细胞的超微结构及其基本病理过程

1,2,细胞的超微结构及其基本病理过程,3,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,4,第三节 溶酶体与疾病,5,1955年由比利时学者CRde迪夫等人在鼠肝细胞中发现。,6,在大鼠肝脏中，从比线粒体分区稍轻的地方得到含有水解酶的颗粒分区，并以可进行水解（lyso）的小体（some）这个意义而命名为溶解体（lysosome）。,7,一、溶酶体(lysosome)的形态与功能,为由单层脂蛋白膜包被围成的小囊，是一种异质性的细胞器， 不同来源的溶酶体形态、大小，甚至所含有酶的种类都有很大的不同。溶酶体呈小球状，大小变化很大，直径一般0.250.8m，最大的可超过1m，最小的直径只有2550nm 。,8,形态学上只有联合运用电镜和细胞化学方法才能肯定地加以确认。,9,10,溶酶体囊内含有60多种水解酶及其它因子。例如酸性核糖核酸酶、酸性脱氧核糖核酸酶、酸性磷酸酶、磷蛋白磷酸酶、组织蛋白酶、胶原酶等。 溶酶体专司分解各种外源和内源的大分子物质，能对蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸、磷酸及硫酸脂等物起分解作用。这些酶控制多种内源性和外源性大分子物质的消化。因此，溶酶体具有溶解或消化的功能，为细胞内的消化器官。 在不同的溶酶体内含有不同类型的酶。酶的特性可用生化或组织化学的方法测定。,11,12,溶酶体酶是在多聚核糖体上合成，经高尔基复合体浓缩加工后成为初级溶酶体（primary lysosome）。电镜下为圆形小体，外有膜包绕，其中有电子密度大的细颗粒状物。此时的酶呈稳定状态，没有酶的活性作用。,初级溶酶体 图中央及中下方之卵圆形电子致密小体，外围单层包膜。（图中及下部片层状膜性结构为粗面内质网（正常肝细胞）12000,13,当溶酶体与细胞内吞噬泡或自噬泡(即细胞内膜包围的衰老变性的细胞器)相通靠拢时，两者之间的膜可以消失，融合成一个囊泡。溶酶体中的酶对吞噬泡或自噬泡内的物质起消化分解作用。在溶酶体均匀的基质中出现多形态的结构，此种溶酶体称为次级溶酶体(secondary lysosome)。,肝细胞内次级溶酶体 28000,14,在次级溶酶体内被消化的物质，分别被分解成氨基酸、葡萄糖、脂肪酸及核酸等，进入细胞质内再被利用。不能被消化的物质，形成残余体，被排出细胞外或保留在细胞内。如保留在细胞内的脂褐素。,15,16,图 溶酶体的活动1.粗面内质网 2.高尔基复合体 3.初级溶酶体（示初级溶酶体与各种吞噬泡和自噬泡的结合） 4.溶酶体排出细胞外 5.吞噬泡形成 5a.是吞噬泡与初级溶酶体融合 6.次级溶酶体 7.残体,其中含有未来完全消失的物质,暂时潴留在细胞内 8.残体中不能消化的物质排出细胞外 9.残体,潴留于细胞内 10.吞饮泡形成 10a.是吞饮泡与初级溶酶体融合 11.自噬泡形成 11a.是自噬泡与初级溶酶体融合 12.分泌颗粒 12a.是内含分泌颗粒的自噬泡正在形成 12b.为粒溶作用 13.细胞核,17,18,图 由末期阶段的吞噬性溶酶体形成的各种残余体,19,作用：,清除功能：在吞噬细胞内比较发达，如中性粒细胞及巨噬细胞均具有较多的溶酶体。 *细胞内消化：一些大分子物质通过内吞作用进入细胞，如内吞并降解血清低密度脂蛋白获得胆固醇等。 *细胞凋亡：个体发生过程中往往涉及组织或器官的改造或重建，这一过程是在基因控制下实现的，溶酶体可清除不需要的细胞。 *自体吞噬：清除细胞中无用的生物大分子，衰老的细胞器等，如许多生物大分子的半衰期只有几小时至几天，肝细胞中线粒体的平均寿命约10天左右。自噬作用(autophagy) 。,20,作用：,清除功能 *细胞内消化 *细胞凋亡 *自体吞噬防御功能：识别并吞噬病毒或细菌，在溶酶体中将病原体杀死和降解。,21,作用：,清除功能 *细胞内消化 *细胞凋亡 *自体吞噬防御功能参与分泌过程的调节：如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。,22,作用：,清除功能 *细胞内消化 *细胞凋亡 *自体吞噬防御功能参与分泌过程的调节形成精子的顶体,23,作用：,清除功能 *细胞内消化 *细胞凋亡 *自体吞噬自噬作用防御功能参与分泌过程的调节形成精子的顶体,24,1990年Clarke将细胞死亡分为四类：,坏死程序性细胞死亡,细胞质型降解非溶酶体降解,凋亡自噬型细胞死亡,自噬现象最早是 Ashford和 Posen于1962年用电子显微镜在人的肝细胞中观察到,25,自噬作用(autophagy),自噬是细胞通过单层或双层膜包裹待降解物形成自噬体，然后运送到溶酶体形成自噬溶酶体并进行多种酶的消化及降解，以实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。