器官组织与系统.ppt

基础生物学 第四课 器官 组织与系统 基础生物学 2 1生物体的组织2 2生物体器官与系统2 3被子植物的器官与系统2 4体外 人工组织与器官 本节纲要 动物 植物 动物组织 动物器官 系统 植物组织 植物器官 个体 生物个体的组成 动物组织 多细胞生物体内 形状 构造功能相同的细胞组合起来形成组织 肌肉细胞 肌肉组织表皮细胞 表皮组织各种组织都具有特定的功能皮膜组织结缔组织肌肉组织神经组织 皮膜组织 由单层或多层排列紧密的细胞组成 分布 覆盖身体的表面或器官内面 功能 保护内部的组织 免于机械的 化学的或微生物等的伤害吸收的功能 在消化道的皮膜组织构成腺体的主要成员 汗腺 消化腺甲状腺 扁平皮膜肺泡 有利于气体扩散立方皮膜肾小管 具有再吸收的功能柱状皮膜小肠 具有分泌与吸收的功能纤毛柱状皮膜气管 输卵管 因纤毛摆动而具有推进功能 形态分类 结缔组织 细胞排列疏松具有丰富的细胞间质细胞间质与该组织的功能有密切关系主要功能 提供身体柔软部位的支撑将相关部位紧密联系在一起 分类 致密结缔组织疏松结缔组织软骨硬骨血液脂肪组织 致密结缔组织 细胞间质以各种纤维为主富含坚韧的胶原纤维 具有弹性骨骼肌的肌腱韧带 位于关节处 可连接两端的骨骼 疏松结缔组织 细胞间质胶状的基质常分布于皮膜组织的下方功能 填充皮膜与其下方的器官或组织填充肌肉与肌肉之间的空隙 硬骨 细胞间质硬骨质 是结缔组织中最坚硬的部分 功能支持身体 保护颅腔与胸腔供骨骼肌附着 提升运动效能 软骨 细胞间质软骨质 具有弹性 功能减少骨骼间的摩擦损伤 血液 细胞间质流动的血浆功能具有输送氧气 二氧化碳 养分和废物等机能 脂肪组织 由脂肪细胞组成脂肪细胞 细胞内有油滴 占据大部分的体积细胞核被挤压于细胞边缘分布皮肤下层与内脏周围功能储存脂肪隔热作用支持与保护内脏 肌肉组织 由细长且富收缩性的肌细胞 肌纤维 组成类型骨骼肌心肌平滑肌 骨骼肌肌纤维上有明带与暗带 又称横纹肌常以肌腱连接在骨骼上 专司运动能随大脑意识支配 又称随意肌心肌横纹肌 肌纤维分枝连结成网状运动时不受大脑意识支配 为不随意肌平滑肌做有规律的搏动 主要构成内脏 心脏除外 及血管壁属不随意肌 神经组织 由神经细胞 神经元 与神经胶质细胞构成 神经胶细胞 种类多 数量是神经细胞的几十倍不直接参与神经网络的讯息传导对神经细胞的功能有重要的影响支持 保护 营养协助跳跃传导清除异物维持离子浓度恒定 植物组织 永久组织 表皮组织 表皮 表皮细胞 保卫细胞木栓层 基本组织 维管束组织 薄壁细胞 厚角细胞 厚壁细胞 木质部 导管 假导管韧皮部 筛管 伴细胞 分生组织 顶端分生组织 形成层 植物组织 植物体都来自分生组织的细胞分裂与分化这些细胞组成表皮组织 基本组织及维管束组织 特征 细胞小 细胞核较大 细胞壁薄可进行细胞分裂使细胞增殖细胞分裂后有分化为其他组织的能力分布顶端分生组织根尖和茎顶可使植物体生长延长次级分生组织形成层位于木质部与韧皮部之间 可使根和茎加粗 植物幼茎尖端纵切面 表皮组织 气孔 基本组织 厚壁细胞 厚角细胞 薄壁细胞 维管束组织 主要由特化成管状的细胞所组成木质部导管细胞仅存于大部分被子植物和少数裸子植物的木质部无细胞核与细胞质 为死细胞细胞壁上有壁孔 可供水分与无机盐通过上下连接处的细胞壁消失 形成中空管道管胞普遍存于所有维管束植物的木质部有壁孔 且为死细胞两端尖细 两个管胞交接处的细胞壁未消失 2 1生物体的组织2 2生物体器官与系统2 3被子植物的器官与系统2 4体外 人工组织与器官 本节纲要 器官多种不同组织组成特定的构造 以共同达成特定的功能皮膜组织 肌肉组织 胃系统许多功能相关的器官组成的体制 以执行特定的生理作用心脏 血管 循环系统 动物 植物 动物组织皮膜组织 结缔组织肌肉组织 神经组织 动物器官心脏 肾脏 胃 等 系统消化系统 循环系统 植物组织分生组织 表皮组织基本组织 维管束组织 植物器官营养器官 根 