第一章细胞毒理学实验技术导论

1、第一章：导论 (Introduction)1. 细胞毒理学的出现(History) 2. 细胞毒理学研究内容(contents)3. 认识细胞(cell)细胞毒理学概念毒理学（toxicology）是研究外源性物质对生命有机体损伤作用规律及其机制的一门学科。细胞毒理学（cytotoxicology）是研究外源性物质对生命细胞损伤作用规律及其机制的一门毒理学分支学科。研究内容细胞是生物体进行新陈代谢活动的基本单位，外环境中多种有害因子，包括物理（电离辐射、噪声、紫外线等）、化学和生物（细菌、病毒等微生物）等，通过不同途径（如人的消化道、呼吸道及皮肤、伤口等）作用于机体，引起机体的器官组织结构与功

2、能的改变，而这些改变无不反映细胞结构与功能的变化。因此，细胞结构和功能的改变是机体受到外源性有害物质作用所致损伤的基础。研究内容1. 研究外源性有害因子对机体的细胞毒性作用。2. 研究外源性有害因子的特异细胞毒作用，包括药物或毒物对靶细胞的特异细胞毒效应，如细胞突变、癌变等。3. 研究细胞毒物代谢。4. 研究毒物的细胞毒效应作用机制。5. 研究外源性有害因子的致癌作用。6. 进行药物筛选。认识细胞1. 细胞的形态、大小和数量2. 细胞的发现与细胞学说3. 细胞是生命活动的基本单位4. 细胞的基本共性5. 细胞的分类细胞是生命活动的基本单位1.细胞是构成有机体的基本单位。2.细胞是代谢与功能的基

3、本单位。3.细胞是有机体生长发育的基础。4.细胞是繁殖的基本单位，是遗传的桥梁。5.细胞是生命起源的归宿，生物进化的起点。细胞的定义细胞(cell)：细胞是生物体的基本结构和功能单位，是由膜围成的能独立进行生长繁殖的原生质团。原生质(protoplasm):指活细胞的全部活物质，包括质膜、细胞质和细胞核。Purkinje(1839)首次提出“原生质”一词。 质膜质膜细胞细胞( (或原生质体或原生质体) ) 细胞核细胞核( (或类核或类核) ) 细胞质细胞质细胞的基本共性n 相似的化学组成，基本一致的结构形式，类似的遗传语言和相似的代谢调控机制；n 脂蛋白体系的生物膜；n 相同的遗传装置；n 一

4、分为二的分裂方式。n 有机小分子：糖、脂、核苷酸、氨基酸n 生物大分子：多糖、DNA和RNA、蛋白质n 细胞结构体系的组装细胞的化学组成 细胞中的水 无机盐n 细胞中的水以两种形式存在：游离水和结合水。游离水是细胞代谢反应的溶剂；结合水则是以氢键和蛋白质分子结合的水分子。n 氢键的作用： 氢键能吸收较多的热能，将氢键打断需要较高的温度，因此氢键可以维持细胞温度的相对稳定。 相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的粘性，使水具有较高的表面密度。 水分子间的氢键可以提高水的沸点，使它不易从细胞中挥发掉。 水在细胞中既是反应剂又是溶剂。水n 根据无机离子在细胞内的作用分为四大类： 大分子的结构成分，

5、C、H、N、O、P、S等； 各种酶反应所需要的离子； 各种酶活性所需的基础微量元素； 某些生物需要的特殊微量元素，如碘、铯等。n 功能： 维持细胞内的pH值和渗透压，以保持细胞的正常生理活动； 同蛋白质或脂类结合组成具有特定功能的结合蛋白，参与细胞的生命活动； 作为酶反应的辅助因子。无机盐细胞的分类 真核细胞 原核细胞 非细胞生命体 古核细胞病毒的基本知识 病毒是非细胞形态的生命体，是已发现的最小最简单的有机体。 病毒（virus）核酸分子（DNA或或RNA）与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体。 根据病毒的核酸类型可以将其分为两大类：DNA病毒与RNA病毒。 类病毒（viroid）仅由感染性的R

