《人体解剖生理学》第二章 细胞和基本组织-上海海洋大学-吴文惠教授

1、第二章 细胞和基本组织,细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的物质转运机能基本组织,第一节 细胞膜的化学组成和分子结构,多利和邦妮（图片来自http:/www.ri.bbsrc.ac.uk）,细胞膜的结构,一、细胞膜的化学组成与分子结构（The Chemical composition and Molecular Structure of Cell Membrane） 细胞膜的基架是脂质双分子层，主要起屏障作用，而膜上镶嵌、覆盖、贯穿的各种特殊蛋白质负责完成跨膜物质、能量和信息的转运和转换。 膜结构特点：液态镶嵌模型,流体镶嵌模型(fluid mosaic model)： 以液态的脂质双分子层为基

2、架，其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质。 脂质双分子层： 细胞膜蛋白质： 表面蛋白质(peripheral protein)； 整合蛋白质(integrated protein)。 细胞膜糖类： 以共价键形成糖脂或糖蛋白，可作为抗原决定簇或膜受体的可识别部位。,细胞膜的脂质以磷脂类为主，其次为胆固醇，还有少量鞘磷脂类物质。脂质以双分子层形式包被在细胞表面。 脂质双分子层中分散镶嵌着多种蛋白质分子。 细胞膜还含有少量糖类，它们以共价键的形式和膜的脂质或白质结合，形成糖脂或糖蛋白。,细胞膜的作用 细胞膜是将细胞内容物和周围环境分隔开的一层薄膜，起屏障作用。 细胞生命活动所需

3、的氧气和营养物质，及二氧化碳和代谢废物，均须通过细胞膜进出细胞。因此，细胞膜必须有选择地通透不同物质。 胞外信息要被细胞感知，也须要特定的结构参与。,蛋白质分子 识别蛋白质 酶 受体蛋白质 转运蛋白质 离子通道 细胞骨架蛋白 细胞膜所具有的各种功能，在很大程度上决定于膜上的蛋白质的功能；细胞和周围环境间进行的物质、能量和信息交换，也大都与膜上的蛋白质分子有关。,膜蛋白,二 细胞膜的物质转运机能 Transport Across Cell Membrane,被动转运 Passive transport 单纯扩散 易化扩散 主动转运 Active transport出胞和入胞 Exocytosis

4、 and endocytosis,被动转运 Passive transport,单纯扩散：在生物体系中，细胞外液和细胞内液都是水溶液，溶于其中的各种溶质分子，只要它们是脂溶性的，就可能根据扩散原理作跨膜运动或转运，这称为单纯扩散。 单纯扩散的物质：O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等少数几种。 单纯扩散特点： 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量,渗透 ( Osmosis ) 渗透是单纯扩散的一种特例，是指水分子的跨膜转运。在选择性通透水而不通透溶质的半透膜处，水将从低溶质浓度（水分子浓度高，渗透压低）的溶液一侧向高溶质浓度（水分子浓

5、度低，渗透压高）的溶液一侧转运。,易化扩散(facilitated diffusion) 非脂溶性或脂溶性较小的物质在膜上特殊蛋白质帮助下，顺着浓度差或电位差跨膜转运的过程。 特点：1.物质由高浓度一侧向低浓度一侧运动2.扩散通量不是固定不变的3.选择性-结构特异性4.饱和现象5.竞争性抑制,通道转运物质:各种带电离子 化学门控通道：只有在它所在膜两侧（主要是外侧）出现某种化学信号时才开放。 电压门控通道：由所在膜两侧电位差的改变决定其开闭,以载体为中介的易化扩散载体转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质,Na+通道：葡萄糖载体：Na+-K+-ATP酶（主动转运）=1107：1104：51

6、02,主动转运（active transport） 细胞通过本身的某种耗能过程将某物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。 钠-钾泵（sodium-potassium pump） 钠泵活动的生理意义： 钠泵活动造成的细胞内高钾，是许多代谢反应进行的必要条件 防止细胞内水肿的发生 建立一种势能贮备,在消耗代谢能的情况下逆着浓度差把细胞内的Na+移出膜外，同时把细胞外的K +移入膜内，形成和保持膜内高K+膜外高Na+的不均衡离子分布状态。钠泵是镶嵌在细胞膜上的一种特殊蛋白质分子，本身具有ATP酶的活性，使之释放能量进行Na+和K+的转运，因此钠泵又称为Na+-K+ 依赖式ATP酶的蛋

