第四章 细胞质膜与细胞表面Word文件下载.docx
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包括磷脂、糖脂、胆固醇
磷脂约占膜脂的50%以上,主要的甘油磷脂:
磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇。
其分子特征:
一个极性头、二个非极性尾(脂肪酸链),具不饱和脂肪酸处会出现弯曲。
糖脂是由寡糖链与脂质分子结合而组成,寡糖链全部分布在细胞膜外侧。
红细胞外表的ABO血型糖脂是个典型的例子。
此外,
胆固醇约占真核细胞膜脂的1/3,对调节膜流动性,增加膜稳定性,降低水溶性物质的通透性,具有重要作用。
注意!
!
细菌的质膜和植物的质膜皆不含胆固醇。
2、运动方式:
①侧向运动:
2μm/秒;
②自旋运动;
③尾部摆动;
④翻转运动:
特别是在内质网膜上,其翻转迅速。
3、脂质体是由人工制造的多层次脂质双分子裹成的球形膜泡,可携带外源DNA、药物和酶类运转到特定部位,故在医药上用途颇广。
(三)膜蛋白类型
1、类型:
膜周边蛋白(外在膜蛋白)、膜内在蛋白(整合膜蛋白)。
2、膜内在蛋白与膜脂结合方式
多数的膜内在蛋白是由α螺旋分子构型的。
部分α螺旋内具有特异的极性分子跨膜通道,另有一些非特异性的跨膜通道却是以β折叠构成(例:
孔蛋白)。
膜蛋白的跨膜结构域可与膜脂双分子层的疏水区域相结合,而膜内外表面带正电荷的氨基酸残基(如Arg+、Lys+)可与磷脂头部形成离子键。
此外还有Cys残基可共价结合脂肪酸分子。
33.去垢剂是进行分离试验研究膜蛋白的常用试剂。
一般分为两类:
①离子型去垢剂:
例如SDS(带电荷,会使蛋白质变性);
②非离子去垢剂:
例如TritonX-100(不带电荷,通常不会改变蛋白质的三级结构)。
(四)膜的流动性
膜脂流动性取决于脂分子的构型,其尾部越短,或不饱和程度越高,则使其流动越快,会对细胞生理功能有利。
此外,胆固醇对膜流动性也有重要调节作用。
膜蛋白流动的证明实验:
①荧光抗体免疫标记法:
融合细胞表面荧光标记均匀扩散→成斑→成帽;
②光漂白恢复法:
根据荧光恢复速度可推算膜蛋白或膜脂的扩散速率。
单颗粒跟踪法:
运用金微粒附在特定膜蛋白外表的抗体上作为分子标记,再以计算机放大的视频显微术进行膜蛋白分子运动跟踪。
激光镊子检测:
以激光束导致的激光场擒住某个整合蛋白进行拽动,对制约其运动的膜骨架进行检测。
(五)膜的不对称性
生物膜经冷冻蚀刻显示的四个面:
ES、EF和PS、PF,注意P是指朝向细胞质为定位依据的,所以细胞内膜的四个面定名则是恰好与细胞膜完全相反的。
糖脂仅在细胞膜ES面呈完全不对称分布;
而各种磷脂分子在膜内则呈各有不同的不对称分布状况。
此外,各种膜蛋白在质膜上也是不对称分布(具方向性)的,例:
受体蛋白、载体蛋白、糖蛋白等皆有因其功能的分布方向性。
(六)质膜的功能(小结)
1、稳定内涵;
2、物质选择运输;
3、能量传递;
4、信号转导;
5、细胞连接及特化。
(七)膜骨架与细胞表面特化结构
1、红细胞的质膜蛋白及膜骨架
其膜蛋白包括:
血影蛋白、锚蛋白、带4.1蛋白、肌动蛋白、带3蛋白及血型糖蛋白。
前四种是膜骨架组分,对维持血影形状及固定其他膜蛋白起重要作用,而后二种则是跨膜整合蛋白,其中带3蛋白是Cl¯
/HCO3¯
转运的载体蛋白。
现认为,其他细胞膜上也存在有类似于红细胞的膜骨架结构。
2、细胞表面特化结构
这是指比如鞭毛、纤毛、微绒毛、变形足和膜骨架等特殊结构,是由质膜与细胞骨架纤维共同构成的复合结构,对维持细胞形态、运动及物质交换等功能有关。
二、细胞连接
按功能分类:
封闭连接、锚定连接和通讯连接。
(一)封闭连接
典型方式是上皮细胞间的紧密连接,其特点是相邻细胞膜紧靠。
无间隙并有嵴线绗成网络,可阻止外界的水分子和可溶性物质向内渗透。
(二)锚定连接
广泛分布,是以胞内的细胞质骨架系统为锚定基础。
因此分为两类:
①由中间纤维锚定的桥粒和半桥粒;
②由肌动蛋白纤维锚定的粘着带和粘着斑。
1、桥粒与半桥粒
相邻细胞间以钮扣状铆接方式称为桥粒。
桥粒锚定于中间纤维(上皮细胞中是角蛋白,心肌细胞中是结蛋白,大脑表皮细胞中是波形蛋白)。
另外,半桥粒类似于半个桥粒,是以中间纤维锚接跨膜蛋白(整联蛋白),将上皮细胞固定于基底膜上。
