在职研究生2013

nullnull细胞生物学进展授课教师：王向东山东大学医学院细胞生物学系nullCell Biologynullnull细胞的解剖结构与功能nullCell Biologynull细胞膜细胞质细胞器细胞浆膜式细胞器非膜式细胞器内膜系统细胞核线粒体内质网 高尔基体 溶酶体 过氧化物体 运输小泡核糖体中心体蛋白酶体细胞骨架细胞垃圾处理器null细胞外的世界细胞间的连接细胞外基质nullnull细胞膜的结构与功能nullnullnullnull细胞膜的化学组成与分子结构一. 细胞膜的化学组成（一）膜脂构成细胞膜的基本骨架膜脂（membrane lipid）磷脂胆固醇糖脂nullnullFigure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)PE PSPCnullFigure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)PE PSPCnullFigure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)PE PSPCnullFigure 10-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)PE PSPCnullFigure 10-18 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)nullFigure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)null膜脂磷脂：膜脂的基本成分，50%胆固醇：稳定膜和调节膜的流动性糖脂：5% 以下，位于细胞的膜外nullFigure 10-5 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)nullFigure 10-11 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)nullFigure 10-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)null膜蛋白执行细胞膜的多种重要的功能膜蛋白内在膜蛋白（intrinsic membrane protein）整合膜蛋白（integral membrane protein）外在膜蛋白(extrinsic membrane protein)脂锚定蛋白（lipid anchored protein)外周蛋白（peripheral protein）脂连接蛋白（lipid-linked protein）nullnull细胞膜的特性1. 膜脂的不对称性2. 膜蛋白的不对称性3. 膜糖的不对称性（一）不对称性nullnullnull膜的流动性是膜功能活动的保证fluidity1. 膜脂双分子层是二维流体液晶态（liquid-crystal state)2. 膜脂分子能进行多种运动nullnull3. 多种因素影响膜脂的流动性（1）脂肪酸链的饱和程度（2）脂肪酸链的长短（3）胆固醇的双重调节作用（4）卵磷脂与鞘磷脂的比例（5）膜蛋白的影响相变温度上，减慢运动相变温度下，促进运动相变温度的概念null4. 膜蛋白的运动性（1）侧向运动（2）旋转运动流动镶嵌模型 fluid-mosaic model 流动镶嵌模型 fluid-mosaic model  In 1972, Singer and Nicolson introduced the currently accepted fluid-mosaic model of membrane structure. In this model, a flexible layer made of lipid molecules is interspersed with large protein molecules that act as channels, transporters through which other molecules enter and leave the cell. There are also receptors in the membrane.  The core lipid bilayer exists in a fluid state, capable of dynamic movement. Membrane proteins form a mosaic of particles penetrating the lipid to varying degree模型强调了膜的流动性及不对称性nullnull1975年 D.F Wallach 提出了一种“晶格镶嵌模型” （crystal mosaic model)1977年M.KJain 和H.B White 又提出了“板块镶嵌模型”（block mosaic model）（四）脂筏模型（严格说，它不是模型而是一种特殊的结构）null小分子物质的跨膜运输膜的选择性通透和简单扩散nullnull离子通道转移各种离子Ion channel Passive transport Specificity for the ion size and chargeHigh speed of transporting , 106 to 108 /secondConformation changes from opening to closingnullK+漏通道, 是持续开放的，大多数离子通道是受‘闸门’控制的nullnullnullnull载体蛋白介导的易化扩散Facilitated diffusionnullnullnull离子驱动的协同运输nullnullnull大分子和颗粒物质的跨膜运输EndocytosisExocytosis一. 