生物学相关基础简介PPT课件.ppt

1、1.人体的机体组织人体的机体组织1人体由有机质和无机质构成细胞，由细胞人体由有机质和无机质构成细胞，由细胞与细胞间质组成组织，由组织构成器官。与细胞间质组成组织，由组织构成器官。组织是一种具有生物活性的复合材料组织是一种具有生物活性的复合材料组织的结构和性质取决于组成物的化学、组织的结构和性质取决于组成物的化学、物理性质及各组分的相对含量物理性质及各组分的相对含量例如：例如：神经组织：几乎完全由细胞组成神经组织：几乎完全由细胞组成骨骼：由骨骼胶原纤维和矿物质组成，仅含骨骼：由骨骼胶原纤维和矿物质组成，仅含少量的细胞和基质。少量的细胞和基质。2机体的主要功能：新陈代谢：人体新陈代谢：人体外界环境

2、外界环境兴奋性：机体对刺激有起反应的能力兴奋性：机体对刺激有起反应的能力适应性：机体对环境变化的适应适应性：机体对环境变化的适应l神经调节神经调节l体液调节体液调节l器官组织细胞的自身能力器官组织细胞的自身能力32. 2. 细胞细胞 细胞是活体组织形成的基础，一定情况下，它们可以单独存细胞是活体组织形成的基础，一定情况下，它们可以单独存活。活。一些生物体，如细菌、原生动物和一些藻类，由一些生物体，如细菌、原生动物和一些藻类，由单个细胞组成。但是大多数细胞是多细胞生物体的组成部分，单个细胞组成。但是大多数细胞是多细胞生物体的组成部分，一个典型的动物细胞悬浮在液体中是一个直径约为一个典型的动物细胞

3、悬浮在液体中是一个直径约为2020微米的微米的球，如图所示。球，如图所示。 大多数细胞在悬浮液中的生长不是很好，它们常常贴敷于某大多数细胞在悬浮液中的生长不是很好，它们常常贴敷于某一基质进行生长。一基质进行生长。光面内质网细胞核高尔基复合体核仁微管原生质膜泡囊糙面内质网染色质溶酶体线粒体微纤丝43. 细胞外基质（细胞外基质（EMC）由细胞合成并分泌到细胞外的各种生物大分子由细胞合成并分泌到细胞外的各种生物大分子各种生物大分子组装成高度水合的凝胶。各种生物大分子组装成高度水合的凝胶。构成细胞外基质的大分子种类：胶原、非胶原糖蛋构成细胞外基质的大分子种类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以

4、及弹性蛋白。白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白。EMC的功能：的功能：使组织具有弹性和抗压性使组织具有弹性和抗压性对物质转运有选择渗透性对物质转运有选择渗透性细胞表面的蛋白聚糖有传递信息作用细胞表面的蛋白聚糖有传递信息作用抗凝血功能抗凝血功能54.1 血液的主要组成及特征、功能1）组成：白蛋白白蛋白球蛋白球蛋白纤维蛋白原纤维蛋白原血血液液血浆血浆（50-60%）血细胞（血细胞（40-50%）水（水（91-92%）溶质（溶质（8-9%）Na+、K+、Ca2+、Mg2+HCO3-、Cl-、HPO32-、SO42-红细胞红细胞白细胞白细胞血小板血小板气体气体：O2、CO2小分子有机物小分子有机物电

5、解质电解质血浆蛋白血浆蛋白营养物质营养物质代谢终产物代谢终产物激素激素4. 血液血液67血浆血浆（中性粒细胞（淋巴细胞）全血离心后8细胞形态细胞形态9 红细胞的功能红细胞的功能运输运输O O2 2和和COCO2 2缓冲作用：在缓冲作用：在酸碱平衡酸碱平衡起一定的缓冲作用起一定的缓冲作用这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来这两项功能都是通过红细胞中的血红蛋白来实现的。如果红细胞破裂，血红蛋白释放实现的。如果红细胞破裂，血红蛋白释放出来，溶解于血浆中，即丧失上述功能。出来，溶解于血浆中，即丧失上述功能。2）红细胞）红细胞103）白细胞）白细胞白细胞有核，在血液中一般呈球形。白细胞有核，在血液中一

