不具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器

結(jié)

箱具單層膜的細(xì)胞器

具雙層膜的細(xì)胞器

成

含DNA（基因）的細(xì)胞器（RNA呢？）

分

含色素的細(xì)胞器

能產(chǎn)生水的細(xì)胞器（分解水呢？）

能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器（C02,或O2呢？）

與能量轉(zhuǎn)換直接有關(guān)的細(xì)胞器

功能合成有機物的細(xì)胞器（糖類呢？）

能復(fù)制的細(xì)胞器

能

與有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器

與分泌蛋白的合成、運輸、分泌有關(guān)的

細(xì)胞器

能發(fā)生臧基互補配對的細(xì)胞器（結(jié)構(gòu)）

第四章細(xì)胞膜與細(xì)胞表面

《細(xì)胞生物學(xué)》課程結(jié)構(gòu)

一?三章概論

四?十章細(xì)胞靜態(tài)結(jié)構(gòu)

H--------1"三章細(xì)胞動態(tài)調(diào)節(jié)

第四章細(xì)胞膜和細(xì)胞表面（p73）PlasmaMembrane&itsSurfaceStructures

本章內(nèi)容提要

第一節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)；

第二節(jié)細(xì)胞連接；

第三節(jié)細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)。

第?節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

定義：（P72±）

細(xì)胞膜cellmembrane（質(zhì)膜，細(xì)胞質(zhì)膜plasmamembrane）------圍繞在細(xì)胞最外層，由脂質(zhì)和蛋白

質(zhì)組成的生物膜。

生物膜=質(zhì)膜+內(nèi)膜系統(tǒng)

第一節(jié)主要內(nèi)容

■、細(xì)胞膜的研究歷史和結(jié)構(gòu)模型（model）

;、細(xì)胞膜的化學(xué)組成（膜脂、膜蛋白）

三、細(xì)胞膜的性質(zhì)（膜的流動性、不對稱性）

四、細(xì)胞膜的功能

五、膜骨架與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

一、細(xì)胞膜的研究歷史和結(jié)構(gòu)模型

1、E.Overton（1895）發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂肪的物質(zhì)很容易透過植物的細(xì)胞膜，而不溶于脂肪的物質(zhì)不易透

過細(xì)胞膜，因此推測細(xì)胞膜由連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。

2、E.Gorter和F.Grendcl（1925）用有機溶劑提取了人的紅細(xì)胞質(zhì)膜的脂類成分，井將其鋪展在水面，

發(fā)現(xiàn)膜脂展開的面積是紅細(xì)胞表面積的2倍，因而推測細(xì)胞膜由雙層脂分子組成。

評價：是對膜結(jié)構(gòu)的初步認(rèn)識，是人類第?次從分子水平研究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)。

3、三明治式質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型

J.Danielli和H.Davson（1935）發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油一水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質(zhì)。

1959年在上述基礎(chǔ)上提出了“蛋白質(zhì)一脂質(zhì)一蛋白質(zhì)”的三明治式的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為膜上還具有貫穿

脂雙層的蛋白質(zhì)通道，供親水物質(zhì)通過。

評價：是對膜結(jié)構(gòu)的粗淺認(rèn)識，但是該模型長期占理論統(tǒng)制地位達(dá)20年之久。

4、單位膜模型(unitmembranemodel)

J.D.Robertson1959用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)，它由厚約3.5nm

的雙層脂分子和內(nèi)外表面各厚約2nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成，總厚約7.5nm。

①該模型主要強調(diào)：連續(xù)的脂雙分子層組成膜的主體，磷脂的非極性端朝向膜內(nèi)側(cè)，極性端朝向膜外兩側(cè)，

蛋白質(zhì)以單層肽鏈的厚度，以B折疊形式通過靜電作用與磷脂極性端相結(jié)合，從而形成蛋白質(zhì)一磷脂一蛋

白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。

②他還提出真核細(xì)胞與原核細(xì)胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。

評價：①單位膜模型的主要不足在于：把膜結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾;

②不同膜的厚度的有差異的，變化范圍為5?10nm,并不都是7.5nm；

③認(rèn)為蛋白質(zhì)分子在脂分子表面呈伸展構(gòu)型，也與蛋白質(zhì)發(fā)揮其功能時的構(gòu)象要求不相符。

5、流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)

S.J.Singer&GNicolson1972根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果，提出了“流動鑲嵌模型”。

①細(xì)胞膜由流動的雙脂層和嵌在其中的蛋白質(zhì)組成：

②磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相，組成生物膜骨架；

③蛋白質(zhì)或嵌在雙脂層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個雙脂層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。

流動鑲嵌模型要點：①強調(diào)了膜結(jié)構(gòu)的流動性。

②強調(diào)了膜結(jié)構(gòu)的不對稱性和不均勻性。

③膜的功能是由蛋白與蛋白、蛋白與脂質(zhì)、脂質(zhì)與脂質(zhì)之間復(fù)雜的相互作用實現(xiàn)的。

評價：①接近于現(xiàn)代對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識；

②忽視了蛋白質(zhì)分子對脂質(zhì)分子流動性的控制作用，以及其他因素對脂質(zhì)分子運動的影響。

6、晶格鑲嵌模型

Wallach(1975)年提出。

①生物膜含有的”流動性脂質(zhì)“進(jìn)行可逆地?zé)o序(流動性)到有序(晶態(tài))的相變。

②在大多數(shù)動物細(xì)胞的膜系統(tǒng)中，這種“流動性脂質(zhì)“呈小片的點狀分布，面積小于100nm2左右。

評價：晶格鑲嵌模型在定條件下,可能代表某些膜的真實結(jié)構(gòu)，但是并不能作為?般膜的通用模型。

7、板塊鑲嵌模型

1977年,Jain和White提出了板塊鑲嵌模型。

①在流動的類脂雙分子層中存在許多大小不同，剛度較大的彼此獨立移動的類脂板塊(有序結(jié)構(gòu)板塊)。

②膜平面實際上是由同時存在的不同組織結(jié)構(gòu)和不同性質(zhì)的許多板塊組成的，它的變化主要由板塊內(nèi)組分

的構(gòu)象和相互作用的特異性所決定。

③膜功能的多樣性，可能與板塊的性質(zhì)和變化有關(guān)，這就可以解釋所謂細(xì)胞內(nèi)“M域化”的問題。細(xì)胞中“區(qū)

域化”的特點，使細(xì)胞內(nèi)各種錯綜復(fù)雜的生化反應(yīng)能夠彼此不受干擾，有條不紊地進(jìn)行。

8、脂筏模型(lipidraftsmodel)

①脂筏是富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域(microdomain)——“脂筏”：大小約70nm左右，是一種動態(tài)

結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的外小頁；介于無序液體與液晶之間，稱為有序液體(Liquidordered)；

②脂筏就像一個蛋白質(zhì)停泊的平臺，與膜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。

評價：可解釋生物膜的某些性質(zhì)和功能，但需要更多證據(jù)。

總結(jié)(一)關(guān)于幾種模型

1、晶格鑲嵌模型、板塊鑲嵌模型和脂筏模型同流動鑲嵌模型相比并沒有本質(zhì)差別，是對膜的流動性的分子

基礎(chǔ)作了解釋，因而是對后者的補充、充實和完善。目前所流行的關(guān)于膜結(jié)構(gòu)的基本觀點仍然是流動鑲嵌模

型。

2、由于膜的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和功能多樣,還存在不少問題有待解決，目前尚沒有一個模型可以作為所有生物膜的通

