾上腺等。,思考题?,解释单位膜及液态镶嵌模型,上皮组织有哪些特点吗？,假复层纤毛柱状上皮有何结构特点？,复层扁平上皮和变移上皮有何不同？,上皮组织的游离面、基底面和侧面有哪些特殊结构？它们各有何功能？,（二）结缔组织,一般,特点,：,大量细胞间质散在的细胞,无极性,支持、连接、营养、保护,疏松结缔组织,疏松结缔组织,致密结缔组织,脂肪组织,网状组织（镀银法）,透明软骨切片,纤维软骨切片,弹性软骨切片,硬骨横磨片,硬骨横磨片,硬骨去灰横切,硬骨去灰纵切,（三）肌组织,肌小节,：在相邻两条Z线之间的一段肌原纤维。由1/2 I带A带1/2 I带组成。是骨骼肌纤维结构和功能的基本单位。,肌原纤维和肌小节,骨骼肌超微结构示意图,每个肌细胞含有数百至数千条与肌纤维长轴平行排列的,肌原纤维。,直径约,1-2,微米，纵贯肌细胞全长。,肌小节：,两条,Z,线之间的结构。,肌原纤维的结构示意图,粗肌丝和细肌丝的空间排列示意图,肌管系统,横小管系统:,肌细胞膜从表面横向伸入肌纤维内部的膜小管系统。,纵小管系统:,肌质网系统 。,终池:,肌质网在接近横小管处形成特殊的膨大。,三联管结构:,每一个横小管和来自两侧的终末池构成复合体,。,肌管系统结构示意图,平滑肌分离装片,骨骼肌分离装片,心肌切片,心肌分离装片,肌小节模式图,三联管,：每一横管和其两侧的终池共同构成。负责肌细胞内外信息传递。,骨骼肌,心肌,平滑肌,随意肌,不随意肌,皆有,细长圆柱状,短柱状有分支,梭形,多个细胞核，周边,一个胞核，中央,丰富肌原纤维、肌管系统,闰盘，肌管系统少,肌质网不发达，无横管,贮Ca能力强,贮Ca能力弱,显横纹，结构基本相同,无横纹,（四）神经组织,神经元,神经胶质细胞,神经纤维,神经元模式图,神经元分为胞体(P)和突起。胞体是细胞的营养、代谢和整合中心，其中央为细胞核(N)，胞体的细胞质称核周质。突起分树突(D)和轴突(A)，树突粗短、分支多；轴突细长，侧枝(L)以直角发出，轴突末端分支膨大称终扣或轴突终末(At)。,神经细胞分离装片,脊髓横切,运动终板装片,环层小体,髓鞘（锇酸）,脊神经节切片,交感神经节切片,大脑锥细胞切片,小脑潘金奇细胞,神经干纵横,(C) 细胞间连接,紧密连接：封闭细胞间隙、阻碍物质扩,散,中间连接和桥粒：连接细胞,缝隙连接：连接、传递信息,细胞间连接,第三章 细胞的基本功能,第一节 细胞的结构和物质转运功能,第三节 细胞的生物电现象,第四节 肌细胞的收缩,第二节 细胞的跨膜信号转导,一、物质的跨膜转运,被动转运,主动转运,指物质顺电位或化学梯度的转运过程,。,指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。,（一）被动转运(passive transport),概念,：不消耗能量，物质顺电位或化学梯度（电化学梯度）的转运过程。,特点,：,不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度所贮存的势能）,依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”,顺电-化学梯度进行,分类,：,单纯扩散,易化扩散,(simple diffusion),(1),概念,指脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程；是一种简单的物理扩散； 。,CO,2,i,CO,2,o,O,2,o,O,2,i,某物质通过膜的难易程度（即膜对该物质的通透性）取决于它们的脂溶性、分子大小和带电状况；扩散的方向和速度取决于膜两侧该物质的浓度差和膜对该物质的通透性。,(2)特点,扩散速率高；无饱和性,直到膜两侧浓度达到平衡；不依靠特殊膜蛋白质的,“,帮助,”；,不需消耗能量。,(3)转运的物质,O,2,、CO,2,、NH,3,、N,2,、尿素、乙醇、类固醇类激素,等少数几种。,注：膜对H,2,O具高度通透性，故H,2,O除单纯扩散外，还可通过,水通道（water channel),跨膜转运。,2.,易化扩散,(1),概念,非脂溶性或脂溶性小的物质,需特殊膜蛋白质的,“,帮助,”,下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程，称为易化扩散（facilitated diffusion）,也是一种被动过程。,(2)分类,:,1）经载体的易化扩散,介导这一过程的膜蛋白称为载体蛋白或载体（carrier）。载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白。,特征：,转运方向始终是,顺浓度梯度,； 转运速率存在,饱和现象,； 载体与溶质的结合具有结构,特异性,；结构相似的溶质经同一载体转运时有,竞争性抑制,。,经载体的易化扩散,转运的物质：如葡萄糖(GL)、氨基酸(AA),等小分子亲水物质,2）经通道的易化扩散,介导这一过程的膜蛋白称为离子通道（ion channel）或通道。