基础医学概论 第二章 细胞概述 牡丹江医学院病生教研室 冯 华.

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1 基础医学概论 第二章 细胞概述 牡丹江医学院病生教研室 冯 华

2 主 要 内 容 第一节 细胞的物质基础 第二节 细胞的形态与基本结构 第三节 细胞的信号转导 第四节 细胞的分裂、分化、 衰老与死亡
第一节 细胞的物质基础 第二节 细胞的形态与基本结构 第三节 细胞的信号转导 第四节 细胞的分裂、分化、 衰老与死亡 第五节 干细胞

3 第一节 细胞的物质基础 一、生物体的元素组成 二、生物小分子 (一)蛋白质 三、生物大分子 (二)核酸 (三)多糖

4 一、生物体的元素组成 1、化学元素:30种（表2-1） 2、常量元素:占体重的万分之一以上 主要元素：C、H、O、N 占细胞总量90 %
次要元素：S、P、Cl、K、Ca、Na、Mg 占细胞总量9.9 % 3、微量元素：占人体重的万分之一以下者 Fe、Zn、Mn、Co等

5 二、生物小分子 （一）水（占细胞总质量70%-80%） 游离水：细胞代谢反应的溶剂 结合水：以氢键结合于蛋白质分子的水分 子，构成细胞组成部分 水代谢平衡：入=出

6 （二）无机盐 阳离子：Na+、K+ 、Ca2+ 、Fe2+ 、Mg2+ 阴离子：Cl-、SO42-、PO43-、HCO3- 功能： 1.游离于水中，维持细胞内外液的渗透压和PH，以保障细胞正常生理功能 2.直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白质（如血红蛋白）或脂类（磷脂） 3.作为酶反应的辅助因子

7 （三）氨基酸 一个碱性氨基（一NH2） 一个酸性羧基（一COOH） 一个结构不同侧链（一R） 1、aa 结构

8 2.氨基酸的分类 根据aa侧链-R的带电性和极性不同 非极性疏水性氨基酸：丙aa、亮aa等 极性中性氨基酸：甘aa、酪aa等

9 3、必需aa 人体内不能合成或合成量少，必需从食物中摄取的aa。 苏aa、缬aa、亮aa、异亮aa、赖aa、甲硫aa(蛋aa）、苯丙aa、色aa、（组氨酸） 4、aa的主要功能：合成蛋白质或含氮化合物

10 （四）单糖 1、糖的化学组成、结构与分类 碳水化合物（carbohydrate）：糖类主要由碳、氢、氧三种元素组成，Cn(H2O)m 单糖：葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖 低聚糖：2-10个糖分子 多糖：几十、几百、甚至更多的糖分子

11 2、血糖 在人体血液中的葡萄糖称为血糖。 3、作用 合成低聚糖和多糖；能源 1mol 686kcal

12 （五）核苷酸 戊糖:D-核糖和D-2脱氧核糖 碱基:嘌呤 A、G 嘧呤 C、T、U 磷酸 核苷 + H2O 戊糖+含氮碱基 核苷+磷酸 核苷酸

13 （六）脂质 1.甘油三酯（1甘油+3脂肪酸）

14 2.磷脂: 1甘油+2脂肪酸 脂质分子排列的几种形式

15 3. 萜类胆固醇： 视黄醛：视觉细胞中参与光的感受 为中性脂质，环戊烷多氢菲衍生物。用于合成性激素、维生素D等 皮质激素，胆汁酸是固醇类化合物。 胆固醇：

16 （七）维生素与辅酶 维生素——维持正常生命活动及生理活动不可缺少的 在体内不能合成或者合成量很少的 必须从食物中获得的一类小分子有机物
水溶性维生素 脂溶性维生素 B族、C族 A D E K 绝大多数维生素是以辅酶或者辅基的形式参与代谢 维生素缺乏可引起代谢紊乱，以致引发一系列疾病

17 三、生物大分子 生物大分子组成元素：C、H、O、N 蛋白质、核酸、多糖

18 （一）蛋白质（Protein） 1、蛋白质的化学组成 是高分子化合物，分子量在1万以上，是由几十个至几百个以上aa组成多聚体，组成的基本单位是aa，组成人体的有20种aa。

19 2、蛋白质的分子结构 组成蛋白质的各种氨基酸按一定的排列顺序，以一定的化学键 — 肽键连接而成。 肽键：一个aa分子上的羧基与另一个aa分 子的氨基经脱水缩合而成的化学键 肽（peptide）：通过肽键而连接成的化合物。二肽、三肽及多肽。多肽键是蛋白质分子的骨架

20 3、蛋白质的功能 （1）结构和支持作用：膜蛋白 （2）催化作用：酶 （3）传递和运输作用：受体蛋白、血红蛋白 （4）运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白 （5）防御作用：免疫球蛋白 （6）调节作用：受体蛋白

21 （二）核酸（nucleic acid） 1、核酸的化学组成与分类 是由几十个乃至几百万个单核苷酸聚合而成。 分类： DNA 、RNA

22 2、 DNA的结构和功能 结构：由四种不同的核苷酸组成dAMP、dGMP、dCMP、dTMP

23 功能： a.储存遗传信息 b.DNA的半保留复制 半保留复制：每条亲代DNA单链成为子代DNA双螺旋的一条链 c.传递遗传信息 转录 翻译 DNA模板 RNA 蛋白质 决定细胞生物学行为

24 3、RNA的结构和功能 碱基：A、U、C、G 结构 由四种核酸(腺苷酸、鸟苷酸、胞苷酸和尿苷酸) 核糖 磷酸 3’,5’-磷酸二酯键连成线状单链 RNA分子主要分为mRNA、tRNA和rRNA三大类。

25 （三）多糖 在细胞中的分布与功能 分布：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等复合 糖主要存在于细胞膜表面和细胞间质中
功能：复合糖中糖键提供了大量的信息，并 在构成细胞抗原、细胞识别、细胞粘 附及信息传递中起重要作用

