《细胞生物学复习要点》课件

细胞生物学复习要点本课件旨在全面复习细胞生物学的核心知识点，为期末考试提供有力支持我们将系统回顾细胞的结构、功能、物质运输、细胞周期、细胞通讯以及细胞的各种生命活动通过本课件的学习，希望同学们能掌握细胞生物学的基本理论和实验技能，为后续的深入学习打下坚实基础课程回顾细胞的基本单位细胞学说的建立细胞的类型细胞的组成细胞学说认为，细胞是生物体结构和功细胞分为原核细胞和真核细胞两大类细胞主要由水、无机盐、蛋白质、脂类能的基本单位，所有生物均由细胞组成原核细胞结构简单，没有核膜包裹的细、糖类和核酸等物质组成其中，蛋白细胞来源于已存在的细胞，并具有遗胞核；真核细胞结构复杂，有核膜包裹质是生命活动的主要承担者，核酸是遗传信息的细胞核，以及各种细胞器传信息的载体细胞膜的结构与功能结构特点功能特性12细胞膜主要由脂双层、膜蛋白细胞膜具有选择透过性，能够和少量糖类组成脂双层是细控制物质进出细胞细胞膜还胞膜的基本支架，膜蛋白则赋参与细胞间的识别、信号传递予细胞膜各种特定的功能等重要生命活动主要功能3保护细胞内部环境，维持细胞的稳定调控物质的进出，保证细胞的正常代谢参与细胞间的通讯，协调细胞的生命活动细胞膜的流动镶嵌模型脂双层的流动性细胞膜的磷脂分子可以自由移动，使细胞膜具有一定的流动性，从而保证细胞膜的正常功能膜蛋白的镶嵌膜蛋白以不同的方式镶嵌在脂双层中，有的贯穿整个脂双层，有的只位于脂双层的内侧或外侧模型的动态性流动镶嵌模型强调细胞膜的动态性，认为细胞膜的结构和功能是不断变化的，以适应细胞的需要膜蛋白的种类和作用通道蛋白载体蛋白受体蛋白连接蛋白形成亲水通道，允许特定离与特定分子结合，通过改变与特定配体结合，引发细胞连接细胞膜与其他细胞或细子或小分子通过细胞膜例自身构象将分子转运到细胞内的信号通路例如，生长胞外基质，维持细胞的结构如，水通道蛋白允许水分子膜的另一侧例如，葡萄糖因子受体激活细胞生长和分和功能例如，整合素连接快速通过细胞膜载体蛋白帮助葡萄糖进入细裂细胞骨架和细胞外基质胞细胞的物质运输方式被动运输1不需要消耗能量，物质顺浓度梯度或电化学梯度运输包括扩散、渗透和协助扩散主动运输2需要消耗能量，物质逆浓度梯度或电化学梯度运输包括离子泵和协同运输胞吞与胞吐3大分子或颗粒性物质通过细胞膜内陷形成囊泡进入或排出细胞包括胞吞和胞吐被动运输扩散与渗透扩散渗透影响因素物质从高浓度区域向低浓度区域移动水分子通过半透膜从低浓度溶液向高温度、分子大小、浓度梯度、膜的通，直到浓度达到平衡扩散速率取决浓度溶液移动渗透压取决于溶液的透性等因素都会影响扩散和渗透的速于浓度梯度、温度和分子大小溶质浓度率主动运输离子泵与协同运输离子泵协同运输特点利用ATP水解的能量，将离子逆浓度梯度一种物质顺浓度梯度运输，带动另一种物主动运输需要消耗能量，能够维持细胞内运输例如，钠钾泵维持细胞内钠离子和质逆浓度梯度运输包括同向协同运输和特定的离子浓度和物质浓度，对细胞的正钾离子的浓度梯度反向协同运输常功能至关重要内吞作用胞吞和胞饮胞吞细胞吞噬大颗粒或细胞碎片例如，巨噬细胞吞噬细菌和死亡细胞胞饮细胞吞噬液体和小分子例如，细胞吸收营养物质和生长因子受体介导的内吞作用细胞通过特异性受体识别并吞噬特定分子例如，细胞吸收胆固醇外排作用胞吐囊泡移动2囊泡移动到细胞膜附近囊泡形成1细胞内物质被包裹在囊泡中融合释放囊泡与细胞膜融合，释放内容物到细胞3外细胞通过胞吐将大分子或颗粒性物质排出细胞例如，神经细胞释放神经递质，胰