線粒體 細胞骨架 細胞周期課件

第四節(jié)真核細胞的結(jié)構(gòu)器細胞膜細胞質(zhì)細胞核線粒體細胞骨架細胞周期三、能量轉(zhuǎn)換的細胞器--線粒體(mitochondrion)*1894年R.Altaman首次在動物細胞中發(fā)現(xiàn)該細胞器，命名為bioblast。*1897年Benda首次將它命名為mitochondrion。*1900年L.Michaelis用JanusGreenB發(fā)現(xiàn)線粒體可進行氧化還原反應(yīng)。*至20世紀50年代，證實線粒體是進行能量代謝的場所。線粒體細胞骨架細胞周期細胞的“動力工廠”。細胞生命活動80%能量由線粒體提供糖類、脂肪、氨基酸最終氧化釋能的場所通過氧化磷酸化反應(yīng)合成ATP，為細胞生命活動提供直接能量。三、能量轉(zhuǎn)換的細胞器--線粒體(mitochondrion)線粒體細胞骨架細胞周期光鏡下，粒狀、桿狀或線狀。直徑0.5-1μm不同類型細胞所含數(shù)量差別很大；功能旺盛的細胞mt豐富。如哺乳動物肝細胞約含2000個mt，腎細胞約400個，精子約25個分布多集中于需能高的部位（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)線粒體細胞骨架細胞周期外膜內(nèi)膜mtDNA膜間隙基質(zhì)嵴基粒電鏡下，二層單位膜套疊成的囊狀結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜膜間隙基質(zhì)（內(nèi)室）（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)線粒體細胞骨架細胞周期外膜：5-7nm；上有排列整齊的孔蛋白構(gòu)成的筒狀圓柱體，中央小孔孔徑1-3nm，可通過分子量10000以下的分子。（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜mtDNA膜間隙基質(zhì)嵴基粒線粒體細胞骨架細胞周期內(nèi)膜：約6nm；通透性很差，不帶電荷的小分子可以進入，大的分子和離子需通過轉(zhuǎn)運蛋白的幫助由內(nèi)膜進入基質(zhì)。嵴（cristae）:內(nèi)膜向內(nèi)室突起形成嵴。（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜mtDNA膜間隙基質(zhì)嵴基粒線粒體細胞骨架細胞周期膜間隙：6-8nm，內(nèi)外膜之間的空隙。基質(zhì)（內(nèi)室）：被內(nèi)膜包圍的空間?；|(zhì)為無定形物質(zhì)，含有酶、脂類、DNA、RNA、核糖體以及較大的致密顆粒由于內(nèi)膜的低通透性使基質(zhì)具有一定的pH和滲透壓。（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜mtDNA膜間隙基質(zhì)嵴基粒線粒體細胞骨架細胞周期基粒內(nèi)膜上許多排列規(guī)則、帶柄的球狀小體。一個基粒就是一個ATP酶復(fù)合體，是將呼吸鏈電子傳遞過程中釋放的能量用于使ADP磷酸化形成ATP的結(jié)構(gòu)，是偶聯(lián)磷酸化的關(guān)鍵裝置。每個線粒體有104-105個基粒。（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)線粒體細胞骨架細胞周期基粒（ATP酶復(fù)合體）F1因子，頭部5種亞基按比例組成F1通過柄部與F0相連時才具有催化ATP合成的作用柄部寡霉素敏感性蛋白質(zhì)若與寡霉素結(jié)合，會發(fā)揮寡霉素的解偶聯(lián)作用，而抑制ATP的合成F0因子，基片是至少4種多肽組成的疏水蛋白，鑲嵌在內(nèi)膜的脂質(zhì)雙層中周圍圍繞呼吸鏈的各個組分基片具有質(zhì)子通道的作用（一）線粒體的形態(tài)結(jié)構(gòu)線粒體細胞骨架細胞周期基片具有質(zhì)子通道的作用被呼吸鏈傳遞到膜間腔的大量質(zhì)子（H+），順著內(nèi)膜外側(cè)到內(nèi)側(cè)的質(zhì)子濃度通過基片這個質(zhì)子通道到達F1因子時，驅(qū)動ATP酶催化ADP磷酸化成為ATP線粒體細胞骨架細胞周期（二）線粒體的功能線粒體通過氧化磷酸化反應(yīng)合成ATP，為細胞提供能量。線粒體是物質(zhì)氧化與能量轉(zhuǎn)換的場所。以糖為例，主要步驟：糖酵解；由丙酮酸形成乙酰輔酶A和三羧酸循環(huán)；電子傳遞和氧化磷酸化線粒體細胞骨架細胞周期（二）線粒體的功能糖酵解。糖、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，在細胞質(zhì)中經(jīng)過酵解產(chǎn)生丙酮酸和脂肪酸，由丙酮酸形成乙酰輔酶A和三羧酸循環(huán)。進入mt基質(zhì)，經(jīng)過一系列分解代謝形成乙酰輔酶A，再進一步參加三羧酸循環(huán)；電子傳遞和氧化磷酸化。脫下的氫經(jīng)mt內(nèi)膜上的電子傳遞鏈（呼吸鏈），最后傳遞給氧生成水。在此過程中釋放的能量，通過ADP的磷酸化，生成含高能磷酸鍵的ATP儲存在體內(nèi)，供機體各種活動需要。線粒體細胞骨架細胞周期生命的基本單位——細胞無氧酵解在細胞質(zhì)中進行。其余均在線粒體中進行。三羧酸循環(huán)在線粒體基質(zhì)，電子傳遞和氧化磷酸化偶聯(lián)在線粒體內(nèi)膜上進行。（二）線粒體的功能線粒體細胞骨架細胞周期四、細胞骨架cytoskeleton細胞骨架是普遍存在于真核細胞中由蛋白纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由微管、微絲和中間纖維組成。線粒體細胞骨架細胞周期（一）微管microtubule形態(tài)結(jié)構(gòu)（電鏡）*中空的管狀結(jié)構(gòu)，直徑24-26nm，*13條原纖維縱行螺旋排列*每條原纖維是由αβ微管蛋白相間排列成的長鏈。線粒體細胞骨架細胞周期微管的分子組成*

