复旦医学细胞生物学课件03细胞的基本结构

细胞的基本结构光镜下真核细胞可分为细胞膜（CellMembrane）、细胞质（cytoplasm）、细胞核（nucleus）CellMembrane细胞膜cellmembrane质膜plasmamembraneTheoutermembraneboundaryofthecell.Itprotectsthecell,givesitshapeandcontrolsmaterialstransport,detectsandtransmitssignal.Themostimportantcharacterofcellmembraneisselectivepermeable(semipermeability)膜性结构membranousstructure细胞内膜系统endomembranesystemCompartmentalization区域化生物膜biologicalmembrane单位膜unitmembraneunitmembrane细胞膜的化学成分LipidProteinCarbohydrate化学成分的比例可出现较大差异脂质磷脂胆固醇糖脂双亲媒性分子amphipathicmolecules卵磷脂胆固醇糖脂膜脂分子的排列在液相中自发的排列：相互聚拢，暴露亲水头部，隐藏疏水尾部。磷脂双分子层micellebilayerliposome脂质双分子层lipidbilayer：providesthebasicfluidstructureofthemembraneandserveasarelativelyimpermeablebarriertothepassageofmostwater-solublemolecules.蛋白质细胞膜功能的主要承担者以不同方式与脂双层结合整合蛋白(Integralproteins)：penetrateorareembeddedinthephospholipidbilayer.somemembraneproteinshaveoneormorealpha-helicalregionsthatcanspanthebilayermultipletimes.边周蛋白(Peripheralproteins)：linkedonlyatthecytoplasmicsurfacebyattachmenttoafattyacidchain,orattheexternalcellsurfacebyboundtoothermembraneproteins.脂锚定蛋白lipid-anchoredproteinboundcovalentlytooneormorelipidmolecules.Thepolypeptidechaindoesnotenterthephospholipidbilayer.糖类大部分膜糖类都结合于蛋白质形成糖蛋白。细胞膜上所有的膜糖均位于外表面，内膜系统的膜糖则位于腔内表面。细胞膜分子结构的研究1895－1897年，发现膜的脂类特性1925年，测定膜脂分子单层面积红细胞细胞膜结构模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型fluidmosaicmodel细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成，具有液晶态特性。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成膜骨架；蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层；糖类附在膜外表面。强调了膜的流动性和不对称性晶格镶嵌模型、板块镶嵌模型脂筏（lipidraft）Lipidraftsaredefinedasplasmamembranemicrodomainsenrichedwithglycosphingolipidsandcholesterolwhichrendertheminsolubleinnon-ionicdetergents.lipidraft该区域比其他部分厚，更有秩序，流动性较差。含特殊脂质和蛋白质，周围则富含不饱和磷脂。蛋白质聚集，便于相互作用。与膜的信号转导、蛋白质转运均有密切的关系。流动镶嵌模型膜的流动性(fluidity)膜的不对称性(asymmetry)流动性主要由膜脂双层的动态变化引起。质膜的流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。膜脂分子的运动侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。膜蛋白分子的运动主要有侧向扩散和旋转运动1970年Frye和Edidin等人将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，用仙台病毒让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。影响膜流动性的因素胆固醇：相变温度以上，会降低膜的流动性；相变温度以下，则阻碍晶态形成。脂肪酸链的饱和度：不饱和脂肪酸链越多，膜流动性越强。脂肪酸链的长度：长链脂肪酸使膜流动性降低。卵磷脂/鞘磷脂：比例越高则膜流动性越增加（鞘磷脂粘度高于卵磷脂）。膜蛋白其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止。不对称性质膜的内外两层的组分和功能有明显的差异，称为膜的不对称性。膜脂、膜蛋白和糖在膜上均呈不对称分布，导致膜功能的不对称性和方向性，即膜内外两层的流动性不同，使物质传递有一定方向，信号的接受和传递也有一定方向lipidraft膜不对称性的生理意义保证了生命活动有序进行保证了膜功能的方向性细胞表面Cellsurface细胞膜、细胞外被、膜内面的细胞溶胶、细胞连接结构与特化结构的统称。是以胞膜为核心的结构功能复合体，可维持细胞的内部环境，实现细胞功能。细胞外被动物细胞表面存在着一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被（cellcoat）。实际是由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的，实质上是质膜结构的一部分。保护作用决定抗原细胞识别、应答、信号传递细胞溶胶层：位于膜的内面，蛋白质浓度较高，含较多的骨架成分。细胞连接细胞表面的特化结构膜性细胞器内膜系统Theendomembranesystemisthesystemofinternalmembraneswithineukaryoticcellsthatdividethecellintofunctionalandstructuralcompartments,ororganelles.endoplasmicreticulum,Golgicomplex,lysosome,peroxisome…内质网endoplasmicreticulum,ER:anorganellefoundinalleukaryoticcells.anetworkoftubulesandvesiclesthatareinterconnectedandoftenextendsthroughoutmostofthecell.Synthesizemembranelipidsandproteins,makesmacromolecules,andtransferssubstancesthroughoutthecell.根据表面核糖体附着情况，内质网可分为粗面型内质网（roughendoplasmicreticulum，RER）和滑面型内质网（smoothendoplasmicreticulum，SER）两类。RER呈扁平囊状，排列整齐，膜围成的空间称为ER腔，依靠核糖体连接蛋白与核糖体的大亚基相连。蛋白质合成修饰加工与转运。SER呈分支管状或小泡状，无核糖体附着。脂质、甾体激素合成；解毒、分解糖原（肝脏）；Ca2＋贮存（肌肉）；胃酸、胆汁形成。微粒体（microsome）：密度梯度离心后内质网断裂而形成。仍保留内质网的基本特性，是研究内质网极好的材料。内质网网膜约占细胞总膜面积的一半,它不仅仅存在于细胞的“内质”部，通常还有质膜和核膜相连，并且与高尔基体关系密切。Theend