《醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)》細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)課件

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1、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)21ppt課件線粒體線粒體Mitochondrionncellular power plants”-convert organic materials into ATP.n形態(tài)：與種類、生理狀況有關(guān)，受酸堿度、滲透形態(tài)：與種類、生理狀況有關(guān)，受酸堿度、滲透壓的影響壓的影響n數(shù)量分布：數(shù)量分布：不同細(xì)胞、生理狀況相差很大，集中不同細(xì)胞、生理狀況相差很大，集中于代謝旺盛區(qū)域于代謝旺盛區(qū)域2ppt課件線粒體的結(jié)構(gòu)線粒體的結(jié)構(gòu)n兩層膜封閉的膜囊結(jié)構(gòu)：外膜、內(nèi)膜、膜兩層膜封閉的膜囊結(jié)構(gòu)：外膜、內(nèi)膜、膜間腔和基質(zhì)間腔和基質(zhì)3ppt課件n外膜由脂類、蛋白質(zhì)構(gòu)成，通透性強(qiáng)外膜由脂類

2、、蛋白質(zhì)構(gòu)成，通透性強(qiáng)n內(nèi)膜蛋白質(zhì)含量高，高度選擇性通透內(nèi)膜蛋白質(zhì)含量高，高度選擇性通透n嵴嵴cristaen基質(zhì)基質(zhì)4ppt課件 基粒基粒elementary particle(ATP synthase)5ppt課件轉(zhuǎn)位接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)位接觸點(diǎn) translocation contact site 6ppt課件化學(xué)組成化學(xué)組成n含含120多種酶多種酶nDNA、RNA、核糖體、核糖體n外膜：合成線粒體脂類的酶（單胺氧化酶）外膜：合成線粒體脂類的酶（單胺氧化酶）n內(nèi)膜：呼吸鏈酶系、內(nèi)膜：呼吸鏈酶系、ATP合成酶系（細(xì)胞色素氧合成酶系（細(xì)胞色素氧化酶）化酶）n基質(zhì)：三羧酸循環(huán)反應(yīng)酶系、丙酮酸與脂肪酸氧基質(zhì)

3、：三羧酸循環(huán)反應(yīng)酶系、丙酮酸與脂肪酸氧化酶系、蛋白質(zhì)與核酸合成酶系化酶系、蛋白質(zhì)與核酸合成酶系7ppt課件線粒體基因組線粒體基因組n一個(gè)線粒體內(nèi)可含有一至數(shù)個(gè)一個(gè)線粒體內(nèi)可含有一至數(shù)個(gè)DNA分子。分子。nmtDNA不與組蛋白結(jié)合，主要編碼供線粒體自身不與組蛋白結(jié)合，主要編碼供線粒體自身使用的使用的tRNA、rRNA和一部分蛋白質(zhì)，所使用的和一部分蛋白質(zhì)，所使用的遺傳密碼也有著與核基因密碼不同的含義。遺傳密碼也有著與核基因密碼不同的含義。8ppt課件n線粒體線粒體DNA呈雙鏈環(huán)狀，復(fù)制方呈雙鏈環(huán)狀，復(fù)制方式為半保留復(fù)制。式為半保留復(fù)制。mtDNA全長(zhǎng)全長(zhǎng)16569 bp，共編碼，共編碼37個(gè)基因

4、，根個(gè)基因，根據(jù)轉(zhuǎn)錄物離心后的不同密度可分為據(jù)轉(zhuǎn)錄物離心后的不同密度可分為重鏈和輕鏈。重鏈和輕鏈。n與核基因組相比，線粒體基因組非與核基因組相比，線粒體基因組非常緊湊，只含少量非編碼序列。常緊湊，只含少量非編碼序列。9ppt課件mt基因組基因組蛋白質(zhì)基因蛋白質(zhì)基因(13(13個(gè)個(gè))rRNA 基因基因tRNAtRNA基因基因(22(22個(gè)個(gè))Cytb 基因（基因（1個(gè)個(gè)）ATP酶復(fù)合體酶復(fù)合體亞單位基因亞單位基因Cytc氧化酶氧化酶亞單位基因亞單位基因 N A D H 脫脫 氫氫 酶酶 基基 因因(2個(gè)個(gè))(3個(gè)個(gè))(7個(gè)個(gè))(2 2個(gè)個(gè))16SrRNA基因基因(1個(gè)個(gè))12SrRNA基因基因(

