细胞社会的联系细胞连接细胞黏着和细胞外基质精讲.pptx

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1、第一节第一节 细胞连接细胞连接(cell junction)(cell junction)概念：是指细胞间或细胞与细胞基质之间的联系结构。类型：根据行使功能的不同进行分类：封闭连接（occluding junctions）锚定连接（anchoring junctions）通讯连接（communicating junctions）第1页/共69页一、封闭连接（一、封闭连接（occluding junctionsoccluding junctions）封闭连接将相邻的质膜紧密连接在一起阻止溶液中的分子封闭连接将相邻的质膜紧密连接在一起阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内。沿细胞间隙渗入体内。紧密连接

2、紧密连接是封闭连接的主要形式。是封闭连接的主要形式。紧密连接（紧密连接（tight junctiontight junction）又称封闭小带（zonula occludens），是封闭连接的主要形式，存在于脊椎动物的上皮细胞。连接区域由蛋白质形成嵴线，嵴线主要由两种跨膜蛋白claudin和occludin与外周蛋白组成。紧密连接具有封闭（阻止可溶性物质的扩散）、隔离（将上表皮细胞的游离端与基底面细胞膜上的膜蛋白相互隔离，以行使各自不同的功能）和支持功能。第2页/共69页紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成，主要的跨膜蛋白为claudin和occludin，另外还有膜的外周蛋白ZO。紧密连接

3、的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，从而保证了机体内环境的相对稳定；消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮细胞的紧密连接对Na+的渗漏程度比膀胱上皮大1万倍。紧密连接模式图第3页/共69页二、锚定连接（anchoring junctions）锚定连接在机体组织内分布广泛，上皮组织、心肌、子宫颈等组织中都很丰富，它将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。中间丝有关的

4、：桥粒（desmosome）半桥粒（hemidesmosome）肌动蛋白丝有关的：黏合带（adhesion belt）黏合斑（focal adhesion）类型连接蛋白：细胞内附着蛋白（attachment proteins）跨膜连接的糖蛋白第4页/共69页桥粒（desmosome）是相邻细胞间形成的纽扣式结构。通过质膜下的致密斑连接中间纤维，中间为钙粘素。主要分布在承受拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管和心肌中。半桥粒（hemidesmosome）位于上皮细胞基面与基膜之间，它与桥粒的不同之处在于：只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；穿膜连接蛋白为整合素而不是钙粘素；细胞内的附着蛋白为

5、角蛋白。（一）（一）桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒第5页/共69页桥粒位于粘合带下方 1.桥粒（desmosome）存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中.第6页/共69页桥粒的结构模型 相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约30nm，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋（plakoglobin）、桥粒斑蛋白（desmoplakin）等，形成一厚约1520nm的致密斑。斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，如：在上皮细胞中为角蛋白丝（keratinfilaments），在心肌细胞中则为结蛋白丝（desminfilaments），大脑表皮细胞中

6、为波形蛋白纤维。桥粒中间为钙粘素。因此相邻细胞中的中间纤维通过细胞质斑和钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络。第7页/共69页在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基膜之间,它与桥粒的不同之处在于：只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；穿膜连接蛋白为整合素（integrin）而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白；细胞内的附着蛋白为角蛋白（keratin）。2.半桥粒（hemidesmosome）第8页/共69页黏合带（adhesion adhesion beltbelt）带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方。在粘合带处相邻细胞的间隙约1520nm。黏合带处的质膜下方有与质膜平行

7、排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白束相结合。相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的网络，把相邻细胞联合在一起。（二）黏合带与黏合斑第9页/共69页粘合斑（粘合斑（adhesion plaqueadhesion plaque）位于细胞与细胞外基质间，）位于细胞与细胞外基质间，通过通过整合素（整合素（integrinintegrin）把细胞中的肌动蛋白束和基把细胞中的肌动蛋白束和基质连接起来。连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑。质连接起来。连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑。RGDRGD肽：肽：Arginine-Arginine-glycine-glycine-as