7、白质。钠泵活动时，Na+和K+是耦联在一起进行的，每分解一个ATP分子，可以使3个Na+移出膜外，同时有2个K+移入膜内。,继发性主动转运（secondary active transport) 某种物质能够逆浓度差或电位差跨膜转运，但其所需能量不是直接由ATP分解提供，而是由主动转运其他物质时所造成的高势能提供。,入胞与出胞式物质转运 出胞（exocytosis)：大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞外的过程。 入胞（endocytosis)：大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞内的过程。 一些特殊物质的进入细胞，是通过被转运物质与膜表面的特殊受体蛋白质相互作用而

8、引起的，称为受体介导式入胞。,受体介导式入胞的过程 ：细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合，形成复合物 复合物向膜表面的“有被小窝”移动 “有被小窝”处的膜凹陷 凹陷膜与细胞膜断离，形成吞食泡 吞食泡与胞内体的膜性结构相融合 物质与受体分离，物质转运到能利用他们的细胞器，受体再循环,细胞膜物质转运的形式及其特点,主要含可溶性酶类，如糖酵解、氨基酸合成和分解,三、细胞质及细胞器,核蛋白体 氨基酸缩合成肽,内质网 膜性管道系统 粗面内质网运送蛋白质 滑面内质网合成贮存肝糖原，合成脂类，肌纤维收缩,分解丙酮酸 产生ATP,溶酶体 水解蛋白质、 糖、脂等,核膜包围核物质,核仁蛋白质和核酸,染

9、色质 脱氧核糖核酸,贮藏、复制和 传递遗传信息 控制细胞内蛋 白质的合成,细胞核是核物质的集中区域，位于 细胞中央区域，担负遗传信息传递 中枢作用，控制细胞内蛋白质合成 的数量和种类，从而调节细胞的各 种生命活动,四、细胞核及其功能,（一）细胞周期概念 细胞周期（cell cycle）：是指细胞从上一次分裂结束开始生长到下一次细胞分裂结束所经历的过程，又称细胞增殖周期。 细胞周期时间（TC） 绝大多数真核生物的细胞周期时间较长，通常在细胞周期中间期所占时间较分裂期长，例如人的组织培养细胞在37条件下，一个细胞周期为1822h，其中分裂期为45min，而分裂间期17h以上。,五、细胞的增殖,细胞

10、周期划分 G1(gap1) 细胞有丝分裂完成DNA复制前 S(synthsis phase) DNA复制 2c-4c G2(gap2)： DNA复制完成到有丝分裂开始 M期(mitosis,division） 分裂开始到结束,细胞类型（增殖特性） 周期性细胞： 始终保持旺盛的增殖活性。 G0期细胞： 一般不分裂，暂不增殖细胞。 终端分化细胞 （无增殖能力细胞） 结构和功能高度特化,周期性 细胞,终端分化细胞,（二）细胞周期各时相的细胞形态和分子事件,S期（DNA合成期） 1.DNA复制 2.蛋白质合成 （组蛋白、非组蛋白）组装核小体。,G2期（有丝分裂准备期） 1. 促有丝分裂因子(MPF)合

11、成 2. 微管蛋白（tubulin)合成 3. 0.3%DNA复制 G2期 check point： 1. 是否完成DNA复制 ？ 2. 是否有DNA错误复制？,M期,（三）有丝分裂期（mitosis) 主要事件 1. 核膜的解体和重建 2. 染色质凝集和重新形成 3. 纺锤体形成和染色体运动 4. 细胞质分裂（收缩环；细胞板） 细胞分裂用时 0.52hr,1. 前期（prophase ） 染色质凝集 (组蛋白-P 核小体染色体袢环染色单体) 核膜破裂和核仁解体 (lamin-P为可溶性,核膜断裂成小泡) 核仁DNA加入各自染色体中，核仁成分分散 确立分裂极和 纺锤体形成中心体centroso

12、me移动 微管组织中心(MTOC):- 中心体 星体周围微管 三种,动粒微管 极间微管 星体微管 星 体 染色体,有丝分裂器 （ mitotic apparatus）纺锤体 (spindle),: 星体周围微管,染色体两侧动粒 动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状结构，内侧与着丝粒结合，外侧与动粒微管结合。每一个中期染色体含有两个动粒,位于着丝粒的两侧。,纺锤体拉长,3. 后期（anaphase） 姐妹染色单体分离、向细胞两极运动 二分体-单体（子代染色体） 动粒微管缩短 极间微管延长 染色体被拉向两极双星,4. 末期（telophase） 标志 子细胞

