细胞的超微结构及其基本病理过程

1,细胞的超微结构及其基本病理过程,2,细胞超微结构,细胞膜细胞质和细胞器细胞核,3,第一章细胞膜与疾病,细胞膜的基本结构及功能细胞膜的病理,4,第一章细胞膜与疾病,第一节细胞膜的基本结构及功能,5,细胞膜(cellmembrane),膜相结构:不仅细胞表面有膜结构，细胞内亦有膜结构，如核膜及由膜组成的细胞器，均为细胞膜。细胞质膜(Plasmicmembrane)通常称为细胞膜，是包于细胞质外、将细胞与周围环境隔开的弹性薄膜，由脂质和蛋白质构成，故为脂蛋白膜，对于细胞的生命活动和功能具有十分重要的意义。,6,细胞膜厚约7.510nm，呈现平行的三层结构，即电子致密的内、外两层（各厚2.53.0nm）与电子透明的中间夹层（厚3.54.0nm)。,7,如切片与膜正切时，可见细胞膜由三层结构组成，即所谓单位膜(unitmembrane)。膜的内外二层电子密度大，中间一层电子密度小，厚30埃左右。,8,TEMx436,740,9,细胞膜表面常有一层糖蛋白，呈细分枝状分布在细胞表面，称细胞外衣(cellcoat)。有的细胞表面有微绒毛(microvi11i)，是由质膜向外折叠而成的指状突起。微绒毛成排排列，即光镜下所见的刷状缘或纹状缘。如小肠上皮细胞。,糖萼与微绒毛,10,有的细胞表面有纤毛(cilia)，纤毛外周是一层质膜，内有基质及轴丝，轴丝由9组外周微管及2根中央微管组成，即所谓的9十2结构。有的细胞表面有伪足突起，具有运动或摄取外物的作用。,输卵管上皮细胞纤毛,有的细胞膜局部有微小凹陷，将细胞表面的异物或病菌包裹在内，形成吞噬泡或吞噬体(phagosome)，如吞饮的是小滴液态物质则称吞饮体或吞饮泡(pinocytoticvesicle)。,11,一、细胞膜的化学组成与功能,脂类蛋白质糖类无机盐金属离子,细胞膜,细胞膜中的各种化学组分含量与细胞的功能密切相关。,12,脂类常排列成双分子层，蛋白质通过非共价键与其结合，构成膜的主体，糖类通过共价键与膜的某些脂类或蛋白质组成糖脂或糖蛋白。,脂类30-80%；蛋白质20-70%;糖类2-10%,13,膜脂：主要是磷脂，其次是糖脂和中性脂肪，胆固醇含量也较高。功能：由于膜脂呈双分子层排列，亲水极朝向膜表面，疏水极朝向膜中央，使膜成为疏水性屏障，构成半透膜的物质基础。,14,膜蛋白：在构形上多为球形蛋白。功能：,载体受体酶类抗原能量转换器,生物膜的活性主要表现在其中的蛋白质成分，因蛋白质种类而具有不同的功能。,15,膜糖类：分布于细胞膜外表面，与膜蛋白的亲水端结合形成糖蛋白，与糖脂一起构成糖萼，形成了细胞衣。,16,功能：,维持细胞表面稳定的PH值对细胞起支持保护连接作用；形成各种抗原和受体，参与细胞识别、信号转导、免疫等功能。,17,构成抗原或受体的分子主要为糖蛋白，也有少数为糖脂。糖蛋白分子常为镶嵌蛋白，其表面有一个或数个分支的寡糖链。,18,在细胞的相互识别和相互作用中有着重要的作用。,膜抗原,受体,无论是激素，神经递质或药物分子均首先与细胞表面的特异性受体相结合才能引起细胞内部的相应变化。同时信号分子可与不同类型细胞结合，产生不同效应，主要依赖受体的不同类型。,19,20,二、细胞膜的分子结构模型,学说：,板层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型脂筏模型,21,根据Fluid-mosaicmodel（1972singer和nicholson提出）：细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。,液态镶嵌模型,22,质膜的流动性,由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。膜流动性的生理意义：质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。,23,质膜的不对称性,质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。,24,小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻,25,使膜的两层流动性有所不同，有助于维持蛋白质的极性；生物膜结构上的不对称性，保证了膜功能的方向性；,质膜不对称性的生理意义,26,1975年和1977年分别提出晶格镶嵌模型和板块镶嵌模型。,27,三、细胞膜的物质运输（一）小分子物质的跨膜转运*简单扩散：少部分低分子物质从高浓度区流向低浓度区。*易化扩散：一些非脂溶性物质或亲水性物质是借助于细胞膜上的膜转运蛋白通过膜。膜转运蛋白有载体蛋白和管道蛋白。*主动转运：是需要载体和能量逆浓度梯度而进行的一种的转运方式。,28,（二）大分子和颗粒的膜泡运输：*胞吞作用：细胞摄入大分子和颗粒物质，包括胞饮和吞噬。*胞吐作用：细胞向外分泌各种物质（如细胞膜成分、激素、神经递质、消化酶等）。综上述可知，细胞膜是维持细胞完整性及胞内微环境相对恒定性的重要成分，它有物质运输、能量交换、信息传递、细胞识别、细胞免疫、代谢调控等多种功能。,29,四、上皮组织细胞的特化结构,（一）微绒毛,30,（二）皱褶（ruffle）,细胞表面的扁形突起，也称为片足（lamellipodia）。在巨噬细胞的表面上，普遍存在着皱褶结构，与吞噬颗粒物质有关。,扫描电镜图：吸附着E.coli.的肺泡巨噬细胞,31,（三）内褶（infolding）,是质膜由细胞表面内陷形成的结构，以相反的方式扩大了细胞的表面积。这种结构常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞。,肾小管上皮细胞基部的细胞内褶,32,（四）纤毛和鞭毛,纤毛（cilia）和鞭毛（flagella）是细胞表面伸出的条状运动装置。