细胞生物学课件全册完整教学课件4.ppt
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- 细胞生物学 课件 完整 教学
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1、医学细胞生物学 Cell 第一章 细胞生物学与医学 (cell biology) 第一节 细胞学的诞生与发展 (cytology) - 1590Janssen + 10 Cell from cellulae” 1668, J.Swammerdan 1674 A. van Leeuwenhoek 1777 W.Hewson 1781 F.Fontana 1805 G.R.TreviranuS 1812 J.Moldenhawer 1829 P.J.F.Turpin 1830 F.J.F.Meyen (Cell theory) 1838 Schleiden 1839 Schwann Matthia
2、s Jacob Schleiden Theodar Schwann Cell Theory : 1887 V.Beneden 1889 C.Golgi 1897 C.Garnier 1898 C.Benda : 1873 Schneider 1892 W.Flenning 1883 E.Beneden 1884 W.Hertwig and E.Strasburger J.Carnoy 1884 O.Hertwig 1892 2020 DNA RNA, RNA 1933 第二节 细胞生物学的兴起 (cell biology) 1. , 2. , , , , 3. 1. 2. 3. 4. : ,
3、1. 2. 3. 第三节 细胞生物学的发展趋势 第四节 细胞生物学在医学科学细胞生物学在医学科学 中的地位与作用中的地位与作用 第二章 细胞的起源与进化 第一节 细胞的起源 . . . 35 第二节 细胞的进化细胞的进化 - (DNARNA) - SARS H5N1 HIV DNA 第三章 细胞的基本特征 第一节 细胞的分子基础细胞的分子基础 C O HNSP 99% 4 1. : 85.0% 2. : 1.5% 3. 0.4% 4. 2.0% 5. 10.0% 6. DNA 0.4%; RNA 0.7% 90% C,H,O,N 1%微量元素微量元素 (B, Si, V, Mn, Co, Cu
4、, Zn, Mo) 9%: S, P, Na, Ca, K, Cl, Mg, Fe 70% K+Na+Mg2+Ca2+ Cl-HCO32-H2PO4-HPO42- 1% CH3CH2 nCOOH ATP (amino acid) nuleotide DNA, RNA A G T C U 由由单体单体聚合而成聚合而成 大小介于大分子与小分子之间大小介于大分子与小分子之间 有机物有机物 蛋白质蛋白质 脂类脂类 核酸核酸 糖类糖类 大分子大分子 1. , (-helix) (-pleated sheet) (triple helix, 3. , . 3 5 1. DNA : DNA,. RNA DN
5、A-; T U mRNAmessenger RNA tRNA (transfer RNA) rRNA (ribosomal RNA) mRNA, mRNA tRNA: mRNA rRNA:,; 5S,5.8S,18S,28S . 第二节 细胞的结构特征细胞的结构特征 (protoplasm) : 1215cm 0.1mm 0.1m 2030 m 21014 各类细胞各类细胞 结构结构、功能功能和所处环境不同和所处环境不同 形状和大小形状和大小 千差万别千差万别 骨细胞骨细胞 结缔组织细胞结缔组织细胞 卵细胞卵细胞 精子精子 毛细胞毛细胞 视杆细胞视杆细胞 神经神经 细胞细胞 立方上皮立方上皮
6、柱状上皮柱状上皮 细胞形状的多样性细胞形状的多样性 第三节 细胞的生命特征细胞的生命特征 , 第四章 细胞生物学的研究技术 Techniques in Cell Biology Preparatory observe put forward theoretics Design control tests Collect data Explain results Devise conclusion Refer to knowledge 第一节 细胞形态结构的观察 普通光镜普通光镜 特殊光镜特殊光镜 形态观察形态观察 扫描扫描电镜电镜 高压电镜高压电镜 透射电镜透射电镜 扫描隧道显微镜扫描隧道显微
