细胞表面及其特化结构ppt课件
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细胞表面的特化结构多媒体
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细 胞 表 面 微 纤 毛 扫 描 电 镜 图
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鞭毛和纤毛的结构： 轴丝（膜外部分）+基体（膜内部分）
轴丝为9＋2结构 即9组二联管和一对中央单管，中 央单管由纤维内鞘(inner sheath)包围，单管之间有 横桥相连，相邻的二联管之间有蛋白质相连，并且A 管伸出两条动位蛋白(dynein)臂，指向邻近二联管的 B管，动位蛋白臂能引起二联管之间的相互滑动，导 致纤毛和鞭毛摆动。中央单管呈放射状发出辐条 (radial spokes)，伸向周围A管。 基体为9+0结构 即9组三联体，中央无微管。
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(9+2)结构
图示 鞭毛和纤毛轴丝横切面
动画 上页 下页 返回来自结束图示 鞭毛和纤毛基体横切面
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鞭毛和纤毛功能
• 对于原生动物和精子，纤毛和鞭毛是它们在 液体环境中运动的器官。 • 在呼吸道或生殖系统上皮细胞中，纤毛的定 向摆动产生定向液流，并将混于液体中的其他 物质定向排出管外。
细胞表面的特化结构
微绒毛 细胞内褶 纤毛和鞭毛
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糖萼
微绒毛
皱褶
变形足
胞饮小泡
内褶
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一、微绒毛（microvillus）
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二、细胞内褶（infolding ）
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三、纤毛与鞭毛
纤毛与鞭毛是真核细胞表面伸出的 与运动有关的特化结构，通常将少 而长的称鞭毛，短而多的称纤毛。
细 胞 表 面 微 纤 毛 扫 描 电 镜 图
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鞭毛和纤毛的结构： 轴丝（膜外部分）+基体（膜内部分）
轴丝为9＋2结构 即9组二联管和一对中央单管，中 央单管由纤维内鞘(inner sheath)包围，单管之间有 横桥相连，相邻的二联管之间有蛋白质相连，并且A 管伸出两条动位蛋白(dynein)臂，指向邻近二联管的 B管，动位蛋白臂能引起二联管之间的相互滑动，导 致纤毛和鞭毛摆动。中央单管呈放射状发出辐条 (radial spokes)，伸向周围A管。 基体为9+0结构 即9组三联体，中央无微管。
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(9+2)结构
图示 鞭毛和纤毛轴丝横切面
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鞭毛和纤毛功能
• 对于原生动物和精子，纤毛和鞭毛是它们在 液体环境中运动的器官。 • 在呼吸道或生殖系统上皮细胞中，纤毛的定 向摆动产生定向液流，并将混于液体中的其他 物质定向排出管外。
细胞表面的特化结构
微绒毛 细胞内褶 纤毛和鞭毛
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糖萼
微绒毛
皱褶
变形足
胞饮小泡
内褶
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一、微绒毛（microvillus）
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二、细胞内褶（infolding ）
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三、纤毛与鞭毛
纤毛与鞭毛是真核细胞表面伸出的 与运动有关的特化结构，通常将少 而长的称鞭毛，短而多的称纤毛。
细胞表面及其特化结构
1. Macara, I. G. et al. 2006. Closing the GAP between polarity and vesicle transport. Cell 125: 419419-421. 2. Maeda S, et al. 2009. Structure of the connexin 26 gap junction channel at 3.5 A resolution. Nature 458(7238):597-602. 458(7238):5973. Kawasaki A, et al. 2009. Modulation of connexin 43 in rotenone-induced model of Parkinson's rotenonedisease. Neuroscience 160(1):61-68. 160(1):614. Freidin M, et al. 2009. Connexin 32 increases the proliferative response of Schwann cells to neuregulinneuregulin-1 (Nrg1). Proc Natl Acad Sci U S A. 106(9):3567-72 106(9):35675. Jiang, J. X. & Gu, S. 2005. Gap junction- and hemichannel-independent actions of connexins. junctionhemichannelBiochim. Biophys. Acta 1711: 208-214. 208-