13、核形成; 细胞质、器分裂 染色体解聚、核膜形成、核仁形成,纺锤体是染色体分离、移动的主要装置 推力、拉力、固着力、粘着力 姐妹染色单体（着丝粒）分开 促后期蛋白复合体APC 染色体动粒与微管连接处是作用点 微管动力蛋白是染色体运动的动力 动力蛋白（dynein）；纺锤体微管组装/去组装规律 染色体运动方向是综合力作用的结果,有丝分裂保障机制,第二节 基本组织,构成人体的基本结构和功能单位是细胞，细胞在人体内通过细胞间质结合在一起。 根据组织结构和功能，将人体的组织归纳为四大类：,上皮组织,结缔组织,肌组织,神经组织,上皮组织 一. 被覆上皮 二. 腺上皮 三. 感觉上皮 结缔组织 一. 疏松结

14、缔组织 二. 致密结缔组织 三. 网状结缔组织 四. 脂肪组织 五. 软骨组织 六. 骨组织,肌肉组织 一、肌纤维结构 二、肌纤维的超微结构 三、滑动学说 四、心肌与骨骼肌 神经组织 一、神经元 二、神经纤维的信息传导 三、突触,上皮组织,一上皮组织概念和特点 概念：大量形状较规则并紧密排列的上皮细胞和细胞 间质组成。 结构特点： 1、上皮组织大都无血管和淋巴管； 2、其营养物质由深层结缔组织的血管提供，来自血液的营养物质通过基膜渗透到上皮组织细胞间隙中； 3、上皮组织按其形态结构和功能分为三大类：被覆上皮、腺上皮、感觉上皮,二被覆上皮的结构与分类,单层扁平上皮 单层立方上皮：分布甲状腺、肾小

15、管及肝脏、卵巢表面； 具有吸收和分泌的功能； 单层柱状上皮：分布胃、肠、子宫粘膜内表面. 具有吸收和分泌的功能； 假复层柱状纤毛上皮：分布呼吸道的内表面； 保护分泌作用。,内皮: 分布心脏、血管、淋巴管内表面 有利于血液和淋巴的流动；,间皮：分布毛细血管、肺泡壁等； 有利于物质与气体交换；,(一) 单层上皮,（二）复层上皮,复层扁平上皮：分布皮肤、口腔、咽、食管、肛门、阴道等 增加抗摩擦的耐受力 复层柱状上皮：分布眼睑、结膜 具有保护作用 变移上皮：分布肾盂、肾盏、输卵管、膀胱、尿道 具有收缩扩张作用，防止尿液渗入器官壁内,三腺上皮和腺 腺上皮：在人体内专门执行分泌功能的上皮腺：以腺上皮为主,

16、所构成的器官 外分泌腺：腺的分泌物可经导管排到身体表面或器官 的管腔。如汗腺、唾液腺、胃腺等。 内分泌腺：腺的分泌物（激素）进入血液或淋巴液， 输送到全身各器官和组织；如甲状腺、脑 垂体、肾上腺等。 功能：主要调节机体的新陈代谢，生长发育和对 外环境的适应等。,四感觉上皮 具有特殊感觉功能的上皮成为感觉上皮，感觉上皮（sensory epithelium）又称神经上皮(neuro-epithelium)，是具有特殊感觉功能的特化的上皮。上皮游离端往往有纤毛，另一端与感觉神经纤维相连。它们分布在舌、鼻、眼、耳等感觉器官内，具有味觉、视觉和听觉等功能。 分嗅觉上皮、视觉上皮、听觉上皮。 五上皮组织

17、的再生和修复,六、上皮细胞的特化结构 上皮细胞的游离面、基底面和相邻的侧面，常特化成不同结构，以适应其特殊生理功能。,上皮细胞游离面的特化结构 (1) 微绒毛,上皮细胞游离面的特化结构 （2）纤毛（cilia）比微绒毛长,上皮细胞侧面的特化结构 (1)紧密连接（tight junction）又称闭锁小带（zonula occludens），位于细胞侧面，接近游离缘顶端，由相邻细胞膜的膜蛋白紧密粘着而成，外观呈闭锁的带状，使细胞游离端结合牢固、不易分离 (2)中间连接（intermediate junction）又称粘着小带（zonula adherens）,位于紧密连接下方，连接处相邻细胞膜平

18、行排列，其间隔有窄的间隙，间隙内充有无定形物质。 (3) 桥粒（desmosome）又称粘合斑（macula adherens），位于中间连接的下方，相邻细胞膜呈单个或不连续的斑点状连接。,上皮细胞基底面的特化结构 (1)基膜（basement membrane）：位于上皮细胞基底面的薄膜。 (2)质膜内褶（plasma membrane infolding）：是细胞基底面的质膜向胞质内部凹入形成的内褶。 (3)半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基底面与基膜接触处，其微细结构与桥粒的一半相似。,结缔组织,结缔组织结构特点： 细胞数量少，细胞间质多，细胞散于间质中； 细胞的种类繁