α、β微管蛋白：是一類酸性蛋白，它們分子量相同，各含約500個左右氨基酸殘基。*微管蛋白常以異二聚體的形式存在。（一）微管microtubule線粒體細胞骨架細胞周期微管的存在方式單管、二聯(lián)管、三聯(lián)管二聯(lián)管、三聯(lián)管存在特定的細胞器中，如鞭毛、纖毛（二聯(lián)管），中心粒（三聯(lián)管）（一）微管microtubule線粒體細胞骨架細胞周期鞭毛、纖毛的運動兩者都是由細胞膜包繞一束由微管組成的軸絲軸絲由9根二聯(lián)管環(huán)繞一對單管呈“9+2”的排列A管伸出內(nèi)外兩條動位蛋白臂，指向相鄰二聯(lián)管的B管。通過動位蛋白臂水解ATP釋放能量，促使動位蛋白沿相鄰的B管朝（-）端走動，引起二聯(lián)管之間的相互滑動。（一）微管microtubule線粒體細胞骨架細胞周期微管的裝配動態(tài)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要組裝和去組裝；微管蛋白二聚體裝配成原纖維；側(cè)面增加二聚體形成片層由13根原纖維組成微管；新的二聚體不斷加到微管的端點，使之延長；（+）極，（-）極（一）微管microtubule線粒體細胞骨架細胞周期（二）微絲(microfilament,MF)實心骨架纖維，直徑7nm，分布于細胞質(zhì)中。與微管共同構(gòu)成細胞的支架。主要成分是肌動蛋白（G-肌動蛋白）。它組成的纖維與細胞內(nèi)各種微絲結(jié)合蛋白相互作用，行使著微絲的各種功能。線粒體細胞骨架細胞周期（二）微絲(microfilament,MF)微絲的分子組成單體：球形肌動蛋白（G-actin）多聚體：螺旋狀肌動蛋白（F-actin），以相同的方式頭尾相接形成螺旋狀肌動蛋白絲。有3種肌動蛋白異構(gòu)體。分別存在于不同細胞和組織中。

：成熟的肌肉組織；、：大多數(shù)非肌細胞線粒體細胞骨架細胞周期（三）中間纖維（intermediatefilament,IF）*中間纖維有5型，分布存在嚴格的組織特異性：Ⅰ、Ⅱ型酸性角蛋白存在于上皮組織，Ⅴ型纖層蛋白存在于所有細胞中。*中間纖維是中空管狀結(jié)構(gòu)，直徑約為10nm，單根或成束地分布在細胞質(zhì)內(nèi)。形態(tài)與分類*15種IF結(jié)合蛋白。線粒體細胞骨架細胞周期（三）中間纖維（intermediatefilament,IF）結(jié)構(gòu)中間纖維成分復(fù)雜，但具有相同的基本結(jié)構(gòu)，肽鏈中部都有一個約310個氨基酸殘基的