胞吞作用（一） 吞噬作用phagocytosisA. Phagocytosis（细胞吞噬）A. Phagocytosis（细胞吞噬）Cell eating: cells engulf particles with pseudopodia and pinches off a food vacuole. Two examples: 1. White Blood Cell 2. AmoebaWhite Blood CellBacteriaB. Pinocytosis （胞饮）B. Pinocytosis （胞饮）Cell drinking: droplets of extracellular fluid are absorbed into the cell by small vesicles. Example: null受体介导的内吞作用nullnullclathrinnullnullnullnull胞吐作用（一）结构性分泌途径（constitutive secretion pathway)（二）条件性分泌途径（regulated secretion pathway)null内膜系统nullnull核膜 内质网 高尔基体溶酶体分泌小泡转运小泡过氧化物酶体null分泌蛋白、膜蛋白及溶酶体蛋白通过相近的途径合成于粗面内质网，加工于 内质网、高尔基体，分选于高尔基体的反面并离开高尔基体的反面nullnullnull内质网nullnull内质网粗面内质网滑面内质网null内质网的化学组成脂质神经节苷脂缩醛脂中性脂磷脂卵磷脂55%磷脂酰乙醇胺20-25%磷脂酰肌醇5-10%磷脂酰丝氨酸5-10%鞘磷脂4-7%蛋白质30-33条，分子从15-150KD脂：蛋白=1：2null蛋白质与解毒有关的氧化反应电子传递酶系与脂类代谢反应相关的酶系与碳水化合物代谢相关的酶系cytP450, NADPH cytP-450 reductase, cytb5, cytb5 reductase, NADPH cytc reductase Fatty acid CoA ligase, Cholestrol hydroxylase , et al Glucose-6- phosphatase（葡萄糖-6-磷酸酶）, β-glucuronidase (β-葡萄糖醛酸酶），glucuronyl transferase ， GDP-mannosyl transferase（甘露糖基转移酶）null 内质网的形态结构Rough endoplasmic reticulum, RER Smooth endoplasmic reticulum ,SER Other specified ER structureattached with Ribosomes Fine network of tubule structure髓样体孔环状片层null粗面内质网的功能粗面内质网与外输性蛋白质的分泌合成、加工修饰 及转运过程密切相关(1).作为核糖体附着的支架附着核糖体合成的蛋白外输性的或分泌性的蛋白质膜整合蛋白构成细胞器中驻留蛋白（内质网，高尔基体）溶酶体蛋白null信号肽学说核糖体是怎样附着在内质网上，新形成的肽是怎样穿越内质网的 膜而进入内质网腔的 ？nullnullnullnullnull(2). 新生多肽链的折叠与装配内质网腔内：GSSG , 附着与网内腔的蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase, PDI),使得二硫键形成及多肽折叠加快内质网中的重链结合蛋白（heavy-chain binding protein, Bip) ，识别折叠错误及 未完成装配的蛋白亚单位，并滞留。Heat Shock protein 70, SHP70.“伴侣”蛋白（chaperone protein). 这类蛋白还有钙网素（calreticulin), 葡萄糖调 节蛋白94（glucose regulated protein 94, GRP94). 后者为内质网标志性分子伴侣。- Lys-Asp-Glu-Leu (in short KDEL) 四氨基酸滞留信号肽（retention Signal peptide )endoplasmin 这些伴侣蛋白都有下列特殊序列作为滞留的信号null(3).蛋白质的糖基化（glycosylation)Asn N-linked glycosylationTarget sequences: Asn-X-Ser or Asn-X-Thrnullnull滑面内质网的功能（插曲）滑面内质网的功能（插曲）（1）. 脂质合成 （2）. 糖原代谢 （3）. 解毒作用 （4）. 胞内钙浓度调节 （5）. 胃酸、胆汁的合成与分泌滑面内质网的功能（插曲）滑面内质网的功能（插曲）（1）. 脂质合成 （2）. 糖原代谢 （3）. 解毒作用 （4）. 