8、partate aspartate tripeptide tripeptide motifmotif，存在，存在于一些细胞外于一些细胞外基质（如纤粘基质（如纤粘连蛋白），能连蛋白），能与细胞表面的与细胞表面的某些整合素结某些整合素结合，介导细胞合，介导细胞与细胞外基质与细胞外基质之间的粘附之间的粘附细胞外基质第10页/共69页三、通讯连接三、通讯连接（一）间隙连接（一）间隙连接1.1.结构结构 间隙连接（间隙连接（gap junctiongap junction）存在于大多数动存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有物组织。在连接处相邻细胞间有2 23nm3nm的缝隙的缝隙,许多间隙连接单位

9、往往集结在一起，其区域大小许多间隙连接单位往往集结在一起，其区域大小不一，最大的直径可达不一，最大的直径可达0.3m0.3m。在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称间隙连接的基本单位，称连接子连接子（connexonconnexon）。）。第11页/共69页左，连接子电镜照片；右，间隙连接模型 连接子连接子（connexonconnexon），），由由6 6个相同或相似的跨膜蛋个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径白亚单位环绕而成，直径8nm8nm，中心形成一个直径约，中心形成一个直径约1.5nm1.5nm的孔道的孔道。通

10、过向细胞内注射分子量不同的染料，证明间隙连接的通道可以允许分子量小于1.5KD的分子通过。这表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙。第12页/共69页2.间隙连接的功能和可调节性 协调代谢：实验协调代谢：实验表明:细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙,而蛋白质、核酸、多糖等大分子物质一般不能通过。这是细胞代谢偶联的基础。例如，在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合成例如，在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合成核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培养，核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤

11、维细胞共同培养，则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核酸。如果破坏细胞间则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核酸。如果破坏细胞间的间隙连接，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。的间隙连接，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。说明次黄嘌呤吸收入野生型成纤维细胞后，可通过细胞间说明次黄嘌呤吸收入野生型成纤维细胞后，可通过细胞间的间隙连接进入突变型成纤维细胞，用放射性标记技术跟的间隙连接进入突变型成纤维细胞，用放射性标记技术跟踪观察，也证明了这一点。踪观察，也证明了这一点。第13页/共69页 构成电紧张突触：构成电紧张突触：平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触平滑肌、心肌、神经末梢间

12、均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触（electrotonic synapseselectrotonic synapses）。电紧张突触无须依赖神经递质或信息物质即）。电紧张突触无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。第14页/共69页 参与细胞分化参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相互协调发育和分化。小分子物质即可在一定细互协调发育和分化。小分子物质即可在一定细胞群范围内，以分泌源为中心，建立起递变的胞群范围内，以分泌源为中心，建立起递变的扩散浓度梯度，以不同的分子浓度为

13、处于梯度扩散浓度梯度，以不同的分子浓度为处于梯度范围内的细胞提供范围内的细胞提供”位置信息位置信息”（positional positional informationinformation），从而诱导细胞按其在胚胎中），从而诱导细胞按其在胚胎中所处的局部位置向着一定方向分化。所处的局部位置向着一定方向分化。第15页/共69页 间隙连接的通透性的可调节性间隙连接的通透性的可调节性间隙连接的通透性是可调节的。在实验条件间隙连接的通透性是可调节的。在实验条件下，降低细胞下，降低细胞PHPH值，或升高钙离子浓度均值，或升高钙离子浓度均可降低间隙连接的通透性。当细胞破损时，可降低间隙连接的通透性。当细

14、胞破损时，大量钙离子进入，导致间隙连接关闭，以免大量钙离子进入，导致间隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。正常细胞受到伤害。第16页/共69页（二）胞间连丝胞间连丝胞间连丝（plasmodesmataplasmodesmata）是植物细胞特有的通是植物细胞特有的通讯连接。是由穿过细讯连接。是由穿过细胞壁的质膜围成的细胞壁的质膜围成的细胞质通道，直径约胞质通道，直径约202040nm40nm。因此植物体。因此植物体细胞可看作是一个巨细胞可看作是一个巨大的合胞体大的合胞体（syncytiumsyncytium）。）。第17页/共69页通道中有一由膜围成通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连的筒状结构，

