细胞生物学 第三章 细胞膜与细胞表面

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1、第四节第四节 细胞表面细胞表面 定义定义：指包围在细胞质外层的一个复合的：指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系。结构体系和多功能体系。结构结构：包括细胞膜、细胞被、膜下胞质溶：包括细胞膜、细胞被、膜下胞质溶胶层、细胞连接和细胞膜特化结构，如鞭毛、胶层、细胞连接和细胞膜特化结构，如鞭毛、纤毛和微绒毛等。纤毛和微绒毛等。一、细胞表面的结构和功能一、细胞表面的结构和功能细胞表面的结构细胞表面的结构 功能功能：与细胞的生理活动、相互识别、黏合、：与细胞的生理活动、相互识别、黏合、物质运输、信号传递、细胞运动、生长分化、衰物质运输、信号传递、细胞运动、生长分化、衰老及病理过程都有密切关系。

2、老及病理过程都有密切关系。细胞外被（细胞外被（cell coat）结构结构：存在于动存在于动物细胞表面，是由质物细胞表面，是由质膜中的糖蛋白和糖脂膜中的糖蛋白和糖脂向外伸出的寡糖链部向外伸出的寡糖链部分组成。分组成。功能功能：除对细胞有保护作用外，还参与细胞除对细胞有保护作用外，还参与细胞间的识别，对细胞增殖的接触抑制以及细胞间的间的识别，对细胞增殖的接触抑制以及细胞间的黏着性都起着重要作用。黏着性都起着重要作用。胞质溶胶层胞质溶胶层 结构结构：细胞膜下细胞膜下0.1nm0.2nm的溶胶层，称的溶胶层，称胞质溶胶层，其中含高浓度的蛋白质、较多的微管、胞质溶胶层，其中含高浓度的蛋白质、较多的微管

3、、微丝，无核糖体和线粒体。微丝，无核糖体和线粒体。功能功能：这部分物质具有相当大的抗张强度，这部分物质具有相当大的抗张强度，对于维持细胞的极性、形态和运动是很重要的。此对于维持细胞的极性、形态和运动是很重要的。此外，也与胞吞、胞吐作用及越膜调控有关。外，也与胞吞、胞吐作用及越膜调控有关。越膜控制越膜控制：当细胞表面糖蛋白（受体或抗原）当细胞表面糖蛋白（受体或抗原）与外来分子结合时，引起膜下微丝或微管的运动，与外来分子结合时，引起膜下微丝或微管的运动，使质膜上糖蛋白的分布发生变化，由分散变为聚集使质膜上糖蛋白的分布发生变化，由分散变为聚集状态，这种现象叫越膜控制。状态，这种现象叫越膜控制。细胞表

4、面的特化结构细胞表面的特化结构 最明显的特化结构有最明显的特化结构有：微绒毛微绒毛 内褶内褶 纤毛纤毛 鞭毛鞭毛 一些暂时的结构：变形足、皱褶一些暂时的结构：变形足、皱褶巨噬细胞表面的皱褶巨噬细胞表面的皱褶 1.微绒毛（微绒毛（microvillus）结构结构：广泛存在于动物细胞的游离表面，是细胞表广泛存在于动物细胞的游离表面，是细胞表面伸出的细长指状突起，直径面伸出的细长指状突起，直径0.1m，长，长0.21.0m。表面是质膜，内部是细胞质的延伸部分。表面是质膜，内部是细胞质的延伸部分。中心有许多纵向平行的细丝，直达微绒毛的中心有许多纵向平行的细丝，直达微绒毛的顶端，细丝根部埋藏在终末网中。

