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1 欢迎同学们学习 组织学与胚胎学

2 绪论

3 一 为什么学? Biochemistry/ Mol Biology Anatomy Physiology Histology Cell Biology

4 Embryology

5 二 组织学与胚胎学的研究内容 ( 学什么?) 细胞 组织学 (histology) 组织 器官系统 胚胎学 (Embryology)

6 定义 : 是人体形态结构的基本单位, 是一切生物体新陈代谢 生长发育 繁殖分化的形态学基础 形态各异 大小不等 : 人体具有许多形态各异 大小不同的细胞, 参与机体的各种机能活动 相互调节 相互协同 : 细胞 (cell) 各种细胞在机体内相互调节 相互协同, 以维持整体的生命活动

7 blood cells Red: Red blood cells Purple: White blood cells Green: Platelets

8 组成 : 组织 (tissue) 是由一些形态相似 功能相近的细胞和细胞间质 ( 细胞外基质 ) 所组成 分类 : 由于细胞的特性不同, 机体内的组织也相应分为 : 上皮组织 结缔组织 肌组织 神经组织 epithelial tissue connective tissue muscle tissue nervous tissue

9 器官和系统 (organ and system) 形成 : 器官和系统是在胚胎发育的早期由几种不同的组织发育 分化和互相结合所形成 组织特征 : 成体的各器官 系统分别具有其微细结构的组织特征, 执行着特定的功能

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11 胚胎学 (embryology) 研究内容 : 在医学中称人体胚胎学 (human embryology) 生殖细胞 受精与卵裂 植入 三胚层形成与分化 胎膜与胎盘 人体各器官系统的生长与分化 先天畸形

12 三 组织学与胚胎学的研究方法 ( 怎么学?) 显微镜和标本

13 计量单位 : 1 m( 微米 )=10-3 mm( 毫米 ); 1nm( 纳米 )=10-3 m( 微米 )

14 显微镜包括 : 光学显微镜 电子显微镜

15 ( 一 ) 光学显微镜 普通光学显微镜 : 观察组织标本 ( 切片 ) 是最常用的方法 光学显微镜 (light microscopy,lm), 又称光镜 最高分辨率约为 0.2 m, 最大放大倍数约为 倍 ;

16 激光共聚焦扫描显微镜 (confocal laser scanning microscope,clsm) 是 20 世纪 80 年代初研制成功的一种高光敏度 高分辨率的新型生物学仪器

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18 标本的制作 : 1. 取材 固定 : 为使所获材料的形态结构接近活体状态, 故取材要迅速, 所获材料及时用固定液 (fixative) 固定 (fixation) 常用固定液 : 甲醛 乙醇等, 它们可以使蛋白质迅速凝固, 防止其分解和变性

19 2. 脱水 包埋 切片 : 为使组织与包埋剂相融合, 所获材料需经乙醇脱水 ; 为便于将材料切成薄片, 需将其包埋在石蜡或火棉胶内, 然后再用切片机将其切成厚 5~10um 的薄片

20 染色 : 切片需经染色后方可在显微镜下观察 苏木精 (hematoxylin) 伊红 (eosin) 染色 ( 简称 HE): 苏木精 : 是蓝色的碱性染料, 可将细胞核和细胞内的某些物质染成蓝紫色 ; 伊红 : 是红色的酸性染料, 可将细胞质染成粉红色

21 基本概念 : 对碱性染料亲和力强的称为嗜碱性 (basophilia) 对酸性染料亲和力强的称为嗜酸性 (acidophilia) 对两种染料亲和力都不强称中性 (neutrophilia)

22 ( 二 ) 电子显微镜技术 电子显微镜 (electron microscopy,em), 又称电镜 根据分辨率 放大倍数 功能等不同分为两种 : 透射电子显微镜, 又称透射电镜或电镜 ; 扫描电子显微镜, 又称扫描电镜