19、多，功能各不相同，没有极性； 有丰富的血管。,(一) 疏松结缔组织,疏松结缔组织,细胞,成纤维细胞,巨噬细胞,浆细胞,肥大细胞,脂肪细胞,白细胞,细胞间质,纤维,基质,胶原纤维,弹性纤维,网状纤维,二致密结缔组织,分布：肌腱、韧带、真皮眼球结膜、肌肉表面的深筋膜等。 结构特点：胶原纤维和少数弹性纤维构成。 纤维排列紧密，排列方向与肌肉牵拉方向一致，根 据纤维的排列分为规则和不规则致密结缔组织。 规则致密结缔组织结构特点： 主要由紧密而平行排列的胶原纤维组成，纤维之间少量的基质相连接。纤维排列方向与承受的牵拉方向一致。细胞少，主要夹在纤维素之间的成纤维细胞，通常为腱细胞。如腱细胞损伤时，再生能力

20、强。 不规则致密结缔组织结构特点： 纤维来互相交织，纤维的排列方向多与器官所承受机械力和张力的方向一致。,三网状结缔组织,分布：骨髓、淋巴结、肝、脾等造血器官和淋巴器官 结构特点：由网状细胞、网状纤维和基质构成。 功能：具有吞噬和防御能力。,四脂肪组织,分布：皮下、肠系膜、大网膜、心外膜、肾周围。 结构特点：大量脂肪细胞和少量的疏松结缔组织及小血管。 功能：具有储存脂肪、保湿、支持和缓冲能力。,五. 软骨组织,结构特点：由软骨细胞和细胞间质构成。软骨内一 般没有血管，其营养主要依靠软骨膜内 的血管供应. 软骨细胞：位于基质的小腔内，具有分泌产生基质 和纤维的能力。 软骨细胞间质：根据不同纤维成

21、分，软骨分为三种,透明软骨:分布肋软骨、关节面软骨、喉和气管软骨.,弹性软骨:分布耳廓、会厌软骨.,纤维软骨:分布椎间盘、关节盘、关节盂、半月 板、肌腱或韧带与骨连接处.,（一）骨组织的结构 细胞：按形态与功能可分为：骨细胞、成骨细胞、 破骨细胞。 功能：具有产生细胞间质，造骨和破骨的作用； 具有调节血钙浓度的作用。 细胞间质 基质：由有机物和无机物组成。 纤维：主要是胶原纤维和基质中有机成分。纤维成 束很规则的分层排列，每层纤维与基质结合 在一起成为骨板。,六骨组织,(二) 骨质的结构,骨松质：由杆状或片状的骨小梁（骨板）互相交织成网 状面构成。骨小梁的排列方向与骨所承受的压 力方向和张力方

22、向一致。 骨密质:由规则而成层紧密排列的骨板构成。长骨干的 骨板排列而分为:,外环骨板 :由多层骨板与骨的表面平行排列面，位于骨干的外周。,内环骨板 ：由几层不甚完整的骨板与骨髓腔面平行排列。,哈佛氏骨板 ：由多层呈同收圆状排列的骨板所围成的圆筒状结构,间骨板 ：是不规则的骨板，位于哈佛氏系统之间。,福尔克曼氏管 ：横穿骨板的管道，通过骨髓腔内，是血液和神经通过。,肌肉组织,肌肉组织：主要是由肌细胞组成，肌细胞之间有少量 的结缔组织以及血管和神经。 肌纤维的特性：它具有收缩和舒张的能力。根据肌纤 维的结构和功能的特性，肌组织分为： 骨骼肌、心肌、平滑肌。 骨骼肌：受躯体神经支配，为随意肌；骨骼

23、肌和 心肌 纤维为横纹肌。 心肌和平滑肌：两肌受植物神经支配，为不随 意 肌。,一骨骼肌组织,结构：骨骼肌组织的基本成分 是骨骼肌纤维。 （一）骨骼肌纤维的显微结构 .骨骼肌纤维 肌膜:外面有基膜紧密贴附。 肌浆:肌膜下方，有大量肌原 纤维平行排列；含有肌 红蛋白。 肌卫星细胞: 在骨骼肌纤维 与基膜之间。当肌纤维 受损伤后，此细胞可分 化形成肌纤维。 .肌原纤维 每条肌原纤维都有明带 和暗带相间排列的横纹。,肌原纤维： 光显微镜下观察,明带呈单折光，又称带。着色较浅,在明带中 央有一着色深的细线，称为线或盘. 暗带呈双折光，又称带。暗带中部有较明的带, 带中央还有一条深色的线.两条相邻线之间

