细胞生物学04细胞环境与互作

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1、第四章.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(cellsurface)(细胞表面是一个具有复杂结构的多功能体系。在结构上包括细胞被(cellcoat)和细胞质膜。动、植物细胞间的连接结构、细菌与植物细胞的细胞壁以及表面的特化的结构,如鞭毛等都可看成是表面结构的组成部分。在功能上,细胞表面是细胞质膜功能的

2、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、进行细胞运动,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)●结构上:包括细胞被(cellcoat)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(cellcoat)(由碳水化合物形成的覆盖在细胞质膜表面的保护层，称为细胞被

3、,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。糖被通常含有由细胞分泌出来的细胞外基质，厚约5nm，其中的糖类是与质膜的蛋白质分子、脂类分子共价结合形成糖蛋白和糖脂分子。糖被通常含有两种主要的成份:糖蛋白和蛋白聚糖。它们都是在细胞内合成,最后分泌出来并附着到细胞质膜上。糖蛋白和糖脂的寡糖侧链所含糖基的数量少于15,但由于可通过共价键形成支链，所以排列方式却是多种多样。细胞被的基本功能是保护如消化道、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

4、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成而抑制敏感菌的生长。细胞被还参与细胞与环境的相互作用,包括细胞与环境的物质交换,细胞增殖的接触抑制、细胞识别等)■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)。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

5、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成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。细胞壁保护细胞免遭渗透及机械损伤，还保护植物免受微生

6、物，特别是真菌和细菌的侵染。 ■细胞壁的化学组成与结构●纤维素(cellulose):植物细胞壁的主要成分是多糖，其中最主要的是纤维素，它赋予植物细胞的硬度和强度，同动物细胞细胞外基质中的胶原具有相似的作用。在细胞壁中，由50～60个纤维素分子形成一束，并且相互平行排列，形成长的、坚硬的微纤维(图4-4，4-5)。图4-4纤维素微纤维的结构此电镜图所示的是绿藻细胞壁中单个纤维素微纤维的结构，每个微纤维的直径是25nm，由许多侧向排列的纤维素构成。图4-5纤维素分子与纤维素微纤维(a)纤维素分子，是由葡萄糖以β(1→4)连接形成的链状多聚体;(b)由很多的纤维素链组成

7、纤维素微纤维。●半纤维素(hemicellulose)半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体(图4-6)，半纤维素木聚糖在木质组织中占总量的50%，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。图4-6半纤维素的化学组成(a)组成半纤维素的5种单糖:β-D-葡萄糖(Glc)，β-D-半乳糖(Gal)，β-D岩藻糖(Fuc)，β-D-木糖(Xyl)，β-D-阿拉伯糖(Ara);(b)半纤维素可能的结构。●果胶(pectin)果胶是由半乳糖醛酸和它的衍生物组成的多聚体(图4-7)。果胶在细胞壁中的作用主要是连接相邻细胞壁，