茎 叶生殖器官 花 果实 被子植物的器官 根 茎 叶 花 果实 种子 被子植物的器官 根茎叶 营养器官 繁殖器官 花果实种子 执行养料 水分的吸收 运输 转化 合成等营养功能 完成开花结果至种子成熟的全部生殖过程 根 结构组成与生理功能 根最重要的部位是根尖 根尖是主根或侧根尖端 是根的最幼嫩 生命活动最旺盛的部分 也是根的生长 延长及吸收水分的主要部分 根尖包含根冠 分生区 延长区和成熟区 1 根冠 由许多薄壁细胞组成 起保护分生区的作用 并可分泌粘液 有利于根尖推进生长 2 分生区 分生区细胞具有持续分裂能力 增加根的细胞数目 3 伸长区 细胞迅速伸长生长 产生大液泡 是根尖深入土层的主要推动力 4 根毛区 根毛是表皮细胞向外突出形成的顶端密闭的管状结构 根毛的形成大大地扩大了根表皮吸收面积 因此 根毛区是根行使吸收功能的主要区域 根 结构组成与生理功能 主要功能为固持植物体 吸收水分和溶于水中的矿物质 将水与矿物质输导到茎 以及储藏养分 此外还有固着和支持功能 有机化合物的合成转化功能 贮藏功能以及输导功能等 根瘤与菌根 根瘤 豆科植物与土壤中的微生物 根瘤菌建立了共生关系 一方面豆科植物将水分及营养物质供给根瘤菌的生长 另一方面根瘤菌也将固定合成的氨态氮提供给豆科植物 菌根 是土壤真菌与植物根的共生体 主要有外生菌根和内生菌根两种 真菌菌丝不侵入细胞内的称为外生菌根 真菌菌丝侵入皮层细胞内的称为内生菌根 茎 结构与功能 植物地上部分的骨干 上着叶 花和果实 具有输导营养物质和水分以及支持叶 花和果实在一定空间的作用 有的茎还具有光合作用 贮藏营养物质和繁殖的功能 茎 结构与功能 木本植物的茎由树皮 内含韧皮部 形成层 木质部和髓部四大部分组成 木本植物的木质部发达 形成层细胞分裂的结果能使树木不断长粗 草本植物木质部不发达 茎多汁 较柔软 草本植物的茎内不具有形成层 不能不断长粗 草本植物的茎的加粗 是细胞体积增大的结果 茎 结构与功能 茎的生理功能有包括支持 输导 贮存营养 繁殖等 茎 结构与功能 叶 结构与功能 植物进行光合作用 制造养料 进行气体交换和水分蒸腾的重要器官 叶通常含大量叶绿素 绿色片状 叶的组成 完全叶 叶片 光合作用 呼吸作用 蒸腾作用的主要部位 叶柄 连接 支持 输导作用 托叶 保护幼叶和芽的作用 单叶 叶柄上只着生一个叶片 复叶 叶柄上着生多个叶片 刺状叶 整个叶片变态为棘刺状的叶 如仙人掌 鳞叶 叶片呈鳞片状的叶 如贝母 大蒜 卷须叶 叶片变成卷须状的叶 如野碗豆 捕虫叶 叶片成掌状或瓶状 有感应性 遇昆虫触动 能自动闭合 组织构造 上表皮 下表皮 栅栏组织 海绵组织 叶脉 生理功能 叶的主要作用是进行光合作用合成有机物 并有蒸腾作用提供根系从外界吸收水和矿质营养的动力 花 果实和种子 雄蕊 雄性生殖器 其作用是产生花粉 雌蕊 雌性生殖器官 内有卵细胞 花冠 保护花内部 以香气和蜜汁吸引昆虫 花萼 保护花蕾 花托 是花的各部份着生处 完全花 花梗 连接茎与花 支持和输导 胚珠 花药 花丝 柱头 花柱 子房壁 子房 雄蕊 雌蕊 花冠 花萼 花托 2 1生物体的组织2 2生物体器官与系统2 3被子植物的器官与系统2 4体外 人工组织与器官 本节纲要 组织 细胞培养的三维状态体外组织的形成器官 移植人工器官支架 医用复合型组织工程支架材料 体外培养的组织与器官 植物体外组织培养 由植物体取出器官 组织或细胞在人为控制培养条件下 如在一定培养基 容器 气象 温度 亮度 进行培育的技术 培植体 基础理论 完整的细胞具有膜及细胞核 就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础 在适当的条件下可以通过细胞的分裂及分化 再生为一个完整的植株 植物细胞全能性 totipotency 细胞分化 celldifferentiation 构成胚胎的所有细胞几乎都保持着未分化状态和旺盛的细胞分裂能力 