而细胞对这种合成与降解的精细调节，对维持细胞的自身稳态有重要意义。,26,27,根据细胞中底物进入溶酶体途径的不同，可将自噬分为：分子伴侣介导的自噬(chaperon -mediated autophagy，CMA)微(小)自噬(microautophagy)巨(大)自噬(macroautophagy，即通常所指的自噬,自噬的种类,28,自噬的生理功能,在细胞代谢中的作用： 自噬能清除不正常构型的蛋白质，并消化受损和多余的细胞器，在细胞新陈代谢、结构重建、生长发育中起着重要作用。在饥饿和新生儿早期，自噬作用明显加强，自噬体显著增多。在老化、寿命延长中的作用： 自噬与寿命延长相关。老化细胞中的脂褐质，阿尔茨海默病等就是与氧化自由基对蛋白质等的损坏以及细胞自噬能力的降低有关。,29,自噬的病理功能,自噬与病原体感染 细菌可以被胞质内的自噬体内化，并被溶酶体降解从而减少细胞内具有复制能力的病原体。自噬可以被认为是一种获得性免疫机制，参与清除入侵的病原体。,30,自噬的病理功能,自噬与病原体感染 自噬与神经退行性疾病 自噬参与异常蛋白质的降解，有利于防止神经元内异常蛋白质的蓄积，如帕金森病中的Synuclein蛋白的蓄积与自噬能力下降有关。然而自噬作用过度活跃会造成线粒体功能障碍，如享延顿氏舞蹈病与享延顿蛋白(Htt) 的蓄积，Htt激发自噬伴随着细胞凋亡蛋白酶的激活和大量线粒体的受损。,31,自噬的病理功能,自噬与病原体感染 自噬与神经退行性疾病自噬与衰老 几乎所有的衰老组织都存在溶酶体系统形态学和酶学的改变。,32,自噬的病理功能,自噬与病原体感染 自噬与神经退行性疾病自噬与衰老自噬与 Danon肌病 （儿童肥厚型心肌病）患者的病理标志是在骨骼肌和心肌细胞胞质中包含有糖原的自噬小泡。,33,自噬的病理功能,自噬与病原体感染 自噬与神经退行性疾病自噬与衰老自噬与 Danon肌病 自噬与肿瘤 已证实自噬与癌前病变、癌细胞增殖及其抑制关系密切。人们发现在癌细胞中自噬能力明显低于正常细胞，因而对血清，氨基酸降低或高细胞密度等因素反应迟钝 。,34,自噬与中医气虚痰瘀关系,细胞自噬产生的病理生理机制与中医气虚、痰瘀病机两者具有相关性。 细胞自噬与中医气虚情况下,通过“精化气”以维持机体生命活动的机制,以及在脏腑功能失调下内生实邪的自我清除以维持内环境的阴阳平衡相一致。,35,二、溶酶体与疾病,溶酶体的结构和功能障碍可以引起许多疾病：硅沉着病痛风 类风湿性关炎 休克 先天性溶酶体病玻璃样小滴变性,36,二、溶酶体与疾病,硅沉着病,是游离二氧化硅粉尘微粒在肺内蓄积引起的疾病。二氧化硅粒子进入肺组织，被巨噬细胞吞噬，形成吞噬体。溶酶体与吞噬体融合后破裂，引起细胞的自溶崩解，于是大量硅粒释出，又立即为其他巨噬细胞吞噬，重复上述过程，使更多的细胞遭受损害。而崩溃的巨噬细胞又释出一种致纤维化因子，致纤维母细胞增生分泌胶原纤维形成硅结节。,37,肺门淋巴结的矽结节,38,二、溶酶体与疾病,硅沉着病痛风,由于嘌呤代谢障碍致尿酸盐沉积，结晶被中性粒细胞吞噬后，释放趋化因子，又吸引更多白细胞，释放溶酶体酶，破坏关节。,软组织内痛风石,39,二、溶酶体与疾病,硅沉着病痛风 类风湿性关炎,由于类风湿因子（如抗IgG）被吞噬后，溶酶体大量增加，并激活溶酶体酶外逸，引起滑膜细胞和关节软骨破坏，产生炎症变化。,40,二、溶酶体与疾病,硅沉着病痛风 类风湿性关炎 休克,休克时，组织循环障碍，缺血、缺氧和酸中毒，溶酶体膜通透性增加，完整性破坏，引起溶酶体酶释放，引起细胞自溶。,41,二、溶酶体与疾病,硅沉着病痛风 类风湿性关炎 休克 先天性溶酶体病,由于染色体上某些基因发生突变，先天性缺乏某种溶酶体酶所导致的一类代谢性遗传病。,42,二、溶酶体与疾病,硅沉着病痛风 类风湿性关节炎 休克 先天性溶酶体病玻璃样小滴变性,电镜下：为载有蛋白质的增大的溶酶体,43,总结溶酶体的作用及与各种病变的关系。,思考题：,44,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,45,第四节 高尔基复合体与疾病,一、高尔基复合体的结构、位置、化学组成与功能二、高尔基复合体与疾病,46,47,高尔基复合体 Golgi complex,由扁平囊群、小囊泡和大囊泡组成。扁平囊的直径为1m，由单层膜构成，膜厚67nm，中间形成囊腔，周缘多呈泡状，扁平囊的数目为510个不等。囊的空隙很窄，微弯，形如盘状。