医学细胞生物学细胞表面及其特化结构全面课件.pptx
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- 医学 细胞生物学 细胞 表面 及其 特化 结构 全面 课件
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1、细胞表面及其特化结构细胞表面及其特化结构 细胞表面(cell surfacecell 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:微绒毛、鞭毛和纤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1020nm的结构,边界不甚明确。作用:保护,细胞识别,参与细胞的物质运输,形态形成与分化等过
2、程。电镜下的细胞表面电镜下的细胞表面细胞表面结构示意图 跨膜糖蛋白吸附的糖蛋白跨膜蛋白聚糖细胞外被(糖萼)脂双层胞质溶胶细胞外空间糖脂二、胞质溶胶 胞质溶胶是位于细胞质膜下约0.10.2m厚的由高浓度的蛋白质组成的较粘滞无结构的液体物质,也称为溶胶层。作用:维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。三、细胞表面的特殊结构 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。(一)微绒毛(microvillus)电镜下观察微绒毛是由细胞膜和细胞质形成的指状突起,直径约为电镜下观察微绒毛是由细胞膜和
3、细胞质形成的指状突起,直径约为0.1m0.1m,长约,长约0.20.21.0m1.0m,广泛存在于动物细胞表面。,广泛存在于动物细胞表面。作用:扩大了细胞的表面积,增加了细胞游离面吸收和接受刺激的能力。如小肠作用:扩大了细胞的表面积,增加了细胞游离面吸收和接受刺激的能力。如小肠微绒毛,使细胞表面积扩大了微绒毛,使细胞表面积扩大了3030倍,扩大吸收面积,增加细胞的吸收功能。倍,扩大吸收面积,增加细胞的吸收功能。SEM image of alveolar(Lung)macrophage attacking E.coli.(Show ruffle on the cell surface)(二)褶皱
4、(ruffle)细胞表面的扁形突起,也称为片足(lamellipodia)。在巨噬细胞的表面上,普遍存在着褶皱结构,与吞噬颗粒物质有关。(三)细胞内褶内褶(infolding)是质膜由细胞表面内陷形成的结构,以相反的方向扩大了细胞的表面积。这种结构常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞。肾近曲小管上皮细胞之基底褶及其中的线粒体16000 (四)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。二者在发生和结构上并没有什么差别。纤毛和鞭毛都来源于中心粒。其详细结构和功能可参见细胞骨架一章。Human sperm 细胞间的连接细胞间的连接cell junctio
5、n细胞连接(cell junction):相邻细胞间形成一定的连接装置,加强细胞的机械联系和组织的牢固性,并协调细胞间的代谢活动。细胞连接类型类型连接名称主要特征第一类封闭连接(紧密连接)相邻细胞膜形成封闭链第二类锚定连接细胞骨架纤维参与锚定 黏合连接 黏合带 黏合斑由微丝介导的细胞连接细胞或细胞外基质粘着 桥粒连接 桥粒由张力丝介导的细胞连接 半桥粒细胞与基膜之间的连接第三类通讯连接连接结构介导细胞通讯 间隙连接由连接子介导细胞通讯 化学突触神经突触通讯一.紧密连接(tight junction)分布:广泛分布于各种上皮细胞管腔面细胞间隙顶端。如:消化道、血管、膀胱、生殖道等。细胞膜 细胞间
6、隙跨 膜 蛋 白结构特点:功能1)封闭上皮细胞 的间隙,保证 组织内环境的 稳定性。2)保证物质转运 的方向性。紧密连接细胞间隙细胞膜葡萄糖被动运输载体蛋白Na/葡萄糖协同转运蛋白由不正常胶原纤维形成导致的坏血病细胞表面的特化结构如:微绒毛、鞭毛和纤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)微绒毛(microvillus)微丝束 (肌动蛋白纤维)电镜下观察微绒毛是由细胞膜和细胞质形成的指状突起,直径约为0.显著特点是多态性:可以含有不同氨基酸序列核二、锚定连接(anchoring junction)骨架纤维 细胞膜胞内附着蛋白跨膜连接蛋白胞外空隙胞外
7、基质黏合连接:包括黏合带和黏合斑黏合连接:包括黏合带和黏合斑l部位:黏合带位于上皮细胞顶端紧密连接的下方部位:黏合带位于上皮细胞顶端紧密连接的下方紧密连接紧密连接(黏合带)中间连接(黏合带)中间连接 微丝束微丝束 (肌动蛋白纤维)(肌动蛋白纤维)细胞间隙细胞间隙(15-20nm)(15-20nm)l形态特征形态特征l作用:增强组织支持、抵抗机械张力的重要作用。作用:增强组织支持、抵抗机械张力的重要作用。-S-S-S-S-肌动蛋白细胞膜黏合斑蛋白纤粘连蛋白受体纤粘连蛋白蛋白聚糖胶原纤维(adhesion plaque)桥粒(桥粒(spot desmosome)l部位:存在于上皮细胞黏合带下方。部
8、位:存在于上皮细胞黏合带下方。l形态特征:相邻细胞经由一纽扣状结构铆接在一起。形态特征:相邻细胞经由一纽扣状结构铆接在一起。细胞膜细胞膜 细胞间隙细胞间隙钙黏蛋白钙黏蛋白中间纤维中间纤维桥粒斑桥粒斑(2525 30nm)30nm)桥粒连接:在皮肤、心肌、消化道上皮、子宫和阴道上皮细胞中特别丰富。细胞膜基底膜中间纤维l作用:桥粒与半桥粒:它们似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来作用:桥粒与半桥粒:它们似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来,起支持,附着,抵抗外界压力与张力的作用。起支持,附着,抵抗外界压力与张力的作用。整联蛋白半桥粒半桥粒(hemidesmosome)l形态与桥粒类似,但半
