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1、关于细胞膜与细胞表面(4)第1页，讲稿共123张，创作于星期三本章主要内容n n第一节第一节 细胞膜与细胞表面特化结构细胞膜与细胞表面特化结构n n第二第二节节 细细胞胞连连接接n n第三第三节节 细细胞外被与胞外被与细细胞外基胞外基质质第2页，讲稿共123张，创作于星期三第一节第一节 细胞膜与细胞表面特化结构细胞膜与细胞表面特化结构一、细胞膜概念、结构模型发现史一、细胞膜概念、结构模型发现史二、细胞膜二、细胞膜化学化学组成组成三、膜脂、膜蛋白的性质三、膜脂、膜蛋白的性质四、细胞表面特化结构四、细胞表面特化结构n n微绒毛微绒毛 n n皱褶皱褶 n n内褶内褶 n n纤毛和鞭毛纤毛和鞭毛 第3
2、页，讲稿共123张，创作于星期三一、细胞膜概念、结构模型发现史一、细胞膜概念、结构模型发现史（一）细胞膜（一）细胞膜（一）细胞膜（一）细胞膜（cell membranecell membrane）概念概念概念概念 又称又称质膜（质膜（plasma membraneplasma membrane）n n包在细胞外面，主要由脂类和蛋白质构成的一种生物膜包在细胞外面，主要由脂类和蛋白质构成的一种生物膜n n作用：作用：屏障；更物质、信息交换通道屏障；更物质、信息交换通道 1 1、细胞内膜、细胞内膜 ：围绕各种细胞器的膜：围绕各种细胞器的膜 2 2、生物膜（、生物膜（biomembranebiomem
3、brane）：n n质膜质膜和和内膜内膜在在起源、结构起源、结构和和化学组成化学组成等方面具有相似性，故等方面具有相似性，故总称为生物膜总称为生物膜 第4页，讲稿共123张，创作于星期三（二）质膜结构的研究历史（二）质膜结构的研究历史 1、脂肪栅栏模型 E.Overton 1895发现：n n脂溶性物质容易透过质膜n n水溶性物质难以通过质膜第5页，讲稿共123张，创作于星期三2.脂双层脂双层构成的膜构成的膜1925年荷兰人E.Gorter和F.Grendel发现：n n有机溶剂提取了人红细胞膜的脂类，n n将其铺展在水面n n膜脂展开的面积为细胞表面积二倍第6页，讲稿共123张，创作于星期三
4、3 3、蛋白质、蛋白质-脂类脂类-蛋白质的三明治模型蛋白质的三明治模型J.Danielli&H.Davson 1935 发现：n n质膜的表面张力低于油水界面，推测含蛋白质认为：n n双层脂分子在中n n内外表面附着的蛋白质1959年提出了修正模型:n n膜上有贯穿脂双层的蛋白质通道蛋白质蛋白质双层脂双层脂第7页，讲稿共123张，创作于星期三4、“单位膜”模型J.D.Robertson 1959 用超薄切片技术观察细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构：n n总厚约7.5nmn n中厚3.5nm双层脂n n内外表面蛋白质各厚2nm构成不足：把膜的动态结构描写成静止红细胞膜的结构 第8页，讲稿共12
5、3张，创作于星期三5、流动镶嵌模型n nS.J.Singer&G.Nicolson 1972年据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究，在”单位膜”的基础上提出：”流动镶嵌模型”n n强调：膜的流动性和膜蛋白分布不对称性第9页，讲稿共123张，创作于星期三质膜流动镶嵌模型内容（1 1）构成：）构成：流动的流动的脂双层脂双层和和嵌在嵌在其中的其中的蛋白质蛋白质（2 2）磷脂分子：）磷脂分子：n n以以疏水性尾部疏水性尾部相对相对，极性头部极性头部朝向水相（内外表面）朝向水相（内外表面）组成生组成生物膜骨架物膜骨架（3 3）蛋白质）蛋白质n n嵌在嵌在脂双层脂双层表面表面；或；或嵌在嵌在其其内部内部，或
6、，或横跨横跨整个整个脂双层脂双层，具有，具有分布的分布的不对称性不对称性 第10页，讲稿共123张，创作于星期三（二）质膜的化学组成（二）质膜的化学组成 主要组成:1、膜脂 膜脂是膜的基本骨架 2、膜蛋白 膜蛋白是膜功能的主要体现者 3、少量糖类 主要以糖脂和糖蛋白的形式存在 第11页，讲稿共123张，创作于星期三一）膜脂一）膜脂 磷脂磷脂、糖脂糖脂和和胆固醇胆固醇三种类型三种类型 （一）、磷脂（一）、磷脂 n n膜脂的基本成分，占整膜脂的膜脂的基本成分，占整膜脂的5050 1 1 1 1、磷脂分子、磷脂分子、磷脂分子、磷脂分子的主要特征：的主要特征：的主要特征：的主要特征：1 1）有）有一个