26 思考题 1、主要的常量元素、微量元素各有哪些？ 2、何谓必需aa？有哪些？

27 第二节 细胞的形态与基本结构 细胞是生命的基本结构单位和功能单位 细胞分类： 原核细胞 真核细胞

28 一、原核细胞与真核细胞的比较 （一）原核细胞（prokaryotic cell）简述 1.支原体（mycoplasma）：最小细胞直径 微米 无细胞壁,胞质内呈环形的DNA分子分散存在,仅指导400种蛋白合成,

29 （二）真核细胞简述（eukaryotic）
1.真核细胞的基本结构

30 2.真核细胞的形态和大小 大小：10—20微米 形态：椭圆形、立方形、扁平 形、梭形、多角形

31 （三）原核细胞与真核细胞比较

32 1、生物膜的化学组成 二、真核细胞的形态结构 （一）生物膜 （1）膜脂：构成膜的基本骨架 1）磷脂: 含量高50%以上
1）磷脂: 含量高50%以上 脂质分子排列的几种形式

33 为中性脂质，含量高， 对膜稳定性有重要作用 ２）胆固醇：

34 3）糖脂： 含一个或几个糖基脂类，位于细胞膜非细胞质侧 （脑苷脂、神经节苷脂） 作用：与细胞识别、信号传导有关

35 (2)膜蛋白(membrane protein)
１）外在(extrinsic)膜蛋白:２０-３０％ 分布：在膜内外表面（③④⑤⑥) ２）内在(intrinsic)膜蛋白：７０％-８０％ 分布：在功能复杂的细胞膜中较多， 跨膜蛋白：单次跨膜①；多次跨膜② 作用：物质运输、信号转导 细胞外 细胞内

36 （3）膜糖类：占膜重量１％-１０％ 半乳糖、半乳糖氨、甘露糖、岩藻糖、葡萄糖、葡萄糖氨、唾液酸 种类： 糖蛋白：糖连 接膜蛋白的 氨基端 糖脂：糖连接 膜脂亲水端

37 2、液态镶嵌模型 1972年　J. Singer & G. Nicolson 提出了“液态镶嵌模型” （1）脂双层形成框架—结构特征

38 1）生物膜的流动性(fluidity)：液晶态
（2）生物膜的特性 1）生物膜的流动性(fluidity)：液晶态 膜脂分子的运动 侧向移动：每秒107次 ；左右摆动 ； 翻转运动；旋转运动 膜脂分子的运动形式

39 a）膜脂分布的不对称性：磷脂 、糖脂 b）膜蛋白分布的不对称性： 2）生物膜的不对称性
3）生物学意义：保证了膜功能的方向性，如物质运输、信号转导、细胞间的识别、运动等生命活动都具有方向性。

40 3、细胞膜的功能 一方面具有屏障保护作用 第二方面具有物质运输作用— 物质的跨膜运动 （1）小分子物质的跨膜运输 简单扩散 高到低 无 易化扩散 高到低 需 无 主动运输 低到高 需 浓度 载体 能量

41 （1）小分子物质的跨膜运输 1）简单扩散 （Simple diffusion） 取决于膜两侧的浓度差及膜对该物质的通透性

42 2）协助扩散-膜蛋白介导的跨膜运输 膜运输蛋白（membrane transport protein）：对较大的极性或带电的分子 的运输需要有膜蛋白的介导 载体蛋白：能与特异性的分子结合，通过 其自身构象的改变允许该物质 穿过膜而进入膜的另一侧 通道蛋白：能形成贯穿膜脂双层的充水通 道，使一些特异的物质经过它， 从膜的一侧进入膜的另一侧

43 物质穿膜运输图解 转运分子 细胞外间隙 通道蛋白 被动运输 主动运输 细胞质 脂双层 载体蛋白 电化学梯度 ATP 简单扩散 通道扩散
载体扩散 被动运输 主动运输

44 3）主动运输--Na＋-K＋ -ATP酶（Na＋-K＋泵）
特点：1.逆电化学梯度运输 2.依赖于膜运输蛋白 3.需要代谢能 4.具有选择性和特异性

45 Na＋-K＋-ATP酶（Na＋-K＋泵）
过程：①Ｎａ＋ 与ＡＴＰ酶结合　 ②ＡＴＰ酶磷酸化 　　　③释放Ｎａ＋ ④Ｋ＋与ＡＴＰ酶结合　　　 ⑤ＡＴＰ酶去磷酸化　⑥释放Ｋ＋ 作用：直接效果：维持细胞内低钠高钾的 特殊离子梯度 间接效果：①调节细胞容积②物质吸收　 ③胞内高浓度Ｋ＋ ④膜电位的产生

46 Ｎａ＋-Ｋ＋泵

47 4）基团转运 1.浓度由低向高 2.膜上有特异性载体 3.耗能 4.被运输分子改变（共价修饰）

48 （2）大分子和颗粒物质的跨膜运输-膜泡运输
1）内吞作用(endocztosis)(胞吞作用)： 通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程 a）吞噬作用（Phagocytosis）：摄入直径大于１µm 的颗粒物质的过程 如:巨噬细胞吞噬细菌、细胞碎片等

49 b）吞饮作用(Pinocytosis)：
细胞摄入溶质或液体的过程

50 C）受体介导的内吞作用: 细胞特异地摄取细胞外蛋白或其他化合物的过程

51 胞吐作用 吞噬作用 胞饮作用

52 2）外吐作用（exocytosis）即胞吐作用
过程：①形成：粗面内质网 高尔基体 转运小泡 ②移位：转运小泡 质膜 ③入坞：转运小泡与 质膜接近，伸出蛋 白相互作用和粘附 ④融合 ：两膜1.5nm 内融合成单层

53 （二） 细胞核（nucleus） 形态:圆形或卵圆形 大小:5-10μm 数量:一般有一个,肝C有两个,破骨C数百个
功能:遗传物质储存、复制和转录的场所

54 间期细胞核模式图 核 膜 间期细胞核 核 仁 染色质 核基质

55 1、核被膜（nuclear envelop） 外核膜：面向细胞质，与rER连续
附有核糖体 蛋白质合成 外表面： 有中间纤维 核定位有关 外核膜 核 孔 核被膜 内核膜 核间隙 核纤层