腺细胞释放胰岛素胞吐对细胞的正常功能至关重要细胞核的结构与功能结构特点功能特性12细胞核由核膜、核仁和染色质细胞核是遗传信息的储存和复组成核膜是双层膜结构，核制场所，也是细胞代谢的调控仁是RNA合成的场所，染色质中心是DNA和蛋白质的复合体主要功能3控制细胞的生长、代谢和繁殖储存和复制遗传信息指导蛋白质的合成核膜、核仁和染色质核膜核仁染色质双层膜结构，具有核孔，控制物质进出RNA合成的场所，与核糖体的形成有关DNA和蛋白质的复合体，是遗传信息的细胞核载体的复制与转录DNA复制DNA以DNA为模板，合成新的DNA分子，保证遗传信息的准确传递转录以DNA为模板，合成RNA分子，将遗传信息传递到蛋白质合成场所的种类和作用RNAmRNA1信使RNA，携带遗传信息，指导蛋白质合成tRNA2转运RNA，转运氨基酸，参与蛋白质合成rRNA3核糖体RNA，组成核糖体，参与蛋白质合成RNA在蛋白质合成中起着重要的作用mRNA携带遗传信息，tRNA转运氨基酸，rRNA组成核糖体三种RNA协同作用，保证蛋白质的准确合成蛋白质的合成翻译起始终止核糖体与mRNA结合，tRNA携带起始密码子结合到核糖体上核糖体遇到终止密码子，翻译停止，肽链释放123延伸tRNA携带氨基酸进入核糖体，氨基酸之间形成肽键，肽链延长细胞质的结构与功能细胞质基质细胞器细胞质基质是细胞质的液体部分细胞器是细胞内具有特定结构和，含有各种酶、营养物质和代谢功能的结构，包括内质网、高尔产物基体、线粒体、叶绿体、溶酶体和过氧化物酶体等主要功能细胞质是细胞代谢的主要场所，也是蛋白质合成、物质运输和能量转换的场所内质网粗面内质网和滑面内质网粗面内质网滑面内质网附着有核糖体，参与蛋白质的合成和加工主要存在于分泌蛋白没有核糖体附着，参与脂类、糖类的合成和代谢主要存在于脂合成旺盛的细胞中类合成旺盛的细胞中高尔基体的加工与运输蛋白质加工2高尔基体对蛋白质进行加工、修饰和分类蛋白质接收1高尔基体接收来自内质网的蛋白质蛋白质运输高尔基体将蛋白质运输到细胞内的不同3部位或分泌到细胞外高尔基体是细胞内的“物流中心”，负责对蛋白质进行加工、修饰和运输高尔基体的功能对细胞的正常生命活动至关重要线粒体的能量工厂结构特点功能特性12线粒体是双层膜结构，内膜向线粒体是有氧呼吸的主要场所内折叠形成嵴，增加膜面积，能够将有机物氧化分解，释内膜和外膜之间是膜间隙，内放能量，为细胞提供能量膜包裹的空间是线粒体基质主要功能3进行有氧呼吸，产生ATP参与细胞凋亡的调控参与钙离子的储存和释放叶绿体的光合作用光反应在叶绿体类囊体膜上进行，将光能转化为化学能，产生ATP和NADPH暗反应在叶绿体基质中进行，利用ATP和NADPH将二氧化碳固定为有机物溶酶体的消化功能自噬异噬功能溶酶体消化细胞内衰老溶酶体消化细胞吞噬的溶酶体是细胞内的“清或损伤的细胞器和蛋白外部物质，如细菌和病洁工”，负责消化细胞质毒内的废物和外来入侵者，维持细胞的健康过氧化物酶体的氧化反应氧化反应分解反应1过氧化物酶体利用氧化酶催化氧化反应过氧化氢被过氧化氢酶分解为水和氧气2，产生过氧化氢过氧化物酶体参与脂类代谢、解毒和清除自由基等重要生命活动过氧化物酶体的功能对细胞的健康至关重要细胞骨架微管、微丝和中间纤维微管微丝中间纤维由微管蛋白组成，参与细胞的运动、形由肌动蛋白组成，参与细胞的运动、形由多种纤维蛋白组成，参与细胞的形态态维持和物质运输态维持和细胞分裂维持和机械支持细胞运动纤毛和鞭毛纤毛短而多的细胞突起，协调摆