細胞表面_百替生物

1、第五章 細胞表面教學(xué)目的:使學(xué)生了解細胞表面各種結(jié)構(gòu),掌握細胞連接方式教學(xué)重點與難點:細胞連接教學(xué)方式:講敘、幻燈、多媒體課件教學(xué)過程:§5.1 細胞連接多細胞有機體中細胞之間不僅是鄰居,而且細胞間特化為一種膜上的特定分子結(jié)構(gòu),通過這種特 化的結(jié)構(gòu),使細胞之間保持某種聯(lián)系,形成一定的組織和器官,比如心臟、肝臟、小腸等。如果組成 器官的細胞間留有縫隙,會出現(xiàn)液體滲漏,機體將無法生存,因此細胞連接是一種保證機體進行正常 生命活動的組織形式。一、封閉連接(不通透連接緊密連接1.定義封閉連接指相鄰的細胞質(zhì)膜密切地連在一起,阻止溶液沿細胞間滲漏。封閉連接中有一種重要方式 緊密連接, 緊密連接普

2、遍存在于脊柱動物體表及體內(nèi)各種腔道和 腺體上皮細胞,如小腸、食道的上皮細胞。緊密連接有二種情況:二層膜連在一起,細胞間沒有縫 隙,兩相鄰細胞的質(zhì)膜融為一體,脂分子雙層甚至融合為一層;通過跨膜蛋白分子連接,像焊接點 一樣十分牢固不易斷,電鏡下可以看到由跨膜蛋白構(gòu)成的焊接點連在一起形成焊接線 脊線。采用 冷凍斷裂技術(shù)將二層脂膜敲開,可現(xiàn)兩個互補面,相同位置上一個凸面,一個凹面。2.功能連接相鄰的細胞 封閉細胞間隙的通道 阻隔功能二、錨定連接1.定義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基質(zhì)之間連接起來。 錨定連接廣泛分 布于機體的上皮組織、心肌組織中,以皮膚、子宮頸等處的細胞之間含量最豐

3、富,通過錨定連接可使 一些相鄰的細胞連成一體,形成一個牢靠有序的細胞群體,防止組織斷裂。2.功能將細胞間或細胞與基質(zhì)之間牢固結(jié)合在一起,抵抗機械張力的損傷。(一 橋粒和半橋粒光學(xué)顯微鏡下橋粒形似鈕扣,其作用就像鉚釘一樣,將兩個相鄰的細胞牢牢地鉚接在一起。電鏡 下可現(xiàn)橋粒所在之處, 相鄰細胞質(zhì)膜之間存在著間隙 (寬約 3040nm , 間隙中存在著中等密度的絲狀 物,它們相互交織在間隙中形成不連續(xù)的致密線,這些成分主要是跨膜糖蛋白。在兩細胞質(zhì)膜的胞質(zhì) 面各有一塊厚度為 1520nm的盤狀致密斑,每塊致密斑上連接有中間纖維。半橋粒存在于上皮基底層細胞靠近基底膜處,其結(jié)構(gòu)相當于半個橋粒,半橋粒的作用

4、是將上皮細 胞錨定在基膜上,防止機械力造成細胞與基膜脫離。(二粘著帶與粘著斑粘著帶又稱中間連接或帶橋粒,粘著帶處兩個相鄰細胞膜的間隙寬約 1520nm,介于緊密連接和 橋粒之間,故稱中間連接。粘著帶細胞間隙中同樣存在著絲狀物,絲狀物是跨膜的糖蛋白分子,和粘 著帶相連的纖維是肌動蛋白纖維。肌動蛋白纖維較中間纖維纖細。粘著斑存在于某些細胞(如成纖維細胞的基底,它是肌動蛋白纖維與細胞外基質(zhì)之間的連接方 式,粘著斑的作用是使細胞具有附著的功能。體外培養(yǎng)成纖維細胞時,通過粘著斑可以使細胞粘附在 瓶壁上,形成一層細胞。三、通訊連接通訊連接相鄰的細胞之間形成連接通道,通過連接的通道,在細胞之間進行物質(zhì)和信息

