细胞生物学 章节提要 第四章 细胞环境与互作
第四章细胞环境与互作 细胞生物学(王金发版)章节总结
（3）胶原的功能 ①细胞外基质的骨架成分。细胞外基质的其它成分通过与胶原结合，形成结构 与功能的复合体。抗压，并有一定弹性。 ②促进细胞生长，维持并诱导细胞分化。
4.2.1.2.2 弹性蛋白 胶原的辅助成分，也具有分子间交联。弹性蛋白通过构型的变化，产生巨大的 弹性。 4.2.1.3 细胞外基质的黏着蛋白 种类包括：纤连蛋白、层黏连蛋白。 4.2.1.3.1 纤连蛋白 （1）结构
①保护，为细胞提供机械支持。 ②作为迁移的基底，对细胞的迁移起重要作用。 ③屏障作用，分隔组织，并能够作为一种过滤器，调节分子、细胞运动。 ④决定极性，影响代谢及其它一些生理功能。 ⑤癌细胞分泌水解酶，破坏基膜，使之能够迁移。 4.3.2 整联蛋白 细胞外基质受体。 （1） 结构 穿膜异质二聚体，两亚基的编码基因不一样，可单独存在，非共价键结合， 联合起作用。两亚基的组合具有组织特异性。 α亚基结合 Ca2+以后才起作用，与纤连蛋白的 RGD 序列结合。 （2） 功能 ①外与纤连蛋白或者层黏连蛋白结合，内与细胞骨架连接。 ②参与信号转导。 ③介导细胞之间的相互作用。 4.4 细胞识别与黏着 细胞识别是细胞黏着的基础。 4.4.1 细胞识别 多细胞有机体三大识别系统：抗原-抗体识别，酶-底物识别，细胞间识别。 细胞识别指细胞对同种或异种细胞、同源或异源，自己或非己成分的识别。 （1）识别机制 细胞之间的识别主要是通过细胞表面的糖被，通过凝集素的识别作用，介导识 别。同时也可介导黏着作用。 （2）识别反应 细胞识别引起的反应有内吞、细胞黏着、信号反应 4.4.2 细胞黏着 细胞黏着是指细胞之间或细胞与细胞外基质之间的一种黏合状态。 （1） 分类 同亲性与异亲性细胞黏着；细胞与细胞之间的黏着，细胞与外基质的黏着。 （2） 机制 参与细胞黏着的分子为细胞黏着分子（CAM），有四类：选择蛋白（selectin）、 免疫球蛋白超家族（Immunoglobulin Superfamily，IgSF）、钙黏蛋白（Cadherin）、 整联蛋白（intergin）。 ①Selectin 特点：分布与血管组织；参与细胞防御；具有明确分工；异亲性黏着。 结构：穿膜蛋白，细胞外结构域分为三部分，依次为：类凝集素、类 EGF、结构
细胞生物学--第四章 细胞环境与互作
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整 联 蛋 白 与 细 胞 外 受 体 相 连
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细胞与细胞外基质
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4.3 细胞识别与粘着
4.3.1 细胞识别及识别反应
细胞的识别系统
◆抗原-抗体的识别 ◆酶与底物的识别 ◆细胞间的识别
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◆整联蛋白类别
●目前已经鉴定的整联蛋白约有20种，但只鉴 定到18种不同的α亚基和8种β亚基。
●整联蛋白同细胞外基质中粘着蛋白的识别与 结合分为两种类型∶一类是同RGD区域结合， 另一类则不需要RGD区域。
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◆整联蛋白的活性
整联蛋白主要涉及两种活性 ■ 介导细胞与基质或其他细胞粘着 ■ 介导细胞外环境到细胞内的信号转导
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◆糖蛋白质:
●其中重要一类伸展蛋白，为植物提供结构支持。
◆木质素(lignin)：
●是由聚合的芳香醇构成的一类物质， ●主要位于纤维素纤维之间，它的作用是抵抗压力。
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3 植物细胞壁壁所共有，并且具有将两 个细胞连接在一起的作用。
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细胞识别的机理
1970年, Rosemem提出酶-底物假说 解释细胞表面糖蛋白参与的细胞间相 互识别的原理：
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细胞 识别 的酶 受体 假说
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识别反应
细胞识别引起的细胞反应, 大致有三种类型: ◆内吞 脾脏吞噬衰老的红细胞 ◆细胞粘着 ◆信号反应 识别后发生信号转导