23 透射电子显微镜 最高分辨率为 0.2nm, 比光镜高 倍 因此, 电镜能观察到细胞的更微细结构 透射电镜观察的组织须用戍二醛或锇酸固定, 树脂包埋, 切厚 50~80nm 超薄切片, 经铅盐等重金属盐染色后镜下观察 电镜下所见结构称为超微结构 (ultrastructure) 又称为电镜结构 超微结构被金属所染部位, 在荧光屏上显得暗, 图像较黑, 称为电子密度高 ; 反之则称为电子密度低

24 扫描电子显微镜技术 要观察的组织不需制成切片 固定后的标本, 在其表面喷镀金, 即可显示细胞或组织表面的立体结构, 如细胞表面的突起 微绒毛 纤毛等

25 扫描电镜下的足细胞

26 肺泡 扫描电镜图

27 ( 三 ) 其他技术 冷冻切片技术 冷冻蚀刻复型术 组织化学技术 免疫组织化学技术 原位杂交技术 体外培养技术 其他标本制作技术

28 冷冻切片技术 为避免细胞 组织内的某些物质不被固定液所破坏, 又要使组织变硬, 便于将其切成薄片, 同时又要快速得到切片, 可将获取的新鲜组织立即投入液氮 (-196 ) 内快速冻结, 然后用恒冷箱切片机 (cryostat) 制成冷冻切片 (frozen section) 冷冻切片技术 (frozen section method): 制片迅速, 细胞内酶活性保存较好, 常用于酶组织化学染色

29 组织化学技术 组织化学 (histochemistry) 方法 : 是利用化学试剂与组织细胞内的某些物质呈现化学反应, 在局部形成有色沉淀物, 从而证明某种物质的存在 如过碘酸希夫反应 (period acid Schiff reaction,pas ): 显示细胞内多糖和糖蛋白的方法 糖 过碘酸 多醛 + 品红 紫红色沉淀

30 免疫组织化学技术 免疫组织化学 (immunohistochemistry) 是利用抗原 抗体 特异性结合, 检测组织中多肽 蛋白质等物质 用标记抗体处理切片 ; 标记抗体与切片上相应抗原特异性结合 Intestine: A decidual cell: Second Ab-peroxidase, Desmin, Ab-FITC DAB

31 原位杂交技术 原位杂交术 (in situ hybridization) 即核酸分子杂交组织化学技术 应用 : 用于检测 DNA 或 RNA 片段的定位分布 原理 : 使用带有标记物的已知碱基顺序的核酸探针 ( 标记的 RNA 或 DNA 探针 ), 与细胞内待测的 RNA 或 DNA 形成特定的双链分子, 即杂交 常用标记物 : 放射性核素 (35S 32P 3H), 经放射自显影术处理后观察 ; 非放射性地高辛 生物素等, 经免疫组织化学处理后观察

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33 体外培养技术 将人体或动物的活细胞 活组织在体外培养, 称细胞或组织培养 (cell or tissue culture) 细胞在体外生存, 必需具备适宜的条件, 包括营养 O 2 和 CO 2 比例 渗透压 ph 值 温度和湿度 体外培养细胞, 可 人为的给以各种不 同条件, 研究它们 对细胞的分裂 分 化 结构和功能等 的影响, 并可用显 微电影等记录细胞 的动态变化

34 其他组织制片技术 涂片 : 血细胞 分离细胞或脱落细胞可直接涂在玻片上 ; 铺片 : 机体内的疏松结缔组织可撕成薄片铺在玻片上 ; 磨片 : 牙和骨等坚硬组织可磨成薄片

35 组织学与胚胎学学习特点 理论和实验密切联系形态与机能的结合断面和立体的关系动态变化的概念

36 理论和实验密切联系 组织学与胚胎学是一门以形态结构为主的学科, 许多结构不要死记硬背, 而是在实习课中通过观察 分析 比较, 然后再记忆 这种联系既不会感到枯燥而又能认识深刻 所以学习时要重视实习课这个重要环节