细菌表面的鞭毛 人气管上皮细胞表面的纤毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接 细胞表面的一种特化结构---细胞连接 ---
细菌表面的鞭毛 人气管上皮细胞表面的纤毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接 细胞表面的一种特化结构---细胞连接 ---
第四章 细胞膜与细胞表面
第一节 细胞膜与细胞表面的 特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜的结构模型及特点
骨架与细胞表面的特化结构 骨架 细胞表面的特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。
一、膜脂（membrane lipid） 膜脂（ ）
膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 磷脂 三种类型
膜蛋白（ 二、 膜蛋白（membrane protein） ）
膜蛋白是膜功能的主要体现者， 共有50余种膜蛋白 余种膜蛋白。 膜蛋白是膜功能的主要体现者 ， 共有 余种膜蛋白 。 根据 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同， 膜蛋白分为内 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同 ， 膜蛋白分为 内 在蛋白（ 在蛋白（intrinsic protein）、外周蛋白（peripheral protein） ） 外周蛋白（ ） 和脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。 脂锚定蛋白（ ）
（一）膜的流动性
1. 膜脂的分子运动
1 侧向扩散运动 2 旋转运动 3 摆动运动 4 伸缩震荡运动 5 翻转运动 6 旋转异构化运动
2. 影响膜脂运动的因素： 影响膜脂运动的因素： 胆固醇含量 脂肪酸链的长度及饱和度 卵磷脂/ 卵磷脂/鞘磷脂 温度、酸碱度、 温度、酸碱度、离子强度等
3．膜蛋白的运动 ．
1、膜脂的不对称性：同一脂分子在膜的脂双 膜脂的不对称性： 层中呈不均匀分布。 PC和SM主要分布 层中呈不均匀分布。如：PC和SM主要分布 分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶 2、复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布 复合糖的不对称性： 在细胞膜的外表面。 在细胞膜的外表面。 3、膜蛋白的不对称性：每种膜蛋白分子在细 膜蛋白的不对称性： 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。
细胞生物学-细胞膜及其表面
2.脂质锚定蛋白(lipid-anchored proteins): 通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。 分为两类：
1).糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白： 用磷脂酶C(能识别含肌醇的磷脂)处理细胞，能释 放出结合的蛋白。许多细胞表面的受体、酶、细 胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC都是这类蛋白。 2).另一类脂锚定蛋白与插入质膜内小叶的长碳 氢链结合。
跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸 残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键， 或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等 阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用; 某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱 氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双 层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层的结合 力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
第二节 膜的分子结构
膜的分子结构模型
E.Gorter和F.Grendel(1925): “蛋白质-脂 类-蛋白质”三夹板质膜结构模型; J.D.Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model); S.J.Singer和G.Nicolson(1972): 生物膜的 流动镶嵌模型(fluid mosaic model); K.Simons et al(1997)：脂筏模型(lipid rafts model); Functional rafts in Cell membranes. Nature 387:569-572
第六章 细胞表面及其特化
cell surface and specificity
第一节 细胞外被与胞质溶胶