在凸起的一面称生成面，邻近有小泡，小泡可能由粗面内质网分出，又称运输泡，参与高尔基复合体的组成。扁囊的凹面称为成熟面，邻近有数量不等的大泡，为分泌泡或分泌泡的前身。,48,49,TEM x145,700,高尔基复合体,形成面,分泌面,50,51,高尔基复合体的化学组成,蛋白质和脂类（介于细胞膜和ER之间）标志酶是糖基转移酶,52,53,高尔基复合体与蛋白运输,功能： 高尔基复合体具有对粗面内质网内形成的蛋白质进行加工、浓缩、储存及包装等作用。然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。在具有分泌功能的细胞内高尔基复合体比较发达。,54,科学家用标记亮氨酸供给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。,提示1:核糖体,提示2:细胞器有核糖体、内质网、高尔基体；细胞膜。,有核糖体的内质网,高尔基体,细胞膜内侧的小泡和释放到细胞外的分泌物中,细胞器之间的协作配合,55,内质网以类似于“出芽”的形式形成具有膜的小泡，小泡离开内质网，移动到高尔基体与高尔基体融合，成为高尔基体的一部分。高尔基体又以“出芽”方式形成小泡，移动到细胞膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。,细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。,56,以合成蛋白质为例，总结细胞器之间的协作配合。,思考题：,57,蛋白质糖基化 细胞分泌活动 膜的转化功能 水解蛋白为活性物质 参与形成溶酶体 其他功能,高尔基体的功能：,58,蛋白质糖基化,高尔基体的功能：,在内质网形成的糖蛋白具有相似的糖链，由Cis面进入高尔基体后，在各膜囊之间的转运过程中，发生了一系列有序的加工和修饰，原来糖链中的大部分甘露糖被切除，但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子，形成了结构各异的寡糖链。糖蛋白的空间结构决定了它可以和那一种糖基转移酶结合，发生特定的糖基化修饰。 糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。,59,蛋白质糖基化,高尔基体的功能：,蛋白质糖基化有以下几种作用： （1）保护蛋白质不被水解酶水解； （2）起运输信号作用，引导蛋白质被包装到运输泡中，抵达靶细胞器； （3）在细胞表面形成糖萼，起细胞识别和保护质膜作用。,60,蛋白质糖基化 细胞分泌活动,高尔基体的功能：,负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是RER上合成蛋白质进入ER腔以出芽形成囊泡进入CGN在medial Gdgi中加工在TGN形成囊泡囊泡与质膜融合、排出。,61,蛋白质糖基化 细胞分泌活动 膜的转化功能,高尔基体的功能：,高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。,62,蛋白质糖基化 细胞分泌活动 膜的转化功能 水解蛋白为活性物质,高尔基体的功能：,如可将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质；或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。,63,蛋白质糖基化 细胞分泌活动 膜的转化功能 水解蛋白为活性物质 参与形成溶酶体,高尔基体的功能：,初级溶酶体与分泌颗粒的形成类似，均起自高尔基体囊泡。 初级溶酶体与分泌颗粒(主要指一些酶原颗粒)，从本质上看具有同一性。不同处在于：酶原颗粒是排出细胞外发挥作用，而溶酶体内的酶类主要在细胞内起作用。,64,蛋白质糖基化 细胞分泌活动 膜的转化功能 水解蛋白为活性物质 参与形成溶酶体 其他功能,高尔基体的功能：,与调节细胞的液体平衡有关系。,65,肥大、增生,如细胞的分泌物和酶的产生旺盛时。巨噬细胞在吞噬活动旺盛时，可见形成许多吞噬体、高尔基复合物增多并从其上断下许多高尔基小泡。,肥大：高尔基复合体基本组成单位（三种成分）体积增大。增生：细胞内出现更多的高尔基复合体而占据胞浆大部分。 常见于：A、细胞分泌功能增强工作性增生肥大。 B、继发于相邻细胞萎缩或功能障碍代偿性肥大,二、高尔基复合体与疾病,66,二、高尔基复合体与疾病,肥大萎缩,多见于病理状态的细胞；也可见于高度分化的细胞及衰老的细胞。 在各种细胞萎缩时、中毒性损伤的肝细胞及功能下降和衰老过程中的细胞可见高尔基体变小和部分消失。 