第二章細胞生物學工程第1頁，課件共84頁，創作于2023年2月第二章細胞生物學基礎前言：細胞與細胞生物學第一節：細胞的類型、結構和功能1、細胞的類型2、細胞的結構3、各亞細胞結構的結構與功能第二節:細胞的胞外基質、細胞與細胞間的聯系1、細胞的胞外基質2、細胞間連接3、細胞信號轉導第三節:細胞的生活史1、細胞分裂與分化2、細胞衰老3、細胞的凋亡4、細胞的癌變第2頁，課件共84頁，創作于2023年2月前言：細胞與細胞生物學如何學好細胞生物學？細胞生物學的三條主線：1）組成、結構與功能。2）物質代謝:同化與異化。3）信息傳遞。第3頁，課件共84頁，創作于2023年2月前言：細胞與細胞生物學細胞是：生物形態結構和功能的基本單位。1：構成有機體的基本單位，具有自我復制的能力，是有機體生長發育的基礎；2:代謝與功能的基本單位，具有完整的代謝和調節體系，不同的細胞執行不同的功能；3:遺傳的基本單位，具有發育的全能性。第4頁，課件共84頁，創作于2023年2月細胞生物學是：研究細胞的結構、功能和生活史的學科。分三個層次：1）顯微水平，光學顯微鏡下可見的結構。2）超微水平，電子顯微鏡下可見的結構。3）分子水平，細胞結構的分子組成，及其在生命活動中的作用。前言：細胞與細胞生物學第5頁，課件共84頁，創作于2023年2月第一節：細胞的類型、結構和功能1、細胞的類型2、細胞的結構3、各亞細胞結構的結構與功能第6頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、細胞的類型第7頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、生物的分類具備細胞結構的生物分類：

不具備細胞結構的生物還有：病毒，朊病毒。第8頁，課件共84頁，創作于2023年2月真核細胞eukaryoticcell：具有核被膜nuclearenvelope和核仁nucleolus。原核細胞prokaryoticcell：核區nuclearregion沒有核膜，稱其為擬核。二、細胞的種類—二分法第9頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、細胞的形狀和大小細胞骨架對于細胞形態的構建維持具有重要作用。單細胞生物的形態通常與細胞外沉積物有關。高等生物細胞的形狀與細胞功能及細胞間的相互作用有關。高等動物的細胞離開有機體分散存在時，形狀往往發生變化。如平滑肌細胞在體內呈梭形，而在離體培養時則可成多角形。動植物細胞在20~30μm間；一般細菌細胞在0.5~5μm；支原體和衣原體，在0.2~0.3μm；第10頁，課件共84頁，創作于2023年2月大腸桿菌淋病球菌第11頁，課件共84頁，創作于2023年2月肉毒梭菌弧形霍亂菌第12頁，課件共84頁，創作于2023年2月草履蟲眼蟲鐘形蟲第13頁，課件共84頁，創作于2023年2月植物氣孔細胞木材中的導管第14頁，課件共84頁，創作于2023年2月人類紅細胞巨噬細胞第15頁，課件共84頁，創作于2023年2月神經元細胞人類卵細胞與精子細胞第16頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、細胞的結構第17頁，課件共84頁，創作于2023年2月從形態學分為三部分：質膜（plasmamembrane）。細胞核（nucleus）：具有核被膜和核仁。核仁是形成核糖體的結構域（domain），呈小球狀。細胞質（cytoplasm）：包括細胞器和細胞質基質（cytoplasmicmatrix）/胞質溶膠（cytosol）。一、真核細胞的結構第18頁，課件共84頁，創作于2023年2月細胞器（organelle）：細胞內特定的功能結構域，有兩類，一類是膜圍成的，構成內膜系統。另一類細胞器是沒有膜包圍的。主要細胞器有：①內質網、②高爾基體、③溶酶體、④內涵體、⑤線粒體、⑥葉綠體、⑦過氧化物酶體、⑧細胞骨架、⑨中心粒、⑩核糖體。二、真核細胞的細胞器第19頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、動植物細胞的結構

