细胞生物学课程第12章(医学院)[可修改版ppt]
医学细胞生物学(全套13PPT课件)
01
通过研究药物对细胞生物学过程的影响，揭示药物作用机制，
为药物优化和研发提供理论依据。
药物筛选与评价
02
利用细胞模型进行药物筛选和评价，预测药物疗效和副作用，
提高药物研发效率。
个性化医疗方案制定
03
基于患者的基因型和细胞特征，制定个性化的医疗方案，提高
治疗效果。
医学细胞生物学在再生医学中应用
1 2
医学细胞生物学(全套 13PPT课件)
目录
• 细胞生物学概述 • 细胞基本结构与功能 • 细胞代谢与能量转换 • 细胞增殖、分化与凋亡 • 医学应用与实践 • 前沿技术与挑战
01 细胞生物学概述
细胞生物学定义与研究对象
细胞生物学的定义
细胞生物学是研究细胞结构、功 能、发生、发展及其与疾病关系 的科学。
医学细胞生物学研究内容与任务
研究内容
医学细胞生物学主要研究人体细胞的结构、功能、代谢、遗传以及与疾病的关 系。
研究任务
揭示人体细胞的生命活动规律；探索疾病的细胞生物学机制；为医学提供理论 基础和实验依据。
02 细胞基本结构与 功能
细胞膜结构与功能
细胞膜的化学组成
主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成 ，其中脂质以磷脂为主，蛋白质则以 各种形式嵌入或附着于脂质双分子层 中。
细胞形态学观察
通过对细胞形态、结构和数量的 观察，判断细胞是否正常，辅助
疾病诊断。
细胞遗传学分析
应用细胞遗传学技术，分析染色体 结构和数量异常，诊断遗传性疾病 。
细胞免疫学检测
检测免疫细胞的种类、数量和活性 ，评估机体免疫状态，辅助免疫相 关疾病的诊断。
医学细胞生物学在药物研发中应用
药物作用机制研究
医学细胞生物学ppt完整版
其他神经退行性疾病简介
亨廷顿舞蹈病
基因突变导致基底节和大脑皮层神经元变性，表现为舞蹈样动作和 认知障碍。
脊髓小脑共济失调
基因突变导致小脑、脑干和脊髓神经元变性，表现为共济失调和肌 张力障碍。
多系统萎缩
一组原因不明的神经系统多部位进行性萎缩的变性疾病或综合征，表 现为自主神经功能障碍、帕金森综合征、小脑性共济失调等。
04
细胞增殖、分化与凋亡
Chapter
细胞周期及调控因子
1 2 3
细胞周期定义及阶段划分
细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经 历的全过程，分为间期和分裂期两个阶段。
调控因子的种类与功能
包括细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶等 ，它们在细胞周期的不同阶段发挥调控作用，确 保细胞周期的正常进行。
新药研发与临床试验
探讨肿瘤新药研发流程、临床试 验设计及评价标准等。
06
医学应用：神经退行性疾病研 究进展
Chapter
阿尔茨海默病发病机制探讨
β-淀粉样蛋白异常沉积
导致神经元功能障碍和细胞死亡。
炎症反应
小胶质细胞激活释放炎症因子，加剧神经元 损伤。
Tau蛋白过度磷酸化
影响神经元内微管稳定性，导致神经元死亡 。
氧化应激
导致线粒体功能障碍和DNA损伤，加速神经 元凋亡。
帕金森病治疗方法研究进展
01
药物治疗
左旋多巴等药物可缓 解症状，但长期使用 存在副作用。
02
手术治疗
如脑深部电刺激术， 可改善运动症状，但 并发症风险较高。
03
细胞治疗
干细胞移植等治疗方 法正在研究中，具有 潜在应用前景。
04
基因治疗
针对基因突变进行干 预，目前处于实验阶 段。
医学细胞生物学ppt课件
B
C
糖异生作用
非糖物质如乳酸、甘油等转变为葡萄糖或糖 原的过程，以维持血糖水平稳定。
糖代谢的调控机制
包括激素调节（如胰岛素、胰高血糖素）和 酶活性的调节（如己糖激酶、磷酸果糖激酶 等）。
D
脂类代谢过程及意义
脂肪酸的合成与分解