9、桥粒是细胞与其下方的基底膜相连形态与桥粒类似,但半桥粒是细胞与其下方的基底膜相连。总之:锚定连接将相邻细胞的骨架系统与细胞或细胞外基质相连形成总之:锚定连接将相邻细胞的骨架系统与细胞或细胞外基质相连形成一个坚挺,有序的细胞群体。一个坚挺,有序的细胞群体。锚定连接锚定连接与与中间纤维中间纤维的锚定连接的锚定连接桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒与与肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维的锚定连接的锚定连接黏合连接黏合连接9-10nm细胞膜细胞间隙2-4nm连接子跨膜蛋白亚单位孔 道1.5nm1.5nm两个连接子为一个缝隙连接单位(缝隙连接的基本单位)三三.通讯连接通讯连接 communicating junction类
10、型:缝隙连接、化学突触、胞间连丝类型:缝隙连接、化学突触、胞间连丝缝隙连接:细胞间隙中丛集圆柱状颗粒缝隙连接:细胞间隙中丛集圆柱状颗粒-连接子或连接小体连接子或连接小体动物细胞显示缝隙连接相邻细胞膜相邻细胞对应连接子通道由6个亚单位构成的连接子1.5nm亲水通道l代谢偶联:小分子代谢物和信号分子(分子量小于代谢偶联:小分子代谢物和信号分子(分子量小于1500KD)1500KD)即可即可通过缝隙连接的通道,由一个细胞进入与之相邻的另一个细胞。通过缝隙连接的通道,由一个细胞进入与之相邻的另一个细胞。控制细胞分化、保持发育一致。控制细胞分化、保持发育一致。l电偶联:带电离子通过缝隙连接通道由一个细胞
11、直接进入另一个电偶联:带电离子通过缝隙连接通道由一个细胞直接进入另一个细胞,使动作电位迅速在细胞之间传播。细胞,使动作电位迅速在细胞之间传播。协调组织功能活动。协调组织功能活动。缝隙连接的作用:缝隙连接的作用:化学突触:存在于神经细胞间和神经细胞与肌细胞的接触化学突触:存在于神经细胞间和神经细胞与肌细胞的接触 部位部位,通过释放神经递质来传导神经冲动。通过释放神经递质来传导神经冲动。组成:突触前膜、突触间隙和突触后膜组成:突触前膜、突触间隙和突触后膜微绒毛紧密连接粘着带桥粒角质纤维间隙连接半桥粒基底层 细胞外基质细胞外基质extracellular matrix,ECM概念:细胞外基质(ext
12、racellular matrix,ECM)是指分部于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的纤维凝胶网络结构。主要由凝胶样基质和纤维网架构成。功能:粘连;支持;改变细胞微环境;信号功能。类型:氨基聚糖与蛋白聚糖、胶原和弹性蛋白、非胶原糖蛋白(黏着糖蛋白):层粘连蛋白和 纤粘连蛋白n 结构:结构:氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的长链多糖氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的长链多糖二糖单位之一是氨基己糖二糖单位之一是氨基己糖 (氨基葡萄糖或氨基半乳糖氨基葡萄糖或氨基半乳糖)糖醛酸糖醛酸(葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸)(葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸)n 类型:类型:透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝
13、素、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等。肝素和硫酸角质素等。(一)氨基聚糖与蛋白聚糖氨基聚糖氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAG)氨基聚糖的分子特性及组织分布氨基聚糖的分子特性及组织分布氨基聚糖氨基聚糖二糖单位二糖单位硫酸基硫酸基分布组织分布组织透明质酸透明质酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸,N N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖0 0结缔组织、皮肤、软骨、玻璃体、滑液结缔组织、皮肤、软骨、玻璃体、滑液硫酸软骨素硫酸软骨素葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸,N-N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖0.2-2.30.2-2.3软骨、角膜、骨、皮肤、动脉软骨、角膜、骨、皮肤、动脉硫酸皮肤素硫酸皮
14、肤素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-N-乙乙酰葡萄糖酰葡萄糖1.0-2.01.0-2.0皮肤、血管、心、心瓣膜皮肤、血管、心、心瓣膜硫酸硫酸乙酰肝素乙酰肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-N-乙乙酰葡萄糖酰葡萄糖0.2-3.00.2-3.0肺、动脉、细胞表面肺、动脉、细胞表面肝素肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-N-乙乙酰葡萄糖酰葡萄糖2.0-3.02.0-3.0肺、肝、皮肤、肥大细胞肺、肝、皮肤、肥大细胞硫酸角质素硫酸角质素半乳糖半乳糖,N-N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖0.9-1.80.9-1.8软骨、角膜、椎间盘软骨、角膜、椎间盘n氨基聚
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