15、称为连丝小管丝小管（desmotubuledesmotubule）。）。连丝小管由光面内质连丝小管由光面内质网特化而成，管的两网特化而成，管的两端与内质网相连。连端与内质网相连。连丝小管与胞间连丝的丝小管与胞间连丝的质膜内衬之间，填充质膜内衬之间，填充有一圈细胞质溶质有一圈细胞质溶质（cytosolcytosol）。一些）。一些小分子可通过细胞质小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间溶质环在相邻细胞间传递传递第18页/共69页胞间连丝结构模型第19页/共69页胞间连丝的功能胞间连丝的功能 实现细胞间由信号介导的物质有选择性的实现细胞间由信号介导的物质有选择性的 转运；转运；实现细胞间的电传导；实

16、现细胞间的电传导；在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节植物细胞间的物质运输。调节植物细胞间的物质运输。第20页/共69页（三）化学突触（三）化学突触 化学突触（synapse）是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。化学突触化学突触由突触前膜(presynaptic membrane)、突触后膜(postsynaptic membrane)和突触间隙(synaptic cleft)三部分组成第21页/共69页化学突触的结构（具有小囊泡的一侧为突触前膜）第22页/共69页突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体(syna

17、ptic knob)。突触小体贴附在突触后神经元的胞体或突起的表面形成突触。突触小体的膜称突触前膜，与突触前膜相对的胞体膜或突起的膜称突触后膜，两膜之间称为突触间隙。间隙的宽度约20-30nm，内含有粘多糖和糖蛋白等物质。突触小体内有许多囊泡，称突触小泡(synaptic vesicle)，内含神经递质。当神经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经递质，为突触后膜的受体接受（配体门通道），引起突触后膜离子通透性改变，膜去极化或超极化。化学突触的结构模型第23页/共69页第24页/共69页几类细胞连接的比较 间隙连接紧密连接桥粒粘合斑第25页/共69页四、细胞表面的粘附因子四、细胞表面的粘附因子细胞

18、粘附分子（celladhesionmolecule，CAM）是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的分子。可大致分为五类：钙黏蛋白、选择素、免疫球蛋白超家族、整联蛋白家族及透明质酸粘素。细胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成：胞外区，肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别；跨膜区，多为一次跨膜；胞质区，肽链的C端部分，一般较小，或与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的化学信号分子相连，以活化信号转导途径。第26页/共69页（一）钙黏蛋白 钙黏蛋白（cadherin）属亲同性CAM，其作用依赖于Ca2。至今已鉴定出30种以上钙粘素，分布于不同的组织。其命名是根据所在组织

19、的英文第一个字母命名的，如：上皮组织中的钙粘素就命名为E-钙粘素。第27页/共69页钙粘素结构模型1.钙粘素的结构钙粘素分子结构同源性很高，其胞外部分形成5个结构域，其中4个同源，均含Ca2结合部位。决定钙粘素结合特异性的部位在靠N末端的一个结构域中，只要变更其中2个氨基酸残基即可使结合特异性由E-钙粘素转变为P-钙粘素。钙粘素分子的胞质部分是最高度保守的区域，参与信号转导。第28页/共69页2.2.钙粘素的作用：钙粘素的作用：介导细胞连接介导细胞连接 在成年脊椎动物，在成年脊椎动物，E-E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要的主要CAMCAM，是粘合带的主要构成成

20、分。，是粘合带的主要构成成分。参与细胞分化参与细胞分化 钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织的构筑有重钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织的构筑有重要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可决定胚胎细胞间的相互作用，从而通过细胞的微环境，影响决定胚胎细胞间的相互作用，从而通过细胞的微环境，影响细胞的分化，参与器官形成过程。细胞的分化，参与器官形成过程。抑制细胞迁移抑制细胞迁移 很多种癌组织中细胞表面的很多种癌组织中细胞表面的E E钙粘素减少或消失，以致钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将癌细

21、胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将E E钙粘素视为转移抑制分子。钙粘素视为转移抑制分子。第29页/共69页第30页/共69页二、选择素二、选择素 选择素（selectin）属异亲性CAM，其作用依赖于Ca2。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合。已知选择素有三种：L选择素、E选择素及P选择素。第31页/共69页选择素的胞外区由三选择素的胞外区由三个结构域构成：个结构域构成：N N端的端的C C型凝集素结构型凝集素结构域，域，EGFEGF样结构域、样结构域、重复次数不同的补体重复次数不同的补体结合蛋白结构域；结合蛋白结构域；通过凝集素结构域通过凝集素结构域来识别糖蛋白及糖脂

