细胞的功能2青海大学.pptx

细胞生命活动过程中所需的能量约有95%来自线粒体（来自线粒体（mitochondrionmitochondrion）。线粒体提）。线粒体提供的能量由供能物质在线粒体内进行细胞供的能量由供能物质在线粒体内进行细胞氧化所产生的。氧化所产生的。细胞氧化细胞氧化是指细胞内的供能物质氧化、是指细胞内的供能物质氧化、分解、释放能量，并排出分解、释放能量，并排出COCO2 2和和H H2 2O O的过程，的过程，也称细胞呼吸。也称细胞呼吸。细胞氧化的基本过程细胞氧化的基本过程（1 1）有机物）有机物 丙酮酸丙酮酸 （细胞质基质）（细胞质基质）（2 2）丙酮酸）丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A （线粒体基质）（线粒体基质）（3 3）三羧酸循环）三羧酸循环 （线粒体基质）（线粒体基质）（4 4）电子传递和氧化磷酸化）电子传递和氧化磷酸化 （线粒体内膜）（线粒体内膜）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸NADNADH2CO2乙乙 酸酸CoA乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循三羧酸循环（柠檬环（柠檬酸循环）酸循环）柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸NADNADH2CO2-酮戊二酸酮戊二酸NADNADH2CO2琥珀酸琥珀酸FADFADH2延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸NADNADH21231以葡萄糖氧化分解为例以葡萄糖氧化分解为例一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸（2ATP2ATP）丙酮酸分解为乙酰辅酶丙酮酸分解为乙酰辅酶A A乙酰辅酶乙酰辅酶A A进入三羧酸循环彻底氧化分解进入三羧酸循环彻底氧化分解氧化磷酸化产生氧化磷酸化产生3232或或3434个个ATPATP一分子葡萄糖经细胞氧化可产生一分子葡萄糖经细胞氧化可产生3636或或3838个个ATPATP电子传递和氧化磷酸化：电子传递和氧化磷酸化：供能物质经过酵解、供能物质经过酵解、乙酰辅酶乙酰辅酶A A生成、三羧酸循环脱下的氢原子，生成、三羧酸循环脱下的氢原子，通过内膜上的一系列呼吸链酶系的电子传递通过内膜上的一系列呼吸链酶系的电子传递 ，最后与氧结合生成水，电子传递过程中释，最后与氧结合生成水，电子传递过程中释放的能量被用于放的能量被用于ADPADP磷酸化形成磷酸化形成ATP.ATP.呼吸链（电子传递链）呼吸链（电子传递链）:是位于线粒体是位于线粒体内膜上由一系列递氢体和递电子体组成内膜上由一系列递氢体和递电子体组成的氧化还原系统。的氧化还原系统。3 3、细胞的信号传导功能、细胞的信号传导功能 生命与非生命物质最显著的区别在于：生命与非生命物质最显著的区别在于：生命是一个完整的、自然的信息处理系生命是一个完整的、自然的信息处理系统。统。生物信息系统的存在使有机体得以适生物信息系统的存在使有机体得以适应其内外环境的变化，维持个体的生存应其内外环境的变化，维持个体的生存 核酸和蛋白质的信息传递在不同世代核酸和蛋白质的信息传递在不同世代间的传递维持了种族的延续间的传递维持了种族的延续 信号转导信号转导signal transductionsignal transduction 细胞外的信号分子与靶细胞的受细胞外的信号分子与靶细胞的受体结合，通过信号转换机制把细胞体结合，通过信号转换机制把细胞外信号转变为细胞能够感知的信号，外信号转变为细胞能够感知的信号，从而诱发细胞对外界信号作出相应从而诱发细胞对外界信号作出相应的反应，的反应，这种细胞外信号转换为细这种细胞外信号转换为细胞内信使的过程叫信号转导。