7、一个极性头极性头和和两个两个非极性非极性的尾的尾（脂肪酸（脂肪酸链链）2 2）特例：）特例：线粒体内膜线粒体内膜和某些和某些细菌质膜上细菌质膜上的的 心磷脂心磷脂具有具有4 4个个非极性非极性区域区域 3 3）脂脂肪肪酸酸碳碳链链为为偶偶数数，多多由由1616，1818、2020个个碳碳，常常含含有有不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸（如油酸）（如油酸）磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺的分子结构的分子结构的分子结构的分子结构第12页，讲稿共123张，创作于星期三2、磷脂主要包括甘油磷脂；鞘磷脂 n n甘油磷脂特征：1 1 甘油甘油为骨架为骨架2 2 骨架上结合骨架上结合两个两个脂肪酸链脂
8、肪酸链和和一个一个磷酸基团磷酸基团3 3 胆碱、乙醇胺、丝氨酸胆碱、乙醇胺、丝氨酸或或肌醇肌醇等分子连接到等分子连接到磷酸基磷酸基上上 第13页，讲稿共123张，创作于星期三3、甘油磷脂分类1 1 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（phosphatidyl cholinephosphatidyl choline，PC PC，旧称旧称卵磷脂卵磷脂）2 2 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸（phosphatidyl serinephosphatidyl serine，PS PS）3 3 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolaminephosphatidyl ethanolamine PE
9、 PE，旧称旧称脑磷脂脑磷脂）4 4 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇（phosphatidyl inositolphosphatidyl inositol，PI PI）5 5 双磷脂酰甘油双磷脂酰甘油（DPGDPG，旧称旧称心磷脂心磷脂）磷脂酰乙醇胺 PE 磷脂酰丝氨酸 PS 磷脂酰胆碱 PC 磷脂酰肌醇 PI 第14页，讲稿共123张，创作于星期三心磷脂（双磷脂酰甘油）1 黄色部分代表以甘油为骨架2 R1、R2、R3、R4代表四条脂肪酸链即 （4个非极性的区域）线粒体内膜线粒体内膜和某些和某些细菌质膜上细菌质膜上的的心磷脂心磷脂具有具有4 4个个非极性非极性区域区域第15页，讲稿共123张，创作于星期
10、三鞘磷脂（sphingomyelin，SM）分布：分布：n n在在脑脑和和神经细胞膜神经细胞膜中丰富，亦称中丰富，亦称神经醇磷脂神经醇磷脂特征特征 ：1 1 以以鞘胺醇鞘胺醇（sphingoinesphingoine）为骨架为骨架 2 2 一条一条脂肪酸链脂肪酸链组成组成疏水尾部疏水尾部 3 3 亲水头部亲水头部含含胆碱胆碱与与磷酸磷酸结合结合 4 4 原核细胞原核细胞和和植物植物中中没有没有鞘磷脂鞘磷脂第16页，讲稿共123张，创作于星期三二）、糖脂 1、糖脂组成n n含糖含糖而而不含磷酸不含磷酸的脂类的脂类 2、含量n n原核原核和和真核细胞真核细胞的质膜的质膜上，其上，其含量含量膜脂总量
11、的膜脂总量的5 5以下以下n n神经细胞膜神经细胞膜上含量占上含量占5-105-103、存在部位n n位于位于细胞质膜细胞质膜的的外表面外表面n n内膜系统内膜系统中的中的糖脂糖脂则位于则位于内表面内表面第17页，讲稿共123张，创作于星期三4、几种重要的糖脂1 1 1 1、半乳糖脑苷脂、半乳糖脑苷脂、半乳糖脑苷脂、半乳糖脑苷脂n n有一个有一个有一个有一个半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖(Gal)Gal)Gal)Gal)残基为残基为残基为残基为极性头部极性头部极性头部极性头部，在，在，在，在髓鞘髓鞘髓鞘髓鞘的的的的多层膜多层膜多层膜多层膜中含量多中含量多中含量多中含量多2 2 2 2、神经节苷脂、神
12、经节苷脂、神经节苷脂、神经节苷脂n n头部头部头部头部有一个或几个有一个或几个有一个或几个有一个或几个唾液酸唾液酸唾液酸唾液酸和和和和糖糖糖糖的残基。的残基。的残基。的残基。n n神经节苷脂是神经节苷脂是神经节苷脂是神经节苷脂是神经元质膜神经元质膜神经元质膜神经元质膜中中中中特征性的成分特征性的成分特征性的成分特征性的成分n n儿童所患的家族性白痴病（儿童所患的家族性白痴病（儿童所患的家族性白痴病（儿童所患的家族性白痴病（Tay-sachs diseaseTay-sachs diseaseTay-sachs diseaseTay-sachs disease）1.半乳糖脑苷脂，2.GM1神经节苷