56 核膜功能：（1）水分子和一些离子及5KD 以下的生物小分子可以自由通过 （2）选择性运输大分子物质

57 2、染色质(chromatin)和染色体(chromosome)
染色质与染色体是同一物质在不同时期的 表现形式。 染色质：是指间期细胞内由DNA、组蛋白和 非组蛋白及少量RNA组成的线形复 合结构。 染色体：是细胞在有丝分裂和减数分裂过程 中有染色质聚缩而成的棒状结构。

58 组蛋白: 八聚体 核心部 核小体 DNA分子： 组蛋白H1 连接部 DNA分子： 50—60bp 染色质的基本结构单体为核小体
球状组蛋白核心 核小体 H2B H1 DNA双螺旋( bp、1.75圈） 10nm H3 H4 H2A H2A H4 H3 H2B 组蛋白: 八聚体 核心部 连接DNA（50-60bp） H4 H3 H2A H2B 核小体 H1 DNA分子： 组蛋白H1 连接部 DNA分子： 50—60bp

59 （1）常染色质(euchromatin):
间期染色质根据其形态表现和染色性能分为 （1）常染色质(euchromatin): 结构:较为松散,碱性染料着色较浅 分布:多位于核的中央 功能:螺旋化程度低, 复制和转录活跃

60 （2）异染色质(heterochromatin)
结构:较为紧密,碱性染料着色较深 分布:多位于核的边缘 功能:螺旋化程度高,是低活性染色质， 即转录不活跃或无转录活性

61 3、 核仁（nucleolus) （1）结构：在光镜下均匀、海绵状、无包 膜的球形小体,间期核最明显 （2）功能：是核糖体RNA合成、剪切、加 工及核糖体大、小亚基装配 的重要场所。

62 （三）内质网(ＥＲ) 1.ER的形态：由单位膜（5-6nm）围成网状膜系统 ①扁囊(lamina)： 40--50nm
②小管(tubule)： nm ③小泡(vesicle)： 细胞膜 小管 内质网 小泡 核膜

63 2.内质网的类型 （1）粗面内质网（rough ER, rER) 膜表面：板层状排列的扁囊上附有核糖体 网腔内：含低电子或中等电子密度的物质
滑面内质网

64 （2）滑面内质网（smooth ER, sER) 膜表面：无核糖体附着；多为分支小管 或小泡
分布：肝C、睾丸间质C、肾上腺皮质C 核糖体 粗面内质网 滑面内质网

65 （3）内质网的功能 Ⅰ.粗面内质网的功能： １）作为核糖体附着的支架 ２）新生多肽链的折叠与装配 ３）蛋白质的糖基化 ４）蛋白质的胞内运输

66 Ⅱ.滑面内质网的功能 1)参与脂质的合成和转运 2)参与糖原的代谢 3)细胞解毒的主要场所 4）是肌细胞Ca2+的储存场所
5）与胃酸、胆汁的合成与分泌密切相关

67 （四）高尔基复合体 1、形态结构 电镜 成熟面(maturing face) 大囊泡 Secretory vesicle 扁平囊
cisterna 电镜 小囊泡 transfer vesicle 形成面(forming face)

68 2、高尔基复合体的功能 高尔基复合体在细胞分泌活动中起 着重要的运输作用 在分泌颗粒的形成过程中起着浓 缩、修饰、加工等作用

69 （五）溶酶体（lysosome） 从高尔基体断裂出来的部分小泡， 内含各种水解酶类。 分布:除成熟红细胞外, 所有动物细胞都有溶酶体。

70 溶酶体的酶 溶酶体含有60多种水解酶，这些水解酶多为酸性水解酶；pH值 蛋白酶（肽酶）：分解蛋白质 核酸酶：核酸 磷酸酶：分解磷酸酯 糖苷酶：水解糖蛋白和糖脂 脂 酶：分解脂类 硫酸酯酶：分解氨基多糖的酶 酶

71 1.溶酶体的形态特征 溶酶体是由一层单位膜包围，内含多种酸性水解酶的泡状结构

72 2、溶酶体的功能 （1）对细胞内物质的消化 1）衰老、病变细胞器（mt、ER） 2)吞噬作用（细菌、异物、红细胞） 胞饮作用（可溶性物质） 3）受体介导的内吞作用（LDL） （2）对细胞外物质的消化 受精过程： 高尔基体演变特化 溶酶体 精子头部（顶体） 卵细胞的外被 （滤泡细胞） 释放水解酶

73 （六） 线粒体（mitochondria）
线粒体是细胞内一种重要的细胞器，具有复杂的亚显微结构和能量转换系统，它通过氧化磷酸化作用为细胞生命活动提供能量，因此线粒体被形象地比喻为细胞的“动力加工厂”。除了成熟的红细胞，线粒体普遍存在于真核细胞。

74 1、线粒体的形态结构 光学显微镜下，线粒体的形状多种多样,如:线状、颗粒状、短棒状等。 一般直径 μm，长 3 μm。 有的更大一些，直径 2-3 μm， 长7 μm以上

75 数 量 同一类型细胞,数目相对恒定, Mt最少1个,最多50万个 哺乳动物成熟的红细胞中无线粒体； 正常细胞中含有 个线粒体； 精子的线粒体较少约有25个左右。

76 因细胞的类型不同而不同,呈弥散均匀分布状态.
但是，线粒体的分布是有一定的规律的，多聚集在生理功能最旺盛的区域和需要能量较多的区域。

77 线粒体电镜照片

78 线粒体的超微结构

79 基质 在内膜和嵴围成的腔隙即内室中，充满着比较致密的物质称为线粒体基质。
线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解以及蛋白质合成有关的酶都在基质中。 此外还含有线粒体特有的双链环状DNA和核糖体，这些物质构成了线粒体相对独立的复制、转录、翻译系统。线粒体是除了细胞核以外唯一含有DNA的细胞器。