胞内信使的过程叫信号转导。信号细胞（信号细胞（signal cellsignal cell）能产生信号分子的细胞能产生信号分子的细胞靶细胞（靶细胞（target celltarget cell）受信号分子作用并产生反应的细受信号分子作用并产生反应的细胞胞受体与细胞的信号分子受体与细胞的信号分子信号分子（信号分子（signaling moleculesignaling molecule）也称配体（也称配体（ligandligand），能与受体结），能与受体结合，作用于细胞的外界物质合，作用于细胞的外界物质化学信号分子分为亲脂性和亲水性两类化学信号分子分为亲脂性和亲水性两类亲脂性信号分子：亲脂性信号分子：如甾类激素和甲状腺如甾类激素和甲状腺激素，这类激素可直接穿膜进入靶细胞，激素，这类激素可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素与胞内受体结合形成激素-受体复合物，受体复合物，调节基因表达调节基因表达亲水性信号分子：亲水性信号分子：如神经递质，这类如神经递质，这类受体不能穿过靶细胞膜，只能经膜上受体不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递。这类的信号转换机制实现信号传递。这类信号分子又称为信号分子又称为第一信使（第一信使（primary primary messengermessenger）受体（受体（receptorreceptor）是一种能识别或选择性结合某种配体是一种能识别或选择性结合某种配体（信号分子）的大分子。受体与配体结（信号分子）的大分子。受体与配体结合后，通过信号转导作用将细胞外信号合后，通过信号转导作用将细胞外信号转换为细胞内化学或物理信号，以启动转换为细胞内化学或物理信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应一系列过程，最终表现为生物学效应受体分为两类受体分为两类细胞膜受体细胞膜受体 受细胞外亲水信号分子激活受细胞外亲水信号分子激活细胞内受体细胞内受体 受细胞外脂溶性信号分子激活受细胞外脂溶性信号分子激活膜受体膜受体受体的结构受体的结构识别部位识别部位-调节亚单位调节亚单位传导部位传导部位-转换亚单位转换亚单位效应部位效应部位-催化亚单位催化亚单位识别部位：识别部位：受体蛋白向着细胞外部分，多为受体蛋白向着细胞外部分，多为糖蛋白，可识别不同的配体。糖蛋白，可识别不同的配体。效应部位：效应部位：受体蛋白向着细胞质部分，一般受体蛋白向着细胞质部分，一般具有酶的活性，配体与受体结合前，它是无具有酶的活性，配体与受体结合前，它是无活性的，只有受体与配体结合后才被激活，活性的，只有受体与配体结合后才被激活，引起一系列变化，产生相应的生物效应。引起一系列变化，产生相应的生物效应。传导部位：传导部位：将受体所接受的信号，转变为蛋将受体所接受的信号，转变为蛋白质的白质的 构象变化，传给催化单位。构象变化，传给催化单位。