醫(yī)學細胞與遺傳學：2細胞基本結構

1、細胞的基本結構細胞的基本結構 (1)n光鏡下真核細胞可分為細胞光鏡下真核細胞可分為細胞膜膜（Cell Membrane ）、細胞、細胞質(zhì)質(zhì)（cytoplasm）、細胞核、細胞核（nucleus）n膜性結構膜性結構 membranous structure區(qū)域化區(qū)域化compartmentalization 細胞膜細胞膜 Cell Membrane 膜性結構膜性結構 membranous structuren不同的生物膜功能不同，但化學組成、分子不同的生物膜功能不同，但化學組成、分子結構類似。結構類似。生物膜生物膜biological membrane單位膜單位膜 unit membrane細胞

2、膜細胞膜Cell Membrane 化學成分化學成分n脂類脂類/蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)/糖類糖類n和膜的結構與功能相對應，膜的化學成和膜的結構與功能相對應，膜的化學成分的比例可出現(xiàn)較大差異分的比例可出現(xiàn)較大差異脂質(zhì)脂質(zhì)n磷脂磷脂Phospholipid PC, PE, PS, PI, SMn膽固醇膽固醇Cholesteroln糖脂糖脂Glycolipidn雙親媒性分子雙親媒性分子amphipathic molecules卵磷脂卵磷脂PCunsaturated fatty acidsC=CHHCH2CH2膽固醇膽固醇Cholesterol糖脂糖脂膜脂分子的排列膜脂分子的排列n在液相中自發(fā)的排列：相互聚攏，

3、暴露親在液相中自發(fā)的排列：相互聚攏，暴露親水頭部，隱藏疏水尾部。水頭部，隱藏疏水尾部。n形成特殊結構形成特殊結構 分子團分子團 micelle 雙分子層雙分子層bilayer 脂質(zhì)體脂質(zhì)體 liposome蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)n整合蛋白整合蛋白 (Integral proteins)： penetrate or are embedded in the phospholipid bilayer. some membrane proteins have one or more alpha-helical regions that can span the bilayer multiple times.n邊

4、周蛋白邊周蛋白 (Peripheral proteins)： linked only at the cytoplasmic surface by attachment to a fatty acid chain, or at the external cell surface by bound to other membrane proteins. 糖類糖類n大部分膜糖類都結合于大部分膜糖類都結合于蛋白質(zhì)形成糖蛋白。蛋白質(zhì)形成糖蛋白。n細胞膜上所有的膜糖均細胞膜上所有的膜糖均位于外表面。位于外表面。n動物細胞表面存在著一層富含糖類物質(zhì)的結構，動物細胞表面存在著一層富含糖類物質(zhì)的結構，稱為細胞外

5、被（稱為細胞外被（cell coat）。）。n實際是由構成質(zhì)膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖鏈實際是由構成質(zhì)膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖鏈組成的，實質(zhì)上是質(zhì)膜結構的一部分組成的，實質(zhì)上是質(zhì)膜結構的一部分 。 保護作用保護作用 抗原決定抗原決定 細胞識別、應答、信號傳遞細胞識別、應答、信號傳遞細胞膜的分子結構細胞膜的分子結構n細胞膜細胞膜的主體的主體是是脂類雙分子層脂類雙分子層結構結構流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 fluid mosaic modeln磷脂分子以脂雙分子層組成膜的主體；蛋白質(zhì)或磷脂分子以脂雙分子層組成膜的主體；蛋白質(zhì)或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個脂嵌在脂雙層表面，或嵌在其內(nèi)部，或

6、橫跨整個脂雙層；糖類附在膜外表面。細胞膜具有液晶態(tài)特雙層；糖類附在膜外表面。細胞膜具有液晶態(tài)特性。性。n強調(diào)了膜的流動性和不對稱性強調(diào)了膜的流動性和不對稱性流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 fluid mosaic model脂筏（脂筏（lipid raft）nLipid rafts are defined as plasmamembrane microdomains enriched with glycosphingolipids and cholesterol which render them insoluble in non-ionic detergents. n該區(qū)域比其他部分厚，更有秩序，