22、来识别糖蛋白及糖脂分子上的糖配体。分子上的糖配体。表皮生长因子样结构域第32页/共69页E E选择素及选择素及P P选择素所识别与结合的糖配体为唾液酸化及岩藻糖化选择素所识别与结合的糖配体为唾液酸化及岩藻糖化的的N N乙酰氨基乳糖结构（乙酰氨基乳糖结构（sLeXsLeX及及sLeAsLeA）。）。sLeAsLeA结构存在于髓系白结构存在于髓系白细胞表面（其中包括细胞表面（其中包括L L选择素）分子中。多种肿瘤细胞表面也存在选择素）分子中。多种肿瘤细胞表面也存在sLeXsLeX及及sLeAsLeA结构。结构。P P选择素贮存于血小板的选择素贮存于血小板的颗粒及内皮细胞的颗粒及内皮细胞的Weibe

23、l-PaladeWeibel-Palade小体。小体。炎症时活化的内皮细胞表面首先出现炎症时活化的内皮细胞表面首先出现P P选择素，随后出现选择素，随后出现E E选择素。选择素。它们对于召集白细胞到达炎症部位具有重要作用。它们对于召集白细胞到达炎症部位具有重要作用。E E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面。炎症组织释放的白细胞选择素存在于活化的血管内皮细胞表面。炎症组织释放的白细胞介素介素I I（IL-1IL-1）及肿瘤坏死因子（）及肿瘤坏死因子（TNFTNF）等细胞因子可活化脉管内）等细胞因子可活化脉管内皮细胞，刺激皮细胞，刺激E E选择素的合成。选择素的合成。L L选择素广泛存在于各种白细

24、胞的表面，参与炎症部位白细胞的出选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。白细胞表面脉管过程。白细胞表面L L选择素分子上的选择素分子上的sLeAsLeA与活化的内皮细胞与活化的内皮细胞表面的表面的P P选择素及选择素及E E选择素之间的识别与结合，可召集血液中快速选择素之间的识别与结合，可召集血液中快速流动的白细胞在炎症部位的脉管内皮上减速滚动（即通过粘附、流动的白细胞在炎症部位的脉管内皮上减速滚动（即通过粘附、分离、再粘附分离、再粘附，如此循环往复），最后穿过血管进入炎症部，如此循环往复），最后穿过血管进入炎症部位。位。第33页/共69页三、免疫球蛋白超家族的三、免

25、疫球蛋白超家族的CAMCAM免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF），分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）的类似结构域CAM超家族，一般不依赖于Ca2。免疫球蛋白结构域是指借二硫键维系的两组反向平行折叠结构。Ig-SF的结构模型 第34页/共69页除免疫球蛋白外，还包括除免疫球蛋白外，还包括T T细胞受体，细胞受体，B B细胞受体，细胞受体，MHCMHC及细及细胞粘附分子（胞粘附分子（Ig-CAMIg-CAM）等。有的属于亲同性）等。有的属于亲同性CAMCAM，如各种神，如各种神经细胞粘附分子（经细胞粘附分子（N-CAMN-CAM）及血小板）及血小板-内皮细胞粘附分子内皮细胞粘

26、附分子（Pe-CAMPe-CAM）；有的属于亲异性）；有的属于亲异性CAMCAM，如细胞间粘附分子（，如细胞间粘附分子（I-I-CAMCAM）及脉管细胞粘附分子（）及脉管细胞粘附分子（V-CAMV-CAM）等。）等。I-CAMI-CAM及及V-CAMV-CAM的的配体都是整合素。配体都是整合素。N-CAMN-CAM有有2020余种异型分子，它们在神经发育及神经细胞间相余种异型分子，它们在神经发育及神经细胞间相互作用上有重要作用。互作用上有重要作用。I-CAMI-CAM及及V-CAMV-CAM在活化的血管内皮细胞表达。炎症时，活化的在活化的血管内皮细胞表达。炎症时，活化的内皮细胞表面的内皮细胞表

