ch2生命活动基本单位-细胞-4ppt课件

（四）物质过膜运输,简单扩散协助扩散主动运输协同运输膜泡运输：胞吞、胞吐,被动运输,1、简单扩散,驱动力：浓度梯度，细胞外浓度细胞内浓度不消耗能量，物理过程脂溶性物质被磷脂层溶解而进入细胞气体、水、不带电荷的小的极性分子（足够小）通过细胞膜中含水小孔从高浓度至低浓度不与膜上的分子发生反应，非特异性，扩散速度慢,2、协助扩散（促进扩散）,一些非脂溶性物质，如金属离子、单糖、氨基酸、无机盐等不能通过由CH组成的非极性区（磷脂CH链尾巴对极性分子具有高度的不渗透性）细胞膜上有特异性蛋白，在膜外表面与营养物质发生可逆结合，携带营养物质通过细胞膜进入细胞，然后与营养物质分开特异性蛋白具有运载功能，称为载体蛋白,离子载体：离子载体（ionophore），是疏水性的小分子，可溶于双脂层，提高所转运离子的通透率，多为微生物合成，是微生物防御被捕食或与其它物种竞争的武器。通道蛋白：通道蛋白（channelprotein）是横跨质膜的亲水性通道。,配体门通道电位门通道环核苷酸门通道机械门通道水通道蛋白,特点：,驱动力：浓度梯度不消耗能量需要载体多见于真核生物，如红细胞和酵母中糖的运输,3、主动运输,当细胞外浓度细胞内浓度时需要载体消耗能量,Na+K+泵主动运输,通过消耗ATP来驱动Na+K+ATP酶高效率地向细胞外排出Na+，每排出3个Na+，吸进2个K+，导致膜内外的电位差。,A载体蛋白含有2个与溶质结构匹配的位点;B溶质结合到载体蛋白活性位点上，并促使ATP水解;CATP水解下的磷酸基团转移到载体蛋白上;D载体蛋白构想发生变化，把溶质泵到膜的另一侧;E膜另一些侧不同的溶质分子与载体蛋白的另一个活性位点结合;F磷酸基团四方出来，载体蛋白构象恢复原状;G导致溶质分子四方到膜的一侧;,膜外Na+浓度高，Na+顺电化学梯度流向膜内，利用Na+梯度提供的能量，葡萄糖和Na+分别与同向转运载体的两个位点结合，由同向转运载体携带进入细胞，氨基酸也可由此进入。,钾钠平衡若体内钠盐积聚过多，渗透压就要变动，人体为了保持一定的渗透压，就会吸收大量的水分，整个血液的容量也就增多，从而使心脏负荷过重，诱发或加重心力衰竭症状，钠过多还使血压升高，促使肾脏细小动脉硬化过程加快，因此不论是高血压还是心脏病，都必须在饮食中控制食盐的用量。,4、协同运输,需要载体逆浓度梯度运输由膜两侧电化学梯度驱动,动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动,5、非跨膜运输膜泡运输胞吞和胞吐,A胞吞：,这个泡最终与溶酶体融合，并被其中的酶降解成可溶性产物进入细胞质中供生命活动使用。如果吞入的是固体颗粒，称为吞噬作用如果吞入的是液体，称为胞饮作用,由于质膜下微丝收缩，造成质膜向内折入，将胞外的固体颗粒或液体包入，并从质膜上脱落下来形成细胞质内的泡。,B胞吐：,将细胞内的分泌泡或其他膜泡中的物质排除细胞外的过程。,简单扩散：不需载体、不耗能协助扩散：需载体、不耗能主动运输：需载体、耗能协同运输：需载体、电化学梯度驱动膜泡运输：胞吞、胞吐,被动运输,(五)细胞间的连接,植物细胞胞间连丝,动物细胞紧密连接锚定连接通讯连接,胞间连丝,由相邻细胞质膜共同组成的2040nm管状细胞质通道，中央是由内质网延伸形成的链管结构可以使水分和其他小分子物质从一个细胞进入另一个细胞起到运输调节和通讯作用,紧密连接,通过特殊的跨膜蛋白成串排列形成网格状嵴线，使相邻细胞质膜紧密联系在一起封闭了细胞间的空隙，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入细胞内,锚定连接,通过中间纤维或肌动蛋白纤维将细胞与相邻细胞或胞外基质连接起来，参与连接的糖蛋白像钉子似的将相邻细胞钉在一起可使物质从两细胞间的空隙通过,通讯连接,由许多连接子将相邻细胞连接在一起,每个连接子由6个跨膜蛋白围成与胞间连丝相似，使相邻细胞间的水分和其它小分子可以相互流动,实际上,在两个动物细胞交界处可以分别找到三种连接方式,细胞衰老的原因细胞死亡,(六)细胞衰老和死亡,细胞坏死细胞凋亡细胞程序性死亡,1、细胞衰老的原因,细胞核的遗传控制在细胞衰老中起决定作用氧自由基危害细胞线粒体端粒DNA序列的缩短,2、细胞坏死,指细胞受到严重的物理、化学因素刺激或严重的病理性刺激，所造成的细胞损伤或死亡。,3、细胞凋亡,指细胞在一定生理或病理条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。,细胞凋亡的生物学意义清除多余无用细胞除去衰老细胞除去发育不正常细胞清除有害细胞控制组织器官各部分的细胞总数以维持整体的正常发育和健康生长的生理机制,细胞凋亡与细胞坏死的比较,4、凋亡相关基因,死亡基因（凋亡基因）生存基因（凋亡抑制基因）肿瘤抑制基因,A、死亡基因促进细胞凋亡的基因,ICE白介素-1转换酶(Interleukin-1-convertingenzyme)表达产物ICE类似蛋白酶ICE的作用底物聚合酶结合在DNA断裂处,参与染色质DNA修复工作，从而染色质保持完整性ICE类似蛋白酶通过降解聚合酶,引起DNA修复的抑制及核酸内切酶活性增加,降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，造成染色质断裂,使细胞发生凋亡Apaf-1凋亡酶激活因子-1(apoptoticproteaseactivatingfactor-1)在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用,B、生存基因死亡抑制基因,Bcelllymphoma-2(BCL-2),其基因产物具有抑制淋巴细胞凋亡的作用,BCL-2基因最初在滤泡性B细胞淋巴瘤中得到鉴别在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用，能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放,C、肿瘤抑制基因,P53抑癌基因P53表达产物是与专一性DNA结合的核蛋白P53是一种转录调节物其生物学功能是在G1期监视DNA的完整性。