生理學(xué)課件細(xì)胞生理學(xué)

細(xì)胞生理學(xué)歡迎來到細(xì)胞生理學(xué)課程。本課程將深入探討細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和各種生理過程。我們將從基本概念開始，逐步深入到復(fù)雜的細(xì)胞機(jī)制。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜保護(hù)細(xì)胞并控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞質(zhì)包含細(xì)胞器和代謝活動(dòng)場所細(xì)胞核存儲(chǔ)遺傳信息并控制細(xì)胞活動(dòng)細(xì)胞器執(zhí)行特定功能，如線粒體產(chǎn)生能量細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)1磷脂雙層形成膜的基本結(jié)構(gòu)2膜蛋白嵌入膜中，執(zhí)行各種功能3糖蛋白和糖脂位于膜表面，參與細(xì)胞識別4膽固醇增加膜的穩(wěn)定性和流動(dòng)性細(xì)胞膜的功能屏障功能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通過特定蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)選擇性物質(zhì)運(yùn)輸信號傳導(dǎo)接收外界信號并傳遞到細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞識別通過表面分子識別其他細(xì)胞和環(huán)境主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)不需能量，順濃度梯度簡單擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)需要能量，逆濃度梯度原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能線粒體細(xì)胞能量工廠，進(jìn)行有氧呼吸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)合成場所高爾基體處理、修飾和分泌蛋白質(zhì)溶酶體細(xì)胞內(nèi)消化系統(tǒng)，分解大分子線粒體外膜包圍整個(gè)線粒體，具有通透性內(nèi)膜形成嵴，增加表面積，支持ATP合成基質(zhì)包含酶和DNA，進(jìn)行三羧酸循環(huán)ATP合成酶利用質(zhì)子梯度合成ATP核糖體1大亞基60S，包含28S、5.8S和5SrRNA2小亞基40S，包含18SrRNA3功能翻譯mRNA，合成蛋白質(zhì)4位置細(xì)胞質(zhì)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面細(xì)胞骨架1微絲由肌動(dòng)蛋白組成，支持細(xì)胞形態(tài)和運(yùn)動(dòng)2微管由微管蛋白組成，參與細(xì)胞分裂和物質(zhì)運(yùn)輸3中間絲提供機(jī)械強(qiáng)度，維持細(xì)胞形態(tài)4馬達(dá)蛋白如肌球蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸細(xì)胞信號傳導(dǎo)機(jī)制1信號分子如激素、生長因子等與細(xì)胞表面受體結(jié)合2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受體活化后，通過級聯(lián)反應(yīng)傳遞信號3效應(yīng)器如酶或離子通道，執(zhí)行細(xì)胞響應(yīng)4細(xì)胞反應(yīng)如基因表達(dá)、代謝變化或細(xì)胞分裂細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂1M期有絲分裂，細(xì)胞分裂為兩個(gè)子細(xì)胞2G2期細(xì)胞生長，為分裂做準(zhǔn)備3S期DNA復(fù)制4G1期細(xì)胞生長，合成蛋白質(zhì)和RNA5G0期靜止期，細(xì)胞暫時(shí)或永久退出周期細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成轉(zhuǎn)錄DNA信息轉(zhuǎn)錄為mRNA加工mRNA剪接、加帽和加尾輸出成熟mRNA從細(xì)胞核輸出到細(xì)胞質(zhì)翻譯核糖體將mRNA翻譯成蛋白質(zhì)修飾蛋白質(zhì)翻譯后修飾，如糖基化基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄后水平mRNA加工、穩(wěn)定性和降解的調(diào)控翻譯水平調(diào)控mRNA翻譯效率和蛋白質(zhì)合成速率翻譯后水平蛋白質(zhì)修飾、定位和降解的調(diào)控細(xì)胞凋亡1凋亡信號外源性或內(nèi)源性因素觸發(fā)凋亡過程2信號傳導(dǎo)激活caspase級聯(lián)反應(yīng)3細(xì)胞變化染色質(zhì)凝聚，細(xì)胞皺縮，DNA斷裂4吞噬清除凋亡小體被巨噬細(xì)胞吞噬清除細(xì)胞間通訊旁分泌細(xì)胞釋放信號分子影響周圍細(xì)胞內(nèi)分泌激素通過血液作用于遠(yuǎn)處細(xì)胞突觸傳遞神經(jīng)細(xì)胞間的快速信號傳遞縫隙連接相鄰細(xì)胞間直接物質(zhì)交換神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞體包含細(xì)胞核和大部分