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细胞生物学各章节重点内容整理
第一章细胞质膜1、被动运输是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。
2、主动运输是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜转运的方式。
转运的溶质分子其自由能变化为正值，因此需要与某种释放能量的过程相耦连。
主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。
3、紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间。
紧密连接有两个主要功能：一是紧密连接阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起重要封闭作用，二是形成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。
4、通讯连接一种特殊的细胞连接方式，位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞。
介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，主要包括间隙连接、神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。
动物与植物的通讯连接方式是不同的，动物细胞的通讯连接为间隙连接,而植物细胞的通讯连接则是胞间连丝5、桥粒是一种常见的细胞连接结构，位于中间连接的深部。
一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈板样结构，汇集很多微丝，这种结构和加强桥粒的坚韧性有关。
物质跨膜运输的方式和特点Ⅰ、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。
主要分为两种类型：（1）简单扩散②不需要提供能量；③没有（2）协助扩散②存在最大转运速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。
如超过一定限度，浓度不再增加，④不需要提供能量。
属于这种运输方式的物质有某些离子和一些较大的分子如葡萄糖等物质Ⅱ、主动运输物质从浓度梯度从低浓度的一侧向高浓度的一侧方向跨膜运输的过程。
此过程中需要消耗细胞生产的能量，也需要膜上载体协助。
属于这种运输方式的物质有离子和一些较大的分子如葡萄糖、氨基酸等物质。
细胞生物学4-第四章：细胞环境与互作
14. 细胞环境与互作细胞环境(图4-1)包括内环境和外环境, 互作包括细胞与细胞、细胞与环境之间的相互作用。
这些作用主要是通过细胞表面进行的, 包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接、细胞通讯等。
本章主要集中讨论细胞的表面结构、细胞外基质、细胞识别、细胞粘着和细胞连接等。
图4-1 细胞与环境的关系4.1 细胞表面¨细胞表面(cell surface)¦ 结构上:包括细胞被(cell coat)和细胞质膜。
¦ 功能上:是细胞质膜功能的扩展,它保护细胞,使细胞有一个相对稳定的内环境；负责细胞内外的物质交换和能量交换,并通过表面结构进行细胞识别、信息的接收和传递、细胞运动以及维护细胞的各种形态,并且与免疫、癌变都有十分密切的关系。
4.1.1 细胞被(cell coat)¨细胞被的结构与组成细胞质膜通常是由覆盖在细胞表面的保护层保护着，这种保护层即是细胞被。
由于这层结构的主要成份是糖,所以又称为糖萼(glycocalyx),或多糖包被(图4-2)。
2图4-2 细胞被用钌红染色,电子显微镜观察到的淋巴细胞的细胞被糖被通常含有两种主要的成份: 糖蛋白和蛋白聚糖(图4-3)。
这些糖蛋白和蛋白聚糖都是在细胞内合成的,然后分泌出来并附着到细胞质膜上。
图4-3 糖被的结构和组成示意图¨ 细胞被的功能 ¦保护作用: 如消化道、呼吸道、生殖腺等上皮细胞的外被有助于润滑、防止机械损伤, 同时又可保护上皮组织不受消化酶的作用和细菌的侵袭。
植物和细菌的细胞壁不仅可以保护细胞质膜和细胞器, 同时还赋予细胞以特定的形状。
革兰氏阳性菌的细胞壁是一种蛋白聚糖, 青霉素通过抑制它的合从而抑制细菌的生长。
¦ 参与细胞与环境的相互作用, 参与细胞与环境的物质交换, 细胞增殖的接触抑制、细胞识别等。
4.1.2 植物的细胞外结构:细胞壁植物没有骨骼系统，但却有相当强度的细胞壁维持着植物的形态。