胞内钙浓度调节 （5）. 胃酸、胆汁的合成与分泌（1）. 脂质合成（1）. 脂质合成 包括磷脂、胆固醇、脂肪、皮质激素、糖脂等。 滑面内质网能合成脂类和胆固醇；含有合成胆固醇的全套酶系和能够使胆固醇转化为类固醇激素的酶类及脂类合成酶类，如磷脂酸合成酶等 在分泌类固醇激素的细胞中， SER很发达。 在生殖腺和肾上腺的内分泌细胞中，SER参与甾体类激素的合成 。 null脂质合成特点： ①ER合成细胞所需绝大多数膜脂（包括磷脂和胆固醇） 两种例外： 鞘磷脂和糖脂（ER开始→Golgi complex完成） Mit/Chl某些单一脂类是在它们的膜上合成的。 ② 各种不同的细胞器具有明显不同的脂类组成： phosphatidylcholine（PC）： ER→GC→PM（高→低） phosphatidylserine（PS）： PM→GC→ER（高→低） null③合成磷脂所需的三种酶均为ER膜上的整合蛋白： 脂酰基转移酶 磷脂酸酶 胆碱磷酸转移酶 　　＊磷脂合成酶的活性部位在ER膜的细胞质侧 　　＊说明合成磷脂所需底物来源于细胞质基质 ④基本过程：3步 　null以卵磷脂（磷脂酰胆碱）的合成过程：null新合成磷脂去向（三种） ①膜脂的翻转：新合成磷脂最初位于内质网膜的胞质侧，部分磷脂在磷脂转位因子（phospholipd translocator / flippase 翻转酶）的作用下，将其从 胞质侧翻转至内质网腔面。在RER中的磷脂反转 ②运输小泡的转运：新合成磷脂或者以出芽形成小泡的形式运至高尔基体、溶酶体、质膜等。null磷脂交换蛋白的作用③在膜之间转移磷脂: 在磷脂转换蛋白（phospholipid exchange proteins ，PEP）的作用下完成。以形成复合物的形式自由扩散至细胞质基质，然后运至线粒体、过氧化物酶体等。 磷脂转换蛋白：水溶性载体蛋白，每一载体蛋白识别特殊类型的磷脂，且只与一个磷脂分子结合，成为水溶性复合物，触到缺乏磷脂的线粒体和过氧化酶体便会释放结合的磷脂分子，安插到该膜的脂双层中。（2）. 糖原代谢（2）. 糖原代谢参与糖原分解： 肝细胞滑面内质网 (胞质面?) 糖原颗粒→磷酸化酶催化→1-磷酸葡萄糖→ 6-磷酸葡萄糖，SER膜上的葡萄糖-6-磷酸酶脱掉6-磷酸葡萄糖的磷酸根，葡萄糖转移到内质网腔中，最后被释放到血液 。 参与糖原的合成：2种不同观点 （3）. 解毒作用（3）. 解毒作用 肝细胞中SER上细胞色素b5，细胞色素P450，NADPH-细胞色素C还原酶， NADH -细胞色素b5还原酶等电子传递酶系，具有羟化酶和氧化酶功能，即有解毒作用，通过氧化、羟化有毒物质，使毒性破坏、极性增强，代谢为水溶性物质排出体外。null（4）. Ca2+贮存及调节 肌细胞中的肌浆网——特化的SER 参与肌原纤维收缩中的钙离子浓度调节 储存钙离子，作为细胞内信号物质。 （5）. 胃酸、胆汁的合成与分泌 胃壁腺上皮细胞中，参与胃酸形成 肝细胞中参与胆汁的合成与分泌null高尔基体 高尔基复合体中的蛋白质糖链的加工修饰具有严格的顺序性和区域性。 null(1)无生物活性的蛋白原高尔基体切除N-端或两端的序列成熟的 多肽; 如胰岛素、胰高血糖素及血清白蛋白等。 (2)含多个相同氨基酸的蛋白质前体高尔基体水解同种有活性的 多肽; 如神经肽等。 (3)在高尔基体中进行的肽链酪氨酸残基的硫酸化作用 硫酸根转移到酪氨酸羟基上——蛋白聚糖； （2）.参与蛋白质的水解加工null 蛋白质由RER合成、修饰后在高尔基体内分选，后再由运输小泡送往细胞的不同靶结构部位。 分选基础：糖蛋白的修饰具有方向性，使蛋白具有特异的分选标志；甘露糖基磷酸化也是分选的标签。 高尔基体作用：膜泡运输的重要枢纽；（3）参与蛋白质的分选与胞内囊泡运输null核蛋白 部分线粒体蛋白 过氧化物酶体的蛋白 细胞浆中的蛋白外输性的或分泌性的 蛋白质膜整合蛋白构成细胞器中驻留蛋白 溶酶体 (lysosome) 溶酶体 (lysosome) 它是单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器，其主要功能是进行细胞内消化。 具有异质性（heterogenous），形态大小及内含的水解酶种类都可能有很大的不同。 溶酶体的形态结构和化学组成溶酶体的形态结构和化学组成大小多为0.2～0.8μm, 可从0.05～数μm，有多种形态和名称，因而有称之异质性细胞器。null溶酶体的结构特征 .单层膜包裹的囊球状小体，圆形或卵圆形。 . 溶酶体的主要成分： 含有多种水解酶，但没有活性，只有当溶酶体破裂，或其它物质进入，才有酶活性。其水解酶已知60余种，这些酶均属于酸性水解酶，反应的最适PH值为5.0左右。 溶酶体的标志酶：酸性磷酸酶（acid phosphatase）null小鼠腹腔巨噬细胞null. 溶酶体膜蛋白高度糖基化，可有利于防止自身膜蛋白的降解。如lgpA、lgpB . 