13、脂，3.唾液酸第18页，讲稿共123张，创作于星期三神经节苷脂神经节苷脂n n儿童所患的家族性白痴病（儿童所患的家族性白痴病（Tay-sachs Tay-sachs diseasedisease）：因为在其细胞内缺乏因为在其细胞内缺乏氨基己糖脂酶氨基己糖脂酶，不能不能将神经节将神经节苷脂苷脂GMGM2 2 加工成为加工成为GMGM3 3，结果结果大量的大量的GMGM2 2累积在神经细累积在神经细胞中，导致中枢神经系统退化胞中，导致中枢神经系统退化n n神经节苷脂本身就是一类神经节苷脂本身就是一类膜上的受体膜上的受体，已知，已知破伤风破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素、促甲状腺素、绒毛膜促性毒素、霍乱
14、毒素、干扰素、促甲状腺素、绒毛膜促性腺激素和腺激素和5-5-羟色胺等的受体羟色胺等的受体就是不同的神经节苷脂就是不同的神经节苷脂第19页，讲稿共123张，创作于星期三5 5、糖脂的功能、糖脂的功能 1）提高膜的稳定性2）帮助膜蛋白进行正确的折叠和维持正确的三维构型3）糖脂也参与细胞的信号识别、细胞的粘着（膜蛋白中的糖基是细菌和病毒感染时的识别和结合位点）n nABO血型抗原，它是一种糖脂，其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用第20页，讲稿共123张，创作于星期三6 6、ABOABO血型决定子血型决定子n n人的血型是由红细胞膜脂中的糖基决定的n nA血型：人红细胞膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖
15、胺(GalNAc)n nB血型：寡糖链的末端是半乳糖(Gal)n nO型：没有这两种糖基n nAB型：具有这两种糖糖类成因糖类成因第21页，讲稿共123张，创作于星期三ABOABO血型糖类的成因血型糖类的成因ABO血型决定子是短的、分支寡糖链n nA血型的人具有一种酶，此酶能将N-乙酰半乳糖胺添加到糖链的末端n nB血型的人具有的酶，能将半乳糖加在糖链末端n nAB血型的人同时具有上述两种酶n nO血型的人缺少上述两种酶第22页，讲稿共123张，创作于星期三7 7、糖的存在方式、糖的存在方式糖的存在方式糖的存在方式：1、通过共价键同膜脂或膜蛋白相连 以糖脂或糖蛋白的形式存在存在2、糖糖同同氨基
16、酸氨基酸的连接主要有两种形式的连接主要有两种形式O-连接：连接：糖链糖链糖链糖链与与与与肽链肽链肽链肽链中的中的中的中的丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸或或或或苏氨酸残基苏氨酸残基苏氨酸残基苏氨酸残基相连相连相连相连 O-O-连接连接连接连接糖链糖链糖链糖链较短较短较短较短，约含约含约含约含4 4个个个个糖基糖基糖基糖基 N-连接：连接：糖链糖链与与肽链肽链中中天冬酰胺残基天冬酰胺残基相连相连 N-N-连接的糖链一般有连接的糖链一般有连接的糖链一般有连接的糖链一般有1010个个个个以上的糖基以上的糖基以上的糖基以上的糖基 NN连接连接连接连接的方式的方式的方式的方式较较较较OO连接连接连接连接普遍普遍
17、普遍普遍第23页，讲稿共123张，创作于星期三 糖与多肽连接的两种方式 上图：N-乙酰葡萄糖胺为N连接 N乙酰半乳糖胺为O连接 N-连接连接:糖链糖链与与肽链肽链中中天冬酰胺天冬酰胺残基残基相相连连 O-连接连接:糖链糖链与与肽链肽链中的中的丝氨酸丝氨酸或或苏苏氨酸氨酸残基残基相连相连第24页，讲稿共123张，创作于星期三（三）、胆固醇 1、含量n n胆固醇胆固醇仅存在仅存在真核细胞膜真核细胞膜上，含量不超过上，含量不超过膜脂的膜脂的1/31/3n n植物细胞膜植物细胞膜中中含量较少含量较少2、功能1）提高脂双层的力学稳定性2）调节脂双层流动性n n胆固醇的含量增加会降低膜的流动性3）降低水溶
18、性物质的通透性n n如：在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的细胞株很快发生自溶第25页，讲稿共123张，创作于星期三3、胆固醇分子排布n n亲水头部朝向膜的外侧 Hydrophilic regionHydrophilic regionn n疏水尾部埋在脂双层的中央 Hydrophobic regionHydrophobic region 第26页，讲稿共123张，创作于星期三（四）、脂质体（四）、脂质体（liposome）n n脂质体是一种人工膜n n在水中磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径251000nm不等1、用途n n用于转基因n n细胞
