基础医学细胞生物学细胞膜及其表面细胞表面及其特化结构.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,#,Medical Cell Biology,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,#,Medical Cell Biology,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,1,第二篇 细胞的结构及其功能,第五章 细胞膜及其表面,第六章 细胞质和细胞器,第七章 细胞核,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,2,第,5,章,细胞,膜及其表面,(,Cell Membrane and cell Surface,),2008.3,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,3,2,细胞表面及其特化结构,Cell Surface and Special Structure,细胞外被和胞质溶胶,细胞表面的特殊结构,细胞间的连接,细胞外基质,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,4,细胞表面,(,cell surface,),指包围在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能体系,是细胞与外环境物质相互作用,并产生各种复杂功能的部位。包括细胞被和细胞膜和膜下胞质溶胶。广义包括细胞连接和细胞外基质。,细胞表面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、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。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,5,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,(,cell coat,),。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。,一、细胞外被和胞质溶胶,(,一,),细胞外被,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,6,膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片,（梁凤霞，丁明孝）,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,7,糖被通常含有两种主要的成份,:,糖蛋白和蛋白聚糖。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到细胞质膜上。糖链是由,9,种单糖 组成的寡糖,糖链末端富含带负电荷的唾液酸。,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。,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。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,8,动物细胞被的糖基有9种，分中性糖,(G、Gal、,甘、岩、阿、木,),、氨基糖,(-G、-Gal),和唾液酸,(,乙酰神经氨酸,),等。,唾液酸：末端带负电，相互排斥、网状，保护与支持，,pH，,微环境，场所。,“,天线,”，糖基的异构性极大信息,(,糖生物学功能糖组学,),；功能：识别、粘着、信号接收、通讯联络、免疫应答等。分泌黏液有润滑、防止机械损伤、抗菌；纤毛的定向运输，将灰尘、细菌和痰液排出。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,9,胞质溶胶,(,cytosol,),为在质膜下面一层约,0.1,0.2,m,的较黏滞无结构的液体物质。,其中含有高浓度的蛋白质，分布较多的微丝和微管，而缺少其他细胞器。,微管、微丝与膜蛋白直接或间接连接，在结构和功能上可视为一个整体。,这部分具有相当强的抗张强度，对于维持细胞的极性、形态和调节膜蛋白的分布和运动都有密切关系。,(,二,),胞质溶胶,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,10,二、细胞表面的特化结构,糖萼,微绒毛,通道与小泡,皱褶,尖形变形足,圆形变形足,内褶,细胞表面最明显的特化结构有：微绒毛、内褶、纤毛和鞭毛，常还有一些暂时的结构，如变形足、皱褶等。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,11,(,一,),微绒毛,微绒毛,(,microvillus,),广泛存在于动物细胞的游离表面。细长指状突起，直径,100nm,(,内有微丝,),，长约,100-200nm,。扩大细胞作用的表面积，有利于细胞的吸收。每个小肠上皮细胞有,1000-3000,根微绒毛。,部分腺体细胞的微绒毛有酶功能；在游走细胞的微绒毛能搜索抗原、毒素及协助摄取异物等功能。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,12,2.,细胞内褶,(,cell infolding,),：扩大作用面积,(,见于液体及离子交换频繁的细胞,),。,3.,纤毛,(,cilia,),：,(,详见有关章节,),。,4.,鞭毛,(,flagellum,),：,(,详见有关章节,),。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,13,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,14,紧密连接,间隙连接,桥粒连接,黏合连接,半桥粒,三、细胞连接,(cell Junction),杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,15,细胞连接,(,cell junction,),：,指相邻细胞接触区域特化,(,局部区域特化,),形成一定连接装置。,细胞连接,紧密连接,桥粒连接,中间连接,间隙连接,封闭连接,锚定连接,将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。,通过骨架系统将细胞与相邻细胞与基质之间连接起来。,通讯连接,为动物细胞中最普通的连接方式。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,16,紧密连接,存在于脊椎动物的上皮细胞间的上端，相邻细胞间的质膜紧密结合，没有缝隙。,电镜下可看到连接区域具有蛋白质形成的焊接线,(,嵴线,),网络，封闭细胞间的空隙。,上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。