《细胞生物学》第四章 细胞膜与细胞表面笔记教案
第四章细胞膜与细胞表面第一部分：细胞膜与细胞表面特化结构质膜（plasma membrane）包在细胞外面，所以又称细胞膜（cell membrane），它不仅是区分细胞内部与周围环境的动态屏障，更是细胞物质交换和信息传递的通道。
围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。
质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。
生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础，细胞的能量转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递、细胞运动等活动都与膜的作用有密切的关系。
质膜表面寡糖链形成细胞外被（cell coat）或糖萼（glycocalyx）；质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。
细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。
第一节质膜的化学组成质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。
膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。
动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。
一、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
（一）、磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。
磷脂分子的主要特征：具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链，图4-1），但存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上的心磷脂具有4个非极性的区域（图4-2）。
脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。
常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
图4-1磷脂的结构图4-2心磷脂1、甘油磷脂以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上(图4-3)。
主要类型有：磷脂酰胆碱（phosphatidyl choline，PC，旧称卵磷脂）、磷脂酰丝氨酸（phosphatidyl serine，PS）、磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine，PE，旧称脑磷脂）磷脂酰肌醇（phosphatidyl inositol，PI）和双磷脂酰甘油（DPG，旧称心磷脂）等。
《细胞生物学》课程教学大纲
《细胞生物学》课程教学大纲（Cell Biology）课程编号：1922011（1923011）课程类别：学科基础课（专业课）适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学后续课程：分子生物学、发育生物学、细胞工程、基因工程总学分：3.5 其中实验学分：1总学时：72 （其中理论40学时、实验32学时）教学目的和要求：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生命科学的四大基础学科之一，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握细胞的结构与功能，阐明细胞生命活动的基本规律，并为细胞的生命活动提供理论基础，为今后从事该领域及其相关领域的科学研究提供必要的基础。
教学内容与学时安排结论（1学时）一、课程介绍与要求二、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科三、细胞生物学的主要研究内容四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域本章重点：细胞生物学的主要研究内容。
难点：细胞生物学研究的总趋势与重点领域。
教学基本要求：了解当前细胞生物学研究的总趋势，理解细胞生物学是生命科学的重要基础课，掌握细胞生物学的主要研究内容。