膜上嵌有质子泵，形成和维持溶酶体中酸性的内环境； 并且具有多种载体蛋白，用于水解的产物向外转运； 溶酶体的类型溶酶体的类型溶酶体膜糖蛋白家族的同源性溶酶体膜糖蛋白家族的同源性二、溶酶体的类型二、溶酶体的类型nullnull溶酶体的功能溶酶体的功能（1） 作为细胞内的消化“器官”: 分解细胞内物质，清除衰老、损坏的细胞器，以维持内环境的稳定，并为细胞提供营养 ——如血清脂蛋白（胆固醇） （2） 防御保护功能（病原体感染刺激单核细胞分化成 　　巨噬细胞而吞噬、消化） 　　　过程： phagocytosis phagosome endocytosis  early endosome  late endosomelysosome autophagy autophagosomenullnullDigestion of bacteria or virus null（3） 参与某些激素的形成 某些分泌腺细胞中，溶酶体摄入分泌颗粒参与 　　　分泌过程的调节 ——如甲状腺素、粒溶（分泌性自噬）；null（4） 在个体发生、发育过程起重要作用 参与清除赘生组织或退行性变化的细胞； 骨骼发生中骨质更新 哺乳类动物子宫内膜的周期性萎缩 受精过程中的精子的顶体（acrosome）反应null细胞内囊泡与囊泡转运null细胞内的运载系统（囊泡运输）null内膜系统中特殊的细胞器（过氧化物酶体） 过氧化物酶体(peroxisome)或微体（microbody)， 是由单层膜围绕的内含一种或几种氧化酶类的 异质性细胞器。 ♣ 1954年，J. Rhodin首次在鼠肾小管 上皮细胞中发现。 过氧化物酶体的化学组成过氧化物酶体的化学组成已发现40多种酶 1）.氧化酶类: 如尿酸氧化酶、L-氨基酸氧化酶、D-氨基酸氧化酶等。黄素（flavin）依赖性氧化酶 2）.过氧化氢酶 标志酶 3）.过氧化物酶过氧化物酶体的功能过氧化物酶体的功能null3. 脂肪酸的氧化： 过氧化物酶体中有氧化脂肪酸的酶类，可分解 脂肪酸等高能分子向细胞直接提供热能。 4. 含氮物质的代谢： 尿酸氧化酶可将核苷酸和某些蛋白质降解代谢 的产物进一步氧化去除。 在植物细胞中过氧化物酶体的功能：  在绿色植物叶肉细胞中，它催化CO2固定反应副 产物的氧化，即所谓光呼吸反应；  乙醛酸循环的反应，在种子萌发过程中，过氧化 物酶体降解储存的脂肪酸乙酰辅酶A琥珀酸 葡萄糖。过氧化物酶体的发生 过氧化物酶体的发生  过氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物 酶体还需要进一步装配形成成熟的细胞器。  组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质 基质中合成，然后转运到过氧化物酶体中。 过氧化物酶体蛋白分选的信号序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）：  PTS1为Ser-lys-leu，多存在于基质蛋白的C端。  PTS2为Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些 基质蛋白N-端 过氧化物酶体膜上存在几种可与信号序列相识别的 可能的受体蛋白  过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来。 内质网也参与过氧化物酶体的发生null过氧化物酶体发生过程的示意图 过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。 通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体 过氧化物酶体和溶酶体的差别 null过氧化物酶体与初级溶酶体的特征比较null线粒体null通过本章的学习，同学们应该掌握下述内容： 线粒体是真核生物细胞内的动力工厂 2. 线粒体的特殊结构决定了它们能够给细胞提供生物能量 3. 线粒体是一种‘半自主性’的细胞器 4. 线粒体与生命活动的关系 1）没有生物能量就没有生命 2）线粒体直接参与了细胞凋亡的信号途径 5. 线粒体异常与疾病null线粒体的结构与功能：线粒体是含有双层膜结构的膜式细胞器nullnullnull生化反应（燃烧燃料）电子传递， 能量转换nullnull化学渗透假说nullnull人mtDNA基因组编码序列人mtDNA基因组编码序列mtDNA全长16569bp， 13个编码蛋白质 共有37个基因 2个rRNA gene， 22个tRNA gene 13个蛋白质基因中，1个编码细胞色素b亚基，3个编码COⅥ复合体催化活性中心的亚单位CoⅠ, CoⅡ, CoⅢ, 7个为NADH－CoQ还原酶复合体的亚基，即ND1、ND2、ND4、ND4L、ND5、ND6、ND7。 H链编码：2个rRNA，14个tRNA，12个蛋白质 L链编码：8个tRNA，1个蛋白质。 细胞生物学null（二）mtDNA转录的特点 重链启动子（heavy-strand promoter，HSP） 轻链启动子（light-strand promoter，LSP） mtRNA直接在线粒体的核糖体上合成蛋白质 所有线粒体tRNA都是mtDNA编码 （三）mtDNA复制的特点 H链、L链各有复制起始点 细胞生物学总结：线粒体的半自主性 总结：线粒体的半自主性 半自主性细胞器：自身含有遗传表达系统(自主性)；但编码的遗传信息十分有限，其RNA转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息(自主性有限)。 核基因：编码线粒体90%的蛋白质和酶，如核糖体蛋白质、RNA和DNA聚合酶、 RNA加工酶、氨酰tRNA合成酶、蛋白质调节因子、膜蛋白、基质酶与结构蛋白等，mtDNA的复制、转录和线粒体编码的蛋白质表达都离不开核基因。 