5、1個(gè)個(gè))（3737個(gè)基因）個(gè)基因）10ppt課件核編碼蛋白質(zhì)的線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)核編碼蛋白質(zhì)的線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)n 線粒體中有大約有線粒體中有大約有1000個(gè)基因產(chǎn)物，其中僅個(gè)基因產(chǎn)物，其中僅37個(gè)基因產(chǎn)物由線粒體基因組編碼，因此線粒體內(nèi)個(gè)基因產(chǎn)物由線粒體基因組編碼，因此線粒體內(nèi)大多數(shù)參與電子傳遞鏈的蛋白都是核編碼的線粒大多數(shù)參與電子傳遞鏈的蛋白都是核編碼的線粒體蛋白。體蛋白。n線粒體所需要的大部分蛋白質(zhì)仍需要由核基因編線粒體所需要的大部分蛋白質(zhì)仍需要由核基因編碼，且是在細(xì)胞質(zhì)中合成后再運(yùn)進(jìn)線粒體，所以碼，且是在細(xì)胞質(zhì)中合成后再運(yùn)進(jìn)線粒體，所以線粒體的生長(zhǎng)和增殖受核基因組和線粒體基因組線粒體的生長(zhǎng)和增殖受核基

6、因組和線粒體基因組的共同控制，也稱線粒體是具有半自主性的細(xì)胞的共同控制，也稱線粒體是具有半自主性的細(xì)胞器。器。11ppt課件部分核編碼的線粒體蛋白部分核編碼的線粒體蛋白線粒體定位線粒體定位 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 基質(zhì)基質(zhì) 乙醇脫氫酶（酵母）乙醇脫氫酶（酵母）氨甲酰磷酸合酶（哺乳動(dòng)物）氨甲酰磷酸合酶（哺乳動(dòng)物）檸檬酸合酶（檸檬酸合酶（citrate synthase）與其他檸檬酸酶與其他檸檬酸酶 DNA聚合酶聚合酶 F1ATP酶亞單位酶亞單位（除植物外）除植物外）、（某些真菌）某些真菌）Mn2+超氧物岐化酶超氧物岐化酶 鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶（哺乳動(dòng)物）鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶（哺乳動(dòng)物）鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（哺乳動(dòng)物）鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)

7、氨甲酰酶（哺乳動(dòng)物）核糖體蛋白質(zhì)核糖體蛋白質(zhì) RNA聚合酶聚合酶 內(nèi)膜內(nèi)膜 ADP/ATP 反向轉(zhuǎn)運(yùn)體（反向轉(zhuǎn)運(yùn)體（antiporter）復(fù)合體復(fù)合體亞基亞基1、2、5（鐵（鐵-硫蛋白）、硫蛋白）、6、7 復(fù)合體復(fù)合體（COX）亞基亞基4，5，6，7 F0ATP酶酶 生熱蛋白（生熱蛋白（thermogenin）膜間腔膜間腔 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c過(guò)氧化物酶過(guò)氧化物酶 細(xì)胞色素細(xì)胞色素b2和和c1（復(fù)合體復(fù)合體亞基）亞基）外膜外膜 線粒體孔蛋白（線粒體孔蛋白（porin）P7012ppt課件n運(yùn)進(jìn)線粒體的核編碼蛋白質(zhì)都在運(yùn)進(jìn)線粒體的核編碼蛋白質(zhì)都在N端有一段端有一段基質(zhì)導(dǎo)入序列（

8、基質(zhì)導(dǎo)入序列（matrix targeting sequence,MTS），可與線粒體內(nèi)外膜上），可與線粒體內(nèi)外膜上相應(yīng)的受體相互識(shí)別并結(jié)合。相應(yīng)的受體相互識(shí)別并結(jié)合。13ppt課件n線粒體前體蛋白在輸送時(shí)還依賴分子伴侶線粒體前體蛋白在輸送時(shí)還依賴分子伴侶的協(xié)助，從而防止緊密折疊構(gòu)象的形成，的協(xié)助，從而防止緊密折疊構(gòu)象的形成，也能防止已疏松蛋白的再聚集。也能防止已疏松蛋白的再聚集。n分子伴侶分子伴侶（molecular chaperone）是一是一類能夠協(xié)助其它多肽進(jìn)行正常折疊、組裝、類能夠協(xié)助其它多肽進(jìn)行正常折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)、降解的蛋白。、降解的蛋白。14ppt課件n轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)大多數(shù)和分子伴