用模型。

總結(jié)(二)關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識p75

3、具有極性頭部和非極性尾部的磷脂分子在水相中具有自發(fā)形成封閉膜系統(tǒng)的性質(zhì)，以疏水性非極性尾部

相對、極性頭部朝向水相的磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結(jié)構(gòu)成分，尚未發(fā)現(xiàn)在生物膜結(jié)構(gòu)中起組織

作用的蛋白質(zhì)。

4、蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌在脂雙分子中或者結(jié)合在其表面，蛋白質(zhì)的類型、蛋白質(zhì)的不對稱性及其

與脂分子的協(xié)同作用賦予生物膜各自的特性與功能。

5、生物膜可以看作是蛋白質(zhì)在雙層脂分子中的二維溶液。膜蛋白與膜脂之間、膜蛋白與膜蛋白之間及其與

膜兩側(cè)其他生物大分子的復(fù)雜相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流動性。

二、細(xì)胞膜的化學(xué)組成p76

綜述：質(zhì)膜主要由膜脂和膜蛋白組成，另外還有少量的糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。

膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者。動物細(xì)胞膜通常含有等量的脂類和蛋白質(zhì)。

(一)膜脂(membranelipid)

分類：膜脂是生物膜的基本成分，主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類型。

1、磷脂：是構(gòu)成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的50%以上。

分類：甘油磷脂

鞘磷脂

①甘油磷脂

甘油磷脂主要類型有：

磷脂酰膽堿(PC),舊稱卵磷脂

磷脂酰絲氨酸(PS)

磷脂酰乙醇胺(PE),舊稱腦磷脂

磷脂酰肌醇(PI)

雙磷脂酰甘油(DPG),舊稱心磷脂

②鞘磷脂(sphingomyelin.SM)

鞘磷脂在神經(jīng)系統(tǒng)中含量特別豐富。

以鞘胺醇為骨架，與?條脂肪酸鏈組成疏水尾部，親水頭部也與含膽堿的磷酸基團(tuán)結(jié)合。

原核細(xì)胞、植物中沒有鞘磷脂。

③磷脂的分子結(jié)構(gòu)特征

1)“一頭二尾”：

心磷脂具有4個非極性尾部。

2)“偶數(shù)碳鏈"：脂肪酸鏈碳原子數(shù)量多數(shù)為16,18或20。

3)“不飽和”：常含有不飽和脂肪酸(如油酸)。

30o

2、糖脂(glycolipid)

是含糖而不含磷酸的脂類，含量約占脂總量的5%以下，在神經(jīng)細(xì)胞膜上糖脂含量較高；

糖脂是鞘胺醇的衍生物，也是兩性分子，是由一個或多個糖殘基與鞘氨醇的羥基結(jié)合；最簡單的糖脂是半

乳糖腦普脂，在髓鞘的多層膜中含量豐富；變化最多、最復(fù)雜的糖脂是神經(jīng)節(jié)背脂，其頭部包含一個或幾

個唾液酸和糖的殘基。神經(jīng)節(jié)甘脂是神經(jīng)元質(zhì)膜中具有特征性的成分。

3、膽固醇(cholesterol)

是動物組織中含量最豐富的固醇類化合物，

在腦、神經(jīng)組織及腎上腺中含量豐富，其次是在肝、腎、脾、皮膚和脂肪組織中。

膽固醇

分布：主要存在真核細(xì)胞膜上，含量一般不超過膜脂的1/3,植物細(xì)胞膜中含量較少，

功能：提高雙脂層的力學(xué)穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)雙脂層流動性，降低水溶性物質(zhì)的通透性。

在缺少膽固醇培養(yǎng)基中，不能合成膽固醇的突變細(xì)胞株很快發(fā)生白溶。

膜脂的運動方式(P76-77)

1、沿膜平面的側(cè)向運動；

2、脂分子圍繞軸心的自旋運動；

3、脂分子尾部的擺動；

4、雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運動。

脂質(zhì)體(liposome)p77

本質(zhì)：是一種人工膜。

在水中，攪動磷脂形成的雙層脂分子球形體，直徑25?l()(X)nm不等。

liposome

人工脂質(zhì)體的用途：

1.轉(zhuǎn)基因

2.制備的藥物

3.研究生物膜的特性

(二)膜蛋白P78

種類繁多，是膜功能的主要體現(xiàn)者。據(jù)估計核基因組編碼的蛋白質(zhì)中約30%為膜蛋白。

1、分類：根據(jù)膜蛋白與脂分子的結(jié)合方式，分為兩類：

--膜周邊蛋白(peripheralprotein)

或稱外在膜蛋白(extrinsicprotein)

--膜內(nèi)在蛋白(integralprotein)

或稱整合膜蛋白

①膜周邊蛋白

是水溶性蛋白，暴露在脂雙層的外側(cè)或內(nèi)側(cè)；

靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子的親水部分結(jié)合；

只要改變?nèi)芤旱碾x子強度甚至提高溫度就可以從膜上分離下來。

②膜整合蛋白p78

整合蛋白多數(shù)為跨膜蛋白(tansmembraneproteins),是兩性分子。與膜的結(jié)合非常緊密，只有用去垢劑才

能從膜上洗滌下來，如離子型去垢劑SDS,非離子型去垢劑TritonX-100。

2、膜內(nèi)在蛋白與膜脂的結(jié)合方式p78

1)跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心相互作用(如圖4-4A)；

2)跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶正電荷的氨基酸殘基(如精氨酸、賴氨酸)與磷脂分子帶負(fù)電荷的極性頭形成離子

鍵，或者帶負(fù)電荷的氨基酸殘基通過Ca2+Mg2+等陽離子與帶負(fù)電荷的磷脂極性頭部相互作用(如圖4—

5)；

3)某些膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)?側(cè)的半胱氨酸殘基上共價結(jié)合脂肪酸分子，插入脂雙層之間，進(jìn)一步加強膜

蛋白與脂的結(jié)合力，還有少數(shù)蛋白與糖脂結(jié)合(圖4—5)。

三、細(xì)胞膜的性質(zhì)

(-)細(xì)胞膜的流動性(P81)