mtDNA：编码自身rRNA、tRNA和部分蛋白质（部分细胞色素氧化酶亚基和ATP合酶亚基）。 细胞生物学null mtDNA很多基因没有完整的终止密码， 而仅以T或TA 结尾，mRNA的终止信号是在转录后加工时加上去的。 mRNA：起始密码：AUG、AUA；终止密码：UAA、U；有3‘poly(A)无5’帽；起始氨基酸为甲酰甲硫氨酸； tRNA、rRNA：为mtDNA编码； 核糖体：核糖体蛋白为核编码； 密码子：与通用密码子有所不同. 细胞生物学null细胞核nullConstituents of the nucleus: Constituents of the nucleus: Structure of the nucleus:Structure of the nucleus: nuclear envelope: two lipid membranes chromatin: the genetic material of the cell Nuclear matrix nucleolus: the center for rRNA synthesis nullnullnullI Cytoplasmic ring II nuclear ring III Spoke column subunit luminal subunit annular subunit IV Central plug Structure of the nucleus:Structure of the nucleus: Chromatin and Chromosome Chromatin and Chromosome nullChromosome: as the cell leaves the interphase stage and prepares to undergo mitotic activity, the chromatin fibers are extensively condensed to form chromosomes, structures that are visible with the light microscope. Chromatin: In the intervals between the cell divisions the chromosomes are unwound in the form of chromatins. Structure and composition of ChromatinStructure and composition of Chromatin DNA Histones Nonhistones RNA Histones :DNA =1:1 Nonhistones: DNA=0.6:1 RNA:DNA=0.1:1Histones and NonhistonesHistones and NonhistonesHistones: which comprise the bulk of DNA-associated proteins, are bound with DNA in a non-specific way. It may be involved in the folding of DNA strands and the regulation of DNA activities. Nonhistones: This DNA-associated proteins bind DNA in a specific way, therefore named sequence specific DNA binding protein, which can form several specific structures and may also involved in the regulation of DNA activities.Chromatin packagingChromatin packaging From DNA to chromosome needs four-step packaging.Step 1 NucleosomeStep 1 NucleosomeThe first step of condensation, from 2 nm to 11nm. nullSolenoidSolenoidSolenoid: (Chromatin fiber of packed nucleosomes) The second step of condensation, 30nm. Packaging of chromatin into 30nm is believed to occur by helical coiling of consecutive nucleosomes at six nucleosomes per turn of the coil and cooperatively bound there with Histone H1.SolenoidSolenoidSolenoid: (Chromatin fiber of packed nucleosomes) The second step of condensation, 30nm. Packaging of chromatin into 30nm is believed to occur by helical coiling