6、般呈球形。依据白细胞细胞核接触不同染色剂时，胞依据白细胞细胞核接触不同染色剂时，胞浆中是否产生特殊的嗜色颗粒可分为粒细浆中是否产生特殊的嗜色颗粒可分为粒细胞及无粒细胞。胞及无粒细胞。粒细胞又可依据所含嗜色颗粒特性不同而粒细胞又可依据所含嗜色颗粒特性不同而分为分为嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及中性嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及中性粒细胞粒细胞。物理细胞可分为物理细胞可分为单核细胞和淋巴细胞单核细胞和淋巴细胞。11 白细胞白细胞分类及数量分类及数量 总数总数:4.010.0 :4.010.0 10109 9/L/L 中性粒中性粒 neutrophil: 50%70% neutrophil: 50%70

7、% 嗜酸粒嗜酸粒 eosinophil: 0.5%5% eosinophil: 0.5%5% 嗜碱粒嗜碱粒 basophil: 0%1%basophil: 0%1% 单核细胞单核细胞 monocyte: 3%8%monocyte: 3%8% 淋巴细胞淋巴细胞 lymphocyte: 20%40%lymphocyte: 20%40%12 白细胞的主要功能白细胞的主要功能抵抗微生物的入侵和执行免疫功能，以维抵抗微生物的入侵和执行免疫功能，以维持机体的生存。白细胞也通常被称为持机体的生存。白细胞也通常被称为免疫免疫细胞细胞中性粒细胞和单核中性粒细胞和单核- -巨噬细胞可吞噬入侵机巨噬细胞可吞噬入侵机

8、体的微生物和其他义务，并可清除机体自体的微生物和其他义务，并可清除机体自身的坏死组织；身的坏死组织；淋巴细胞的主要功能是参与免疫反应。淋巴细胞的主要功能是参与免疫反应。13又称又称血栓细胞血栓细胞（thrombocyte） 形态：形态：呈两面微凸的圆盘状，平均面积呈两面微凸的圆盘状，平均面积8um2，受刺激时伸出伪足。受刺激时伸出伪足。4）血小板）血小板14l 血小板的功能血小板的功能 1. 1. 正常值正常值: :(100-300)(100-300)10109 9/L/L 50 50 10109 9/L /L 有出血倾向有出血倾向血小板过少血小板过少 则有出血倾向；则有出血倾向；血小板过多则

9、血栓形成血小板过多则血栓形成 2.2.功能功能: : 维持血管内皮的完整维持血管内皮的完整: :支持和修复支持和修复; ; 参与生理止血全过程参与生理止血全过程 参与凝血参与凝血: :如血小板磷脂如血小板磷脂,PF,PF3 3 促进和抑制纤维蛋白溶解促进和抑制纤维蛋白溶解: :血小板释放的血小板释放的5-HT5-HT刺激血管内皮释放血管激活物刺激血管内皮释放血管激活物, , 激活纤溶酶原而使纤维激活纤溶酶原而使纤维蛋白降解；血小板第蛋白降解；血小板第6 6因子因子( (抗纤维蛋白因子抗纤维蛋白因子,PF,PF6 6) )抑制抑制纤维蛋白溶解纤维蛋白溶解154.2 凝血和血栓的形成凝血和血栓的形

10、成（释放前列环素）1617血管损伤血管损伤血管内皮下血管内皮下组织暴露组织暴露血小板激活血小板激活（粘附、聚集、释放）（粘附、聚集、释放）血小板止血栓血小板止血栓（初期止血）（初期止血）血凝块形成与维持血凝块形成与维持（二期止血）（二期止血）凝血系统激活凝血系统激活纤维蛋白网形成纤维蛋白网形成血管收缩血管收缩（血小板因子）血小板因子）182.血流的冲刷和稀释作用 循环不息,使偶尔被激活的凝血因子被冲走; 稀释被激活的凝血因子;3. 纤维蛋白的吸附作用和巨噬细胞的吞噬作用: 吸附和吞噬凝血因子4.体内生理性抗凝物质 有三类: 丝氨酸蛋白酶抑制物 蛋白质细胞系统（肝素：防止血栓形成）蛋白质细胞系统