螺旋桿狀區(qū)。長度和氨基酸組成非常保守。兩端是非螺旋的頭部和尾部，氨基酸組成和化學性質(zhì)高度可變。端部的多樣化決定了中間纖維蛋白的差異。線粒體細胞骨架細胞周期細胞骨架不是一個被動的支架，而是非常復(fù)雜的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，不斷組裝（聚合）和去組裝（解聚），使細胞能適應(yīng)其功能狀態(tài)發(fā)生形狀改變及其他運動方式。（四）細胞骨架的功能線粒體細胞骨架細胞周期（四）細胞骨架的功能1、細胞支持在大多數(shù)真核細胞內(nèi)，細胞骨架特別是微管參與決定細胞的幾何形狀。各種細胞骨架成分的支持作用在細胞突起部分表現(xiàn)得更為明顯。如微絨毛、纖毛線粒體細胞骨架細胞周期維持細胞形態(tài)：用秋水仙素處理細胞破壞微管,導(dǎo)致細胞變圓,說明微管對維持細胞的不對稱形狀是重要的。對于細胞突起部分,如纖毛、鞭毛、軸突的形成和維持,微管亦起關(guān)鍵作用。1、細胞支持（四）細胞骨架的功能線粒體細胞骨架細胞周期2、細胞運動所有的細胞運動都和細胞內(nèi)的細胞骨架體系有關(guān)，同時需要ATP和動力蛋白，后者分解ATP，所釋放的能量驅(qū)使細胞運動。從染色體分離到纖毛、鞭毛的擺動，從細胞形狀的改變到位置的遷移等。（四）細胞骨架的功能線粒體細胞骨架細胞周期細胞表面是一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系：細胞膜是細胞表面的主體結(jié)構(gòu)，它與質(zhì)膜外側(cè)的細胞外被和質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的胞質(zhì)溶膠共同組成細胞表面。細胞表面結(jié)構(gòu)示意圖

細胞外被細胞膜胞質(zhì)溶膠五、細胞表面與細胞外基質(zhì)（一）細胞表面（cellsurface）線粒體細胞骨架細胞周期細胞表面是一個多功能體系：

1.保護細胞，使細胞活動有一相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。2.參與細胞內(nèi)外的物質(zhì)和能量交換。3.參與細胞識別、信息的接受和傳遞。4.參與細胞運動。5.維護細胞的各種形態(tài)。五、細胞表面與細胞外基質(zhì)（一）細胞表面線粒體細胞骨架細胞周期在多細胞的生物體內(nèi)，除細胞以外的非細胞性的固有物質(zhì)成分，稱細胞外基質(zhì)。細胞與細胞外基質(zhì)相互依存，構(gòu)成完整的組織。細胞外基質(zhì)是由大分子構(gòu)成的結(jié)構(gòu)精細而錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。在生物組織中所占空間有組織差異。結(jié)締組織中細胞外基質(zhì)含量較高。五、細胞表面與細胞外基質(zhì)（二）細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix，ECM）線粒體細胞骨架細胞周期組成細胞外基質(zhì)的大分子一般分為四類：膠原、非膠原糖蛋白、彈性蛋白以及氨基聚糖和蛋白聚糖?；瘜W成分為蛋白質(zhì)和多糖。細胞外基質(zhì)的組成成分及組裝形式由所產(chǎn)生的細胞決定，并與組織的特殊功能需要相適應(yīng)。能夠分泌和形成細胞外基質(zhì)的主要細胞類群是成纖維細胞和少量其他特化組織的細胞。細胞外基質(zhì)成分的合成、分泌和組裝是細胞活動的產(chǎn)物，它不僅參與組織結(jié)構(gòu)的維持，而且對細胞的存活、形態(tài)、功能、代謝、增殖、分化和遷移等基本生命活動具有影響。五、細胞表面與細胞外基質(zhì)（二）細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix，ECM）線粒體細胞骨架細胞周期生命的基本單位——細胞原核生物向真核生物進化的一個重要變化就是細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，即出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)和功能都不同的細胞器。蛋白質(zhì)合成細胞器內(nèi)膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)細胞器能量轉(zhuǎn)換的細胞器細胞形態(tài)與運動相關(guān)細胞器（細胞骨架）細胞表面結(jié)構(gòu)與運動的細胞器（細胞表面與細胞外基質(zhì)）線粒體細胞骨架細胞周期生命的基本單位——細胞一、細胞診斷在疾病的診斷上，應(yīng)用單克隆抗體技術(shù)已研究出幾百種體外診斷試劑盒，使很多疾病的診斷簡單而精確，并使多種復(fù)雜疾病的治療效果大大提高。第五節(jié)細胞與醫(yī)學二、細胞治療細胞治療是近十年來在分子生物學、分子免疫學、細胞生物學等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種治療疾病的方法，可分為體細胞治療和干細胞治療。而目前主要應(yīng)用的是干細胞治療。線粒體細胞骨架細胞周期細胞增殖周期一、細胞周期的一些概念二、細胞周期各時相的動態(tài)及特點三、有絲分裂各期的主要特征線粒體細胞骨架細胞周期細胞增殖（cellproliferation）：細胞通過生長和分裂，使細胞數(shù)目增加，使子細胞獲得與母細胞同樣遺傳信息的過程。細胞周期時間(Tc)：細胞周期過程所需要的時間。細胞周期(cellcycle)：連續(xù)分裂的細胞，細胞通過生長，進行必要的物質(zhì)準備，然后分裂、再生長、分裂，周而復(fù)始，這種細胞生長、分裂的循環(huán)過程。即細胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂終了所經(jīng)歷的過程。一、細胞周期的一些概念線粒體細胞骨架細胞周期細胞周期（Cellcycle）間期（Interphase）分裂期M（Mitoticphase）G1期（firstgapphase）S期（syntheticphase）G2期（secondgapphase）前期（prophase）中期（metaphase）后期（anaphase）末期（telophase）細胞增殖包括3方面：（1）細胞生長（2）染色質(zhì)復(fù)制（3）細胞分裂線粒體細胞骨架細胞周期細胞周期時間（小時）細胞類型TG1TSTG2TMTC人宮頸癌細胞1073.51.522中國倉鼠卵巢細胞4.74.12.80.812.4蛙單倍體胚11168.31.637.8小鼠皮膚上皮8711.83未定未定101.0人急性白血病細胞41295.9未定75.9蠶豆根尖細胞4.95.54.92.019.3線粒體細胞骨架細胞周期*周期性細胞（連續(xù)分裂細胞）*暫時不分裂細胞（G0期細胞）*終末分化細胞（不分裂細胞）可以連續(xù)分裂進行增殖。骨髓造血干細胞、皮膚基底層細胞。暫時從G1期退出細胞周期，但在適當刺激下可重新進入細胞周期。某些免疫淋巴細胞、肝、腎細胞不可逆地脫離細胞周期，喪失分裂能力，但保持一定的生理功能的細胞。神經(jīng)細胞、肌肉細胞。線粒體細胞骨架細胞周期二、細胞周期各時相的動態(tài)及特點１、rRNA、mRNA、tRNA合成２、核糖體裝配３、結(jié)構(gòu)蛋白、酶蛋白合成４、CaM、cyclin、CDK合成５、G1末期，中心粒開始復(fù)制（一）G1期（合成前期）線粒體細胞骨架細胞周期周期蛋白和周期蛋白依賴性激酶周期蛋白（cyclin)：是一類隨細胞周期的進程而呈周期性變化的蛋白質(zhì)，有G1期周期蛋白（cyclinC、D、E）及M期周期蛋白（cyclinA、B）。周期蛋白主要通過調(diào)節(jié)周期蛋白依賴性蛋白激酶的活性而發(fā)揮作用。周期蛋白依賴性蛋白激酶(cyclin-dependentkinase,

