细胞基本结构 医学细胞生物学_PPT幻灯片
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细胞生物学课件(共137张PPT)
DNA存在细胞核和线粒体内，携带和传递遗传信息， 决定细胞和个体的基因型（gene type)。
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA 遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进 而通过核小体相位改变影响基因表达 。
核小体的性质及结构要点示意图（引自等）
在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，
比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。
Chromatin Packing
Chromatin Packing
Section 3 基因与基因组
• 基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基 本单位。
• 基因组：是指某种生物所包含的全套基
因。
人类基因组的C值在3＊109 bp ； 病毒含 103~105bp；细菌含105~107bp；
基因与蛋白质
（１）铺展染色质的电镜观察
Isolated from interphase nucleus: 30nm thick Chromatin unpacked, show the nuclesome
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质,部分酶解片
段检测结果
（３）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建 技术研究染色质结晶颗粒
五、分子及细胞生物学研究技术
基因组的维持
真核基因组的结构
染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
1
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA 遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进 而通过核小体相位改变影响基因表达 。
核小体的性质及结构要点示意图（引自等）
在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，
比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。
Chromatin Packing
Chromatin Packing
Section 3 基因与基因组
• 基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基 本单位。
• 基因组：是指某种生物所包含的全套基
因。
人类基因组的C值在3＊109 bp ； 病毒含 103~105bp；细菌含105~107bp；
基因与蛋白质
（１）铺展染色质的电镜观察
Isolated from interphase nucleus: 30nm thick Chromatin unpacked, show the nuclesome
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质,部分酶解片
段检测结果
（３）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建 技术研究染色质结晶颗粒
五、分子及细胞生物学研究技术
基因组的维持
真核基因组的结构
染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
1
医学细胞生物学ppt课件
B
C
糖异生作用
非糖物质如乳酸、甘油等转变为葡萄糖或糖 原的过程，以维持血糖水平稳定。
糖代谢的调控机制
包括激素调节（如胰岛素、胰高血糖素）和 酶活性的调节（如己糖激酶、磷酸果糖激酶 等）。
D
脂类代谢过程及意义
脂肪酸的合成与分解
脂肪酸在细胞内的合成主要发 生在肝和脂肪组织，而分解则 主要发生在需要能量的组织如
包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA为模板合成RNA的过程
，而翻译则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
02 03
蛋白质降解
细胞内蛋白质的降解主要通过溶酶体途径和泛素-蛋白酶体途径进行。 溶酶体途径主要降解细胞内受损或老化的蛋白质，而泛素-蛋白酶体途 径则主要降解短寿命或异常蛋白质。