11、（肝素：防止血栓形成） 组织因子途径抑制物组织因子途径抑制物 4.3 4.3 血液凝固的控制血液凝固的控制( (体内抗凝系统体内抗凝系统) ) 1.血管内皮具有抗凝作用血管内皮具有抗凝作用194.4 动脉硬化动脉硬化与与支架介入治疗支架介入治疗及及其其支架内再狭窄支架内再狭窄20动脉硬化: 21支架植入技术支架植入技术利用穿刺、导管、球囊导管扩张和金属内利用穿刺、导管、球囊导管扩张和金属内支架植入等技术，使狭窄、闭塞的血管或支架植入等技术，使狭窄、闭塞的血管或腔道扩张、再通的技术。包括冠脉支架、腔道扩张、再通的技术。包括冠脉支架、肾动脉支架、脑血管支架、大动脉（主动肾动脉支架、脑血管支架、大动

12、脉（主动脉、腹动脉）血管支架、食道支架等脉、腹动脉）血管支架、食道支架等22血管支架内再狭窄血管支架内再狭窄什么是血管支架内再狭窄？什么是血管支架内再狭窄？植入血管支架材料引起的血栓植入血管支架材料引起的血栓( (凝血凝血) )过程，这是血管支过程，这是血管支架植入后易引起的并发症。金属裸支架再狭窄发生率约架植入后易引起的并发症。金属裸支架再狭窄发生率约为为30%30%，药物涂层支架，药物涂层支架再狭窄发生率小于再狭窄发生率小于10%10%。血管支架内再狭窄血管支架内再狭窄形成原因：形成原因：凝血过程是血液和外界材料接触后，在数秒内血浆蛋白凝血过程是血液和外界材料接触后，在数秒内血浆蛋白（白蛋

13、白，（白蛋白，- -球球蛋白和纤维蛋白蛋白和纤维蛋白）竞争吸附，接着是）竞争吸附，接着是血小板被活化粘着而形成血栓，即所谓血小板血栓反应。血小板被活化粘着而形成血栓，即所谓血小板血栓反应。与此同时，血液中的内、外因素等一系列凝固性蛋白的与此同时，血液中的内、外因素等一系列凝固性蛋白的串级活化反应而进一步使可溶性血纤维蛋白聚合成为不串级活化反应而进一步使可溶性血纤维蛋白聚合成为不溶性血纤维蛋白凝胶裹卷红血球，白血球，也裹进血小溶性血纤维蛋白凝胶裹卷红血球，白血球，也裹进血小板而形成红色血栓。板而形成红色血栓。23血管支架内再狭窄的形成血管支架内再狭窄的形成 A： 植入之前；植入之前； B：植入之

14、后，内膜和：植入之后，内膜和中层撕裂；中层撕裂； C：红细胞和富纤维蛋：红细胞和富纤维蛋白原血栓形成，及血小白原血栓形成，及血小板聚积；板聚积； D：内附壁血栓形成；：内附壁血栓形成； E：内膜和中层的平滑：内膜和中层的平滑肌细胞增殖和迁移导致肌细胞增殖和迁移导致内膜增生；内膜增生； F：血管晚期重塑引起：血管晚期重塑引起再狭窄。再狭窄。24药物涂层支架抑制再狭窄药物涂层支架抑制再狭窄25 5. 骨骼组织骨骼组织l骨骼是人体的力学支柱，承受着各种载荷的作骨骼是人体的力学支柱，承受着各种载荷的作用。用。l人体骨骼分为躯干、四肢和颅骨三大部分，每人体骨骼分为躯干、四肢和颅骨三大部分，每一部分都由许