37 形态与机能的结合 形态结构总是与一定的机能密切相关 神经细胞有细长突起的结构特点, 以传递神经冲动 ; 红细胞含丰富的血红蛋白, 则具有结合和携带氧的功能 ; 腺细胞具有丰富的内质网和发达的高尔基复合体, 能合成分泌物 总之, 结构与功能有着密切的联系

38 断面和立体的关系 在显微镜下观察的组织切片, 所观察到的形态都是结构断面的形态 一个细胞由于所切的部位不同, 在有的断面可见细胞核, 在有的断面没有细胞核 又如身体内许多管状的器官, 由于所切方位不同, 往往呈完全不同的形态, 因此在观察切片上的形态结构时, 要考虑断面和立体的关系

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42 动态变化的概念 从受精卵到胎儿娩出, 胚胎经过一系列的变化, 这种变化是个连续过程 在学习人体胚胎学时一定要把握住每一过程的变化, 包括时间 地点 相互关系, 从而建立起动态的概念

43 第一章细胞 (cell)

44 细胞 (cell) 一 细胞的定义及一般特点二 细胞的结构与功能 ( 一 ) 细胞膜的结构与功能 ( 二 ) 细胞质的结构与功能 细胞器 细胞骨架 ( 三 ) 细胞核 细胞核的一般特点 细胞核的结构

45 一 细胞的定义及一般特点 定义 : 细胞 (cell) 是人体形态结构的基本单位 一般特点 : 形态各异, 适应机体特定功能 大小不等

46 细胞形态各异 血液中可以游走的白细胞呈球形 ; 输送氧气的红细胞为双面凹陷的圆盘状 ; 具有收缩能力 完成有机体各种运动的肌细胞为长梭形或长圆柱形 ; 能接受刺激 传导冲动, 并支配其它细胞活动的神经细胞, 则具有长短不同的突起 ; 有些细胞为了特殊功能需要, 具有纤毛 微绒毛等, 如呼吸道黏膜上皮 小肠上皮柱状细胞等

47 细胞大小不等 最小的细胞 : 如小脑颗粒细胞直径只有 4 m 较大的细胞 : 如成熟卵细胞直径约为 135 m 最大的细胞 : 是神经细胞, 它的突起最长可超过 1m 肌细胞大小还可随生理需要发生变化 ; 骨骼肌可因锻炼使肌细胞变粗大 ; 子宫平滑肌在妊娠期间其长度可由 50 m 增大到 500 m

48 二 细胞的结构与功能 人体细胞的形状及大小虽然各不相同, 但它们都具有共同的基本结构 即 : 细胞膜 细胞质和细胞核

49 ( 一 ) 细胞膜的结构与功能 1 细胞膜的功能 : (1) 维持细胞的完整性和内环境的稳定性 (2) 物质交换 : 通过细胞膜, 细胞可以从其周围环境中摄取营养物质和氧, 排出代谢产物, 进行细胞内 外的物质交换等 (3) 信息转导

50 ( 一 ) 细胞膜 2 细胞膜 (cell membrane) 的结构 : 是包在细胞表面的一层薄膜, 它是细胞质的一部分, 因而又称质膜 (plasma membrane) 光镜下 : 一般难以分辨出细胞膜 电镜下 : 细胞膜分为内 中 外三层结构 内 外两层深暗, 为高电子密度层, 厚 2.0nm; 中间层为明亮, 低电子密度层, 厚 3.5nm 以上三层膜是一切生物膜所具有的共同特性, 因而称为单位膜 (unit membrane)

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52 细胞膜的分子结构 : 液态镶嵌模型 (fluid-mosaic model) 学说 此学说认为细胞膜是由脂双层和膜蛋白构成 细胞膜的外表面有细胞衣