27、面的I-CAMI-CAM可与白细胞表面的可与白细胞表面的L2L2及巨噬细胞及巨噬细胞表面的表面的M2M2相结合；相结合；V-CAMV-CAM则可与白细胞的则可与白细胞的4141整合素整合素相结合。它们继上述选择素介导的白细胞与内皮细胞的粘合相结合。它们继上述选择素介导的白细胞与内皮细胞的粘合作用之后使在内皮上滚动的白细胞固着于炎症部位的脉管内作用之后使在内皮上滚动的白细胞固着于炎症部位的脉管内皮，并发生铺展，进而分泌水解酶而穿出脉管壁。皮，并发生铺展，进而分泌水解酶而穿出脉管壁。第35页/共69页四、整联蛋白整联蛋白（integrin）大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2。介导细胞与细

28、胞间的相互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用。几乎所有动植物细胞均表达整联蛋白。整整联联蛋蛋白白结结构构模模型型第36页/共69页亚单位的亚单位的N N端有结合二价阳离子的结构域，胞质区端有结合二价阳离子的结构域，胞质区近膜处都有一个非常保守的近膜处都有一个非常保守的KXGFFKRKXGFFKR序列，与整合素序列，与整合素活性的调节有关。活性的调节有关。含含11亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质成亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。含分之间的粘附。含22亚单位的整合素主要存在于各亚单位的整合素主要存在于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。种白细胞表面，介导细胞间的相互作

29、用。33亚单位亚单位的整合素主要存在于血小板表面，介导血小板的聚的整合素主要存在于血小板表面，介导血小板的聚集，并参与血栓形成。除集，并参与血栓形成。除44可与肌动蛋白及其相关可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合，蛋白质结合，6464整合素以层粘连蛋白为配体，整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒参与形成半桥粒第37页/共69页半桥粒处的64整合素 第38页/共69页第三节 细胞外基质第39页/共69页细胞外基质细胞外基质概念：细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。功能：粘连；支持；改变细胞微环境；信号功 能。类

30、型：胶原、层粘连蛋白和纤连蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白及植物细胞壁。第40页/共69页细胞外基质的成分 第41页/共69页胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的白质总量的3030以上。它遍布于体内各种器官和组织，以上。它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。胶原是细胞外基质中最主要的胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白水不溶性纤维蛋白。1.1.类类型

31、型：已已发发现现2020多多种种，型型了了解解较较多多（P99P99表表4-34-3）。）。一、胶原（collagencollagen）第42页/共69页胶原的结构（左模式图，右电镜照片）胶原的结构（左模式图，右电镜照片）2.2.胶原结构胶原结构 胶原纤维的基本结构单位是原胶原。胶原纤维的基本结构单位是原胶原。各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，非螺旋区及球形结构域。其中型胶原的结构最为典型。型胶原的原纤维平型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，其行排列成较粗大的束，其三股螺旋由二条三股螺旋由二条1 1 链及链及一条一条2 2 链构成。每条链构成。每条链约含链约

32、含10501050个氨基酸残基，个氨基酸残基，每圈含每圈含3 3个氨基酸残基。个氨基酸残基。三股螺旋相互盘绕成右手三股螺旋相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。超螺旋，即原胶原。原胶原分子间通过侧原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径式有序排列聚合成直径50-200nm50-200nm、长、长150nm150nm至数至数微米的原纤维，在电镜下微米的原纤维，在电镜下可见间隔可见间隔67nm67nm的横纹。的横纹。第43页/共69页3.合成：前胶原是原胶原的前体和分泌形式。原胶原每条链由重复的Gly-X-Y序列构成。X=pro，Y=hyp或hyl，重复序列使链

33、卷曲为左手螺旋。三股链绕成右手超螺旋。由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。在RER上合成，形成三螺旋之前于Pro及Lys残基上进行羟基化修饰。羟化反应由脯氨酰4、脯氨酰3羟化酶催化。Vc是酶的辅助因子，Vc缺乏导致坏血病。第44页/共69页交联：由侧向相邻的lys或hyl残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，电镜下可见间隔67nm的横纹。新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。第45页/共69页3.3.胶原的合成胶原的合成 基因mRNA前胶原原胶原原胶原纤维4.4.胶原功能胶原功能 骨架结构；参与信号传递