1,膜脂的流動

脂分子的側(cè)向運動，是生長細(xì)胞完成多種生理功能所必需的

影響膜脂流動性的因素

①膽固醇含量：膽固醇的含量增加會降低膜的流動性

②脂肪酸鏈的飽和度：脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和，使膜流動性增加。

③脂肪酸鏈的鏈長：長鏈脂肪酸相變溫度高，膜流動性降低。

④卵磷脂/鞘磷脂：該比例高則膜流動性增加，是因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂。

⑤其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。

2、膜蛋白的流動性（P82）

膜蛋白在脂雙層二維溶液中的運動是自發(fā)的熱運動（主要為側(cè)向流動），不需要代謝產(chǎn)物的參加和能量的提

供。

膜蛋白的流動性是相對的。表現(xiàn)為某些膜蛋白在細(xì)胞膜表面的分布有一定的區(qū)域性，甚至有的蛋白是不流

動的，原因是某些蛋白與細(xì)胞膜下的細(xì)胞骨架相結(jié)合，流動受到限制。

研究膜蛋白流動的實驗技術(shù)1

熒光抗體免疫標(biāo)記細(xì)胞融合

研究膜流動性的實驗技術(shù)2

光脫色恢復(fù)技術(shù)FRAP

膜蛋白或者膜脂被熒光素標(biāo)記，再用激光照射某一區(qū)域，被照射區(qū)的熒光因為淬滅而變?nèi)酢Ｓ?/p>

丁膜的流動性，粹滅區(qū)域亮度會逐漸增加，最后與周圍兩度等同。熒光恢復(fù)的速度間接反映出膜蛋白或者

膜脂擴散的速度。

3、質(zhì)膜流動性的意義

I）膜的流動性有利于醐的側(cè)向擴散和旋轉(zhuǎn)運動；

2）膜的流動性保證了物質(zhì)的運輸：

3）膜流動性與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；

4）膜的流動性和能量轉(zhuǎn)換；

5）膜的流動性與細(xì)胞的發(fā)育和衰老。

（-）細(xì)胞膜的不對稱性

—質(zhì)膜內(nèi)外兩層的組分和功能的差異，

1、細(xì)胞膜各部分的名稱

ES

EF

PF

PS

小鼠肝細(xì)胞膜冰凍蝕刻

2、膜的不對稱性p83

1）膜脂的不對稱性：同一種脂分子在脂雙層中呈不均勻分布，如：在紅細(xì)胞膜中，PC和SM主要分布在

外小葉,PE和PS分布在內(nèi)小葉。

2）復(fù)合糖的不對稱性：糖脂和糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面。

3）膜蛋白的不對稱性：每種膜蛋白分子在細(xì)胞膜上都具有特定的方向性和分布的區(qū)域性。如各種激素的

受體具有極性，細(xì)胞色素C位于線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)。

四、細(xì)胞膜的功能p84

1.為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；

2.選擇性的物質(zhì)運輸，包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排出；

3.提供細(xì)胞識別位點，并完成細(xì)胞內(nèi)外信息的跨膜傳遞；

4.為多種酶提供結(jié)合位點，使酶促反應(yīng)高效而有序地進(jìn)行；

5.介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的連接：

6.參與形成具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)。

五、膜骨架與細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)

P85

（一）膜骨架（membraneassociatedcytoskeleton）

定義：膜骨架是質(zhì)膜下與膜蛋白相連的纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

作用：維持質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。

研究材料：成熟的哺乳動物血紅細(xì)胞沒有核和內(nèi)膜系統(tǒng)，是研究膜骨架的理想材料。紅細(xì)胞經(jīng)低滲處理，

細(xì)胞破裂釋放出內(nèi)容物，留下一個保持原形的空殼，稱為血影(ghost).

(-)紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架

紅細(xì)胞膜骨架：在紅細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，由膜蛋白和纖維蛋白組成的網(wǎng)架

人紅細(xì)胞膜蛋白SDS-PAGE電泳分布

1、紅細(xì)胞膜內(nèi)存在的蛋白質(zhì)

約15種蛋白，其中主要的有3種：血影蛋白、血型糖蛋白、帶3蛋白，占到60%以匕

血影蛋白(spectrin)：又叫收縮蛋白，是膜骨架主要成分，。、6亞基構(gòu)成，非膜蛋白；

血型糖蛋白A(glycophorinA)：紅細(xì)胞膜蛋白，富含唾液酸，類似的還有血型糖蛋白B、C、D,單次跨膜

蛋白；

帶3蛋白(band3protein)：膜蛋白，具有陰離子轉(zhuǎn)運功能，“陰離子通道”；多次跨膜(12—14次)

肌動蛋白(actin)：又稱帶5蛋白，是膜骨架的主要成分，肌動蛋白纖維上有多個與血影蛋白結(jié)合的位點。

錨定蛋白(ankyrin)：又稱帶2.1蛋白，一方面連接血影蛋白，一方面連接帶3蛋白；

帶4.1蛋白(band4.】protein)：膜骨架成分，促使血影蛋白和肌動蛋白結(jié)合；

2、紅細(xì)胞膜骨架的組成：

①血影蛋白在帶4.1蛋白的協(xié)助卜-與肌動蛋白結(jié)合成膜骨架基本網(wǎng)絡(luò)；

②帶4.1蛋白和血型糖蛋白相互作用；

③錨定蛋白與血影蛋白、帶3蛋白相互作用。

(三)細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

包括鞭毛、纖毛、微絨毛、細(xì)胞的變形足等；

與細(xì)胞運動、細(xì)胞的物質(zhì)交換有關(guān)。

第二節(jié)細(xì)胞連接celljunction

本節(jié)內(nèi)容

一、封閉連接；

二、錨定連接；

三、通訊連接；

四、細(xì)胞表面的粘著因子；

細(xì)胞連接(celljunction)p87定義：細(xì)胞連接是細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。

分類：分為三大類，即：

封閉連接(occludingjunction)

錨定連接(anchoringjunction)

通訊連接(communicatingjunction)

-、封閉連接(occludingjunction)

緊密連接(tightjunction)是封閉連接中的典型代表，也叫zonulaoccluden

分布.：?般存在于脊椎動物上皮細(xì)胞之間。

緊密連接(圖4—10)

形態(tài)：網(wǎng)絡(luò)狀蛋白質(zhì)焊接線，也稱崎線，

成分：成串的跨膜蛋白構(gòu)成。

特點：相鄰細(xì)胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，基本沒有縫隙。

tightconjunction

崎線：相互交聯(lián)，封閉細(xì)胞之間的空隙，甚至可以阻止水等小分子的通過。

緊密連接

作用：①將相鄰細(xì)胞的質(zhì)膜密切連接在一起，阻止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙進(jìn)入體內(nèi)；②同時具有隔離和

支持的功能

TightJunctioninEpitheliaofRabbit

Tightconjuction

圖2

:、錨定連接(anchoringjunction)

分布：在機體中廣泛分布，在上皮組織、心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。

以細(xì)胞質(zhì)骨架為錨定基礎(chǔ)。

作用：將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或者將細(xì)胞與

基質(zhì)相連，形成堅挺有序的細(xì)胞群體。

分類：與中間纖維相連一橋粒和半橋粒

與肌動蛋白纖維相連一粘著帶和粘著斑

(-)橋粒和半橋粒

(desmosome&hemidesmosome)

Is橋粒(desmosome)

橋粒是中間纖維連接相鄰細(xì)胞的方式。細(xì)胞間形成的紐扣狀結(jié)構(gòu)，將相鄰細(xì)胞膜鉀接在一起(間隙約30nm)。

分布：承受強拉力的組織中，主要是上皮組織，

如皮膚、口腔、食管、心肌中。

橋粒模式圖

desmosome2

-中間纖維直接與質(zhì)膜下的盤狀致密斑連接；

相鄰兩細(xì)胞之間的盤狀致密斑由跨膜連接糖蛋白相互連接。

2、半橋粒(hemidesmosome)

是中間纖維連接細(xì)胞外基質(zhì)的方式。半橋粒外形如同半個橋粒。它將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。

半橋粒的功能和組成：它是通過整聯(lián)蛋白將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。

(二)粘著帶與粘著斑

1、粘著帶(adhesionbelt)：

是肌動蛋白纖維連接細(xì)胞的方式。呈連續(xù)帶狀環(huán)繞細(xì)胞，位于某些細(xì)胞緊密連接的下方。

細(xì)胞間隙為15?20nm,介于緊密連接和橋粒之間，也稱為中間連接或者帶狀橋粒(beltdesmosome),

粘著帶(圖)

粘著帶

-與粘著帶相連的微絲在細(xì)胞中形成平行于細(xì)胞膜的可收縮的纖維束。

2、粘著斑

是肌動蛋白纖維與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式。

參與粘著斑連接的是整聯(lián)蛋白(是?種細(xì)胞外基質(zhì)受體蛋白)。

粘著斑

錨定連接(小結(jié))

三、通訊連接

(communicatingjunction)

分布：位于具有細(xì)胞間通訊作用的細(xì)胞。

雙重功能：①機械連接

②電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián)。

分類：包括間隙連接(動物)

化學(xué)突觸(可興奮細(xì)胞)

胞間連絲(植物)