第20頁，課件共84頁，創作于2023年2月四、原核細胞的結構原核細胞沒有核膜，DNA為裸露的環狀分子，通常沒有結合蛋白。沒有恒定的內膜系統，核糖體為70S型，通常稱為細菌（bacterium）。第21頁，課件共84頁，創作于2023年2月五、原核細胞的結構4、細胞壁：主要成分是肽聚糖1、擬核：DNA分子裸露2、核糖體：沉降系數，對抗生素的敏感性4、質粒(plasmid)：核區外裸露的環狀DNA5、莢膜、鞭毛與菌毛---與真核細胞的區別第22頁，課件共84頁，創作于2023年2月3、各亞細胞結構的結構與功能第23頁，課件共84頁，創作于2023年2月（1）、質膜的流動鑲嵌模型：1、細胞膜由流動的雙脂層和嵌在其中的蛋白質組成。2、磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架3、蛋白質分布的不對稱性。integralprotein；peripheralprotein；lipid-anchoredprotein；

一、質膜第24頁，課件共84頁，創作于2023年2月保護細胞；介導細胞連接；物質運輸；信息傳導；一、質膜（2）、質膜的功能：第25頁，課件共84頁，創作于2023年2月二、內質網1、RER：呈扁平囊狀，排列整齊，有核糖體附著。2、SER：呈分支管狀或小泡狀，無核糖體附著。3、細胞不含純粹的RER或SER，它們分別是ER連續結構的一部分。（1）、內質網的結構第26頁，課件共84頁，創作于2023年2月（2）、內質網的功能1、粗糙型內質網：主要與蛋白質合成和初步修飾、加工（如蛋白質糖基化等）和轉運及與膜之生成有關；

2、光滑型內質網：主要與糖原分解、脂類（包括磷脂和類固醇等）合成、細胞解毒作用及參與橫紋肌收縮活動等有關。二、內質網第27頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、高爾基體1、由扁平囊泡堆積而成，有極性。2、分布于內質網與細胞膜間，呈弓形或半球形。3、凸出的一面對著ER稱為順面（cisface），凹進的一面對著質膜稱為反面（transface）（1）、高爾基體的結構第28頁，課件共84頁，創作于2023年2月（2）、高爾基體的主要功能

主要功能將內質網合成的蛋白質進行加工、分類與包裝，然后分門別類地送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。比如：1、蛋白質的糖基化，2、將蛋白水解為活性物質，3、進行膜的轉化功能，4、參與形成溶酶體，5、植物細胞壁的形成等。三、高爾基體第29頁，課件共84頁，創作于2023年2月四、溶酶體

1、由高爾基體分泌形成。2、含有60多種能夠水解多糖，

磷脂，核酸和蛋白質的酸性酶，其中，以酸性磷酸酶是標志酶。（1）、溶酶體的結構第30頁，課件共84頁，創作于2023年2月（2）、溶酶體的功能：細胞內消化：如從低密度脂蛋白（LDL）釋放膽固醇，單細胞真核生物籍其消化食物。自體吞噬：清除無用生物大分子，衰老細胞、細胞器、個體發育中多余的細胞。防御作用：如巨噬細胞。參與分泌過程的調節：如將甲狀腺球蛋白降解成有活性的甲狀腺素。形成精子的頂體：使精子能夠穿透卵母細胞膜，進入卵母細胞。四、溶酶體第31頁，課件共84頁，創作于2023年2月五、過氧化物酶體1、不是來自內質網和高爾基體。