骨关节炎时滑膜细胞内的高尔基复合体明显萎缩，以致滑膜透明质酸也有减少。,指高尔基复合体组成单位、数目减少或体积变小。,67,二、高尔基复合体与疾病,肥大萎缩脂质和蛋白集聚,高尔基复合体具有运输和分泌脂质、脂蛋白的功能。这些物质有可能贮留在高尔基复合体囊腔内，形成包含物。常见的是脂质沉积于高尔基复合体扁平囊泡内，这种有膜包裹的脂质称脂质体，表现为腔内有电子密度深浅不一的脂滴。诱发脂肪肝的因子（如CCl4、可的松），不仅增加内质网的脂滴大小和数目，同时高尔基复合体的脂质和脂蛋白含量也增加，并输送到扩张的囊中。到后期，高尔基复合体扩张和破坏，膜性结构减少。,68,肥大萎缩脂质和蛋白集聚高尔基复合体在肿瘤中的变化,细胞内出现高尔基复合体常是细胞分泌成熟的表现。凡分化低，间变明显及生长快的肿瘤，其高尔基复合体的发育就很差或难于找到。有些肿瘤有大量分泌物产生，高尔基复合体常有明显肥大。,二、高尔基复合体与疾病,69,肥大萎缩脂质和蛋白集聚高尔基复合体在肿瘤中的变化 扩张,发生扩张的高尔基复合体功能往往低下。也可见于缺氧及中毒的情况。 如细胞水肿时，也可引起高尔基复合体的扩张。,指高尔基复合体扁平囊泡的腔变宽，电子密度减低，层与层之间排列错乱。,二、高尔基复合体与疾病,70,肥大萎缩脂质和蛋白集聚高尔基复合体在肿瘤中的变化 扩张 高尔基体损伤,高尔基体损伤时大多出现扁平囊的扩张以及扁平囊、大泡和小泡崩解。,二、高尔基复合体与疾病,71,72,73,74,（绿色）,75,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,76,第五节 中心粒与疾病,77,中心粒(centrio1es),中心粒与细胞分裂有关，在间期，中心粒常在细胞核一侧。中心粒呈短简状，成双存在，彼此垂直分布，又称双体(diplosome)。每个中心粒由9组三联体构成，彼此成45，使9组三联体排列成风车状。每个三联体由3根微管组成。在核分裂时，双体复制，并移向细胞的两极。以后各端中心粒的纺锤丝与染色体相连，并将染色体引向两极，形成二个核。,78,79,核的遗传物质反复复制而细胞质未相应分裂时，中心粒仍可反复复制，故在巨核细胞可出现两对以上，甚至多至40个。肿瘤细胞和其它巨细胞，由于系通过类似机制或细胞融合产生，也含多个中心粒。,80,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,81,第六节 微体与疾病,82,微体（micmbodies）又称过氧化物酶体（peroxisome），为胞浆中由单层界膜包绕的圆形或卵圆形小体，直径为0.51m，形态与细胞化学特性均不同于溶酶体。小体基质电子密度中等，中央大多含有一电子密度较大的有时呈晶状的核芯。此小体不含水解酶而含有若干种氧化酶，还有大量呈过氧化作用的触酶，被视为过氧体的标志酶。,一、微体的形态及功能,83,图 猪肝细胞的微体,84,微体的功能：1、解毒作用：微体的过氧化氢酶能利用H2O2通过氧化反应来分解有毒物质，如酚、甲酸、甲醛、亚硝酸盐和乙醇等。这种对有毒物质的解毒作用，对人体的肝、肾细胞都很重要。例如人们饮入体内的乙醇，约有一半是在过氧化物酶体中被氧化为乙醛而防止细胞中毒。2、参与脂肪转化为糖类的过程。,85,二、微体的病变： 在人体病理学方面关于过氧体的病变知之尚少。 1、过氧体增多动物实验中，在切除甲状腺、给予皮质激素或氨基水杨酸后以及在实验性致癌过程中，可见过氧体增多。在人体的某些病理过程如某些炎症（病毒性肝炎、螺旋体感染）及慢性酒精中毒等时也可见到过氧体增多现象。 2、过氧体减少或缺如在较罕见的脑肝肾综合症时，曾见到过氧体缺如的现象，但其病理意义尚不清楚。 3、微过氧体为一组同样含有过氧化物酶和触酶的小体，但远较过氧化为小（0.150.25m），不含核芯结构，与光面内质网相连。因此被认为是光面内质网的特化部分及过氧体的前身，其作用尚未查明。,86,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,87,第七节 细胞骨架与疾病,88,光镜下显示细胞骨架红色荧光显示微丝黄色显示微管（兰色显示细胞核）,89,一、细胞骨架的形态及功能,细胞骨架乃胞浆中一组由纤维状结构组成的网架，具有支撑和维持细胞形态及细胞运动的功能。主要有微丝、微管和中间丝构成。,90,细 胞 骨 架,微管,微丝,中等纤维,线粒体,核糖体,内质网,在形态结构上具有弥散性、整体性和变动性等特点。,91,细胞骨架为真核胞所特有其功能主要表现为决定细胞的形状，赋予其强度、支撑作用在细胞运动、细胞分裂、信号转导等中起重要作用。