24、的一段肌原 纤维称为肌节。它是骨骼肌收缩的基本结构单位.,（二）骨骼肌纤维的超微结构,.肌原纤维：由上千条粗、细两种肌丝有规则的平行排列组成。 (1)粗肌丝位于带； 细肌丝一端固定于盘上，另一端经过带，伸到带的粗肌丝之间最后以游离段止于带的边缘。 (2)带因有粗肌丝和细肌丝共存而显得深暗; 带只有细肌丝故显明亮，带只有粗肌丝而显得略明。 (3)带内粗肌丝和细肌丝相间而平行排列; 一根粗肌丝的周围有条细肌丝；而一条细肌丝周围有条粗肌丝.两种肌丝在肌节内的这种规则排列以及它们的分子结构，是肌纤维收缩功能的物质基础。 2.横管：是肌膜向肌浆内凹陷形成的小管网。 3.肌浆网:是肌纤维内特化的滑面内质网

25、，位于横小管之间.,（三）骨骼肌纤维的收缩（滑动学说）,1.当肌纤维收缩时: 由线发出的细肌丝向暗带中移动，结果相邻的 线距离靠近，使带变短，带变短甚至消失， 而暗带长度不变，于是整个肌原纤维的长度也就 缩短。 2.当肌纤维弛张时: 则与上述过程相反，细肌丝向带外移动，结果 带和带都变长，但带长度仍然不变。 以上的变化过程说明，不管肌原纤维是收缩还是 弛张，粗、细肌丝本身的长度并无变化。,二心肌组织,结构：由心肌纤维组成，构成心脏各房室壁的肌层。 心肌纤维也有横纹，不明显。两个细胞间的连接处有很明显呈阶梯状的特殊横纹，称为闰盘。 闰盘：是相邻两条心肌纤维互相嵌合的连接线。有 加固心肌纤维间的紧

26、密连结而不易断裂和低电阻，兴奋时起传递作用 功能特点：心肌有自动节律性的收缩，收缩时间较 长。不出现强直性收缩，不受意识支配。,三平滑肌 组成：由平滑肌纤维组成。排列 整齐规则，不呈横纹。 分布：内脏器官和血管壁内，称 为内脏肌。 特点：平滑肌收缩缓慢，能持久， 不受意识 支配，它的伸 展性较好，对化学物质 也很敏感。,神经组织,组成：由神经细胞和神经胶质细胞组成。 分布：遍布全身各器官和组织。 一神经细胞（神经元） 是神经组织结构和功能的基本单位，具有感受刺激并传递神经冲动的功能。 神经元的结构,胞体 胞突,细胞膜 细胞质 细胞核,树突 轴突,1胞体,(1) 细胞核：位于细胞体中心，呈球形，

27、核仁大，含有 大量的常染色质。 (2) 细胞质：具有丰的尼氏小体和线粒体。 尼氏小体：由粗面内质网和游离核蛋白体组成。 它是合 成蛋白质的主要结构。如神 经元过度疲劳或受到损 伤时，数量减 少甚至消失。当休息或 损伤好 转时， 它恢复原状。 (3) 细胞膜：具有感受刺激和传导冲动的功能. 胞突 (1) 树突：呈树枝状，分枝多，主干较短。 具有接受刺激并将神经冲动传入胞体 (2) 轴突：每个神经元只有一个轴突，细而长，主干有 时发出侧枝，末端分枝多，称轴突末梢。,二、神经元的分类,.按胞突的数目分为,假单极神经元,双极神经元,多极神经元,2. 按功能可分为,感觉神经元,运动神经元,联合神经元,三神经纤维,.有髓神经纤维：在神经元的突起与神经元之间包有 一层节段性的髓鞘而构成。大多数脑、脊神经。 .无髓神经纤维：在神经元的突起与神经膜之间没有 明显的髓鞘，如植物神经多属于此种神经纤维。,内感受器,外感受器,本体感受器,躯体运动神经末梢,内脏运动神经末梢,四神经末梢 1.感觉神经末梢 2.运动神经末梢,神经纤维分类 特点 A类 有髓鞘，传入和传出 直径1-22m,12-120m/s B类 有髓鞘，植物神经节前纤维 直径1-3 m,小于15m/s C类 无髓鞘，传入纤维， 植物神经节后纤维 直径0.3-1.3 m,小于2.3m/s,神经纤维的