复旦医学细胞生物学课件06细胞的基本结构4

细胞的基本结构4染色体形态结构中期时染色体形态比较稳定，是观察染色体形态和计数的最佳时期人类染色体核型图着丝粒（centromere）主缢痕（primaryconstriction）动粒（kinetochore）副缢痕（secondaryconstriction）随体（satellite）端粒（telomere）核仁位于间期的细胞核内，呈球形，数目、位置、大小不固定，随细胞种类和功能而异核仁由组织区（nucleolarorganizingregion，NOR）组织形成，核仁的主要功能是转录合成rRNA和装配核糖体亚单位动态，周期性出现（核仁周期）核仁的结构核仁呈裸露的海绵状，有4部分基本结构：核仁相随染色质纤维结构颗粒成分核仁基质核仁相随染色质：电镜下核仁中央的低密度浅染区，由人13、14、15、21、22号染色体伸出的带有rRNA基因的袢环构成细胞外基质ExtracellularMatrix细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）是分布于细胞外空间的纤维网络胶体结构体系。主要成分是蛋白和多糖，由细胞合成，并分泌到胞外。ECM可分为3大类基本物质：胶原、弹性蛋白非胶原蛋白（纤连蛋白、层粘连蛋白）氨基聚糖、蛋白聚糖胶原collagenCollagenarethemostabundantproteinsfoundintheanimals.ItisthemajorproteincomprisingtheECM.各类胶原的基本结构都是由三条肽链组成三股螺旋结构（原胶原），然后相互间有序排列，侧向共价结合，彼此交联聚合形成胶原原纤维。结构最典型的是Ⅰ型胶原。Ⅰ型胶原的原胶原由三条α链组成，每条链由重复的Gly-X-Y序列构成。X常为脯氨酸，Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸。重复的Gly-X-Y序列使多肽链卷曲为左手螺旋。三股螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。原胶原分子相互呈阶梯式有序排列，聚合成原纤维（电镜下可见横纹）。分子间通过侧向相邻的羟脯氨酸或羟赖氨酸残基共价交联形成链间氢键。人类α链最初合成的肽链称为前α链，其N、C两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。C端前肽可使三条肽链“对齐”排列，从C端向N端自发聚合成具有螺旋结构的前胶原（procollagen）。细胞外，前肽结构被酶水解，形成原胶原，因此成熟胶原分子的肽链不含前肽，胶原变性后也不能重新自然形成三股螺旋结构。坏血病：前α链的脯氨酸及赖氨酸残基在羟化酶催化下进行羟基化修饰，维生素C是这酶所必需的辅助因子，因此维生素C缺乏可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血。原胶原共价交联后具有很好的抗张强度和刚性。胚胎及新生儿的胶原缺乏分子间的交联，随年龄增长，交联日益增多。弹性蛋白elastin弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸，但是羟脯氨酸很少，没有羟赖氨酸的存在。通过赖氨酸残基共价交联，形成疏松而富有弹性的交联网络。Elastinfunctionsinconnectivetissuetogetherwithcollagen.Whereaselastinprovideselasticity,collagenprovidesrigiditytoconnectivetissue.非胶原蛋白纤粘连蛋白（fibronectin，FN）：是一种高分子的糖蛋白，有可溶型和不可溶型。其作用是将细胞连接到细胞外基质上各种FN均由相似的亚单位组成。它们都是由同一基因编码的产物。转录后由于拼接上的不同而形成多种异型分子。血浆FN是由二条相似的肽链在C端借二硫键联成的V字形二聚体。细胞FN为多聚体。FN肽链具有5－7个有特定功能的结构域，有些能与其它ECM（如胶原、蛋白聚糖）结合，使细胞外基质形成网络，有些结构域的特殊短肽序列能识别并结合细胞表面的受体，使细胞附着于ECM上。某些细胞表面FN分子相互间通过二硫键相互交联，组装成纤维。非胶原蛋白层粘连蛋白（laminin，LN）：也是一种大型的糖蛋白，与Ⅳ型胶原一起构成基膜，含糖量很高，是糖链结构最复杂的糖蛋白。多种LN的受体通过识别其糖链结构与之结合。是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。细胞外层粘连蛋白对细胞迁移、生长和分化有重要影响。由一条重链（α）和两条轻链（β、γ）借二硫键交联而成，外形呈十字形，三条短臂各由三条肽链的N端序列构成，长臂由杆区及球区构成。存在多个与细胞结合的位点基膜：一种特化的细胞外基质，通常位于上皮细胞下方，也存在于肌肉、脂肪、神经细胞周围。基膜是成分复杂的复合结构。ThesearetypeIVcollagen,heparansulfateproteoglycans,entactinandlaminin,etc.基膜有保护和支持作用，同时也有过滤，决定细胞的极性，影响细胞的代谢、存活、迁移、增殖和分化等作用。