《陈代谢专题复习》课件

陈代谢专题复习本课件将全面回顾人体内重要的陈代谢过程包括其机制、调节及相关疾病了,解这一领域的基础知识有助于深入理解生命活动的奥秘,陈代谢概述定义重要性主要过程研究意义细胞代谢是生物体内发生的一细胞代谢维持生命活动为生细胞代谢包括物质代谢和能量深入研究细胞代谢机制对于认,系列化学反应过程包括物质物体提供物质、能量和信息交代谢两大类过程涉及糖、脂识生命现象、预防和治疗疾病,,,代谢和能量代谢其中物质代换确保细胞正常生长发育和肪、蛋白质等营养物质的合成如癌症、糖尿病等代谢性疾病,谢指生物体内物质的合成、分功能活动了解细胞代谢机制分解和的产生利用这些具有重要意义未来仍需进一ATP解和转化而能量代谢则是生对于认识生命现象、诊断和治过程通过复杂的酶促反应和信步探索细胞代谢的复杂调控机,物体内能量的获取、转化和利疗疾病至关重要号调控机制进行精确调节制用细胞膜结构和功能细胞膜是细胞外围的保护性膜层由磷脂双层和各种膜蛋白组成它具有选择性,通透性能调节物质出入细胞同时细胞膜参与细胞信号传导、细胞间信息交流,,等重要生命活动细胞膜的主要结构成分包括磷脂分子、膜蛋白和胆固醇它们通过不同的分布和相互作用赋予细胞膜多种生理功能如维持细胞形态调节物质跨膜转运参与细,,,,胞间识别等主动运输跨膜转运1利用能量跨膜转运膜转运蛋白2负责将物质跨膜转运能量耗散3伴随物质跨膜转运主动运输是细胞膜上的转运蛋白利用细胞内外的能量差异对物质进行跨膜转运的过程这些转运蛋白能够将物质逆浓度梯度进行转运从,,而维持细胞内外物质的平衡主动运输过程需要消耗能量通常以的形式提供,ATP被动运输扩散分子从高浓度区域向低浓度区域自发移动不需要能量渗透水分子通过半透膜从低浓度区域向高浓度区域移动平衡渗透压通道蛋白溶质通过膜上的通道蛋白被动运输提高通透性渗透压与等渗平衡细胞中的溶质浓度可以产生渗透压这种压力会促使水分子通过半透膜进出细胞,当细胞内外渗透压达到平衡时就形成了等渗平衡状态这种状态对维持细胞体,积、细胞膜完整性和生理功能至关重要渗透压压力产生水分子流动的驱动力等渗平衡细胞内外渗透压平衡水分子往返自,由流通调节机制细胞膜上的各种渗透性离子通道和转运蛋白细胞膜电位细胞膜结构电位测量电位变化传导细胞膜由磷脂双层组成内含钠钾离子泵等利用微电极可测量细胞内外电位差从而研细胞膜电位的变化可引起电信号的传导如,,,蛋白质维持细胞膜电位差究细胞膜电位的特性和变化神经冲动的产生和传播,离子通道细胞膜上存在着各种不同类型的离子通道负责维持细胞内外电解,质浓度的平衡调节细胞膜电位离子通道可分为电压门控型、配,体门控型和机械敏感型参与神经冲动的传导、肌肉收缩等关键生,命活动离子通道的缺陷或异常可导致多种疾病如长综合征、癫痫、肌,QT萎缩等因此对离子通道的结构、功能及调控机制的研究对于疾病,的诊治具有重要意义神经冲动的产生和传导去极化1细胞膜表面通道开启内流导致膜电位降低Na+,Na+动作电位2电位差达到阈值快速产生短暂的脉冲电流,传导3动作电位沿着轴突膜快速传播刺激下一个节点,重极化4通道关闭通道开启外流使膜电位恢复Na+,K+,K+神经冲动的产生和传导是神经细胞进行信息传递的核心机制当神经元树突受到刺激时引起细胞膜局部去极化如果达到阈值就会产生动作电位这,,个动作电位随后沿着神经元轴突快速传播最终到达突触并释放神经递质从而将信号传递给下一个神经元或者效应器细胞整个过程严格遵循各种电,,化学信息转换机制具有高度的时空精确性,肌肉收缩刺激信号1神经冲动或化学信号会刺激肌肉细胞膜上的受体引发肌肉收缩,的过程开始钙离子流入2刺激信号使肌小管内的钙离子释放流入细胞质与肌纤维蛋白产,生相互作用肌纤维滑动3肌球蛋白与肌动蛋白发生交替连接与断开使肌纤维在肌小管内,相互滑动从而缩短肌肉,感光细胞视网膜感光细胞嗅觉感光细胞