80 酶 外膜标志酶:单胺氧化酶 内膜标志酶:细胞色素氧化酶 基质标志酶:苹果酸脱氢酶 膜间腔标志酶:腺苷酸激酶

81 线粒体的半自主性 线粒体有自己的DNA和蛋白质合成系统——独立的遗传系统表明有一定的自主性。线粒体编码的蛋白质为10%，而大多数线粒体蛋白质（90%）由核基因编码的，并在细胞质中合成后转运到线粒体中去。同时线粒体遗传系统受控于细胞核遗传系统。 因此，线粒体为半自主性细胞器。

82 （七）微体(microbody) 单层膜的泡状小体—微体 过氧化物酶体（peroxisome） 高等动物和人体细胞仅存在过氧化物酶体
作用：对细胞起保护作用。

83 电镜：高电子密度的圆形或椭 圆形致密小颗粒15-25nm
（八） 核糖体（ribosome） 是细胞内合成蛋白质的细胞器 1、核糖体的形态结构： 电镜：高电子密度的圆形或椭 圆形致密小颗粒15-25nm

84 2、核糖体的化学组成 rRNA 原核C核糖体(70S) 化学组成 真核C核糖体(80S) 蛋白质 原核 真核 60S 50S 70S核糖体

85 3、核糖体的功能： 参与蛋白质的生物合成 翻译：由mRNA分子中的核苷酸顺序转变为多肽链中氨基酸顺序的过程 1)游离核糖体：合成结构蛋白，多分布 细胞基质中 2)附着核糖体: ① 某些结构蛋白 （膜镶嵌蛋白、溶酶体蛋白等） ②合成分泌蛋白

86 （九）细胞骨架（cytoskeleton） 概念
细胞骨架是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构，在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用。此外，还参与染色体分离、白细胞迁移等许多重要的生命活动。 分类：细胞质骨架：微管、微丝、中间纤维 细胞核骨架：核基质、核纤层、核仁 骨架、染色体骨架

87 1、微管 微管的形态结构： 中空的圆柱状结构，横断面上看：它是由13根原纤维呈纵向平行排列而成。 微管横断面 15nm 24-26nm
12 5 5-9nm 11 6 7 10 9 8

88 微管的化学组成 ——微管蛋白 微管蛋白(55KD 450aa) 微管蛋白(55KD 550aa) 微管 原纤维 微管蛋白 聚合
异二聚体 首尾相连 原纤维 微管 微管蛋白 （13）

89 微管的三种存在形式 单管 细胞质 A B 二联管 A B C 三联管 鞭毛和纤毛 中心粒和纤毛的基体 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 微管的三种存在形式 单管 细胞质 A B 二联管 A B C 三联管 鞭毛和纤毛 中心粒和纤毛的基体

90 微管的功能 （1）维持细胞的形态； （2）构成纤毛、鞭毛和中心粒等细胞运动器 官，参与细胞运动； （3）参与细胞内物质运输；
（4）参与染色体的运动，调节细胞分裂；

91 2、 微丝 (microfilament,MF) 广泛存在于所有真核细胞中，以束状、网状或纤维状分散分布于细胞质的特定空间位置上。

92 微丝的结构 微丝在细胞质中分布不均匀，于细胞膜的内侧比较集中。 微丝的分布
是一类由蛋白纤维组成的实心纤维细丝。 5-9nm，长短不一。在电镜下，单根的微丝呈双螺旋结构，每14个球状肌动蛋白分子旋转一圈。 微丝在细胞质中分布不均匀，于细胞膜的内侧比较集中。 微丝的分布

93 微丝的功能 构成细胞的支架，维持细胞的形态； 作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩； 参与细胞分裂； 参与细胞运动； 参与细胞内物质运输。

94 Intermediate filament(IF)
3、中间纤维 Intermediate filament(IF) 中间纤维发现于20世纪60年代中期，当时在哺乳动物细胞中发现一种10nm的纤维，粗肌丝和细肌丝之间，故命名为中间纤维。

95 中间纤维的形态结构 中间纤维的基本组成单位——中间纤维单体 -螺旋杆状区 非螺旋区 7个一组的氨基酸重复排列 310个氨基酸残基: 细胞质
356个氨基酸残基: 细胞核 -螺旋杆状区 中间纤维单体 共同结构域 头部（N-端） 非螺旋区 尾部（C-端） 尾部 （C-端） 头部 （N-端） 杆状 区 L2 L1 L12

96 中间纤维的功能 （1）提供细胞的机械强度； （2）维持细胞和组织的完整性； （3）参与DNA复制； (4) 参与细胞分化及细胞生存。

97 微丝 微管 中间纤维 单体 肌动蛋白 αβ球蛋白 杆状蛋白 结合核苷酸 ATP GTP 无 纤维直径 ≈7nm ≈25nm 10nm 结构 双链螺旋 13根源纤丝组成空心管状纤维 8个4聚体或4个8聚体组成的空心管状纤维 极性 有 组织特异性 蛋白库 踏车形为 动力结合蛋白 肌球蛋白 动力蛋白，驱动蛋白 特异性药物 细胞松驰素 鬼笔环肽 秋水仙素，长春花碱，紫杉醇

98 是指细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的连接结构。
（十）细胞连接和细胞外基质 细胞连接 ： 是指细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的连接结构。 1.封闭连接：紧密连接、间壁连接 2.锚定连接：黏着小带、黏着斑、桥粒和半桥粒 3.通讯连接：间隙连接、化学突触、胞间连接

99 细胞外基质（ECM）： 是机体发育过程中由细胞合成并分泌到细胞 外的一群大分子，它们在细胞的周围构成高 度水合的凝胶或纤维性网状结构。 作用：不仅为细胞提供支持和机械保护， 还与细胞代谢生长、分裂、分化、 凋亡等重要生命活动有关

100 第三节 细胞的信号转导（signal transduction）
通过化学信号分子而实现的对细胞的调节及其作用过程。 1.化学信号分子—第一信使 2.受体 3.细胞内信号分子—第二信使 4.信号转导途径—生物学效应