第一章细胞概述（3学时）第一节细胞的发现及细胞学说的创立一、细胞的发现二、细胞学说的创立三、细胞学理论对细胞学发展的推动作用第二节细胞的共性一、细胞结构的共性二、细胞功能的共性三、细胞的形态四、细胞的大小及体积的恒定五、细胞及细胞器的计量单位第三节细胞的分子基础一、细胞中的水二、无机盐三、有机小分子四、生物分子及其功能五、细胞结构体系的组装第四节细胞的类型和结构体系一、原核细胞二、真核细胞的两种主要类型：动物细胞和植物细胞三、真核细胞的结构体系四、真核细胞与原核细胞的比较第五节病毒：非细胞的生命体一、病毒是比细胞更小的生命体二、病毒只能在细胞中增殖三、冠状病毒与SARS第六节细胞生命的进化一、细胞生命的起源二、真核细胞的起源三、从单细胞向多细胞进化本章重点：细胞学说的内容；细胞的共性；细胞的类型和结构体系；细胞生命的进化。
细胞生物学填空复习题
第一章:细胞概述一、填空题：4誉为19世纪自然科学的三大发现：能量守恒定律，细胞学说，达尔文进化论6前发现最小最简单的原核细胞是：支原体7去细胞壁的植物、微生物细胞称作：原生质体9核生物与真生物最主要的差别是：前者具有：定形的核后者只有：拟核10由于发现了：核酶（ribozyme）有理由推测RNA是最早形成的遗传信息的一级载体。
11无论是真核细胞还是原核细胞，都具有以下共性：1、都有DNA 2、都有核糖体3、都是分裂法增殖4、都有细胞质膜21构成细胞最基本的要素是：1、基因组2、细胞质膜和完整的代谢系统。
23细胞是生命活动的基本单位，最早于1665 年被英国学者胡克发现。
细胞是由质膜包围着一团原生质所组成。
核膜与质膜之间的部分叫细胞质。
动物细胞和植物细胞在表面结构上主要差别是：植物细胞有细胞壁（动物细胞没有细胞壁）第二章：细胞生物学的研究方法1透射电子显微镜由镜筒、真空系统、电力系统三部分构成5物质在紫外光照射下发出的荧光可分为自发荧光和诱发荧光两种。
其中诱发荧光需要将被照射的物质进行染色。
6用紫外光为光源照射物体比用可见光的分辨率要高，这是因为紫外光波长比可见光波长短7通过突变或克隆化形成的细胞叫细胞珠11倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其物镜和照明系统的位置颠倒12若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分分辨率为0.1um ，透射电子显微镜的最大分别率为0.1nm ，扫描电镜的分辨率为3nm 。
13显微镜的分辨本领是指能够分辨出相邻两个点的能力，用最小分辨距离来表示16细胞培养的突出特点是：可在离体条件下观察和研究生命活动的规律。
19用细胞培养法来研究生命活动规律的局限性是体外环境下不能与体内的条件完全相同。
20 超薄切片染色常采用柠檬酸铅和醋酸双氧铀双染色法21免疫细胞化学技术是用来定位细胞中的抗原物质22电子显微镜使用的是电磁透镜，而光学显微镜使用的是玻璃透镜。
23电子染色是用重金属来增强电子的散射能力。
细胞生物学第四章第五章
N-连接的寡糖链：起始在rER腔，最终完成在高尔基复合体。 O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。
糖蛋白
①高甘露糖 ②复杂型
糖蛋白的加工和修饰 3H标记甘露糖 3H标记半乳糖；唾液糖 3H标记N-乙酰葡萄糖胺 ②.复杂型：保留2个N-乙酰葡萄糖胺，3个甘露糖，加上2个GlcNac,2个半乳糖（或岩藻糖） ，2个唾液酸 高尔基复合体对糖蛋白的合成和修饰过程具有严格的顺序性。
细胞生物学
第五章 细胞内膜系统
INTRACELLULAR PARTMENT AND PROTEINS SORTING
CONTENTS
本章内容提要
第一节 内质网
01
第二节 高尔基体
02
第三节 溶酶体
03
第四节 蛋白质的分选与运输
04
第五节 细胞内膜系统与医学的关系
05
第一节 内质网 （endoplasmic reticulum，ER）
进行修饰的蛋白，如溶酶体的各种水解酶；
01
03
02
三、粗面ER的主要功能
（二）信号肽引导核糖体结合于内质网膜上 1.作为核糖体附着的支架 蛋白质都是在核糖体上合成的，并且起始于细胞质基质，但是有些蛋白质在合成开始不久后便转在内质网上合成。 1)信号肽（signal peptide），位于新合成肽链的N端，一般16~30个氨基酸残基，含有6-15个连续排列的带正电荷的非极性氨基酸，由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer sequence）
03
Protein glycosylation in RER
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细胞环境与互作
多细胞生命有机体中的细胞组成不同的组织，在这些组织中，通过细胞相互间的作用及细胞与细胞外环境的相互作用调节细胞的生长、迁移以及组织的三维结构。
