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1、4.細胞環(huán)境與互作 4.1細胞表面 4.1.1細胞被 4.1.2植物的細胞外結(jié)構(gòu):細胞壁 4.1.3細菌的細胞表面:細胞壁 4.2細胞外基質(zhì) 4.2.1細胞外基質(zhì)的基本組成和功能 4.2.2蛋白聚糖與透明質(zhì)酸 4.2.3膠原和彈性蛋白 4.2.4細胞外基質(zhì)中的粘著蛋白 4.2.5細胞外基質(zhì)與細胞的相互關(guān)系 4.3細胞識別與粘著 4.3.1細胞識別及識別反應(yīng) 4.3.2細胞粘著的機制 4.4細胞連接 4.4.1細胞連接的概念和類型 4.4.2緊密連接 4.4.3斑塊連接 4.4.4通訊連接學習指導(dǎo)錄像??4.
2、細胞環(huán)境與互作細胞環(huán)境(圖4-1)包括內(nèi)環(huán)境和外環(huán)境,互作包括細胞與細胞、細胞與環(huán)境之間的相互作用。這些作用主要是通過細胞表面進行的,包括細胞識別、細胞粘著、細胞連接、細胞通訊等。本章主要集中討論細胞的表面結(jié)構(gòu)、細胞外基質(zhì)、細胞識別、細胞粘著和細胞連接等。圖4-1細胞與環(huán)境的關(guān)系4.1細胞表面■細胞表面(cellsurface)●結(jié)構(gòu)上:包括細胞被(cellcoat)和細胞質(zhì)膜?!窆δ苌?是細胞質(zhì)膜功能的擴展,它保護細胞,使細胞有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境;負責細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換和能量交換,并通過表面結(jié)構(gòu)進行細胞識別、信息的接收和傳遞、細胞運動以及維護細胞的各種形態(tài),并且與免
3、疫、癌變都有十分密切的關(guān)系。?4.1.1細胞被(cellcoat)■細胞被的結(jié)構(gòu)與組成細胞質(zhì)膜通常是由覆蓋在細胞表面的保護層保護著,這種保護層即是細胞被。由于這層結(jié)構(gòu)的主要成份是糖,所以又稱為糖萼(glycocalyx),或多糖包被(圖4-2)。圖4-2細胞被用釕紅染色,電子顯微鏡觀察到的淋巴細胞的細胞被糖被通常含有兩種主要的成份:糖蛋白和蛋白聚糖(圖4-3)。這些糖蛋白和蛋白聚糖都是在細胞內(nèi)合成的,然后分泌出來并附著到細胞質(zhì)膜上。圖4-3糖被的結(jié)構(gòu)和組成示意圖?■細胞被的功能●保護作用:如消化道、呼吸道、生殖腺等上皮細胞的外被有助于潤滑、防止機械損傷,同時又可保護上皮
4、組織不受消化酶的作用和細菌的侵襲。植物和細菌的細胞壁不僅可以保護細胞質(zhì)膜和細胞器,同時還賦予細胞以特定的形狀。革蘭氏陽性菌的細胞壁是一種蛋白聚糖,青霉素通過抑制它的合成從而抑制細菌的生長。●參與細胞與環(huán)境的相互作用,參與細胞與環(huán)境的物質(zhì)交換,細胞增殖的接觸抑制、細胞識別等。??4.1.2植物的細胞外結(jié)構(gòu):細胞壁植物沒有骨骼系統(tǒng),但卻有相當強度的細胞壁維持著植物的形態(tài)。細胞壁保護細胞免遭滲透及機械損傷,還保護植物免受微生物,特別是真菌和細菌的侵染。?■細胞壁的化學組成與結(jié)構(gòu)●纖維素(cellulose):植物細胞壁的主要成分是多糖,其中最主要的是纖維素,它賦予植物細胞的硬
5、度和強度,同動物細胞細胞外基質(zhì)中的膠原具有相似的作用。在細胞壁中,由50~60個纖維素分子形成一束,并且相互平行排列,形成長的、堅硬的微纖維(圖4-4,4-5)。圖4-4纖維素微纖維的結(jié)構(gòu)此電鏡圖所示的是綠藻細胞壁中單個纖維素微纖維的結(jié)構(gòu),每個微纖維的直徑是25nm,由許多側(cè)向排列的纖維素構(gòu)成。圖4-5纖維素分子與纖維素微纖維(a)纖維素分子,是由葡萄糖以β(1→4)連接形成的鏈狀多聚體;(b)由很多的纖維素鏈組成纖維素微纖維?!癜肜w維素(hemicellulose)半纖維素是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體(圖4-6),半纖維素木聚糖在木質(zhì)組織中占總量的50%,它
6、結(jié)合在纖維素微纖維的表面,并且相互連接,這些纖維構(gòu)成了堅硬的細胞相互連接的網(wǎng)絡(luò)。圖4-6半纖維素的化學組成(a)組成半纖維素的5種單糖:β-D-葡萄糖(Glc),β-D-半乳糖(Gal),β-D巖藻糖(Fuc),β-D-木糖(Xyl),β-D-阿拉伯糖(Ara);(b)半纖維素可能的結(jié)構(gòu)?!窆z(pectin)果膠是由半乳糖醛酸和它的衍生物組成的多聚體(圖4-7)。果膠在細胞壁中的作用主要是連接相鄰細胞壁,并且形成細胞外基質(zhì),將纖維素包埋在水合膠中。圖4-7果膠的化學組成和可能的結(jié)構(gòu)(a)果膠主要是由半乳糖醛酸和鼠李糖構(gòu)成的;(b)果膠可能的結(jié)構(gòu)排列●木質(zhì)素(ligni
7、n)是由聚合的芳香醇構(gòu)成的一類物質(zhì),木質(zhì)素主要位于纖維素纖維之間,它的作用是抵抗壓力?!裉堑鞍?glycoprotein)也是植物細胞壁中的重要成分之一,總量占10%。最重要的一種糖蛋白叫伸展蛋白(extensin),這種蛋白同其它的相關(guān)蛋白一起,與纖維素等形成交叉網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)生一種加固蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合物的力。植物細胞被的主要成分有哪些?各起什么作用?細胞壁的結(jié)構(gòu)以及各主要成份間的相互關(guān)系示于圖4-8。圖4-8植物細胞壁中纖維素及其它幾種主要成份間的關(guān)系?■初生細胞壁與次生細胞壁植物有兩種類型的細胞壁:初生細胞壁(primarycellwal