34、。第46页/共69页二二.糖胺聚糖与蛋白聚糖糖胺聚糖与蛋白聚糖1 1糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycanglycosaminoglycan，GAGGAG）GAGGAG是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖 其二糖单其二糖单位通常由氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛位通常由氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸组成（见下表酸组成（见下表 ），但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖），但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。糖胺代替。糖胺 聚糖依组成糖基、连接方式、硫酸化程度聚糖依组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为六种，即：透明质酸、硫酸

35、软骨素、及位置的不同可分为六种，即：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。第47页/共69页氨基聚糖的分子特性及组织分布氨基聚糖二糖单位硫酸基分布组织透明质酸葡萄糖醛酸，N-乙酰葡萄糖0结缔组织、皮肤、软骨、玻璃体、滑液硫酸软骨素葡萄糖醛酸，N-乙酰半乳糖0.2-2.3软骨、角膜、骨、皮肤、动脉硫酸皮肤素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖1.0-2.0皮肤、血管、心、心瓣膜硫酸乙酰肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖0.2-3.0肺、动脉、细胞表面肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖2.0-3.0肺、肝、皮

36、肤、肥大细胞硫酸角质素半乳糖，N-乙酰葡萄糖0.9-1.8软骨、角膜、椎间盘第48页/共69页透明质酸（透明质酸（hyaluronic acid,HAhyaluronic acid,HA）是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。氨基聚糖一般由不到氨基聚糖一般由不到300300个单糖基组成，而个单糖基组成，而HAHA可含可含1010万万个糖基。在溶液中个糖基。在溶液中HAHA分子呈无规则卷曲状态。如果强行分子呈无规则卷曲状态。如果强行伸长，其分子长度可达伸长，其分子长度可达20m20m。HAHA整个分子全部由葡萄整个分子全部由葡萄糖醛酸及乙酰氨基葡

37、萄糖二糖单位重复排列构成。由于糖醛酸及乙酰氨基葡萄糖二糖单位重复排列构成。由于HAHA分子表面有大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量分子表面有大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体，占据水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体，占据很大的空间，产生膨压。很大的空间，产生膨压。HA虽不与蛋白质共价结合，但可与许多种蛋白聚糖的核心蛋白质及连接蛋白质借非共价键结合而参加蛋白聚糖多聚体的构成，在软骨基质中尤其如此。第49页/共69页氨基聚糖的分子结构 第50页/共69页2 2蛋白聚糖（蛋白聚糖（proteoglycanproteoglycan）蛋白聚糖是氨基聚

38、糖（除透明质酸外）与核蛋白聚糖是氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白质（心蛋白质（coreproteincoreprotein）的）的丝氨酸丝氨酸残基共价连残基共价连接而成的巨分子。一个核心蛋白上可连接数百接而成的巨分子。一个核心蛋白上可连接数百个不同的糖氨聚糖形成的蛋白聚糖单体，若干个不同的糖氨聚糖形成的蛋白聚糖单体，若干个单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合个单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合形成多聚体。形成多聚体。蛋白聚糖的一个显著特点是蛋白聚糖的一个显著特点是多态性多态性，可以含有，可以含有不同的核心蛋白，长度和成分不同的多肽链。不同的核心蛋白，长度和成分不同的多肽链。第51页/共

39、69页蛋白聚糖和蛋白聚糖多聚体 核心蛋白第52页/共69页三、层粘连蛋白和纤连蛋白三、层粘连蛋白和纤连蛋白1.1.层粘连蛋白（层粘连蛋白（lamininlaminin，LNLN）LN也是一种大型的糖蛋白，与型胶原一起构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。LN分子由一条重链（）和二条轻链（、）借二硫键交联而成，外形呈十字形，三条短臂各由三条肽链的N端序列构成。每一短臂包括二个球区及二个短杆区，长臂也由杆区及球区构成LN的结构模型第53页/共69页现已发现现已发现7 7种种LNLN分子，分子，8 8种亚单位种亚单位（1,2,3,1,2,3,1,21,2,3,1,2,3,1,2），这），这