蛋白质代谢的调控机制
凋亡途径和调控机制
凋亡途径
外源性途径（死亡受体介导）、内源性途径（线粒体介导）。
调控机制
Bcl-2家族蛋白、Caspase家族蛋白酶、IAP家族蛋白等参与凋亡调控，通过信号转导途径实现细胞凋 亡。
医学相关疾病与细胞生物学关
05
系
肿瘤发生发展过程中细胞变化
肿瘤细胞增殖失控
正常细胞增殖受到严格调控，而肿瘤 细胞能够逃避这些调控机制，实现无 限增殖。
医学领域应用
在医学领域，细胞生物学被广泛应用于疾病的诊断、治疗及预防等方面，如肿 瘤学、免疫学、神经生物学等。
意义
细胞生物学的研究对于揭示生命现象的本质和规律具有重要意义，同时也有助 于推动医学科学的进步和发展，提高人类健康水平。
细胞结构与功能
02
细胞膜组成与功能
01
细胞膜的主要成分
脂质、蛋白质和糖类
细胞生物学ppt课件完整版
原核与真核细胞区别
原核细胞：无核膜包被的细胞 核，遗传物质裸露，细胞器简 单，只有核糖体一种细胞器。
真核细胞：有核膜包被的细胞 核，遗传物质被核膜包裹，细 胞器复杂多样，包括线粒体、 叶绿体、内质网等。
原核与真核细胞的主要区别： 有无以核膜为界限的细胞核。
细胞大小、形态与功能关系
细胞大小
01
不同生物和同一生物不同部位的细胞大小差异很大，细胞大小Biblioteka 03细胞质基质与细胞器
细胞质基质组成及作用
组成：水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核 苷酸和多种酶等。
01
为细胞内的生化反应提供场所；
03
02
作用
04
维持细胞形态；
参与细胞内物质运输；
05
06
与能量转换有关。
线粒体结构和功能
01
结构：线粒体由外膜、内膜和 基质组成，内膜向内折叠形成
嵴，嵴上有基粒。
膜受体介导信号传导途径
G蛋白偶联受体介导的信号传导途径
当配体与G蛋白偶联受体结合后，激活G蛋白，进而激活或抑制下游效应器，产 生生物学效应。如肾上腺素与β受体结合后，激活腺苷酸环化酶，产生cAMP， 进而激活PKA等激酶产生生物学效应。
酶联型受体介导的信号传导途径
当配体与酶联型受体结合后，激活受体本身具有的酶活性，催化下游底物产生生 物学效应。如胰岛素与胰岛素受体结合后，激活受体酪氨酸激酶活性，催化下游 底物产生生物学效应。
细胞核
真核细胞的重要结构，包 含遗传物质DNA和RNA， 控制细胞的代谢和遗传。
02
细胞膜及其功能
膜组成与结构特点
膜组成
主要由脂质、蛋白质和糖类组成，其中脂质双层是膜的基本骨架，蛋白质镶嵌 或贯穿于脂质双层中，糖类与蛋白质和脂质结合形成糖蛋白和糖脂。
绪论3细胞_PPT幻灯片
1905年，J.Farmer 和J.More把进行有性生殖的生 物体的生殖细胞使染色体数目减半的分裂方式称为减 数分裂。
中心体、高尔基体、线粒体等细胞器的发现
透射电镜
四、分子细胞生物学时代
1. 1944年，美国人O. Avery，C. Macleod和M. McCarthy等人通过肺炎球菌转化实验证明DNA是遗传物质。
12.1983年，美国人K.B.Mullis 发明PCR仪，于1993年获诺贝尔化学奖。1988年美国Cetus 公 司获PCR技术专利，1990年其诊断试剂盒和仪器的销售额达2600 万美元。
13.1990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划”,计划在15年内投入30亿美元以上的资金 进行人类基因组分析。我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短 臂上约30Mb的测序任务。2000年6月28日人类基因组工作草图完成。
第二节 细胞研究的模型——模式生物
与细胞的生命意义
大肠杆菌 酿酒酵母
拟南芥 海胆
斑马鱼 小鼠
第三节 细胞生物学特征
细胞生物学（Cell Biology） ：
以细胞为研究对象，经历了从显微水平 （细胞整体）到亚显微水平（细胞超微结构） 和分子水平的发展过程，成为今天在分子层次 上研究细胞精细结构和生命活动规律的学科。
细胞（cell）：有机体结构与功 能的基本单位（除了病毒），是 一切生命活动的基本单位。
• 细胞是构成有机体的基本单位。 • 细胞是代谢与功能的基本单位。 • 细胞是有机体生长发育的基础。 • 细胞遗传的基本单位。 • 没有细胞就没有完整的生命。
细胞是构成有机体的基本单位
形状：多样，但同种细胞的形状一般 是固定的。
14.1990年，美国国立卫生研究院，给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首 例基因治疗。这种疾病因腺苷脱氨酶（ADA）基因变异引起。
中心体、高尔基体、线粒体等细胞器的发现
透射电镜
四、分子细胞生物学时代