53 ( 二 ) 细胞质的结构与功能 细胞质 (cytoplasm): 又称细胞浆 位于细胞膜与细胞核之间 是细胞新陈代谢与物质合成的重要场所 细胞液 (cytosol): 是细胞质的基本成分, 为液态状 主要含细胞器 细胞骨架和包涵物三种结构成分

54 定义 : 细胞器 (organelles) 分布在细胞质内 具有特定形态与功能的结构称为细胞器 分类 : 分有膜细胞器和无膜细胞器 组成 : 有膜细胞器 : 主要包括线粒体 内质网 高尔基复合体 溶酶体和微体 无膜细胞器 : 主要为核糖体 中心体等

55 光镜下 : 呈杆状 线状或颗粒状 直径 0.5 m 左右, 长 3~7 m 线粒体 (mitochondria)

56 线粒体 (mitochondria) 电镜下 : 为双层单位膜构成的椭圆形小体 外膜光滑, 内膜向内折叠形成线粒体嵴 功能 : 制造高能磷酸化合物三磷酸腺苷 (ATP), 为细胞活动提供能量

57 化学组成 : 电镜下 : 核糖体 (ribosome), 即核蛋白体 由核糖核酸 (rrna) 和蛋白质两种化学成分组成 是近似球形的致密颗粒 宽约 12nm, 长约 25nm 由大亚单位和小亚单位结合而成 功能 : 合成蛋白质

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59 内质网 (endoplasmic reticulum) ER mitochondria 电镜下 : 是由单位膜围成的 互相通连的扁平囊或管泡样结构, 分支吻合成网 分类 : 外表面有无核糖体附着, 分为粗面内质网与滑面内质网

60 粗面内质网 (rough endoplasmic reticulum,rer) 形态结构 : 由平行排列的扁囊和附着在膜外表面的核糖体构成 表面粗糙, 位于核周的粗面内质网可与核膜外层相通连

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62 粗面内质网 (rough endoplasmic reticulum,rer) 光镜下 : 嗜碱性 数量 : 依细胞类型及功能状态而异 ; 在合成分泌蛋白质旺盛的细胞中最为丰富, 如活跃的成纤维细胞 浆细胞和胰腺细胞等 功能 : 主要是合成分泌蛋白质, 溶酶体蛋白 部分膜蛋白

63 浆细胞

64 滑面内质网 (smooth endoplasmic reticulum,ser)

65 滑面内质网 (smooth endoplasmic reticulum,ser) 形态结构 : 为管泡状的小管, 互通成网 ; 小管膜外表面光滑, 无核糖体附着 数量 : 多数细胞的滑面内质网较少 有些细胞很丰富, 如分泌类固醇激素的细胞和肝细胞等 功能 : 参与类固醇的合成, 肝脏解毒, 离子储存和释放等

66 光镜下 : 高尔基复合体 (Golgi complex) 多位于细胞核附近, 常呈小泡及网状, 又称内网器

67 高尔基复合体 (Golgi complex) 电镜下 : 由顺面高尔基网 顺面 中 间区室 反面 反面高尔基 网五部分组成 功能 : 参与加工粗面内质网合成的蛋白质 膜的再循环

68 定义 : 是由单位膜包裹, 大小不等 形态各异的致密小体 内含物 : 含有多种水解酶, 至今已发现有 50 多种, 如酸性磷酸酶 β- 葡萄糖苷酸酶 核糖核酸酶等 其标志酶为酸性磷酸酶 所含的酶能水解蛋白质 脂肪 碳水化合物 核酸及其它低分子化合物 功能 : 溶酶体 (lysosome) 细胞内消化作用的场所, 清除细胞内外异物

69 溶酶体 (lysosome)

70 过氧化物酶体 (peroxisome) 定义 : 电镜下观察是由一层单位膜围成的球形小体 ; 内含呈中等电子密度 均匀一致的细颗粒状物质 内含物 : 内含 40 多种酶, 标志酶是过氧化氢酶 功能 : 常存在于肾 肝细胞中, 参与过氧化氢的分解, 解毒作用