細(xì)胞器樹突接收來自其他神經(jīng)元的信號軸突傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)，可被髓鞘包裹突觸神經(jīng)元間信息傳遞的專門結(jié)構(gòu)神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)靜息電位細(xì)胞膜兩側(cè)存在電位差去極化鈉離子內(nèi)流，膜電位上升動(dòng)作電位膜電位達(dá)到閾值，觸發(fā)動(dòng)作電位復(fù)極化鉀離子外流，膜電位恢復(fù)傳導(dǎo)動(dòng)作電位沿軸突傳播突觸的結(jié)構(gòu)和功能突觸前膜含有突觸小泡，儲(chǔ)存神經(jīng)遞質(zhì)鈣離子通道控制遞質(zhì)釋放突觸間隙寬度約20-40nm神經(jīng)遞質(zhì)擴(kuò)散區(qū)域突觸后膜含有受體蛋白接收神經(jīng)遞質(zhì)并產(chǎn)生反應(yīng)神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)遞質(zhì)受體興奮性遞質(zhì)如谷氨酸，促進(jìn)神經(jīng)元興奮抑制性遞質(zhì)如γ-氨基丁酸（GABA），抑制神經(jīng)元活動(dòng)離子型受體如乙酰膽堿受體，直接改變膜通透性代謝型受體如多巴胺受體，通過G蛋白調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)肌肉細(xì)胞的收縮機(jī)制1興奮神經(jīng)沖動(dòng)到達(dá)肌纖維，引起去極化2鈣釋放肌漿網(wǎng)釋放鈣離子到肌漿3橫橋循環(huán)肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白相互作用4收縮肌絲滑動(dòng)，肌節(jié)縮短5弛豫鈣離子被重新吸收，肌肉恢復(fù)原長心肌細(xì)胞的電生理特性1自律性能自發(fā)產(chǎn)生動(dòng)作電位2平臺(tái)期動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間長3不應(yīng)期較長的絕對不應(yīng)期，防止強(qiáng)直收縮4同步性通過縫隙連接實(shí)現(xiàn)電耦聯(lián)離子通道和離子泵離子通道電壓門控通道配體門控通道機(jī)械門控通道離子泵鈉鉀泵鈣泵質(zhì)子泵細(xì)胞膜電位的產(chǎn)生和維持1離子梯度細(xì)胞內(nèi)外離子濃度不同2選擇性通透性細(xì)胞膜對不同離子通透性不同3鈉鉀泵主動(dòng)運(yùn)輸維持離子梯度4平衡電位各種離子的電化學(xué)平衡共同決定膜電位細(xì)胞內(nèi)pH調(diào)節(jié)緩沖系統(tǒng)如碳酸氫鹽系統(tǒng)，快速中和H+或OH-離子交換Na+/H+交換器，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)pHH+泵主動(dòng)運(yùn)輸H+，維持pH穩(wěn)定代謝調(diào)節(jié)調(diào)整代謝途徑，減少酸性物質(zhì)產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度調(diào)控鈣通道控制鈣離子進(jìn)入細(xì)胞鈣泵將鈣離子泵出細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存和釋放鈣離子線粒體暫時(shí)儲(chǔ)存過量鈣離子細(xì)胞內(nèi)氧化還原反應(yīng)1能量代謝如三羧酸循環(huán)和電子傳遞鏈2信號傳導(dǎo)活性氧作為信號分子3抗氧化防御清除自由基，保護(hù)細(xì)胞4細(xì)胞分化氧化還原狀態(tài)影響基因表達(dá)細(xì)胞內(nèi)能量代謝糖酵解葡萄糖分解為丙酮酸，產(chǎn)生少量ATP三羧酸循環(huán)丙酮酸氧化，產(chǎn)生NADH和FADH2電子傳遞鏈NADH和FADH2氧化，產(chǎn)生質(zhì)子梯度氧化磷酸化利用質(zhì)子梯度合成大量ATP細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸機(jī)制囊泡運(yùn)輸通過囊泡進(jìn)行蛋白質(zhì)和脂質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞骨架介導(dǎo)運(yùn)輸利用微管和馬達(dá)蛋白運(yùn)輸大分子和細(xì)胞器主動(dòng)運(yùn)輸通過跨膜蛋白逆濃度梯度運(yùn)輸小分子通道蛋白允許特定離子或小分子快速通過細(xì)胞黏附分子鈣黏蛋白介導(dǎo)同種細(xì)胞間的鈣依賴性黏附整合素連接細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)免疫球蛋白超家族參與細(xì)胞識別和免疫反應(yīng)選擇素介導(dǎo)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的瞬時(shí)黏附細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路1受體激活配體與細(xì)胞表面受體結(jié)合2信號放大通過級聯(lián)反應(yīng)放大信號3第二信使如cAMP、鈣離子等傳遞信號4蛋白質(zhì)磷酸化改變蛋白質(zhì)活性5基因表達(dá)調(diào)控激活或抑制特定基因表達(dá)細(xì)胞的分化和分化調(diào)控1外部信號生長因子、激素等誘導(dǎo)分化2表觀遺傳修飾DNA甲基化和組蛋白修飾