,92,微丝（microfilament）,为直径57nm的实心丝状结构，遍布大多数细胞的胞浆和胞核内，但以细胞胞浆中的肌丝最发达。 不同类型细胞可有不同的微丝，分别由不同的蛋白质和多肽组成。如鳞状上皮细胞内可见张力细丝，由此组成张力原纤维。在神经细胞内有神经细丝；在心肌细胞内有肌微丝，肌微丝可分成粗丝与细丝两种。在星形胶质细胞内可见胶质微丝。,93,微管(microtubule),为直径2427nm，内径约15nm的中空管状结构，遍布于许多细胞的胞浆和胞核内，横断面上看，其管壁是由13根5nm的微管蛋白丝（原纤维）纵向围绕而成。微管可装配成单管、二联管和三联管，分别见于纤毛、中心粒和纺锤体等结构。微管具有支架、运动及运输物质等作用。,94,微丝的化学成分,肌动蛋白肌动蛋白结合蛋白,光镜下绿色显示肌动蛋白,1.细胞骨架之一，维持细胞形态。2.参与细胞质运动，如肌肉分裂、变形运动、胞质分裂等。,微丝的功能,95,单管,二联管,三联管,微管的化学组成,1.微管蛋白2.微管结合蛋白,微管的种类1.单管2.二联管3.三联管,96,微管组成的细胞结构 1.中心粒 2.纤毛和鞭毛 3.有丝分裂器,微管的功能 1、纤毛和鞭毛等细胞运动器官的基本结构成分 2、参与细胞器的位移：如染色体,97,中间丝(intermediate filaments ),直径810nm，直径介于微管和微丝之间，故名。中间丝是由中间丝蛋白组成的，其成分比微管、微丝复杂。按免疫和电泳性质等生化特征的不同，可分为角蛋白、神经丝蛋白、结蛋白、胶质丝酸性蛋白、波形纤维蛋白等5种。 由于这些不同种类不同性质的中间丝在细胞转化为肿瘤细胞时，仍不改变其化学和抗原特异性，故可利用这种特性借助免疫细胞化学方法，对肿瘤进行分类和鉴别诊断。,98,不同中间丝严格地分布在不同类型细胞中。它可以作为细胞类型区分的特征性标志之一。绝大多肿瘤细胞，通常继续表达其来源细胞的特征性中间丝类型，即使在转移后，仍表达其源发肿瘤细胞的中间丝类型。故可利用这种特性借助免疫细胞化学方法，对肿瘤进行分类和鉴别诊断。利用中间纤维的免疫专一性，准确鉴别来源于不同组织的肿瘤。,99,结蛋白抗体与肌细胞的中间纤维（结蛋白）结合，诊断来源于横纹肌和平滑肌的癌症角蛋白抗体只能与上皮细胞内中间纤维结合，诊断角化和非角化上皮癌神经纤维蛋白抗体仅与神经元的中间纤维结合，诊断神经母细胞瘤、神经节母细胞瘤,例如：,100,如何利用细胞骨架系统的特点，对肿瘤进行分类和鉴别诊断？,思考题：,101,肿瘤细胞,二、细胞骨架系统与疾病,微管和微丝对细胞活动具有重要作用。人类的恶性肿瘤细胞，尤其定位于肿瘤周边及正向周围组织浸润的肿瘤细胞，有伪足样胞质突起，其内部有发育良好的微丝网，微丝的丝状肌动蛋白聚合体增多，易与肌球蛋白相互作用，引起收缩，这是恶性肿瘤细胞活动、浸润生长的重要因素。,102,肿瘤细胞创伤愈合,二、细胞骨架系统与疾病,微丝和微丝内的致密体对伤口收缩产生有利作用。在创伤愈合过程中，创缘的上皮细胞也增生并游走，就是由于其有发育良好的微丝网形成收缩带。,103,肿瘤细胞创伤愈合高血压与动脉粥样硬化,二、细胞骨架系统与疾病,高血压时主动脉内皮细胞有许多微丝束和致密体，动脉壁中层平滑肌细胞肥大，中间丝明显增加。动脉粥样硬化时，动脉中层平滑肌细胞增生，波形纤维蛋白含量明显增加，并逐渐具备纤维母细胞的特征。,104,肿瘤细胞创伤愈合高血压与动脉粥样硬化肝疾病,二、细胞骨架系统与疾病,病毒性肝炎时，再生肝细胞的周边可见明显的微丝网。酒精性肝病、肝肿瘤、原发性胆汁性硬化、Wilson病、印度儿童肝硬化、非酒精性肝炎及肝外胆管阻塞均可见中间丝组成的Mallory小体，化学本质为角蛋白。,105,肿瘤细胞创伤愈合高血压与动脉粥样硬化肝疾病老年性痴呆,二、细胞骨架系统与疾病,本病与神经元内微管的数量显著减少，降低了神经元的功能有关。在大脑皮层的细胞外的老年斑内有神经胶质纤维酸性蛋白质。,106,肿瘤细胞创伤愈合高血压与动脉粥样硬化肝疾病老年性痴呆微管性疾病,二、细胞骨架系统与疾病,纤毛不能运动综合征：肺炎不育症,107,第二章 细胞质、细胞器与疾病 线粒体与疾病 内质网、核糖体与疾病 溶酶体与疾病 高尔基复合体与疾病 中心粒与疾病 微体与疾病 细胞骨架与疾病 细胞基质及其内含物与疾病,108,第八节 细胞基质及其内含物与疾病,109,一、成分、结构及功能 细胞质内除细胞器外，还有细胞液和包含物。细胞液为细胞的基质，细胞基质（cytoplasmic matrix）是细胞质中除各种细胞器和包含物以外的较为均质而半透明、无结构的胶体部分。