（一）間隙連接

1、結(jié)構(gòu)與成分

分布：非常廣泛，幾乎存在于所有動物組織，連接處有2?3nm的縫隙。

間隙連接（圖）

連接結(jié)構(gòu)的基本單位稱為連接子（connexon）,由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單位（connexin）環(huán)繞而成，

中間形成直徑1.5nm的孔道。

注射染料證明間隙連接可允許MW〈小于1000的分子通過，但通透性受調(diào)節(jié)。

2、功能和調(diào)節(jié)機制

允許小分子（無機鹽離子、糖、氨基酸、核甘酸、維生素）通過（MW<1000）,而蛋白質(zhì)、核酸和

多糖等大分子不能通過。

1）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用

合用和互喂?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)；

允許小分子代謝物和信號分子（如cAMP和Ca2+）通過，是細(xì)胞間代謝偶聯(lián)的基礎(chǔ)。因此部分

細(xì)胞接受信號分子的作用后，就可以使整個組織產(chǎn)生反應(yīng)。

2）間隙連接在神經(jīng)沖動傳遞過程中的作用

突觸

電突觸（electronicjunction）構(gòu)成細(xì)胞之間的低電阻通路，神經(jīng)電沖動可以通過間隙連接從突

觸前向突觸后傳導(dǎo)，動作電位可以迅速從一個細(xì)胞傳到另一個細(xì)胞，實現(xiàn)細(xì)胞間的快速通訊。

3）間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過程中的作用

a.間隙連接出現(xiàn)在脊索動物和大多數(shù)無脊椎動物胚胎發(fā)育的早期；

b.連接子蛋白抗體可以使胚胎發(fā)育出現(xiàn)

缺陷；

c.可能為細(xì)胞在胚胎中的“位置信息”的傳遞提供通路，從而影響其分化。

d.腫瘤細(xì)胞之間的間隙連接明顯減少或者消失。

4）間隙連接通透性的調(diào)節(jié)

間隙連接是可以隨細(xì)胞內(nèi)的變化而進(jìn)行開關(guān)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，影響其通透性的因素包括：

胞質(zhì)中的pH

胞質(zhì)中的自由Ca2+

兩側(cè)電壓梯度

細(xì)胞外化學(xué)信號

（二）胞間連絲（plasmodesmata）

胞間連絲（圖）

2、胞間連絲的功能

1）功能上與動物細(xì)胞的間隙連接類似。允許MWcltXX）、半徑<0.7?0.8nm的分子通過；

2）通透性可調(diào)節(jié)。某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴大。

3）某些細(xì)胞蛋白和核酸能夠通過胞間連絲進(jìn)入另外一個細(xì)胞。

（三）化學(xué)突觸

化學(xué)突觸是可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳遞神經(jīng)沖動。

電信號化學(xué)信號電信號

化學(xué)突觸（圖）

小結(jié)

各種細(xì)胞連接1

各種細(xì)胞連接2

各類細(xì)胞連接的比較

四、細(xì)胞表面的粘著因子

(CellAdhesionMolecule,CAM)

功能：同種類型的細(xì)胞彼此粘連在一起。

這種粘連是由細(xì)胞粘著因子介導(dǎo)的。細(xì)胞之間的錨定連接也需要這些因子的參與(如鈣粘素蛋白、

整聯(lián)蛋白)。

本質(zhì)：都是整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架相連；

分類：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族的CAM、整聯(lián)蛋白。

幾個概念

細(xì)胞粘附分子的作用機制有三種模式：

1.同親性粘附；

2.異親性粘附；

3.通過胞外連接分子(linker)相互識別與結(jié)合。

1、鈣粘素(cadherin)

同親性依賴于Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白。

胞外部分形成5個結(jié)構(gòu)域，均含Ca2+結(jié)合部位。

分類：分布廣泛，家族成員眾多，如：

E-鈣粘著蛋白(表皮)

N-鈣粘著蛋白(神經(jīng))

P一鈣粘著蛋白(胎盤)等。

作用：介導(dǎo)細(xì)胞連接：如E-鈣粘素。

參與細(xì)胞分化：決定胚胎細(xì)胞間的粘附，影響細(xì)胞分化。

2、選擇素(selectin)

定義：異親性依賴于Ca2+的CAM,能識別并結(jié)合另?細(xì)胞表面伸出的特異性糖基團(tuán)；

結(jié)構(gòu)：細(xì)胞外片段末端具有凝集素結(jié)構(gòu)域：

作用：參與白細(xì)胞在炎癥(或血塊)部位與血管壁細(xì)胞之間的識別與粘合；

分類：已知選擇素有三種：

P(platelet)選擇素：在血小板、內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)達(dá)；

E(endothelial)選擇素：內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)；

L(leukocyte)選擇素：各種白細(xì)胞中表達(dá)。

3、免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-superfamily)

Ig-SF包括分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)域的所有分子

一般不依賴于Ca2+,包括親同性或親異性CAM

作用：介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和需要進(jìn)行免疫反應(yīng)的細(xì)胞之間的粘著。

4、整聯(lián)蛋白(integrin)

多為異親性細(xì)胞粘附分子。作用依賴于Ca2+。

一般由是a、B亞單位形成異二聚體。

目前發(fā)現(xiàn)有16種a亞單位和8種&亞單位，相互配合形成22種不同的二聚體整聯(lián)蛋白；

含61的整合素主要介導(dǎo)細(xì)胞與ECM之間的粘附。

含B2的整合素主要介導(dǎo)細(xì)胞間的相互作用。

含63亞單位的整合素介導(dǎo)血小板聚集，參與血栓形成。

a6B4整合素以層粘連蛋白為配體，參與形成半橋粒。

第三節(jié)細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)(cellcoat&extracellularmatrix)

■、細(xì)胞外被(cellcoat)

1、定義：質(zhì)膜、膜蛋白一般不是裸露在外的，而是被一層粘多糖物質(zhì)包裹著。這層物質(zhì)就是細(xì)胞外被(cell

coat)。

2、成分：糖蛋白和蛋白聚糖，因此又稱糖萼(glycocalyx)

3、形成：在細(xì)胞內(nèi)合成，然后分泌出來并附著到細(xì)胞質(zhì)膜上的。

4、細(xì)胞外被的功能：

保護(hù)功能，防止機械和化學(xué)的損傷：參與細(xì)胞增殖的接觸抑制：參與細(xì)胞識別等。

二、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix,ECM)p97

定義：指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

細(xì)胞外基質(zhì)主要成分和結(jié)構(gòu)

功能：

1、細(xì)胞外基質(zhì)將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織；

2、提供細(xì)胞外網(wǎng)架，在組織中或組織之間起支持作用：

3、三維結(jié)構(gòu)及成分的變化，通過改變細(xì)胞微環(huán)境從而對細(xì)胞形態(tài)、生長、分裂、分化和凋亡起到調(diào)控作用。

細(xì)胞外基質(zhì)的分類

分類：膠原

糖胺聚糖和蛋白聚糖

層粘連蛋白和纖連蛋白

彈性蛋白

植物細(xì)胞壁

(一)膠原(collagen)

膠原構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架，也是動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白，約占人體蛋白質(zhì)總量的30%以上。

成分：水不溶性纖維蛋白，在胞外基質(zhì)中形成半晶體的纖維；

分布：在各種動物中都存在，肌臟、軟骨和胃中的膠原非常豐富，含量接近1/2。

1、膠原的分子結(jié)構(gòu)

①膠原的基本結(jié)構(gòu)單位一原膠原(tropocollagen)?原膠原是三條肽鏈形成的三股螺旋；

一級結(jié)構(gòu)具有Gly-Pro-y重復(fù)序列

y=Hypro或Hylys

原膠原(tropocollagen)