细胞表面: 细胞膜 + 细胞外被 + 细胞外基质; 细胞表面的功能: 保护细胞，使细胞有一个相对稳定的内 环境; 参与信号的识别和信息的传递; 参与细胞运动; 维护细胞的各种形态; 与免疫、癌变等有十分密切关系;
上皮组织—细胞表面的特化结构(组织学与胚胎学课件)
细胞表面的特化结构
上皮细胞有极性，在各表面 形成了与功能相适应的结构。 这些结构也可见于其他组织 的细胞。
细胞表面的特化结构
1、游离面 微绒毛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纤毛
2、侧面 — 细胞连接
基膜 3、基底面 质膜內褶
半桥粒
紧密连接 中间连接 桥粒 缝管连接
微绒毛(LM) 纹状缘、刷状缘
微绒毛 (EM)
纤毛(LM)
纤毛的摆动
纤 毛(EM)
细胞连接
紧密连接
连
中间连接
接 复
合
桥粒
体
缝管连接
细胞连接
左:模式图 右:电镜像
Mv 微绒毛 TJ 紧密连接 IJ 中间连接 De 桥粒 GJ 缝隙连接
连接复合体
缝隙连接示意图
基膜 光镜结构图
PAS染
银染 HE染
质膜内褶超微结构模式图
基膜
质膜内褶与基膜电镜像 （肾小管）
上皮细胞有极性，在各表面 形成了与功能相适应的结构。 这些结构也可见于其他组织 的细胞。
细胞表面的特化结构
1、游离面 微绒毛ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ纤毛
2、侧面 — 细胞连接
基膜 3、基底面 质膜內褶
半桥粒
紧密连接 中间连接 桥粒 缝管连接
微绒毛(LM) 纹状缘、刷状缘
微绒毛 (EM)
纤毛(LM)
纤毛的摆动
纤 毛(EM)
细胞连接
紧密连接
连
中间连接
接 复
合
桥粒
体
缝管连接
细胞连接
左:模式图 右:电镜像
Mv 微绒毛 TJ 紧密连接 IJ 中间连接 De 桥粒 GJ 缝隙连接
连接复合体
缝隙连接示意图
基膜 光镜结构图
PAS染
银染 HE染
质膜内褶超微结构模式图
基膜
质膜内褶与基膜电镜像 （肾小管）
细胞的特化结构
细胞的特化结构细胞是构成生物体的基本单位，不同类型的细胞在形态和功能上存在差异。
这些差异主要是由细胞的特化结构所决定的。
细胞的特化结构使得它们能够完成各自特定的生物学功能。
本文将介绍细胞的一些主要特化结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等。
细胞膜是细胞的外界限，它由脂质双层和蛋白质组成。
细胞膜具有选择性通透性，能够控制物质的进出。
细胞膜上还有许多蛋白质，其中包括通道蛋白、受体蛋白和酶等。
这些蛋白质能够与外界物质相互作用，实现物质的传递和信号的传导。
细胞质是细胞膜内的胶状物质，包括细胞器、细胞骨架和溶质等。
细胞质中的细胞器是细胞的重要组成部分，包括线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体等。
这些细胞器各自具有特定的结构和功能，协同工作，完成细胞的生物学活动。
细胞核是细胞的控制中心，它包含着遗传物质DNA。
细胞核内还有核糖体、染色质和核仁等结构。
核糖体是蛋白质合成的场所，染色质是DNA和蛋白质的复合物，核仁则参与核糖体的合成和组装。
线粒体是细胞的能量中心，它通过氧化磷酸化反应产生ATP，并参与细胞的呼吸作用。
线粒体具有双层膜结构，内膜上有许多葡萄糖和脂肪酸氧化酶，能够将葡萄糖和脂肪酸转化为能量。
内质网是细胞的蛋白质合成和修饰的场所。
它由一系列膜片和腔隙组成，包括粗面内质网和滑面内质网。
粗面内质网上有许多核糖体附着，参与蛋白质的合成。
而滑面内质网则参与蛋白质的修饰和运输。
高尔基体是细胞的分泌中心，它包括一系列扁平的膜片和小囊泡。
高尔基体参与蛋白质的修饰、包装和分泌。
它还能够合成一些复杂糖脂和糖蛋白。
溶酶体是细胞的消化中心，它由一层膜包围，内部含有水解酶。
溶酶体能够将各种物质分解为小分子，并将其释放到细胞质中。
它还参与细胞的废物处理和免疫功能。
细胞的特化结构使得细胞能够完成各种各样的生物学功能。
不同类型的细胞根据其功能的不同，其特化结构也会有所不同。
通过进一步研究细胞的特化结构，我们可以更好地理解细胞的功能和生物体的组织结构。
细胞膜(共162张PPT)
第二节 细胞膜及其表面
细胞膜（cell memberane):是包围在细胞外周的 一层薄膜，又称质膜（plasma membrane). 细胞膜是原始的非细胞生物演化为细胞生物的
一个转折点
单位膜(unit membrane)： “二暗一明”的膜 式结构叫三层夹板式结构。
生物膜
细胞膜
细胞膜
细胞质
细胞内膜(internal membrane)：除了细胞膜以外 的细胞内所有膜性结构。
1
2
3
胞质面 5
1.单 次 穿 膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层。
2.多 次 穿 膜： 数条a-螺旋几次折返穿越脂质双层。
跨膜 蛋白
3.非穿越性共价结合：不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层 脂质的烃链结合。
4.与磷脂酰肌醇结合： 镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌 醇（在非胞质面的单层）共价结合。
上提出了修正模型，认为 膜上还具有贯穿脂双层的 蛋白质通道，供亲水物质 通过。
Unit membrane modle
4. J. D. Robertson 1959
用超薄切片技术获得了清
晰的细胞膜照片，显示暗-
明-暗三层结构，它由厚约
的双层脂分子和内外表面
各厚约2nm的蛋白质构 成。单位膜模型的不足 之处在于把膜的动态结 构描写成静止的不变的。
而推测细胞膜由双层 家族性高胆固醇血症临床特点：
信号分子及其信号传导方式
脂分子组成。 2.