1. 1944年，美国人O. Avery，C. Macleod和M. McCarthy等人通过肺炎球菌转化实验证明DNA是遗传物质。
12.1983年，美国人K.B.Mullis 发明PCR仪，于1993年获诺贝尔化学奖。1988年美国Cetus 公 司获PCR技术专利，1990年其诊断试剂盒和仪器的销售额达2600 万美元。
13.1990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划”,计划在15年内投入30亿美元以上的资金 进行人类基因组分析。我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短 臂上约30Mb的测序任务。2000年6月28日人类基因组工作草图完成。
第二节 细胞研究的模型——模式生物
与细胞的生命意义
大肠杆菌 酿酒酵母
拟南芥 海胆
斑马鱼 小鼠
第三节 细胞生物学特征
细胞生物学（Cell Biology） ：
以细胞为研究对象，经历了从显微水平 （细胞整体）到亚显微水平（细胞超微结构） 和分子水平的发展过程，成为今天在分子层次 上研究细胞精细结构和生命活动规律的学科。
细胞（cell）：有机体结构与功 能的基本单位（除了病毒），是 一切生命活动的基本单位。
• 细胞是构成有机体的基本单位。 • 细胞是代谢与功能的基本单位。 • 细胞是有机体生长发育的基础。 • 细胞遗传的基本单位。 • 没有细胞就没有完整的生命。
细胞是构成有机体的基本单位
形状：多样，但同种细胞的形状一般 是固定的。
14.1990年，美国国立卫生研究院，给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首 例基因治疗。这种疾病因腺苷脱氨酶（ADA）基因变异引起。
《医学细胞生物学》PPT课件
激光共聚焦扫描显微镜
绿蓝 色色 为为 微细 管胞
核
激光共聚焦扫描显微镜用激光作扫描光源，由于激光束的波长较短， 光束很细，所以共焦激光扫描显微镜有较高的分辨力，大约是普通光 学显微镜的3倍。
调焦深度不一样时，就可以获得样品不同深度层次的图像，这些 图像信息都储于计算机内，通过计算机分析和模拟，就能显示细胞样 品的立体结构。
1932年Ruska发明了以电子束为光源，用 电磁场作透镜的电子显微镜 。 电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍 透射电子显微镜 扫描电子显微镜
透射电子显微镜
RER的形态
显 与分子生物学技术
细胞化学技术
组织化学或细胞化学染色：是利用染色剂可同细胞的某种成分发生反应而着色 的原理，对某种成分进行定性或定位研究的技术。
分子杂交技术
具有互补核苷酸序列的两条单链核苷酸分子片段，在适当条件下，通过氢键 结合，形成DNA-DNA，DNA-RNA或RNA-RNA杂交的双链分子。 这种技术可用来测定单链分子核苷酸序列间是否具有互补关系。
人类染色体 端粒DNA的 荧光原位杂交
最初是使用带放射性的DNA探针，通过放射自显影 来显示位置。后来又发明了免疫探针法，将探针核 苷酸的侧链加以改造，探针杂交后，其侧链可被带 有荧光标记的抗体所识别，从而显示出位置。
显微光谱分析技术
细胞中有一些成分具有特定的吸收光谱，核酸、蛋白质、细胞色素、维生素 等都有自己特征性的吸收曲线。例如，核酸的吸收波长为260nm，而蛋白质 的则为280nm。根据细胞成分所具有的这种特性，可利用显微分光光度计对 某些成分进行定位、定性，甚至定量测定
放射自显影术
用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、 更新、作用机理、作用部位等等。 原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，将标本 制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，组织中的放射性即可使乳胶感光。显 示还原的黑色银颗粒，即可得知标本中标记物的准确位置和数量。
细胞概述基本结构和模式生物幻灯片PPT
细胞概述基本结构和模式生物幻 灯片PPT
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1.1 细胞生物学导读
:?什么是细胞生物学 细胞生物学〞(Cell Biology)是“书中第一页说： 指，以细胞的构造和功能为主线，在各个 层次上研究细胞生命活动根本规律的科学 以亚“细胞生物学〞是指“。我想可能修改为 细胞的构造和功能为主线，以各个层次上 研究细胞器的生命活动规律和细胞整体水 平调控规律为主要内容的学科〞更确切些 。
A single 200 m cell, the
human egg, with sperm, which are also single cells.