9、侶轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)大多數(shù)和分子伴侶hsc70結(jié)合的前體蛋白結(jié)合的前體蛋白復(fù)合物與外膜上的受體相結(jié)合，后者與內(nèi)膜接觸復(fù)合物與外膜上的受體相結(jié)合，后者與內(nèi)膜接觸點(diǎn)共同形成跨膜通道使前體蛋白得以通過(guò)。點(diǎn)共同形成跨膜通道使前體蛋白得以通過(guò)。15ppt課件16ppt課件n當(dāng)前體蛋白到達(dá)目的地后，被蛋白酶水解，當(dāng)前體蛋白到達(dá)目的地后，被蛋白酶水解，然后在分子伴侶的作用下重新折疊，形成然后在分子伴侶的作用下重新折疊，形成成熟蛋白發(fā)揮功能。成熟蛋白發(fā)揮功能。17ppt課件核糖體核糖體Ribosomenan organelle composed of rRNA and ribosomal proteins.nIt tra

10、nslates mRNA into a polypeptide chain.n存在于細(xì)胞質(zhì)及線粒體中，核內(nèi)也有相似存在于細(xì)胞質(zhì)及線粒體中，核內(nèi)也有相似顆粒。顆粒。18ppt課件核糖體的結(jié)構(gòu)核糖體的結(jié)構(gòu)n電鏡顯示核糖體的電鏡顯示核糖體的結(jié)構(gòu)均有大小兩個(gè)結(jié)構(gòu)均有大小兩個(gè)亞單位。亞單位。19ppt課件n兩個(gè)亞基在核仁中分別合成，兩個(gè)亞基在核仁中分別合成，經(jīng)核孔運(yùn)送出核后以特定形經(jīng)核孔運(yùn)送出核后以特定形式聚合組裝。式聚合組裝。20ppt課件多聚核糖體（多聚核糖體（polyribosome）21ppt課件22ppt課件n核糖體組裝時(shí)核糖體組裝時(shí)rRNA折疊成復(fù)雜的三維結(jié)折疊成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，組成核糖體的

11、骨構(gòu)，組成核糖體的骨架架23ppt課件核糖體的活性部位核糖體的活性部位nmRNA結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)nA部位、部位、P部位部位nT因子因子nG因子因子nE部位部位24ppt課件25ppt課件細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架CytoskeletonnThe cytoskeleton is a network of protein filaments throughout the cells cytoplasm.nMicrofilaments(Actin filaments)nIntermediate filamentsnMicrotubules26ppt課件微管微管n呈中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)，呈中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)，管壁由管

12、壁由13條原纖維條原纖維(protofilaments)縱向縱向排列而成排列而成n主要成分是微管蛋白主要成分是微管蛋白（tubulin）和微管結(jié)合）和微管結(jié)合蛋白。蛋白。27ppt課件微管蛋白（微管蛋白（tubulin）n微管蛋白一般以異二聚體形式存在，主要微管蛋白一般以異二聚體形式存在，主要有有和和兩種亞單位。兩種亞單位。n每一個(gè)每一個(gè)異二聚體都有異二聚體都有GTP/GDP、Mg2、Ca2、秋水仙素和長(zhǎng)春堿的結(jié)合位點(diǎn)秋水仙素和長(zhǎng)春堿的結(jié)合位點(diǎn)28ppt課件29ppt課件微管結(jié)合蛋白微管結(jié)合蛋白n微管相關(guān)蛋白微管相關(guān)蛋白(microtubule-associated protein,MAP)：

13、結(jié)合在微管表面，可以穩(wěn)：結(jié)合在微管表面，可以穩(wěn)定微管的結(jié)構(gòu)，參與微管的裝配。定微管的結(jié)構(gòu)，參與微管的裝配。n微管聚合蛋白：增加裝配起始點(diǎn)，提高起微管聚合蛋白：增加裝配起始點(diǎn)，提高起始速度。始速度。30ppt課件31ppt課件微管存在形式微管存在形式n細(xì)胞中的微管以單管細(xì)胞中的微管以單管(singlet)、二聯(lián)管、二聯(lián)管(doublet)、三聯(lián)管、三聯(lián)管(triplet)的形式存在。的形式存在。32ppt課件微管的組裝微管的組裝n按照細(xì)胞的需按照細(xì)胞的需要，微管可進(jìn)要，微管可進(jìn)行快速的組裝行快速的組裝與去組裝與去組裝紡錘絲紡錘絲-動(dòng)態(tài)微管動(dòng)態(tài)微管（dynamic microtubule）鞭毛鞭毛

