第八章 细胞表面的特化结构和细胞连接
细胞表面及其特化结构
细胞表面的特化结构
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。
微绒毛
细胞表面伸出的细长指 状突起，广泛存在于动物细 胞表面，直径约为0.1μm。 微绒毛的存在扩大了细胞的 表面积，有利于细胞同外环 境的物质交换，如小肠上的 微绒毛。肿瘤细胞对葡萄糖 和氨基酸的需求量都很大， 因而大都带有大量微绒毛。
人气管上皮细胞表面的纤毛 细菌表面的鞭毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接
相邻细胞表面形成的各种连接装置 ——细胞连接（cell junction)
细胞连接(cell junction）
定 义：各种组织中的细胞按一定的排列方式互相接触,
相邻细胞表面形成的各种连接装置。 人 小 肠 壁 示 意 图
细胞连接的类型
类型 封闭连接 锚定连接
通讯连接
结构分类
主要特征
主要分布
紧密连接
黏合连接 黏合带 黏着斑
桥粒连接 桥粒 半桥粒
相邻细胞膜形成封闭链
肌动蛋白纤维参与锚定 细胞与细胞连接
细胞与外基质连接
上皮细胞、脑微 血管内皮细胞
上皮细胞 上皮细胞基部
中间纤维参与锚定 细胞与细胞连接 细胞与外基质连接
心肌细胞、上皮细胞 上皮细胞基部
微绒毛、褶皱、内褶、纤毛、鞭毛等。 • 细胞连接
1.紧密连接 2.锚定连接 3.通讯连接 • 细胞粘附分子
钙tegrins家族
由和两个亚基形成的异源 二聚体糖蛋白。人体细胞中已 发现24种链和9种链，它们 相互配合形成不同的二聚体整 合素，可与不同的配基结合， 从而介导细胞与基质、细胞与 细胞之间的粘着。
第二节 细胞表面特化结构
桥粒与半桥粒 黏合带与黏合斑
三.通讯连接 （communicating junction）
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---连接子或连接小体
跨膜蛋白亚单位 孔 道φ1.5nm
个两
缝个 隙连
细胞膜
连接
接子
单为 位一
连接子
（缝隙连接的基本单位）
（三） 细胞内褶
内褶（infolding）是质膜由细胞表面内陷形成的结构， 以相反的方式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。
活动。
分类
1.封闭连接
2.锚定连接
3.通讯连接
类型
第一类 第二类
第三类
细胞连接类型
连接名称
紧密连接
锚定连接
黏合连接 黏合带 黏合斑
桥粒连接 桥粒
半桥粒
通讯连接
间隙连接
化学突触
主要特征
相邻细胞膜形成封闭链 细胞骨架纤维参与锚定 由微丝介导的细胞连接 细胞或细胞外基质粘着 由中间纤维介导的细胞连接 细胞与基膜之间的连接 连接结构介导细胞通讯 由连接子介导细胞通讯
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）
翟中和细胞生物学笔记(全)
第一章绪论细胞生物学研究的内容和现状细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学的主要研究内容当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域细胞重大生命活动的相互关系细胞学与细胞生物学发展简史细胞的发现细胞学说的建立其意义细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的形成与发展细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书细胞生物学生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。
细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（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。
核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。