脂肪酸在细胞内的合成主要发 生在肝和脂肪组织，而分解则 主要发生在需要能量的组织如
包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA为模板合成RNA的过程
，而翻译则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
02 03
蛋白质降解
细胞内蛋白质的降解主要通过溶酶体途径和泛素-蛋白酶体途径进行。 溶酶体途径主要降解细胞内受损或老化的蛋白质，而泛素-蛋白酶体途 径则主要降解短寿命或异常蛋白质。
蛋白质代谢的调控机制
凋亡途径和调控机制
凋亡途径
外源性途径（死亡受体介导）、内源性途径（线粒体介导）。
调控机制
Bcl-2家族蛋白、Caspase家族蛋白酶、IAP家族蛋白等参与凋亡调控，通过信号转导途径实现细胞凋 亡。
医学相关疾病与细胞生物学关
05
系
肿瘤发生发展过程中细胞变化
肿瘤细胞增殖失控
正常细胞增殖受到严格调控，而肿瘤 细胞能够逃避这些调控机制，实现无 限增殖。
医学领域应用
在医学领域，细胞生物学被广泛应用于疾病的诊断、治疗及预防等方面，如肿 瘤学、免疫学、神经生物学等。
意义
细胞生物学的研究对于揭示生命现象的本质和规律具有重要意义，同时也有助 于推动医学科学的进步和发展，提高人类健康水平。
细胞结构与功能
02
细胞膜组成与功能
01
细胞膜的主要成分
脂质、蛋白质和糖类
细胞生物学十二章 细胞的信号传导
受体定义原理分类类型一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质，能特异性识别并结合胞外信号分子进而激活胞内一系列生物识别和结合配体，触发整个信号传导过程膜受体离子通道型受体组成作用原理家族特点位置及组成代表由多个亚基组成的多聚体，每个亚基具有2、4、5个跨膜域，亚基在胞膜上组装成环状、中间可通过离子的孔道有受体与离子通道耦连的特点：离子通道型受体与配体结合，离子通道在数毫秒内打开，在胞内形成离子流和电效应，导致膜电位变化信息转导反应是一种快速反应，组要在神经系统突触反应中起控制作用Ⅰ型受体超家族通过其胞外区域与配体结合常存在于神经元和神经肌肉接头处，有α2、β、γ、δ五个亚基（40~58kD，各含4~5个长度不同的跨膜区域，第二跨膜区共同构成Na+通道内壁）烟碱型乙酰胆碱受体nAchR结合位点位于α亚基的N末端区域，每个亚基的胞外区域有糖基化位点，其中3个亚基的胞外段所共有的一组氨基酸在确定通道对离子选择性作用起重要作用乙酰胆碱AchRⅡ型及Ⅲ型受体超家族组成受体的亚基均有6个跨膜区域，其中有两个跨膜区域的氨基酸组成具有高度同源性受体与配体的结合部位在细胞膜光受体、嗅神经受体（Ⅱ型）肌浆网膜上的Ca+通道（Ⅲ型）G组成构造G蛋白作用机理细胞外信号（第一信使）定义原理分类原因类型合成部位代表细胞作用特点由细胞分泌的、能够调节机体功能的一大类生物活性物质，是细胞通讯的信号一级结构或空间构象中携带某些信息，与位于细胞膜或胞浆内特定受体结合胞外信号的特点和作用方式激素内分泌细胞胰岛素，甲状腺素，肾上腺素距离远，范围大，持续时间长神经递质神经元的突触前膜终端乙酰胆碱，去甲肾上腺素作用时间和作用距离短局部化学介质某些细胞生长因子，前列腺素，一氧化氮不进入血液，通过细胞外液的介导作用于靶细胞与受体结合后细胞所产生的效应激动剂Ⅰ型激动剂产生的细胞效应与内源性配体相当或更强Ⅱ型激动剂增强内源性配体对细胞的作用拮抗剂Ⅰ型拮抗剂阻断或减弱内源性配体对细胞的效应Ⅱ型拮抗剂阻断或减弱内源性配体对细胞的效应化学反应，是细胞对外界刺激产生相应的效应蛋白耦连受体均为一条多肽链构成的糖蛋白，由400~500个氨基酸残基组成，分为胞外、胞膜及胞三个区N末端：胞外区，多个糖基化位点胞膜结构区：7个跨膜的疏水的α螺旋结构，氨基酸组成高度保守，各跨膜螺旋结构间有环状结构组成，共6个（胞外、胞内各三个）C末端：胞内区跨膜区的