7、流動性較差。該區(qū)域比其他部分厚，更有秩序，流動性較差。n含特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，周圍則富含不飽和磷脂。含特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，周圍則富含不飽和磷脂。n蛋白質(zhì)聚集，便于相互作用。蛋白質(zhì)聚集，便于相互作用。n與膜的信號轉(zhuǎn)導、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運均有密切的關系。與膜的信號轉(zhuǎn)導、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運均有密切的關系。細胞膜的特性細胞膜的特性不對稱性不對稱性n質(zhì)膜的內(nèi)外兩層的組分和質(zhì)膜的內(nèi)外兩層的組分和功能有明顯的差異，稱為功能有明顯的差異，稱為膜的不對稱性。膜的不對稱性。n膜脂、膜蛋白和糖在膜上膜脂、膜蛋白和糖在膜上均呈不對稱分布，導致膜均呈不對稱分布，導致膜功能的不對稱性和方向性，功能的不對稱性和方向性，即膜內(nèi)外兩層的流動性不即

8、膜內(nèi)外兩層的流動性不同，使物質(zhì)傳遞有一定方同，使物質(zhì)傳遞有一定方向，信號的接受和傳遞也向，信號的接受和傳遞也有一定方向有一定方向 lipid raft膜不對稱性的生理意義膜不對稱性的生理意義n保證了生命活動有序進行保證了生命活動有序進行n保證了膜功能的方向性保證了膜功能的方向性細胞膜的特性細胞膜的特性流動性流動性n質(zhì)膜的流動性由膜脂和蛋白質(zhì)的分子運動質(zhì)膜的流動性由膜脂和蛋白質(zhì)的分子運動兩個方面組成。兩個方面組成。膜脂分子的運動膜脂分子的運動n側向擴散：同一平面上相鄰的脂分子交換位置側向擴散：同一平面上相鄰的脂分子交換位置n旋轉(zhuǎn)運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行旋轉(zhuǎn)運動：膜脂分子圍繞與膜平面

9、垂直的軸進行快速旋轉(zhuǎn)?？焖傩D(zhuǎn)。n擺動運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行擺動運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行左右擺動。左右擺動。n翻轉(zhuǎn)運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)到另一翻轉(zhuǎn)運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)到另一層。層。膜蛋白分子的運動膜蛋白分子的運動n主要有側向擴散和旋轉(zhuǎn)運動主要有側向擴散和旋轉(zhuǎn)運動影響膜流動性的因素影響膜流動性的因素n膽固醇：相變溫度以上，會降低膜的流動性；相膽固醇：相變溫度以上，會降低膜的流動性；相變溫度以下，則阻礙晶態(tài)形成。變溫度以下，則阻礙晶態(tài)形成。n脂肪酸鏈的飽和度：不飽和脂肪酸鏈越多，膜流脂肪酸鏈的飽和度：不飽和脂肪酸鏈越多，膜流動性越強。動性越強。n

10、脂肪酸鏈的長度：長鏈脂肪酸使膜流動性降低。脂肪酸鏈的長度：長鏈脂肪酸使膜流動性降低。n卵磷脂卵磷脂/鞘磷脂：比例越高則膜流動性越增加（鞘鞘磷脂：比例越高則膜流動性越增加（鞘磷脂粘度高于卵磷脂）。磷脂粘度高于卵磷脂）。n膜蛋白膜蛋白n其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。膜流動性的生理意義膜流動性的生理意義n質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。如物質(zhì)跨膜運輸、細胞信息傳遞、細件。如物質(zhì)跨膜運輸、細胞信息傳遞、細胞識別、細胞免疫、細胞分化以及激素的胞識別、細胞免疫、細胞分化以及激素的作用等等都與膜的流動性密切相關。作用等等都

11、與膜的流動性密切相關。n當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶的活動和跨膜運輸將停止。的活動和跨膜運輸將停止。內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)endomembrane system nThe endomembrane system is the system of internal membranes within eukaryotic cells that divide the cell into functional and structural compartments, or organelles. endoplasmic reticulum, Golgi compl

12、ex, lysosome, peroxisome內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)endoplasmic reticulum, ER nan organelle found in all eukaryotic cells. na network of tubules and vesicles that are interconnected and often extends throughout most of the cell. n內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)膜約占細胞總膜面積的一半，它內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)膜約占細胞總膜面積的一半，它不僅僅建立了大量的膜表面，對細胞內(nèi)空不僅僅建立了大量的膜表面，對細胞內(nèi)空間進行了區(qū)域化分割，通常還跟核膜或質(zhì)間進