2、具有異質性的細胞器，在不同生物及不同發育階段有所不同。3、共含有40多種氧化酶，其中以過氧化氫酶為標志酶。（1）、過氧化物酶體的結構第32頁，課件共84頁，創作于2023年2月在動物中：①參與脂肪酸的β-氧化；②具有解毒作用，過氧化氫酶氧化有害物質，飲入的酒精1/4是在微體中氧化為乙醛。在植物中：①參與光呼吸，將光合作用的副產物乙醇酸氧化為乙醛酸和過氧化氫，②在萌發的種子中，進行脂肪的β-氧化。（2）、過氧化物酶體的功能五、過氧化物酶體第33頁，課件共84頁，創作于2023年2月六、線粒體1、粒狀或桿狀，分為外膜、內膜、膜間隙和基質四部分。2、外膜標志酶為單胺氧化酶；內膜標志酶為細胞色素C氧化酶3、基質中含環形DNA，及一套完整的轉錄和翻譯體系。具有半自主性。（1）、線粒體的結構第34頁，課件共84頁，創作于2023年2月細胞“動力工廠”，動物細胞80%的ATP來源于線粒體。通過三羧酸循環降解和脂肪酸氧化途徑產能（1）、線粒體的功能六、線粒體第35頁，課件共84頁，創作于2023年2月七、葉綠體1、由外被、類囊體和基質3部分組成。2、外膜、內膜、類囊體膜3、膜間隙、基質和類囊體腔。4、為半自主性細胞器。（1）、葉綠體的結構：第36頁，課件共84頁，創作于2023年2月1．光合色素2．集光復合體3．光系統Ⅱ：P6804．細胞色素b6/f復合體5．光系統Ⅰ：P700GlucoseATP光能光反應暗反應七、葉綠體-----光合作用（2）、葉綠體的作用：第37頁，課件共84頁，創作于2023年2月成分：微絲、微管、中間纖維。單體非共價結合，構成纖維型多聚體。微絲確定細胞表面特征，使細胞能夠運動和收縮。微管確定膜性細胞器的位置和作為運輸導軌。中間纖維使細胞具有張力和抗剪切力。其它骨架：核骨架、核纖層、膜骨架、細胞外基質。八、細胞骨架第38頁，課件共84頁，創作于2023年2月Nucleusstructure結構：①核被膜、②核仁、③核基質、④染色質、⑤核纖層、⑥核孔。功能：①遺傳、②發育。

九、細胞核第39頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、染色體---染色體的結構初隘痕次隘痕染色體的結構單位---核小體第40頁，課件共84頁，創作于2023年2月-----異染色質和常染色質常染色質：處于伸展狀態，是具有轉錄活性的染色質。異染色質：凝縮狀態，無轉錄活性、是遺傳惰性區。分為兩類：結構異染色質：著絲粒區、端粒區

功能異染色質：一定發育階段凝集1、染色體第41頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、核仁在細胞間期可見，細胞核內呈圓球形的結構功能是轉錄rRNA和組裝核糖體亞單位。---核糖體工廠核仁在細胞內的存在是動態的：蛋白合成旺盛和分裂增殖較快的細胞有較大和較多的核仁，反之核仁很小或缺失；在細胞分裂前期消失，末期又重新出現。第42頁，課件共84頁，創作于2023年2月3、核糖體細胞內蛋白質合成的場所---蛋白質工場

第43頁，課件共84頁，創作于2023年2月第二節，細胞的胞外基質、細胞與細胞間的聯系1、細胞的胞外基質2、細胞間連接3、細胞信號轉導第44頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、細胞的胞外基質第45頁，課件共84頁，創作于2023年2月膠原蛋白Collagen纖粘連蛋白Fibronectin層粘連蛋白laminin蛋白聚糖Proteoglycan彈性蛋白elastin細胞的胞外基質（1）、主要成分是蛋白質和多糖第46頁，課件共84頁，創作于2023年2月

1、決定細胞的形狀：細胞骨架組裝細胞形狀。2、影響細胞的存活與增值：如上皮細胞脫離胞外基質則發生失巢凋亡（anoikis），稱定著依賴性。3、控制細胞的分化：如，成肌細胞在纖粘連蛋白上與在層