受体与配体结合的特点受体与配体结合的特点特异性特异性高亲和性高亲和性可饱和性可饱和性可逆性可逆性膜受体的类型和信号传递膜受体的类型和信号传递膜受体的类型膜受体的类型按化学信号（配体）分按化学信号（配体）分 神经递质受体神经递质受体 激素受体激素受体 药物受体药物受体 细胞粘附受体细胞粘附受体 病原体受体病原体受体 按膜受体的分子结构与功能分按膜受体的分子结构与功能分 离子通道受体离子通道受体 酶偶联受体酶偶联受体 G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体 cAMP/cGMPcAMP/cGMP信号通路信号通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路离子通道受体离子通道受体 受体本身为离子通道，即配体门通受体本身为离子通道，即配体门通道，主要存在于神经、肌肉等可兴奋细道，主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞间的突触信号传递，其信号分子（配胞间的突触信号传递，其信号分子（配体）是神经递质。离子通道受体分为：体）是神经递质。离子通道受体分为：阳离子通道：阳离子通道：如乙酰胆碱、谷如乙酰胆碱、谷氨酸、氨酸、5-5-羟色胺的受体羟色胺的受体阴离子通道：阴离子通道：如甘氨酸、如甘氨酸、v-v-氨氨基丁酸的受体基丁酸的受体酶偶联受体有两种：酶偶联受体有两种：受体本身具有激酶活性，如受体本身具有激酶活性，如EGFEGF、PDGFPDGF、CSFCSF等的受体等的受体受体本身没有激酶活性，但可连接受体本身没有激酶活性，但可连接酪氨酸激酶。如胰岛素受体酪氨酸激酶。如胰岛素受体酶偶联受体的共同特点酶偶联受体的共同特点单侧跨膜蛋白，由三部分组成：胞单侧跨膜蛋白，由三部分组成：胞外受体结合区、穿膜区、胞质区外受体结合区、穿膜区、胞质区结合配体后发生二聚化，启动下游结合配体后发生二聚化，启动下游信号转导信号转导G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体G G蛋白：蛋白：GTPGTP结合调节蛋白，简称结合调节蛋白，简称G G蛋蛋白，位于质膜胞质侧，具有白，位于质膜胞质侧，具有GTPGTP酶的酶的活性活性G G蛋白偶联受体：蛋白偶联受体：7 7次跨膜蛋白，胞外次跨膜蛋白，胞外结构域识别信号分子，胞内结构域与结构域识别信号分子，胞内结构域与G G蛋白偶联，调节相关酶活性，在细蛋白偶联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使胞内产生第二信使GG蛋白偶联受体的信号通路有两条蛋白偶联受体的信号通路有两条 cAMP/cGMPcAMP/cGMP信号通路信号通路 磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路第二信使：细胞内的信号分子，如第二信使：细胞内的信号分子，如cAMP、cGMP、NO、甘油二脂、甘油二脂、三磷酸肌醇、三磷酸肌醇、CaCa2+2+等。等。第一信使（第一信号）：第一信使（第一信号）：与膜受体结与膜受体结合的配体（化学信号），不直接参与细合的配体（化学信号），不直接参与细胞的物质和能量代谢，而作为一种信使胞的物质和能量代谢，而作为一种信使起传递信息的作用。起传递信息的作用。第二信使（第二信号）：第二信使（第二信号）：可改变靶细可改变靶细胞中已存在的酶或非酶蛋白的活性，引胞中已存在的酶或非酶蛋白的活性，引起细胞对外界信号的反应。起细胞对外界信号的反应。cAMPcAMP信号体系信号体系肾上腺素受体受体ATPcAMP无活性无活性PKA有活性有活性PKA靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化胞内效应胞内效应胞内胞内第一信号第一信号.配体配体第二信号第二信号BDEBDE胞内胞内5-AMPAc:腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶PKA:蛋白激酶蛋白激酶ABDE:环核苷酸磷酸环核苷酸磷酸二脂酶二脂酶Mg+2肾上腺素受体受体ATPcAMP无活性无活性PKA有活性有活性PKA靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化胞内效应胞内效应胞内胞内第一信号第一信号.