α螺旋结构片段：受体与配体的结合部位，位于胞质内的、跨膜第五及第六区间的细胞内环侧是能被G蛋白识别的区域（受体被激活是将与G蛋白结合激活G蛋白）信号传导过程中，与受体耦连的并，能与鸟氨酸结合的一类蛋白质位于细胞膜质面，为可溶性的膜外周白，由αβγ三种蛋白亚基组成主要功能：通过其自身构象的变化激活效应蛋白，进而实现信号从胞外向胞内的传递G蛋白的下游的效应分子通常是离子通道或与膜结合的酶（腺苷酸环化酶）G蛋白与受体分离（无活性）↓配体与相应受体结合,受体分子构象改变，与G蛋白α亚基结合位点暴露↓受体胞内部分与G蛋白α亚基接触并相互作用，α亚基构象改变，与GDP亲和力减弱，与GTP亲和力增强↓与GTP结合，G蛋白被激活进入功能状态并解体为与GTP结合的α亚基和β、γ二聚体↓与GTP结合的α亚基和β、γ二聚体沿细胞膜自由扩散，直接与位于细胞膜下游的效应蛋白作用并使其激活↓信号从胞外传递到胞内过程完成↓配体与受体结合解除，G蛋白α亚基分解其结合的GTP生成GDP，构象改变↓Α亚基与效应蛋白分离，重新与β、γ二聚体构成三聚体↓G蛋白回复到静息状态酪氨酸蛋白激酶受体组成构造配体作用机理一类本身具有酪氨酸激酶活性的受体，一条多肽链构成的跨膜糖蛋白，N端位于胞外区，是配体的结合部位胞外区：500~850个氨基酸C端：胞质内，含酪氨酸激酶功能区，氨基酸组成高度保守，包括结合ATP与结合底物两个区跨膜区：22~26个氨基酸一些生长因子和分化因子，在参与细胞生长和细胞分化起重要作用配体与受体结合，受体的胞外结构区域构象改变→受体C端酪氨酸残基迅速磷酸化，激活受体激酶→空间上形成一个或数个SH2结合位点，受体具有SH2结构区域的蛋白质结合使其激活→激活的蛋白质催化细胞内生化反应→完成信号从胞外向胞内传递细胞内信使定义分类作用机理重要物质组成主要功能受体被激活后在细胞内产生的、cAMP信使体系第一信使→受体→G蛋白，AC→ATP生成cAMP→PKA游离出C亚基→蛋白底物磷酸化→细胞代谢反应环磷酸腺苷（cAMP）细胞膜的腺苷酸环化酶AC在G蛋白的激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后的产物.cAMP可被特异的环核苷酸磷酸二酯酶迅速水解为5'-AMP失去信号功能1.激活依赖cAMP的蛋白激酶A（PKA）使下游信号蛋白丝氨酸/苏氨酸残基的磷酸化被激活或钝化2.涉及对离子通道通透性的调节3.浓度升高，细胞内特异性蛋白质合成的进程加快，促进细胞分化AC1100个氨基酸组成的、分子量为150kD的糖蛋白，由2个大的疏水区域(M1、M2)及2个胞质区域（C1、C2）组成，每一疏水区域均跨膜6次，而胞质区域是ATP结合及酶活性的部位，其氨基酸组成高度保守催化ATP生成cAMP（需G蛋白激活及Mg2+、Mn2+的存在）能介导信号传导的活性物质（第二信使）PKA能被cAMP激活的蛋白激酶，具有催化亚基（C亚基）和调节亚基（R亚基）两部分组成的C2R2四聚体，分子量为160kD催化亚基能催化蛋白质上某些特定丝氨酸/苏氨酸残基的磷酸化，每个调节亚基则可与2个cAMP结合。
细胞生物学第十二章.细胞分裂和细胞周期1
五、特殊的细胞周期
1.早期胚胎细胞的细胞周期 （从第2次卵裂到第12次卵裂）G1期和G2 期非常短，以至认为早期胚胎细胞仅含S 期和M期。
30min / 细胞周期 非洲爪蟾
卵裂
2.酵母细胞的细胞周期
芽殖酵母和裂殖酵母-4个时相 核膜不分裂，纺锤体位于细胞核内
3.植物细胞的细胞周期
4个时相 不含中心体，纺锤体装配微区启动，细胞板胞质分裂
细胞周期长短
细胞类型 早期蛙胚胎细胞 酵母细胞 细胞周期时间 30min 1.5-3h
小肠上皮细胞
人肝细胞
12h
1 year
细胞周期时间长短主要差别在G1期。
小鼠食管上皮细胞T=115h G1=103h
十二指肠上皮细胞T=15h G1=6h
细胞在体内的增殖特性