如有损伤，则抑制细胞增殖，直到DNA修复完成。如果DNA不能被修复，则诱导其调亡。,5、线粒体与细胞凋亡,细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放，作为凋亡诱导因子，细胞色素c能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP形成凋亡体（apoptosome），进而导致细胞凋亡线粒体既是细胞的能量工厂，也是细胞的凋亡控制中心各类生长因子都可以促进葡萄糖转运和己糖激酶等向线粒体转运、加速能量生产，相反地剥夺生长因子后，细胞氧消耗降低、ATP合成不足、蛋白质合成受阻，最后细胞走向死亡,6、引起凋亡的信号内源性和外源性,细胞缺少生存信号(生长因子、白细胞介素、集落刺激因子)内源性因子（肿瘤坏死因子-、转化因子1）物理因素：温度、紫外线、射线某些化学物质：秋水仙素、过氧化氢某些病毒,7、凋亡机制,ICE/CED-3表达的蛋白质是一类被称为凋亡相关蛋白酶(caspase)的蛋白质家族Caspase有的将支持核膜的蛋白质切开有的剪开细胞骨架和细胞之间连接蛋白有的切开与DNA降解酶结合的蛋白质，使DNA降解酶活化BCL-2通过间接抑制Caspase酶的活性而发挥作用,2002年10月7日悉尼布雷诺尔(英)、罗伯特霍维茨(美)和约翰苏尔斯顿(英)，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究，获诺贝尔生理与医学奖,8、脱离正常轨道的细胞癌细胞,癌细胞的主要特征不死性迁移性失去接触抑制现象,致癌因子物理化学病毒,癌细胞的形态特征,癌细胞通常比其源细胞体积要大，核质比显著高于正常细胞，可达1:1，正常的分化细胞和之比仅为1:4-6核形态不一，并可出现巨核、双核或多核现象核内染色体呈非整倍态（aneuploidy），某些染色体缺失，而有些染色体数目增加线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生细胞骨架紊乱，某些成分减少，骨架组装不正常,癌细胞的生理特征,细胞周期失控，不受正常生长调控系统控制，能持续分裂、增殖具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分发生变异或缺失，失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力，并且能产生酶类，使血管基底层和结缔组织穿孔，向其它组织迁移接触抑制丧失，正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点，即接触抑制现象，而肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长,肿瘤形成的内因,原癌基因抑癌基因,原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。原癌基因可能因为突变造成过度表达，或表达产物蛋白质活性失控，导致细胞发生转化，向癌变方向发展。抑癌基因也称为抗癌基因。正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。,肿瘤形成的外因,化学(亚硝胺类、多环芳香烃类等)生物(病毒、细菌、霉菌等)物理(电离辐射、紫外线),（七）细胞分裂,无丝分裂有丝分裂减数分裂,有丝分裂周期,间期有丝分裂期：,G0期：休眠期G1期：DNA合成前期S期：DNA合成期G2期:DNA合成后期,M期,有丝分裂,前期,中期,后期,末期,子细胞,4n2n,减数分裂,前期I,中期I,后期I,末期I,子细胞,4n2nn,减数分裂,前期II,中期II,后期II,末期II,子细胞,（八）细胞的繁殖与分化,细胞繁殖细胞生命的一个基本特征单细胞生物以此繁殖后代多细胞生物则依赖它来完成个体发育是细胞分化的基础,细胞分化,胚胎细胞分裂后的未定型细胞或简单可塑性细胞，在形态和化学组成上向专一性或特异性方向转化，演变为特定细胞类型的过程。,细胞的分化潜能全能性多能性单能性,全能性细胞,干细胞,具有复制、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，具有经培养不定期地分化并产生特化细胞的能力。,根据其分化能力分为：,全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能多能干细胞：失去了发育成完整个体的能力，但具有分化出多种细胞组织的潜能专能干细胞：只具有向一类或密切相关的两种类型细胞分化的能力,(九)纳米生物大分子复合体,在真核细胞中，由生物大分子构成的基本结构单位，其直径或厚度都稳定在520nm范围内，当它们装配成高一级结构时，具有十分规整的几何图形这些纳米量级的基本结构单位，称为纳米生物大分子复合体,纳米生物大分子复合体介于微观和宏观之间，具有特殊的量子力学和量子化学特点:,超级可塑性具有滑动性坚固性稳定性自装配-去装配特性,稳定性和坚固性,纳米组件构成的细胞骨架体系，从细胞膜一直延伸到细胞核内，如同建筑物中的网架穹顶，张力和压力在这种结构中得到分散，并且网架中的每个接头都呈自我稳定状态，从而使整个细胞形态具有稳定性和坚固性。,细胞骨架组件在网架中具有收缩力的微丝牵拉着细胞膜，与微管共同维持细胞形状微管在网架中起抗压支架作用中间纤维对各种机械作用具有很强抗性，并可自我形成网架结构由于它们的牵拉和支撑，使各细胞器和细胞核被锚定在一定位置