6、NA构成； 朊病毒（prion） 仅由感染性的蛋白质亚基构成。信息由蛋白直接到蛋白。病毒在细胞中的增殖过程原核细胞 原核细胞:无由膜包围的细胞核； DNA为裸露的环状双螺旋分子； 无内膜系统；无细胞骨架等。 原核细胞主要代表：支原体、衣原体、立克次氏体、细菌、放线菌和蓝藻。1.是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体。2.根据其形态可分为：球菌、杆菌和螺旋菌（弧形菌）。3.绝大多数细菌的直径在0.5-5m之间。4.没有典型的核结构，绝大多数细菌有明显的核区（类核），主要由一个环状DNA分子构成，除核糖体外无细胞器，细胞质膜具有多功能性。细菌蓝藻1. 以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统2.

7、 以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统3. 由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统 真核细胞21溶酶体和线粒体A:微丝、B：微管、C：中间丝、D三种细胞骨架成分叠加特特 征征原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞膜细胞膜有（多功能性）有（多功能性）有有核膜核膜无无有有染色体染色体由一个环状由一个环状DNA分子构成的单个染分子构成的单个染色体，色体，DNA很少或不与蛋白质结合很少或不与蛋白质结合2 2个染色体以上，染色体由线状个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白质结合而成与蛋白质结合而成核仁核仁无无有有线粒体、内质网、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体高尔基体、溶酶体无无有有

8、核糖体核糖体7070S（5050S与与3030S的大小亚单位）的大小亚单位）8080S（6060S与与4040S的大小亚单位）的大小亚单位）光合作用结构光合作用结构蓝藻含叶绿素蓝藻含叶绿素a的膜层结构，细菌有的膜层结构，细菌有菌色素菌色素植物叶绿体具有叶绿素植物叶绿体具有叶绿素a与与b核外核外DNA细菌具裸露的质粒细菌具裸露的质粒DNA线粒体线粒体DNA、叶绿体、叶绿体DNA细胞壁细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸主要成分是氨基糖与壁酸植物细胞壁为纤维素和果胶植物细胞壁为纤维素和果胶转录与翻译的时空转录与翻译的时空关系关系转录与翻译同时同地进行转录与翻译同时同地进行细胞核内转录、细胞质内翻译，严格细

9、胞核内转录、细胞质内翻译，严格的阶段性与区域性的阶段性与区域性细胞骨架细胞骨架无无有有细胞增殖方式细胞增殖方式无丝分裂（直接分裂）无丝分裂（直接分裂）有丝分裂（间接分裂）有丝分裂（间接分裂）毒性作用机制的4个阶段1、毒物转运到一个靶部位或者多个靶部位；2、进入靶部位的毒物与内源靶分子交互作用；3、毒物引起细胞功能和/或结构的紊乱；4、机体启动分子、细胞及组织水平的修复机制应对毒物对机体产生的作用。 当毒物引起的紊乱超过机体修复能力或修复功能低下时，毒性就会出现，组织坏死、癌症以及纤维化是最明显的例证，它们的发展遵循上述4个阶段的过程。细胞功能障碍及其导致的毒性靶分子的作用细胞调节细胞维持靶分子

10、作为效应的决定因素靶分子作为效应的决定因素基因表达的调节障碍瞬间细胞功能的调节障碍损害内部的维持损害外部的维持不适当细胞分裂-形成肿瘤，形成畸胎凋亡-组织退化，形成畸胎蛋白质合成-过氧化物酶体增生如，不适当的神经肌肉活动震颤，抽搐，痉挛，心律失常昏迷状态，麻痹，感觉异常损害：ATP合成钙离子调节蛋白质合成微管功能膜功能细胞损伤/死亡损害整合系统功能如，止血功能损害-出血效应效应毒物在体内的过程生物转运(biotransportation) 吸收、分布、排泄生物转化(biotransformation) 代谢26毒物在体内的吸收经呼吸道吸收经皮肤吸收经胃肠道吸收细胞:毒物的跨膜运输27生物膜功能1. 隔离功能2. 生化反应和生命现象的反应场所3. 内外环境物质交换的屏障28跨膜转运膜动转运胞吞作用胞吐作用主动转运A