5、顶端，细丝根部埋藏在终末网中。终末网终末网（terminal web）：）：是上皮细胞质膜是上皮细胞质膜下方，平行于质膜的微丝网。下方，平行于质膜的微丝网。糖萼与微绒毛的电镜照片糖萼与微绒毛的电镜照片 功能功能：扩大细胞的表面积，有利于细胞的扩大细胞的表面积，有利于细胞的吸收作用。吸收作用。据统计，每个小肠上皮细胞有据统计，每个小肠上皮细胞有10003000根微绒毛，使上皮细胞表面积扩大根微绒毛，使上皮细胞表面积扩大2030倍，倍，这有利于吸收大量的营养物质。这有利于吸收大量的营养物质。2.细胞内褶（细胞内褶（cell infolding）结构结构：是是指细胞膜折叠地伸入细胞体内部指细胞膜折叠

6、地伸入细胞体内部。功能功能：扩大细胞表面积，有利于离子和液体扩大细胞表面积，有利于离子和液体的交换。的交换。细胞内褶细胞内褶通常见于通常见于液体及离子交换频繁的细液体及离子交换频繁的细胞中，以肾小管上皮细胞基部的内褶最为典型。胞中，以肾小管上皮细胞基部的内褶最为典型。二、细胞连接二、细胞连接 定义定义：各细胞间为了必需的相互联系，相：各细胞间为了必需的相互联系，相邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结构称为细胞连接。构称为细胞连接。功能功能：是加强细胞间的机械联系，沟通细：是加强细胞间的机械联系，沟通细胞间物质交流与信息传递的作用，将众多的相胞间物质交

7、流与信息传递的作用，将众多的相关细胞联结成为一个协调活动的统整体。关细胞联结成为一个协调活动的统整体。分类分类：按照结构和功能特点，可分为：按照结构和功能特点，可分为紧密紧密连接连接、黏合连接黏合连接和和缝隙连接缝隙连接三类三类 。分布分布：在动物体内，除血细胞及结缔组织细在动物体内，除血细胞及结缔组织细胞以外，其他细胞都存在细胞连接，但在不同的胞以外，其他细胞都存在细胞连接，但在不同的组织，其数量和方式是各不相同的。组织，其数量和方式是各不相同的。类型类型：按照其按照其结构结构和和功能功能特点，特点，分为三类分为三类：紧密连接紧密连接 黏合连接黏合连接 缝隙连接缝隙连接 柱状上皮细胞各种细胞

8、连接柱状上皮细胞各种细胞连接 紧密连接（紧密连接（tight junction）分布分布：体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面的相体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面的相邻面。邻面。结构结构：是一种将相邻细胞膜网状嵌合在一起的连接是一种将相邻细胞膜网状嵌合在一起的连接方式，将连接处的细胞间隙封闭。方式，将连接处的细胞间隙封闭。相邻细胞的膜嵌入蛋白相互融合形成相邻细胞的膜嵌入蛋白相互融合形成连接蛋连接蛋白白。多数连接蛋白相连形成条索状，称为多数连接蛋白相连形成条索状，称为封闭线封闭线或或对合线对合线。封闭线交织成封闭线交织成网网状状，将相邻的细胞，将相邻的细胞膜嵌合在一起。膜嵌合在一起。细胞骨架丝与连细胞骨架丝

9、与连接蛋白相连。接蛋白相连。功能功能：将相邻细胞膜联结在一起。将相邻细胞膜联结在一起。封闭细胞间隙，阻止物质从细胞之间通过，封闭细胞间隙，阻止物质从细胞之间通过，保证转运活动的方向性。保证转运活动的方向性。阻止了膜转运蛋白的扩散，将其限制在各自阻止了膜转运蛋白的扩散，将其限制在各自的部位。的部位。黏合连接（黏合连接（adhering junction）或称或称桥粒（桥粒（desmosome），机械地将细胞黏），机械地将细胞黏着在一起。着在一起。根据结构又可分为根据结构又可分为：带状桥粒带状桥粒 点状桥粒点状桥粒 半桥粒半桥粒 1.带状桥粒带状桥粒（belt desmosome）又称又称黏合带黏