(二)降血脂药物：当小孩的LDL-C超过160mg/dl(正常<110 mg/dl)须要小心评估，防止心血管疾病危险性。 多附在膜的内表面，非共价地结合在镶嵌蛋白上。 NO对血管的效应可以很好地解释硝化甘油的作用，早在100年前就使用硝化甘油处理心绞痛的病人(这种绞痛是由血液不适当地流向心肌 引起的)。 斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，桥粒中间为钙粘素（desmoglein及desmocollin）。
细胞膜（cell memberane):是包围在细胞外周的 一层薄膜，又称质膜（plasma membrane). 细胞膜是原始的非细胞生物演化为细胞生物的
一个转折点
单位膜(unit membrane)： “二暗一明”的膜 式结构叫三层夹板式结构。
生物膜
细胞膜
细胞膜
细胞质
细胞内膜(internal membrane)：除了细胞膜以外 的细胞内所有膜性结构。
1
2
3
胞质面 5
1.单 次 穿 膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层。
2.多 次 穿 膜： 数条a-螺旋几次折返穿越脂质双层。
跨膜 蛋白
3.非穿越性共价结合：不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层 脂质的烃链结合。
4.与磷脂酰肌醇结合： 镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌 醇（在非胞质面的单层）共价结合。
上提出了修正模型，认为 膜上还具有贯穿脂双层的 蛋白质通道，供亲水物质 通过。
Unit membrane modle
4. J. D. Robertson 1959
用超薄切片技术获得了清
晰的细胞膜照片，显示暗-
明-暗三层结构，它由厚约
的双层脂分子和内外表面
各厚约2nm的蛋白质构 成。单位膜模型的不足 之处在于把膜的动态结 构描写成静止的不变的。
而推测细胞膜由双层 家族性高胆固醇血症临床特点：
信号分子及其信号传导方式
脂分子组成。 2.
(二)降血脂药物：当小孩的LDL-C超过160mg/dl(正常<110 mg/dl)须要小心评估，防止心血管疾病危险性。 多附在膜的内表面，非共价地结合在镶嵌蛋白上。 NO对血管的效应可以很好地解释硝化甘油的作用，早在100年前就使用硝化甘油处理心绞痛的病人(这种绞痛是由血液不适当地流向心肌 引起的)。 斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，桥粒中间为钙粘素（desmoglein及desmocollin）。
第二节 细胞表面特化结构
第二节 细胞表面特化结构 (自学)
▪ 细胞表面（cell surface）：包围在细胞质外层的 一个复合结构体系和多功能体系，是细胞与外界环 境物质相互作用，并产生各种复杂功能的部位。
▪ 细胞表面的结构以质膜为主体，包括质膜外的细胞 外被和质膜内侧的胞质溶胶。
▪ 细胞表面的特化结构如：膜骨架、鞭毛和纤毛、微 绒毛及细胞的变形足等等，分别与细胞形态的维持、 细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。
一、细胞外被
▪ 与质膜相连接的糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼。 用重金属染料，如钌红染色后，在电镜下可显示厚约 10~20nm的结构，边界不甚明确。
▪ 作用：保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有关。
• 红细胞质膜上的鞘糖脂是ABO血型系统的血型抗原，糖链结构基 本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙 酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。
活动。
分类
1.封闭连接
2.锚定连接
3.通讯连接
类型
第一类 第二类
第三类
细胞连接类型
连接名称
紧密连接
锚定连接
黏合连接 黏合带 黏合斑
桥粒连接 桥粒
半桥粒
通讯连接
间隙连接
化学突触
主要特征
相邻细胞膜形成封闭链 细胞骨架纤维参与锚定 由微丝介导的细胞连接 细胞或细胞外基质粘着 由中间纤维介导的细胞连接 细胞与基膜之间的连接 连接结构介导细胞通讯 由连接子介导细胞通讯
蛋白聚糖
胶原纤维
➢ 桥粒（spot desmosome） 部位：存在于上皮细胞黏合带下方。 形态特征：相邻细胞经由一纽扣状结构铆接在一起。