19、融合n n制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部 第27页，讲稿共123张，创作于星期三脂质体 第28页，讲稿共123张，创作于星期三二)膜蛋白核基因组编码的蛋白质膜蛋白 30%1、膜蛋白与脂分子的结合方式分为:n nA：整合蛋白（integral proteinintegral protein）又称内在蛋白(intrinsic protein)intrinsic protein)n nB：外周蛋白（peripheral proteinperipheral protein）n nC：脂锚定蛋白（lipid-anchored proteinlipid-anchored
20、protein）第29页，讲稿共123张，创作于星期三A 整合蛋白 1、特点A:A:为为跨膜蛋白跨膜蛋白（tansmembrane proteinstansmembrane proteins），），又称内在蛋白又称内在蛋白B:B:为为两性分子两性分子n n疏水部分疏水部分位于脂双位于脂双层层内部内部n n亲亲水部分水部分位于位于脂双脂双层层外部外部C:C:存在存在疏水疏水结结构域构域n n整合蛋白与膜的整合蛋白与膜的结结合合紧紧密密，部分或全部部分或全部镶镶嵌嵌D:D:整合蛋白的整合蛋白的跨膜结构域跨膜结构域可以是可以是1 1或多个疏水的或多个疏水的螺旋螺旋第30页，讲稿共123张，创作于星期
21、三去垢剂 n n分为离子型和非离子型1、离子型去垢剂n n十二烷基磺酸钠(SDS)作用n n可使细胞膜崩溃n n并与膜蛋白的疏水部分结合使其分离，n n还破坏膜蛋白内部的非共价键，使蛋白变性n n不宜用于分离有功能的膜蛋白第31页，讲稿共123张，创作于星期三2、非离子型去垢剂n nTriton X-100是温和性去垢剂作用n n可使膜脂溶解n n不使蛋白变性n n可分离有生物功能的膜蛋白第32页，讲稿共123张，创作于星期三B 外周蛋白 特点特点1 1）靠）靠离子键离子键或其它或其它较弱的键较弱的键与膜表面亲水部分结合；与膜表面亲水部分结合；较易分离较易分离n n方法：方法：改变改变溶液的溶
22、液的离子强度离子强度 提高提高温度温度2 2）一个蛋白质可由）一个蛋白质可由多个亚基构成多个亚基构成n n有的亚基为有的亚基为跨膜蛋白跨膜蛋白n n有的则结合在有的则结合在膜的外部膜的外部第33页，讲稿共123张，创作于星期三C 脂锚定蛋白 同脂的结合有两种方式同脂的结合有两种方式1 1、一种方式：、一种方式：蛋白质蛋白质直接结合直接结合于脂双分子层于脂双分子层2 2、另一种方式：、另一种方式：蛋白蛋白不直接不直接同脂结合，通过一个同脂结合，通过一个糖分子糖分子间接同脂结合间接同脂结合C C 脂锚定蛋白脂锚定蛋白蛋白与膜的结合方式蛋白与膜的结合方式第34页，讲稿共123张，创作于星期三膜蛋白的
23、功能膜蛋白的功能 功能蛋白功能蛋白 示例示例作作 用用 方方 式式运输蛋白Na泵主动将Na+泵出细胞，K+泵入细胞 连接蛋白整合素将细胞内肌动蛋白与细胞外基质蛋白相连 受体蛋白血小板生长因子(PDGF)受体同细胞外的PDGF结合、在细胞质内产生信号，引起细胞的生长与分裂 酶腺苷酸环化酶在细胞外信号作用下，导致细胞内cAMP产生第35页，讲稿共123张，创作于星期三三）质膜的流动性三）质膜的流动性 质膜的流动性由两个方面组成:n n1、膜脂分子运动n n2、蛋白质分子运动第36页，讲稿共123张，创作于星期三1 1、膜脂分子的运动膜脂分子的运动 1.1.侧向扩散：侧向扩散：同一平面上同一平面上相
24、邻的脂分子相邻的脂分子交换位置交换位置2.2.旋转运动：膜脂分子旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面围绕与膜平面垂直的轴垂直的轴垂直的轴垂直的轴进行进行快速旋转快速旋转3.3.摆动运动：膜脂分子摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面围绕与膜平面垂直的轴垂直的轴垂直的轴垂直的轴进行进行左右摆动左右摆动4.4.伸缩震荡：伸缩震荡：脂肪酸链脂肪酸链沿着与沿着与纵轴纵轴进行进行伸缩震荡伸缩震荡运动运动5.5.翻翻转转运运动动：膜膜脂脂分分子子从从脂脂双双层层的的一一层层翻翻翻翻转转转转到到到到另另一一层层。是是在在翻翻转酶转酶（flippaseflippase）的催化下完成的催化下完成6.6.旋转异构：旋转异构：脂