二者在发生和结构上并没有什么差别。通常将少而长的叫鞭毛；短而多的叫纤毛。结构：由基体和鞭杆两部分构成。中轴是由多束平行的微管形成的轴丝。鞭杆中的微管为9+2结构。基体的微管组成为9+0。,33,Ciliafromanepithelialcellincrosssection(TEMx199,500),34,五、上皮细胞侧面的特化结构细胞连接,细胞间更重要的连接结构是细胞相邻面形成的细胞连接(celljunction)。细胞连接结构只有在电镜下才能观察到，其主要功能是增强细胞间的机械连接，对于维持组织结构的完整性，协调细胞功能有重要意义。,根据其结构和功能特点，可分为紧密连接、中间连接、桥粒、缝隙连接和镶嵌连接等。它们可分别存在，或几种结构同时存在于一种上皮中。,35,多细胞生物体的细胞丧失某些独立性，而是作为一个紧密联系的整体进行生命活动。为达到各细胞的统一和促进细胞间所必须的相互联系，相邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结构，称为细胞连接。,36,简单地说，细胞连接就是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。动物体内，除血细胞和结缔组织细胞外，其它的细胞都是相互连接而有一定的排列的。作用：加强细胞间的机械联系；维持组织结构的完整性；维持和协调细胞功能。,37,细胞连接的种类,封闭连接,锚定连接,通讯连接,紧密连接tightjunction,粘合带与粘合斑adhesionbeltandadhesionplaque桥粒与半桥粒desmosomeandhemidesmosome,间隙连接gapjunction化学突触synapse,38,（一）紧密连接,又称闭锁小带，多见于体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面的一端相邻面。相邻细胞膜外层呈网格状融合，细胞间隙消失。未融合处，有1015nm宽的间隙。连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，由跨膜细胞粘附分子构成。主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，构成血脑屏障和血睾屏障等。,39,紧密连接示意图,冰冻蚀刻,兔上皮细胞紧密连接,40,（二）粘合带（中间连接）,位于紧密连接下方。呈带状环绕细胞顶端，相邻细胞膜未融合，间隙宽约1520nm，其中充以丝状物。质膜内侧有多种附着蛋白形成的致密斑，形成围绕细胞的连续带。连接的细胞骨架成分为肌动蛋白（actin）。,41,粘合带位于紧密连接下方,42,（三）桥粒与半桥粒,桥粒是相邻细胞间形成的纽扣状结构。,桥粒直接将两个细胞铆在一起。通过质膜下的致密斑连接中间纤维，连接处的细胞间隙约2030nm。桥粒中间为钙粘素。分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中。,43,桥粒,44,半桥粒：位于上皮细胞基面与基膜之间，连接蛋白为整合素。,因其结构为桥粒的一半而得名。只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜。作用：桥粒与半桥粒作为坚韧的细胞连接点，与张力丝形成表皮细胞的大梁支架结构，限制细胞的膨胀性，提高组织的抗张及抗拉能力。,45,（四）化学突触,存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成。突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体。突触小体内有突触小泡，内含神经递质。,46,化学突触的结构模型,47,（五）间隙连接,通讯连接的主要方式，是动物细胞间最普遍的一种细胞连接。分布于广泛，连接处的相邻细胞膜紧密相贴，仅留有23nm的间隙。,48,连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达0.3m。在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子（connexon），中心形成一个直径约1.5nm的孔道，允许分子量小于1.5KD的分子通过。这表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙。,49,通讯连接的功能包括：参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相互协调发育和分化。诱导细胞按其在胚胎中所处的局部位置向着一定方向分化。协调代谢。构成电紧张突触：平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触（electrotonicsynapses）。电紧张突触无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。,50,间隙连接,51,不同的细胞连接,紧密连接,粘合带,半桥粒,桥粒,间隙连接,52,六、上皮细胞的基底面基膜,基膜（basementmenbrane）是上皮基底面与深部结缔组织间的一层薄膜。不同部位的基膜厚度不同，一般染色光镜下难以辨认，PAS染色及镀银染色可以显示。,PAS染色显示肾小球基膜,53,电镜下基膜可分三层：靠近上皮基底面依次为透明板，是一电子密度低的薄层；其下面是电子密度高的均质层，称基板，由上皮细胞分泌的细丝状物质和无定形基质组成；基板的外面还有纤细的网状纤维和基质组成的网板，由结缔组织的成纤维细胞产生，厚薄不定，有的基膜不含此层。,54,功能：1、基膜使上皮与结缔组织牢固连接。