第四章细胞膜和细胞表面复习题

第四章复习题细胞膜细胞膜是由膜脂和膜蛋白组成。膜蛋白可分为内在膜蛋白与外在膜蛋白。脂双分子层组成了膜基本结构。各种不一样膜蛋白与膜脂分子协同作用不但为细胞生命活动提供了稳定内环境，而且还行使着物质转运、信号传递和细胞信号识别等多个复杂功效。流动性和不对称行使生物膜基本特征，也是完成其生理功效必要确保。细胞膜流动性可用光脱色恢复技术来研究。细胞表面特化结构主要包含膜骨架、鞭毛纤毛、变形足和微绒毛，他们都是细胞膜与膜内细胞骨架纤维形成复合结构，分别与维持细胞形态、细胞运动以及细胞与环境物质交换等功效关于。细胞连接在多细胞有机体中，细胞之间连接只要有三种类型：（1）以紧密连接为代表封闭连接可阻止溶液分子沿细胞间隙进入体内，同时还起到膜蛋白隔离作用；（2）锚定连接是经过中间纤维（桥粒、板桥粒）或微丝（粘着带、粘着斑）将相邻细胞或细胞与基质连接在一起，以形成坚挺有序细胞群体、组织与器官；（3）通讯连接（包含间隙连接和化学突触）则在细胞之间代谢耦联、信号转导等过程中起主要作用。高等植物细胞之间经过胞间连丝来进行物质交换与相互联络。细胞表面粘附分子是近年来一个研究热点，细胞间粘连是由特定细胞粘着因子钙粘素等介导，细胞之间锚定连接也需要钙粘素和征联蛋白等参入，细胞粘着因子都是由细胞膜上内在膜蛋白。细胞外被与胞外基质细胞外被是指与细胞表面质膜膜脂或膜蛋白共价结合糖链形成胞被，起保护细胞和细胞识别作用。胞外机制基本成份是由胶原蛋白与弹性蛋白组成蛋白纤维和由糖胺聚糖形成水合胶体组成复杂结构体系，层粘连蛋白和纤粘连蛋白具备多个结合位点，在细胞与胞外基质成份相互粘着中起主要作用。胞外基质不但提供细胞外网架赋予组织以抗压和抗张力机械性能，而且还与细胞增殖分化和凋亡等主要生命活动关于。细胞壁可看作是高等植物细胞胞外基质，主要成份是纤维素、半纤维素、果胶质、伸展蛋白和蛋白聚糖等。细胞壁不但起支持与保护作用，而且其中一些寡糖具备信号分子作用。由细胞粘附分子等介导细胞粘着、细胞连接和细胞与基质间连接，使多个细胞有序地结合而成为多细胞有机体。所以，多细胞有机体也是一个高度有序细胞社会。基本概念：外在蛋白：也称做膜整合蛋白、膜周围蛋白，该蛋白为水溶性蛋白，他们以静电或离子键等较弱化学键与膜质或膜蛋白相连，分布在膜表面，结合不牢靠，所以只要改变溶液离子强度甚至提升温度就能够从膜上分离下来，而膜结构并不被破坏。这类蛋白约占膜蛋白20%~30%。内在蛋白：又称膜整合蛋白质，他们与膜结合非常紧密，只有用去污剂使膜崩解后才可分离出来。内在蛋白与膜脂结合形式多个多样，有横跨整个膜，称作跨膜蛋白；有与外在蛋白结合成多酶复合体形式，或与膜脂结合；有则以疏水部分和亲水部分分别与磷脂疏水与亲水两部分结合。内在蛋白约占膜蛋白70~80%。膜蛋白都是具备生理功效活性蛋白，有与物质运输关于，有与细胞信号传递关于。有具备催化活性（酶）。脂质体：是依照磷脂分子在水相中形成稳定脂双层膜趋势而制备人工膜，脂质体可用不一样膜脂来制备，同时还能够嵌入不一样膜蛋白，所以脂质体是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质极好试验材料。膜骨架：指细胞膜下与膜蛋白相连，由纤维蛋白组成网架结构，他参加维持细胞膜形状并帮助质膜完成多个生理功效。成斑现象：专一性抗体或外源凝集素可与细胞表面膜蛋白抗原或膜表面糖蛋白和糖脂上特异糖残基结合，从而诱导膜蛋白分子或膜蛋白分子或膜表面糖蛋白和糖脂分子相互交联，使之在细胞表面分布由均匀逐步向某一区域集中，变为成簇分布，然后便聚集成斑，这种现象称为成斑现象。