人体生理解剖课件 第二章 人体的基本组成

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1、第二章细胞 基本组织及运动系统 第一节细胞 1665年英国学者RobertHooke用自制显微镜观察薄木片 发现了网格状结构 将其定义为细胞 细胞 人体形态结构功能活动的基本单位 人体各种细胞数量不等 形态各异 与其功能以及所处的环境相适应 人体各种细胞数量不等 形态各异 与其功能相适应 血细胞 细胞的组成 细胞膜 细胞质 细胞核 细胞超微结构模式图 一 细胞的基本结构和生理功能 一 细胞膜的结构和生理功能 细胞膜 人和动物细胞的最外层结构 也称单位膜 质膜 1 细胞膜的化学成分及结构 细胞膜的元素组成 C H O N P S等 蛋白质 少量的糖类 细胞膜的化学成分 脂类 1 膜脂 membr

2、anelipid 双嗜性分子 亲水头内 外两侧 疏水尾中间 脂质双分子层形成细胞膜的骨架 熔点较低 使膜具有一定的流动性 包括磷脂 占70 以上 糖脂和胆固醇等 是细胞膜的主体 磷酸 碱基 脂肪酸长烃链 2 蛋白质 嵌入蛋白 70 80 深入细胞膜内部 表在蛋白 20 30 受体酶类载体 通道 离子泵等 功能 分布在细胞膜的内表面与外表面 3 糖类 存在形式 糖脂或糖蛋白 功能 是各种细胞具有抗原性的分子基础 分布 质膜外表面 液态镶嵌模型 fluidmosaicmodel 细胞膜是以脂质双分子层作为细胞膜的基本骨架 其中镶嵌着各种蛋白质分子 液态镶嵌模型 2 流动性 4 质膜的特性 1 不对

3、称性 脂质双层在组成成分上不对称 膜蛋白在脂质双层中的分布不对称 糖脂 糖蛋白主要分布于膜的外表面 膜脂质分子在脂质双层中可进行侧向扩散 旋转 摆动和翻转等流动形式 膜蛋白在膜中的流动性 2 细胞膜的跨膜物质转运功能 氧气 营养物质 细胞外信号分子 摄入体内的药物 排出 代谢产物 生物活性物质 细胞膜及其两侧 进入 被动转运 物质转运方式 主动转运 出胞与入胞 单纯扩散 易化扩散 被动转运 passivetransport 定义 方式 单纯扩散 simplediffusion 易化扩散 facilitateddiffusion 指分子或离子顺着浓度梯度或电 化学梯度进行转运 不需要额外消耗能量

4、 1 单纯扩散 定义 移动量的大小 转运的物质 O2 CO2及脂溶性小分子物质 物质完全以物理扩散的方式所作的跨膜运动 是物质分子随机热运动的结果 单纯扩散 单纯扩散的特点 底物 脂溶性小分子物质 转运方向 高浓度向低浓度方向 动力 膜两侧物质的浓度梯度 不需要膜上特殊蛋白质的参与 不需要细胞额外供能 结果 物质浓度在膜两侧达到平衡 2 易化扩散 定义 类型 不溶于脂质或很难溶于脂质的某些物质 借助于细胞膜结构中某些特殊蛋白质 载体或通道 的帮助 顺浓度差 电位差 通过细胞膜 称为易化扩散 经载体的易化扩散 是细胞膜上的镶嵌蛋白质 与被运输的物质有特异结合点 在膜的一侧与处于高浓度的某一被运输

5、物质结合后 移向膜的另一侧 然后与被运输物质分离 载体 以载体为中介的易化扩散 特征 饱和现象 载体数 结合位点数有限 立体构象特异性 选择性地与某物质特异性结合 竞争性抑制 一种物质抑制另一种物质转运 转运的物质 葡萄糖 氨基酸等物质 经通道的易化扩散 通道状态的变化 理化因素 构型变化 功能状态改变 开放状态 激活 关闭状态 失活 备用状态 通道蛋白 又称离子通道 是一类贯穿脂质双分子层的膜蛋白 在特定的条件下 当分子中的亲水性孔道开放时 离子可经孔道从高浓度的一侧向低浓度的一侧转运 转运的物质 Na K Ca2 Cl 等带电离子 通道蛋白 通道的特征 电压门控通道 化学门控通道 机械门控

