医学细胞生物学终课件.ppt
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- 医学 细胞生物学 课件
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1、第一篇 医学细胞生物学第一章 医学细胞生物学概述第二章 生命的基本单位-细胞第三章 细胞膜第四章 细胞质第五章 细胞核第六章 细胞增值第七章 干细胞与细胞工程医学细胞生物学终1医学细胞生物学终2重点难点重点难点重点:重点:(1)细胞生物学的概念 (2)细胞生物学的研究内容 (3)细胞生物学学的发展历程 (4)医学细胞生物学与细胞生物学的关系 难点:难点:医学细胞生物学的研究方法 医学细胞生物学终3u细胞生物学细胞生物学(cell biology):从细胞的显微水平、亚显微水平和分子水平三个水平对细胞的各种生命活动开展研究,探讨细胞的基本生命活动规律的科学。u医学细胞生物学(医学细胞生物学(me
2、dical):运用细胞生物学的理论和方法,研究人体细胞的形态结构与功能等生命活动规律和人类疾病、发生发展和防治的科学。第一节第一节 医学细胞生物学及其研究内容医学细胞生物学及其研究内容医学细胞生物学终4 细胞的形态和结构细胞的形态和结构 代谢代谢 增殖和分化增殖和分化 遗传和变异遗传和变异 衰老和死亡衰老和死亡 起源与进化起源与进化 兴奋与运动兴奋与运动 信息传递信息传递细胞生物学研究内容细胞生物学研究内容医学细胞生物学终51.细胞的发现和细胞学说创立时期:细胞的发现和细胞学说创立时期:166519世纪中叶以形态描述为主的生物科学时期显微镜、细胞学说2.经典细胞学时期:经典细胞学时期:19世纪
3、中叶到20世纪初期在显微镜下的细胞形态和分裂活动的描述原生质、细胞分裂、细胞器3.实验细胞学时期:实验细胞学时期:20世纪初到20世纪中叶采用多种实验手段对细胞的生理生化功能进行研究;细胞学与各门学科的交融与汇合;4.亚显微结构与分子细胞学时期:亚显微结构与分子细胞学时期:20世纪中叶至今电子显微镜、分子生物学的研究医学细胞生物学终6 细胞生物学是医学的重要基础生物和医学:两者关系密切,现代共同发展。生物和医学:两者关系密切,现代共同发展。医学细胞生物学终7 显微镜技术显微镜技术光学显微镜光学显微镜电子显微镜电子显微镜R=0.2m 500 显微结构R=0.1nm 1,000,000 亚显微结构
4、组成:组成:(1)光学放大系统(2)照明系统(3)机械和支架系统组织切片制备过程:组织切片制备过程:固定、包埋、切片、染色1、光学显微镜、光学显微镜第二节第二节 医学细胞生物学的研究方法医学细胞生物学的研究方法 利用光学原理,利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。医学细胞生物学终8结构:结构:(1)电子束照明系统(2)成像系统(3)真空系统(4)观察记录系统(5)电源系统电镜标本制备技术:电镜标本制备技术:固定、脱水、包埋、切片、染色分辨率分辨率是指能够区分相近两点的最小距离(R),分辨率由光源的波长、物镜的镜口角、介质折射率三种因素决定。R=0
5、.61/n Sin=0.61/NA 放大率:放大率:最终成像的大小与原物体大小的比值。2、电子显微镜、电子显微镜 根据电子光学原理,用电子束作为光源,电磁透镜代替光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。医学细胞生物学终9 细胞的分离和培养细胞的分离和培养1、制备单个细胞悬液、制备单个细胞悬液 将组织制备成游离的细胞悬液通过破坏细胞外基质和细胞间连接来获得。经典方法是:经典方法是:蛋白水解酶蛋白水解酶(胰蛋白酶酶或胶原酶):消化细胞间结合物质金属离子螯合物(金属离子螯合物(如乙二铵四乙酸(EDTA):除去细胞互相黏着所依赖的Ca2+医学细胞生物学终102、分离不同类型细胞、分离
6、不同类型细胞(一)差速离心或密度梯度离心(一)差速离心或密度梯度离心差速离心差速离心 原理:根据细胞的大小不同进行细胞的分离 方法:从低速到高速逐级沉降 分离对象:体积、质量差别较大的颗粒密度梯度离心密度梯度离心 原理:分离的细胞组分放在已形成密度梯度的物质(如蔗糖)溶液的表面,在这种条件下进行离心,不同组分以不同的沉降速度沉降,形成不同的沉降带。(二)流式细胞技术(二)流式细胞技术 利用流式细胞仪从多细胞悬液中分离目的细胞。样品处理:用带有荧光的特异抗体标记待分离的细胞 分离速度:2万个细胞/S 分离纯度:95%医学细胞生物学终113、细胞培养、细胞培养 细胞在体外的培养技术,即无菌条件下,
