第一節(jié)細胞膜與細胞表面特化結構一、細胞膜的結構模型二、膜脂三、膜蛋白四、膜的特征五、膜的功能第二節(jié)細胞連接

第三節(jié)細胞黏著及分子基礎第四節(jié)細胞外被與細胞外基質Chapter4:CellMembraneandCellSurfaceSection1

CellMembrane細胞膜（cellmembrane)（質膜plasma）:生物膜(biomembrane)：包圍各細胞器的內(nèi)膜系統(tǒng)和細胞膜統(tǒng)稱為生物膜。一、細胞膜的結構模型及結構特點1、三明治模型2、單位模型3、流動鑲嵌模型4、脂筏模型在生物膜上富積膽固醇而形成有序的脂相，如同“脂筏”一樣載著蛋白質。指圍繞在細胞最外層，由脂質和蛋白質組成的膜。1、（三明治模型）

J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質。1959年在上述基礎上提出了修正模型，認為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質通道，供親水物質通過。2、J.D.Robertson1959用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結構，它由厚約3.5nm的雙層脂分子和內(nèi)外表面各厚約2nm的蛋白質構成，總厚約7.5nm。（單位膜模型）9．電子顯微鏡下的細胞質膜體現(xiàn)出“暗一亮一暗”的結構，一般認為主要原因有哪些：(2分)A．磷脂分子的親水頭易被染色B．外在膜蛋白的存在C．胞外基質和膜下細胞骨架的存在D．跨膜蛋白的存在3流動鑲嵌模型糖萼蛋白質脂雙層5、生物膜的結構特點①磷脂分子在水相中具有自發(fā)形成封閉的膜系統(tǒng)的性質。②蛋白分子以不同方式鑲嵌在脂雙分子層中或結合在其表面。③生物膜可看成蛋白質在雙層脂分子中的二維溶液，使膜具有相對的流動性。二、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。（一）磷脂含量約占脂總量的5％以下（1）組成：

①甘油磷脂包括磷脂酰膽堿（卵磷脂），磷脂酰絲氨酸，磷脂酰乙醇胺（腦磷脂），雙磷脂酰甘油（心磷脂）。

②鞘磷脂（2）磷脂分子的主要特征

（二）糖脂含量約占脂總量的5％以下，在神經(jīng)細胞膜上糖脂含量較高，約占5-10％。結構：由一個或多個糖殘基代替了磷脂酰膽堿而與鞘氨醇的羥基結合。（三）膽固醇主要存在真核細胞膜上（大多數(shù)植物細胞和細菌細胞質膜不含膽固醇），含量一般不超過膜脂的1/3。功能:提高雙脂層的力學穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)雙脂層流動性，降低水溶性物質的通透性。2010年1．在細胞質膜的組成中，膽固醇分子A．僅存在于高等動物細胞中B．僅存在于高等植物細胞中C．高等動植物細胞中都存在D．還未確定（四）膜脂的運動方式1、沿膜平面的側向運動2、膜分子圍繞軸心的自旋運動3、脂分子尾部擺動4、伸縮振蕩5、雙層脂分子之間的翻轉運動6、全變異構象（脂肪酸鏈圍繞C-C鍵旋轉）（五）脂質體（liposome）根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜而制備的人工膜。膜脂分子的運動(01年全國聯(lián)賽)用兩種不同的熒光素分子分別標記兩個細胞質膜中的脂類分子，再將兩個細胞融合，經(jīng)過一定時間后，會發(fā)現(xiàn)兩種熒光均勻分布在細胞質膜上，這表明了組成質膜的脂分子A．在雙層之間做翻轉運動 B．做自旋運動C．尾部做搖擺運動 D．沿膜平面做側向運動三、膜蛋白（一）類型1、整合蛋白（integralproteins）或膜內(nèi)在蛋白2、膜周邊蛋白（peripheralproteins）或外在膜蛋白。（三）膜蛋白的流動性驗證1、細胞融合