细胞膜 桥粒斑 钙黏蛋白 中间纤维 细胞间隙 （25~30nm)
▪ 细胞表面（cell surface）：包围在细胞质外层的 一个复合结构体系和多功能体系，是细胞与外界环 境物质相互作用，并产生各种复杂功能的部位。
▪ 细胞表面的结构以质膜为主体，包括质膜外的细胞 外被和质膜内侧的胞质溶胶。
▪ 细胞表面的特化结构如：膜骨架、鞭毛和纤毛、微 绒毛及细胞的变形足等等，分别与细胞形态的维持、 细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。
一、细胞外被
▪ 与质膜相连接的糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼。 用重金属染料，如钌红染色后，在电镜下可显示厚约 10~20nm的结构，边界不甚明确。
▪ 作用：保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有关。
• 红细胞质膜上的鞘糖脂是ABO血型系统的血型抗原，糖链结构基 本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙 酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。
活动。
分类
1.封闭连接
2.锚定连接
3.通讯连接
类型
第一类 第二类
第三类
细胞连接类型
连接名称
紧密连接
锚定连接
黏合连接 黏合带 黏合斑
桥粒连接 桥粒
半桥粒
通讯连接
间隙连接
化学突触
主要特征
相邻细胞膜形成封闭链 细胞骨架纤维参与锚定 由微丝介导的细胞连接 细胞或细胞外基质粘着 由中间纤维介导的细胞连接 细胞与基膜之间的连接 连接结构介导细胞通讯 由连接子介导细胞通讯
蛋白聚糖
胶原纤维
➢ 桥粒（spot desmosome） 部位：存在于上皮细胞黏合带下方。 形态特征：相邻细胞经由一纽扣状结构铆接在一起。
细胞膜 桥粒斑 钙黏蛋白 中间纤维 细胞间隙 （25~30nm)
第2章上皮组织ppt课件
直径0.1m,长短不等， 内有微丝(肌动蛋白丝) 上端附着于微绒毛顶部, 下端附着于终末网
光镜： 小肠上皮—— 纹状缘（striated border）
肾近曲小管上皮—— 刷状缘（brush border）
功能: 增加细胞表面积
(2)纤毛（cilium） 细胞膜和细胞质在游离 面伸出粗而长的突起 长5~10m 直径0.3~0.5m 内有微管，为9+2结构
（二）结构： 1.分泌部： 由单层腺细胞组成，中央有腔。 泡状和管泡状的分泌部，又称腺泡（acinus） 腺泡分为浆液性、黏液性和混合性三种
①浆液性腺泡：由浆液性腺细胞组成 细胞呈锥形，核圆，靠近基底部。顶部有嗜酸 性酶原颗粒，基底部强嗜碱性。 电镜下见大量粗面内质网和高尔基复合体 功能：主要分泌酶类
(3) 桥粒: 细胞间有20~30nm的间隙,内有 丝状物，在中央形成中间线， 胞质面有附着板及张力丝 功能: 使细胞连接牢固
(4) 缝隙连接: 相邻胞膜高度平行(3nm宽), 内有多个连接小体--由6个 杆状的连接蛋白围成管道
功能:物质交换 信息传递
连接复合体 （junctional complex）:
浆液性腺泡
浆液性腺（分泌部全部由浆液性腺泡组成）
②黏液性腺泡：由黏液性腺细胞组成 细胞呈锥形，核扁圆，位于基底部。核周嗜碱 性，胞质多呈泡沫或空泡状。 电镜下见粗面内质网,高尔基复合体和黏原颗粒 功能：分泌黏液
黏液性腺泡
黏液性腺（分泌部全部由黏液性腺泡组成）
③混合性腺泡： 由黏液性细胞和少量浆液性细胞组成 浆液性细胞位于底部，呈半月形，称浆半月
透明层 致密层
小结
1.被覆上皮的类型及其结构 2.细胞表面的特化结构 3.浆液性细胞和黏液性细胞结构
光镜： 小肠上皮—— 纹状缘（striated border）
肾近曲小管上皮—— 刷状缘（brush border）
功能: 增加细胞表面积
(2)纤毛（cilium） 细胞膜和细胞质在游离 面伸出粗而长的突起 长5~10m 直径0.3~0.5m 内有微管，为9+2结构
（二）结构： 1.分泌部： 由单层腺细胞组成，中央有腔。 泡状和管泡状的分泌部，又称腺泡（acinus） 腺泡分为浆液性、黏液性和混合性三种
①浆液性腺泡：由浆液性腺细胞组成 细胞呈锥形，核圆，靠近基底部。顶部有嗜酸 性酶原颗粒，基底部强嗜碱性。 电镜下见大量粗面内质网和高尔基复合体 功能：主要分泌酶类
(3) 桥粒: 细胞间有20~30nm的间隙,内有 丝状物，在中央形成中间线， 胞质面有附着板及张力丝 功能: 使细胞连接牢固
(4) 缝隙连接: 相邻胞膜高度平行(3nm宽), 内有多个连接小体--由6个 杆状的连接蛋白围成管道