细胞基质中含有小分子的水、无机离子）、中等分子的脂类、糖类、氨基酸、核苷酸及其衍生物和大分子的多糖、蛋白质、脂蛋白和RNA等物质，还含有大量的酶，是蛋白质、脂肪酸等一些大分子合成和代谢途径（糖酵解途径、磷酸戊糖途径等）中所必需的酶。,110,细胞基质的主要功能是： 1、为各种细胞器维持其正常结构提供所需要的离子环境，为各类细胞器完成其功能活动供给所必需的一切底物； 2、是进行某些生化活动，如蛋白质、脂肪酸的合成和糖酵解，磷酸戊糖反应等的场所。,111,包涵物（inclusion）是除细胞器外储积在细胞浆内具有一定形态结构的各种代谢物质，如糖原、脂质、色素颗粒和分泌颗粒等。,112,水肿糖原的改变脂肪的改变,二、细胞基质、包涵物与疾病,113,细胞膜与疾病细胞质、细胞器与疾病细胞核与疾病常见病态细胞,114,第三章 细胞核与疾病,细胞核的结构及功能 细胞核病理,115,第三章 细胞核与疾病,第一节 细胞核的结构及功能,116,细胞核,细胞核（nucleus）是遗传信息的载体，细胞的调节中心，其形态随细胞所处的周期阶段而异，通常以间期核为准。,117,细胞核,细胞核由核膜、染色质、核仁及核基质组成。,118,119,Liver cell nucleus and nucleolus (TEM x20,740). Cytoplasm, mitochondria, endoplasmic reticulum, and ribosomes also shown.,120,概 述,形状：圆形位置：细胞中央数目：通常一个细胞一个核，成熟的筛管和红细胞（0），肝细胞、心肌细胞(1-2），破骨细胞(6-50），骨骼肌细胞(数百）。结构：核被膜 核仁 核基质 染色质 核纤层。功能：遗传、发育。,121,一、核膜 核膜(nuclear envelope) 系包围在核外表的膜。核膜由内外二层各厚约3nm的单位膜构成，中间为25nm宽的间隙（核周隙）；核膜上有直径约50nm的微孔，作为核浆与胞浆间交通的孔道，其数目因细胞类型和功能而异，多者可占全核表面积的25；据估算肝细胞核约有2000个核孔。核膜的外膜 表面有核蛋白体，核周隙与粗面 内质网相通。核质与胞质间的物 质的交换要通过核膜及核孔。,122,123,核被膜,电镜下，核膜的结构非常复杂。核被膜是双层膜结构，是整个内膜系统的一部分；构成：外核膜；内核膜； 核周隙；核孔复合体。,124,外核膜：面向细胞质，厚约7-8nm，是内质网的一部分，胞质面附有核糖体。核周隙：宽2040nm，与内质网腔相通，是细胞质和细胞核之间物质交流的重要通道。内核膜：面向核质，内表面的纤维网络叫核纤层，可支持核膜，并与染色质及核骨架相连。核孔复合体 ：,内外两层核膜融合形成的小孔，称核孔。核孔由至少50种不同的蛋白质构成，称为核孔复合体。细胞核活动旺盛的细胞中核孔数目较多，反之较少。在电镜下观察，核孔呈八角形。功能：物质运输，细胞通讯,125,核孔复合体,126,通过核孔的物质运输与信号序列有关,核定位信号 （nuclear localization signal，NLS） 引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val。NLS对连接的蛋白质无特殊要求，完成输入后不被切除。,127,核膜的主要功能,区域化作用：作为界膜，隔开细胞核与细胞质，稳定细胞核的形态与成分。控制细胞核与细胞质的物质交换。无机离子和小分子物质可以自由通过核膜；大分子物质和一些小颗粒物质可以通过核孔复合体；大分子蛋白质以主动运输的方式，选择性地通过核孔复合体。,胶体金标记的核蛋白-核质蛋白的核转运,128,二、染色质与染色体 核浆主要由染色质构成，其主要成分为脱氧核糖核酸（DNA），并以与蛋白质相结合的形式存在，后者由组蛋白与非组蛋白组成。染色质的DNA现在已可用多种方法加以鉴定和定量测定。,129,（一）染色质 可分为异染色质(heterochromatin)和常染色质(euchromatin)。 异染色质在超薄切片观察中由颗粒状物质组成，排列很密，形成电子密度大的区域，并常呈小块散布于核内，或分布于近核膜处。异染色质多的细胞，核内几乎全为连成一片的异染色质，例如小淋巴 细胞的核，镜下可见核染色很深。,130,常染色质在超薄切片观察中为细小颗粒组成，但分布极为稀松，电子密度小，位于细胞核中央部分；在核内表现为较为明亮的区域。增殖很快的细胞中含量较高。,131,光镜下：呈粗大浓缩的、碱性染料深染的团块状染色质为异染色质 ；呈细颗粒状弥散分布的、用普通染色法几乎不着色的染色质则为常染色质。,132,如果形成密螺旋状态，即成异染色质，呈功能静止状态。如螺旋伸展，即成常染色质，呈功能活跃状态。因此在蛋白质合成机能旺盛的细胞，常染色质占优势，核较明亮。 