每條鏈盤繞成呈a鏈卷曲的左手螺旋；

三股鏈再繞成右手超螺旋。

②膠原的結(jié)構(gòu)

原膠原分子間共價交聯(lián)，呈1/4交替平行排列，形成膠原纖維，在電鏡下可見間隔67nm的周期性橫紋。

膠原纖維的TEM圖像

2.膠原的分類：

膠原類型多達(dá)20種，分為六種(I?VI),具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和免疫性能，是不同基因的表達(dá)產(chǎn)物；

了解較為詳細(xì)的有I?IV型

I型常形成較粗的纖維束，分布廣泛，如皮膚、肌腱、韌帶和骨骼中，有很強的抗張強度；

II型主要存在于軟骨中；

HI型形成細(xì)微的原纖維網(wǎng)，廣泛分布于伸展性的組織，如疏松結(jié)締組織；

IV型形成二維網(wǎng)絡(luò)樣結(jié)構(gòu)，構(gòu)成基膜。

3、膠原的合成、裝配

由成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、上皮細(xì)胞分泌；

合成：膠原肽鏈的翻譯在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(rER)核糖體上進(jìn)行。

裝配：前體進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，先后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進(jìn)行修飾和加工，最終分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中；

膜結(jié)合核糖體合成含有信號肽的原a鏈(前原膠原)：

前原膠原進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，切去信號肽，三股前體肽裝配成前膠原(procollagen)；

前膠原進(jìn)入高爾基體，經(jīng)過修飾加工，被包進(jìn)分泌小泡，與質(zhì)膜融合，分泌到細(xì)胞外：

在細(xì)胞外,前膠原被切去N、C端的前肽(propeptide),成為原膠原，然后進(jìn)一步聚合成為膠原原纖維(collagen

fibrill)o

膠原原纖維最后裝配成膠原纖維(collagenfiber)0

原a鏈(前原膠原)

I

前膠原

I

原膠原

I

膠原原纖維

I

膠原纖維

4、膠原的功能(P101)

參與形成結(jié)締組織，如骨、韌帶、基膜、皮膚；

含量高，剛性和抗張強度最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，并與其他組分結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體;

在不同的組織中，膠原裝配成不同的纖維形式，以適應(yīng)功能的需要(肌腱、角膜)：

參與細(xì)胞外基質(zhì)信號傳遞。

皮膚過度松弛癥

(二)糖胺聚糖和蛋白聚糖

1>糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)

GAG是重復(fù)二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖。

二糖單位：氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)和糖醛酸。

常見的GAG：透明質(zhì)酸、4一硫酸軟骨素、6一硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和

硫酸角質(zhì)素。

糖胺聚糖的功能：在細(xì)胞外創(chuàng)立水合、膠狀的材料，形成細(xì)胞外法質(zhì)的基質(zhì)。

透明質(zhì)酸(hyaluronicacid?HA)

一種重要的糖胺聚糖，是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的胞外基質(zhì)的主要成分，可結(jié)合大量水分子，賦予組織一定

的抗壓性。

HA使細(xì)胞保持彼此分離，并易于遷移和增殖，且阻止細(xì)胞分化。

2、蛋白聚糖(proteoglycan)

組成：由糖胺聚糖和核心蛋白(coreprolein)共價連接形成的巨分子，是糖和蛋白質(zhì)的復(fù)合物。

分布：細(xì)胞表面、所有結(jié)締組織和細(xì)胞外基質(zhì)。

蛋白聚糖的功能：形成多孔、吸水的膠狀物，保護(hù)細(xì)胞，抗擠壓。

(三)層粘連蛋白和纖連蛋白

1、層粘連蛋白(laminin,LN)

是各種動物胚胎和成體組織基膜的主要構(gòu)成組分。是種高分子糖蛋白。是胚胎發(fā)育中最早出現(xiàn)的細(xì)

胞外基質(zhì)成分。

分子結(jié)構(gòu)：由三條肽鏈(a、B、V)借二硫鍵交聯(lián)成的十字形分子。

已知有8種亞單位(Ql-3、B1-3、Y1-2)構(gòu)成7種LN分子。這8種亞單位由不同基因編碼。

LamininStructure

層粘連蛋白的功能

LN的主要功能：組裝基膜，在細(xì)胞表面形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并將細(xì)胞固定在基膜上。

在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用。

2、纖連蛋白(fibronectin,FN)

結(jié)構(gòu)：高分子量糖蛋白，由2個亞單位組成，在C端形成兩個：硫鍵交聯(lián)。

分類：血漿FN：V字形二聚體，可溶，存在于血漿、體液。

細(xì)胞FN：多聚體，不溶，存在于ECM及細(xì)胞表面。

已鑒定的FN亞單位20種以匕是由同一基因編碼，轉(zhuǎn)錄后不同方式拼接而形成的多種異型分子。

結(jié)構(gòu)：

每條FN有5—7個有特定功能的結(jié)構(gòu)域，具有與細(xì)胞表面受體、膠原、血纖蛋白、硫酸蛋白多精

的高親合性的結(jié)合部位。

纖連蛋白

二聚體

纖連蛋白的功能

1、介導(dǎo)細(xì)胞的粘著

增強細(xì)胞間的粘連及細(xì)胞與基質(zhì)的粘連；參與胚胎發(fā)育；參與創(chuàng)傷修復(fù)；

2,促進(jìn)細(xì)胞的遷移

3、和癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。

(四)彈性蛋白(elastin)

是彈性纖維(elasticfiber)的主要成分。主要存在于脈管壁和肺，少量存在于皮膚、肌腱和疏松結(jié)締組織

中。

彈性纖維——彈性

膠原纖維一抗張性

是高度疏水的非糖基化蛋白，富含甘氨酸和肺氨酸

1、構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài)

2、通過Lys殘基相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

(五)植物細(xì)胞壁

由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等兒種大分子組成；

為細(xì)胞提供胞外支架，對細(xì)胞起到支持作用；

某些寡糖成分可作為信號物質(zhì)。

第五章物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞

本章結(jié)構(gòu)

第一節(jié)：物質(zhì)的跨膜運輸

第二節(jié)：細(xì)胞通訊與信號傳遞

第一節(jié)物質(zhì)的跨膜運輸

MEMBRANETRANSPORT

前言

為什么要進(jìn)行運輸？(PI08)

1、攝取營養(yǎng)物質(zhì)；

2、排出代謝廢物；

3、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)離子濃度：

4、維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。

運輸?shù)姆绞剑?/p>

1、被動運輸；

2、主動運輸；

3^胞吞和胞吐作用。

一、被動運輸(passivetransport)

定義：是指通過簡單擴散或者協(xié)助獷散實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運。

特點：轉(zhuǎn)運的動力來自于物質(zhì)的濃度梯度，無需細(xì)胞提供能量。

分類：簡單擴散

協(xié)助擴散

(—■)簡單擴散(simplediffusion)

1、定義：小分子的熱運動使分子以擴散的方式，從膜的一側(cè)沿濃度梯度降低的方向進(jìn)入另外一側(cè)，也叫自

由擴散(freediffusion)?