通道是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。,特征：,高速度：这是通道与载体之间最重要的区别。,离子的选择性：取决于通道开放时水相孔道的大小和孔道壁的带电情况。,门控：根据引起门控过程的机制的不同，离子通道可分为化学门控通道、电压门控通道和机械门控通道等。,经通道的易化扩散,转运的物质:各种带电离子,K,+,i,K,+,o,Na,+,o,Na,+,i,(二)主动转运,(active transport),概念,：,指需要消耗能量，物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。,特点,：,需要消耗能量,能量由分解ATP来提供；,依靠特殊膜蛋白质(泵)的,“,帮助,”,；,是逆电-化学梯度进行的。,分类,：,入胞,和,出胞,式转运。,继发性主动,转运,（简称：联合转运）；,原发性主动转运,（简称：,泵转运,）；,如:Na,+,-K,+,泵、Ca,2+,-Mg,2+,泵、H,+,-K,+,泵等,泵转运,Na,+,-K,+,泵,（原发性主动转运）,Na,+,-K,+,泵,又称,Na,+,-K,+,-,ATPase,，,简称钠泵。,当Na,+,i,K,+,o,时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内的3个Na,+,移至胞外和将胞外的2个K,+,移入胞内。,通道转运与钠-钾泵转运模式图,钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力,继发性主动转运,（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na,+,-载体-葡萄糖、Na,+,-载体-氨基酸的复合体形式进行的联合转运）。,维持Na,+,o,高,、,K,+,i,高,原先的不均匀分布状态,2K,+,泵至细胞内;3Na,+,泵至细胞外,分解ATP产生能量,当Na,+,i,/K,+,o,激活,钠-钾泵:,概念,：,间接利用ATP能量的主动转运过程。,即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP的分解，是来自膜两侧Na,+,差，而Na,+,差是Na,+,-K,+,泵分解ATP释放的能量建立的。,分类,：,同向转运,逆向转运,一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。,出胞,（exocytosis),:指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。,主要见于细胞的分泌过程：如激素、神经递质、消化液的分泌。,入胞(endocytosis),:,指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程。,分 为：吞噬=转运物质为固体;,吞饮=转运物质为液体。,分泌物排出,融合处出现裂口,囊泡向质膜内侧移动,膜性结构包被=分泌囊泡,高尔基复合体,粗面内质网合成蛋白性分泌物,出胞,囊泡膜与质膜的某点接触并融合,囊泡的膜成为细胞膜的组成部分,细胞膜上的受体对物质的“辨认”,发生特异性结合=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=,吞噬泡,吞噬泡,与,胞内体,的膜性结构相融合,入胞,复习思考题,1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？,+,-K,+,泵的作用意义？,3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可使( ),C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内,D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内,E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内,D,4、细胞膜的脂质双分子层是( ),5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( ),A,C,第二节 细胞的跨膜信号转导,细胞外的信号跨膜转导一般分为两类：一类是某些脂溶性信号分子（如类固醇激素、VIT,D,、T,3,T,4,等）穿过细胞膜进入细胞内，与胞质受体结合，再穿过细胞核的核膜进入细胞核内，与核受体结合，通过调节基因的表达而完成信号转导。另一类是作用于细胞膜表面，通过引起膜结构中一种或数种特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，即完善的信号转导（signal transduction)系统，再引发靶细胞相应的功能改变；这一类占了绝大多数。,跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。