功能:物质交换 信息传递
连接复合体 （junctional complex）:
浆液性腺泡
浆液性腺（分泌部全部由浆液性腺泡组成）
②黏液性腺泡：由黏液性腺细胞组成 细胞呈锥形，核扁圆，位于基底部。核周嗜碱 性，胞质多呈泡沫或空泡状。 电镜下见粗面内质网,高尔基复合体和黏原颗粒 功能：分泌黏液
黏液性腺泡
黏液性腺（分泌部全部由黏液性腺泡组成）
③混合性腺泡： 由黏液性细胞和少量浆液性细胞组成 浆液性细胞位于底部，呈半月形，称浆半月
透明层 致密层
小结
1.被覆上皮的类型及其结构 2.细胞表面的特化结构 3.浆液性细胞和黏液性细胞结构
细胞膜与细胞表面
第四章细胞膜与细胞表面第一节细胞膜与细胞表面特化结构细胞膜(cell membrane)又称质膜(plasma membrane)：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作用。
生物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器。
细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。
它们具有共同的结构特征。
一、细胞膜的结构模型人们用光学显微镜发现了细胞，但到20世纪50年代初，在电镜下显示出了质膜的超微结构。
但人们并未感到惊奇，因为此前细胞生理学家在研究细胞内渗透压时已证明了质膜的存在。
1925年E. Gorter和F. Grendel研究红细胞发现膜脂单层分子为红细胞表面积的二倍，提示了质膜是由双层脂分子构成的。
随后，人们发现质膜的表面张力比油—水界面的表面张力低得多，若脂滴表面吸附有蛋白成分则表面张力降低，因此Davson和Danielli提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。
这一模型影响达20年之久。
1959年，J. D. Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型(unit membrane model)，并推断所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质的单位膜构成。
随后的一些实验，如免疫荧光标记技术等证明，质膜中的蛋白质是可流动的；冷冻蚀刻技术显示了双层膜脂中存在膜蛋白颗粒。
1972年，S. J. Singer和G. Nicolson在此基础上又提出了生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。
这一模型随即得到各种实验结果的支持。
流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。
近年来有人提出脂筏模型(lipid rafts model)，即在生物膜上富含胆固醇, 形成有序的脂相，如同“脂筏”一样, 并载有各种蛋白。
《细胞表面及特化》课件
03
脂质的异常代谢或组成可以导致多种疾病，如肥胖 、心血管疾病、神经系统疾病等。
03
细胞表面特化的功能
细胞识别与黏附
细胞识别
细胞表面特化结构可以识别其他细胞 或分子，如受体和配体，通过这种识 别，细胞能够感知外部环境并作出反 应。
黏附作用
细胞表面的糖蛋白等特化结构可以与 其他细胞或基质进行黏附，维持细胞 的形态和位置。
细胞生长与分化
生长调控
细胞表面的生长因子受体等特化结构 可以感知生长因子的信号，调控细胞 的生长和分裂。
细胞分化
在发育过程中，细胞表面的特化结构 可以诱导细胞向特定方向分化，形成 不同类型的组织和器官。
细胞信息传递
信号转导
细胞表面的受体可以接收来自激素、神经递质等物质的信号，通过信号转导途径将信号传递到细胞内 部，影响细胞的生理功能。
THANKS
感谢观看
细胞表面组分的分离与鉴定
细胞表面组分的分
离
利用细胞表面标记、亲和吸附等 技术，将细胞表面的蛋白质、糖 类等组分分离出来。
蛋白质组学技术
利用质谱、色谱等技术对分离的 蛋白质进行鉴定，确定其氨基酸 序列和修饰情况。
糖类组学技术
利用糖链分离、糖谱分析等技术 对细胞表面的糖类进行鉴定，确 定其糖型和连接方式。
细胞表面分子相互作用的研究
免疫共沉淀技术
01
利用特异性抗体与细胞表面分子结合，通过洗脱和分离，研究
分子间的相互作用。
荧光共振能量转移技术
02
通过标记细胞表面分子，利用荧光信号的变化，实时监测分子
间的相互作用。
蛋白质芯片技术
03
将细胞表面分子固定在芯片上，与性。
细胞表面特化与疾病关联的研究
脂质的异常代谢或组成可以导致多种疾病，如肥胖 、心血管疾病、神经系统疾病等。
03
细胞表面特化的功能
细胞识别与黏附