5、的傳 遞。(一化學(xué)突觸由前突觸細胞(突觸前膜釋放化學(xué)信息物質(zhì)(如神經(jīng)遞質(zhì) ,經(jīng)擴散穿過突觸間隙,與突觸后膜 上的受體結(jié)合,從而使后突觸細胞興奮。這種通訊連接主要存在于神經(jīng)細胞和肌細胞中。(二間隙連接(縫隙連接間隙連接是動物細胞間最普遍,最廣泛的一種連接方式,通過間隙連接可以使相互接觸的細胞之 間形成孔道連接結(jié)構(gòu),以便離子和小分子通過,從而溝通細胞達到代謝和功能的統(tǒng)一。1.間隙連接的結(jié)構(gòu)特征間隙連接的重要特征是:(1兩相鄰細胞間的間隙很窄,寬度 2-4nm ; (2間隙中分布著連接子 通道,通道呈園柱形結(jié)構(gòu),每個柱形結(jié)構(gòu)為一個連接子,連接子由 6個跨膜蛋白亞單位環(huán)繞形成,環(huán) 繞的中心有一孔道(直

6、徑約 1.5nm ,相鄰細胞膜上的兩個連接子對接在一起,可形成了一個間隙連接 單位。許多間隙連接單位集結(jié)在一起,構(gòu)成成片的間隙連接區(qū)域。區(qū)域最大直徑可達 0.3m 。構(gòu)成連 接學(xué)的每個蛋白亞單位都是 4次跨膜的又一螺旋結(jié)構(gòu),該螺旋結(jié)構(gòu)在不同細胞中有高度的保守性,連 接子蛋白在進化上是一種高度保守性蛋白。2.間隙連接的作用1它是一種可調(diào)節(jié)的通道開關(guān),可調(diào)節(jié)物質(zhì)和信息的通量2可通過二種方式傳遞信息代謝偶聯(lián)傳遞小分子代謝物,與化學(xué)偶聯(lián)相似,較化學(xué)偶聯(lián)傳遞速度快。電偶聯(lián)傳遞帶電離子,與電偶聯(lián)相似,較電偶聯(lián)傳遞范圍大。3傳遞同步信息,協(xié)調(diào)整體代謝過程4對早期胚胎發(fā)育階段的作用(三胞間連絲胞間連絲是高等植

7、物細胞間進行物質(zhì)和信息交換的重要通道。高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,完成細胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。四、細胞表面的粘著因子目前已知的細胞粘著因子有五類,研究表明這些粘著因子都是跨膜糖蛋白。1、 鈣粘素 -指一類同親性依賴 Ca 2+的連粘糖蛋白。 作用是在胚脂發(fā)育早期促進細胞識別、 組織 分化及成體組織構(gòu)筑。目前鑒定的鈣粘素有 30多種,分布于不同組織。2、 選擇素 指一類異親性依賴 Ca 2+的糖蛋白。 作用是參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的識別與 粘著。已鑒定的有三種:P 、 E 、 L 。同親性 兩相鄰細胞表面的同種粘著分子間的相互識別與結(jié)合。異親性 兩相鄰細胞表面的不同粘著分子間的相互識別

8、與結(jié)合。3、免疫球蛋白超家族指所有具有類似 Ig 結(jié)構(gòu)域的分子。介導(dǎo)同親性或異親性細胞粘著,作用不依賴 Ca +。4、整聯(lián)蛋白(整合素一類異親性細胞粘著因子,作用依賴于 Ca 2+,是由和二亞基形成的異二聚體糖蛋白,作用介 導(dǎo)細胞之間及細胞與胞外基質(zhì)之間的識別與結(jié)合。 目前已發(fā)現(xiàn) 16種亞單位和 9種亞單位, 它們可 以相互組合成 22種不同的二聚體整聯(lián)蛋白。§5.2 細胞外被與細胞外基質(zhì)細胞外被,又稱糖被、糖萼,普遍存在于各種生物細胞中,如植物細胞的細胞壁、細菌的莢膜、 藍藻的膠鞘和動物細胞的粘多糖,都屬于細胞外被。糖被對膜蛋白有保護作用,在細胞識別中起關(guān)鍵 作用。細胞外基質(zhì)分布于

9、細胞表面,是由細胞分泌的糖蛋白和蛋白多糖構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。組成細胞外 基質(zhì)的大分子種類繁多,一般包括:膠原、氨基聚糖、蛋白聚糖、纖連蛋白、層粘連蛋白及彈性蛋白。 一、膠原膠原是動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì), 約占人體蛋白質(zhì)總量的 30%以上。 膠原遍布于體內(nèi)各種器 官和組織,是細胞外基質(zhì)中框架結(jié)構(gòu),可由成纖維細胞、軟骨細胞、成骨細胞及某些上皮細包合成并 分泌到細胞外。目前已發(fā)現(xiàn) 20多種膠原類型, IIV型膠原研究的較多。各類膠原分子結(jié)構(gòu)有所不同, 但基本結(jié)構(gòu)單位均是由 3條肽鏈構(gòu)成的螺旋結(jié)構(gòu),該螺旋結(jié)構(gòu)單位稱為原膠原。膠原的功能:是細胞外基質(zhì)的骨架 使組織牢靠 抗張力二、氨基聚糖及蛋白聚糖1.氨