10、合带或或中间连接中间连接。分布分布：常位于紧密连接的下方。常位于紧密连接的下方。结构结构：相邻的质膜并不融合，有相邻的质膜并不融合，有1520nm的间隙，间的间隙，间隙内有隙内有钙黏蛋白，钙黏蛋白，是一种跨膜糖蛋白是一种跨膜糖蛋白。它通过它通过连环蛋白连环蛋白与胞质内与胞质内肌动蛋白细丝肌动蛋白细丝相连。相连。同种细胞的钙黏蛋白在间隙内作用，使相邻同种细胞的钙黏蛋白在间隙内作用，使相邻细胞黏合。细胞黏合。功能功能：具有连接和支持作用，它能将细胞箍具有连接和支持作用，它能将细胞箍着并连成一片，有固着相邻细胞的作用。着并连成一片，有固着相邻细胞的作用。2 2点状桥粒点状桥粒（spot desmos

11、ome）又称又称粘着斑粘着斑（macula adherens）。）。分布分布：位于带状桥粒的下方。位于带状桥粒的下方。结构结构：是相邻细胞间纽扣样的接触点，直接是相邻细胞间纽扣样的接触点，直接将两个细胞铆在一起。将两个细胞铆在一起。电镜下，点状桥粒区的相邻细胞膜之间，有电镜下，点状桥粒区的相邻细胞膜之间，有宽约宽约25nm25nm的的细胞间隙细胞间隙，充有丝状物质，其中央显示，充有丝状物质，其中央显示有一条有一条中央线中央线，是相邻细胞膜表面的糖链等黏着物，是相邻细胞膜表面的糖链等黏着物质重叠形成的。质重叠形成的。桥粒连接的电镜照片桥粒连接的电镜照片（两个皮肤细胞的桥粒连接）（两个皮肤细胞的桥

12、粒连接）中央线中央线胞质斑胞质斑张力丝张力丝 连接处细胞膜内侧胞质面，有对称而平行的连接处细胞膜内侧胞质面，有对称而平行的电子密度高的两个圆盘形斑，称为电子密度高的两个圆盘形斑，称为胞质斑胞质斑。斑内侧细胞质中有大量的斑内侧细胞质中有大量的张力丝张力丝，汇集并附，汇集并附着在胞质斑后又折回细胞质中。着在胞质斑后又折回细胞质中。功能功能：为坚韧的细胞连接点。通常在易受牵拉的为坚韧的细胞连接点。通常在易受牵拉的组织结构中，桥粒最为丰富。例如：组织结构中，桥粒最为丰富。例如：口腔、食道、皮肤等处的复层鳞状上皮细口腔、食道、皮肤等处的复层鳞状上皮细胞。胞。3半桥粒半桥粒（hemidesmosome）分

13、布分布：位于上皮组织和结缔组织的交界面。位于上皮组织和结缔组织的交界面。结构结构：具有半个点状桥粒的结构，形态与完具有半个点状桥粒的结构，形态与完整的桥粒相仿，只是相当于桥粒的整的桥粒相仿，只是相当于桥粒的 1/2。功能功能：将上皮细胞铆在基底膜上，防止上皮将上皮细胞铆在基底膜上，防止上皮细胞与基底膜脱离。细胞与基底膜脱离。半桥粒半桥粒 缝隙连接（缝隙连接（gap junction）或称或称间隙连接间隙连接，是动物细胞间最普遍存在的一，是动物细胞间最普遍存在的一种细胞连接。种细胞连接。分布分布：多见于上皮细胞深部侧表面。多见于上皮细胞深部侧表面。结构结构：是相邻细胞接触面积较大的盘状结构装是相