细胞识别
细胞表面特化结构可以识别其他细胞 或分子，如受体和配体，通过这种识 别，细胞能够感知外部环境并作出反 应。
黏附作用
细胞表面的糖蛋白等特化结构可以与 其他细胞或基质进行黏附，维持细胞 的形态和位置。
细胞生长与分化
生长调控
细胞表面的生长因子受体等特化结构 可以感知生长因子的信号，调控细胞 的生长和分裂。
细胞分化
在发育过程中，细胞表面的特化结构 可以诱导细胞向特定方向分化，形成 不同类型的组织和器官。
细胞信息传递
信号转导
细胞表面的受体可以接收来自激素、神经递质等物质的信号，通过信号转导途径将信号传递到细胞内 部，影响细胞的生理功能。
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细胞表面组分的分离与鉴定
细胞表面组分的分
离
利用细胞表面标记、亲和吸附等 技术，将细胞表面的蛋白质、糖 类等组分分离出来。
蛋白质组学技术
利用质谱、色谱等技术对分离的 蛋白质进行鉴定，确定其氨基酸 序列和修饰情况。
糖类组学技术
利用糖链分离、糖谱分析等技术 对细胞表面的糖类进行鉴定，确 定其糖型和连接方式。
细胞表面分子相互作用的研究
免疫共沉淀技术
01
利用特异性抗体与细胞表面分子结合，通过洗脱和分离，研究
分子间的相互作用。
荧光共振能量转移技术
02
通过标记细胞表面分子，利用荧光信号的变化，实时监测分子
间的相互作用。
蛋白质芯片技术
03
将细胞表面分子固定在芯片上，与性。
细胞表面特化与疾病关联的研究
细胞膜表面的特化结构
三.物质的跨膜运输 （一）被动运输 1.简单扩散 2.协助扩散（或称促进扩散） （二）主动运输 1.ATP直接提供能量的运输 2.协同运输 （三）内吞与外排作用（胞吞与胞吐） 1.内吞作用 2.外排作用
四.细胞连接
（一）紧密连接 （二）锚定连接
1.桥粒与半桥粒 2.粘合带与粘合斑 （三）通讯连接 1.间隙连接 2.胞间连丝
Figure 10-11a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Figure 10-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Adhesion Belt
Plasmodesmata
间
LDL endocytosis
Clathrin coated piton the cytosolic face of a cell
SNAREs
SNAREs in vesicle transport
Cell Membrane 细胞质膜
内容提要
一. 细胞膜的基本组成 （一）膜酯 1.磷脂 2.糖酯 3.胆固醇 （二）膜蛋白 1.膜整合蛋白 2.外周蛋白 （三）膜糖类
二.细胞膜的结构模型与特性
（一）细胞膜的主要结构模型 1.单位膜模型 2.流体镶嵌模型
（二）细胞膜的不对称性和流动性 1.膜的不对称性 2.膜的流动性
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鞭毛（如精子和眼虫）在液体
中穿行；如气管和输卵管上皮
细胞的表面纤毛，虽然细胞本
体不动，纤毛的摆动可推动物
质越过细胞表面，进行物质运
送。
精品课件
人气管上皮细胞表面的纤毛
细菌表面的鞭毛
9
细胞表面的一种特化结构---细胞连接
精品课件
相邻细胞表面形成的各种连接装置 ——细胞连接（cell junction)
10
细胞连接(cell junction）
定 义：各种组织中的细胞按一定的排列方式互相接触,
相邻细胞表面形成的各种连接装置。 人 小 肠 壁 示 意 图
精品课件
11
细胞连接的类型
类型 封闭连接 锚定连接
通讯连接
结构分类
主要特征
主要分布
紧密连接
黏合连接 黏合带 黏着斑
桥粒连接 桥粒 半桥粒
相邻细胞膜形成封闭链
功 能: 支持保护，细胞识别，细胞粘附，免疫应答，
运动迁移，物质转运，信号转导，衰老病变等。
细胞外被
糖单位
脂双层
精品课件
3
胞质溶胶
细胞识别
细胞与细胞之间相互辨认和鉴别。
举 例： 受精（结合素）；
巨噬细胞吞噬衰老的红细胞（唾液酸失去）； 抗原提呈细胞激活T细胞（细胞表面分子）。
精品课件
4
接触抑制
体外培养的正常细胞,当贴壁生长成单层，细胞到达一定 密度相互接触时，细胞表面糖基转移酶活性增强，细胞外被 糖基化作用加快，糖链接触延伸，使细胞表面许多反应受到 遮蔽，抑制表面调节装置（膜受体——溶胶层的微丝和微管） 的功能活动，细胞的生长和增殖受到抑制。
细胞表面及其特化结构
精品课件
1
细胞表面(cell surface)
定 义：包围在细胞质外层的复合的结构体系和多功能体系，是
细胞之间或细胞与环境相互作用并产生各种复杂功能的部位。