配体配体第二信号第二信号BDEBDE胞内胞内5-AMP细胞分化细胞分化糖原分解糖原分解.Mg+24 4、细胞识别、细胞识别cell recognitioncell recognition膜受体参与细胞识别膜受体参与细胞识别细胞识别：细胞识别：细胞通过其表面的受体细胞通过其表面的受体与细胞外信号分子（配体）选择性与细胞外信号分子（配体）选择性相互作用，从而导致细胞内的一系相互作用，从而导致细胞内的一系列生理、生化变化，最终表现为细列生理、生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。胞整体的生物学效应的过程。细胞识别引起的生物学效应细胞识别引起的生物学效应导致配体进入细胞内。如固醇类激导致配体进入细胞内。如固醇类激素通过细胞识别进入细胞内素通过细胞识别进入细胞内导致细胞间黏着。如生殖细胞结合，导致细胞间黏着。如生殖细胞结合，病原体侵入病原体侵入导致信息跨膜传递。导致信息跨膜传递。细胞识别的分子基础细胞识别的分子基础 细胞识别的本质是细胞表面的受体间细胞识别的本质是细胞表面的受体间或受体与大分子间相互作用的结果。或受体与大分子间相互作用的结果。目前认为细胞识别的方式可能有三种：目前认为细胞识别的方式可能有三种：相同受体间的相互作用相同受体间的相互作用受体与细胞表面的大分子间的相互作受体与细胞表面的大分子间的相互作用用相同受体与游离大分子间相互作用相同受体与游离大分子间相互作用 目前发现的参与细胞识别的大分子目前发现的参与细胞识别的大分子几乎都是糖化合物，主要是糖蛋白，几乎都是糖化合物，主要是糖蛋白，而且许多是以糖链为决定簇的。而且许多是以糖链为决定簇的。糖链中单糖的种类、数目、排列糖链中单糖的种类、数目、排列顺序和结合方式不同使糖链具有多样顺序和结合方式不同使糖链具有多样性和复杂性，从而决定细胞间识别的性和复杂性，从而决定细胞间识别的特异性。特异性。5 5、细胞的消化与防御、细胞的消化与防御 溶酶体在细胞内有消化、防御和溶酶体在细胞内有消化、防御和保护的功能，可视为细胞内的消化保护的功能，可视为细胞内的消化装置装置溶溶酶酶体体初级溶酶体：初级溶酶体：只含酶，不含底物。只含酶，不含底物。次级溶酶体：次级溶酶体：初级溶酶体初级溶酶体+底物。底物。残余小体：残余小体：次级溶酶体末期阶段，次级溶酶体末期阶段，内含未消化和不能分解的物质。内含未消化和不能分解的物质。次次级级溶溶酶酶体体异噬性溶酶体：异噬性溶酶体：初级溶酶体初级溶酶体+外源外源 性物质性物质异噬作用异噬作用自噬性溶酶体：自噬性溶酶体：初级溶酶体初级溶酶体+内源内源 性物质性物质自噬作用自噬作用异溶作用：异溶作用：对细胞内吞物的消化。对细胞内吞物的消化。自噬作用：自噬作用：对自身物质的消化。对自身物质的消化。胞外消化：胞外消化：对细胞外物质的消化。对细胞外物质的消化。溶酶体的消化作用溶酶体的消化作用自溶作用：自溶作用：对细胞自身的消化。对细胞自身的消化。异噬作用：异噬作用：溶酶体对进入细胞内的吞噬小泡或溶酶体对进入细胞内的吞噬小泡或吞饮小泡进行消化和分解，称溶酶体吞饮小泡进行消化和分解，称溶酶体的异噬作用。的异噬作用。异噬作用具有营养与防御的功能。异噬作用具有营养与防御的功能。如低密度脂蛋白的消化、细菌的消化如低密度脂蛋白的消化、细菌的消化等。等。自噬作用：自噬作用：溶酶体对细胞内的物质或一部分自身溶酶体对细胞内的物质或一部分自身结构进行消化和分解，称自噬作用。结构进行消化和分解，称自噬作用。自噬作用具有营养与保护作用。