主要内容细胞结构与功能、细胞重要生命活动：细胞核、染色体以及基因表达的研究生物膜与细胞器的研究细胞骨架体系的研究细胞增殖及其调控细胞分化及其调控细胞的衰老与凋亡细胞的起源与进化细胞工程总趋势细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。
重点领域✧染色体DNA与蛋白质相互作用关系—主要是非组蛋白对基因组的作用✧细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控✧细胞信号转导的研究✧细胞结构体系的组装美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。
美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话题？》（“What is popular in research today？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病：✧癌症（cancer）✧心血管病（cardiovascular diseases）✧爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：✧细胞周期调控（cell cycle control）；✧细胞凋亡（cell apoptosis）；✧细胞衰老（cellular senescence）；✧信号转导（signal transduction）；✧DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）“细胞学说”的基本内容认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。
细胞真题04-13
细胞真题04-1304年一、填空1. 是第一位用观察生命有机体的生物学家，他首先使用了这一名词。
19世纪中叶，关于植物细胞的工作和关于动物细胞的工作，奠定了的基础。
2. 细胞生物学是在，和上研究及其本质规律的科学。
3. 一般说，除胞饮作用和吞噬现象外，物质出入细胞还有两种方式：和。
4. 细胞大小的计量单位是，最小的能自由生活的生物是，其直径大约为。
5. 细胞形状的变化决定于，，和。
6. 核糖体是合成的细胞器，主要存在于和，其唯一功能是在的指导下由合成多肽链7. 高尔基体由，和三部分相互连通的膜囊构成，主要功能是将进行，运送到特定部位，之类也要通过它向和等部位运输。
二、名解1. 细胞学说2. ES细胞3. 嵌合体4. 半自主细胞器5. hayflick界限6. 第二信使7. 拟核8. 导肽9. 同源染色体10. 细胞分化三、问答题1. 简述线粒体的超微结构。
2. 简述衰老细胞的特征。
3. 比较有丝分裂与减数分裂的异同和他们在生物遗传与进化中的作用。
4. 内膜系统中各细胞器在结构与功能上是如何联系的。
5. 核型分析是一种重要的生物学研究手段，简述其原理，内容和应用。
6. 什么是细胞凋亡？如何检测凋亡的细胞？05年一、填空1. 光学显微镜的最大分辨率为，电子显微镜的为。
2. 质粒是存在于细菌等微生物中外的遗传因子，是能独立复制的。
3. 能够浓缩粗面内质网的分泌物，此项功能可以在光学显微镜和电子显微镜水平上用方法显示。
4. 溶酶体是由所产生，其中充满的一类异质性的细胞器。
5. 细胞骨架包括，，和。
6. 微体主要有和，前者存在于和细胞内，而后者仅仅存在于细胞内。
7. 肝细胞的功能之一是将肌细胞发酵所产生的乳酸转变为，再转变为和。
二、名解1. 单位膜（unit membrane）2. 核小体（nuleosome）3. 接触抑制（contact inhibition）4. 通道蛋白（channel protein）5. 染色体带型（chromosome banding）6. 基因组（genome）7. 有丝分裂器（mitotic apparatus）8. 高度重复序列（highly repetitive sequence）9. 动粒（kinctochore）10. 致癌基因（oncogene）三、简答题1. 生物膜的基本特征是什么/这些特征与他的生理功能有什么关系？2. 细胞表面的特化结构有哪些？3. 细胞连接有哪几种类型4. 