101 一、信息物质--细胞信号分子 水溶性信号分子: 脂溶性信号分子: 神经递质、生长因子及大多数激素等 甾类激素和甲状腺激素
（一）细胞间信息物质--第一信使 有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号。 神经递质、生长因子及大多数激素等 水溶性信号分子: 1、溶解性 脂溶性信号分子: 甾类激素和甲状腺激素

102 　　2、从化学结构来看细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等等，其共同特点是：
①特异性：只能与特定的受体结合； ②高效性：几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统 ③可被灭活：完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。

103 3、从产生和作用方式来看可分为: 局部化学介质、内分泌激素、神经递质。 （1）局部化学介质：局部分泌，局部作用且作 用时间短。如生长因子。 （2）内分泌激素：分泌后入血到远处，作用时 间长。如胰岛素。 （3）神经递质：突触前膜释放，作用时间短。

104 （二）细胞内信息物质--第二信使 (second messenger)
大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把细胞外的信号称为第一信使，而把细胞内最早产生的信号物质称为第二信使。

105 目前公认的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DAG）、Ca2+。第二信使的作用是对胞外信号起转换和放大的作用。
负责细胞核内外信息传递的物质被称为第三信使。如DNA结合蛋白，作用是调节基因转录

106 二、受体 （一）概念 受体是一种蛋白质，或存在于细胞膜上，或存在于细胞核内，它能接受外界的信号，并将其转化为细胞内的一系列生物化学反应而对细胞的结构或功能产生影响。受体所接受的外界信号统称为配体，它们作用于不同受体而产生不同的生物学效应。

107 （二）、受体的分类、一般结构及功能 （1）膜受体：配体闸门离子通道、G蛋白偶 连受体、生长因子类受体等。 （2）细胞内受体：细胞质和细胞核中的受 体。

108 1、膜受体 （1）环状受体--配体闸门离子通道 最早确认的这一类型受体是N型乙酰胆碱受体。 配体主要是神经递质。

109 体 受 配体 离子通道关闭 离子通道开放 细胞膜 配体闸门离子通道

110 （2）七次跨膜受体--G蛋白偶联受体 结构特点： 1）是由一条多肽链组成的糖蛋白，其中带有7个跨膜疏水区域；
2）其氨基末端朝向细胞外，而羧基末端则朝向细胞内基质； 3）氨基末端带有一些糖基化位点，而在细胞基质内的第三个袢和羧基末端有在蛋白激酶作用下发生磷酸化的位点。这些位点与受体活性调控有关。

111 G蛋白偶联受体的结构

112 G蛋白的概念 G蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称，一般是指任何可与鸟苷酸结合的蛋白质的总称。通常所说的G蛋白是信号转导途径中与受体偶联的鸟苷酸结合蛋白。

113 （3）单次跨膜受体又称为酪氨酸蛋白激酶受体，是细胞表面一大类受体家族。胞外配体大多是可溶性或膜结合的多肽或蛋白激素，包括胰岛素和多种生长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，并具有自磷酸化位点。

114 （4）具有鸟苷酸环化酶（GC）活性受体 配体：心钠素、鸟苷蛋白、NO、CO 2、胞内受体 配体：类固醇激素、甲状腺素

115 （三）受体活性的调节 （二）受体的作用特点 磷酸化和去磷酸化 1、高度专一性：选择与特定配体结合 2、高度亲和力：信息物质浓度低，但效应显著
3、可饱和性：增加配体浓度可使受体饱和 4、可逆性：发生效应后，配体和受体解离，受体可 再利用，配体被灭活 5、特定的作用模式：有组织特异性 （三）受体活性的调节 磷酸化和去磷酸化

116 三、信息的传递途径 （一）膜受体介导的信号转导途径 1、cAMP信号通路：激素 2、DAG、IP3、Ca2+-钙调蛋白激酶途径

117 G蛋白介导的细胞信号转导途径1 1、cAMP信号通路 Gs Gi cAMP α受体 受体 ＋ 腺苷酸环化酶 PKA － 靶蛋白 磷酸化
抑制型激素受体 激活型激素受体 腺苷酸环化酶 ＋ cAMP PKA 靶蛋白 磷酸化 靶基因 转录 G蛋白介导的细胞信号转导途径1

118 cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA） 结构：PKA是种变构酶，由2个催化亚基和2个调节亚基构成的四聚体，每个调节亚基上有2个cAMP结合位点。
激活:

119 该信号途径涉及的反应链可表示为： 激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶 →cAMP→依赖cAMP的蛋白激酶A→基因调控蛋白 →基因转录

120 DAG活化蛋白激酶C，三磷酸肌醇（IP3）动员细胞内Ca2+释放。
2、DAG、IP3、Ca2+-钙调蛋白激酶途径 这一信号系统是膜受体与其相应的配体分子结合后，通过膜上的G蛋白活化磷脂酶C（PLC），催化细胞膜上的4，5-二磷酸酯酰肌醇（PIP2）分解为两个重要的细胞内第二信使：二酰甘油（DAG）和IP3。 DAG活化蛋白激酶C，三磷酸肌醇（IP3）动员细胞内Ca2+释放。

121 G蛋白介导的信号转导途径 受体 G蛋白 AC PLC cAMP PIP2 IP3 PKA DAG Ca2+释放 靶基因 转录 靶蛋白 磷酸化
PKC 靶蛋白 磷酸化 G蛋白介导的信号转导途径

122 3、鸟苷酸环化酶信号转导途径 鸟苷酸环化酶(guanylyl cyclase,GC)信号转导途径存在于心血管系统和脑内，一氧化氮( NO合酶) 激活胞浆可溶性GC，增加cGMP生成，再经激活蛋白激酶G(protein kinase G,PKG)磷酸化靶蛋白发挥生物学作用

123 （二）胞内受体介导的信号转导途径

124 四、信息传递系统的交互联系 1、一条信息途径的成员可以参与激活和抑制另一条信息途径； 2、两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用； 3、一种信息分子可作用于几条信息传递途径。