2、成斑現(xiàn)象與成帽現(xiàn)象：在細胞中當熒光抗體標記時間繼續(xù)延長，已均勻分布在細胞表面的標記熒光會重新排布，聚集在細胞表面的某些部位的現(xiàn)象為成斑現(xiàn)象，如果聚集在細胞的一端即稱為成帽現(xiàn)象。利用細胞融合技術觀察蛋白質運動

四、生物膜的特征

鑲嵌性,具有極性頭部和非極性尾部的磷脂分子自發(fā)形成膜系統(tǒng)，其中鑲嵌有蛋白質。

流動性。（光脫色恢復技術）

不對稱性。

蛋白質極性，膜整合蛋白多肽鏈的極性區(qū)暴露在膜表面，非極性區(qū)埋在脂分子層內(nèi)部，蛋白質分子既與水溶液結合也可與脂溶性分子結合。

生物膜可看成蛋白質在雙層脂分子中的二維溶液。用熒光素標記膜蛋白和膜脂然后用激光束照射細胞表面某一區(qū)域，使此區(qū)域熒光淬滅，膜流動性導致此區(qū)域逐漸變亮的技術。膜的不對稱性細胞外表面ES（extrocytoplasmicsurface；細胞外小頁斷面EF（extrocytoplasmicface）；原生質表面PS（protoplasmicsurface）；原生質小頁斷面PF（protoplasmicface）。EFPF小鼠肝細胞膜冰凍蝕刻五、細胞膜的功能1、為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；2、選擇性地進行物質運輸和能量傳遞。3、提供細胞識別位點，完成細胞內(nèi)外信息的跨膜傳遞；4、為多種酶提供結合位點，使酶促反應高效而有序地進行；5、介導細胞與細胞、細胞與基質之間的連接；6、參與形成具有不同功能的細胞表面特化結構。2009年100下列關于生物膜的描述，哪些項是正確的?A．磷脂分子是組成生物膜的基本結構成分B．膜蛋白是賦予生物膜功能的主要決定者C．膜蛋白在生物膜結構中起組織作用D．膜脂和膜蛋白在生物膜上的分布是不對稱的E．膜蛋白是可以運動的，運動方式與膜脂的運動方式完全相同Section2CellJunctions一、Tightjunctions(緊密連接)

存在于脊椎動物的上皮細胞間。連接區(qū)域具有蛋白質焊接線，也稱嵴線，由跨膜細胞粘附分子構成。相鄰細胞之間的質膜緊密結合，沒有縫隙。主要作用：封閉相鄰細胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內(nèi)，如小腸上皮中的緊密連接，確保選擇性吸收，腎小管中的等。TightJunctioninEpitheliaofRabbitTightJunctionsSealoffbodycavities(體腔）Restrictdiffusionofmembranecomponents錨定連接：通過細胞骨架系統(tǒng)將細胞與相鄰細胞或細胞與細胞外基質之間連接起來根據(jù)參與的細胞內(nèi)骨架纖維組分不同分為：（一）與中間纖維（細胞骨架的一種）相連接的錨定連接橋粒和半橋粒二、錨定連接(Anchoringjunctions)

Figure

19-6

Anchoringjunctionsinanepithelialtissue.Highlyschematizeddrawingofhowsuchjunctionsjoincytoskeletalfilamentsfromcelltocellandfromcelltoextracellularmatrix.

Anchoringjunctions1、橋粒（desmosome）橋粒是細胞與細胞之間形成的紐扣狀結構。通過質膜下的致密斑連接中間纖維，象鉚釘起機械固定作用。分布：承受強拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管、心肌中。2、半橋粒（hemidesmosome）細胞與細胞外基質的連接。連接的細胞內(nèi)骨架成分為中間纖維。DesmosomeDesmosome（二）與肌動蛋白（微絲的主要成分）連接的錨定連接1、粘合帶（adhesionbelt）

細胞與細胞的連接連接的細胞骨架成分為actin。2、粘合斑（adhesionplaque）細胞與細胞外基質間的連接，胞內(nèi)骨架成分也是actin。粘合帶三、通訊連接（一）間隙連接gapjunction1、存在于大多數(shù)動物組織。連接處有2－4nm的縫隙。2、基本單位稱連接子（connexon），由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞而成。3、注射染料證明間隙連接可允許分子量小于1.5KD的分子通過，但通透性是可調(diào)節(jié)的（如蔗糖、ADP、ATP、cAMP等）。消化道上皮存在錨定、緊密和間隙連接Figure

19-15

Amodelofagapjunction.