2、成为上皮细胞进行物质交换的半透膜。3、基膜对组织的生长、分化和再生有相当的作用。,55,第一章细胞膜与疾病,细胞膜的基本结构及功能细胞膜的病理,56,第二节细胞膜的病理,57,一、细胞膜、细胞外衣的损伤,肺毛细血管内皮水肿破损En内皮细胞水肿质膜节段性中断R红细胞2000,常见,58,髓鞘样结构8800,59,细胞外衣的损伤，使细胞膜失去保护而易受损，因此细胞外衣损伤常与细胞膜损伤同时出现。细胞外衣损伤，受体外感受部分减少或消失，影响细胞环境中的配体的作用，从而影响细胞的代谢，或某些代谢物质在细胞内、外积存，其化学组成性质的变化则为细胞癌变的基础。,60,二、细胞膜流动性异常与疾病细胞膜的各种重要功能（如能量转移，物质运送、信息传递等）都与膜的流动性密切相关。影响细胞膜流动的因素主要来自膜本身的组分，遗传因子及环境因子等。包括：,膜流动性异常会导致疾病发生。,胆固醇脂肪酸链的饱和度脂肪酸链的链长卵磷脂/鞘磷脂其他因素(膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等),61,1、刺细胞贫血(spurcellanaemia)：是因为红细胞胆固醇含量增加，胆固醇磷脂比值从正常值0.95上升到1.60，降低了膜流动性，因而红细胞形态变异，这种红细胞易在脾内过早地被破坏。2、早产儿呼吸窘迫综合征是由于胎儿发育至30周，表面活性物质才分泌至肺泡表面，早产儿肺泡表面活性物质量少且由于肺泡内侧面表面活性物质的卵磷脂鞘磷脂比值过低，影响肺泡内侧面膜的流动性，从而使氧与二氧化碳的交换不能正常的进行所致。,膜流动性异常会导致疾病发生如：,62,三、受体异常与疾病由于接受激素、神经递质等生物活性分子的膜受体异常引起的疾病称膜受体病。可分为：遗传性（原发性）受体病自身免疫性受体病（受体抗体病）继发性受体病,63,四、载体蛋白与遗传性疾病载体蛋白的遗传性先天性缺陷，可造成转运功能降低引起肾性糖尿病。五、G蛋白异常与霍乱霍乱时，G蛋白处于持续激活状态，可促使Cl-和HCO3-从细胞内进入肠腔，细胞内、外渗透压失去平衡，引起大量水分进入肠腔，造成剧烈的腹泻。,64,六、细胞表面改变与肿瘤癌变或转化细胞最显著的特征之一是细胞表面组分和结构发生改变，细胞连接和通讯中断，识别和粘着能力下降，失去接触抑制，细胞增殖失控，浸润转移等。可表现为糖链短缺不全、表面糖蛋白改变（如肝细胞癌的甲胎蛋白（AFP），消化道肿瘤细胞表面的癌胚抗原（CEA）、纤连蛋白减少消失、降解酶和通透性改变等。,65,七、细胞膜与衰老膜成分和膜性质的改变直接影响细胞的功能和寿命。八、微绒毛病理在病理状态下，微绒毛可出现增加，减少，气球样变或融合等改变。九、纤毛病理在各种病因作用下，纤毛可因损伤而缺失或减少。,66,十、细胞连接病理桥粒增多可见于皮肤角化棘皮瘤及增生性滑膜炎等。桥粒发育障碍是恶性上皮肿瘤分化差和浸润性生长的表征，分化低的恶性上皮肿瘤，细胞连接少，因而易浸润转移。紧密连接松弛常见于高血压性血管病时导致紧密连接的密封功能不全，血浆成分因而可浸入血管壁内皮下间隙。炎症渗出过程中，毛细血管壁通透性增加是由于其内皮细胞的紧密连接松弛所致。,67,十一、基膜病理病理状态下，基膜可发生种种改变。基膜增厚：老年人血管基膜增厚。糖尿病病人的毛细血管基膜常呈多层性改变。基膜牵张变薄或中断消失：如维生素C缺乏患者毛细血管内皮细胞的基膜常较脆弱，易裂开，因而引起血管破裂出血。,68,光镜下膜性肾小球肾炎,基底膜弥漫性增厚,69,第二章细胞质、细胞器与疾病,70,第一节线粒体与疾病,一、线粒体的形态与功能,71,（一）线粒体的形态,72,线粒体(mitochondria)为线状、长杆状、卵圆形或圆形小体。线粒体是由二层膜构成的囊状结构：*外层称外膜(outerlimitingmembrane)，*内层称内膜(innerlimitingmembrane)，*内外层间的间隙称外腔(outerchamber)，内膜向内折叠突起称嵴(crestae)，*内膜内侧的腔称内腔(innerchamber)，腔内有基质及基质颗粒(matrixgranule)。,73,74,线粒体内室的基质含有电子致密的无结构颗粒（基质颗粒），基质内含有与三羧酸循环所需的全部酶类,内膜上具有呼吸链酶系及ATP酶复合体。线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所，细胞生命活动所需的总能量中，大约有90来自线粒体，所以常有细胞“动力工厂”(powerplant)之称。,75,线粒体与细胞内氧化磷酸化有密切关系，供应细胞所需的能量。因此一般耗能多的细胞，线粒体数量也多，线粒体内嵴也较密，如代谢活跃的心肌细胞线粒体数量就较多，约占细胞面积的13。,（二）线粒体的功能,76,此外线粒体还参与脂肪酸的氧化、转氨基作用以及蛋白质和某些氨基酸的合成，也积极参与甾类激素的合成。,线粒体含有线粒体DNA、DNA聚合酶，因而线粒体能自我复制。线粒体DNA位于线粒体中央区，裸露于基质中，外无组蛋白保护，故易受自由基损伤，碱基片段缺失、点突变，且很少能修复。,77,线粒体在细胞内的分布位置与细胞的功能也有密切关系。如纤毛柱状上皮细胞和肠吸收细胞，线粒体多分布在细胞的近表面处，以供应纤毛摆动及细胞吸收的能量；肾小管上皮细胞的线粒体多分布在近基底部，这与肾小管上皮细胞重吸收功能有关。,线粒体亦常见于粗面内质网之间，以便供应蛋白质合成所需要的能量。,78,二、线粒体的复制与衰变正常线粒体的寿命仅一周左右，故经常自我复制。线粒体的复制有芽生和分裂两种形式。线粒体一般在经过510天功能活动之后，自然地衰老，功能逐渐耗竭，形态结构表现为：,线粒体固缩线粒体肿胀线粒体的剔除,79,三、线粒体病理,线粒体固缩,表现为线粒体缩小，基质的电子密度显著增加，嵴的排列紊乱，扭曲，互相粘连。