14、-穩(wěn)定微管穩(wěn)定微管（stable microtubule）微管的體外組裝微管的體外組裝33ppt課件踏車現(xiàn)象踏車現(xiàn)象34ppt課件n影響因素：影響因素：GTP與蛋白濃度、溫度、離子與蛋白濃度、溫度、離子濃度、濃度、PH、藥物、藥物35ppt課件微管的組裝微管的組裝n體內(nèi)裝配時(shí)受嚴(yán)格的時(shí)間與空間控制體內(nèi)裝配時(shí)受嚴(yán)格的時(shí)間與空間控制 時(shí)間：受細(xì)胞周期運(yùn)行控制時(shí)間：受細(xì)胞周期運(yùn)行控制 -紡錘體紡錘體 空間：空間：MTOC（microtubule organizing center）36ppt課件n微管由中心外周物微管由中心外周物質(zhì)質(zhì)（pericentriolar material，PCM）中發(fā)射生長(zhǎng)

15、出來(lái)。中發(fā)射生長(zhǎng)出來(lái)。37ppt課件38ppt課件微管的功能微管的功能n參與鞭毛、纖毛、中心粒的構(gòu)造參與鞭毛、纖毛、中心粒的構(gòu)造n構(gòu)成網(wǎng)狀支架，提供機(jī)械支持并維持細(xì)胞構(gòu)成網(wǎng)狀支架，提供機(jī)械支持并維持細(xì)胞形狀形狀n參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸n維持內(nèi)膜系統(tǒng)的定位維持內(nèi)膜系統(tǒng)的定位39ppt課件40ppt課件41ppt課件微絲微絲microfilamentn由肌動(dòng)蛋白由肌動(dòng)蛋白(actin)組成的直徑約組成的直徑約7nm的骨的骨架纖維，又稱肌動(dòng)蛋白纖維（架纖維，又稱肌動(dòng)蛋白纖維（actin filament）。）。42ppt課件n微絲的主要成分是肌動(dòng)蛋白，單體形態(tài)為微絲的主要成分是肌動(dòng)蛋白

16、，單體形態(tài)為球形分子，稱為球形分子，稱為G肌動(dòng)蛋白，多聚體形態(tài)稱肌動(dòng)蛋白，多聚體形態(tài)稱為為F-肌動(dòng)蛋白。肌動(dòng)蛋白。43ppt課件nG肌動(dòng)蛋白由肌動(dòng)蛋白由2個(gè)亞基組成，個(gè)亞基組成，有陽(yáng)離子、有陽(yáng)離子、ATP/ADP與肌動(dòng)與肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。蛋白結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。It can exchange bound ADP for ATP.ATP binds,along with Mg2+,within a deep cleft between subdomains 2&4.44ppt課件微絲的組裝微絲的組裝n在溶液中若在溶液中若G肌動(dòng)蛋白達(dá)到一定濃度，加入肌動(dòng)蛋白達(dá)到一定濃度，加入一定量的一定

17、量的K、Mg2或或Na離子即可自發(fā)離子即可自發(fā)形成形成F-肌動(dòng)蛋白。肌動(dòng)蛋白。45ppt課件 在溶液中離子和在溶液中離子和ATP作用下，作用下，G肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白首尾連接形成肌動(dòng)蛋白絲。首尾連接形成肌動(dòng)蛋白絲。46ppt課件n影響因素：肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白（影響因素：肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白（actin-binding protein）、藥物（細(xì)胞松弛素、）、藥物（細(xì)胞松弛素、鬼筆環(huán)肽）。鬼筆環(huán)肽）。47ppt課件中間絲中間絲Intermediate filamentn直徑介于微管微絲之間，結(jié)構(gòu)比兩者都穩(wěn)直徑介于微管微絲之間，結(jié)構(gòu)比兩者都穩(wěn)定。定。n有組織特異性。有組織特異性。48ppt課件n不同組織中組成中間絲的蛋白差別很大不同組織中組成中間絲的蛋白差別很大（頭、尾部），中部氨基酸序列十分保守，（頭、尾部），中部氨基酸序列十分保守，呈呈螺旋桿狀。螺旋桿狀。49ppt課件中間絲的組裝中間絲的組裝50ppt課件The end51ppt課件