125 因体内产生抗受体的 自身抗体而引起的疾病。
五、信息传递与疾病 (一) 受体缺陷疾病 (Autoimmune receptor disease) 因体内产生抗受体的 自身抗体而引起的疾病。

126 因存在抗乙酰胆碱受体的抗 体而引起的自身免疫性疾病。
重症肌无力 (myasthenia gravis) 因存在抗乙酰胆碱受体的抗 体而引起的自身免疫性疾病。

127 (二) G蛋白功能异常 霍乱 (Cholera) 霍乱是由于霍乱弧菌附着于小肠黏膜进行 繁殖而引起的急性腹泻。

128 思考题 1.掌握细胞信号转导的主要途径 2.熟悉配体.受体.第二信使.G蛋白的概念及它们之间的联系 3.了解细胞信号转导与医学的关系

129 第四节 细胞的分裂、分化、衰老与死亡 一、细胞分裂(cell division) 细胞通过分裂增生子代细胞的过程称为细胞分裂。 有丝分裂：体细胞 减数分裂：精子、卵子 方式：

130 （一）细胞周期和染色体 1、细胞周期：细胞从上一次有丝分 裂结束开始到下一次 有丝分裂结束为止所 经历的全过程。

131 DNA合成前期（G1期） DNA合成期（S期） 间期 细胞周期 DNA合成后期（G2期） 前期 中期 有丝分裂期（M期） 后期 末期 G2期
中的细胞 末期 M期 G1期 G0期

132

133 G1期（DNA合成前期） 特点：RNA、结构蛋白和酶蛋白的大量 合成，为DNA复制作准备。

134 S期（DNA合成期） 特点： DNA分子的复制及染色质的装配 CCTGTGGAG GGACACCTC DNA

135 G2期（DNA合成后期） 特点：RNA、蛋白质的合成，为细胞分裂 作准备。 2. 染色体 M期（有丝分裂期） 特点：细胞核消失，染色体出现。

136 （二）有丝分裂﹝体细胞的增殖方式﹞ 有丝分裂细胞分裂一次，DNA复制一次，染色体同时也分裂一次，并且平均分到两个子细胞中，

137 间 期 前 期 中 期 后 期 末 期 （二）有丝分裂﹝体细胞的增殖方式﹞

138 各期特点如下： 1.染色质螺旋 2.核膜核仁 消失 3.纺锤体形成 1.染色体形成 2.“赤道板”形 成 1.着丝粒分离 2.染色体移向
前期 1.染色质螺旋 2.核膜核仁 消失 3.纺锤体形成 中期 1.染色体形成 2.“赤道板”形 成 后期 1.着丝粒分离 2.染色体移向 两极 末期 1.染色体解旋 2.核膜核仁形 成 3.胞质分裂

139 有丝分裂的意义： 每个子细胞都含有与原来母细胞相同的染色体数，从而保证了机体所有细胞的染色体数（遗传物质）的恒定性。

140 有丝分裂期 核内染色质螺旋化形成染色体 染色体高度螺旋化排列细胞中央形成赤道板。 每条染色体的着丝粒纵裂， 染色单体分别移向细胞两极 染色体逐渐解螺旋而成染色质

141 （三）减数分裂 定义：生殖细胞在形成过程中特殊的分 裂方式， DNA只复制一次，细胞连续 分裂两次，结果产生染色体数目减半 的生殖细胞（配子：精子或卵子）。

142 卵细胞的形成过程

143 特点： 1、染色体数目减少一半 DNA复制一次，连续细胞分裂两次。
一个初级(精、卵) 母细胞形成的4个子细胞(精、卵)，染色体数目减少一半。 2、同源染色体配对 3、基因重组 同源染色体上的非姐妹染色单体的交换；同源染色体分离, 非同源染色体之间自由组合。 子细胞和母细胞之间的遗传性有差异。

144 同源染色体：指形态、大小、结构相同的一对染色体，一条来自父方，一条来自母方。

145 意 义 1. 保证生物体上下代之间体细胞染色体数目的恒定，维持遗传基础的稳定性。 2. 存在使生物遗传基础发生变异的机制，提高机体对环境的适应能力。

146 减数分裂的生物学意义 维持了遗传物质的稳定，保证了染色体数目的恒定。（体细胞2n=46，生殖细胞 配子：精子和卵子 n=23，） 精子 (n) 减数分裂 精原、卵原细胞 (2n) 受精 合子(2n) 生物体 卵子 (n)

147 有丝分裂 减数分裂 1.细胞类型 体细胞 生殖细胞  一次 2. DNA复制  一次 3.细胞分裂次数 一次 二次 4.子细胞数目 二个 四个 5.染色体数目 不变 减半

148 （cell differentiation）
二、 细胞分化 （cell differentiation） （一）细胞分化的概念 细胞分化是指从受精卵到一个个体的发育过程中细胞之间逐渐产生稳定差异的过程。细胞分化也可以说是细胞由形态和功能非专一性（非特化性）状态向形态和功能的专一性（特化性）状态转变的过程。

149 脂肪细胞 神经细胞 肌肉细胞 骨细胞 红细胞

150 （二）细胞分化的基本特点 1、方向性和稳定性 2、细胞的时空分化 3、一次性和持续性细胞分化 4、分化的不对称性 细胞质分配的不对称性
组织器官发育的不对称性 性别决定和分化上的不对称性

151 （三）细胞的分化发育潜能（分化能力） 1、细胞的全能性
单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力称为细胞全能性。这种细胞可以分化为全身各种类型的细胞，从而可以形成各种器官。 哺乳动物和人类的受精卵； 早期的胚胎细胞（受精卵-胚泡）

152 2、细胞的多能性 　对于动物细胞尤其是高等动物细胞随着胚胎的发育（三胚层形成之后），细胞逐渐丧失了发育成为个体的能力，仅具有分化成为有限细胞类型的潜能，这种潜能称为细胞的多能性。 3、细胞的单能性 　细胞的单能性是指细胞具有分化为某一种类型细胞的能力称为细胞的单能性。