其发生可能是由于基质脱水，这种改变除见于线粒体的自然衰变外，常见于肝炎、某些肿瘤细胞以及发生凝固性坏死等的病变组织。,80,三、线粒体病理,线粒体肿胀及水变性,缺血后的肝细胞,线粒体肿胀16000,线粒体固缩,81,线粒体肿胀,表现为线粒体肿大、嵴变短，减少或消失，基质变稀薄；电子密度降低，以及出现空泡等。线粒体肿胀亦常见于各种病理状态下，如肝细胞、肾小管上皮细胞等实质细胞的水样变性等。,82,肾小管上皮细胞线粒体部分空泡变20000,线粒体肿胀（基质型）空泡变（心肌缺氧）8400,83,三、线粒体病理,线粒体肿胀及水变性线粒体肥大与增生巨大线粒体,鼻咽癌癌细胞巨大畸形线粒体54000,线粒体固缩,84,三、线粒体病理,线粒体肿胀及水变性线粒体肥大与增生巨大线粒体线粒体变小线粒体形态变异,肺癌细胞线粒体嵴与纵轴平行57000,线粒体固缩,85,三、线粒体病理,线粒体肿胀及水变性线粒体肥大与增生巨大线粒体线粒体变小线粒体形态变异线粒体基质变化线粒体内包涵物,线粒体固缩,86,线粒体内包涵物：糖原包涵物脂质包涵物结晶包涵物铁包涵物线粒体内灶性絮状致密化改变肿瘤的线粒体变化（改变不一定）,线粒体内晶形包含体（进行性肌营养不良症）120000,重型病毒性肝炎肝细胞线粒体Mi线粒体基质内高电子密度絮状团块40000,87,第二节内质网、核糖体与疾病,88,一、内质网endoplasmicreticulum,最初发现时，因其多位于近细胞核的内胞质区而得名；是一种相互连通的膜性管道系统，交织成网状分布在细胞质中；电镜下的形态：官状、扁囊、囊；内质网膜可与核膜相连，少数亦可与质膜相连。,89,内质网(endoplasmicreticulum，ER)是由一些单位膜围成的小管、扁平囊(又称池)互相分支连接或吻合而成的网状结构。,90,一般内质网膜占细胞全部膜成分一半以上。各种细胞因种类和功能的不同，其内质网的数量、排列和分布位置各异。内质网不仅与核膜和质膜内褶部分相连，并与高尔基复合体紧密相关，成为细胞内输送物质的重要渠道，也是膜更新的重要方式，另方面为细胞内各种各样的酶反应提供广阔的反应面积。内质网以其膜的外表面是否有核糖体附着可分为粗面内质网和滑面内质网两类。,91,图粗面内质网和滑面内质网20000左1/3为粗面内质网，右2/3主要为滑面内质网,92,粗面内质网(rough-surfacedendoplasmicreticulum),是由膜组成的扁平的囊，囊的间隙很小，多个囊之间彼此有通道相联，形成网状结构。在囊腔的外侧面有核蛋白体(ribosome)附着，故称粗面内质网或颗粒内质网。每个细胞内粗面内质网长短及多少不一，有的呈单个的条状，有的呈分枝状，有的多个呈层状排列。粗面内质网与蛋白质合成功能有密切关系，分泌性蛋白质合成机能旺盛的细胞，粗面内质网丰富。光学显微镜下，此种细胞的细胞质呈强嗜碱性。,93,粗面内质网的主要功能是产生蛋白质（包括外源性蛋白质如各种肽类激素、酶类和抗体等及细胞所需的内源性蛋白质），主要靠游离的多聚核蛋白体合成。现已证实，粗面内质网能产生构成新膜的脂蛋白，初级溶酶体的水解酶，甚至微体的酶，也由粗面内质网产生。,94,滑面内质网smooth-surfacedendoplasmicreticulum,是由膜构成的不规则的管状或囊状结构，与粗面内质网主要区别在于膜的表面无核蛋白体，故称滑面内质网。此种结构与细胞内甾醇类、脂类和糖元的代谢有关，在肝细胞内滑面内质网还与药物的解毒有关。心肌细胞内肌质网也属于这种结构，与心肌内兴奋传递有关。滑面内质网起源于粗面内质网的突起，两者间通过扁平囊的指状突起相联接。,95,图粗面内质网和滑面内质网20000左1/3为粗面内质网，右2/3主要为滑面内质网,96,滑面内质网的功能：,合成类固醇激素脂质运输水和电解质代谢解毒作用糖原代谢与肌肉收缩过程中Ca2的贮存和释放密切相关。参与骨髓巨核细胞生成血小板，并对新核膜的形成起作用。,97,二、核糖体结构与功能核糖体(ribosomes)又称核蛋白体，是由核糖体核糖核酸(rRNA)和蛋白质组成的球形颗粒。直径1525nm。可附着在粗面内质网表面或游离于细胞内，数个或数十个核糖体聚集在一起，称为多聚核糖体，光镜观察为嗜碱性。核糖体是合成蛋白质的功能单位。,98,99,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变,内质网口径的增大，甚至断成大量大小不等的囊泡。在较强的扩张时，粗面内质网互相离散，颗粒脱失。进而内质网断裂。,肝细胞粗面内质网扩张24000,肝细胞光面内质网增生伴轻度扩大8000,100,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚,表现为粗面内质网脱颗粒，很多核糖体脱落下来，游离于胞质中，多聚核糖体解聚为单核糖体，从而失去合成蛋白的功能。,RER扩张，囊泡化，有脱粒（）Ly溶酶体24000,101,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物,细胞癌癌细胞16000RER池扩张，形成囊内分离Mi线粒体肿胀,可有蛋白质、脂质，或出现内质网囊内分离。,102,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物内质网肥大及增生,粗面内质网肥大及增生时，合成蛋白功能增高；滑面内质网肥大、增生主要是药物及致癌剂引起的解毒性反应。,103,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物内质网肥大及增生粗面内质网对池,由两层粗面内质网背靠背紧密平行排列形成的多层膜样结构。,104,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物内质网肥大及增生粗面内质网对池内质网特化及同心性排列,内质网特化为波状小管及同心性排列为板层小体，其意义还不清楚。