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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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第2章 生物信息学的生物学基础  

2013-06-25 05:38:17|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2 生物信息学的生物学基础

http://www.lmbe.seu.edu.cn/chenyuan/xsun/bioinfomatics/Web/CharpterTwo/2.1.htm

 

2.1 细胞

 

各种生物体之间存在着差异,这种差异是由基因组所决定的。尽管各种生物体的基因组不一样,但是,所有的生物体都具有一种共同的成分——细胞。细胞是组成生物体的基本单位,细胞活动是生物活动的基础,细胞是生物体的遗传控制中心。无论是多么复杂的生物,一切生命活动都是发生在细胞中的,生命的各种活动,如生长、发育、遗传等,都是在细胞基础上实现的。

 

根据细胞内有无细胞核,可以将细胞分为两类,一类是原核细胞,如细菌、蓝藻的细胞。另一类是真核细胞,如酵母细胞。原核细胞比真核细胞小,没有细胞核,结构也简单的多。核酸与蛋白质是细胞内重要的物质。核酸是细胞内的遗传物质,它们为细胞中的其它成分编码,编码信息一般贮存在DNA长链上。对于真核生物,DNA主要聚集在染色质上。有些病毒将遗传物质贮存在RNA上。蛋白质是细胞生物功能的执行者。作为酶,蛋白质可以大大加快细胞内各种化学反应的速度。蛋白质还有很多其他的功能,如蛋白质可以进行细胞内外物质的运输,蛋白质在细胞内可以充当结构支撑物,蛋白质也是免疫系统的关键。细胞与细胞以及细胞与外界环境不断进行着物质交换和信息传递,这些都依赖于存在于细胞表面的或跨膜的蛋白质。这种物质交换和信息传递的分子基础在整个生命世界也是高度一致的。在后面一节中,我们将详细介绍蛋白质。

 

下面简述一个细胞的主要构成部分。

 

细胞膜和细胞壁。细胞膜又称质膜,它是细胞的表面边界,其主要构成物质是磷脂分子,而磷脂是一种双亲分子,其中拥有磷酸基团的一端亲水,而拥有脂肪酸长链的另一端疏水。从结构上看,细胞膜由双层磷脂构成,两层磷脂分子都是疏水端向内,亲水端向外。这样可以保护水和其他物质,防止其流失。当然,细胞有特殊的通道与外界进行物质交换。细胞膜最重要的特性之一是半透性,即有选择地允许物质通过扩散和主动运输等方式出入细胞,从而保证细胞的正常代谢。细胞膜有许多功能,例如与外界进行物质交换,接受外界传导信号等。植物细胞在细胞膜之外还有细胞壁,它是无生命的结构,其组成成分是细胞分泌的产物,其功能是保护细胞。

 

细胞核。细胞核是真核细胞的特征,所有真核细胞都具有细胞核。细胞核包含以染色质形式而存在的遗传物质。染色质上有处于不同构象的DNA长链,这些DNA长链被核蛋白所包裹。一层核膜包围着细胞核,使之与细胞的其他部分分离。细胞核在细胞的代谢、生长和分化中起着重要的作用,它是细胞的控制中心。细胞核内的核仁是随细胞分裂周期性产生和消失的圆形小体,核仁的中心是核仁组织区的特定DNA片段,这是一些转录rRNA的基因。核仁实际上是rRNA合成、加工以及装配成核糖体亚单位的场所。此外,细胞核内还有核骨架和核液等。

 