荧光漂白恢复技术：是研究膜蛋白或膜脂流动性基本技术之一，用荧光素标识膜蛋白或膜脂，然后用激光束照射细胞表面某一区域，使被照射区荧光淬灭变暗，因为膜流动性，淬灭区亮度逐步增加，最终恢复到与周围荧光强度相等，依照荧光恢复速度，可推算出膜蛋白或膜脂扩散速率。细胞外基质：指分布在细胞外空间，又细胞分泌蛋白质和多糖所组成网络结构，包含胶原、氨基聚糖、蛋白聚糖、层粘连蛋白、纤粘连蛋白等。细胞外被：是由组成质膜糖蛋白和糖脂向细胞表面伸出寡糖链所组成，又称为糖萼。桥粒：相邻动物间一个连接方式，这种结构在相邻细胞间形成一个纽扣样斑点，质膜间约有30nm间隙，在质膜胞质面有一块厚度约15~20nm盘状致密斑，中间纤维直接与其相连，相邻两细胞致密斑由跨膜连接糖蛋白相互咬合连接起来。糖胺聚糖：是由重复二糖单位组成长链多糖，其二糖单位之一是氨基已糖所以成为糖胺聚糖；另一个是糖醛酸。透明质酸：是一个主要糖胺聚糖是增殖细胞和迁移细胞外基质主要成份，一个透明质酸分子通常由多达5000个二糖单位重复排列组成。蛋白聚糖：是由糖胺聚糖与关键蛋白丝氨酸残基共价连接形成巨大分子，其含糖量可达90~95%，一个关键蛋白上可连接数百个不一样糖胺聚糖形成蛋白聚糖单体，若干个单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合成多聚体，蛋白聚糖见于結締组织和细胞外基质及许多细胞表面。层粘连蛋白：是高分子糖蛋白，分子量为820x103Da,由一条重链和两条轻链组成。分子呈不对称十字形，由一条长臂和三条短臂组成。层粘连蛋白是基膜主要成份，他在胚胎发育及组织分化中也具备主要作用。脂筏:脂筏（lipidraft）是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂微结构域（microdomain）。大小约70nm左右，是一个动态结构，位于质膜外小页。因为鞘磷脂具备较长饱和脂肪酸链，分子间作用力较强，所以这些区域结构致密，介于无序液体与液晶之间，称为有序液体（Liquid-ordered）。在低温下（4℃）这些区域能抵抗非离子去垢剂抽提，所以又称为抗去垢剂膜（detergent-resistantmembranes，DRMs）。脂筏就像一个蛋白质停泊平台，与膜信号转导、蛋白质分选都有亲密关系。从脂筏角度来看，膜蛋白能够分为三类：①存在于脂筏中蛋白质；包含糖磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPIanchoredprotein），一些跨膜蛋白，Hedgehog蛋白，双乙酰化蛋白（doublyacylatedprotein）如：非受体酪氨酸激酶Src、G蛋白Gα亚基、血管内皮细胞一氧化氮合酶（NOS）；②存在于脂筏之外无序液相蛋白质；③介于二者之间蛋白质，如一些蛋白在没有接收到配体时，对脂筏亲和力低，当结合配体，发生寡聚化时就会转移到脂筏中。脂筏中胆固醇就像胶水一样，它对具备饱和脂肪酸链鞘磷脂亲和力很高，而对不饱和脂肪酸链亲和力低，用甲基-β-环糊精（methyl-β-cyclodextrin）去除胆固醇，抗去垢剂蛋白就变得易于提取。膜中鞘磷脂主要位于外小页，而且大部分都参加形成脂筏。据估量脂筏面积可能占膜表面积二分之一以上。脂筏大小是能够调整，小独立脂筏可能在保持信号蛋白呈关闭状态方面具备主要作用，当必要时，这些小脂筏聚集成大一个大平台，在那里信号分子（如受体）将和它们配件相遇，开启信号传递路径。如致敏原（allergen）能够将过敏患者体内肥大细胞或嗜碱性细胞表面IgE抗体及其受体桥联起来，形成较大脂筏，受体被脂筏中Lyn（一个非受体酪氨酸激酶）磷酸化，开启下游信号转导，最终引发过敏反应。