7、镜 暗视野显微镜暗视野显微镜 相差显微镜相差显微镜 微分干涉差显微镜微分干涉差显微镜 荧光显微镜荧光显微镜 激光共聚焦显微镜激光共聚焦显微镜 光学显微镜光学显微镜 电子显微镜电子显微镜 扫描探针显微镜扫描探针显微镜 原子力显微镜原子力显微镜 microscopic structure- 普通光学显微镜普通光学显微镜 目镜 物镜 集光器 载物台 光源 H-E 相差显微镜相差显微镜 (phase contrast microscope) F. Zernike 1932 1953 微分干涉差差显微镜微分干涉差差显微镜 (differential interference contrast (DIC)
8、 microscope) Nomarski1952 DIC 暗视野显微镜暗视野显微镜 (dark field microscope) 4nm 50 DIC 荧光显微镜荧光显微镜 (Fluorescence Microscope) 分裂细胞的分裂细胞的 免疫荧光图像免疫荧光图像 荧光染料荧光染料 抗抗 体体 激光扫描共聚焦显微镜激光扫描共聚焦显微镜 (Laser Scanning Confocal Microscope, LSCM) submicroscpic structure- 0.2um ultramicroscopic structure- 0.2nm 40- 50nm 透射电镜透射电镜
9、 (transmission electron microscopeTEM ) 扫描电镜扫描电镜 (scanning electron microscopeSEM ) 3nm 120kV 10um 高压电镜高压电镜 (high voltage electron microscope) -196C etching 蚀刻蚀刻 断裂断裂 45 90 replica 复膜复膜 0.10.2nm 0.001nm DNARNA 扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜 (scanning tunneling microscopeSTM ) 原子力显微镜原子力显微镜 第二节 细胞的分离与培养细胞的分离与培养 flow
10、cytometer, FCM (fluorescence-activated cell sorting, FACS) cell fusion heterokaryon synkaryon hybrid cell line 第三节 细胞组分的分析细胞组分的分析 马达马达 冷冻冷冻 真空真空 沉降物沉降物 转子转子 装甲室装甲室 匀浆物匀浆物 肝脏肝脏 上清夜上清夜 完整完整 细胞细胞 完整完整 细胞细胞 1000g 20min 核核 线粒体线粒体 溶酶体溶酶体 过氧化物酶体过氧化物酶体 微粒体微粒体 内质网内质网 100000g 120min 105000g 20min DNase 静臵静臵20
11、min 10000g 20min 核糖体核糖体 凝胶过滤柱层析凝胶过滤柱层析 离子交换柱层析离子交换柱层析 亲合层析亲合层析 SDS-PAGE, western blotting, 2-D RNA RNARNA mRNA PCRNorthern mRNA DNA DNARNA RNADNA DNA 第四节 活细胞内分子的分析活细胞内分子的分析 常用常用3H胸腺嘧啶脱氧核苷显示胸腺嘧啶脱氧核苷显示DNA的放射自显影图像的放射自显影图像 第五节 细胞的活体内研究 transgenic mouse gene knockout mouse gene knockin mouse 第五章 细胞膜及其表面
12、( CELL MEMBRANE AND ITS SURFACE ) cell membrane plasma membrane biomembrane 第一节 细胞膜的分子结构和特性细胞膜的分子结构和特性 1.phospholipid -12 3 O P O OO- CH2 CH2 +NH3 CH2HCH2C OO CO CO O P O OO- CH2 C +NH3 CH2HCH2C OO COCO O P O OO- CH2 CH2 +N CH2HCH2C OO COCO COO-H CH3 CH3H3C R1R2R1R2R1R2 P O OO- CH2HCH2C OO CO CO R1R