of consecutive nucleosomes at six nucleosomes per turn of the coil and cooperatively bound there with Histone H1.SupersolenoidSupersolenoidSupersolenoid: The third step of condensation, 300nm. Tighter condensing of the chromatin material is accomplished by looping the coiled 30nm fibers into 300nm loops held together by specific protein/DNA bound complexes located at their bases.nullChromosomes: The forth step of condensation, 700nm. Further coiling of the 300nm loops into tightly woven 700nm helical loops forms the maximally condensed chromosomes observed in the metaphase stage of mitosis or meiosis.Chromosomesnull细胞骨架What is the cytoskeleton?What is the cytoskeleton?Cytoskeleton: a network of protein fibers in the cytoplasm that gives shape to a cell, holds and moves organelles, and is typically involved in cell movement. It’s made up of three primary protein filaments: Microtubules Microfilaments Intermediate filamentsnullCellular distribution of intermediate filaments and microtubules is similarnullMicrotubules Microtubules As the name implies, microtubules are hollow, tubular structures. They have an outer diameter of 25nm,the inner diameter of 15nm a wall thickness of approximately 5 nm. Structure and Composition nullThe wall of a microtubule is composed of globular proteins arranged in longitudinal rows, termed protofilaments, that are aligned parallel to the long axis of the tubule. When viewed in cross section, microtubules are seen to consist of 13 protofilaments arrayed in a circular pattern within the wall. nullDiagram of ciliumMAP= dynein is outer arm & inner arm Extends from A tubule Nexin holds complex together.nullCilia motilityOuter armsInner armsCentral pairNexin links Dynein motors form arms that react with the B tubule. Nexin links hold the unit together and to the Central pair of MTs.Dynein armsnullHow do centrioles replicate?Autonomous, from proteins in cytoplasm. Form microtubule triplets Grow out new centrioles at right angles MicrofilamentsMicrofilaments Microfilaments are composed of globular subunits of the protein actin. Monomers of the protein actin polymerize to form long, thin fibers. They are approximately 8 nm in diameter and the thinnest of the cytoskeletal filaments. In the presence of ATP, actin monmers polymerize to form a