自噬作用具有营养与保护作用。一些衰老、失去功能的细胞器通过自一些衰老、失去功能的细胞器通过自噬作用被清除噬作用被清除当机体饥饿时，通过自噬作用，以细当机体饥饿时，通过自噬作用，以细胞的一些大分子物质作营养，以避免胞的一些大分子物质作营养，以避免整个细胞的伤亡。整个细胞的伤亡。未被排除的分泌细胞通过自噬作用未被排除的分泌细胞通过自噬作用将其中的物质降解，循环利用。如将其中的物质降解，循环利用。如乳腺细胞内的乳汁颗粒可通过自噬乳腺细胞内的乳汁颗粒可通过自噬作用再利用。作用再利用。自溶作用：自溶作用：细胞内溶酶体的膜破裂，使整个细胞细胞内溶酶体的膜破裂，使整个细胞或组织被释出的水解酶消化分解的过或组织被释出的水解酶消化分解的过程称自溶作用。如蝌蚪尾部的消失，程称自溶作用。如蝌蚪尾部的消失，死亡机体的迅速腐败等。死亡机体的迅速腐败等。胞外消化：胞外消化：通过向细胞外释放酶蛋白而消化胞外通过向细胞外释放酶蛋白而消化胞外物质。如精子的顶体酶对卵泡的消化。物质。如精子的顶体酶对卵泡的消化。内体内体初级溶酶体初级溶酶体吞噬体吞噬体吞噬溶酶体吞噬溶酶体吞饮体吞饮体吞饮溶酶体吞饮溶酶体自噬体自噬体自噬溶酶体自噬溶酶体分泌颗粒分泌颗粒分泌溶酶体分泌溶酶体次次 级级 溶溶 酶酶 体体残质体残质体异噬作用异噬作用自噬作用自噬作用胞外消化胞外消化抗原加工抗原加工抗原抗原初级溶酶体初级溶酶体+异溶酶体异溶酶体90%90%降解降解10%10%不被降解不被降解免疫原性复合物免疫原性复合物抗原提呈抗原提呈免疫应答免疫应答溶酶体与防御溶酶体与防御溶酶体与疾病溶酶体与疾病溶酶体膜失常与疾病溶酶体膜失常与疾病:矽肺矽肺 、石棉沉着病、痛风。、石棉沉着病、痛风。先天性溶酶体病：先天性溶酶体病：糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病。糖原贮积病、脂质沉积病、粘多糖沉积病。溶酶体与休克：溶酶体与休克：休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。休休克后缺血缺氧降低溶酶体膜的稳定性。休克后缺血缺氧引起细胞内克后缺血缺氧引起细胞内PHPH下降促进酶的激下降促进酶的激活。活。6 6、细胞的支持与运动、细胞的支持与运动细胞的支持细胞的支持 在大多数真核细胞内，细胞骨架，特在大多数真核细胞内，细胞骨架，特别是微管参与决定、维持细胞的几何别是微管参与决定、维持细胞的几何形状。形状。细胞骨架也可以在细胞游离面形成特细胞骨架也可以在细胞游离面形成特殊结构，如微绒毛、鞭毛、纤毛等。殊结构，如微绒毛、鞭毛、纤毛等。细胞的运动细胞的运动运动形式运动形式 细胞的位置移动细胞的位置移动 细胞的形态改变细胞的形态改变 细胞内的运动细胞内的运动细胞的位置移动细胞的位置移动 细胞的位置移动通过三种方式实细胞的位置移动通过三种方式实现现鞭毛、纤毛的摆动鞭毛、纤毛的摆动 如如:精子的运动；输卵管内纤毛的精子的运动；输卵管内纤毛的摆动将卵细胞推向子宫。摆动将卵细胞推向子宫。阿米巴样运动阿米巴样运动褶皱运动褶皱运动精子运动精子运动纤毛运动纤毛运动微微管管运运动动（纤纤毛毛、鞭鞭毛毛摆摆动动）细胞的形态改变细胞的形态改变 体内的大多数细胞并不产生位置的体内的大多数细胞并不产生位置的移动，但他们能表现出十分活跃的形移动，但他们能表现出十分活跃的形态改变，这主要是依靠细胞骨架不断态改变，这主要是依靠细胞骨架不断的组装与去组装，使细胞能适应其功的组装与去组装，使细胞能适应其功能状态发生形态改变，所以，细胞骨能状态发生形态改变，所以，细胞骨架并不是一个被动的支架，而是非常架并不是一个被动的支架，而是非常复杂的动态网络。复杂的动态网络。