动，推动细胞周围的液体或颗粒运动鞭毛长而少的细胞突起，摆动或旋转，推动细胞自身运动细胞连接紧密连接、粘着连接、间隙连接紧密连接1形成细胞间的屏障，阻止物质通过细胞间隙粘着连接2连接相邻细胞的细胞骨架，维持组织的结构间隙连接3形成细胞间的通道，允许小分子物质通过细胞通讯信号传导受体2信号分子与靶细胞上的受体结合信号分子1细胞释放信号分子信号通路受体激活细胞内的信号通路，引起细胞3反应受体与配体的结合受体配体细胞表面的蛋白质，能够特异性能够与受体特异性结合的信号分识别并结合信号分子（配体）子，包括激素、神经递质和生长因子等结合受体与配体的结合是高度特异性的，能够引发细胞内的信号通路，调控细胞的生命活动胞内信号通路受体激活1受体与配体结合，激活细胞内的信号通路信号传递2信号分子通过一系列蛋白质的磷酸化和去磷酸化，将信号传递到细胞核基因表达3信号通路最终调控基因的表达，改变细胞的行为细胞周期细胞的生长与分裂间期有丝分裂期1细胞生长和复制DNA的阶段2细胞分裂为两个子细胞的阶段细胞周期是细胞生命活动的重要组成部分细胞通过细胞周期实现自身的生长和繁殖细胞周期的调控对维持细胞的正常功能至关重要细胞周期的各个阶段、、、G1S G2M期期期期G1S G2M细胞生长和进行代谢活动DNA复制细胞为分裂做准备细胞分裂为两个子细胞有丝分裂的过程前期1染色质凝缩成染色体，核膜消失，纺锤丝形成中期2染色体排列在细胞中央的赤道板上后期3姐妹染色单体分离，分别移向细胞的两极末期4染色体解旋，核膜重新形成，细胞分裂为两个子细胞减数分裂的过程减数第一次分裂1同源染色体分离，细胞中的染色体数目减半减数第二次分裂2姐妹染色单体分离，产生四个单倍体的子细胞细胞分化与细胞命运决定基因表达信号命运不同的基因表达模式决定了细胞的分化方细胞接收到的外部信号影响细胞的分化和细胞分化是细胞命运决定的结果，不同的向命运决定细胞具有不同的结构和功能细胞凋亡程序性细胞死亡凋亡通路激活2细胞内的凋亡通路被激活细胞接收信号1细胞接收到凋亡信号细胞分解细胞分解为凋亡小体，被吞噬细胞清除3细胞凋亡是细胞主动死亡的过程，对维持机体稳态和清除异常细胞至关重要细胞凋亡的异常与多种疾病的发生有关细胞凋亡的机制线粒体途径受体途径12线粒体释放凋亡因子，激活凋细胞表面的死亡受体激活凋亡亡通路通路内质网应激途径3内质网应激激活凋亡通路细胞衰老端粒缩短端粒位于染色体末端的DNA重复序列，保护染色体的完整性端粒缩短随着细胞分裂次数的增加，端粒逐渐缩短细胞衰老当端粒缩短到一定程度时，细胞停止分裂，进入衰老状态细胞癌变基因突变与细胞生长失控基因突变细胞生长失控细胞癌变通常与基因突变有关，特别是与细胞生长和调控有关的基因突变导致细胞生长失控，细胞无限增殖，形成肿瘤基因肿瘤的形成与转移血管生成2肿瘤刺激血管生成，为肿瘤提供营养肿瘤形成1癌细胞无限增殖，形成肿瘤肿瘤转移癌细胞通过血液或淋巴系统转移到其他3器官，形成新的肿瘤干细胞自我更新与分化能力自我更新1干细胞能够不断分裂，产生新的干细胞，维持干细胞的数量分化能力2干细胞能够分化成各种类型的细胞，参与组织的修复和再生胚胎干细胞与成体干细胞胚胎干细胞成体干细胞来源于胚胎，具有全能性，能够分化成各种类型的细胞存在于成体组织中，具有多能性，能够分化成特定类型的细胞免疫细胞淋巴细胞、巨噬细胞淋巴细胞包括B细胞和T细胞，参与特异性免疫应答巨噬细胞吞噬细胞，清除病原体和死亡细胞，参与炎症反应抗体的产生与作用抗原识别1B细胞识别抗原