10、基聚糖氨基聚糖是帶氨基的多糖,它是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的無分枝長鏈多糖。組織中氨基聚糖主 要包括:透明質(zhì)酸、肝素、硫酸乙酰肝素、硫酸角質(zhì)素、硫酸皮膚素、 4-硫酸軟骨素、 6-硫酸軟骨 素等。2. 蛋白聚糖蛋白聚糖是氨基聚糖(除透明質(zhì)酸外與核心蛋白質(zhì)的共價結(jié)合物。核心蛋白連接上氨基聚構(gòu)成蛋白聚糖的單體,蛋白聚糖的單體通過連接蛋白與透明質(zhì)酸結(jié)合可形成蛋白聚糖的多聚體。 三、層粘連蛋白和纖連蛋白層粘連蛋白和纖連蛋白在細胞粘附連接中起重要作用。1.層粘連蛋白(LN 層粘連蛋白普遍存在于動物胚胎及成體組織中,是動物胚胎和成體組織基膜的主要功能成分。基 膜是特化的細胞外基質(zhì),為一薄而堅韌的網(wǎng)膜。一般厚

11、60100nm,作用是將細胞與結(jié)締組織隔離?；?膜由 IV 型膠原、層粘連蛋白、 nidogen 蛋白及硫酸乙酰肝素等構(gòu)成。層粘連蛋白由 3條肽鏈(a 、 ß、組成,通過二疏鏈交聯(lián)形成了一個不對稱的“十字”分子, 分子量約 820KDa ,其中為重鏈(A 鏈 ,、為輕鏈(B 1鏈和 B 2鏈 。十字形分子的 3條短臂各 由 3條肽鏈的 N 端序列構(gòu)成,每一短臂包括 2個球區(qū)及 2個短桿區(qū);長臂由 3條肽鏈的近 C 端序列共 同構(gòu)成桿區(qū)。末端大球區(qū)由鏈 C 端序列卷曲而成,是與肝素結(jié)合的部位。層粘連蛋白含糖量占1528%,它的作用:與胚胎發(fā)育、細胞分化、腫瘤細胞轉(zhuǎn)移有關(guān)。2.纖連蛋白(

12、FN 纖連蛋白廣泛存在于動物界,從淡水海綿到人類,在體內(nèi)的分布十分廣泛,如血漿、各種體液、 基膜、細胞間隙、細胞表面。纖連蛋白含糖量在 4.59.5%,血漿纖連蛋白為二聚體,由 2條肽鏈(A 鏈和 B 鏈組成,鏈間通過二硫鍵連接,整個分子呈“ V ”字型。纖連蛋白的主要功能是介導(dǎo)細胞粘 著,作用是:促進細胞遷移,創(chuàng)傷修復(fù)中,可促進巨噬細胞遷移到受損部位;參與血凝反應(yīng),血 凝過程中參與血小板、紅細胞凝聚,促進血小板附著在血管受損部位。促進細胞鋪展,與胚胎發(fā) 育、細胞分化、腫瘤發(fā)生有關(guān)。四、彈性蛋白彈性蛋白是彈性纖維的主要成分,細胞外基質(zhì)中的彈性纖維網(wǎng)絡(luò),賦予組織以彈性使其在延長后 可以回彈。彈性纖維主要存在于血管、肺部、皮膚和肌鍵等組織中。彈性蛋白是一種高度疏水性蛋白 質(zhì),由疏水短肽和 a 螺旋交替排列構(gòu)成,通常呈無規(guī)則的卷曲網(wǎng)狀。五、細胞壁植物和原核生物均具有的胞壁,細胞壁為細胞提供了一個保護性的外圍屏障。細胞壁的功能有: (1具有支持和保護作用,能防止細胞吸水膨漲而破裂。 (2維持細胞形態(tài)。植物細胞壁一般分為三層:中膠層、初生壁和次生壁。中膠層的主要成分是果膠質(zhì),可將相鄰的 細胞粘在一起;初生壁薄而透明,有活性,能隨著細胞的生長而延長。纖維素是植物細胞壁的骨架, 在纖維素骨架中填充有果膠質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素、伸展素