从细胞增殖角度看细胞可分为哪几类？5. 何为联合复合体？联合的生物学意义是什么？6. 什么是端粒？端粒有什么作用？他是怎样被复制的？7. 内膜系统中各细胞器在结构与功能上是如何联系的？06年一、名解1. G0期细胞2. 细胞融合3. 微管组织中心4. 细胞凋亡5. oncogene6. 动粒（kinetochore）7. 异染色质8. trans Golgi9. 管家基因10. 放射自显影11. 主动运输12. 内质网13. dynein蛋白14. 秋水仙素（colehicine）15. 原代细胞16. 核骨架17. 细胞识别18. 转分化（transdifferentiation）19. 原位杂交20. 差别基因表达（differential gene transcription）二、简答题1. 概述核小体结构要点2. 简述癌细胞的基本特征3. 简述活性染色质的主要特征。
细胞表面及其特化结构
细菌表面的鞭毛 人气管上皮细胞表面的纤毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接 细胞表面的一种特化结构---细胞连接 ---
细胞生物学8章之后
细胞生物学8章之后(打印)(共13页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第八章细胞核1.核膜的基本结构是什么有什么主要功能核膜由两层平行但不连续的非对称性单位膜构成。
主要功能：核膜将核质与胞质限定在各自的区域并控制着核质间的物质交换。
（1）核膜的区域化作用使转录和翻译在空间上分离：核膜构成了核质间的选择性屏障，核膜使细胞核有相对稳定的内环境，保证DNA复制、RNA转录与加工在核内进行，跟蛋白质的翻译空间上隔离，避免了彼此的干扰；（2）核膜控制着细胞核与细胞质间的物质交换：核质间频繁的物质交换是生命活动所必需。
水、无机离子和小分子物质均可自由通过核膜，大多数大分子颗粒和一些小分子颗粒通过核孔，以选择性运输方式进出核膜。
2.内核膜上有哪一种核纤层蛋白的受体？核纤层蛋白B受体3.分化程度高与低的细胞，哪种核孔多？低初始转录产物，在哪里进行加工、成熟？细胞核内5.多数无机离子靠什么方式进出细胞核？自由扩散6.核孔复合体的结构模型是怎样的？捕鱼笼式结构模型：（1）胞质环：核孔外边缘，与外核膜相连；环上有8条细长纤维对称分布，伸向细胞质；（2）核质环：核孔内边缘，与内核膜相连；环上也有8条纤维伸向核质，纤维末端形成小环，称“核篮”；（3）辐：是核孔边缘伸向核孔中心的辐射状8边对称结构，分三部分：核孔边缘，支撑核孔的“柱状亚单位”；穿过核膜伸入核周间隙的“腔内亚单位”；柱状亚单位内侧靠近核孔中央的“环带亚单位”，是核质交换通道；（4）中央栓：位于核孔中央，呈棒状、颗粒状，可能参与核质交换；并非存在于所有核孔复合体中，有人认为是正通过核孔的被转运物质。
7.核孔复合体的有效直径是多少最大功能直径是多少9～10nm；26nm8.对于不同物质，核孔怎样进行运输核孔蛋白常有一段什么序列有助于物质输入核孔大多离子、小分子、直径小于10nm的物质可以自由通过；Na+等少数离子、某些小分子不能自由通过；生物大分子的核质通行都是借助主动运输方式实现。
细胞膜与细胞表面
Integral membrane proteins: 1, 2, 3, and 4
Peripheral membrane proteins: 5 and 6
34
膜周边蛋白(外在蛋白) 常通过内在蛋白间接与膜 连接，或直接与脂类分子极性头部结合，如血影蛋白、 锚定蛋白和细胞骨架蛋白结合于红细胞膜的内表面， 而糖被的一些蛋白结合于外表面。 大多数膜周边蛋白溶解于水，通过离子键或弱键 与特定的膜内在蛋白相结合。 用一些温和的方法(高浓度盐溶液或某些化学物质) 可以将许多周边蛋白从膜上除去。 膜周边蛋白占膜蛋 白的20％～30％，而红细胞膜中占50％左右。 内在蛋白与膜结合非常紧密,只有用去垢剂处理, 使膜崩溃后,才能将它们分离出来。占膜蛋白70％－80 ％。
细胞膜与细胞表面
Cell Membrane and Cell Surface
1
第一节 细胞膜与细胞表面特化结构
cell membrane and special structure of cell surface