6、通道 通道的开关决定于通道蛋白所在的膜两侧的电位差 通道的开关决定于膜所在的环境中存在化学物质 如递质 激素或药物等 的浓度 通道的开关决定于通道蛋白接受的机械刺激 1 离子的选择性 2 门控特性 决定于孔道内壁电荷性质 孔道大小 通道开放 离子进入膜内 神经递质 ACh 细胞外 细胞内 易化扩散转运的特点 底物 水溶性小分子物质 转运方向 高浓度向低浓度方向 动力 膜两侧物质的浓度梯度 需要细胞膜提供结构 载体或通道 支持 细胞不消耗能量 3 主动转运 activetransport 指细胞膜将物质分子或离子从浓度低的一侧向浓度高的一侧转运的过程 需要细胞代谢供给能量 与细胞代谢密切相关 转

7、运的物质 类型 原发主动转运 继发主动转运 Na K Ca2 H I Cl 等离子 葡萄糖 氨基酸等分子 是否需要ATP直接供能 重要的例子 Na K 泵 Na 泵 ATP酶 Na K 细胞外K 细胞内Na 由细胞膜或内膜上具有ATP酶活性的特殊泵蛋白 直接水解ATP提供能量而将一种或多种物质逆着各自的浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运 原发主动转运 primaryactivetransport 结构支持 泵 即起泵作用的转运蛋白 定义 原发主动转运 Na K 泵模型 Na K 泵模型 钠泵活动的意义 形成和保持细胞内外Na K 的不均衡分布 K i K o30倍 Na o Na i10倍 细胞

8、生物电产生的重要条件细胞内高K 浓度是细胞内许多代谢反应所必需维持细胞内液的正常渗透压和细胞容积的相对稳定细胞外较高的Na 浓度所贮存的势能可用于其他物质的转运 继发主动转运 secondaryactivetransport 一些物质借助于钠泵的工作所建立的Na 离子在细胞膜两侧的浓度势能 逆浓度梯度所进行的跨膜转运 特点 以原发主动转运为基础 通过钠泵的活动首先建立起细胞内 外Na 离子浓度梯度 物质逆浓度梯度的转运与Na 离子顺浓度梯度的转运耦联进行 ATP间接为这些物质逆浓度梯度的转运供能 定义 继发主动转运示意图 同向转运 逆向转运 分型 物质转运与Na 离子顺浓度梯度方向一致 物质转

9、运与Na 离子顺浓度梯度方向相反 例 葡萄糖 氨基酸在小肠的吸收 例 Na H 交换 Na Ca2 交换 葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮细胞的吸收 葡萄糖在肾小管的重吸收 肾小管Na H 交换 主动转运的特点 底物 水溶性小分子物质 转运方向 低浓度向高浓度方向 动力 细胞膜需要提供结构 泵 支持 细胞消耗能量 被动转运与主动转运方式的比较 被动转运 主动转运 单纯扩散易化扩散 通道 载体 原发性 继发性 转运方向 高浓度 低浓度 低浓度 高浓度 膜转运蛋白 否 需 需 需 需 饱和现象 无 有 无 有 有 化学特异性 无 有 有 有 有 消耗代谢能及来源 不消耗 消耗钠泵 消耗离子浓差 钠泵

10、转运的物质 O2 CO2脂肪酸 Na K Ca2 葡萄糖氨基酸 Na K Ca2 H 葡萄糖氨基酸 4 入胞和出胞 一些大分子物质或物质团块进出细胞是通过细胞的入胞和出胞形式来实现的 又称内吞 是指细胞外某些物质团块进入细胞的过程 入胞 endocytosis 吞噬 固体 吞饮 液体 又称胞吐 是指某些物质由细胞排出的过程 这主要见于细胞的分泌活动 出胞 exocytosis 受体介导入胞 细胞的入胞和出胞过程 1 配体与膜上的受体结合 2 结合处膜内陷形成囊泡 3 囊泡与膜再分离 4 进入细胞后 配体与受体分离 5 配体弥散至胞浆中 6 失去配体的小泡 与其膜上的受体一起转运至细胞膜处 以出

11、胞的形式重新成为细胞膜的一部分 受体介导入胞 二 细胞质的结构和生理功能 细胞质基质和细胞器 1 细胞质基质 又称胞浆由核糖核酸 蛋白质 碳水化合物 无机盐 水 其他可溶性物质组成 2 细胞器 细胞器 organelle 是细胞质内有一定形态结构 又有相对独立功能的结构 膜性细胞器 内质网 高尔基体 线粒体 溶酶体等 非膜性细胞器 核蛋白体 细胞骨架等 分类 线粒体 线状或粒状的膜性细胞器含多种与生物氧化有关的酶 作用 细胞有氧呼吸和供能的场所 内质网 膜性管道系统 大小管 泡互相吻合形成网状 粗面内质网 滑面内质网 有核糖体附着 功能 参与蛋白质和脂类的合成 高尔基复合体 由数层重叠的扁平囊