153 2、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响 （四） 影响细胞分化的因素 1、卵细胞质对早期胚胎细胞决定的作用
亲代的卵母细胞的胞质分配的不均质性 2、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响 （1） 细胞核对细胞质的作用 细胞核对细胞质具有决定作用，核内基因表达改变胞质成分。

154 胞质成分的改变影响核基因表达的环境，进而对基因表达进行调节。
（2）细胞质对细胞核的影响 胞质成分的改变影响核基因表达的环境，进而对基因表达进行调节。 3、细胞间相互作用对细胞分化的影响 （1） 胚胎诱导 在胚胎发育过程中，胚层之间相互促进分化的正向作用称为胚胎诱导或者分化诱导。

155 完成分化的细胞可以通过产生抑素来抑制附近的细胞进行同样的分化，这就是分化抑制。
（2）分化抑制 完成分化的细胞可以通过产生抑素来抑制附近的细胞进行同样的分化，这就是分化抑制。 4、激素对细胞分化的影响 激素对远距离靶细胞分化调控。 如性激素引起第二性征的发育

156 三、 细胞衰老和死亡 细胞衰老和机体衰老是两个概念

157 （一）个体衰老和细胞衰老 1、个体衰老 个体衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程。 其特征：1）衰老受遗传控制。2）衰老受中枢神经系统影响。3）衰老受环境条件影响。4）用-衰老慢。5）不均衡。

158 2、细胞衰老的概念与特征 （1）细胞衰老的概念
通常所讲的衰老是指生物体发育成熟后，随着年龄的增长机体细胞在形态结构和生理功能方面出现的一系列慢性、进行性、退化性的变化。

159 （2）细胞衰老的特征 1）细胞内原生质和水分减少。 2）色素颗粒沉积。
色素颗粒是衰老细胞中常见的一种结构，也叫做老年色素、脂褐素、透明腊体等。在光镜下呈黄褐色的圆形或椭圆形颗粒，它在胞浆中沉积随老年化过程而逐渐增加。

160 3）膜系统的变化 细胞膜的流动性降低，易破裂；
（年轻的细胞膜呈典型的液晶相 衰老的细胞呈凝固相或固态相） 受体-配体复合物的形成效能降低。

161 核膜内折 4）细胞器的变化 线粒体的变化：数量减少、体积增大。 5） 细胞核的变化
核膜内折是细胞核在衰老过程中最明显的变化，神经细胞尤其明显。内折随着年龄的增大而增大，最终的结果是导致核膜破裂。

162 核仁裂解 染色质的固缩化 染色质的固缩化是另一个明显的变化。染色质的固缩化和染色质蛋白的二硫键有关。
在酵母衰老细胞中观察到核仁裂解为小体的现象

163 6）化学组成和生化反应的改变 蛋白质合成的速度下降 细胞内酶的活性和含量有所改变
近年来的研究表明，在衰老过程中，蛋白质合成速率降低是由于核糖体的效率和准确性降低和蛋白质延伸因子的数量和活性降低所致。 细胞内酶的活性和含量有所改变

164 1、定义：细胞死亡的一般定义是细胞生命现象的不可逆停止。细胞死亡存在于整个生命过程中。
（二） 细胞死亡 1、定义：细胞死亡的一般定义是细胞生命现象的不可逆停止。细胞死亡存在于整个生命过程中。 成体中如红细胞、白细胞、上皮细胞。

165 是由外部的化学、物理或生物因素的侵袭而造成的细胞崩溃裂解。
2、细胞死亡的方式 病理性死亡（坏死）： 是由外部的化学、物理或生物因素的侵袭而造成的细胞崩溃裂解。

166 细胞凋亡（Apoptsic） 细胞凋亡是由基因决定的为了更好的适应环境而主动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的遗传机制程序性调控，所以常常称为程序性细胞死亡（programmed cell death,PCD）

167 3.细胞凋亡的生物学意义 (1)维持内环境的稳定. 通过细胞凋亡可以清除机体不再需要的细胞而不引起炎症反应。 如:蝌蚪尾的消失；
机体衰老细胞的清除. (2)确保正常的生长发育 如:胚胎手和脚的发育; 神经系统的发育 (3)积极参与机体防御 如:病毒感染细胞后,细胞通过DNA片段化阻止病毒DNA复制

168 （1）形态学特征 1） 凋亡的起始 细胞膜的变化 微绒毛消失，细胞间接触消失； 膜表面出现芽状突起；
4、细胞凋亡的特征 凋亡的起始 （1）形态学特征 1） 凋亡的起始 细胞膜的变化 微绒毛消失，细胞间接触消失； 膜表面出现芽状突起； 细胞膜皱缩但保存完整，未丧失选择通透性。 凋亡小体的形成 凋亡小体被临近 的细胞吞噬

169 细胞核的变化 细胞质的变化 细胞质浓缩； 线粒体大体保存完整； 内质网囊腔膨胀，并逐渐和质膜融合。
染色体固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿核膜分布； 细胞核裂解为碎块。

170 3）凋亡小体被临近的细胞吞噬 细胞核裂解为碎块后和某些细胞器一起聚集，为反折的细胞膜所包围，以后逐渐分隔形成表面光滑的单个的凋亡小体。
2） 凋亡小体的形成 细胞核裂解为碎块后和某些细胞器一起聚集，为反折的细胞膜所包围，以后逐渐分隔形成表面光滑的单个的凋亡小体。 3）凋亡小体被临近的细胞吞噬 单核巨噬细胞、上皮细胞、肿瘤细胞等。

171 1）染色质DNA的降解（主要特征） （2） 生化特征
细胞凋亡时，DNA发生核小体间的断裂，结果产生含有不同数量的核小体片段，每个核小体片段都是200bp的整数倍，琼脂糖凝胶电泳时，形成梯状条带。 2）组织转谷胺酰胺酶（tTG）积累并达到较高水平。