粘連蛋白上的表型不一樣。4、參與細胞的遷移：細胞的遷移依賴于細胞的粘附與細胞骨架的組裝。（2）、細胞外基質的生物學作用：細胞的胞外基質第47頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、細胞間連接第48頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、細胞連接方式是相鄰細胞之間通過細胞膜相互聯系、協同作用的重要組織方式

。緊密（封閉）連接粘著（錨定）連接間隙（通訊）連接第49頁，課件共84頁，創作于2023年2月

二、各類連接第50頁，課件共84頁，創作于2023年2月3、細胞信號轉導第51頁，課件共84頁，創作于2023年2月signalcellchange增殖分化代謝功能應激凋亡一、細胞信號轉導

ororlostdisease

第52頁，課件共84頁，創作于2023年2月第一信使膜受體轉導分子第二信使核受體二、細胞信號轉導基本過程

第53頁，課件共84頁，創作于2023年2月第一信使：細胞外小分子信息物質，將信息傳遞給“第二信使”，進而調節細胞的生理活動和新陳代謝。水溶性信號分子，諸如激素、神經遞質、細胞因子及生長因子等。第二信使：將作用于細胞膜的信息傳遞到細胞內，使之產生生理效應的細胞內信使，如cAMP、cGMP、IP3、Ca2+。三、細胞信號分子第54頁，課件共84頁，創作于2023年2月四、受體（receptor）能夠識別和選擇性結合某種配體（信號分子），多為糖蛋白，分子上具有配體結合區域和產生效應的區域。特點：①特異性；②飽和性；③高度的親和力。類別：細胞內受體和細胞表面受體。第55頁，課件共84頁，創作于2023年2月G蛋白介導酪氨酸蛋白激酶介導鳥苷酸環化酶介導核受體介導五、細胞信號轉導的主要途徑蛋白激酶蛋白激酶/蛋白酶第二信使蛋白激酶/蛋白酶第56頁，課件共84頁，創作于2023年2月第三節，細胞的生活史1、細胞分裂與分化2、細胞衰老3、細胞的凋亡4、細胞的癌變第57頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、細胞分裂與分化第58頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、什么是細胞周期

