發(fā)布時(shí)間：2020-05-17 01:51

【摘要】：細(xì)胞膜是細(xì)胞最重要的結(jié)構(gòu)成分,在維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和多種生理功能中均起到重要作用,而細(xì)胞膜的某些生理功能的發(fā)揮離不開細(xì)胞表面的一些特殊結(jié)構(gòu),如微絨毛,它在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、免疫調(diào)節(jié)、信號(hào)傳導(dǎo)等活動(dòng)中起到重要作用。由于傳統(tǒng)技術(shù)的限制,生理?xiàng)l件下,納米尺度上微絨毛結(jié)構(gòu)的變化與吸收功能的關(guān)系還沒有直接的證實(shí)。微絲不但對(duì)微絨毛結(jié)構(gòu)起到支撐作用,還是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要成分,參與細(xì)胞形貌的維持、細(xì)胞粘附、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等生理功能,而近生理?xiàng)l件下,微絨毛和微絲在細(xì)胞中的空間分布特點(diǎn)還存在許多問題尚待探討。此外,微絲參與機(jī)械力引起的多種生理活動(dòng),然而微絲是否參與相鄰細(xì)胞間自噬信號(hào)的傳遞還不清楚。原子力顯微鏡(AFM)在細(xì)胞生物學(xué)研究中具有特殊優(yōu)勢(shì),可以生理?xiàng)l件下對(duì)多種生物樣品進(jìn)行高分辨成像的同時(shí)獲得樣品的理化性質(zhì),已經(jīng)應(yīng)用于從單分子、細(xì)胞到組織樣品的研究中。本文針對(duì)以上問題,利用AFM的高分辨成像,以及精準(zhǔn)控制力優(yōu)勢(shì),結(jié)合熒光顯微鏡的成像特點(diǎn),在活細(xì)胞水平上,觀察了微絨毛和微絨毛簇的動(dòng)態(tài)變化;近生理?xiàng)l件下,納米尺度上,研究了微絨毛結(jié)構(gòu)的變化與吸收功能的關(guān)系,以及微絲和微絨毛的空間分布特點(diǎn);此外,還初步探究了微絲在機(jī)械力引起的相連細(xì)胞間自噬信號(hào)傳遞中的重要作用。主要內(nèi)容如下:第一,通過AFM的高分辨成像,在納米尺度上,觀察到細(xì)胞表面的微絨毛結(jié)構(gòu),獲得單根微絨毛的尺寸及形貌特征。對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行連續(xù)原位成像,研究了細(xì)胞表面兩種亞型的單根微絨毛及微絨毛簇的動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)了單根微絨毛的生長(zhǎng)周期和微絨毛簇的解聚和聚合的現(xiàn)象。此外,對(duì)饑餓狀態(tài)下,微絨毛結(jié)構(gòu)的變化與葡聚糖吸收的直接相關(guān)性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了微絨毛結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)可逆的變化。第二,基于AFM精準(zhǔn)控制力的特點(diǎn),探究了細(xì)胞膜外微絨毛及細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)微絲的分布。在基本不破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的情況下,研究了微絨毛及微絲結(jié)構(gòu)在細(xì)胞中的兩層分布:細(xì)胞膜表面為微絲構(gòu)成的單根和聚集成簇的微絨毛結(jié)構(gòu)以及在這層下面是由粗細(xì)不同的微絲構(gòu)成的致密網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。此外,通過AFM高分辨成像還獲得了的單根微絲的形貌和細(xì)胞內(nèi)致密微絲網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。第三、利用AFM精準(zhǔn)控制力的優(yōu)勢(shì),還初步探究了微絲在自噬信號(hào)傳遞中的作用。通過AFM的針尖刺激細(xì)胞,研究了納米機(jī)械力對(duì)細(xì)胞自噬水平的影響,發(fā)現(xiàn)了機(jī)械力引起的細(xì)胞自噬能傳遞給相連細(xì)胞,并且這種傳遞在同種或不同種細(xì)胞間均會(huì)發(fā)生。最后,通過構(gòu)建N2a細(xì)胞的間隙連接,探究了間隙連接在相鄰細(xì)胞間自噬傳遞中的作用。以上研究工作展示了AFM在研究活細(xì)胞的動(dòng)態(tài)過程和細(xì)胞內(nèi)微絲的空間分布中的優(yōu)勢(shì),以及微絲在力信號(hào)傳遞中的功能。文章最后對(duì)以上工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。
【圖文】：