25、肪酸链脂肪酸链围绕围绕C-CC-C键键旋转，导致异构化运动旋转，导致异构化运动第37页，讲稿共123张，创作于星期三2 2、影响膜流动性的因素影响膜流动性的因素 1.胆固醇：含量增加 膜的流动性降低2.脂肪酸链的饱和度：n n脂肪酸链含双键越多越不饱和越多越不饱和，膜流动性增加3.脂肪酸链的链长：n n长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低4.卵磷脂/鞘磷脂比例n n比例高则膜流动性增增加加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂5.其他因素：n n膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等第38页，讲稿共123张，创作于星期三3、膜蛋白的分子运动、膜蛋白的分子运动 主要两种运动方式:n n侧向扩散侧向
26、扩散 1 光脱色恢复技术（fluorescencefluorescence recovery after photobleachingrecovery after photobleaching，FRAPFRAP）和细胞融合技术检测侧向扩散 2 膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如（CB）能促进膜蛋白的侧向运动n n旋转扩散旋转扩散 指膜蛋白围绕与膜平面垂直的垂直的轴轴进行旋转运动 第39页，讲稿共123张，创作于星期三4、影响膜蛋白运动的因素、影响膜蛋白运动的因素 n n 细胞质膜下的骨架结构与膜整合蛋白结合限制膜蛋白移动n n 细胞外基质中的某些分子与膜整合蛋白结合限制列膜蛋白
27、的移动n n 膜蛋白与另一细胞的膜蛋白作用限制了自身的移动n n 膜中其他不动蛋白限制了膜蛋白的移动 第40页，讲稿共123张，创作于星期三4 4、膜流动性的研究方法膜流动性的研究方法 人、鼠细胞融合实验人、鼠细胞融合实验 (证证明膜蛋白的流明膜蛋白的流动动)淋巴细胞的成斑和成帽反应淋巴细胞的成斑和成帽反应 (膜蛋白在膜平面侧向扩散膜蛋白在膜平面侧向扩散)光脱色荧光恢复技术光脱色荧光恢复技术光脱色荧光恢复技术光脱色荧光恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching FRAP)fluorescence recovery after photoble
28、aching FRAP)fluorescence recovery after photobleaching FRAP)fluorescence recovery after photobleaching FRAP)(能能能能证证证证明明明明膜的流膜的流膜的流膜的流动动动动性性性性，能，能，能，能测测测测量量量量膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白扩扩扩扩散的速率散的速率散的速率散的速率)电电电电子自旋共振子自旋共振子自旋共振子自旋共振谱谱谱谱技技技技术术术术(electron spin-resonance spectrocopyelectron spin-resonance spectrocopyele
29、ctron spin-resonance spectrocopyelectron spin-resonance spectrocopy，SER)SER)SER)SER)(证明脂双层中证明脂双层中脂的流动性脂的流动性)第41页，讲稿共123张，创作于星期三1 1）人、鼠细胞融合实验人、鼠细胞融合实验 n n19701970年，年，L.David Frye L.David Frye 和和Michael Edidin Michael Edidin 进行实验进行实验细胞融合细胞融合(cell fusion)cell fusion)原理原理n n自发条件下或人工诱导下,两个不同基因型的细胞或原生质体融合
30、形成一个杂种细胞基本过程基本过程n n细胞融合导致异核体的形成n n异核体通过有丝分裂导致核的融合 形成单核的杂种细胞第42页，讲稿共123张，创作于星期三人、鼠细胞融合实验过程人、鼠细胞融合实验过程（1 1）用荧光染料标记抗体用荧光染料标记抗体将将小鼠的抗体小鼠的抗体小鼠的抗体小鼠的抗体与与发绿色荧光发绿色荧光的的荧光荧光素素结合结合,人的抗体人的抗体与与发红色荧光发红色荧光的的罗丹明罗丹明结合；结合；（2 2）将小鼠细胞和人细胞在）将小鼠细胞和人细胞在灭活的仙台病毒灭活的仙台病毒的诱导下进行的诱导下进行融合融合（3 3）将标记的抗体加入到融合细胞中将标记的抗体加入到融合细胞中，让标记，让标