抗体产生2B细胞分化为浆细胞，产生抗体抗体作用3抗体与抗原结合，清除病原体细胞的识别与杀伤T细胞识别T1T细胞识别被感染细胞表面的抗原肽-MHC复合物细胞激活T2T细胞被激活，释放细胞毒性物质细胞杀伤T3T细胞杀伤被感染细胞细胞信号转导异常与疾病癌症自身免疫疾病细胞信号转导异常导致细胞生长细胞信号转导异常导致免疫系统失控，形成肿瘤攻击自身组织神经退行性疾病细胞信号转导异常导致神经细胞死亡细胞骨架异常与疾病肌肉萎缩症神经退行性疾病癌症细胞骨架异常导致肌肉细胞骨架异常导致神经细胞骨架异常导致癌细细胞功能障碍细胞死亡胞转移细胞凋亡异常与疾病癌症自身免疫疾病神经退行性疾病细胞凋亡抑制导致癌细胞无限增殖细胞凋亡不足导致自身免疫反应细胞凋亡过度导致神经细胞死亡癌症的细胞生物学基础基因突变细胞癌变与基因突变有关，导致细胞生长失控细胞凋亡抑制癌细胞能够抑制细胞凋亡，延长细胞寿命血管生成癌细胞能够刺激血管生成，为肿瘤提供营养肿瘤转移癌细胞能够转移到其他器官，形成新的肿瘤基因治疗修复缺陷基因基因表达2正常的基因在患者细胞中表达，产生正常的蛋白质基因导入1将正常的基因导入患者细胞疾病治疗正常的蛋白质修复患者细胞的缺陷，达3到治疗疾病的目的细胞治疗移植健康细胞细胞获取细胞移植从患者或健康捐献者获取健康细胞将健康细胞移植到患者体内，替代或修复受损细胞123细胞培养在体外培养健康细胞，增加细胞数量组织工程构建人工组织支架材料1构建人工组织的支架材料细胞2将细胞种植到支架材料上生长因子3加入生长因子，促进细胞生长和组织形成细胞生物学研究方法显微镜技术光学显微镜电子显微镜利用可见光观察细胞结构利用电子束观察细胞超微结构共聚焦显微镜利用激光扫描获得细胞的三维图像细胞培养技术细胞培养2在体外培养细胞，维持细胞生长和繁殖细胞获取1从组织或血液中获取细胞细胞分析3分析细胞的形态、功能和基因表达分子生物学技术PCR电泳Western blot聚合酶链式反应，扩增分离DNA、RNA和蛋检测蛋白质表达水平DNA片段白质免疫学技术ELISA流式细胞术免疫组化酶联免疫吸附试验，检测抗原或抗体分析细胞表面和内部的分子在组织中检测特定蛋白质的表达实验设计与数据分析实验设计确定实验目的、选择实验材料和方法、设置对照组和实验组数据收集收集实验数据，包括定性和定量数据数据分析利用统计学方法分析实验数据，得出结论细胞生物学发展趋势基因编辑CRISPR2精确编辑细胞的基因组单细胞测序1分析单个细胞的基因组、转录组和蛋白质组人工智能利用人工智能分析细胞生物学数据，加3速科研进程个性化医疗与细胞生物学基因检测药物选择通过基因检测了解患者的基因信根据患者的基因信息选择最有效息的药物疾病预防根据患者的基因信息制定个性化的疾病预防方案细胞生物学在药物研发中的应用药物筛选药物毒性评估利用细胞模型筛选潜在的药物分子利用细胞模型评估药物的毒性123药物作用机制研究利用细胞生物学方法研究药物的作用机制伦理学思考干细胞研究的伦理问题胚胎来源利用胚胎干细胞涉及伦理问题商业利益干细胞研究可能被用于商业目的，引发伦理争议技术滥用干细胞技术可能被滥用，用于非医疗目的，引发伦理担忧复习重点总结细胞结构与功能物质运输细胞周期与细胞分裂123掌握细胞膜、细胞核、细胞质的结理解被动运输、主动运输、胞吞和掌握细胞周期的各个阶段和有丝分构与功能胞吐的原理裂、减数分裂的过程细胞信号转导细胞分化与细胞凋亡45理解受体与配体的结合和胞内信号通路的机制掌握细胞分化和细胞凋亡的调控机制。