復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課件03細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

1、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)光鏡下真核細(xì)胞可分為細(xì)胞膜（Cell Membrane ）、細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）、細(xì)胞核（nucleus）Cell Membrane細(xì)胞膜 cell membrane質(zhì)膜 plasma membraneThe outer membrane boundary of the cell. It protects the cell , gives it shape and controls materials transport , detects and transmits signal. The most important character of cell membran

2、e is selective permeable ( semipermeability )膜性結(jié)構(gòu) membranous structure細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng) endomembrane system Compartmentalization 區(qū)域化生物膜 biological membrane單位膜 unit membraneunit membrane細(xì)胞膜的化學(xué)成分LipidProteinCarbohydrate化學(xué)成分的比例可出現(xiàn)較大差異脂質(zhì)磷脂膽固醇糖脂雙親媒性分子amphipathic molecules卵磷脂膽固醇糖脂膜脂分子的排列在液相中自發(fā)的排列：相互聚攏，暴露親水頭部，隱藏疏水尾部。

3、磷脂雙分子層 micelle bilayer liposome脂質(zhì)雙分子層 lipid bilayer ： provides the basic fluid structure of the membrane and serve as a relatively impermeable barrier to the passage of most water-soluble molecules. 蛋白質(zhì)細(xì)胞膜功能的主要承擔(dān)者以不同方式與脂雙層結(jié)合整合蛋白 (Integral proteins)： penetrate or are embedded in the phospholipid bila

4、yer. some membrane proteins have one or more alpha-helical regions that can span the bilayer multiple times.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. 脂錨定蛋白 lipid-anchore

5、d protein bound covalently to one or more lipid molecules. The polypeptide chain does not enter the phospholipid bilayer.糖類大部分膜糖類都結(jié)合于蛋白質(zhì)形成糖蛋白。細(xì)胞膜上所有的膜糖均位于外表面，內(nèi)膜系統(tǒng)的膜糖則位于腔內(nèi)表面。細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)的研究18951897年，發(fā)現(xiàn)膜的脂類特性1925年，測定膜脂分子單層面積紅細(xì)胞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 fluid mosaic model細(xì)胞膜由流動的脂雙層和嵌在其中的蛋白質(zhì)組成，具有液晶態(tài)特性。磷脂分子以疏水性尾部相對

6、，極性頭部朝向水相組成膜骨架；蛋白質(zhì)或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個脂雙層；糖類附在膜外表面。強調(diào)了膜的流動性和不對稱性晶格鑲嵌模型、板塊鑲嵌模型脂筏（lipid raft）Lipid rafts are defined as plasmamembrane microdomains enriched with glycosphingolipids and cholesterol which render them insoluble in non-ionic detergents. lipid raft該區(qū)域比其他部分厚，更有秩序，流動性較差。含特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，周圍則富含不飽和磷脂

7、。蛋白質(zhì)聚集，便于相互作用。與膜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運均有密切的關(guān)系。流動鑲嵌模型膜的流動性(fluidity)膜的不對稱性(asymmetry)流動性主要由膜脂雙層的動態(tài)變化引起。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。 膜脂分子的運動側(cè)向擴散：同一平面上相鄰的脂分子交換位置旋轉(zhuǎn)運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行快速旋轉(zhuǎn)。擺動運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行左右擺動。翻轉(zhuǎn)運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉(zhuǎn)到另一層。膜蛋白分子的運動主要有側(cè)向擴散和旋轉(zhuǎn)運動1970年Frye和Edidin等人將人和鼠的細(xì)胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后，用仙臺病毒讓兩種細(xì)胞融合，雜種細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光

8、、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。影響膜流動性的因素膽固醇：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。脂肪酸鏈的飽和度：不飽和脂肪酸鏈越多，膜流動性越強。脂肪酸鏈的長度：長鏈脂肪酸使膜流動性降低。卵磷脂/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）。膜蛋白其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。膜流動性的生理意義質(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(xì)胞信息傳遞、細(xì)胞識別、細(xì)胞免疫、細(xì)胞分化以及激素的作用等等都與膜的流動性密切相關(guān)。當(dāng)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。不對稱性質(zhì)膜的內(nèi)外兩層的組分和功

9、能有明顯的差異，稱為膜的不對稱性。膜脂、膜蛋白和糖在膜上均呈不對稱分布，導(dǎo)致膜功能的不對稱性和方向性，即膜內(nèi)外兩層的流動性不同，使物質(zhì)傳遞有一定方向，信號的接受和傳遞也有一定方向 lipid raft膜不對稱性的生理意義保證了生命活動有序進行保證了膜功能的方向性細(xì)胞表面 Cell surface細(xì)胞膜、細(xì)胞外被、膜內(nèi)面的細(xì)胞溶膠、細(xì)胞連接結(jié)構(gòu)與特化結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。是以胞膜為核心的結(jié)構(gòu)功能復(fù)合體，可維持細(xì)胞的內(nèi)部環(huán)境，實現(xiàn)細(xì)胞功能。細(xì)胞外被動物細(xì)胞表面存在著一層富含糖類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，稱為細(xì)胞外被（cell coat）。實際是由構(gòu)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(jié)構(gòu)的一部分 。保護作

10、用決定抗原細(xì)胞識別、應(yīng)答、信號傳遞細(xì)胞溶膠層：位于膜的內(nèi)面，蛋白質(zhì)濃度較高，含較多的骨架成分。細(xì)胞連接細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)膜性細(xì)胞器內(nèi)膜系統(tǒng)The 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 complex, lysosome, peroxisome內(nèi)質(zhì)網(wǎng)endop

11、lasmic reticulum, ER :an organelle found in all eukaryotic cells. a network of tubules and vesicles that are interconnected and often extends throughout most of the cell. Synthesize membrane lipids and proteins, makes macromolecules, and transfers substances throughout the cell.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)（rough endoplasmic reticulum，RER）和滑面型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（smooth endoplasmic reticulum，SER）兩類。RER呈扁平囊狀，排列整齊，膜圍成的空間稱為ER腔，依靠核糖體連接蛋白與核糖體的大亞基相連。蛋白質(zhì)合成修飾加工與轉(zhuǎn)運。