Large single cells: fossilized dinosaur eggs. 已形成化石的恐龙卵细 胞
The types of biological molecules at make up various cellular structure
生命树分成三个主要的分 支
1) Subkingdom Archaean
古细菌亚门
2)Subkingdom Bacteria
细菌亚门
3）Eukarya
真核生物亚门
Eubacteria(真细菌),
Lactococcus lactis, which are
used to produce cheese.
a mass of archaebacteria(古细菌),
(Methanosarcina 产甲烷菌)，极端厌氧，
利用CO2和H2合成甲烷产生能量。一 些种群生长在牛胃中。
The bacterium Salmonella
The difference between prokaryotic and eukaryotic flagela
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1.1 细胞生物学导读
:?什么是细胞生物学 细胞生物学〞(Cell Biology)是“书中第一页说： 指，以细胞的构造和功能为主线，在各个 层次上研究细胞生命活动根本规律的科学 以亚“细胞生物学〞是指“。我想可能修改为 细胞的构造和功能为主线，以各个层次上 研究细胞器的生命活动规律和细胞整体水 平调控规律为主要内容的学科〞更确切些 。
A single 200 m cell, the
human egg, with sperm, which are also single cells.
Large single cells: fossilized dinosaur eggs. 已形成化石的恐龙卵细 胞
The types of biological molecules at make up various cellular structure
生命树分成三个主要的分 支
1) Subkingdom Archaean
古细菌亚门
2)Subkingdom Bacteria
细菌亚门
3）Eukarya
真核生物亚门
Eubacteria(真细菌),
Lactococcus lactis, which are
used to produce cheese.
a mass of archaebacteria(古细菌),
(Methanosarcina 产甲烷菌)，极端厌氧，
利用CO2和H2合成甲烷产生能量。一 些种群生长在牛胃中。
The bacterium Salmonella
The difference between prokaryotic and eukaryotic flagela
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转运时大多数和分子伴侣hsc70结合的前体蛋白 复合物与外膜上的受体相结合，后者与内膜接触 点共同形成跨膜通道使前体蛋白得以通过。
当前体蛋白到达目的地后，被蛋白酶水解， 然后在分子伴侣的作用下重新折叠，形成 成熟蛋白发挥功能。
核糖体Ribosome
an organelle composed of rRNA and ribosomal proteins.
微管蛋白一般以异二聚体形式存在，主要 有α和β两种亚单位。
每一个异二聚体都有GTP/GDP、Mg2＋、 Ca2＋ 、秋水仙素和长春碱的结合位点
微管结合蛋白
微管相关蛋白(microtubule-associated protein, MAP) ：结合在微管表面，可以 稳定微管的结构，参与微管的装配。
微管聚合蛋白：增加装配起始点，提高起 始速度。
微管存在形式
细胞中的微管以单管(singlet)、二联管 (doublet)、三联管(triplet)的形式存在。
微管的组装
按照细胞的需 要，微管可进 行快速的组装 与去组装
纺锤丝 -- 动态微管 （dynamic microtubule）
鞭毛 -- 稳定微管 （stable microtubule）
核糖体组装时rRNA 折叠成复杂的三维结 构，组成核糖体的骨 架
核糖体的活性部位
mRNA结合位点 A部位、P部位 T因子 G因子 E部位
细胞骨架Cytoskeleton
The cytoskeleton is a network of protein filaments throughout the cell’s cytoplasm.