可以提高人們對(duì)生命奧秘和人類相關(guān)疾病的理解。通過對(duì)細(xì)胞表面進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面不是光滑的而是粗糙的，細(xì)胞表面雜亂分布著多種形貌的結(jié)構(gòu)成分（圖1.1a），有些類似囊泡結(jié)構(gòu)，有些柱狀體結(jié)構(gòu)。細(xì)胞表面的這些復(fù)雜成分，使得普通方法很難區(qū)分細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)和組分。目前，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜上存在一些特殊的結(jié)構(gòu)成分，如糖類、蛋白質(zhì)、脂筏等，此外細(xì)胞表面還有一些特化的器官，如微絨毛、纖毛、片狀偽足等（圖1.1 b）[50-52]，這些結(jié)構(gòu)在生理上具有一定的功能，如物質(zhì)的吸收、信號(hào)傳遞、抗原呈遞

脂質(zhì)、40％蛋白質(zhì)、2％-10％糖類、少量水、無機(jī)鹽和金屬離子等[63]（圖1.2a）。磷脂、膽固醇和糖脂構(gòu)成膜脂質(zhì)的主要部分。細(xì)胞膜表面的復(fù)雜成分，對(duì)細(xì)胞表面的研究帶來了許多困難，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)較小，又很難分離和去除，甚至有些結(jié)構(gòu)大小類似，因此細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的研究還存在許多不足。此外，細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的細(xì)胞器、以及細(xì)胞骨架等結(jié)構(gòu)成分，對(duì)細(xì)胞膜的支撐也起到重要的作用[64]（圖1.2b）。細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)成分（微絲、微管、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等）與細(xì)胞膜相互作用，能形成高度有序復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)，，這些結(jié)構(gòu)對(duì)于維持細(xì)胞的活性和生理功能十分重要。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q241

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郝煥鳳;代華琴;曹躍芬;;植物微絲骨架的研究進(jìn)展[J];基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué);2016年11期

2 錢東;向云;;植物特有微絲結(jié)合蛋白研究進(jìn)展[J];中國(guó)科學(xué):生命科學(xué);2017年08期

3 曾水清;胡椿枝;;細(xì)胞微絲——PVR發(fā)病機(jī)理的研究[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).眼科學(xué)分冊(cè);1987年03期

4 宋力夫;;微絲凝集素[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).皮膚病學(xué)分冊(cè);1988年02期

5 后橫;;微絲動(dòng)力學(xué)很多問題但很少答案[J];國(guó)外醫(yī)學(xué)情報(bào);1988年05期

6 余澤華,龔本迪,胡玉;Ac-NPV感染家蠶細(xì)胞后微絲系統(tǒng)的變化[J];華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年02期

7 王華東;;牙源性鈣化上皮瘤中中間微絲的免疫組化定位[J];國(guó)外醫(yī)學(xué).口腔醫(yī)學(xué)分冊(cè);1989年05期

8 陳瓊;黃善金;于榮;;植物微絲骨架動(dòng)態(tài)變化的調(diào)節(jié)[J];植物生理學(xué)報(bào);2011年01期

9 徐霞,訾惠君,孫一娜,任海云;花粉原生質(zhì)體極性重建及萌發(fā)過程中的微絲骨架列陣[J];科學(xué)通報(bào);2004年15期

10 吳濤,余新泉,吉年峰,章海兵,胡敏強(qiáng);不銹鋼微絲的制備及組織和性能研究[J];機(jī)械工程材料;2003年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳建國(guó);;微絲與細(xì)胞行為[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第十屆全體會(huì)員代表大會(huì)暨第十二次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2011年

2 鄒俊杰;鄭中玉;薛陜;李瀚海;王育人;樂捷;;微絲細(xì)胞骨架參與植物重力感知和響應(yīng)的機(jī)制研究[A];2016年全國(guó)植物生物學(xué)大會(huì)摘要集[C];2016年

3 王端順;徐淑惠;胡云英;馬躍;孫惟東;汪X仁;;鈣調(diào)素拮抗劑——三氟啦嗪對(duì)微絲組裝的響影[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第五次會(huì)議論文摘要匯編[C];1992年

4 彭雄波;孫蒙祥;楊弘遠(yuǎn);;高等植物受精卵中精核的遷移依賴于微絲而不依賴于微管[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)大會(huì)、青年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2005年

5 趙艷;徐進(jìn);劉光欣;施季森;;雜交鵝掌楸懸浮培養(yǎng)體細(xì)胞發(fā)育過程中微絲骨架變化[A];江蘇省遺傳學(xué)會(huì)第八屆會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

6 尹力;柳惠圖;王端順;;微絲聚合的改變對(duì)PIP_2及DG水平的影響[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第五次會(huì)議論文摘要匯編[C];1992年