听觉感光细胞视网膜上含有两种主要的感光细胞棒状位于鼻腔内的嗅觉感光细胞能够感受气味分位于耳蜗内的听觉感光细胞能够感受声波振——细胞和锥状细胞分别负责暗适应和色觉子并将信号转化为神经冲动传递到大脑实动并将信号转化为神经冲动传递到大脑实,,,,,它们通过视觉信号传递到大脑实现视觉功现嗅觉功能现听觉功能,能化学感受器化学感受器是一类特殊的感受器细胞能检测和感知化学物质的变化从而引发生,,理反应这类细胞广泛分布于动物体内在味觉、嗅觉、痛觉等感知系统中扮演,关键角色化学感受器可分为两大类一类是外周感受器如口腔、鼻腔和皮肤上的化学感受:,器另一类是内部感受器如血液中的化学感受器它们能检测血糖、值、氧气;,pH含量等变化从而调节相关生理功能,免疫细胞免疫细胞特点重要类型免疫细胞包括淋巴细胞、单核细白细胞包括细胞、细胞、自然T B胞、粒细胞等具有识别、响应和杀伤细胞等每种细胞都有独特的,,清除外来入侵物的重要作用功能和特点免疫生理机制免疫细胞通过抗原识别、细胞免疫、体液免疫等多种机制发挥免疫调节作用维持机体免疫平衡,抗原抗体反应抗原识别1抗原分子在免疫细胞表面的受体上结合抗体产生2免疫细胞被激活产生特异性抗体抗原中和3抗体与抗原结合中和抗原活性免疫效应4通过补体、吞噬、细胞毒性等机制清除抗原抗原抗体反应是机体免疫系统识别并清除外来病原体的关键过程当免疫细胞识别到抗原时会激活产生特异性抗体抗体与抗原相结合可中和抗原,活性并通过补体、吞噬等机制最终清除抗原这是人体保护自身免受病原侵害的重要免疫防御反应,细胞信号传导机制细胞表面受体细胞表面的各种受体可识别并结合信号分子启动细胞内信号传导通路,信号传递分子细胞内的蛋白激酶、结合蛋白等分子参与信号在细胞内的传递GTP核内转录因子信号最终调控基因表达引发细胞生理反应实现细胞功能的调节,,胞内信号传导通路受体配体结合-1细胞表面受体与特异性配体结合触发信号传导级联反应,二次信使激活2激活的受体激发次级信使分子的产生如、等,cAMP IP3信号转导通路3次级信使触发一系列蛋白质磷酸化激活下游信号转导通路,细胞增殖与凋亡细胞增殖细胞凋亡12细胞增殖是生命体生长与更新细胞凋亡是一种有序的细胞自的基础通过细胞分裂和增生实杀过程是正常细胞更新和发育,,现增殖调控失衡会导致肿瘤所需凋亡失常会导致一些疾等疾病病增殖凋亡细胞周期调控3vs.4细胞增殖和凋亡的精细平衡对细胞周期的精准调控决定细胞维持细胞稳态和组织功能至关是否分裂、何时分裂从而维持,重要两者的失衡可引发疾病组织正常增殖与凋亡细胞周期调控细胞周期阶段1包括期、期、期和期G1S G2M周期检查点2确保细胞每个阶段都正常进行关键调控蛋白3如、等调控细胞周期cyclin CDK信号通路调控4包括生长因子、损伤等调控DNA细胞周期是生命活动的基础其精密的调控机制决定了细胞正常分裂与增殖周期检查点和关键调控蛋白确保每个阶段都能顺利进行而外界信号通路,,的调控则使细胞能及时应对环境变化只有细胞周期调控机制正常细胞才能健康稳定地分裂增殖,细胞命运决定细胞分化干细胞潜能不同类型细胞的特化发展过程包括形态、功能和基因表达的干细胞的多分化能力决定了其在组织再生和器官修复中的重,变化要作用命运调控因子表观遗传调控特定的转录因子、信号分子等控制了细胞命运的确定和维持甲基化和组蛋白修饰影响基因表达是细胞命运决定的重DNA,要机制干细胞与组织再生干细胞具有自我更新和多能分化的潜能可以转化为多种细胞类型,,为组织修复和再生提供源头干细胞在体内受到精细调控能够感,知损伤并激活修复机制为受损组织恢复功能通过干细胞技术可,,以体外扩增干细胞并诱导其分化应用于再生医学,细胞应激反应应激源应激信号应激应答应激失常细胞会面临各种来自内部和外这些应激源会导致细胞内外环细胞会启动多种应急机制如若应激反应失控或持续会导,,部的应激源如