细胞内运动细胞内运动胞质流动胞质流动膜泡运输膜泡运输轴突运输轴突运输染色体分离染色体分离选择题：选择题：1 1、配体与受体结合不具有的特点、配体与受体结合不具有的特点是（是（）A.A.特异性特异性B.B.高亲和性高亲和性C.C.可饱和性可饱和性D.D.可逆性可逆性E.E.多向性多向性2 2、CaCa2+2+逆浓度梯度通过细胞膜的运输逆浓度梯度通过细胞膜的运输方式是（方式是（）A.A.简单扩散简单扩散B.B.被动运输被动运输C.C.易化扩散易化扩散D.D.主动运输主动运输E.E.膜泡运输膜泡运输3 3、低密度脂蛋白（、低密度脂蛋白（LDLLDL）进入细胞）进入细胞的方式为（的方式为（）A.A.简单扩散简单扩散B.B.主动运输主动运输C.C.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用D.D.胞吐作用胞吐作用E.E.协同运输协同运输4 4、肠腔中葡萄糖浓度低时，肠上、肠腔中葡萄糖浓度低时，肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是（皮细胞吸收葡萄糖的方式是（）A.A.简单扩散简单扩散B.B.易化扩散易化扩散C.C.通道蛋白运输通道蛋白运输D.D.协同运输协同运输E.E.膜泡运输膜泡运输5 5、细胞摄入细菌或细胞碎片进行、细胞摄入细菌或细胞碎片进行消化的过程称为（消化的过程称为（）A.A.吞噬作用吞噬作用B.B.异噬作用异噬作用C.C.入胞作用入胞作用D.D.吞饮作用吞饮作用E.E.受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用6 6、主动运输与膜泡运输的共同点为（、主动运输与膜泡运输的共同点为（）A.A.不消耗代谢能不消耗代谢能B.B.要消耗代谢能要消耗代谢能C.C.顺浓度梯度进行顺浓度梯度进行D.D.逆浓度梯度进行逆浓度梯度进行E.E.需载体的帮助需载体的帮助7 7、线粒体的主要功能是（、线粒体的主要功能是（）A.A.储存储存Ca2+Ca2+B.DNA B.DNA 复制复制C.C.合成蛋白质合成蛋白质D.D.合成糖原合成糖原E.E.合成合成ATPATP8 8、微丝的功能与下列哪项无关（、微丝的功能与下列哪项无关（）A.A.自溶作用自溶作用B.B.肌肉收缩肌肉收缩C.C.胞质分裂胞质分裂D.D.胞质环流胞质环流E.E.细胞移动细胞移动9 9、工业上的一种职业病、工业上的一种职业病-矽肺的矽肺的产生，与以下哪个细胞器有关（产生，与以下哪个细胞器有关（）A.A.过氧化氢体过氧化氢体B.B.溶酶体溶酶体C.C.中心体中心体D.D.线粒体线粒体E.E.内质网内质网1010、下列哪一物质不能通过核孔、下列哪一物质不能通过核孔复合体进出细胞核（复合体进出细胞核（）A.A.亲核蛋白亲核蛋白B.hnRNA.B.hnRNA.C.C.核糖体大小亚基核糖体大小亚基D.mRNAD.mRNAE.tRNAE.tRNA二、名词解释二、名词解释1 1、被动运输、被动运输2 2、钠钾泵、钠钾泵3 3、膜泡运输、膜泡运输4 4、信号肽、信号肽5 5、调节分泌、调节分泌6 6、受体、受体7 7、细胞识别、细胞识别8 8、自溶作用、自溶作用三、问答题三、问答题1 1、请以、请以Na+-K+Na+-K+泵为例说明细胞膜的主动泵为例说明细胞膜的主动转运过？转运过？2 2、请问细胞内蛋白质的分选与运输途径、请问细胞内蛋白质的分选与运输途径有哪些？各自的特征是什么？有哪些？各自的特征是什么？3 3、试述溶酶体的形成过程。、试述溶酶体的形成过程。4 4、试述细胞识别的分子基础。、试述细胞识别的分子基础。5 5、溶酶体有何形态结构特点？它以什么、溶酶体有何形态结构特点？它以什么方式来实现自己的功能？方式来实现自己的功能？