13、2 H OH OH H OH OH H H OH O H OH PEPSPCPI OH P O O O - C H 2 H C H 2 C O O C O C O R 1 R 2 P E O P O OO- CH2 CH2 +NH 3 CH2HCH2C OO CO CO O P O OO- CH2 C +NH 3 CH2HCH2C OO CO CO O P O OO- CH2 CH2 +N CH2HCH2C OO COCO COO-H CH3 CH3H3C R1R2 R1R2R1R2 P O OO- CH2HCH2C OO CO CO R1R2 H OH OH H OH OH H H OH O
14、 H OH PEPSPCPI =12-241618 2. cholesterol 5 3. glycolipid 20-25% integral protein peripheral protein mosaic protein 1 transmembrane protein 1.integral protein 疏水性穿膜区 亲水区 亲水区 2. peripheral protein 附着在其他膜蛋白上的周边蛋白 膜蛋白 膜蛋白 附着 结合 与脂肪酸链 形成酰胺键 锚定至膜上 与异戊二烯基 团形成硫酯键 锚定至膜上 结合 (1)运输蛋白 (2)受体蛋白 (3)酶 (4)连接蛋白 膜蛋白 gl
15、ycolipid glycoprotein 胞外面 胞质面 磷脂 肽链 糖基 糖蛋白的寡糖链 糖蛋白的寡糖链 糖脂的寡糖链 糖脂的寡糖链 E. Overton 1895 E. Gorter 1925 J. Danielli 于大亚基上于大亚基上, 肽基肽基 转 移 后 将 释 放 的转 移 后 将 释 放 的 tRNA的位点的位点 GTP酶位点:酶位点:有有GTP 酶活性酶活性,可提供催化可提供催化 肽酰肽酰-tRNA从从A位转位转 移到移到P位的能量位的能量 肽酰基转移酶位点:肽酰基转移酶位点: 于小亚基上于小亚基上, 催化氨催化氨 基酸间形成肽键基酸间形成肽键 () rRNA 4050%
16、50 60% 80S 真核细胞的真核细胞的 细胞质核糖体细胞质核糖体 70S 原核细胞的原核细胞的 细胞质核糖体细胞质核糖体 rDNA rRNA rRNA 16S rRNA 5S rRNA 23S rRNA rRNArRNA具有高度复杂的二级结构具有高度复杂的二级结构 3 mRNA的核糖体的核糖体 结合部位结合部位 mRNA 游离核糖体游离核糖体 完整核糖体完整核糖体 结合结合mRNA 翻译结束翻译结束 RNA 蛋白质合成过程蛋白质合成过程 核糖体核糖体 mRNA tRNA 密码子信息密码子信息 合成场所合成场所 氨基酸转运氨基酸转运 密密 切切 配配 合合 1. mRNA 3 codon 2
17、. tRNA mRNA 3. rRNA tRNA (AP) mRNA mRNA rRNA 解码中心解码中心(decoding center) 肽基转移酶中心肽基转移酶中心 (peptidyl transferase center) 起始起始延伸延伸终止终止 N-端端 1. initiation factor, IF mRNA -tRNA mRNA AUG -tRNA mRNA P 小亚基小亚基-mRNA-Met-tRNAfmet mRNA 真核生物的起始因子真核生物的起始因子eIF-2在起始翻译中的作用图解在起始翻译中的作用图解 2. -tRNAA P AP PtRNA P mRNA5 3A
18、tRNAP 新新 肽肽 键键 的的 形形 成成 过过 程程 图图 解解 延伸(Elongation) 新形成的肽键新形成的肽键 3. tRNA tRNA mRNA 肽 链 合 成 的 起 始 肽 链 合 成 的 起 始 肽 链 合 成 的 延 伸 肽 链 合 成 的 延 伸 肽 链 合 成 的 终 止 肽 链 合 成 的 终 止 肽肽 链链 合合 成成 的的 过过 程程 图图 解解 (polyribosome) (A)(A) (B)(B) mRNA mRNA 第三节 内膜系统 (endomembrane system) 溶酶体溶酶体 高尔基复合体高尔基复合体 核膜核膜 质膜质膜 分泌泡分泌泡
19、内质网内质网 内膜系统内膜系统 细胞质溶质细胞质溶质 高尔基复合体高尔基复合体 溶酶体溶酶体 质膜质膜 分泌泡分泌泡 Endoplasmic reticulum, ER The endoplasmic reticulum Electron micrograph of part of a bat pancreatic cell. 微 粒 体 的 电 镜 形 态 (microsome) 微粒体不是细胞内的固微粒体不是细胞内的固 有结构有结构, 而是细胞在匀浆而是细胞在匀浆 过程中所分离出的一种过程中所分离出的一种 膜泡成分膜泡成分, 它由内膜系统它由内膜系统 中各组分的膜断片自然中各组分的膜断片自