问答题：从生物膜结构模型演化阐述人们对生物膜认识过程生物膜结构模型演化是人类认识细胞膜一个循序渐进过程。1925年，Gorter&Grendel用有机溶剂抽提人红细胞膜膜制成粉饼测定膜脂但分子层在水面铺展面积，发觉他为红细胞表面二倍，提醒了质膜是由双分子组成。随即人们发觉质膜表面张力比油-水界面表面张力低得多，已知脂滴表面吸附有蛋白成份则表面张力降低，所以，Davson和danielli推测,质膜中含有蛋白质成份并提出蛋白质-脂质-蛋白质三明治式纸膜结构模型.之一模型影响长达之久.1959年,Robertson发展了三明治模型,提出了单位膜模型,并大胆地推断全部生物膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质单位膜组成,这一模型得到X-射线衍射分析与电子显微镜观察结果支持证实(暗-亮-暗).随即一些试验证实了质膜中蛋白质是能够流动,冷冻蚀刻技术也显示了双层膜脂中存在膜蛋白颗粒.在此基础上Singer和Nicolson于1972年提出了生物膜流动镶嵌模型,强调(1)膜流动性,膜蛋白和膜脂均可测向运动;(2)膜蛋白分布不对称性,有镶嵌在膜表面,有嵌入或横跨脂双层分子.伴随试验技术改进及认识不停深入,,还有学者提出了强调了生物膜膜脂处于无序(流动)和有序(晶态)之间动态转变得液晶态模型,以及强调生物膜是由流动性程度不一样板块镶嵌而成板块镶嵌模型.实际上,这些模型都能够看作是对流动镶嵌模型补充和完善.最近有些人提出了脂筏模型,即在生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白质,,脂筏最初可能在内质网上形成,转运到细胞膜上后,有些脂筏可在不一样程度上于膜下细胞骨架蛋白交联.这一模型可解释生物膜一些性质和功效,但仍需更多试验证据.用光脱色恢复技术证实膜蛋白流动性首先荧光素标识膜蛋白;然后激光束照射细胞表面特定区域,使其荧光物质破坏(荧光淬灭);检验荧光淬灭区亮度增加过程及亮度恢复所用时间;推算膜蛋白扩散速度.间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中起何作用?间隙连接存在于胚胎发育早期特定阶段,与细胞之间电耦联关于,抗体试验证实连接通道受阻,胚胎发育有缺点.所以有些人认为间隙连接通道能为调整生长与分化信号物质提供通路.从而为某一特定细胞提供它位置信息,并影响其分化.什么是细胞外基质?细胞外基质作用是什么?在多细胞体内,除了细胞之外,还有一些非细胞性物质,它们是在机体发育过程中由细胞分泌蛋白质和多糖等大分子组成高度水合凝胶或纤维型网络结构,填充在细胞周围,对细胞之间支持、功效发挥起着主要作用。细胞外基质作用可概括以下几个方面：１.细胞外基质对细胞形态构建具备主要影响，对组织建成集细胞群稳定性维护界定、支持及保护有主要作用。２.对细胞迁移有促进作用，如透明质酸是胚胎细胞迁移所必需纤粘连蛋白可促进角膜上皮细胞迁移等。３.细胞外基质对细胞增殖、分化具备调整作用。试验证实，脱离了胞外基质正常细胞很快停顿在Ｇ１期货Ｇ０期，只有粘着于适当基质上才能合成RNA及蛋白质，在铺展状态下才能复制DNA。一样细胞外基质对细胞分化诱导作用已经有大量试验证实，胚胎发育不一样时期会出现不一样细胞外基质，表明其与器官组织分化及细胞分化相关性。什么原因影响膜流动性？细胞膜展现二维半流体结构；它允许嵌入蛋白质分子经过侧向扩散相当自由地不停移动。然而膜蛋白不能自由地从末一侧转动到另一侧。含有一个或多个糖膜蛋白和墨糖脂总是把糖部分置于细胞外表面。影响质膜流动原因很多：１.脂肪酸链长度和饱和程度。