营养缺乏、化境发生改变引发一系列应激激活热休克反应、调控基因表致细胞损伤、衰老甚至凋亡,,,学毒物、高温、辐射等需要信号如浓度升高、氧化达、修复受损细胞结构等最进而引发多种疾病如神经退,,Ca2+,,及时做出应激反应以维持正常应激等从而启动相应的应激终恢复细胞稳态适应环境变行性疾病、心血管疾病等,,生理功能应答机制化细胞代谢调控基因调控基因表达和信号通路的调控,确保细胞代谢过程的有序进行酶活性调控通过调控关键代谢酶的活性,平衡细胞内代谢过程的速率能量感知与响应细胞能量状态的感知和调控,确保代谢供给与细胞需求的平衡细胞信号通路细胞内外信号的传递和响应,调动多种代谢途径以适应环境变化肿瘤细胞代谢特点10K肿瘤细胞数量肿瘤中可能积累达数万倍的癌细胞70%糖代谢占比肿瘤细胞高度依赖糖解来获取能量2X乳酸产生量肿瘤细胞产生的乳酸是正常细胞的倍以上2肿瘤细胞代谢发生重大改变与正常细胞不同主要特点包括高度依赖糖解代谢、大量产生乳酸、核酸和脂肪,酸合成水平显著增高这些特点支持了肿瘤细胞的快速增殖和侵袭性细胞代谢异常与疾病代谢紊乱线粒体功能障碍细胞代谢过程中的失衡可导致多种疾细胞能量代谢的关键场所线粒体出现病如糖尿病、肥胖症、高血脂等这问题会导致神经肌肉疾病、代谢性疾,,些异常会影响细胞的生长、分化和功病和肿瘤等能氧化应激信号传导紊乱过度的自由基及活性氧会导致损细胞内外信号通路的失调会造成细胞DNA伤、蛋白质失活和膜脂质过氧化引发增殖失控、自噬功能障碍等导致肿瘤,,神经退行性疾病、癌症等发生和神经退行性疾病生物能量供应的合成ATP电子传递1通过电子传递链释放能量合酶ATP2利用电子传递链产生的跨膜质子梯度驱动合成ATP与无机磷酸ADP3与合酶结合并发生磷酸化反应ATP的合成通过三个主要步骤实现首先电子传递链将能量转换为跨膜质子梯度然后合酶利用这一质子梯度驱动和无机磷酸发生ATP:,;,ATP ADP磷酸化反应最终生成分子这个过程是细胞有氧呼吸中的最后一步能够为细胞提供丰富的化学能,ATP,呼吸链及其调控电子传递链1由一系列复合蛋白构成，负责电子的有序转移并释放能量用于,合成ATP调控机制2通过比率、氧浓度等因素调控呼吸链功能以维持能ADP/ATP,量平衡复杂调节网络3包括转录调控、酶活性调控、膜电位变化等多层次调控确保细,胞能量供应稳定氧化磷酸化电子传递链1通过一系列氧化还原反应传递电子质子泵2推动质子跨膜运动产生质子动力合成酶ATP3利用质子动力合成ATP氧化磷酸化过程中电子从和中传递到最终电子受体氧分子这一系列氧化还原反应驱动了质子跨膜运动产生质子动力势,NADH FADH2,合成酶利用这一质子动力势合成大量是细胞中最重要的合成过程ATP,ATP,ATP解糖与乙酰的产生CoA糖酵解葡萄糖经过一系列酶促反应被分解为丙酮酸同时产生少量,ATP和还原型NADH丙酮酸氧化脱羧丙酮酸被脱羧酶复合物氧化并脱羧生成乙酰辅酶乙酰,A CoA乙酰进入三羧酸循环CoA乙酰进入线粒体内部进一步氧化分解产生还原型和CoA,,NADH为合成提供能量FADH2,ATP三羧酸循环乙酰进入CoA三羧酸循环以乙酰辅酶为起点，进入催化剂的角色它为后续反应提供碳骨A架中间产物生成一系列的氧化还原反应在三羧酸循环中进行，产生各种中间代谢产物和产生NADH FADH2三羧酸循环产生的和可以进入电子传递链推动的合成NADH FADH2,ATP释放CO2三羧酸循环中的一些步骤会释放出这是呼吸作用的重要一环CO2,相关实验技术免疫印迹实验技术PCR通过蛋白质电泳和抗体检测可以借助方法可以扩增并检测目,PCR确认蛋白质的存在和表达水平标基因序列是分子生物学的重要,工具细胞培养技术染色体分析体外培养细胞是研究细胞功能和染色体核型分析可以检测细胞的行为的基础需要特殊的培养条件染色体数量和结构异常用于遗传,,和设备病诊断。