15、多不同形状的骨相互连接而成，一部分都由许多不同形状的骨相互连接而成，组成了人体整个骨骼系统。组成了人体整个骨骼系统。l为了保证人体的正常生活、运动和劳动，每一为了保证人体的正常生活、运动和劳动，每一块骨都必须有足够的承载能力。它由两方面来块骨都必须有足够的承载能力。它由两方面来衡量：衡量：强度强度：在载荷作用下具有足够抵抗破坏的能力；：在载荷作用下具有足够抵抗破坏的能力；刚度刚度：在载荷作用下具有足够抵抗变形的能力。：在载荷作用下具有足够抵抗变形的能力。强度和刚度是骨的重要的力学性能，取决于它的强度和刚度是骨的重要的力学性能，取决于它的成分和结构。成分和结构。26骨的结构骨的结构27各种骨断裂

16、状态285.1 骨组织结构、成分及特点骨骨骨的成分骨的成分骨密质骨密质骨松质骨松质骨膜骨膜骨质骨质骨髓骨髓骨结构骨结构骨细胞骨细胞有机质有机质无机质：无机质：骨胶原纤维骨胶原纤维粘糖蛋白粘糖蛋白羟基磷灰石羟基磷灰石29有机质占质量的1/3，由骨胶原纤维和少量的粘蛋白组成。骨胶原纤维平行排列成束，借助粘蛋白粘合在一起，形成网状结构，使骨具有很大的弹性和韧性。骨胶原纤维具有良好的塑性，拉长时延伸率可达20%以上。无机盐占重量的2/3：主要成分为羟基磷灰石，分子式Ca10（）6（），它们是一些微小颗粒（长约，横截面积约），是骨质坚硬的主要因素。30骨骼组织是一种优化材料，其力学性达到了骨骼组织是一种

17、优化材料，其力学性达到了理性化，决定于它们的成分和结构理性化，决定于它们的成分和结构无机盐晶体牢固地贴附在纵向平行排列的无机盐晶体牢固地贴附在纵向平行排列的片状骨胶原纤维上，就形成一片片的骨板；片状骨胶原纤维上，就形成一片片的骨板；若贴附在相互交错的胶原纤维上，则形成若贴附在相互交错的胶原纤维上，则形成棒状骨小梁。棒状骨小梁。由于骨胶原纤维中存在有大量的无机盐晶由于骨胶原纤维中存在有大量的无机盐晶体，使骨组织既有较好的弹性与韧性，又体，使骨组织既有较好的弹性与韧性，又有较大的强度与刚度，成为抗压的支柱。有较大的强度与刚度，成为抗压的支柱。骨骼结构特点骨骼结构特点31骨表面有骨膜，它具有缓和受力

18、状态、使受力均骨表面有骨膜，它具有缓和受力状态、使受力均匀的作用。匀的作用。骨内部的骨髓腔，从受力构件来说，合理的结构。骨内部的骨髓腔，从受力构件来说，合理的结构。人体全身的块骨头，不论其形态和类型人体全身的块骨头，不论其形态和类型（分长、短、扁和不规则骨四种类型），都是由（分长、短、扁和不规则骨四种类型），都是由密质骨和松质骨构成。密质骨和松质骨构成。密质骨由整齐排列的板状骨板组成，致密坚硬，密质骨由整齐排列的板状骨板组成，致密坚硬，强度刚度大；强度刚度大；松质骨有棒状骨小梁互相交错、不规则排列而成，松质骨有棒状骨小梁互相交错、不规则排列而成，类似于工程上的桁架结构，能承受较大的弹性变类似于

19、工程上的桁架结构，能承受较大的弹性变形能力。形能力。这两种类型骨的不同分布，使骨骼的力学性能更这两种类型骨的不同分布，使骨骼的力学性能更趋于完美。趋于完美。32骨的功能和结构的适应性是长期进化的结果骨的功能和结构的适应性是长期进化的结果骨实现用最小的材料获得最大的功能的原骨实现用最小的材料获得最大的功能的原则。则。骨骼在外载荷作用下要发生变形，其内部骨骼在外载荷作用下要发生变形，其内部会产生应力，一般在受到不同形式的载荷会产生应力，一般在受到不同形式的载荷后的变形可分为拉伸与压缩、剪切、扭转后的变形可分为拉伸与压缩、剪切、扭转和弯曲等几种基本变形形式或几种基本变和弯曲等几种基本变形形式或几种基