7、从活体组织分离出特定细胞,模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件,使之能够继续生存、生长以至增殖的方法。(原代培养、传代培养、细胞系)u原代培养:原代培养:直接从体内获取的组织或细胞进行的首次培养。u传代培养:传代培养:当原代细胞经增殖达到一定密度后,将细胞分散,从一个培养器以一定比例移到另一个或几个容器中的扩大培养。u细胞系:细胞系:将无休止进行繁殖并带有癌变特点,在培养条件中可无限地传代的细胞。4、细胞融合、细胞融合 真核细胞通过介导和培养,两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程医学细胞生物学终12 细胞组分的分级分离细胞组分的分级分离将细胞进行裂解,获得各种有功能的细胞器和生物大分
8、子技术,叫分级分离。(方法同细胞的分离)医学细胞生物学终13第二章第二章 生命的基本单位生命的基本单位-细胞细胞医学细胞生物学终14重点难点重点:(1)掌握细胞的化学组成 (2)核酸、DNA、RNA、蛋白质的结构功能难点:(1)DNA与RNA的区别 (2)原核细胞与真核细胞结构和功能的异同医学细胞生物学终15元素组成元素组成主要元素:主要元素:C.H.O.N 4种少量元素:少量元素:S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe 8种微量元素:微量元素:Cu.Zn.Mn.Co.I.Br.F.Si.Sr.Ba 10种分子组成分子组成无机化合物:无机化合物:水、无机盐有机化合物:有机化合物:糖、脂、维生
9、素、蛋白质(酶)、核酸。第一节第一节 细胞的化学组成细胞的化学组成医学细胞生物学终16u细胞的小分子物质细胞的小分子物质一、水一、水水是细胞内最重要的无机小分子,占细胞总重量的70%。大多数代谢过程都需要水参与。二、无机盐二、无机盐占细胞总重量的19%左右,以离子形式存在。维持细胞内的渗透压和酸碱平衡。作为酶的辅助因子。三、有机小分子三、有机小分子是细胞代谢过程中的中间产物,也是构成生物大分子的基本单位。主要包括:单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸。医学细胞生物学终17细胞的大分子物质细胞的大分子物质一、核酸一、核酸(一)核酸的化学组成(一)核酸的化学组成种类:脱氧核糖
10、核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)基本结构单位:基本结构单位:核苷酸 碱基DNA 核苷 核苷酸 戊糖RNA 磷酸1、碱基、碱基碱基组成:A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)、U(尿嘧啶)(图1所示)DNA是A、T、C、G(不含U);RNA是A、U、C、G(不含T)互补配对原则必须是:A和T(或U)配对,C和G配对医学细胞生物学终18医学细胞生物学终192、戊糖(五碳糖)、戊糖(五碳糖)RNA中的戊糖是D-核糖(即在2号位上连接的是一个羟基);DNA中的戊糖是D-2-脱氧核糖(即在2号位上只连一个H)。医学细胞生物学终203、核苷、核苷 核苷是戊糖与碱基之间以糖苷键(glyc
11、osidic bond)相连接而成。戊糖中C-1与嘧啶碱的N-1或者与嘌吟碱的N9相连接,戊糖与碱基间的连接键是N-C键,一般称为N-糖苷键。医学细胞生物学终214、核苷酸、核苷酸 核苷中的戊糖5碳原子上羟基被磷酸酯化形成核苷酸。核苷酸分为核糖核苷酸与脱氧核糖核苷酸两大类。依据磷酸基团的多少,有一磷酸核苷、二磷酸核苷、三磷酸核苷。医学细胞生物学终22(二)(二)DNA的结构与功能的结构与功能1953年Watson和Crick提出B-DNA分子的双螺旋结构模型。DNA的基本单位是脱氧核苷酸,脱氧核苷酸是由一分子磷酸,脱氧核糖和含氮碱基来组成。如图:医学细胞生物学终23(1)碱基互补配对原则)碱基