31、记抗体抗体同融合细同融合细胞膜上相应的胞膜上相应的抗原抗原结合结合n n开始开始,融合的细胞融合的细胞一半一半是是红色红色,一半一半是是绿色绿色n n在在3737下下4040分钟后分钟后,两种颜色的荧光两种颜色的荧光在融合细胞表面呈在融合细胞表面呈均匀分均匀分布布，这说明，这说明抗原蛋白抗原蛋白在膜在膜平面内经扩散运动平面内经扩散运动而重新分布。这而重新分布。这种过程种过程不需要不需要ATPATPn n将融合细胞置于将融合细胞置于低温低温(1)(1)下培育下培育,则抗原蛋白基本则抗原蛋白基本停止运停止运动动n n实验结果证明了实验结果证明了膜整合蛋白膜整合蛋白的的侧向扩散运动侧向扩散运动第43
32、页，讲稿共123张，创作于星期三人人-鼠鼠细细胞融合胞融合实验实验 第44页，讲稿共123张，创作于星期三2 2）淋巴细胞的成斑和成帽反应淋巴细胞的成斑和成帽反应 原理原理:n n淋淋巴巴细细胞胞产产生生抗抗体体对对外外源源蛋蛋白白进进行行应应答答,抗抗体体分分子子位位于于细细胞胞质膜上质膜上n n小鼠的抗体小鼠的抗体注入兔子中注入兔子中,兔子会产生兔子会产生抗小鼠抗体抗小鼠抗体的抗体的抗体n n分分离离兔兔子子的的血血液液中中抗抗体体,并并将将这这种种抗抗体体连连连连接接接接荧荧光光染染料料,可可以以通过荧光显微镜进行观察通过荧光显微镜进行观察第45页，讲稿共123张，创作于星期三成斑成斑(
33、patching)patching)、成帽成帽(capping)capping)反应反应 n n当当兔兔兔兔子子子子的的的的抗抗抗抗小小小小鼠鼠鼠鼠的的的的抗抗抗抗体体体体与与小小小小鼠鼠鼠鼠的的的的淋淋淋淋巴巴巴巴细细细细胞胞胞胞混混合合时时,带带有有标标记记的的抗抗体体同同小小鼠鼠淋淋巴巴细细胞胞质质膜膜上上的的抗抗体体结结合合,并并分分布布在在整整个个淋淋巴巴细胞的表面细胞的表面,但很快就会成但很快就会成块或成斑块或成斑。成因成因:（小鼠膜中抗体蛋白的进行侧向扩散）小鼠膜中抗体蛋白的进行侧向扩散）n n抗抗体体是是多多价价的的,一一个个兔兔子子抗抗体体能能同同小小鼠鼠膜膜多多个个抗抗体体
34、反反应应,在在小小鼠鼠淋淋巴巴细细胞胞的的细细胞胞质质膜膜表表面面形形成成“兔兔抗抗小小鼠鼠抗抗体体分分子子-小小鼠鼠膜结合抗体膜结合抗体”的的斑斑斑斑n n斑斑逐逐渐渐聚聚集集扩扩大大,当当小小鼠鼠膜膜表表面面抗抗体体全全部部同同兔兔子子的的抗抗小小鼠鼠抗抗体体结合结合后后,会在细胞表面的一侧形成会在细胞表面的一侧形成“帽子帽子”结构结构第46页，讲稿共123张，创作于星期三3 3）光脱色荧光恢复技术光脱色荧光恢复技术(fluorescence recovery after photobleaching FRAP)fluorescence recovery after photobleach
35、ing FRAP)fluorescence recovery after photobleaching FRAP)fluorescence recovery after photobleaching FRAP)(1)用荧光物质标记标记膜蛋白或膜脂(2)后用激光束照射细胞表面某一区域,使被照射区域的荧光淬灭变暗成一个漂白斑。n n由于膜的流动性,漂白斑周围的荧光物质因膜蛋白或膜脂的流动逐渐将漂白斑覆盖，亮度逐渐增加,最后恢复到与周围的荧光光强度相等第47页，讲稿共123张，创作于星期三FRAP技术的不足之处（1）只能检测膜蛋白的群体移动,不能观察单个蛋白的移动（2）不能证明膜膜蛋蛋白白在移动时是
36、是否否受受局局部部条条件件的的限限制制n n单颗粒示综(single-particle tracking,SPT)技术,可以用抗体金(直径1540 nm)来标记单个膜蛋白,然后通过计算机控制的摄像显微镜进行观察第48页，讲稿共123张，创作于星期三4 4）电电子自旋共振子自旋共振谱谱技技术术(electron spin-resonance spectrocopyelectron spin-resonance spectrocopyelectron spin-resonance spectrocopyelectron spin-resonance spectrocopy，SER)SER)SER)
37、SER)n n本世纪本世纪6060年代年代Harden McConnellHarden McConnell和和O.Hayes GriffithO.Hayes Griffith用电子自用电子自旋共振技术旋共振技术1 1 先先标记标记标记标记非膜脂肪非膜脂肪2 2 让这种脂分别处于让这种脂分别处于室温室温和和零下零下6565去去检测共振谱检测共振谱3 3 同时将同时将标记的脂标记的脂插入到插入到细胞膜细胞膜中再中再检测共振谱检测共振谱 将一个含有将一个含有不配对的电子基团不配对的电子基团(硝基氧基团硝基氧基团)加加到到磷脂的脂肪酸磷脂的脂肪酸尾端，就是自旋标记尾端，就是自旋标记 当将这种脂暴露于当