細胞分裂結束到下一次細胞分裂結束所經歷的過程。分為：G1期(gap1)，分裂完成到DNA復制之前。S期(synthesisphase)，DNA復制階段。G2期(gap2)，DNA復制完成到分裂之前。M期，又稱D期，分裂開始到結束。第59頁，課件共84頁，創作于2023年2月二、細胞分化的特點1.時空性：細胞分化的實質是在細胞質和細胞核共同作用下，選擇性地表達特定的基因，稱為差別基因表達。2.定向性：隨著細胞的分裂和分化，發育方向逐漸被限定。3.穩定性：動物細胞發生分化之后，其遺傳表型保持穩定，通常是不可逆的。4.條件可逆性：在特定條件下，分化細胞的基因活動模式可發生可逆的變化，又回到未分化狀態，稱為去分化。5.普遍性：個體一生中都進行著細胞分化。干細胞是細胞更新和組織修復的基礎。第60頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、細胞分化和增殖的關系增殖信號和分化信號同時作用于干細胞，表現為邊分化邊增殖;增殖和分化分別獨立進行，一些干細胞只增殖不分化，另一些同類干細胞進入終末分化；細胞分化與分裂平行進行，干細胞進行不對稱分裂，產生的子細胞一個保持原有干細胞特性，一個則進入終末分化。第61頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、細胞衰老第62頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、細胞衰老Aging，Senescence，指細胞隨著年齡增加，機能和結構退行性變化，趨向死亡的不可逆現象。衰老是生命的普遍現象，發生在生態系統、群落、種群、個體、細胞以及分子等不同層次。第63頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、代謝廢物積累：如：腦細胞內的β-淀粉樣蛋白的積累導致老年性癡呆（AD）。2、線粒體DNA突變：線粒體自由基濃度高，mtDNA是裸露分子，容易發生突變。3、自由基的作用：引起DNA、蛋白質、脂類氧化、變性和交聯。4、程序性衰老:生物的生長、發育、衰老和死亡都由基因程序控制的，衰老是某些基因依次開啟或關閉的結果。5、復制性衰老:細胞的增殖次數是有限的，DNA每復制一次端粒就縮短一段，到一定程度，染色體變不穩定，啟動細胞凋亡。二、細胞衰老的原因第64頁，課件共84頁，創作于2023年2月A37yearsoldpatient，AdoueDFP1997三、不正常的衰老成年性早衰癥衰老基因過于活躍表達第65頁，課件共84頁，創作于2023年2月兒童性早衰癥三、不正常的衰老第66頁，課件共84頁，創作于2023年2月3、細胞的凋亡第67頁，課件共84頁，創作于2023年2月一、細胞死亡的方式細胞死亡并非與機體死亡同步。正常的組織中也發生細胞死亡，它是維持組織機能和形態所必需的。1、細胞被動死亡：也就是細胞壞死，細胞受到環境因素傷害，引起細胞死亡的現象。2、細胞主動死亡：細胞凋亡(apposis)或程序化細胞死亡(programmedcelldeath，PCD)，是指機體為調控機體發育，維護內環境穩定,由基因控制的細胞主動性死亡過程。第68頁，課件共84頁，創作于2023年2月二、細胞凋亡與程序性死亡1、PCD是功能性概念，凋亡是形態學概念2、細胞程序性死亡（PCD）是一種基因指導的細胞自我消亡方式。

3、細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體，導致細胞自發性死亡

；4、PCD的最終結果是凋亡，但凋亡并非都是程序化的。第69頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、細胞凋亡的意義1.生長發育：組織與器官的塑造。2.防御：清除衰老細胞、DNA損傷的細胞、和被病原體感染的細胞。（1）細胞凋亡不足---腫瘤，自身免疫疾病；（2）細胞凋亡過度---神經退行性疾病（AD，帕金森癥）、心肌梗塞、再生障礙性貧血、骨組織壞死。第70頁，課件共84頁，創作于2023年2月4、細胞的癌變第71頁，課件共84頁，創作于2023年2月腫瘤是細胞在基因水平上失去對生長的調控，導致異常增生。良性腫瘤：生長緩慢，邊界明顯。惡性腫瘤：即癌癥，生長快、具有遷移性。一、細胞的癌變第72頁，課件共84頁，創作于2023年2月細胞分裂細胞分化細胞衰老細胞凋亡維持細胞正常分裂促進細胞完成正常的生命周期正調控細胞分裂負調控細胞分裂原癌基因抑癌基因（顯性）（隱性）二、原癌基因與抑癌基因第73頁，課件共84頁，創作于2023年2月三、腫瘤形成的內因惡性腫瘤的形成涉及多個基因的改變。一、原癌基因的異常激活原癌基因的結構或調控區發生變異，產物活性增強或增多時，使細胞過度增殖，形成腫瘤。二、抑癌基因的失活通常是一對等位基因均告缺失或都因突變而失去活性時，細胞發生癌變。第74頁，課件共84頁，創作于2023年2月1、原癌基因產物：①、生長因子②、生長因子受體③、信號轉導組分④、細胞周期蛋白⑤、細胞凋亡調節蛋白⑥、轉錄因子第75頁，課件共84頁，創作于2023年2月2、抑癌基因的產物主要包括：①、轉錄調節因子②、負調控轉錄因子③、周期蛋白依賴性激酶抑制因子④、rasGTP酶活化蛋白⑤、DNA修復因子⑥、磷脂酶⑦、細胞粘附分子第76頁，課件共84頁，創作于2023年