13、行了區(qū)域化分割，通常還跟核膜或質(zhì)膜相連，并且與高爾基體關系密切。膜相連，并且與高爾基體關系密切。 n根據(jù)表面核糖體附著情況，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可分為根據(jù)表面核糖體附著情況，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可分為粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（粗面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（rough endoplasmic reticulum，RER）和滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）和滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，SER）兩類。兩類。nRER呈扁平囊狀，排列整齊，膜圍成的空呈扁平囊狀，排列整齊，膜圍成的空間稱為間稱為ER腔，依靠核糖體連接蛋白與核糖腔，依靠核糖體連接蛋白與核糖體的大亞基相連。體的大亞基相連。n蛋白質(zhì)合成修飾加工與轉(zhuǎn)運。蛋白質(zhì)合成修飾加工與轉(zhuǎn)

14、運。nSER呈分呈分支管狀或支管狀或小泡狀，小泡狀，無核糖體無核糖體附著。附著。n脂質(zhì)、甾體激素合成；解毒、分解糖原脂質(zhì)、甾體激素合成；解毒、分解糖原（肝臟）；（肝臟）；Ca2貯存（肌肉）；胃酸、膽貯存（肌肉）；胃酸、膽汁形成。汁形成。n微粒體（微粒體（microsome）：密度梯度離心后）：密度梯度離心后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂而形成。仍保留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂而形成。仍保留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的基本特性，是研究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)極好的材料。特性，是研究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)極好的材料。高爾基體高爾基體 Golgi complex, GCnidentified in 1898nan organelle found in most eukaryo

15、tic cells, including those of plants and animals.GC的結構的結構nConstituted of a series of flattened membrane vesicles or sacs, surrounded by a number of spherical membrane vesicles.n三種基本結構：小泡三種基本結構：小泡（vesicles）、扁平囊）、扁平囊（saccule） 、大泡、大泡（vacuoles）。）。n小囊泡：直徑小囊泡：直徑40-80nm，厚厚6nm，聚集在，聚集在GC的的順面一側，由順面一側，由RER出出芽生

16、成（光滑型，有被芽生成（光滑型，有被型）型）n大囊泡：直徑大囊泡：直徑100-500nm，厚，厚8nm，聚，聚集在集在GC的反面一側，的反面一側，由扁平囊出芽生成由扁平囊出芽生成n扁平囊：由單層膜構成，扁平囊：由單層膜構成，中間形成囊腔，周緣多中間形成囊腔，周緣多呈泡狀，是高爾基體中呈泡狀，是高爾基體中最富特征性的結構，最富特征性的結構， 48個扁平囊在一起，個扁平囊在一起，構成高爾基體的主體部構成高爾基體的主體部分，稱為高爾基堆分，稱為高爾基堆（Golgi stack） 。GC是具有明顯極性的膜結構復合體是具有明顯極性的膜結構復合體n通常整個扁平囊較通常整個扁平囊較彎曲，凸出的一面彎曲，凸出

17、的一面對著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，稱為對著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，稱為順面（順面（cis face）或）或形成面（形成面（forming face）。凹進的一）。凹進的一面朝向細胞膜，稱面朝向細胞膜，稱為反面（為反面（trans face）或成熟面（或成熟面（mature face）。）。GC是具有明顯極性的膜結構復合體是具有明顯極性的膜結構復合體ncis Golgi network, cis cisternae, medial cisternae, trans cisternae, trans Golgi networkGC的功能的功能nreceives proteins or lipids from ER, modifi

18、es them, and dispatches them to other destinations in the cell within vesicles.溶酶體溶酶體 lysosomen一層單位膜構成，囊泡狀，內(nèi)含多種酸性一層單位膜構成，囊泡狀，內(nèi)含多種酸性水解酶類。水解酶類。n反應的最適反應的最適PH值為值為5左右。左右。 n膜有質(zhì)子泵，將膜有質(zhì)子泵，將H+泵入溶酶體，使其泵入溶酶體，使其PH值值降低。降低。n膜上含多種載體蛋白。膜上含多種載體蛋白。n膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白降解。膜蛋白降解。 n初級溶酶體初級溶酶體 primary lysosomen次級溶酶體次級溶酶體 secondary lysosomen殘質(zhì)體殘質(zhì)體 residue body（脂褐質(zhì)、（脂褐質(zhì)、含鐵小體、髓樣含鐵小體