精品课件
2
细胞表面的结构和功能
结 构: 细胞膜，细胞外被，膜下溶胶层，细胞连接和细胞表
面的特化结构(如鞭毛，纤毛，微绒毛，细胞内褶)。
肌动蛋白纤维参与锚定 细胞与细胞连接
细胞与外基质连接
上皮细胞、脑微 血管内皮细胞
上皮细胞 上皮细胞基部
中间纤维参与锚定 细胞与细胞连接 细胞与外基质连接
心肌细胞、上皮细胞 上皮细胞基部
间隙连接 由连接子介导细胞通讯
化学突触
神经突触通讯
精品课件
大多数动物组织细胞 神经元和神经-肌细胞间
12
紧密精连品课接件 Tight junctions
加强细胞机械连接 介导细胞之间通讯
代谢偶联：亲水性通道 离子偶联：离子通道
精品课件
离子
离子
22
例子 间隙连接介导细胞通讯参与心脏有节律按次序收缩与舒张
精品课件
23
间隙连接新功能的发现
间隙连接蛋白的粘附功能
神经迁移 肿瘤细胞转移？
精品课件
24
化学突精品触课件chemical synapse
25
肌动蛋白纤维
19
间隙连接的结构组成
连接子 由6个连接子蛋白组成
相邻细胞间两个连接子对接形成通道
精品课件
连接子蛋白
四次跨膜蛋白，种类多于20种 组织细胞特异性：心肌细胞为Cx43
传导细胞为Cx40
20
连接子的类型及对接方式
异源连接子：由不同的连接子蛋白构成
同源连接子：由6个相同的连接子蛋白构成
精品课件
21
间隙连接的功能
的物质交换，如小肠上的微
绒毛。肿瘤细胞对葡萄糖和
氨基酸的需求量都很大，因
而大都带有大量微绒毛。
精品课件
7
皱褶和内褶
细胞表面有一种扁形突起，
称为皱褶（ruffle）或片足（
lamllipodia）。皱褶在形态 上不同于微绒毛，它宽而扁， 在巨噬细胞的表面上普遍存在 着皱褶结构，与吞噬颗粒物质 有关。
4. Freidin M, et al. 2009. Connexin 32 increases the proliferative response of Schwann cells to
neuregulin-1 (Nrg1). Proc Natl Acad Sci U S A. 106(9):3567-72 5. Jiang, J. X. & Gu, S. 2005. Gap junction- and hemichannel-independent actions of connexins. Biochim. Biophys. Acta 1711: 208-214.
中间纤维
半桥粒
精品课件
紧密连接 黏合带 桥粒 间隙连接
黏着斑
26
进一步学习的阅读资料
细胞连接专业网站：/ 相应的综述文章：
1. Macara, I. G. et al. 2006. Closing the GAP between polarity and vesicle transport. Cell 125: 419-421. 2. Maeda S, et al. 2009. Structure of the connexin 26 gap junction channel at 3.5 A resolution. Nature 458(7238):597-602. 3. Kawasaki A, et al. 2009. Modulation of connexin 43 in rotenone-induced model of Parkinson's disease. Neuroscience 160(1):61-68.
内褶（infolding）是质膜
由细胞表面内陷形成的结构， 同样具有扩大细胞表面积的作 用。这种结构常见于液体和离 子交换活动比较旺盛的细胞。
精品课件
巨噬细胞表面的皱褶 8
纤毛和鞭毛
纤毛（cilia）和鞭毛（
flagella）是细胞表面伸出的
条状运动装置。二者都来源于
中心粒，由9+2微管构成。有
的细胞靠纤毛（如草履虫）或
13
紧精品密课件连接示意图源自14锚定精连品课接件 anchoring junction
15
上皮精组品课织件 中的锚定连接
16
精品黏课件合带和黏着斑
17
桥粒
半桥粒
精品课件
18
间隙连接(gap junction) 动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式
connexon
精品课件 细胞表面连接子扫描电镜图
精品课件
5
细胞表面的特化结构
质膜常带有许多特化
的附属结构。如：微绒
毛、褶皱、纤毛、鞭毛
等等，这些特化结构在
细胞执行特定功能方面
具有重要作用。由于其
结构细微，多数只能在
电镜下观察到。
精品课件
6
微绒毛
细胞表面伸出的细长指状
突起，广泛存在于动物细胞
表面，直径约为0.1μm。微
绒毛的存在扩大了细胞的表
面积，有利于细胞同外环境