从生化角度看，异染色质不具遗传活性，相反，常染色质则大部分具遗传活性。,133,（二）染色体,人体的一个细胞核中有23对染色体，每条染色体的DNA双螺旋若伸展开，平均长为5cm，核内全部DNA连结起来约1.72.0m。,nucleosomes (10 nm),condensed form (30 nm),134,（三）染色体的超微结构,实质上是指DNA、组蛋白、非组蛋白及RNA等如何组装及其与功能相适应的问题。核小体是构成染色质的基本结构单位。200bp的DNA组蛋白八聚体（H2A、H2B、H3、H4各二分子）H1组蛋白,135,核小体进一步卷曲形成螺线管：外径30nm，内径10nm，螺距11nm,染色体的超微结构,136,染色体的超微结构,137,（四）染色体的数目,性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示；体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染色体成倍增加成为4n、6n、8n等，称为多倍体。染色体的数目因物种而异， 如人类2n=46 ， 黑猩猩2n=48，果蝇2n=8，家蚕2n=56，小麦2n=42，水稻2n=24，洋葱2n=16.,138,（五）染色体的核型与带型,核型：即细胞分裂中期染色体特征的总和。包括染色体的数目、大小和形态特征等方面。带型：染色体经物理、化学因素处理后，再进行分化染色，使其呈现特定的深浅不同的带纹（band）。,139,140,三、核仁(nucleolus),见于间期的细胞核内，呈圆球形，一般1-2个，有时多达3-5个。 核仁是真核细胞内产生核糖体的非膜相结构，是rRNA基因转录和转录产物加工、成熟的形态学表现。,141,核仁内含核糖核酸(RNA)，参与核糖体核糖核酸(rRNA)的合成和核糖体的形成，因此常被称为“核糖体工厂”。 核仁与蛋白质相结合形成核糖核蛋白(RNP)。一般蛋白质合成旺盛和分裂增殖较快的细胞有较大和数目较多的核仁，反之核仁很小或缺如。,142,核仁无界膜，位置不定，常处于细胞核内偏中心的位置。其大小因细胞类型和生理状态不同而有很大差别。在蛋白质合成旺盛的细胞核仁大，常位于核膜附近，反之则体积小；前者如分泌细胞、神经元和肿瘤细胞等，后者如分裂球和肌细胞等。,143,核仁内染色质主要为常染色质。在光学显微镜下观察，核仁一般为圆球形或卵球形的嗜碱性结构。,144,145,核仁的超微结构,纤维中心（ FC ）：电镜下的中低电子密度区，主要成分为RNA聚合酶和rDNA，这些rDNA是裸露的分子。密集纤维部分（ DFC ）：电镜下的高电子密度区，由致密的纤维构成，是新合成的RNP，转录主要发生在FC与DFC的交界处。颗粒部分： rRNA基因转录产物进一步加工、成熟的区域；核仁基质：主要由蛋白质组成。,146,核仁,147,细胞核中rRNA合成的活动中心；单个细胞中的约200个rRNA基因成簇分布在5条染色体上，每个基因作为模板可同时进行rRNA分子的转录合成。核糖体大小亚基的装配工厂；防止核内前体mRNA的翻译。核仁装配的核糖体大小亚基必须到细胞质中才能成熟，所以蛋白质的合成只能在细胞质中进行。,核仁的功能,148,四、核基质(nuclear matrix) 核基质亦称核骨架。是细胞核内除去染色质和核仁之外的基质，由水、各种酶类和无机盐等无定形物质组成，呈黏稠透明状。其中有各种酶及离子等。在核质中尚可见染色质间颗粒(interchromatin granules)及染色质周围颗粒(perichromatin granules)。,149,150,第三章 细胞核与疾病,细胞核的结构及功能 细胞核病理,151,第二节 细胞核病理,核大小的改变核形的改变核结构的改变核内包含物核仁的改变,152,核大小的改变,核的大小通常反映着核的功能活性状态，功能旺盛时核增大，核浆淡染，核仁也相应增大和（或）增多。,153,在活跃增生的细胞如恶性肿瘤，核浆之比大于1,154,多倍体核在正常情况下亦可见于某些功能旺盛的细胞，如肝细胞中可见约20为多倍体核。在病理状态下，如晚期肝炎及实验性肝癌前期等均可见多倍体的肝细胞明显增多。,核的增大除见于功能旺盛外，也可见于细胞受损时，最常见的情况为细胞水肿。相反，当细胞功能下降或细胞受损时，核的体积则变小，染色质变致密，如见于器官萎缩时。与此同时核仁也缩小。,155,核形的改变,光学显微镜下，各种细胞大多具有各自形状独特的核，可为圆形、椭圆形、梭形、杆形、肾形、印戒形、空洞形以及奇形怪状的不规则形等。 在电镜下由于切片极薄，切面可以多种多样，但均非核 的全貌。