胚性细胞 随着种子的萌发 胚胎细胞分裂 细胞随之发生形态及功能的变化 并分别发育成植物的组织与器官 脱分化或逆分化 dedifferentiation 由失去分裂能力的细胞回复到分生状态 并进行分裂形成没有分化的细胞团 愈伤组织 callus 的过程 再分化 redifferentiation 由无分化的愈伤组织细胞转变为具有一定结构 执行一定生理功能的细胞团和组织 并构成一个完整的植物器官或植物体的过程 脱分化和再分化是已分化细胞要表达全能性的重要特征 培养的植物组织与细胞经过脱分化和再分化的步骤再生出新的植物体的过程 1 器官发生 Organogenesis 2 胚状体发生 embryogenesis 1 器官发生 Organogenesis 愈伤组织在形成完整植物体的过程中 先由部分细胞分化产生芽 或根 再由另一部分细胞分化产生根 或芽 并形成一株完整的植株 2 胚状体发生 embryogenesis 愈伤组织形成完整植物体的过程中同时形成一个有苗顶和根端的两极性结构 再同时发展成带根的苗 生长调节剂对逆分化及再分化的调节 细胞分裂素 cytokinin 有助愈伤组织的形成 促进愈伤组织的再分化生长素 auxin 控制培植体在体外的再生及发育方向 原生质体与细胞杂交 Cooking 1960 以酵素处理植物细胞 可分解细胞壁 而得到裸露的原生质体 Takeke 1971 由原生质体培养出再生植株 Carlson 1972 首次将原生质体融合 protoplastfusion 而得到杂交细胞 并由培育出再生植株 Melchers氏等 1978 将西红柿及马铃薯进行不同植物间之体细胞杂交 而培育出马铃茄 转基因植物 transgenicplants 1978年Marton等利用农瘤杆菌 Agrobacteriumtumefaciens 与原生质体共同培养 而使细胞发生细胞转型作用 1984年Dasykowski将Ti质体DNA改造成非致瘤性 并重组某些特定基因 使植物个体发生基因转型 电穿孔技术 electoroportation 或基因枪 Ti质粒目的基因 重组基因 重组基因转入农杆菌 农杆菌 感染 脱细胞壁的植物细胞 重组基因转入植物染色体 目标基因特征表达 植物组织培养的应用 挽救濒临灭绝的植物快速繁殖稀有植物及高经济作物生产健康种苗种源保存利用组织培养材料做为生物反应器用于遗传学 分子生物学 细胞生物学 基因工程及生物工程之研究 59 人体正常组织的生长 增殖和分化 体外人工器官 人体细胞与组织人体器官 60 人工器官是生物医学工程专业中一门新的学科 主要研究模拟人体器官的结构和功能 用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置 生物材料 生物力学 组织工程学 电子学 微电子 以及临床医学相结合的多学科的交叉学科 61 运动功能人工关节 人工脊椎 人工骨 人工肌腱 肌电控制人工假肢 血液循环功能人工心脏及其辅助循环装置 人工心脏瓣膜 人工血管 人工血液呼吸功能人工肺 人工心肺机 人工气管 人工喉等 血液净化功能人工肾 血液透析机 人工肺消化功能人工食管 人工胆管 人工肠 分类 62 排尿功能人工膀胱 人工输尿管 人工尿道等 内分泌功能人工胰 人工胰岛细胞 生殖功能人工子宫 人工输卵管 人工睾丸等 神经传导功能心脏起搏器 膈起搏器等 感觉功能人工视觉 人工听觉 人工耳蜗 人工晶体 人工角膜 人工听骨 人工鼻等 其他类人工硬脊膜 人工皮肤等 63 人工心脏瓣膜 当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时 可植入心脏内代替心脏瓣膜 主动脉瓣 肺动脉瓣 三尖瓣 二尖瓣 能使血液单向流动 具有天然心脏瓣膜功能的人工器官 临床病例风湿性心脏病先天性心脏病马凡氏综合症 64 65 Starr EdwardsModel 不缝合瓣 