40、8 8种亚单位分别由种亚单位分别由8 8个结构基因编码，至少构成个结构基因编码，至少构成7 7种不同的层粘连蛋白。种不同的层粘连蛋白。层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：一是与位：一是与型胶原的结合部位；另一个是通型胶原的结合部位；另一个是通过自身的过自身的RGDRGD序列与细胞膜上的整联蛋白结合。序列与细胞膜上的整联蛋白结合。层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用。个体发生中出现最早的细胞外基质蛋白作用。个体发生中出现最早的细胞外基质蛋白是层粘连蛋白。层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转是层粘连蛋白。层粘连蛋

41、白也与肿瘤细胞的转移有关。移有关。第54页/共69页2.2.纤连蛋白纤连蛋白（fibronectinfibronectin，FNFN）纤连蛋白纤连蛋白是一种大型是一种大型的糖蛋白的糖蛋白（220-220-250KD250KD），存在于所有，存在于所有脊椎动物，分子含糖脊椎动物，分子含糖4.54.59.59.5，糖链结，糖链结构依组织细胞来源及构依组织细胞来源及分化状态而异。分化状态而异。纤连纤连蛋白蛋白可将细胞连接到可将细胞连接到细胞外基质上细胞外基质上。FN将细胞连接到细胞外基质上第55页/共69页纤连蛋白以可溶形式存在纤连蛋白以可溶形式存在于血浆（于血浆（0 03mg/ml3mg/ml）及

42、各）及各种体液中；以不溶形式存种体液中；以不溶形式存在于细胞外基质及细胞表在于细胞外基质及细胞表面。前者总称血浆纤连蛋面。前者总称血浆纤连蛋白；后者总称细胞白；后者总称细胞FNFN。各种各种FNFN均由相似的亚单位均由相似的亚单位（220KD220KD左右）组成。血浆左右）组成。血浆FNFN（450KD450KD）是由二条相似）是由二条相似的肽链在的肽链在C C端借二硫键联成端借二硫键联成的的V V字形二聚体。细胞字形二聚体。细胞FNFN为为多聚体。在人体中目前已多聚体。在人体中目前已鉴定的鉴定的FNFN亚单位就有亚单位就有2020种种以上。它们都是由同一基以上。它们都是由同一基因编码的产物。

43、转录后由因编码的产物。转录后由于拼接上的不同而形成多于拼接上的不同而形成多种异型分子。种异型分子。FN的结构模型 第56页/共69页 纤连蛋白的主要功能：纤连蛋白的主要功能：介导细胞粘着，进而调节细胞的形状和细胞介导细胞粘着，进而调节细胞的形状和细胞骨骨 架的组织，促进细胞铺展；架的组织，促进细胞铺展；在胚胎发生过程中，纤连蛋白对于许多类型在胚胎发生过程中，纤连蛋白对于许多类型细细 胞的迁移和分化是必需的；胞的迁移和分化是必需的；在创伤修复中，纤连蛋白促进巨噬细胞和其在创伤修复中，纤连蛋白促进巨噬细胞和其它它 免疫细胞迁移到受损部位；免疫细胞迁移到受损部位；在血凝块形成中，纤连蛋白促进血小板附

44、着在血凝块形成中，纤连蛋白促进血小板附着于于 血管受损部位。血管受损部位。第57页/共69页第58页/共69页 弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，约含830个氨基酸残基。弹性蛋白纤维网络赋予组织以弹性，弹性纤维的伸展性比同样横截面积的橡皮条至少大5倍。弹性蛋白由两种类型短肽段交替排列构成：一种是疏水短肽赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的螺旋，负责在相邻分子间形成交联。弹性蛋白具有两个明显的特征:构象呈无规则卷曲状态；通过Lys残基相互交连成网状结构。四、弹性蛋白（四、弹性蛋白（elastinelastin）第59页/共69页弹性蛋白结构模型 第60页/共69页在弹性蛋白的外围包