根据增殖特点，细胞分三类： （1）周期中细胞（cycling cell） 连续增殖的周期中细胞，主要包括造血干细胞、皮肤 的表皮细胞、消化道细胞等。 （2）Go期细胞 (静止期细胞，quiescent cell) 一般情况下不增殖，当受到损伤后，又重新进入细胞 周期，如肝细胞、血管内皮细胞等。 （3）终末分化细胞 完全失去了增殖能力，如成人心肌细胞、神经细胞等。
第三节 细胞周期的调控
MPF的发现及其作用
Maturation-promoting factor 卵细胞促成熟因子/成熟促进因子 M phase-promoting factor M期促进因子
G2期
M期
1970、1972、1974 Rao和Johnson
Hela细胞
M期细胞
灭活的仙台病毒 细胞融合
3H-TdR（胸腺嘧啶核苷）标记的有丝分裂标
细胞生物学12
卵 子 发 生 的 生 长 期 完 成 之 后 ，卵 母 细 胞 准 备 进 行 减 数 分 裂 ，但 是 卵 母 细 胞 不 会 自动进入成熟期，而是停滞在前期Ⅰ，直到有适当的激素进行刺激。卵母细胞的 减 数 分 裂 是 高 度 不 对 称 的 ， 最 后 产 生 一 个 成 熟 的 卵 细 胞 和 三 个 极 体 (polar body)。
13. 精 母 细 胞 （ spermatocyte） 在 精 原 细 胞 有 丝 分 裂 增 殖 过 程 中 产 生 的 某 些 能 最 终 分 化 成 成 熟 精 子 的 细 胞 ，分 为初级精母细胞和次级精母细胞。初级精母细胞是有丝分裂产生的并能进入减数 分裂的细胞。第一次减数分裂将初级精母细胞转化成次级精母细胞，经过第二次 减 数 分 裂 ， 次 级 精 母 细 胞 产 生 成 熟 的 精 子 细 胞 (spermatid)。
10. 精 子 发 生 （ spermatogenesis） 动 物 的 雄 配 子 称 作 精 子 ，是 在 睾 丸 中 通 过 精 子 发 生 过 程 产 生 的 。精 子 的 发 生 开 始 于 雄 性 原 始 生 殖 细 胞 �精 原 细 胞（ spermatogonia)的 有 丝 分 裂 ，雄 性 中 的 精 原 细胞的有丝分裂在成年后的生命过程中是持续发生的，因而能够不断产生大量的 精 细 胞 。 在 哺 乳 动 物 中 ， 精 子 发 生 与 支 持 细 胞 (Sertoli cells)的 发 生 密 切 相 关 ， 支 持细胞为发育中的精子提供保护和营养。实际上，精子发育的各个阶段都是发生 在支持细胞的表面。 精 母 细 胞 （ spermatocyte） 在 有 丝 分 裂 增 殖 过 程 中 产 生 某 些 细 胞 最 终 分 化 成 初 级精母细胞，然后进入减数分裂。第一次减数分裂将初级精母细胞转化成次级精 母 细 胞 ， 经 过 第 二 次 减 数 分 裂 ， 次 级 精 母 细 胞 产 生 成 熟 的 精 子 细 胞 (spermatid)。
《医学细胞生物学》ppt课件-2024鲜版
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细胞膜结构及功能
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细胞膜组成
脂质双层、膜蛋白、糖类 等
2024/3/27
细胞膜功能
物质运输、信息传递、能 量转换等
细胞膜与疾病
细胞膜异常与多种疾病发 生发展密切相关，如癌症、 神经退行性疾病等
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细胞质组成与功能
细胞质基质
包括水、无机盐、脂质、糖类等
细胞器
线粒体、叶绿体、内质网、高尔 基体等 2024/3/27
异种移植
通过将人类细胞与动物细胞融合，培育出具有人类细胞功能的异 种移植器官，解决器官移植供体短缺的问题。
药物研发