2、特點：

-①沿濃度梯度(或電化學(xué)梯度)獷散；

-②無需能量；

-③無需膜蛋白的協(xié)助。

3、過程：物質(zhì)先溶解在膜脂中，再從一側(cè)擴散到另外一側(cè)，最后進(jìn)入水相。

4、物質(zhì)通透性決定于分子的脂溶性、極性、分子大小和帶電性：

一脂溶性越高，通透性越大；水溶性越高，通透性越??；

一非極性分子比極性更易透過。

H20,02等可以透過，但速度較慢；

一小分子比大分子更易透過；

一對帶電荷的物質(zhì)是高度不通透。

圖5-1不同的小分子自由擴散的速率差異

(二)協(xié)助擴散(facilitateddiffusion)

1、定義：各種極性分子和無機離子順濃度梯度減小的方向跨膜轉(zhuǎn)運，運輸過程中無需能量，但是需要特異

的膜蛋白協(xié)助轉(zhuǎn)運，又稱為促進(jìn)擴散、易化擴散、幫助擴散。

2、協(xié)助擴散的特點：

轉(zhuǎn)運效率高；

轉(zhuǎn)運具有特異性和飽和性；

由膜轉(zhuǎn)運蛋白(membranetransportproteins)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運。

可以被抑制。

3、膜轉(zhuǎn)運蛋白的分類：

載體蛋白(carrierproteins)

通道蛋白(channelproteins)

①載體蛋白(carrierproteins)

分子結(jié)構(gòu)：多次跨膜蛋白，能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過改變構(gòu)象介導(dǎo)跨膜轉(zhuǎn)運。

功能：既可介導(dǎo)被動運輸，也可介導(dǎo)逆濃度梯度或者電化學(xué)梯度的主動運輸；有的需要能量驅(qū)動(如各類

ATP驅(qū)動的離子泵)；有的則不需要(如繳氨酶索)。

乂稱通透酶(permease)和轉(zhuǎn)運器(transporter),具有酶的部分特性。

有專一性；

存在競爭性抑制和非競爭性抑制；

圖5-3載體蛋白通過構(gòu)象變化介導(dǎo)被動運輸

葡萄糖的運輸是典型的載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴散。

血糖升高一促進(jìn)胰島素的分泌f促進(jìn)各種靶細(xì)胞內(nèi)膜泡膜上的葡萄糖載體蛋白轉(zhuǎn)移到質(zhì)膜上f提高葡萄糖

的吸收

糖尿?。?/p>

I型：合成胰島素缺陷

n型：胰島素水平正常，但是靶細(xì)胞對其不應(yīng)答一受體或者運輸?shù)鞍壮霈F(xiàn)問題。

②通道蛋白（channelproteins）

分子結(jié)構(gòu)：是親水性的跨膜通道，允許適當(dāng)大小的離子順濃度梯度通過，故又稱離子通道。

功能：只能介導(dǎo)順濃度梯度（電化學(xué)梯度）的被動運輸。

離子通道的特征：

具有離子的選擇性，轉(zhuǎn)運效率高；

門控一可開、關(guān)控制其活性。

少數(shù)通道長期開放，如K+泄漏通道；多數(shù)通道關(guān)閉，只在一定條件刺激下開啟。

圖5-4三種類型門控離子通道

水的運輸：（非脂溶性、極性）

大多數(shù)是通過簡單擴散進(jìn)入細(xì)胞；

小部分通過水通道蛋白（aquaporin）進(jìn)行擴散。

目前在動、植物中已經(jīng)分離到6個水通道蛋白家族成員。

二、主動運輸activetransport

為什么要進(jìn)行主動運輸？

1、保證了細(xì)胞（器）從低濃度環(huán)境中攝取必要的營養(yǎng)物質(zhì)；

2,能夠向高濃度環(huán)境中排出廢物、分泌物、離子；

3、維持細(xì)胞內(nèi)離子的適當(dāng)濃度

（H+、Ca2+、K+）?

主動運輸

定義：是由載體蛋白所介導(dǎo)的逆物質(zhì)濃度梯度（電化學(xué)梯度）進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。

特點：

-①逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運輸；

-②需要能量；

-③需要載體蛋白（結(jié)構(gòu)可變）：

-④具有選擇性和特異性。

表5-2典型哺乳類動物細(xì)胞內(nèi)外離子濃度比較

分類：按照能量來源分為

-①ATP直接供能：

-②協(xié)同運輸（ATP間接供能）；

-③光能（見于細(xì)菌）。

（-）Na+-K+泵——ATP直接供能

1、細(xì)胞內(nèi)的Na+、K+環(huán)境

低Na+高K+的離子環(huán)境

動物細(xì)胞一般要消耗1/3（神經(jīng)細(xì)胞消耗2/3）的總ATP來維持這種環(huán)境。

Na+、K+的輸入和輸出是典型的主動運輸，是通過鈉鉀泵來完成的。

2、Na+-K+泵（Na+-K+pump）

①Na+-K+泵的分子結(jié)構(gòu)：

實際上就是Na+-K+ATP酶，由2個a亞基、2個6亞基組成，分布于動物細(xì)胞的質(zhì)膜上。

a亞基是多次跨膜蛋白，具有ATP酶活性、Na+、K+結(jié)合位點；

B亞基是具有組織特異性的糖蛋白。

圖5-6A

②Na+-K+泵的工作方式

在膜內(nèi)側(cè)，3Na+與酶結(jié)合，激活A(yù)TP酶活性，使ATP分解，酶自身被磷酸化；

酶構(gòu)象發(fā)生改變，與Na+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)；

向胞外釋放3Na+并與2K+結(jié)合，K+與磷酸化的酶結(jié)合后促使酶去磷酸化；

髓的構(gòu)象恢復(fù)原狀，于是與K+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè)；

向胞內(nèi)釋放K+,并又重新與Na+結(jié)合。

1000次/秒高速運轉(zhuǎn)。總的結(jié)果是每一消耗一個ATP；輸出3個Na+,輸入2個K+?

使細(xì)胞外帶正電荷。

③Na+-K+泵的作用

①維持細(xì)胞的滲透平衡，保持細(xì)胞的體積；

②抵消了細(xì)胞內(nèi)外的Na+、K+擴散，維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，為協(xié)同運輸提供驅(qū)動力；

③維持細(xì)胞的靜息電位。

滲透作用

④可對Na+-K+泵產(chǎn)生作用的因子：

烏本昔（ouabain）等可抑制Na+-K+泵活性；

Mg2+、少量的膜脂有助于提高Na+-K+泵的活性；

氟化物抑制生物氧化，最終導(dǎo)致Na+-K+泵停止工作。

（-）Ca2+泵——ATP直接供能

鈣泵（Ca2+pump）又稱為Ca2+-ATP酶，跨膜蛋白，進(jìn)化上與Na+-K+泵的a亞基同源。

作用：維持細(xì)胞內(nèi)較低的Ca2+濃度（胞內(nèi)濃度10-7M,胞外10-3M）。

分布：質(zhì)膜和肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。

作用機制：

原理與鈉鉀泵相似，每分解一個ATP,泵出2個Ca2+,將Ca2+輸出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲存起來。

Ca2+-ATP酶工作過程

（三）H+泵——ATP直接供能

1、質(zhì)子泵的分布：

植物細(xì)胞、真菌和細(xì)菌的質(zhì)膜上沒有Na+-K+泵，只有質(zhì)子泵（H+ATPase）

2、質(zhì)子泵的功能：質(zhì)子泵將H+泵出細(xì)胞，建立跨膜的H+電化學(xué)梯度（相當(dāng)于動物細(xì)胞膜上的Na+電化學(xué)

梯度），從而驅(qū)動一些溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運。

3、質(zhì)子泵的分類（P115）

①P-type：利用ATP自磷酸化導(dǎo)致的構(gòu)象改變來轉(zhuǎn)移H+。如植物細(xì)胞膜上的H+泵、動物胃表皮細(xì)胞的

H+-K+泵（分泌胃酸）。

②V-type：位于溶酶體膜、內(nèi)體、植物液泡膜上，由許多亞基構(gòu)成，水解ATP產(chǎn)生能量，將H+泵入細(xì)胞器,

但不發(fā)生自磷酸化。

③F，ype：是由許多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)。利用H+動力勢合成ATP,也叫ATP合酶，位于細(xì)菌質(zhì)膜，線粒