细胞膜(cell memberane)是细胞质和外界相 隔的一层薄膜，又称质膜(plasma m.) 。 在生命进化历程中细胞膜的形成是关键的 一步，没有细胞膜，细胞形式生命就不能存在。 细胞膜使细胞内外环境之间保持必要的差 别。与物质运输、信号转导、细胞识别、细胞 分裂分化、细胞癌变等密切相关。
7
(三)流动(液态)镶嵌模型 (fluid mosaic model)
S.J.Singer, G.Nicolson(1972)提出,得到广泛支持。 1.生物膜是由流动 极性头部 的脂质双分子层构成 脂质双分子层 膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以 疏水尾部 各种形式镶嵌在脂质 镶嵌蛋白 外周蛋白 双分子层中。 总之： 生物膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的 液态体。
细胞生物学试题及答案
细胞生物学试题及答案填空题1 细胞是构成有机体的基本单位，是代谢与功能的基本单位，是生长与发育的基本单位，是遗传的基本单位。
2 实验生物学时期，细胞学与其它生物科学结合形成的细胞分支学科主要有细胞遗传学、细胞生理学和细胞化学。
3 组成细胞的最基础的生物小分子是核苷酸、氨基酸、脂肪酸核、单糖，它们构成了核酸、蛋白质、脂类和多糖等重要的生物大分子。
4 按照所含的核酸类型，病毒可以分为D.NA.病毒和RNA.病毒。
1. 目前发现的最小最简单的细胞是支原体，它所具有的细胞膜、遗传物质（D.NA.与RNA.）、核糖体、酶是一个细胞生存与增殖所必备的结构装置。
2. 病毒侵入细胞后，在病毒D.NA.的指导下，利用宿主细胞的代谢系统首先译制出早期蛋白以关闭宿主细胞的基因装置。
3. 与真核细胞相比，原核细胞在D.NA.复制、转录与翻译上具有时空连续性的特点。
4. 真核细胞的表达与原核细胞相比复杂得多，能在转录前水平、转录水平、转录后水平、翻译水平、和翻译后水平等多种层次上进行调控。
5. 植物细胞的圆球体、糊粉粒、与中央液泡有类似溶酶体的功能。
6. 分辨率是指显微镜能够分辩两个质点之间的最小距离。
7. 电镜主要分为透射电镜和扫描电镜两类。
8. 生物学上常用的电镜技术包括超薄切片技术、负染技术、冰冻蚀刻技术等。
9. 生物膜上的磷脂主要包括磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺和鞘磷脂。
10. 膜蛋白可以分为膜内在蛋白（整合膜蛋白）和膜周边蛋白（膜外在蛋白）。
11. 生物膜的基本特征是流动性和不对称性。
12. 内在蛋白与膜结合的主要方式有疏水作用、离子键作用和共价键结合。
13. 真核细胞的鞭毛由微管蛋白组成，而细菌鞭毛主要由细菌鞭毛蛋白组成。
14. 细胞连接可分为封闭连接、锚定连接和通讯连接。
15. 锚定连接的主要方式有桥粒与半桥粒和粘着带和粘着斑。
16. 锚定连接中桥粒连接的是骨架系统中的中间纤维，而粘着带连接的是微丝（肌动蛋白纤维）。
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紧密连接的屏障作用
二、锚定连接 (anchoring junction)
1.定义：细胞之间或细胞与胞外基质之间的连接。 2.分布：尤其在心肌、上皮、子宫颈等组织中。 3.结构： 胞内锚定蛋白：介导特定的细胞骨架与穿膜黏着蛋白连接。 穿膜黏着蛋白：胞内区与胞内锚定蛋白连接，胞外区与相
邻特异的穿膜黏连蛋白或胞外基质结合。
第八章 细胞膜的分子结构和特性
第一节 细胞表面特化结构 第二节 细胞连接
第一节 细胞表面特化结构
细胞膜表面并不平整光滑，常带有许多特 化的附属结构。 如：微绒毛、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。
微绒毛
细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于动物细 胞游离表面。 作用：扩大了细胞作用的表面积，有利于细胞 同外环境的物质交换。如小肠上皮微绒毛，使 细胞表面积扩大20-30倍。
微绒毛
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。