38、将这种脂暴露于外加磁场时外加磁场时，由于，由于不配对电不配对电子基团子基团能够能够自旋产生顺磁场信号自旋产生顺磁场信号，这种共振能够被，这种共振能够被仪器检测获得共振谱仪器检测获得共振谱 如果如果被标记被标记的脂的脂位于脂双层位于脂双层，根据，根据共振谱共振谱就可以就可以判断膜脂的流动性判断膜脂的流动性第49页，讲稿共123张，创作于星期三5、膜的流动性的生理意义 是生物膜是生物膜正常功能正常功能的必要条件的必要条件n n胞内胞内合成的胞外物质合成的胞外物质及及废物废物外运外运n n胞外的胞外的营养物质营养物质进入进入 酶活性酶活性与流动性有极大的关系，与流动性有极大的关系，流动性流动性大大大
39、大活性活性高高高高 膜流动性膜流动性与信息传递与信息传递有着极大的关系有着极大的关系 膜的流动性与膜的流动性与发育发育和和衰老衰老过程都有一定的关系过程都有一定的关系 第50页，讲稿共123张，创作于星期三6、膜的各部分的名称 样品经样品经冰冻断裂冰冻断裂处理后，各部分都有固定的名称：处理后，各部分都有固定的名称：n nESES：质膜的：质膜的细胞外表面细胞外表面（extrocytopasmic surfaceextrocytopasmic surface）n nPSPS，质膜的质膜的原生质表面原生质表面原生质表面原生质表面（protoplasmic surfaceprotoplasmic s
40、urface）n nEFEF（extrocytopasmic faceextrocytopasmic face），），质膜的细胞质膜的细胞质膜的细胞质膜的细胞外小页外小页断裂面断裂面n nPFPF（protoplasmic faceprotoplasmic face），），原生质小页原生质小页断裂面断裂面第51页，讲稿共123张，创作于星期三7、膜的不对称性(membrane asymmetry)（1）细胞质膜的不对称性概念n n指细胞质膜脂双层中各种成分不不均均匀匀分分布布，包括种类和数量的不均匀（2）不对称性的表现:n n膜的主要成分是蛋白、脂和糖n n成分分布的不对称n n分子在方向上的
41、不对称 第52页，讲稿共123张，创作于星期三 8、膜脂的不对称性 表现:n n脂双层中分布的各类脂的比例不同n n各种细胞的膜脂不对称性差异很大 第53页，讲稿共123张，创作于星期三9、膜蛋白的不对称 膜蛋白不对称性的膜蛋白不对称性的主要因素主要因素是是:（1 1）膜蛋白在膜中都）膜蛋白在膜中都有特定的排布方向有特定的排布方向 （2 2）膜蛋白的不对称性包括：）膜蛋白的不对称性包括：n n外周蛋白外周蛋白分布的分布的不对称不对称n n整合蛋白整合蛋白内外两侧内外两侧内外两侧内外两侧氨基酸残基数目氨基酸残基数目的不对称的不对称 红细胞血型糖蛋白A在质膜中不对称分布 第54页，讲稿共123张，
42、创作于星期三 10膜糖的不对称 n n膜糖以糖蛋白或糖脂的形式存在n n糖蛋白（糖脂）的糖基都是位于膜的外表面 膜糖分布的不对称性 第55页，讲稿共123张，创作于星期三磷脂与糖脂分布的不对称性 第56页，讲稿共123张，创作于星期三第二节第二节 细胞连接细胞连接1、细胞连接（cell junction）概念n n细胞与细胞间或细胞细胞与细胞外基质细胞外基质的联结的联结结构2、分类n n电镜下可分为三大类 1 封闭连接（occluding junction）2 锚定连接（anchoring junction）3 通讯连接（communicating junction）第57页，讲稿共123张，
43、创作于星期三细胞的组织结构及相互作用 第58页，讲稿共123张，创作于星期三动物细胞中主要几种类型的细胞连接 第59页，讲稿共123张，创作于星期三一、封闭连接（一、封闭连接（紧密连接）1、发现n nM.G.Farquhar和G.E.Palade 在1963年发现的2、存在部位:n n脊椎动物的上皮顶端两相邻细胞间3、结构n n长度约50-400nm，n n质膜紧密结合，没缝隙n n连接区域具有焊接线网络（嵴线）n n焊接线由跨膜粘附分子构成n n主要的为claudin和occludin第60页，讲稿共123张，创作于星期三4 4、紧密连接的功能、紧密连接的功能 1）连接细胞2）防止物质双向渗
44、漏，防止物质双向渗漏，保保证证机体内机体内环环境的相境的相对稳对稳定定n n主要部位：n n消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间n n脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害 3）限制了膜蛋白在脂分子层的流动，维持细胞的极性，有利于物质的跨细胞转运 第61页，讲稿共123张，创作于星期三肌组织毛细管的细胞间的紧密连接(a)上皮细胞切片观察到的紧密连接;(b)扫描电子显微镜观察的上皮顶部细胞周围的环状紧密连接。第62页，讲稿共123张，创作于星期三紧密连接在葡萄糖跨细胞转运中的作用 第63页，讲稿共123张，创作于星期三5 5、间壁连接（、间壁连接（septa