20、本变形形式的复合，称复合变形。形形式的复合，称复合变形。335.2 骨的力学性能骨的力学性能轴向拉或压截面上的应力轴向拉或压截面上的应力骨骼在一对大小相等、方向相反的轴向外力作用骨骼在一对大小相等、方向相反的轴向外力作用下，发生沿骨的轴线方向的伸长或缩短的变形。下，发生沿骨的轴线方向的伸长或缩短的变形。例：例：l 人用双手拉单杠时，上肢长管状骨因受体重而被人用双手拉单杠时，上肢长管状骨因受体重而被拉伸拉伸轴向拉伸轴向拉伸l 人体站立时，下肢长管状骨受体重被压缩人体站立时，下肢长管状骨受体重被压缩轴轴压缩。压缩。34三种不同材料（钢、玻璃、骨）力三种不同材料（钢、玻璃、骨）力学应力应变曲线比较学

21、应力应变曲线比较钢为塑性材料，有明显的弹性阶段、屈服点和钢为塑性材料，有明显的弹性阶段、屈服点和屈服阶段，延伸率可达以上。屈服阶段，延伸率可达以上。玻璃为典型的脆性材料，无屈服点、无塑性区，玻璃为典型的脆性材料，无屈服点、无塑性区，断裂前几乎无塑性变形，延伸率很小。断裂前几乎无塑性变形，延伸率很小。润滑骨的力学性能介于塑性和脆性材料之间润滑骨的力学性能介于塑性和脆性材料之间骨骼的骨干部近似脆性材料骨骼的骨干部近似脆性材料骨压缩时应力应变曲线与拉伸时基本相似。压骨压缩时应力应变曲线与拉伸时基本相似。压缩极限应力大于拉伸的。缩极限应力大于拉伸的。35骨骼在损伤治疗和愈合中的生物力学问题骨骼在损伤治

22、疗和愈合中的生物力学问题应力应力是骨增生的主要因素是骨增生的主要因素l应力对骨的改变、生长和吸收起着重要的调节应力对骨的改变、生长和吸收起着重要的调节作用，对每一个骨要有一个合适的应力作用范作用，对每一个骨要有一个合适的应力作用范围。围。l机体生长阶段，骨增生多于骨吸收；机体生长阶段，骨增生多于骨吸收；l老年阶段，再吸收多于骨增生；老年阶段，再吸收多于骨增生；l成年阶段，骨增生和再吸收基本处于一种动态成年阶段，骨增生和再吸收基本处于一种动态平衡阶段。平衡阶段。l这种骨增生和再吸收除了受内分泌激素的影响这种骨增生和再吸收除了受内分泌激素的影响外，也受应力的影响。外，也受应力的影响。36弹性模量弹

23、性模量是骨修复材料的重要性能之一，应是骨修复材料的重要性能之一，应与所修复的人体骨与所修复的人体骨相匹配相匹配，过高或过低都，过高或过低都不能满足人体要求。不能满足人体要求。过高过高，在应力作用下，在应力作用下承受应力的人工骨将于自体骨产生不同的承受应力的人工骨将于自体骨产生不同的应变，在人工骨与自体骨的接触面处会产应变，在人工骨与自体骨的接触面处会产生相对位移，从而造成生相对位移，从而造成界面处松动界面处松动。长时。长时间作用下还会造成间作用下还会造成应力屏蔽应力屏蔽，引起自体骨，引起自体骨组织的功能组织的功能退化和吸收退化和吸收；过低，过低，在应力作在应力作用下变形较大，用下变形较大，起不