體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜上。

（四）協(xié)同運輸（cotransport）

?1、定義：是由Na+-K+泵（H+泵）與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式，乂叫

偶聯(lián)運輸。

?2、能量來源：來自膜兩側(cè)的離子濃度梯度（電化學(xué)梯度）——

動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+梯度；

植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+梯度。

3、協(xié)同運輸?shù)姆诸?/p>

根據(jù)物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向的關(guān)系，協(xié)同運輸乂可分為：

共運輸（symport）---物質(zhì)運輸方向和離子轉(zhuǎn)移方向相同

對向運輸(antiport)------物質(zhì)運輸方向和離子轉(zhuǎn)移方向相反

①共運輸(symport)

物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。

如小腸細(xì)胞對葡萄糖、氨基酸的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入；

某些細(xì)菌中，乳糖的吸收伴隨著H+的進(jìn)入。

②對向運輸(antiport)

物質(zhì)跨膜運動的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反。

動物細(xì)胞常通過Na+/H+對向協(xié)同運輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運H+,以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值.

共運輸和對向運輸?shù)谋容^

(五)主動運輸和被動運輸?shù)谋容^

(六)動、植物細(xì)胞主動運輸?shù)谋容^

圖5—9動、植物細(xì)胞主動運輸?shù)谋容^

三、胞吞和胞吐作用

endocytosis&exocytosis

概述(Pl18)：

運輸對象：大分子和顆粒性物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、多核甘酸、多糖等)

運輸方式：物質(zhì)包裹在脂雙層膜囊泡中進(jìn)行運輸，因此又稱為膜泡運輸。

耗能：運輸過程涉及膜泡的融合和斷裂，需要消耗能量，屬于主動運輸。

運輸量：可以同時轉(zhuǎn)運一種或者幾種數(shù)量不等的大分子或顆粒，因此又稱批量運輸(bulktransport)。

(一)胞吞作用(endocytosis)

1、定義：是通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成胞吞泡(endocyticvesicle),將外界物質(zhì)輸入細(xì)胞。

2、分類：

吞噬作用(phagocytosis)

胞飲作用(pinocytosis)

①吞噬作用(phagocytosis)

吞入較大的顆粒性物質(zhì)(微生物、細(xì)胞碎片等)；

乂稱胞吃作用(celluareating)；

囊泡較大---吞噬體。

發(fā)生細(xì)胞類型：

變形蟲、單細(xì)胞生物、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞。

②胞飲作用(pinocytosis)

吞入液體或者溶解物：囊泡較?。?/p>

發(fā)生細(xì)胞：大多數(shù)細(xì)胞都可以連續(xù)進(jìn)行。

吞噬和胞飲作用的比較

3、受體介導(dǎo)的胞吞作用(pl20)

①原理：是一種選擇濃縮機制，既可攝入特定的大分子，同時避免吸入大量胞外液體。

通過網(wǎng)格蛋白有被小泡完成攝取。

攝取物質(zhì)：(pl20T)動物細(xì)胞攝取膽固醇、鳥卵細(xì)胞攝取卵黃蛋白、肝細(xì)胞攝取轉(zhuǎn)鐵蛋白、胰島素進(jìn)入

細(xì)胞、巨噬細(xì)胞通過表面受體對免疫球蛋白及其復(fù)合物、病毒、細(xì)菌、衰老細(xì)胞的識別和攝入、VB12、鐵

的攝取。

圖5-11網(wǎng)格蛋白有被小泡介導(dǎo)的選擇性運輸

②膽固醇的攝取

膽固醇+磷脂+蛋白質(zhì)(LDL)

受體一LDL復(fù)合物

內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞

I

進(jìn)入胞內(nèi)體降解

冠狀動脈粥樣硬化

③胞內(nèi)體

膜泡運輸?shù)姆诌x站，酸性環(huán)境，受體與物質(zhì)在此分離。

受體的去向：

大部分返回質(zhì)膜，循環(huán)使用；

有些進(jìn)入溶酶體，被降解；

跨細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(transcytosis)

母乳喂養(yǎng)的原理

跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(iranscytosis)

又稱轉(zhuǎn)胞吞作用，受體和配體不作任何處理，內(nèi)吞物從極性細(xì)胞一側(cè)轉(zhuǎn)到相反的方向。

(二)胞吐作用(exocytosis)

定義：細(xì)胞內(nèi)某些膜泡(如分泌泡)中的物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜運送出細(xì)胞的過程。

可運送：酶、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部介質(zhì)、血清蛋白、抗體、細(xì)胞外基質(zhì)、植物細(xì)胞壁等。

分類

組成型胞吐途徑

調(diào)節(jié)型胞吐途徑

1、組成型胞吐途徑

(constitutiveexocytosispathway)

分布：存在于所有真核細(xì)胞中；高爾基體反而管網(wǎng)區(qū)分泌的囊泡持續(xù)不斷地向質(zhì)膜流動并與之融合：

功能：①囊泡膜的蛋白和脂類不斷供應(yīng)質(zhì)膜的更新；

②囊泡內(nèi)可溶性蛋白分泌到細(xì)胞外，成為質(zhì)膜外周蛋白、胞外基質(zhì)組分、營養(yǎng)成分或者信號分子。

2、調(diào)節(jié)型胞吐途徑

(regulatedexocytosispathway)

又稱誘導(dǎo)型分泌；

分布：存在于特化分泌細(xì)胞；

作用：分泌物(激素、粘液或者消化酶等)儲存在分泌泡中；當(dāng)細(xì)胞受到胞外信號刺激時，分泌泡與質(zhì)膜

融合，釋放內(nèi)含物。

本節(jié)完

第二節(jié)細(xì)胞通訊與信號傳遞

本節(jié)內(nèi)容

-、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別

二、通過細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞

:、通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞

四、由細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信號傳遞

五、細(xì)胞信號傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息

Genetranscription

Cellproliferation

Cellsurvival

Celldeath

Celldifferentiation

Cellfunction

Cellmotility

Immuneresponses

一、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別(pl24)

(一)細(xì)胞通訊(cellcommunication)

1、定義：一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)

傳遞到另一個細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)的反

應(yīng)，它是多細(xì)胞生物必需的生理過

程。

2、細(xì)胞通訊的方式：

①分泌化學(xué)信號—最普遍；

②接觸依賴性通訊：

③間隙連接——代謝偶聯(lián)和電偶聯(lián)

①分泌化學(xué)信號的作用方式：

是動植物最常用的通訊方式，又可分為：

a^內(nèi)分泌(endocrine)；

b、旁分泌(paracrine)；

c、自分泌(autocrine)：

d、化學(xué)突觸傳遞神經(jīng)信號(neuronalsignaHng)

a、內(nèi)分泌(endocrine)

由內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的激素，隨血液運送到體內(nèi)各個部位，作用于靶細(xì)胞。

①低濃度10-8?10-12M；

②全身性；

③長時效。

b、旁分泌(paracrine)

細(xì)胞通過分泌局部化學(xué)介質(zhì)到細(xì)胞外液中，經(jīng)過局部擴散作用于鄰近靶細(xì)胞。

如表皮生長因子、淋巴因子、前列腺素、NO等。

c、自分泌(autocrine)：

細(xì)胞對自身分泌的物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)。

常見于病理條件下，如腫瘤細(xì)胞合成和釋放生長因子刺激自身。

d、化學(xué)突觸傳遞神經(jīng)信號(neuronalsignaling)

神經(jīng)元細(xì)胞之間電信號f化學(xué)信號-電信號的轉(zhuǎn)換和傳導(dǎo)。

②接觸依賴性通訊(contact—dependentsignaling)