利用跨物种细胞融合技术创建具有特定功能的杂交细胞系，用于 药物筛选和开发。
2024/3/27
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THANKS
感谢观看
2024/3/27
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医学诊断和治疗的基础
细胞生物学为医学提供了诊断和治疗 的基础，如细胞培养、细胞移植、基 因编辑等技术。
疾病与细胞的关系
许多疾病的发生和发展都与细胞的结 构和功能异常有
研究方法与技术手段
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显微镜技术
光学显微镜、电子显微镜等用 于观察细胞的形态和结构。
2024/3/27
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神经退行性疾病中神经细胞损伤机制
氧化应激与线粒体功能障碍
导致神经细胞能量代谢障碍和细胞死亡。
蛋白质异常聚集与神经毒性
如阿尔茨海默病中的β-淀粉样蛋白沉积。
2024/3/27
神经炎症与胶质细胞活化
引发神经毒性反应和神经细胞损伤。
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免疫系统中免疫细胞功能异常导致疾病
自身免疫性疾病
免疫细胞攻击自身组织， 如类风湿性关节炎、系统 性红斑狼疮。
细胞生物学12
（三）协助扩散
概念：也称促进扩散，是极性分子和无机离子在膜转运 蛋白 协助下顺浓度梯度（或电化学梯度）的跨膜运输。 特点：①转运速率高； ②存在最大转运速率； ③有膜 转运蛋白参与，有特异性。 膜转运蛋白是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。 分为载体蛋白（carrier protein.可介导被动和主动运输） 和通道蛋白（channel protein.只介导被动运输）。 例如： 葡萄糖分子以简单扩散的方式穿越细胞膜，其通透系数 为10－７ cm／s，以协助扩散的方式穿越红细胞的质膜时其 通透系数为10-2cm/s，通透系数增加了１０５倍。
1988年Agre在分离纯化红细胞膜上的 Rh血型抗原时，发现了一个28 KD 的疏水性 跨膜蛋白，称为CHIP28 (Channel-Forming integral membrane protein)，1991年得到 CHIP28的cDNA 序列，Agre将CHIP28的 mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，在低渗 溶液中，卵母细胞迅速膨胀，并于5 分钟内 破裂，纯化的CHIP28置入脂质体，也会得到 同样的结果。这一发现揭示了细胞膜上确实 存在水通道，Agre因此而与离子通道的研究 者共享2003年的诺贝尔化学奖。
二、主动运输
主动运输（active transport）是由载体蛋白 所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的 一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式，其运输 过程需要消耗能量。根据主动运输过程所需能量来 源的不同可归纳为由ATP直接提供能量和间接提供 能量以及光能驱动的主动运输三种基本类型。
偶联转运蛋白
长期以来, 普遍认为细胞内外的水分子是 以简单扩散的方式透过脂双层膜。后来发现某 些细胞在低渗溶液中对水的通透性很高, 很难 以简单扩散来解释。如将红细胞移入低渗溶液 后，很快吸水膨胀而溶血，而水生动物的卵母 细胞在低渗溶液不膨胀。因此，人们推测水的 跨膜转运除了简单扩散外, 还存在某种特殊的 机制, 并提出了水孔蛋白通道的概念。