细胞表面（cell surface）是一个具有复杂结构和功能的多功能体系。
在结构上包括细胞被（cell coat）和细胞膜（）。
它是细胞膜功能的扩增：①保护细胞，使得细胞表面有一个相对稳定的环境；②参与细胞内外物质交换和能量交换；③参与细胞识别、信息的接收和传导；④参与细胞运动；⑤维护细胞形态，并且与免疫、癌变等都有十分密切的联系。
细胞被包括细胞质莫中的整合蛋白、某些膜脂以及从质膜申向膜外侧的短的糖链。
糖被通常含有糖蛋白和蛋白聚糖。
主要功能是保护作用与参与细胞与环境的相互作用。
在植物和细菌中，也可以起到固定细胞形状的作用。
细胞外基质（extracellular matrix, ECM）是指大多数组织细胞中，细胞向细胞外分泌一大群分子，这些分子在细胞间交织连接成的网状结构。
主要包括：蛋白聚糖（proteoglycan, PG）、结构蛋白（structure protein）、粘着蛋白（adhesive protein）。
动物细胞外基质的主要成分是胶原（collagen）。
细胞外基质的主要作用是维持细胞形态核活性、帮助特定细胞完成特定功能。
蛋白聚糖的主要成分是糖胺聚糖。
具有保护、增加体液和滑液的黏度和润滑性。
透明质酸既能参加蛋白聚糖的形成，也可以游离存在，它是增殖细胞和迁移细胞的细胞外基质的主要成分。
单个的蛋白聚糖或透明质酸-蛋白聚糖复合物直接与胶原纤维连接形成动物细胞外的纤维网络结构，不同类型的胶原和不同类型的蛋白聚糖连接形成不同的纤维网络，对于提高细胞外基质的连贯性起关键作用。
胶原（collagen）是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白，是构成细胞外基质的骨架，在细胞外基质中形成半晶体的纤维，给细胞提供抗张力和弹性，并在细胞的迁移和发育中起作用，由膜结合核糖体上起始合成。
基本机构单位是原胶原（tropocollagen）具有（Gly-X-Y）n重复单位。
胶原共同点：三条肽链；各类胶原蛋白的氨基酸组成完全不同（在其他蛋白质中重来没有发现过）。
弹性纤维（elastin fiber）的主要成分是弹性蛋白（elastin）。
主要存在于韧带和脉管壁。
弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸。
细胞外的第三累成分是起着将细胞外基质和细胞联系的桥梁作用的黏着蛋白（adhesive protein）。
包括纤连蛋白（fibronectin, FN）和层粘连蛋白（laminin， LN）。
纤连蛋白
是高分子质量蛋白，含糖约5%。
具有Arg-Gly-Asp(RGD)序列，具有介导细胞黏着，能够影响细胞迁移。
层粘连蛋白是基膜的主要结构成分。
对基膜的组装起着关键作用，能够刺激胚胎中神经轴的生长，并促进成年动物的神经损伤后的再生和生长。
基膜（basal lamina）是一种复合的细胞外结构，通常位于细胞上皮和内皮的基底面，是细胞外基质的特异区。
肌细胞和脂肪细胞的表面、上皮组织基地面的下方、血管内皮细胞的下表面以及施旺细胞常常形成基膜。
基膜对组织结构起支持作用，也可以调节分子和细胞的运动。
整联蛋白（integrin）是一种跨膜的异质二聚体，由两个非共价结合的跨膜亚基。
整联蛋白的的受体的类型包括同RGD序列结合和不需要RGD序列结合两类。
细胞识别（cell recognition）是细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己分子的识别和鉴别。
识别是黏着的基础。
目前认为多细胞生物的细胞识别有三种主要的系统：抗原-抗体的识别、酶与底物的识别、细胞间的识别（包括细胞表面受体与细胞外信号分子的选择性相互作用）。
细胞黏着（cell adhesion）指相邻细胞或细胞与细胞外基质以某种方式黏合在一起，组成组织或与其他组织分开，黏合方式较为松散。
参与细胞黏着的三类分子：选着蛋白（类黏蛋白CAMs）、免疫球蛋白超家族（IgFS）中的某些成员、钙粘着蛋白、整联蛋白。
细胞连接（cell junction）是指细胞间建立的长期的组织上的联系，结构较为复杂的结构。
动物细胞间的连接主要有三种类型：紧密连接（tight junction）、斑块连接（plaque-bearing junction）、通讯连接（communication junction），分别起着封闭、黏着、通讯的作用。
也可分为桥粒、半桥粒、黏着带、黏着斑。
较为复杂的是斑块连接，又可以分为四类：黏着带、黏着斑、桥粒、半桥粒。
它们间主要的区别是连接蛋白与细胞骨架的关系以及是细胞与细胞间的连接、还是细胞与细胞外基质之间的连接。
于康乐园参考资料：《细胞生物学》王金发教授。