2、粘着带与粘着斑
由相邻上皮细胞间的钙粘素粘着形成的带状结构称为粘着带,在胞内与其相连的是肌动蛋白纤维。
另外,粘着斑则是某种细胞与其胞外基质之间所形成的斑点状连接结构(肌动蛋白纤维——整联蛋白——纤连蛋白),粘着斑和粘着带均是对细胞的附着起联系功能。
(三)通讯连接
包括有动物细胞间的间隙连接、神经细胞间的化学突触、植物细胞间的胞间连丝等三种类型。
1、间隙连接
广泛分布于动物各种组织细胞之间。
相邻细胞的间隙为2-3nm,该连接区域的质膜上规则排列着许多横颗粒,每个横颗粒即是间隙连接的基本单位——连接子connexon,由6个跨膜整合蛋白呈六角梅花瓣状组成,中央有亲水隧道(Ф═1.5nm)。
隧道可开启或关闭。
相邻细胞膜上两个连接子对接,隧道相通,离子和中小分子物质可由此通过。
因此可在细胞间进行物质运输和直接通讯,对调控细胞生长、发育、分化,起重大作用。
例:
1)早期胚胎发育传递分化信号分化细胞“位置信息”。
2)分泌腺体细胞之间交流cAMP、Ca2+等信号分子代谢偶联。
例促胰腺素胰腺腺泡细胞胰蛋白酶
胰高血糖素肝细胞分解糖原
3)
间隙连接
胚胎细胞之间
心肌细胞之间
平滑肌细胞之间间
突触、
电突触信号转导
电偶联严格同步化反应
K+传递电
兴奋信号
恶性增殖
间隙连接缺少
癌细胞之间
细胞通讯障碍
4)
2、植物细胞的胞间连丝
相邻植物细胞之间由胞间连丝穿越细胞壁相通,直径为20-40nm管状,中央有内质网分支联通,是在细胞分裂时预留于细胞壁之中的,密度可达15个/μm2。
是植物细胞间传递电刺激、分泌调控因子(生长素、激动素等)化学信号、代谢产物、营养物质的重要渠道。
注意,胞间连丝中的物质运输是有选择性的。
例如植物病毒必须以其分泌的病毒蛋白来调节胞间连丝的孔径,才能让病毒颗粒穿越去感染邻近细胞,因而被病毒感染植株的顶端分生组织细胞之中通常是暂无病毒进入的。
由此可实现马铃薯的无毒苗培育——脱毒。
3、化学突触
可兴奋细胞之间,以释放神经递质(乙酰胆碱、琥珀酸胆碱)方式,将神经冲动的电信号转变为化学信号,随即再转换为电信号而传递。
(四)细胞表面的粘着因子
同种组织细胞之间的粘连,以及细胞与胞外基质的粘连,均是依靠粘着因子介导的。
这些粘着因子都是跨膜整合蛋白,其在胞外的粘着部分多数是依赖Ca2+或Mg2+起作用的,而其胞内部分则是与细胞骨架系统相连接的。
1、钙粘素:
是对胚胎细胞识别、迁移和分化,以及对成体组织、器官的构成起重要作用。
2、选择素:
主要参与白细胞对脉管内皮细胞的识别和粘着。
3、免疫球蛋白超家族:
对神经细胞间的粘着起重要作用。
4、整联蛋白(整合素):
与不同配体结合而介导细胞与胞外基质、细胞之间的粘着,并介导从胞外向胞内的信号转导上有重要作用。
三、细胞外被与细胞外基质
细胞外被是由质膜外糖蛋白及糖脂共同构成,是起保护作用和细胞识别作用的覆盖层。
胞外基质则是指由细胞分泌的蛋白和多糖构成的细胞外网络结构,其主要成份与结构:
、胶原:
是不溶于水的纤维蛋白,分布于皮肤、肌腱、软骨、韧带、基膜及疏松结缔组织之中,构成胞外基质中具刚性和抗张力的主要骨架结构。
、糖胺聚糖和蛋白聚糖:
即粘多糖和粘蛋白组成的水合胶体,是在结缔组织及胞外基质中的主要粘性物质,具抗压和润滑作用,使细胞易于运动迁移和增殖。
、层粘连蛋白和纤连蛋白:
都是高分子糖蛋白,前者分子呈不对称十字形,后者呈V形。
层粘连蛋白是各种动物组织基膜的主要结构组分之一,能将细胞锚定基膜上,在早期胚胎中对胚胎发育及组织分化有重要作用,也与肿瘤细胞转移有关;
而纤连蛋白是介导细胞间粘连及细胞与基质粘连的胞外基质,其上的RGD三肽序列是与跨膜蛋白——整联蛋白结合的部位,起介导细胞粘着及细胞信号转导途径的作用,对早期胚胎中的细胞迁移和分化是必需的。
、弹性蛋白:
是高度疏水的非糖基化蛋白,构成脉管壁及肺泡的弹性纤维,与胶原纤维共同维持组织的弹性及抗张性。
四、植物细胞壁
是由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素和伸展蛋白共同构成的植物细胞外框架结构,能维持其抗张压和支撑保护作用。
初生细胞壁上允许水和小分子物质自由扩散。
细胞壁的多糖中有某些寡糖是植物细胞生长发育的信号物质。
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