14、邻细胞接触面积较大的盘状结构装置，此处相邻的细胞膜之间隔以置，此处相邻的细胞膜之间隔以2nm的间隙。的间隙。细胞膜上的细胞膜上的6个哑铃形的个哑铃形的连接蛋白连接蛋白围成一个中围成一个中空的圆筒状结构，中央有直径为空的圆筒状结构，中央有直径为2nm的隧道，称的隧道，称为为连接子连接子。相邻细胞膜上相邻细胞膜上的两个连接子形成的两个连接子形成联结两个细胞的通联结两个细胞的通道道。数百至数千个数百至数千个成对的连接子则组成对的连接子则组成一个成一个盘形的缝隙盘形的缝隙连接装置连接装置。功能功能：除了使细胞牢固的连接外，主要进行除了使细胞牢固的连接外，主要进行细胞间通讯，以协调相关细胞的生理活动。细

15、胞间通讯，以协调相关细胞的生理活动。缝隙连接是细胞通讯的一种结构基础。缝隙连接是细胞通讯的一种结构基础。细胞膜的功能细胞膜的功能：为细胞的生命活动提供相对稳定的内环为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；境；选择性的物质运输；选择性的物质运输；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传递；息跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；效而有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；接；参与形成具有不同功能的细胞表面特化参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。结构。第五节第五

16、节 细胞膜与疾病细胞膜与疾病u 膜流动性异常膜流动性异常u 膜转运系统异常膜转运系统异常u 膜受体异常膜受体异常u 细胞膜与肿瘤细胞膜与肿瘤u 膜膜流动性流动性异常异常 呼吸窘迫综合症：呼吸窘迫综合症：早产儿出现的早产儿出现的呼吸窘迫综合症是由于肺泡内侧呼吸窘迫综合症是由于肺泡内侧表面活性物质中卵磷脂表面活性物质中卵磷脂/鞘磷脂比例过低，影响肺鞘磷脂比例过低，影响肺泡内表面膜的流动性，而使泡内表面膜的流动性，而使CO2和和O2的交换不能正的交换不能正常进行而引起的。常进行而引起的。u 膜转运系统异常膜转运系统异常 胱氨酸尿症胱氨酸尿症：是一种遗传性膜转运异常疾病。是一种遗传性膜转运异常疾病。患

17、者由于基因突变导致肾小管上皮细胞转运患者由于基因突变导致肾小管上皮细胞转运胱胱氨酸及二氨基氨基酸氨酸及二氨基氨基酸（赖氨酸、精氨酸及鸟氨酸）（赖氨酸、精氨酸及鸟氨酸）的载体蛋白缺陷的载体蛋白缺陷，对肾小球滤出的原尿中四种氨基，对肾小球滤出的原尿中四种氨基酸重吸收发生障碍，尿中四种氨基酸排出过量。酸重吸收发生障碍，尿中四种氨基酸排出过量。因为因为胱氨酸胱氨酸不易溶于水，当病人每日尿中排出不易溶于水，当病人每日尿中排出量达量达0.50.51g1g时，超过饱和浓度，胱氨酸从尿中析时，超过饱和浓度，胱氨酸从尿中析出结晶，形成尿路结石，引起肾损伤。出结晶，形成尿路结石，引起肾损伤。u 膜受体异常膜受体异

18、常 家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症：患者患者LDL受体蛋白受体蛋白基因缺陷基因缺陷，使细胞膜上，使细胞膜上LDL受体缺陷受体缺陷，不能有效地摄取血液中的胆固醇，结果，不能有效地摄取血液中的胆固醇，结果引起引起血液中胆固醇浓度升高血液中胆固醇浓度升高，引起病人过早地发生，引起病人过早地发生动脉粥样硬化动脉粥样硬化，甚至引起心肌梗死突然发作而死亡。，甚至引起心肌梗死突然发作而死亡。13岁的安徽女孩晶晶患家岁的安徽女孩晶晶患家族性高胆固醇血症，皮肤有族性高胆固醇血症，皮肤有黄色脂肪瘤，后因心衰死亡。黄色脂肪瘤，后因心衰死亡。LDL受体缺陷包括：受体缺陷包括：受体数目减少受体数目减少 受体结构异