氨基聚糖氨基聚糖（Glycosaminoglycan，GAG）是由重复排列的二糖单位（氨基己糖和糖醛酸/半乳糖构成）聚合而成的直链糖结构。A-B-A-B-A-B-A-B透明质酸（hyaluronicacid）：isuniqueamongtheGAGsinthatitdoesnotcontainanysulfate.Hyaluronicacidpolymersareverylarge(withmolecularweightsof100,000)andcanholdalargevolumeofwater.Thispropertymakesthemexcellentlubricatorsandshockabsorbers.促进细胞的增殖和迁徙，调节细胞分化。蛋白聚糖Proteoglycans：ThemajorityofGAGsinthebodyarelinkedtocoreproteins,formingproteoglycans.在高尔基复合体中核心蛋白质的丝氨酸残基（常有Ser-Gly-X-Gly序列）装配上氨基聚糖（GAG）链。TheGAGsextendperpendicularlyfromthecoreinabrush-likestructure.透明质酸可与许多种蛋白聚糖的核心蛋白质及连接蛋白质借非共价键结合，参加蛋白聚糖多聚体的构成。储存水和离子。使细胞表面具有较大的可塑性，从而具有抗挤压能力，对细胞有保护作用。参与基底膜的构建。结合生长因子，参与信号传递过程调节，影响胚胎发育进程。细胞外基质与细胞的相互作用影响细胞的存活、生长与死亡：正常真核细胞须粘附于特定的细胞外基质上才能存活。决定细胞的形状：通过其受体影响细胞骨架的组装而实现。控制细胞的分化参与细胞的迁移细胞物质运输细胞与外环境存在着活跃的物质交换。细胞膜和内膜系统的存在使细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质、运输分泌产物。Plasmamembraneisthemostimportantmembrane-structuretothetransmembranetransportinanycells.Itsselectivepermeabilityallowsthecelltomaintainaconstantinternalenvironment.离子、小分子跨膜运输生物膜的双亲媒性结构决定了绝大多数极性小分子和离子不易透过细胞膜。离子和小分子的跨膜运输可分成被动运输和主动运输。passivetransportInthisprocess,nometabolicenergyisexpended,movementdownitschemicalconcentrationgradient.Simplediffusion：nometabolicenergyexpended,nospecifictransportproteinsneeded,movementdownitschemicalconcentrationgradient.非极性的小分子，如O2、CO2、N2不带电荷的极性小分子，如水、尿素、甘油、乙醇等葡萄糖、蔗糖很难透过带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl-、HCO3-高度不通透通道扩散：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；借助膜通道蛋白(channelprotein)的协助。通道连续或不连续开放通道扩散2003年10月8日，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖颁发给了美国的PeterAgre和RoderickMackinnon，以表彰他们在细胞膜水通道蛋白和离子通道蛋白的结构与机理研究方面的开创性贡献。注入了AQP1mRNA的蛙卵细胞在低渗介质环境中迅速膨胀Gatedchannel:openonlyinresponsetospecificchemicalmolecules,electricpotentialgradients,orconcentrationgradientsligand-gatedchannelvoltage-gatedchannel各种闸门的开放与关闭可连续相继进行，且具有放大效应Facilitateddiffusion：nometabolicenergyexpended,needspecifictransportproteins(bychangingtheconformationofprotein),movementdownitschemicalconcentration/electrochemicalgradient.Transportisspecific.Thereisamaximumtransportratewhichisachievedwhentheconcentrationgradientisverylargeandeachtransportproteinisworkingatitsmaximalrate.Therateoffacilitateddiffusionisfasterthansimplediffusion.单运输uniport协同运输coupledtransport共运输symport对向运输antiportTheend