细胞质和细胞器。在细胞膜与细胞核之间是透明、粘稠的胞质胶状聚集体。对于原核生物,细胞质包含一个细胞的所有物质;对于真核生物,细胞质包含除细胞核之外的所有物质,包括各种细胞器。主要的细胞器有线粒体、叶绿体(植物细胞特有)、内质网、高尔基体以及溶酶体等,细胞质还含有核糖体、细胞质骨架、液泡等。线粒体是细胞中的能量加工厂,是细胞呼吸和能量代谢的中心,它含有细胞呼吸所需要的各种酶和电子传递载体,可以将各种养料的潜能转化成细胞实现各种活动所需的能量。叶绿体是植物细胞特有的一种能量转换器,它是进行光合作用的中心。内质网是细胞内的一个复杂的膜系统,具体说是由细胞内囊腔和细管彼此相连所形成的管道系统,它是蛋白质和脂肪合成的场所。高尔基体是细胞内物质交换的中心,是细胞各种分泌物的最后加工和包装的场所。溶酶体的功能是消化从细胞外吞入的颗粒和细胞本身产生的碎渣,溶酶体内含有许多水解酶,可催化蛋白质、多糖、脂类以及DNARNA等大分子的降解。核糖体是由蛋白质和RNA组成的复合物,它是蛋白质分子的合成场所。真核生物细胞中普遍存在由蛋白质纤维组成的三维网架结构,即由微管、微丝和中间纤维构成的细胞质骨架。微管与构建细胞壁、细胞定形、细胞内物质运输、信息传递及细胞的运动密切相关,微丝与肌肉收缩、细胞变形、细胞质流动等有关,中间纤维可能与细胞核定位、信息传递以及mRNA 运输有关。鞭毛和纤毛是细胞表面的附属物质,它们的功能是促进细胞运动。(动、植物细胞模式图)

 

生物体是由一个或者多个细胞所组成的。微观体积的绿藻、衣藻是单细胞的生物,单个细胞含有生命活动所需要的全部物质。与单细胞生物相比,多细胞生物的一个主要优点是细胞类型的分化。分化的细胞具有各自特定的功能,执行特定的任务;而不同的细胞可以相互合作,完成单个细胞所不能完成的工作。特定功能的细胞聚集在一起,形成组织。人类有上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织等多种主要的组织类型。典型的脊椎动物有200多种分化的细胞。当一个细胞分化后,不能再转变成其他类型的细胞。虽然各种细胞的功能不同,但是它们具有相同的遗传物质、相同的基因,不同的仅仅是基因的表达模式。

 

一个细胞发展到一定时间就要分裂,变成两个细胞。在有丝分裂中,每个子细胞都得到一套完整的与亲细胞相同的遗传物质。在细胞真正分裂之前,细胞核中的每一条染色体都复制为两份。在细胞分裂过程中,这些复制的染色体彼此分开,并准确地分为完整的两组染色体,分别进入两个子细胞。细胞从一次分裂开始到下一次分裂开始所经历的全过程称为一个细胞周期。一个细胞的有丝分裂周期包括有丝分裂期(M期)和分裂间期,而分裂间期又分为合成期(S期)以及合成期前后的两个间期(G1期、G2期)。有丝分裂为单细胞生物提供了一种繁殖的机制,为多细胞生物提供了生长、发育的机制。

 

另一种细胞分裂方式是减数分裂,它是生物体有性繁殖的基础。二倍体生物的体细胞中含有两套遗传物质,其中一套来自于母体,另外一套来自于父体。在减数分裂过程中,细胞首先进行遗传物质的复制,然后进行两次分裂,产生4个新的细胞,即性细胞。每个性细胞中的遗传物质只有1套,故性细胞又被称为配子。当不同类型的配子(如精细胞、卵细胞)结合以后,形成合子(二倍体细胞),即受精卵。受精卵是一个新生命的开始,从受精卵出发,通过细胞反复不断的有丝分裂和分化,逐步成长发育成新的个体。例如,人类的体细胞是二倍体,有46条(23对)染色体,其中44条(22对)为常染色体,另外两条为性染色体。经过减数分裂所产生的性细胞(精子和卵子)是单倍体,仅有23条染色体。当精子和卵子结合以后,形成二倍体的受精卵,孕育出一个新的生命。

 

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