原核细胞膜流动性就是由脂类分子组成膜中脂肪酸链长度和双键数量改变来调整。２.胆固醇／磷脂百分比。胆固醇含量增加可提升膜脂有序性，降低膜脂流动性。在动物细胞膜中固醇（类固醇）脂类数量也是末流动性一个关键调整原因。３.卵磷脂／鞘磷脂比值。卵磷脂脂肪酸不饱和程度高，相变温度低；鞘磷脂脂肪酸饱和程度高，相变温度高。４.膜蛋白与膜脂结合，也影响膜流动性，当膜脂发生相变时，蛋白质会影响脂分子协调效应，使相变温度变宽，另外。膜脂极性基团、环境温度、离子强度、金属离子等均可对膜流动性产生一定影响。试述膜流动镶嵌模型特点，并用试验事实证实。流动镶嵌模型强调，１.膜流动性。膜蛋白和膜脂均可侧向运动。如用荧光素标识膜蛋白或膜脂，在荧光显微镜下可看出末分子运动。用光脱色恢复技术还能够测出它们运动速度。２.膜蛋白分布不对称性。有镶在膜表面，有嵌入或横跨脂双分子层。用冷冻蚀刻技术可观察到膜蛋白分布式不对称。何谓细胞粘连分子？说明细胞粘连分子类别和主要功效。存在于细胞表面，能够介导细胞粘连糖蛋白。可分为依赖于Ca2+粘连分子（钙粘素、选择素、整联蛋白和不依赖于Ca2+粘连分子（免疫球蛋白超家族）两大类。能够优先介导同种类型细胞间粘连。细胞与细胞接触形成和破坏能够影响细胞迁移和分化。选择题：１.（C）降低细胞膜流动性Ａ温度升高Ｂ卵磷脂／鞘磷脂比值高Ｃ膜蛋白Ｄ不饱和脂肪酸2.基膜特有细胞外基质是（A）Ａ层粘连蛋白Ｂ胶原Ｃ纤粘连蛋白Ｄ蛋白聚糖3.细胞内中间纤维经过（C）连接方式，可将整个组织细胞连成一个整体Ａ粘合带Ｂ粘合斑Ｃ桥粒Ｄ半桥粒4.膜脂中，卵磷脂／鞘磷脂比值高低对膜流动性有极大影响，通常来说，（B）。Ａ比值高，流动性小Ｂ比值高，流动性大Ｃ比值低，流动性大Ｄ比值低，流动性小。是非题：可用荧光免疫标识技术来证实膜流动性。（Ｖ）质膜对带有电荷分子都是搞不通透。（Ｖ）动物细胞鞭毛与细菌鞭毛最主要区分是在结构和运动基质上都不相同。（Ｖ）粘着带和粘着斑区分在于粘着带是细胞之间连接，粘着斑是细胞与外基质之间连接。（Ｖ）桥粒半桥粒形态结构不一样但功效相同（Ｘ）弹性蛋白与胶原极为相同，其氨基酸组成都含有Gly-X-Y序列。（Ｘ）在粘合斑连接中，跨膜接头蛋白同本身细胞外基质相连。（Ｘ）红细胞血型糖蛋白是一个数次跨膜蛋白。（Ｘ）间隙连接和紧密连接都是脊椎动物通讯连接方式。（Ｘ）透明质酸使组织具备抗张能力，而胶原纤维使组织具备抗压能力。（Ｘ）选择素蛋白和免疫球蛋白家族蛋白介导细胞粘着都是钙依赖性。（Ｘ）整合膜蛋白细胞内结构域同胞质骨架中间纤维连接（Ｘ）作业：细胞连接方式和特点连接类型功效特征膜间间隙相关结构紧密连接封闭细胞空间沿着嵴进行膜连接无跨膜连接蛋白第四章总结：细胞膜是全部细胞主要组成部分。因为膜存在才确定了细胞为生命基本单位。在真核细胞中还有组成细胞器膜称为细胞内膜，细胞膜和细胞内膜统称生物膜。关于膜分子结构：因为质膜太薄光镜下看不到，所以首先从膜通透性开始研究。19世纪后期研究膜通透性提出细胞表面有一类脂层。1925年经过试验提出膜是由双层脂类组成，这一结论为许多模型所接收，一直应用到现在。1959年在电镜下观察膜提出了单位膜模型。因为技术发展又提出了许多新模型。其中1972年提出液态镶嵌模型受到广泛地支持。该模型认为：脂双层是膜构架，球形蛋白按其所在位置分为内在蛋白和外在蛋白；强调膜内脂类和蛋白质分布不对称性和膜流动性；认为是分子聚在一起是蛋白-蛋白、蛋白-脂类、脂类-脂类相互作用，主要是疏水和亲水两种非共价键相互作用。膜脂双层是全部膜基础结构，组成膜主要有磷脂、糖脂、胆固醇。其中磷脂最为丰富且有多个，不一样膜脂在不一样类型细胞膜中含量百分比分布不一样，磷脂分子一个主要特征是极性强，为兼性分子，在水中能自发形成双层分子，又能自我封合围