12、互补配对原则 碱基只有4种:A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)互补配对原则必须是:A和T配对,C和G配对。C+T+A+G=1,C=G,A=T。(2)DNA的自我复制的自我复制 DNA分子的自我复制指的是以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。DNA分子通过自我复制,使遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。医学细胞生物学终24()RNA的结构、功能与分类的结构、功能与分类碱基的组成:碱基的组成:A(腺嘌呤)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)、U(尿嘧啶)碱基互补原则:A和U互补,C和G互补。RNA的分类:的分类:信使RNA(mRNA):指导特定蛋白质合成过程。
13、转运RNA(tRNA):转运氨基酸,参与蛋白质的合成。核糖体RNA(rRNA):是核糖体组成成分。医学细胞生物学终25医学细胞生物学终26二、蛋白质二、蛋白质功能:功能:构成细胞的主要成分,是各种生命物质的主要结构基础。基本结构单位:基本结构单位:氨基酸基本化学键:基本化学键:肽键氨基酸:氨基酸:参与组成蛋白质的氨基酸有20种,主要以侧链(R)区别-蛋白质特异性和多样性。氨基酸通过肽键相连形成多肽链。医学细胞生物学终27(1)蛋白质的化学组成)蛋白质的化学组成蛋白质是由C,H,O,N,P,S等元素组成。(2)蛋白质的化学组成)蛋白质的化学组成一级结构:肽键,少量二硫键二级结构:a螺旋和-折叠。
14、三级结构:三维空间结构。四级结构:多肽链间通过次级键相互形成空间结构。其中,每个具有独立三级结构的多肽链单位称亚基。医学细胞生物学终28(3)蛋白质的结构和功能的关系)蛋白质的结构和功能的关系多肽链合成,形成一定的空间构象是其功能活性基础,被破坏则活性丧失,复性后,构象复原,活性也能再恢复。(4)酶)酶具有催化作用的蛋白质。酶的特点:具有高效性,专一性和多样性。医学细胞生物学终29三、脂类三、脂类组成:组成:1、三酰甘油(脂肪、甘油三酯)2、类脂功能:1、构成细胞膜的主要成分;2、能量。四、糖类四、糖类 细胞中主要的能源物质。糖类有单糖、寡糖和多糖等。1、糖蛋白2、糖脂医学细胞生物学终30(一
15、)细胞的基本共性(一)细胞的基本共性所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸,作为遗传信息储存、复制与转录的载体。所有细胞都有核糖体。所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。(二)细胞的大小、形态和数目(自学)(二)细胞的大小、形态和数目(自学)第二节第二节 细胞的大小和形态细胞的大小和形态医学细胞生物学终31原核细胞原核细胞原核细胞的基本特点:原核细胞的基本特点:(1)遗传的信息量小,遗传信息载体仅由一个裸露的环状DNA构成;(2)细胞内没有分化具有专门结构与功能的细胞器和细胞核支原体支原体(mycoplasma)是目前发现最小、最简单的细
16、胞,直径只有0.1-0.3m。它具有的唯一细胞器是核糖体。细菌是原核细胞的典型代表细菌是原核细胞的典型代表细菌的形态结构细菌的形态结构 基本结构:基本结构:核区、细胞膜、细胞壁、细胞质、细胞质、核糖体 特殊结构:特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛第三节第三节 原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞医学细胞生物学终32真核细胞真核细胞生物膜系统:生物膜系统:质膜、各种独立、重要的内膜系统。遗传信息表达结构系统:遗传信息表达结构系统:染色质、核仁、核糖体。细胞骨架系统:细胞骨架系统:胞质骨架(微丝、微管、中间纤维)与核骨架(核基质、核纤层)核糖体与胞质溶胶医学细胞生物学终33原核细胞与真核细胞的比较原核细胞
17、与真核细胞的比较特征特征 原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小细胞核细胞核细胞器细胞器核糖体核糖体染色体染色体内膜系统内膜系统细胞骨架细胞骨架细胞壁细胞壁转录和翻译转录和翻译细胞分裂细胞分裂较小(较小(110m)无核仁和核膜无核仁和核膜无(除核糖体外)无(除核糖体外)70S(50S+30S)只有一条只有一条DNA,DNA裸露不与组蛋裸露不与组蛋白和酸性蛋白结合,染色体为单数。白和酸性蛋白结合,染色体为单数。无无无无主要组分为肽聚糖主要组分为肽聚糖出现在同一时间和地点出现在同一时间和地点(细胞质中)(细胞质中)无丝分裂无丝分裂较大(较大(10100 m)有核仁和核膜有核仁和核膜有各种
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