stiff filament composed of two strands of actin molecules wound around each other in a double helix. Because each actin subunit has polarity and all the subunits of an actin filament are pointed in the same direction, the entire microfilament has polarity. nullAssemblyAssemblyIntermediate filamentsIntermediate filamentsFor many years,electron microscopy had revealed the presence of solid, smooth-surfaced, unbranched filaments that had a diameter of approximately 10 nm, which is intermediate between that of microtubules and microfilaments. Because of their relative dimensions, these structures were called intermediate filaments(IFs). Structural similarities between filamentsStructural similarities between filamentsnullFunctions of intermediate filamentsFunctions of intermediate filaments The major function of intermediate filaments is to provide structural support for the cell. Their great tensile strength is important in protecting cells from stresses and strains. Some other functions of intermediate filaments: anchor the thick and thin filaments of muscle cells in a fixed position provide mechanical strength to the long axons found in some neurons null第九章 细胞与细胞黏连null本章同学们应该掌握的内容：1. 细胞之间为什么有一些连接或黏连2. 细胞连接有几种方式，各自依靠哪些蛋白来完成？3. 参与细胞间连接的蛋白的结构特点及种类nullnull Summary of the various cell junctions found in animal cell epithelia.    This drawing is based on epithelial cells of the small intestine. nullnull■细胞连接的分类： 根据组成、结构和功能将细胞连接分为三大类： ◆封闭连接(occluding junction)： ——紧密连接(Tight junction) ◆锚定连接(anchoring junction)： （1）黏合连接：黏合带、黏合斑、隔状连接 （2）桥粒(desmosome)与半桥粒(hemidesmosome) ◆通讯连接(communicating junction)： ——间隙连接(gap junction) 化学突触 胞间连丝*细胞生物学null封闭连接(occluding junction)： ——紧密连接(Tight junction)null*细胞生物学null紧密连接嵴线中的两类蛋白： 密封蛋白（occludin）： 跨膜四次的膜蛋白（60KD）； 封闭蛋白（claudin）家族： 1998年发现的， 属于一个多基因家族。目前已知有26个家族成员。相对分子质量为17 ×103 ～27 ×103。 在组织中表达分布具有一定的特异性。 Claudins与恶性肿瘤关系密切。*细胞生物学null*2.紧密连接的功能 ◆机械连接作用 ◆封闭上皮细胞的间隙： 形成渗漏屏障，是构成血脑屏障和血睾屏障的结构基础。 ◆隔离作用:保证上皮组织内环境的稳定性 维持细胞的极性,保证物质运转的方向性； 防止物质双向渗漏，并限制了膜蛋白在 脂分子层的流动细胞生物学锚定连接(anchoring junction)锚定连接(anchoring junction)*◆主要依靠附着蛋白、跨膜连接糖蛋白和细胞骨架纤维将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。 ◆锚定连接分两类： 黏合连接(adhering junction) ： 与肌动蛋白相连。黏合带、黏着斑 桥粒连接(desdosome junction) ： 与中间纤维相连。桥粒、半桥粒细胞生物学null与肌动纤维连接的锚定连接（黏合连接）与中间纤维连接的锚定连接 （桥粒连接）null*细胞生物学null* （一）黏合连接 1.