球型瓣BallValves 66 二尖瓣 三尖瓣 67 正在植入球形人造心脏瓣膜 68 碟型瓣DiskValves HarkenP2 闭合状态 开放状态 Kay ShileyMGCDSeries 69 动物或人体组织瓣膜或非瓣膜为材料 组织瓣 生物瓣 同种异体移植 将一个瓣膜从一个人移植到另一个人自身移植 从本人的一个部位移植到另一个部位 肺动脉瓣移植到主动脉瓣 Ross手术 无排斥反应 不用免疫抑制治疗 70 71 72 人工肾 人工透析机 是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用 在体外循环的情况下 去除人体血液内过剩的含氮化合物 新陈代谢产物或逾量药物等 调节水和电解质平衡 以使血液净化的一种高技术医疗仪器 73 1913年英国的阿黛尔用硝棉胶膜作为透析膜 生理盐水作为透析液为肾病患者进行透析 1935年黑斯首次将透析技术用于临床 1943年荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾 首次以机器代替人体的重要器官 1960年 美国外科医生斯克里布纳发明了一种塑料连接器 可永久装进病人前臂 连接动脉和静脉 与人工肾极容易连接 不会损伤血管 这样就能够为病人长期进行血液透析治疗 发展 74 1946年在伦敦 哈默 史密斯医院使用的由科尔夫发明的早期人工肾 75 德国贝朗全电脑控制血液透析仪 76 使用材料 高分子材料 称为膜材料 具有半通透特性 现用的膜材料 再生纤维素和改良纤维素高分子聚合物 聚丙烯睛 聚酰胺 乙烯乙烯醇共聚物 聚甲基丙烯酸甲酯 77 人工肾透析回路组成示意图 78 人工肝 人工肝支持系统 ArtificialLiversupportsystem ALSS 借助人工干预使肝脏功能得以暂时替代 从而为患者自身细胞再生及功能恢复创造较好的内环境及宝贵的时间 功能加强 79 国内 主要用于急慢性肝功能衰竭的支持治疗 为自身肝细胞功能再生及功能恢复创造条件 国外 主要作为肝移植前的暂时维持手段及移植后的肝脏最初无功能状态时的暂时替代 临床适应症 重症肝炎 肝衰竭 血小板减少性紫癜 多发性骨髓瘤 高血脂 全身性红斑狼疮 重症肌无力 药物中毒 重度血型不合妊娠等 80 WLXGX 888型伟力血液净化 人工肝支持系统 81 生物型人工肝 BioartificalLiver 组成 主要由生物反应器 有活力的培养肝细胞及循环辅助系统组成 功能 具有解毒 分泌 合成及转化等多种类似自然肝的功能及作用 细胞系 人源非肿瘤细胞系 同时易于大量长期培养并具有较高的生物活性 大鼠 兔 猪等的肝细胞 82 人工心脏 人工心脏是利用机械的方法把血液输送到全身各器官以代替心脏的功能的装置 分类 辅助性人工心脏完全人工心脏 能源 高能电池 核能电池 高效储电瓶 锂电池 材料 人工合金 镍 钛 锆 人工心脏的难题 84 特点 听觉毛细胞先天发育不良或受损 在耳蜗内植入电极越过发育不良或受损的听觉毛细胞 将声波转换为电波后直接刺激听觉神经再传至大脑 人工耳蜗 助听器 其他 半生物型人工胰岛 免疫隔离膜法包被胰岛细胞 控制血糖 人工皮肤 受创伤皮肤治疗过程中使用的暂时性的创面保护性覆盖纤维材料 人工肺 用于心脏手术的体外循环 肺移植的辅助呼吸 急性呼吸衰竭的辅助治疗 心脏起博器 对患病的心脏给予直接电刺激 人为地使心搏数正常起来 86 体外式 优点 使用方法简单 在紧急情况下使用 可调节频率缺点 长期使用电极放置部位易感染 心脏起博器 体内埋植式 优点 植入病患腹部或腋窝皮下 长期使用非常方便 缺点 固定易发生多种意外问题 解决方法 电极和接收器植于体内 发送器在体外控制 多器官功能障碍和衰竭 严重创伤烧伤大手术休克感染 在短时间内同时或相继出现两个或两个以上的器官功能损伤 以致不能维持内环境稳定的综合征 发展到严重阶段 体内多系统器官功能严重受损以致衰竭