微管的体外组装
踏车现象
影响因素：GTP与蛋白浓度、温度、离子 浓度、PH、药物
微管的组装
体内装配时受严格的时间与空间控制
时间：受细胞周期运行控制 -- 纺锤体 空间：MTOC（microtubule organizing center）
微管由中心外周物 质 （pericentriolar material，PCM） 中发射生长出来。
线粒体定位
基质
内膜 膜间腔 外膜
部分核编码的线粒体蛋白
蛋白质
乙醇脱氢酶（酵母） 氨甲酰磷酸合酶（哺乳动物） 柠檬酸合酶（citrate synthase）与其他柠檬酸酶 DNA聚合酶 F1ATP酶亚单位α（除植物外）β、γ、δ（某些真菌） Mn2+超氧物岐化酶 鸟氨酸转氨酶（哺乳动物） 鸟氨酸转氨甲酰酶（哺乳动物） 核糖体蛋白质 RNA聚合酶 ADP/ATP 反向转运体（antiporter） 复合体Ⅲ亚基1、2、5（铁-硫蛋白）、6、7 复合体Ⅳ（COX）亚基4，5，6，7 F0ATP酶 生热蛋白（thermogenin） 细胞色素c 细胞色素c过氧化物酶 细胞色素b2和c1（复合体Ⅲ亚基） 线粒体孔蛋白（porin）P70
运进线粒体的核编码蛋白质都在N端有一段 基质导入序列（matrix targeting sequence, MTS），可与线粒体内外膜上 相应的受体相互识别并结合。
线粒体前体蛋白在输送时还依赖分子伴侣 的协助，从而防止紧密折叠构象的形成， 也能防止已疏松蛋白的再聚集。
分子伴侣（molecular chaperone）是一 类能够协助其它多肽进行正常折叠、组装、 转运、降解的蛋白。
核编码蛋白质的线粒体转运
线粒体中有大约有1000个基因产物，其中仅37 个基因产物由线粒体基因组编码，因此线粒体内 大多数参与电子传递链的蛋白都是核编码的线粒 体蛋白。
线粒体所需要的大部分蛋白质仍需要由核基因编 码，且是在细胞质中合成后再运进线粒体，所以 线粒体的生长和增殖受核基因组和线粒体基因组 的共同控制，也称线粒体是具有半自主性的细胞 器。
线粒体Mitochondrion
"cellular power plants” -- convert organic materials into ATP.
形态：与种类、生理状况有关，受酸碱度、渗透 压的影响
数量分布： 不同细胞、生理状况相差很大，集中 于代谢旺盛区域
线粒体的结构
两层膜封闭的膜囊结构：外膜、内膜、膜 间腔和基质
与核基因组相比，线粒体基因组非 常紧凑，只含少量非编码序列。
蛋白质基因(13个)
mt基因组
（37个基因）
rRNA 基因
(2个)
tRNA基因(22个)
Cytb 基因（1个）
ATP酶复合体 亚单位基因
(2个)
氢酶基因
(7个)
16SrRNA基因(1个) 12SrRNA基因(1个)
化酶系、蛋白质与核酸合成酶系
线粒体基因组
一个线粒体内可含有一至数个DNA分子。 mtDNA不与组蛋白结合，主要编码供线粒体自身
使用的tRNA、rRNA和一部分蛋白质，所使用的 遗传密码也有着与核基因密码不同的含义。
线粒体DNA呈双链环状，复制方 式为半保留复制。mtDNA全长 16569 bp，共编码37个基因，根 据转录物离心后的不同密度可分为 重链和轻链。
Microfilaments (Actin filaments) Intermediate filaments Microtubules
微管
呈中空的圆柱状结构， 管壁由13条原纤维 (protofilaments)纵向 排列而成
主要成分是微管蛋白 （tubulin）和微管结合 蛋白。
微管蛋白（tubulin）
外膜由脂类、蛋白质构成，通透性强 内膜蛋白质含量高，高度选择性通透 嵴cristae 基质
化学组成
含120多种酶 DNA、RNA 、核糖体 外膜：合成线粒体脂类的酶（单胺氧化酶） 内膜：呼吸链酶系、ATP合成酶系（细胞色素氧
化酶） 基质：三羧酸循环反应酶系、丙酮酸与脂肪酸氧
It translates mRNA into a polypeptide chain.
存在于细胞质及线粒体中，核内也有相似 颗粒。
核糖体的结构
电镜显示核糖体的 结构均有大小两个 亚单位。
两个亚基在核仁中分别合成， 经核孔运送出核后以特定形 式聚合组装。
多聚核糖体（polyribosome）