根据细胞膜上感受信号物质的蛋白质分子的结构和功能的不同，跨膜信号转导的途径大致可分为3类：,G蛋白偶联受体介导的信号转导,离子通道介导的信号转导,酶偶联受体介导的信号转导,一、,G,蛋白偶联受体介导的信号转导,(一）,参与G蛋白偶联受体跨膜信号转导的信号分子,1.G蛋白耦联受体：,指存在于细胞膜上的一类膜受体，由于要通过G蛋白才能发挥作用，故称为 G蛋白耦联受体(G protein-linked receptor),也称促代谢型受体,总数多达1000种左右,在分子结构上属于同一超家族,每种受体都是由一条7次穿膜的肽链构成,故也称为7次跨膜受体。G蛋白耦联受体与配体（指能与受体发生特异性结合的活性物质）结合后，通过构象变化结合并激活G蛋白。,2. G蛋白：,鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）简称G-蛋白，通常是指由、三个亚单位形成的异源三聚体G蛋白。G蛋白的种类很多，,共同特点是其中的亚单位同时具有结合GTP或GDP的能力和GTP酶活性。G-蛋白分为,失活型,（,亚单位结合GDP,)和,激活型,(,亚单位结合GTP,)两种形式存在，并能互相转化，在信号转导的级联反应中起着分子开关的作用。G蛋白激活后，可进一步激活膜的效应器蛋白，把信号向细胞内转导。,3. G蛋白效应器,主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶。,G,蛋白调控的效应器酶主要有：,腺苷酸环化酶,（adenylyl cyclase，AC）,磷脂酶C （phospholipase C，PLC）,磷脂酶A,2,（phospholipase A,2,，PLA,2,）,鸟苷酸环化酶 （guanylyl cyclase，GC）,磷酸二酯酶 ( phosphodiesterase,PDE )等,。,是指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于细胞膜后产生的,细胞内信号分子,，,能把细胞外信号分子携带的信息转入胞内。,重要的第二信使有：环-磷酸腺苷,（即cAMP，简称环磷腺苷）、三磷酸肌醇（IP,3,）、二酰甘油（DG）、环-磷酸鸟苷（cGMP）和Ca,2+,等。,膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：激活G蛋白,（二）G,蛋白偶联受体信号转导的主要途径,1.,受体G蛋白AC途径,神经递质、激素等（第一信使）,兴奋性G蛋白,(G,S,),激活腺苷酸环化酶,(AC),ATP,cAMP,（第二信使）,细胞内生物效应,激活cAMP依赖的蛋白激酶A,结合G蛋白偶联受体,激活G蛋白,(与,亚单位分离),膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：激活G蛋白,2.,受体G蛋白PLC途径,激素,（第一信使）,兴奋性G蛋白,(G,S,),激活磷脂酶C,(PLC),PIP,2,(,第二信使）,IP,3,和 DG,激 活,蛋白激酶C,内质网,释放Ca,2+,激活G蛋白,(与,亚单位分离),细胞内生物效应,结合G蛋白偶联受体,二、离子通道介导的信号转导,离子通道受体也称“促离子型受体（ionotropic receptor)”,根据离子通道受体感受外来刺激信号的不同，可将之分为：,化学门控通道、电压门控通道和机械门控通道。,特点：不需要产生其它的细胞内信使分子，信号转导的速度快，对外界作用出现反应的位点较局限。,离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道,如：,化学性胞外信号,(ACh),ACh +,受体=复合体,终板膜变构=离子通道开放,Na,+,内流,终板膜电位,骨骼肌收缩,三、酶偶联受体介导,的信号转导,受体本身具有酶的活性，又称受体酪氨酸激酶。,生长因子,与受体酪氨酸激酶结合,细胞内生物效应,膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：具有酪氨酸激酶活性,特点：信号转导与G蛋白无关；无第二信使的产生；无细胞质中蛋白激酶的激活。,受体,酪氨酸激酶介导的信号转导图示,共同点,外来信号,细胞膜上受体,受体以及所联系的信号分子,生物效应,2种情况（p42）,化学药物（激动剂和拮抗剂）,复习思考题,1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不同？,2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几种方式？比较各种方式之间的异同。,3.试述细胞信号转导的基本特征。,4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的异同。,5.概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。,