Thedrawingshowstheinteractingplasmamembranesoftwoadjacentcells.Theapposedlipidbilayers(red)arepenetratedbyproteinassembliescalledconnexons(green),eachofwhichisthoughttobeformedbysixidenticalproteinsubunits(calledconnexins).Twoconnexonsjoinacrosstheintercellulargaptoformacontinuousaqueouschannelconnectingthetwocells.Gap(間隙)junction(08年全國聯(lián)賽)小腸上皮細胞間的哪種結構能夠防止營養(yǎng)物質從細胞間隙進入血液A．橋粒B．緊密連接C．間隙連接D．胞間連絲（二）胞間連絲plasmodesmata

由穿過植物細胞壁的原生質構成，直徑約20－40nm，中央有SER形成的連絲小管。功能:在相鄰細胞間起通訊作用,允許分子量小于800Da的分子通過,通透性可調(diào)節(jié)。Section3

細胞黏著及分子基礎黏著分子均為膜整合蛋白，通過三種方式介導細胞識別與黏著。細胞粘附分子的作用機制有三種模式：同親性粘附（同種粘著分子）；異親性粘附（不同粘著分子）；；通過胞外連接分子相互識別與結合。根據(jù)粘著分子作用方式分為(一)鈣粘素cadherin親同性CAM，依賴Ca2＋的細胞粘連蛋白。作用：介導細胞連接,參與細胞分化,決定胚胎細胞間的粘附，抑制細胞遷移。(二)選擇素（selectin）選擇素（selectin）屬親異性CAM；作用依賴于Ca2＋；參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的識別與粘合；(三)免疫球蛋白超家族的CAM

分子結構中具有與免疫球蛋白類似的結構域的膜蛋白分子，一般不依賴于Ca2＋，包括親同性或親異性CAM(四)整合素（整聯(lián)蛋白）integrin

多為親異性細胞粘附分子，作用依賴于Ca2＋。

Section4

CellCoatandTheExtracellularMatrix

細胞外被（糖萼）：細胞外基質ECM(extracellularmatrix)：細胞外基質的組成：膠原、糖胺聚糖和蛋白聚糖、層粘連蛋白和纖連蛋白指細胞膜表面糖與膜蛋白共價結合形成的粘多糖物質。是細胞膜的正常結構組分。指分布于細胞外空間由細胞分泌的蛋白和多糖所構成的網(wǎng)絡結構。CellCoatandTheExtracellularMatrix

Figure

Cellssurroundedbyspacesfilledwithextracellularmatrix.

Theparticularcellsshowninthislow-powerelectronmicrographarethoseinanembryonicchicklimbbud（翅膀）.Thecellshavenotyetacquiredtheirspecializedcharacteristics.(CourtesyofCheryllTickle.)一、膠原Collagen組成：由原膠原交聯(lián)而成，原膠原是三條肽鏈形成的三股螺旋，原膠原的每條鏈由Gly（甘）-X-Y序列重復構成。X=pro，Y=hyp或hyl。功能：具有剛性及抗張力，構成細胞外基質的骨架結構，其他組分與膠原結合形成復合體,參與形成結締組織，如骨、韌帶、基膜、皮膚。Structuresofthecollagen二、糖胺聚糖及蛋白聚糖1．糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）組成：GAG是重復二糖單位構成的無分枝長鏈多糖。二糖單位通常由氨基已糖和糖醛酸組成。種類：透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角質素。透明質酸功能(HA)：向外膨脹產(chǎn)生壓力，使組織具有抗壓的能力。2．蛋白聚糖proteoglycan結構：由糖胺聚糖與核心蛋白質的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子（蛋白聚糖單體），蛋白聚糖單體由連接蛋白以非共價鍵與透明質酸結合形成多聚體（含糖量達90－95％）。功能：與生長因子結合，可使細胞外激素富積，促進激素分子與細胞表面受體結合，