細(xì)胞直接接觸，通過與質(zhì)膜結(jié)合的信號分子與其相接觸的靶細(xì)胞質(zhì)膜上的受體分子相結(jié)合，影響靶細(xì)

胞。

接觸依賴性通訊的功能

在胚胎發(fā)育過程中，神經(jīng)元細(xì)胞通過膜表面的抑制信號分子(5)阻止相鄰的細(xì)胞也分化為神經(jīng)細(xì)胞；

信號分子與受體都是跨膜蛋白。

③細(xì)胞間隙連接

兩個相鄰的細(xì)胞以連接子(connexon)相聯(lián)系。連接子中央為直徑1.5nm的親水性孔道。允許小分

子物質(zhì)如Ca+、cAMP通過?？蓪崿F(xiàn)可代謝偶聯(lián)和可興奮細(xì)胞間的電耦聯(lián)。

細(xì)胞通訊方式

(二)細(xì)胞識別與信號通路(P125)

1、細(xì)胞識別(cellrecognition)

定義：細(xì)胞對同種(源)或者異種(源)細(xì)胞、自己或者異己分子的認(rèn)識和鑒別，并最終表現(xiàn)

出生物學(xué)效應(yīng)。細(xì)胞識別是細(xì)胞通訊的一個重要環(huán)節(jié)。

2、信號通路(signalingpathway)

外界信號...一胞內(nèi)信號一一引起應(yīng)答反應(yīng)

3、細(xì)胞識別是通過信號通路實現(xiàn)的。

(三)細(xì)胞的信號分子與受體(P126)

1、細(xì)胞的信號分子(signalmolecule)

定義：在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間傳遞信息的化學(xué)分子，如激素、局部介質(zhì)、神經(jīng)遞質(zhì)等。

按照溶解性分為親脂性信號分子和親水性信號分子。

①親脂性信號分子

特點：分子小，疏水性強，可穿過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞，與細(xì)胞質(zhì)(核)內(nèi)的受體結(jié)合，形成激素一受體復(fù)

合物，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

以儲類激素和甲狀腺素為代表；

②親水性信號分子

特點：不能穿過脂雙分子層，只能與細(xì)胞表面受體結(jié)合，再經(jīng)信號轉(zhuǎn)換機制，在細(xì)胞內(nèi)形成第二信使，激

活蛋白激醐或者蛋白磷酸酶的活性，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)。

包括神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子、局部化學(xué)遞質(zhì)和大多數(shù)激素；

,氧化氮(NO)------starmolecule

首次發(fā)現(xiàn)的氣體信號分子，可以進(jìn)入細(xì)胞激活效應(yīng)酶。

2、受體(receptor)(P127)

(1)定義：能夠識別和選擇性結(jié)合某種配體(信號分子)的大分子，一旦與配體結(jié)合后，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal

transdiction)將胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)化學(xué)信號或物理信號，以啟動?系列過程，最終表現(xiàn)為生物學(xué)效應(yīng)。

受體多為功能性糖蛋白

(2)受體的結(jié)構(gòu)：

受體至少包含2個功能區(qū)域：

配體結(jié)合區(qū)域一結(jié)合特異性

效應(yīng)區(qū)域——效應(yīng)特異性

(3)受體與配體結(jié)合的特征：

①特異性；

②飽和性；

③高度的親和力；

④可逆性；

⑤生理效應(yīng)

(4)受體的分類：

根據(jù)受體存在的部位，可分為：

a.細(xì)胞內(nèi)受體(intracellularreceptor)：

接受親脂性信號分子

b.細(xì)胞表面受體(ccllsurfacereceptor)：

接受親水性信號分子

（5）受體與配體作用的復(fù)雜性：

a.同一配體在不同的靶細(xì)胞可以產(chǎn)生不同的效應(yīng)：

骨骼肌細(xì)胞一乙酰膽堿一心肌細(xì)胞降低

收縮I收縮頻率

唾液腺細(xì)胞

分泌

b.不同的化學(xué)信號也可能產(chǎn)生相同的效應(yīng)

肝細(xì)胞腎上腺素受體+配體

I

促進(jìn)糖原降解、升高血糖

f

肝細(xì)胞胰高血糖受體+配體

c.一種細(xì)胞具有一套多種類型的受體，應(yīng)答多種不同的胞外信號，從而啟動細(xì)胞不同的生物學(xué)效應(yīng)：如存

活、分裂、分化、死亡等。

3、第二信使和分子開關(guān)

EarlW.Sutherland,USA

第二信使學(xué)說

1971年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎

一般將細(xì)胞外信號分子（親脂性、親水性信號分子，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子等等）稱為“第一

信使"（firstmessager）；

第一信使與受體作用后在胞內(nèi)最早產(chǎn)生的胞內(nèi)分子稱為"第二信使"（secondmessager）

目前發(fā)現(xiàn)的第二信使有：cAMP、cGMP、IP3、DG。（Ca2+被稱為第三信使）

分子開關(guān)（molecularswitches）

每一步反應(yīng)既要有激活機制又要有相應(yīng)的失活機制，二者相輔相成，同等重要。

分子開關(guān)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，分類：

一類開關(guān)蛋白由蛋白激酶使之磷酸化（開啟）、蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化（關(guān)閉）；

?類開關(guān)蛋白結(jié)合GTP（活化）或結(jié)合GDP（失活）。

二、通過細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞

<）細(xì)胞內(nèi)受體對應(yīng)的信號類型：

接受親脂性小分子（類固醇激素-、甲狀腺素、Vd以及視黃酸）傳遞的信號；

（二）細(xì)胞內(nèi)受體的本質(zhì)

受激素激活的基因調(diào)控蛋白；構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)受體超家族。

（三）細(xì)胞內(nèi)受體的結(jié)構(gòu)

一般具有3個結(jié)構(gòu)域：

激素結(jié)合位點（位于C端）

抑制蛋白結(jié)合位點（富含Cys,具有鋅指結(jié)構(gòu)）

轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（位于N端）

（四）細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞過程

1、機制：

①受體與抑制性蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，處于非活化狀態(tài)；

②當(dāng)配體與受體結(jié)合后，抑制性蛋白從復(fù)合物上解離下來，受體被激活，暴露出DNA結(jié)合位點：

③配體-受體復(fù)合物結(jié)合到特定的DNA序列一受體依賴的轉(zhuǎn)錄增強子，啟動基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。

2、密類激素分子與細(xì)胞內(nèi)受體

①幽類激素分子

是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的親脂性小分子，MW約300,可以通過簡單擴散跨越質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞。表現(xiàn)

為影響細(xì)胞分化等長期效應(yīng)。

②笛類激素細(xì)胞內(nèi)受體

一般靶細(xì)胞有104?105個脩類激素受體，一級結(jié)構(gòu)相似，約800個氨基酸殘基。

③密類激素作用機制

留類激素和相應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)受體結(jié)合，形成激素

一受體復(fù)合物，該復(fù)合物能穿過核孔進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)；

被激活的受體與DNA結(jié)合的能力大大提高，結(jié)合于特異的DNA序列一受體依賴的轉(zhuǎn)錄增強子，

增加某些相鄰基因的表達(dá)水平。

④脩類激素對基因的活化：

分為兩個階段：

①初級反應(yīng)階段—直接活化少數(shù)特殊基因，反應(yīng)迅速；

②次級反應(yīng)階段一初級反應(yīng)的基因產(chǎn)物再活化其他基因，對初級反應(yīng)起放大作用。

3、明星分子----NO(一氧化氮)(starmolecule)

①NO的性質(zhì)：

氣