纤毛和鞭毛都来源于中心粒。详细结构和功 能可参见细胞骨架一章。
纤毛和鞭毛
第二节 细胞连接(cell junction)
定义：相邻细胞之间、细胞与胞外基质之间形成的连接结构。 分布：人和动物体内除结缔组织和血液外的各种组织。 功能：加强细胞间的机械联系，维持组织结构的完整性和协 调功能等。
化学突触 神经细胞突触通讯连接
上皮细胞基底面
大多数动物细胞 神经元和神经-肌细 胞间
细胞内锚定蛋白：桥粒斑珠蛋白，桥粒斑蛋白 穿膜黏着蛋白：桥粒黏蛋白，桥粒胶蛋白 ➢功能：形成坚韧、牢固的细胞连接。为上皮层提供结构上 的连续性、抗张性和抗拉性。
桥粒的结构 A.桥粒的电镜照片 B.桥粒结构模式图
2.半桥粒(hemidesmosome)
➢分布：上皮细胞与基底膜之间 ➢分子组成：
锚定蛋白：网蛋白，构成胞质斑，与胞内中间纤维相连。 穿膜黏着蛋白：整联蛋白，与基底膜层黏连蛋白结合。 ➢功能：把上皮细胞铆接在基底膜上，防止机械力造成上 皮细胞与基底膜脱离。
➢结构单位：连接子
细胞膜
跨膜蛋白亚单位 孔 道φ1.5nm
连接子
（缝隙连接的基本单位）
细胞间隙 2~4nm
➢分布：普遍存在于动物组织细胞间
间隙连接的通讯方式：
代谢偶联：小分子代谢物和信号分子（分子量小于1500kD) 通过间隙连接通道，由一个细胞很快进入邻近细胞。 电偶联：带电离子通过间隙连接通道由一个细胞直接进入 邻近细胞，动作电位迅速在细胞间传播。 功能：介导细胞间的通讯。
半桥粒结构 A.半桥粒结构照片 B.半桥粒结构模式图
三、通讯连接（communicating junction）
定义：生物体大多数组织相邻细胞膜上存在特殊通道，以 实现细胞间电化学信号的通迅联系，完成群体细胞间的 合作与协调，这种连接方式为通讯连接。
类型：间隙连接与化学突触
（一）间隙连接 （gap junction）
分类： 1. 封闭连接
紧密连接
黏着连接：黏着带、黏着斑 2. 锚定连接
桥粒连接：桥粒、半桥粒
间隙连接 3. 通讯连接 化学突触
一、封闭连接
（一）紧密连接(tight junction)
1. 分布:各种管腔及腺体上皮细胞靠腔面顶部。 2. 电镜下:相邻胞膜通过特殊的跨膜蛋白形成拉链状连接结构。 3. 结构:
小肠上皮细胞之间黏着带结构模式图
2.黏着斑
➢ 细胞借助肌动蛋白与胞外基质相连。体外培养的成纤维 细胞通过黏着斑附着在瓶壁上。
➢ 分子组成： 整联蛋白 锚定蛋白
➢ 功能：介导细胞与胞外基质的黏着和信号传导。
黏着斑的结构与功能
(二) 桥粒连接
1.桥粒(desmosome)
➢分布：上皮细胞黏着带下方，相邻细胞接触点上类似纽扣 状结构。 ➢分子组成：
闭合蛋白（occludin） 密封蛋白（claudin） 连接黏附分子（junctional adhesion molecules）
C
紧密连接模型 A.结构模式图；B.紧密连接蛋白之间的相互关系；
C.上皮细胞间的紧密连接
4.主要功能 （1）封闭上皮细胞间隙，保证组织内环境的稳定。 （2）维持上皮细胞的极性。 （3）上皮细胞的机械连接作用和隔离作用。
锚定连接的两类蛋白示意图
4.分类： （一）黏着连接：与肌动蛋白纤维相连的锚定连接。 （二）桥粒连接：与中间纤维相连的锚定连接。
（一）黏着连接 1.黏着带 ➢ 分布：位于上皮细胞顶端紧密连接的下方。
➢分子组成： 钙黏着蛋白 锚定蛋白
➢功能：相邻细胞的微丝束通过胞内锚定蛋白和跨 膜黏连蛋白连成广泛的跨膜网，连接组织为一个坚 固的整体。
（二）化学突触(chemical synapse)
➢特点：介导的细胞通讯，有一个“电信号-化学信号-电信 号”的转换过程，是一种间接而慢速的信息传递形式。 ➢功能：可兴奋细胞之间通过释放神经递质传导神经冲动。 ➢分布：神经细胞之间及神经细胞与肌细胞间。
化学突触模式图
细胞连接的不同方式
细胞连接的类型
功能分类 结构分类
主要特征Biblioteka 封闭连接 紧密连接 相邻细胞膜形成封闭索
锚定连接 黏着连接 肌动蛋白丝参与的锚定连接
黏着带 细胞-细胞连接
黏着斑 细胞-胞外基质连接
桥粒连接 中间纤维参与的锚定连接
桥粒
细胞-细胞连接
主要分布 上皮细胞
上皮细胞 上皮细胞基底面
心肌细胞、上皮细胞
半桥粒 细胞-胞外基质连接 通讯连接 间隙连接 由连接子介导细胞通讯连接