71 细胞器 (organelles)

72 细胞骨架 是细胞内的结构网架, 包括微管 (green) 微丝 (red) 中间丝

73 微管 (microtubule): 形态结构 : 由微管蛋白 (tubulin) 构成的圆管状结构 ; 功能 : 支架作用, 维持细胞外形 参与细胞运动 ( 纤毛或鞭毛 ) 微丝 (microfilament): 形态结构 : 由肌动蛋白 ( actin) 构成的细丝状结构 ; 功能 : 具有收缩能力, 是细胞各种运动的动力 参与细胞运动 参与细胞内物质运输

74 ( 三 ) 细胞核 (cell nucleus)

75 Nuclei of large, active cells. Liver cells (hepatocytes) have large, well-stained nuclei located in the center of the cytoplasm. One or more nucleoli are seen inside each nucleus, indicating intense protein synthesis by these cells. Most of the chromatin is light-staining or euchromatic, with small areas of more darkly stained heterochromatin scattered throughout the nucleus and just inside the nuclear envelope. This superficial heterochromatin allows the boundary of the organelle to be seen more easily by light microscopy. One cell here has two nuclei, which is fairly common in the liver. X500. Pararosaniline-toluidine blue.

76 ( 三 ) 细胞核 (cell nucleus) 细胞核的一般特点 : 形态 : 形态大小一般与细胞的形态大小相适应 圆形 立方形和星形细胞 : 细胞核多为圆形 柱状 梭形细胞 : 细胞核多为椭圆形或长杆状等 数目 : 除成熟红细胞外, 人体所有的细胞都有细胞核 多数细胞只有一个细胞核, 但也有 2~ 多个, 如骨骼肌细胞可有数百个 位置 : 一般位于细胞中央或基底部 也有位于周边的, 如骨骼肌细胞和脂肪细胞 组成 : 由核膜 核仁 核质和染色质四部分构成

77 核膜 : 又称为核被膜 电镜下 : 可见核膜由内 外两层单位膜构成, 其间隙称为核周池 核膜外层表面有核糖体附着, 与粗面内质网结构相似, 某些部位还与粗面内质网相连续, 核周池与内质网腔相通 ; 核膜上有孔, 称核孔, 是控制大分子出入细胞核的通路

78 染色质 : 光镜下 : 为被碱性染料深染的结构 电镜下 : 染色质呈细丝状结构 化学成分 : 主要是脱氧核糖核酸 (DNA) 和蛋白质 核小体是染色质的基本结构单位

79 分裂间期 : 细胞核中的 DNA 分子螺旋化程度不同 螺旋紧密的部分, 在光镜下着色深, 呈颗粒状或团块状, 称为异染色质 螺旋松散伸长的部分, 在光镜下不被染色, 不可见, 称为常染色质

80 染色体 : 细胞分裂期 : 染色质 DNA 分子的双股螺旋全部旋紧 变粗 变短, 成为一条条粗棒状, 即为染色体 所以, 染色质与染色体实际上是细胞周期中不同功能阶段的同一物质 染色体数量 : 人体细胞的染色体为 46 条, 组成 23 对 22 对为常染色体, 其形态在男女性都一样 其余一对为性染色体, 决定性别 男性为 XY, 女性为 XX

81 核仁 : 光镜下 : 呈圆形, 其大小 数量随细胞机能而变化 蛋白质合成旺盛的细胞, 核仁大而多

82 核仁 : 电镜下 : 核仁主要由细丝和颗粒组成, 外无膜包被 化学成分 : 主要是核糖核酸 (RNA) 与蛋白质 功能 : 参与蛋白质的合成 核基质 : 是无结构胶状物质, 为核内代谢活动提供了适宜的环境

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细胞

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