19、常受体结构异常 受体数目减少受体数目减少 患者患者LDL受体蛋白基因缺陷，引起细胞膜上受体蛋白基因缺陷，引起细胞膜上LDL受体先天缺损，数目减少。受体先天缺损，数目减少。重型纯合子病人：重型纯合子病人：LDL受体只有正常人的受体只有正常人的3.6%，血中的胆固醇高出，血中的胆固醇高出6倍倍，常在，常在20岁岁前因动脉前因动脉硬化死于冠心病。硬化死于冠心病。轻型杂合子病人：轻型杂合子病人：LDL受体只有正常人的受体只有正常人的1/2，可能在可能在40岁前岁前发生动脉硬化、冠心病。发生动脉硬化、冠心病。受体结构异常受体结构异常 受体数目正常；受体数目正常；受体的受体的有被小窝结合部位缺有被小窝结合

20、部位缺失失，不能被固定在有被小窝处；，不能被固定在有被小窝处；或者或者受体与受体与LDL结合部位有结合部位有缺陷缺陷，不能与，不能与LDL结合。结合。患儿男患儿男,10岁岁6个月。因自幼个月。因自幼皮肤多发黄色脂肪瘤皮肤多发黄色脂肪瘤小小 结结 1离子梯度驱动的主动运输是一种间接的离子梯度驱动的主动运输是一种间接的主动运输。主动运输。2膜泡运输可分为内吞作用和胞吐作用。膜泡运输可分为内吞作用和胞吐作用。3内吞作用可分为吞噬作用、胞饮作用和内吞作用可分为吞噬作用、胞饮作用和受体介导的内吞作用。受体介导的内吞作用。4膜抗原多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和膜抗原多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂，具有特定

21、的抗原性，是表示细胞属性的标糖脂，具有特定的抗原性，是表示细胞属性的标志。志。5 ABO 和和MN血型抗原都是红细胞膜上的血型抗原都是红细胞膜上的糖蛋白，前者的抗原性是由其糖链决定的。后者糖蛋白，前者的抗原性是由其糖链决定的。后者的与其糖链和蛋白质两部分均有关系。的与其糖链和蛋白质两部分均有关系。6组织相容性抗原的化学成分为糖蛋白。组织相容性抗原的化学成分为糖蛋白。人细胞上的组织相容性抗原称为人细胞上的组织相容性抗原称为HLA，与同种或，与同种或异种的器官移植的排斥反应有密切关系。异种的器官移植的排斥反应有密切关系。7细胞外被存在于动物细胞表面，是由质细胞外被存在于动物细胞表面，是由质膜中的糖

22、蛋白和糖脂向外伸出的寡糖链部分组成。膜中的糖蛋白和糖脂向外伸出的寡糖链部分组成。8.多细胞生物体相邻细胞间存在细胞连接，多细胞生物体相邻细胞间存在细胞连接，可分为三大类。可分为三大类。1、名词解释：被动运输、主动运输、离子泵、伴随运、名词解释：被动运输、主动运输、离子泵、伴随运输、膜泡运输、有被小泡、受体介导的内吞作用、膜抗输、膜泡运输、有被小泡、受体介导的内吞作用、膜抗原、膜受体、细胞连接原、膜受体、细胞连接复习题复习题3、简述膜泡运输的方式和特点。、简述膜泡运输的方式和特点。4、以胆固醇的摄取为例说明受体介导内吞作用的过程、以胆固醇的摄取为例说明受体介导内吞作用的过程和特点。和特点。5.简述细胞连接的类型、特点和功能。简述细胞连接的类型、特点和功能。2、被动运输和主动运输各有哪些方式？请举例说明、被动运输和主动运输各有哪些方式？请举例说明其作用原理。其作用原理。