24、到固定和支撑作用起不到固定和支撑作用。37应力是骨增生的主要因素 如将大鼠的前两肢截肢，变为后两肢行走的动物，如将大鼠的前两肢截肢，变为后两肢行走的动物，因后肢所受应力增加，后肢的骨骼有明显的增粗，因后肢所受应力增加，后肢的骨骼有明显的增粗，密度增加，强度增加，这是由于应力的增加引起骨密度增加，强度增加，这是由于应力的增加引起骨增生所致。增生所致。 相反，若加于骨上面的应力减少，会使再吸收多于相反，若加于骨上面的应力减少，会使再吸收多于骨增生，骨骼就萎缩，骨质疏松。骨增生，骨骼就萎缩，骨质疏松。 将人从腰部以下用石膏固定周，结果表明固将人从腰部以下用石膏固定周，结果表明固定期骨含钙、磷量下降，

25、拆除石膏周后才会复原。定期骨含钙、磷量下降，拆除石膏周后才会复原。 对宇航员作失重实验，发现宇航员骨失钙，要做特对宇航员作失重实验，发现宇航员骨失钙，要做特殊体操可使钙恢复。殊体操可使钙恢复。38应力刺激对骨骼的再生和修复起重要作用应力刺激对骨骼的再生和修复起重要作用l骨是机体能再生和修复的组织：骨是机体能再生和修复的组织：修复组织的化学成分和物理性质与原骨组织相同；修复组织的化学成分和物理性质与原骨组织相同；必须在骨折部位施加一定的压应力，使之产生形必须在骨折部位施加一定的压应力，使之产生形 变变骨组织在形变下产生骨痂。骨组织在形变下产生骨痂。应力大，骨痂丰富，促使再生和愈合。应力大，骨痂丰

26、富，促使再生和愈合。骨折再接手术，经周，骨痂形成，并大量析骨折再接手术，经周，骨痂形成，并大量析出矿物质后，此时的骨骼已有了一定强度；出矿物质后，此时的骨骼已有了一定强度；开始一定的功能训练，增加应力，促使钙质的形成，开始一定的功能训练，增加应力，促使钙质的形成，增加强度；增加强度；经过周能全部愈合，达到原来的强度。经过周能全部愈合，达到原来的强度。39接骨板的应力遮挡保护作用l 应力遮挡保护作用是在两种不同弹性模量（骨骼和接骨板）应力遮挡保护作用是在两种不同弹性模量（骨骼和接骨板）之间，高弹性模量的接骨板（是骨的十倍）承担了更多的之间，高弹性模量的接骨板（是骨的十倍）承担了更多的复载，保护了

27、较低弹性模量的骨骼，使其少承载甚至不承复载，保护了较低弹性模量的骨骼，使其少承载甚至不承载。载。 骨折再接手术所使用的加压骨折再接手术所使用的加压内固定接骨板太坚硬或螺钉固内固定接骨板太坚硬或螺钉固定拧的太紧时，定拧的太紧时，反会因应力遮挡保护作用而使断骨四周的反会因应力遮挡保护作用而使断骨四周的骨外膜受不到应力，也不发生形变，骨痂不能形成。骨外膜受不到应力，也不发生形变，骨痂不能形成。 因断端部位缺少应受的压应力，使骨增生和再吸收不再处因断端部位缺少应受的压应力，使骨增生和再吸收不再处于平衡状态，再吸收超过了骨增生，于平衡状态，再吸收超过了骨增生，引起了骨质疏松引起了骨质疏松，强，强度明显减弱。这种加压坚硬内固定接骨板的应力遮挡作用度明显减弱。这种加压坚硬内固定接骨板的应力遮挡作用在手术治疗中应充分注意。在手术治疗中应充分注意。 有些学者认为，手术中机械固定中的螺栓拧得太紧而造成有些学者认为，手术中机械固定中的螺栓拧得太紧而造成断端局部应力集中，长时间的局部应力过大，反而引起骨断端局部应力集中，长时间的局部应力过大，反而引起骨的再吸收而萎缩，最终的再吸收而萎缩，最终使固定变松使固定变松了。所以，机械固定时了。所以，机械固定时的机械力应在一定适宜的应力范围，过大、过小都不适宜。的机械力应在一定适宜的应力范围，过大、过小都不适宜。40