黏合带（adhesion belt） ●是细胞-细胞间粘着的一种方式； ●位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成 一连续的带状结构。 ●相邻细胞质膜的间隙为15～30nm，介于紧密连接 和桥粒之间,故又称中间连接 （intermendiate junction）。 细胞生物学adhesion belt*adhesion belt细胞生物学null* ◆黏合带的结构： a. 膜下的肌动蛋白丝成分通过锚定蛋白附着于细胞膜上； b. 相邻细胞膜上的跨膜糖蛋白——钙黏素(cadherin) 在细胞间隙内相互作用而使相邻细胞粘合在一起； c.黏合带质膜的胞质侧，有成束微丝附着，沿质膜延伸成 一连续的带，构成“微丝- 附着蛋白-钙粘蛋白-相邻细 胞”的跨细胞网络。细胞生物学null*锚定蛋白细胞生物学null*2.黏着斑(adhesion plaqua)（focal contact) 细胞与细胞外基质之间的连接方式。 主要特点是： 肌动蛋白纤维通过整合素蛋白同细胞外基质，如纤粘连蛋白等相连，而不是与另一个细胞的表面相连。细胞生物学nullnull*（二）桥粒连接 1. 桥粒（desmosome） 与中间纤维相连的连接 铆接相邻细胞，提供细胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。 ●分布： ① 位于黏合带下方。在上皮细胞，桥粒与黏合带及 紧密连接共同形成连接复合体( junction complex) 。 ② 或者单独存在。 细胞生物学桥粒连接*桥粒连接▲细胞生物学2.半桥粒（hemidesmosome）: 2.半桥粒（hemidesmosome）: ●分布部位：上皮细胞与基底层的连接 ●结构与生化组成：桥粒在相邻细胞间是对称的，半桥粒只见于细胞的一侧，呈半个桥粒状因而得名。 仅上皮细胞基底部胞质侧有桥粒斑、中间纤维及钙粘蛋白。半桥粒将上皮细胞铆接在基膜上。 ●作用：加强上皮细胞与其下基质的联系，防止细胞在受外力时与基膜分离。*细胞生物学Hemidesmosomes*Hemidesmosomes细胞生物学Hemidesmosomes*Hemidesmosomes细胞生物学三、通讯连接（Communication Junction）三、通讯连接（Communication Junction）*◆一种特殊的细胞连接, 位于特化的具有细胞间 通讯作用的细胞 ◆通讯连接的形式： ●间隙连接 ●化学突触 ●胞间连丝（植物）细胞生物学null*●分布：广泛分布于各种动物组织。（一）间隙连接(gap junction)细胞生物学null*1.形态结构 间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～4 nm 。 连接子(connexon) 是间隙连接的基本单位。呈柱状，柱长7.5nm, 外径6nm, 通道孔径2nm。 每个连接子由6个相同或相似连接蛋白（connexin） 分子组成。 连接子中心形成一直径约 1.5～2nm的孔道。 允许分子量在1500道尔顿 以下的分子通过。 连接单位由两个连接子 对接构成。细胞生物学null*（二）化学突触（Chemical synapse） 存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式, 它通过释放神经递质来传导神经冲动。 结构： 突触突起终末 突触间隙 突触后膜细胞生物学细胞连接的不同方式*细胞连接的不同方式细胞生物学null细胞外基质nullnull细胞外基质氨基聚糖与蛋白聚糖胶原与弹性蛋白非胶原性粘合蛋白[纤连蛋白（fibronectin),层粘连蛋白 （laminin)]nullnullnullnullnullnull细胞-细胞与细胞-基质相互作用细胞-细胞与细胞-基质相互作用细胞之间及细胞与细胞外基质之间的 相互作用贯穿在整个生理过程中 细胞之间及细胞与细胞外基质之间的 相互作用贯穿在整个生理过程中 精细胞－卵细胞―――――――――――受精 胚泡－子宫内膜细胞―――――――――着床 胚胎细胞间相互作用―――――――――分化、发育 上皮细胞－基质细胞―――――――――上皮器官的正常发育 骨髓细胞－基质细胞―――――――― 造血细胞增殖、分化、成熟、释放 胸腺细胞－基质细胞―――――――――T 细胞增殖、分化 抗原递呈细胞－免疫细胞－效应细胞间―免疫应答 神经细胞－免疫细胞―――――――――神经免疫调节 血小板－血小板―――――――――――凝血 上皮细胞－上皮细胞―――――――――表皮和粘膜的上皮板 内皮细胞－内皮细胞―――――――――血管衬里 成体干细胞―基质/细胞 ―――――――组织修复和再生细胞之间及细胞与细胞外基质之间的 相互作用贯穿在许多病理过程中 细胞之间及细胞与细胞外基质之间的 相互作用贯穿在许多病理过程中 致病微生物－受感染细胞--------------感染 白细胞－内皮细胞/基底膜-------------炎症浸润 血小板－白细胞－内皮细胞------------血栓形成 转化细胞—间质细胞------------------肿瘤发生 癌细胞 癌细胞—血小板、白细胞、内皮细胞----癌转移 细胞外基质 移植细胞—免疫细胞--------------------------- 免疫排斥null（粘合 通讯）（粘附）