20、然 卷曲而成卷曲而成,如内质网和如内质网和 高尔基复合体的膜等高尔基复合体的膜等。 3040 细胞色素P-450 内质网膜驻留激酶内质网膜驻留激酶 信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体 (signal-recognition particle receptor) 核糖体亲合蛋白核糖体亲合蛋白 葡萄糖-6-磷酸酶 网质蛋白网质蛋白 (reticulo-plasmin) (endoplasmin) (calreticulin) 贮积贮积Ca2+ 分子伴侣分子伴侣 (Ig heavy-chain-binding protein, BiP) (protein disulphide isomerase,
21、 PDI) 内内 质质 网网 的的 分分 布布 完整细胞内的内质网在核周形成网状三维结构。完整细胞内的内质网在核周形成网状三维结构。 糙面内质网糙面内质网 (rough endoplasmic reticulum, RER) 胞质面附着有核糖体,表面粗糙胞质面附着有核糖体,表面粗糙 光面内质网光面内质网 (smooth endoplasmic reticulum, SER) 无核糖体附着,表面光滑无核糖体附着,表面光滑 电镜下的光面内质网图象电镜下的光面内质网图象 糙面内质网的糙面内质网的EM图象图象 Rough ER Smooth ER RERRER SERSER形态形态 扁囊状扁囊状 合成
22、蛋白质合成蛋白质 小管或小囊状小管或小囊状 合成类固醇合成类固醇 胞质面胞质面(cytoplasmic face) 腔面腔面(luminal face) 小管小管 小囊小囊 内质网的内质网的三维立体结构三维立体结构 Smooth ER Rough ER 1. RER 的功能 PDI Bip N-连接糖基化连接糖基化 ER驻留蛋白驻留蛋白 运往其它部位的蛋白运往其它部位的蛋白 2. SER 的功能 SER 糖原颗粒糖原颗粒 SER腔腔 进入血液进入血液 SER膜膜 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖- -6- -磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖- -1 1- -磷酸磷酸 葡萄糖葡萄糖- -6- - 磷酸酶磷酸酶
23、磷酸化酶磷酸化酶 Pi 6- SER (detoxification) SER Ca2+ 内质网内质网 内质蛋白内质蛋白 钙网蛋白钙网蛋白 Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ 钙泵钙泵 Ca2+储备库储备库 Ca2+信号反应信号反应 内质网内质网 线粒体线粒体 Ca2+ signal sequence N- signal recognition
24、 particle, SRP SRP SRP- SRPSRP SRP G.Blobel因此项创见而荣获因此项创见而荣获1999年诺贝尔奖!年诺贝尔奖! Targeted to ER membra ne SRP SRP Golgi Complex (Golgi body) (Golgi Apparatus) (internal reticular apparatus) 1898C. Golgi (Golgi complex) 分枝状圆泡分枝状圆泡 2030nm 分枝状小管分枝状小管 大囊泡、小囊泡、大囊泡、小囊泡、 扁平囊扁平囊 弓形弓形 高尔基体的结构极性高尔基体的结构极性 形成面形成面(fo
25、rming face) 顺面顺面(Cis face) 6nm 凸面凸面 凹面凹面 成熟面成熟面(maturing face) 反面反面(Trans face) 10nm (TGN) (CGN) 胆固醇胆固醇 磷脂磷脂 糖脂糖脂 脂类脂类 (标记酶标记酶) 酶酶 硫胺素焦磷酸酶硫胺素焦磷酸酶 糖基转移酶糖基转移酶 酸性磷酸酶酸性磷酸酶 磷脂酶磷脂酶 溶酶体酶溶酶体酶 甘露糖转移酶甘露糖转移酶 N N- -乙酰半乳糖转移酶乙酰半乳糖转移酶 N N- -乙酰葡萄糖胺转移酶乙酰葡萄糖胺转移酶 岩藻糖转移酶岩藻糖转移酶 半乳糖转移酶半乳糖转移酶 唾液酸转移酶唾液酸转移酶 糖基转移酶糖基转移酶 脂类糖基化
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