45、te junctionsseptate junctions）(补充补充)1）存在部位n n无脊椎动物上皮细胞的紧密连接2）结构n n连接蛋白呈梯子状排列n n连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维第64页，讲稿共123张，创作于星期三二、锚定连接二、锚定连接1、分类、分类1）粘着连接：n n连接作用涉及细胞质中的骨架部分是肌动蛋白的连接方式n n分为粘着带(粘合带)和粘着斑(粘合斑)2 2）桥粒连接：n n细胞通过中间纤维中间纤维锚定到细胞骨架上的粘着连接方式n n分为桥粒和半桥粒第65页，讲稿共123张，创作于星期三粘合带（adhesion belt）(粘着带)1）部位：n n上皮细胞顶侧面的紧
46、密连接下方下方2）形态 结构n n呈呈带状环绕带状环绕细胞细胞n n在相邻细胞的在相邻细胞的间隙约间隙约15152020nmnmn n靠靠钙粘着蛋白钙粘着蛋白同同肌动蛋白肌动蛋白相互作用相互作用第66页，讲稿共123张，创作于星期三 粘合斑粘合斑(粘着斑粘着斑)（adhesion plaqueadhesion plaque）1、部位n n位于位于细胞细胞与与细胞外基质细胞外基质间间n n是是细胞细胞与与细胞外基质细胞外基质进行连接进行连接2、结构n n通过通过整合素整合素把细胞中的把细胞中的肌动蛋白束肌动蛋白束和和基质基质(纤粘连蛋白纤粘连蛋白)连接连接n n连接处的质膜呈连接处的质膜呈盘状盘
47、状，故为，故为粘合斑粘合斑粘合斑粘合斑第67页，讲稿共123张，创作于星期三 桥粒桥粒(desmosome)(desmosome)(完全桥粒完全桥粒)n n又称为斑点粘着(maculae adherens)1）主要部位n n承受强拉力的组织中 如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中相邻细胞间细胞膜之间的间隙约30nm；细胞间形成钮扣式结构 桥粒连接的电子显微镜照片 第68页，讲稿共123张，创作于星期三2）结构：n n参与桥粒连接的钙粘着蛋白分别称为桥粒芯蛋白(desmoglein)和桥粒芯胶粘蛋白(desmocollin)n n在细胞质膜的内表面有一致密的细胞质斑，作为锚定细胞
48、骨架中间纤维的位点第69页，讲稿共123张，创作于星期三半桥粒半桥粒(hemidesmosomes)hemidesmosomes)1 1）部位：）部位：上皮细胞的底面上皮细胞的底面n n作用是把作用是把上皮细胞上皮细胞与其下方的与其下方的基膜基膜连接连接2 2）结构：与桥粒的不同之处在于：）结构：与桥粒的不同之处在于：n n只在只在质膜内侧质膜内侧形成桥粒斑结构，另一侧为形成桥粒斑结构，另一侧为基膜基膜n n穿膜连接蛋白为穿膜连接蛋白为整合素整合素而不是钙粘素而不是钙粘素n n细胞内的附着蛋白为细胞内的附着蛋白为角蛋白角蛋白(中间纤维的一种中间纤维的一种)第70页，讲稿共123张，创作于星期三
49、3 3、细胞骨架在细胞连接中的作用、细胞骨架在细胞连接中的作用1 1）细胞骨架的参与，使）细胞骨架的参与，使同一组织同一组织的的细胞细胞紧密的结合紧密的结合2 2）中中间间纤纤维维网网络络通通过过桥桥粒粒和和半半桥桥粒粒锚锚定定在在质质膜膜上上，加加固固了了上上皮皮细细胞之间胞之间及及上皮细胞上皮细胞与其下方与其下方结缔组织之间结缔组织之间的连接的连接3 3）骨骨架架成成份份肌肌动动蛋蛋白白通通过过粘粘着着带带和和粘粘着着斑斑将将相相邻邻细细胞胞的的质质膜膜或或质膜与细胞外基质蛋白质膜与细胞外基质蛋白联接联接4 4）增强了组织的）增强了组织的机械强度机械强度，形成了，形成了组织网络组织网络和和
50、组织整体组织整体第71页，讲稿共123张，创作于星期三三、通讯连接通讯连接(communicating junction)communicating junction)一种特殊的细胞连接方式1、作用：n n维持机械的细胞连接作用 n n具有传递信息作用2、分类：n n（一）间隙连接 n n（二）胞间连丝 n n（三）化学突触 第72页，讲稿共123张，创作于星期三（一）间隙连接（一）间隙连接（gap junction）1 1 1 1、部位：、部位：、部位：、部位：大多数动物组织大多数动物组织n n相邻细胞间相邻细胞间2 24 4nmnm缝隙缝隙2 2 2 2、组成单位、组成单位、组成单位、组成