45、绕着一层由微原纤维构成在弹性蛋白的外围包绕着一层由微原纤维构成的壳。微原纤维是由一些糖蛋白构成的。其中的壳。微原纤维是由一些糖蛋白构成的。其中一种较大的糖蛋白是一种较大的糖蛋白是fibrillinfibrillin，为保持弹性，为保持弹性纤维的完整性所必需。在发育中的弹性组织内，纤维的完整性所必需。在发育中的弹性组织内，糖蛋白微原纤维常先于弹性蛋白出现，似乎是糖蛋白微原纤维常先于弹性蛋白出现，似乎是弹性蛋白附着的框架，对于弹性蛋白分子组装弹性蛋白附着的框架，对于弹性蛋白分子组装成弹性纤维具有组织作用。老年组织中弹性蛋成弹性纤维具有组织作用。老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹

46、性。白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹性。第61页/共69页一一.细胞外被细胞外被概念概念:动物细胞表面存在着一层富含糖动物细胞表面存在着一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被类物质的结构，称为细胞外被（cell coatcell coat）或糖萼）或糖萼（glycocalyxglycocalyx）。用重金属染）。用重金属染料如：钌红染色后，在电镜下可料如：钌红染色后，在电镜下可显示厚约显示厚约10-20nm10-20nm的结构，边界的结构，边界不甚明确。细胞外被是由构成质不甚明确。细胞外被是由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的，实质上是质膜结构的一组成的，

47、实质上是质膜结构的一部分部分 五、基膜与细胞外被第62页/共69页细胞外被的作用细胞外被的作用：1、保护作用：细胞外被具有一定的保护作用，去掉细胞外被，并不会直接损伤质膜。2、细胞识别：细胞识别与构成细胞外被的寡糖链密切相关。寡糖链由质膜糖蛋白和糖脂伸出，每种细胞寡糖链的单糖残基具有一定的排列顺序，编成了细胞表面的密码，它是细胞的”指纹”，为细胞的识别形成了分子基础。同时细胞表面尚有寡糖的专一受体，对具有一定序列的寡糖链具有识别作用。因此，细胞识别实质上是分子识别。第63页/共69页3、决定血型：血型实质上是不同的红细胞表面抗原，人有20几种血型，最基本的血型是AB0血型。红细胞质膜上的糖鞘脂

48、是AB0血型系统的血型抗原，血型免疫活性特异性的分子基础是糖链的糖基组成。A、B、O三种血型抗原的糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙酰半乳糖；B型血为半乳糖；AB型两种糖基都有，O型血则缺少这两种糖基。第64页/共69页五、植物细胞壁（cell wall）植物细胞壁的组成 植物细胞壁的功能 增加细胞强度，提供支持功能；信息储存库的功能：产生多种寡糖 素作为信号物质，或抵抗病、虫害，或作为细胞生长和发育的信号物质。第65页/共69页纤维素分子纤维素分子纤维素微原纤维（纤维素微原纤维（microfibrilmicrofibril）,为细胞壁提供了抗张强度为细胞壁

49、提供了抗张强度半纤维素（半纤维素（hemicellulosehemicellulose）:木糖、半乳糖和葡萄糖木糖、半乳糖和葡萄糖 等组成的高度分支的多糖等组成的高度分支的多糖 介导微原纤维连接彼此连接或介导微原纤维与其介导微原纤维连接彼此连接或介导微原纤维与其 它基质成分（果胶质）连接它基质成分（果胶质）连接果胶质（果胶质（pectinpectin）：含有大量携带负电荷的糖，结合）：含有大量携带负电荷的糖，结合 CaCa2+2+等阳离子等阳离子,被高度水化形成凝胶被高度水化形成凝胶 果胶质与半纤维素横向连接果胶质与半纤维素横向连接,参与细胞壁复杂网架的形成。参与细胞壁复杂网架的形成。伸展蛋白伸展蛋白(extensin)(extensin)：糖蛋白：糖蛋白,在在初生壁初生壁中含量可多达中含量可多达1515，糖的总量约占糖的总量约占6565。木质素木质素(lignin)(lignin)：由酚残基形成的水不溶性多聚体。：由酚残基形成的水不溶性多聚体。参与次生壁形成参与次生壁形成,并以共价键与细胞壁多糖交联并以共价键与细胞壁多糖交联,大大增大大增 加了细胞壁的强度与抗降解加了细胞壁的强度与抗降解 植物细胞壁的组成第66页/共69页第67页/共69页BYE!MY FRIENDS.第68页/共69页感谢您的观看！第69页/共69页