7 黃豈平;蔡紹皙;石宇;向昆侖;;基底應(yīng)變可通過改變微絲骨架的張力調(diào)節(jié)Rho蛋白活性[A];第十次中國(guó)生物物理學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

8 邵陽光;;細(xì)胞骨架[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第十屆全體會(huì)員代表大會(huì)暨第十二次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2011年

9 趙和平;任海云;;Rop1Ps對(duì)百合花粉管生長(zhǎng)和微絲骨架排列的影響[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)第八屆會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2003年

10 樊小雪;向云;任海云;;擬南芥鈣依賴性微絲結(jié)合蛋白AtABP41的分離純化與特性分析[A];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)大會(huì)、青年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前7條

1 仙本明;生產(chǎn)不銹鋼微絲的前景分析[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

2 劉德君　李榮霞;盂縣不銹鋼微絲項(xiàng)目填補(bǔ)省內(nèi)空白[N];陽泉日?qǐng)?bào);2011年

3 江水;小企業(yè)名品占領(lǐng)大市場(chǎng)[N];江蘇經(jīng)濟(jì)報(bào);2006年

4 沈銀書;我國(guó)科學(xué)家揭示微絲調(diào)節(jié)水稻形態(tài)發(fā)育新機(jī)制[N];農(nóng)民日?qǐng)?bào);2015年

5 仙本明;山東兗礦水泥廠不銹鋼微絲生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

6 本報(bào)記者 毛慶 通訊員 張小華 郭禮華 實(shí)習(xí)生 韓斌;區(qū)里來了大學(xué)教授管科技[N];南京日?qǐng)?bào);2010年

7 金利;為研發(fā)新型抗腫瘤藥物奠定基礎(chǔ)[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉林;AFM研究微絨毛、細(xì)胞膜微絲骨架及應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所);2019年

2 趙藝;擬南芥微絲結(jié)合蛋白SCAB1在調(diào)控保衛(wèi)細(xì)胞開關(guān)中功能分析[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 姜思達(dá);多相及鍍層復(fù)合微絲巨磁阻抗效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 劉景順;非晶微絲的巨磁阻抗效應(yīng)及其連接和溫度特性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 程云會(huì);血管平滑肌細(xì)胞SM22α的表達(dá)調(diào)節(jié)及其功能研究[D];河北醫(yī)科大學(xué);2004年

6 安美文;真核細(xì)胞分裂過程中生化刺激與力學(xué)行為的耦合作用[D];太原理工大學(xué);2005年

7 王嘉麗;微絲骨架在DENV2感染過程中作用的研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2007年

8 丁志義;Ni-Mn-Ga(Co,Cu)形狀記憶合金微絲多場(chǎng)下物理性能研究[D];北京科技大學(xué);2019年

9 樊婷婷;擬南芥微絲結(jié)合蛋白Profilin3體內(nèi)生理功能研究[D];蘭州大學(xué);2012年

10 賈紅磊;植物特有微絲交聯(lián)蛋白-CROLIN1的功能研究[D];蘭州大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 袁順捷;擬南芥微絲解聚因子ADF8和ADF11的功能初探[D];蘭州大學(xué);2015年

2 胡丹;擬南芥微絲結(jié)合蛋白AtVLN1調(diào)節(jié)不同器官組織細(xì)胞生長(zhǎng)的功能鑒定[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

3 戚拓;微絲聚合基因TaARPs在小麥對(duì)條銹菌抗病性中的作用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2014年

4 張姣;小麥生理型雄性不育系花藥細(xì)胞內(nèi)微絲骨架和胼胝質(zhì)的變化及其相關(guān)基因的表達(dá)分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

5 曾晶;微絲相關(guān)的微囊藻毒素毒性機(jī)理研究[D];寧波大學(xué);2013年

6 李代慶;小鼠樹突狀細(xì)胞成熟前后的形態(tài)及其微絲蛋白的適應(yīng)性改變[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2010年

7 許康萍;Φ0.018mm超細(xì)不銹鋼微絲生產(chǎn)工藝的開發(fā)與優(yōu)化[D];南昌大學(xué);2007年

8 王瑩;芽再生過程中微絲骨架通過調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸影響干細(xì)胞的再生[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

9 趙艷;雜交鵝掌楸懸浮培養(yǎng)體細(xì)胞的微絲骨架變化[D];南京林業(yè)大學(xué);2010年

10 左海;微絲骨架在辣椒抗小麥條銹菌中的作用以及相關(guān)基因的表達(dá)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2667719