,105,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物内质网肥大及增生粗面内质网对池内质网特化及同心性排列核糖体板层复合体,呈筒状，由平行长轴的微丝组成板层，板层间夹以核糖体，中心可有线粒体、内质网、溶酶体及脂质等。,106,三、内质网和核糖体与疾病内质网扩张和囊泡变粗面内质网脱颗粒及解聚内质网内包涵物内质网肥大及增生粗面内质网对池内质网特化及同心性排列核糖体板层复合体内质网和核糖体减少,107,试述内质网的分类及其超微结构，其病理改变与疾病的关系如何？,思考题：,108,第三节溶酶体与疾病,109,一、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。,110,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。,111,112,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。,113,114,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（primarylysosome）。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）12000,115,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(secondarylysosome)。,肝细胞内次级溶酶体28000,116,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。,117,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,118,119,图由末期阶段的吞噬性溶酶体形成的各种残余体,120,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)。,121,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。,122,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。,123,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,124,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,125,1990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,126,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。,127,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-mediatedautophagy，CMA)微(小)自噬(microautophagy)巨(大)自噬(macroautophagy，即通常所指的自噬,自噬的种类,128,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。,129,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。,130,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。,131,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。,132,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。,133,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。,134,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。,135,二、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,136,二、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。,137,肺门淋巴结的矽结节,138,二、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,139,二、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。,140,二、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。,141,二、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。,142,二、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,143,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,144,高尔基复合体Golgicomplex,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。,145,TEMx145,700,高尔基复合体,形成面,分泌面,146,147,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,148,149,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。,150,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,151,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。,152,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：,153,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,154,二、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。,155,二、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。,156,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,157,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,158,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,159,第五节中心粒与疾病,160,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。,161,162,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。,163,第六节微体与疾病,164,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,165,图猪肝细胞的微体,166,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。,167,二、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。,168,第七节细胞骨架与疾病,169,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）,170,一、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。,171,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。,172,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。,173,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。,174,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。,175,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,176,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,177,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,178,中间丝(intermediatefilaments),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。,179,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。,180,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：,181,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。,182,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。,183,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。,184,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。,185,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。,186,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,187,第八节细胞基质及其内含物与疾病,188,一、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（cytoplasmicmatrix）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。,189,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。,190,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。,191,水肿糖原的改变脂肪的改变,二、细胞基质、包涵物与疾病,192,第三章细胞核与疾病,第一节细胞核的结构及功能,193,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。,194,细胞核,细胞核由核膜、染色质、核仁及核基质