172 小鼠胸腺细胞凋亡照片

173 细胞凋亡的过程 接受凋亡信号 凋亡调控分子间的相互作用 Caspase家族活化(14个成员) 进入连续反应过程

174 5、细胞凋亡和坏死的区别 细胞凋亡是基因控制的细胞主动自杀过程，而坏死是极端的物理、化学或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。
两者的主要区别是 细胞凋亡不引起炎症反应 坏死引起炎症反应。

175

176 细胞凋亡与坏死的比较

177 思考题 1、简述细胞增殖周期间期和分裂期的 主要特点？ 2、有丝分裂和减数分裂的区别 3、细胞衰老的概念与特征 4、细胞死亡的方式
5、坏死和凋亡的比较

178   第五节 干细胞 一、概念 干细胞(stem cell)是指一类具有无限或较长期的自我更新能力、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体，可通过分裂维持自身细胞群的大小，也可进一步分化为各种不同的组织细胞。

179 二、干 细 胞 的 类 型 全能干细胞 分化潜能 多能干细胞 单能干细胞 干细胞 胚胎干细胞 发育阶段 成体干细胞

180 哺乳动物的生命起源于受精卵，受精卵经卵裂进行增殖并分化成200多种不同类型的细胞而发育成一个完整个体，细胞的这种潜能称全能性，相应的，具有这种潜能的细胞即称为全能干细胞。

181 受精卵经卵裂分裂3次之前所产生的每个细胞仍保持这种全能性，此时，将其中任意一细胞移入子宫中，均可发育成一个完整个体。

182 囊胚期，即开始了整个胚胎的最早期分化，此时形成的内细胞团即已失去了发育成完整个体的能力，但仍具有分化成包括生殖细胞在内的各种类型细胞的潜能，即所谓的多能干细胞。

183 多能干细胞可分化成几种特定类型的细胞，如间充质干细胞能分化成骨、肌肉、软骨、脂肪及其它结缔组织。
单能干细胞则只能分化成一种细胞，如神经干细胞只能分化成神经元。

184 三、干细胞的生物学特征 （一） 形态和生化特征 （二） 增殖特征 形态特征—圆形或椭圆形，核质比大； 生化特征—较高的端粒酶活性。
1、增殖的缓慢性 2、增殖系统的自稳定性： 干细胞的对称分裂；干细胞的不对称分裂

185 （三）干细胞的分化特征 胚胎干细胞定向分化为神经细胞、胰岛样细胞、心肌细胞等。
成体干细胞也具有较强的可塑性，不同组织来源的成体干细胞间可以相互转化。 参与定向分化的因子及控制干细胞向不同方向分化的分子机制，还有待于进一步研究。

186 胚胎干细胞是指存在于早期胚胎中具有多分化潜能的细胞。胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持未分化状态，具有分化为胎儿或成体各种细胞类型的潜能。
四、胚胎干细胞（ES细胞） （一）胚胎干细胞的概念 胚胎干细胞是指存在于早期胚胎中具有多分化潜能的细胞。胚胎干细胞可以在体外无限扩增并保持未分化状态，具有分化为胎儿或成体各种细胞类型的潜能。

187 （二）胚胎干细胞的主要特征 1、形态特征 体积小、核大，有一个或多个核仁； 胚胎干细胞克隆紧密堆积，无明显 的界限，形似鸟巢。

188 2、生化特征 表达OCT-4蛋白 具有碱性磷酸酶和端粒酶活性 表达SSEA-3、SSEA-4、 TRA-1-60等阶段特异性胚胎抗原
无X染色体失活。

189 3、胚胎干细胞的分化潜能 胚胎干细胞给同源动物皮下注射形成胚胎组织瘤。瘤组织包括胃上皮（内胚层）、平滑肌和横纹肌（中胚层）、神经节（外胚层）； 胚胎干细胞和正常胚胎嵌合可以形成各种组织和器官。

190 心肌细胞 体外定向分化 上皮细胞 胚胎干细胞 适当条件 脂肪细胞 神经细胞

191 基础研究 1、生产克隆动物 2、生产转基因动物 3、加快组织工程的发展 4、用于细胞治疗 5、新型药物的研究 6、研究胚胎发育的基因调控
（三）胚胎干细胞的应用 基础研究 1、生产克隆动物 2、生产转基因动物 3、加快组织工程的发展 4、用于细胞治疗 5、新型药物的研究 6、研究胚胎发育的基因调控 临床应用 干细胞替代疗法的临床应用

192 五、成体干细胞 （一）成体干细胞的概念 为胎儿或成体已分化组织中存在的未分化的细胞。它保持自我更新的能力和具有分化为该组织特定形态特征和独特功能的各种类型细胞的能力。

193 （二）成体干细胞的特点 数量少，难以识别、分离纯化 体外培养时不能长时间增殖 具有可塑性（神经干细胞—造血干细胞）
在完全分化前经历一个中间类型-祖细胞阶段

194 （三）成体干细胞的应用 1、 什么是造血干细胞？ 造血干细胞（HSCs）
造血干细胞是从血液或骨髓中分离到的具有以下一些特性的细胞：能自我更新、能分化成一些具有组织特化的细胞、能从骨髓中游离出来进入血液循环、能发生程序性死亡的细胞。

195 2.造血干细胞的来源 骨髓； 外周血； 脐带血； 胎儿造血系统； 胚胎干细胞和胚胎生殖细胞。

196 （1）采集供体者的造血干细胞（骨髓、外周血、脐带血），并与受体进行HLA配型；
3.造血干细胞的移植 （1）采集供体者的造血干细胞（骨髓、外周血、脐带血），并与受体进行HLA配型； （2）移植前处理 超大剂量的放疗、化疗尽量消灭肿瘤细胞，同时抑制患者的免疫系统，使供体者的造血干细胞可以顺利植入; （3）将造血干细胞输入到受体者体内，造血干细胞会自动定居到脊髓。

197 其它成体干细胞（自学） 间充质干细胞 神经干细胞 表皮干细胞 肠干细胞 肝干细胞

198 思考题 1、干细胞的概念及分类 2、胚胎干细胞是全能干细胞吗?