CDK)：CDK是一類必須與周期蛋白結(jié)合才具有蛋白激酶活性的酶蛋白。不同的CDK激酶與不同的周期蛋白結(jié)合，執(zhí)行不同的調(diào)節(jié)功能。線粒體細胞骨架細胞周期＊觸發(fā)蛋白（triggerprotein）合成不穩(wěn)定蛋白（unstableprotein），U蛋白＊限制點（restrictionpoint，R點）＊藥物敏感時期：放線菌素D細胞在周期運行過程中的調(diào)控點，是調(diào)節(jié)細胞繼續(xù)沿周期運行，或停止于某一階段的控制點。＊前復(fù)制復(fù)合物（pre-replicationcomplex,Pre-PC）二、細胞周期各時相的動態(tài)及特點（一）G1期（合成前期）S期活化因子線粒體細胞骨架細胞周期＊DNA損傷修復(fù)的檢驗＊與細胞周期運行相關(guān)蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化二、細胞周期各時相的動態(tài)及特點（一）G1期（合成前期）線粒體細胞骨架細胞周期（二）S期（合成期）1、DNA復(fù)制S期活化因子：CDK1-cyclinE,CDK1-cyclinA

２、組蛋白、非組蛋白合成３、染色質(zhì)裝配４、中心粒復(fù)制５、微管蛋白開始合成線粒體細胞骨架細胞周期（三）Ｇ2期（合成后期）微管蛋白合成有絲分裂因子合成成熟促進因子（MPF）合成核纖層磷酸化主要進行細胞分裂前的物質(zhì)和相關(guān)細胞結(jié)構(gòu)的準備由G2期過渡到M期受G2檢驗點的控制線粒體細胞骨架細胞周期（四）Ｍ期（分裂期）＊親本細胞核染色體精確均等分配給兩個子細胞。＊RNA停止合成。＊蛋白質(zhì)合成減少。線粒體細胞骨架細胞周期前期、中期、后期、末期核分裂胞質(zhì)分裂（四）Ｍ期（分裂期）線粒體細胞骨架細胞周期前期（prophase）染色質(zhì)凝集，形成有絲分裂染色體(mitotic

chromosome），核膜崩解，核仁消失紡錘體形成三、有絲分裂各期的主要特征線粒體細胞骨架