12、泡 若干小泡及大泡三部分组成的膜性结构 与内质网相连 对内质网转运来的蛋白质进行加工 修饰 装配 形成糖蛋白 糖脂 蛋白多糖和溶酶体酶等 功能 溶酶体 由生物膜围成的圆形小体 其内有大量蛋白水解酶 细胞内重要的消化器官 过氧化物酶体 含多种与过氧化氢代谢有关的酶作用 消除对细胞有害H2O2 细胞骨架 由蛋白质构成的纤维网架结构 作用 支撑细胞 与细胞的运动 分裂等有关 三 细胞核的结构和生理功能 核膜核仁染色质 染色体核基质 核骨架 细胞遗传 代谢 生长及繁殖的控制中心 二 细胞的跨膜信号转导 定义 通过配体实现对细胞的调节及其作用过程为细胞的跨膜信号转导 历史 19世纪末 Langley D

13、ale等科学家提出细胞表面有受体设想 以解释药物或毒物对细胞的作用途径 以后实验证明 所有的多细胞生物体内都进行着细胞间通讯 并大多数以化学信号分子实现 配体 能与受体发生特异结合的活性物质 包括激素 递质 药物 光子等 又称第一信使 受体 能识别相应配体并与之结合能完成信号转导的蛋白质 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号传导 通道介导的跨膜信号转导 酶耦联受体介导的跨膜信号转导 分类 一 通道介导的跨膜信号转导 1 化学门控通道 化学信号控制 2 电压门控通道 对膜电位敏感 3 机械门控通道 对机械刺激敏感 N2型ACh门控通道 电压门控通道化学门控通道 二 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导

14、受体 G蛋白效应器分子 G 蛋白 组成 酶分子 催化底物生成第二信使 cAMP等 离子通道 G 蛋白调节 化学信息 第一信使 受体 G蛋白 效应器酶 第二信使 cAMP 改变细胞内的生理过程 变构 or 以酶分子作为效应器分子的信号转导 腺苷酸环化酶 蛋白激酶 蛋白激酶A 蛋白质磷酸化 G 蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导 由G 蛋白耦联受体实现的跨膜信号转导示意图 神经递质 腺甘酸环化酶 改变细胞功能 第二信使 在配体的作用下 细胞内产生的能携带配体信息的化学物质称为第二信使其他第二信使有 环鸟苷酸 cGMP 三磷酸肌醇 IP3 二酰甘油 DG Ca2 等 三 酶耦联受体介导的信号转导 酪氨酸

15、激酶受体介导的信号转导 2 结合酪氨酸激酶受体介导的信号转导 3 鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导 1 酪氨酸激酶受体介导的信号转导 酪氨酸激酶受体 贯穿细胞膜的蛋白质 受体分子本身具有酶活性 H 酪氨酸残基磷酸化 生理作用 如 胰岛素 2 结合酪氨酸激酶受体介导的信号转导 受体本身没有酶活性 但当受体被激活后 可与细胞内其它的酪氨酸激酶结合并使之激活 H E 酪氨酸残基磷酸化 生理作用 如 生长激素催乳素促红细胞生成素 3 鸟苷酸环化酶受体介导的信号转导 受体分子的胞内段具有GC的活性 H GC GTP cGMP 磷酸化 生物效应 蛋白激酶 如 心房钠尿肽 三 细胞的增殖 增殖方式 分裂 有丝

16、分裂 成熟分裂或减数分裂 无丝分裂 细胞分裂过程简单 迅速 无染色体 纺缍体形成等变化 是低等生物繁殖的方式 一 无丝分裂 直接分裂 二 细胞增殖周期和有丝分裂 细胞增殖周期 细胞周期 细胞从一次分裂结束开始 到下一次分裂终了所经历的全过程 组成 间期 分裂期 间期 G1期合成RNA结构蛋白核蛋白体酶时间 几小时数月去向 S期DNA复制 增加一倍细胞内形成 DNA聚合酶 四种脱氧核苷酸 组蛋白时间 78小时变异 异常细胞 畸形G2期DNA合成终止RNA和蛋白质合成旺盛 组蛋白 微管蛋白 膜蛋白 时间 11 5小时 细胞周期的模式图 分裂期 前期 染色质染色体 单体 核膜 仁消失 中心体分开纺锤丝出现 纺锤体形成中期 染色体聚集至赤道板中心粒移至两极后期 染色体形成单体移至两极胞体变长 中间凹陷末期 染色体染色质核膜 仁再现形成两个子细胞 原始生殖细胞经过两次减数分裂 即细胞的DNA仅复制一次 但要连续分裂两次 使形成的精子与卵子的染色体数减少一半 功能 产生哺乳动物雌 雄两性生殖细胞 即精子 卵细胞 三 减数分裂 四 细胞的衰老与凋亡 细胞在正常环境条件下发生的细胞生理功能和增殖能力减