,核的多形性和深染特别多见于恶性肿瘤细胞，称为核的异型性（atypia）。,156,核结构的改变,细胞在衰亡及损伤过程中的重要表征之一是核的改变，主要表现为核膜和染色质的改变。,核的结构改变表现为染色质边集、核浓缩（karyopyknosis）、 核碎裂(karyorrhexis)、 核溶解(karyolysis) 等，为核和细胞不可复性损伤的标志，提示活体内细胞死亡（坏死）。,细胞核染色质边集中毒性肝炎的肝细胞8000,157,在某些细胞损伤时可见核内出现各种不同的包含物，可为胞浆成分（线粒体、内质网断片、溶酶体、糖原颗粒、脂滴等），亦可为非细胞本身的异物。,核内包含物,图核内假包含体垂体嗜酸性细胞瘤的瘤细胞，左侧瘤细胞核内可见一卵圆形包含体，有膜包绕，内含细胞器和胞浆分泌颗粒8400,158,核仁的改变,核仁的大小和（或）数目的多少常反映细胞的功能活性状态：大和（或）多的核仁是细胞功能活性高的表现，反之则细胞功能活性低。,159,简述细胞核的结构和病理。,思考题：,160,总 结-识图说出各结构的名称和主要功能,细胞质,内质网,核膜,细胞核,核仁,线粒体,高尔基体,内质网,核糖体,细胞膜,中心体,161,细胞膜与疾病细胞质、细胞器与疾病细胞核与疾病常见病态细胞,162,第四章 常见病态细胞,细胞急性损伤、坏死与凋亡 缺氧、病毒及免疫性损伤 适应性细胞、不分化细胞和肿瘤细胞,163,第四章 常见病态细胞,第一节 细胞急性损伤、坏死与凋亡,164,缺氧化学毒物物理因子生物因子免疫反应,各种有害因素,损伤,可逆性,可逆性,不可逆性,一、细胞急性损伤及坏死,165,糖原减少线粒体变化基质颗粒消失，基质致密，嵴内腔扩张，继而线粒体内腔渐渐肿胀、扩张形成空泡化、嵴紊乱而减少、外膜破裂、有少数线粒体基质内可见极为细小的絮状致密斑。核染色质凝聚。胞质膜扭曲及小泡形成。粗面内质网扩张、脱粒及多聚核糖体解聚。 在此阶段内，溶酶体虽较肿胀，但仍保持完整。,（一）可逆性阶段,166,线粒体内出现大的絮状致密斑。膜的改变内质网及高尔基复合体膜的断裂。溶酶体破裂释出的酶水解，产生大量髓鞘结构。核糖体消失，出现致密小体。核呈现固缩，溶解或碎裂，致核结构全部溶解消失形成一团无定形物质。,（二）不可逆性阶段,167,凋亡（apoptosis）是活体内单个细胞或小团细胞的死亡的一种形态学形式，其发生与基因调节有关。凋亡是机体的重要常见变化，关于其生物学特征、分子机制等详见“细胞凋亡与疾病” 。现仅介绍其电镜下所见形态变化。,二、凋亡,168,细胞皱缩，质膜完整，微绒毛消失，与周围细胞分离。胞浆致密，细胞器密集、退变线粒体增大，嵴增多，空泡化。内质网腔增殖膨大，为凋亡细胞形成的自噬体结构提供包裹膜。细胞骨架结构致密、紊乱。细胞核电子密度加大出现凋亡小体无炎细胞浸润,电镜下,169,染色质浓聚于核周呈新月形或块状小体，甚或形成核碎片,凋亡早期细胞 染色质明显边集 5000,170,凋亡小体的形成和结构： 核染色质致密，形成形状不一、大小不等的团块边聚于核膜处或形成新月形小体，进而胞核和细胞外形皱折，核裂解，质膜包绕其裂解碎片，细胞膜发芽突出形成质膜小泡（即细胞芽突出泡现象）；细胞芽突迅速脱落，形成许多凋亡小体。凋亡小体外被以胞膜，其胞浆中含有细胞器，核碎片可有可无。,171,胸腺瘤细胞凋亡小体（），核分裂（） 8000,直肠癌细胞中可见一被吞噬的凋亡小体“”，椭圆形， 外有细胞膜包绕，中有高电子密度的染色质。30000,172,凋亡时细胞的形态学改变,空泡化,固缩,出芽,边集,凋亡小体,173,左，正常胸腺细胞；右，凋亡胸腺细胞（注意凋亡小体）,174,第四章 常见病态细胞,细胞急性损伤、坏死与凋亡 缺氧、病毒及免疫性损伤 适应性细胞、不分化细胞和肿瘤细胞,175,第二节 缺氧、病毒及免疫性损伤,176,一、缺氧性损害,细胞发生肿胀内质网，高尔基复合体等腔性细胞器扩张、囊泡化多聚核糖体解聚、粗面内质网脱粒线粒体外腔扩张，内腔收缩并电子密度增加，核内染色质有轻度凝聚部分细胞器因损伤严重，可被滑面内质网包裹，形成自噬体，经溶酶体或不经溶酶体分解，残体被排出。残留的线粒体可以分裂或生芽产生新的线粒体。,可逆,早期：,177,死亡：,质膜破损，细胞外质进入细胞，细胞内质外溢各种腔性细胞器肿胀破裂溶酶体膜破裂，酶外溢细胞自溶,不可逆,178,二、病毒性损害,质膜的改变内质网改变细胞核的改变线粒体的改变,179,质膜的改变,病毒依附于细胞质膜局部，经胞饮方式进入，形成病毒胞饮小泡。或破坏细胞质膜进入。使之与同类相邻细胞融合，形成多核巨细胞。 同时使细胞具有了病毒抗原性。受病毒致敏的淋巴细胞能攻击此种细胞，局部质膜破坏，或由宿主的巨噬细胞吞噬具有病毒抗原性的细胞。