,(,一,),封闭闭锁紧密连接,(occluding/tight junction),杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,17,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,18,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。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,19,细胞膜,细胞间隙,蛋白质索,（嵴线）,相邻细胞膜紧密相贴，没有间隙，似乎融合在一起。,广泛分布于上皮细胞向腔端，形成一条封闭带。,P,面凸出的嵴网；相邻细胞由跨膜连接糖蛋白组成对合封闭链。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,20,功能：可封闭上皮细胞间隙，防止与外环境沟通，保证内环境相对稳定；可溶性物质从上皮细胞一侧扩散到另一侧起封闭功能；分开膜两端功能蛋白，保证运输的方向性；肿瘤,。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,21,Claudin,occludin,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,22,(,二,),锚定连接,(anchoring j.),机体组织内分布很广泛，尤其在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中含量最为丰富。,锚定,(,黏合,),连接,根据其结构又可分为：,带状桥粒,(,黏合带,，,中间连接,),，,点状桥粒,，,半桥粒,。,锚定连接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。,锚定连接,与中间纤维的锚定连接,桥粒,与,半桥粒,desmosome and hemi-,与肌动蛋白纤维的锚定连接,粘合带,和,粘合斑,adhesion belt and,focal adhesion,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,23,粘合带位于紧密连接下方,粘合带,（,adhesion belt,）,呈带状环绕细胞，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,15,20nm,。,1.,粘合带与粘着斑,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,24,中间连接：,即粘合带和粘合斑，均起着附着与支持的功能。,中间连接黏合带,带状桥粒：,位于上皮细胞紧密连接的下方,在相邻细胞间形成一个连续的带状结构。,紧密连接,中间连接,（带状桥粒）,微丝束,（肌动蛋白纤维）,细胞间隙,(,15-20nm,),粘合斑：,是肌动蛋白与细胞外基质之间的连接方式。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,25,间隙中的粘合分子为,E-,钙粘素,(,cadherin,),，在质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,26,粘合带结构模型,钙粘素,(,cadherin,),杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,27,桥粒位于粘合带下方,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。,相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜间的间隙约,30nm,，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白,(desmoplakin),等，形成一厚约,15,20nm,的致密斑。,2.,桥粒和半桥粒,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,28,桥粒与半桥粒,细胞膜,细胞间隙,桥粒蛋白,中间纤维,桥粒：,是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。,盘状致密斑,(15-20nm),（,30nm),桥粒与半桥粒,似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来,起支持,附着,抵抗外界压力与张力的作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,29,桥粒的结构模型,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,30,半桥粒：,形态与桥粒类似，是细胞与其下方的基底膜相连。,细胞膜,基底膜,中间纤维,桥粒蛋白,半桥粒连接上皮细胞基面和基膜。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,31,半桥粒处的,64,整合素,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,32,细胞黏着,(,连接,),在炎症和转移中的作用,机体的一部分受到细菌污染，受伤部位就会吸引白细胞穿过微静脉血管的内皮层进入组织。,微静脉血管壁应答来自附近受伤组织信号，微静脉血管内皮细胞暂时出现,P-,和,E-,选择素，与循环中的嗜中性粒细胞黏着更紧密，形成瞬时黏着，运动减慢。,由不同因子引发的激活过程，导致嗜中性粒细胞表面的整联蛋白的结合活性提高。激活的整联蛋白与内皮细胞表面的,IgSF,高亲和结合，使嗜中性粒细胞停止运动，牢固黏附在血管壁上，并改变其性状，从内皮细胞层挤出去，到达受损组织。,(,白细胞黏着缺失病,),。,肿瘤转移源于细胞表面改变，黏着力弱，容易脱离肿瘤团快。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,33,间隙连接电镜照片,(,三,),通讯连接,(,communicating junction,),1.,间隙连接,(gap junction),间隙连接存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有,2,4nm,的缝隙，而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达,0.3m,。,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,连接子,(connexon),，由,6,个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径,8nm,，中心形成一直径约,1.5nm,的孔道。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,34,1.,间隙连接,连接子,connexon,，间隙连接的基本单位。,细胞膜,细胞间隙,2-4nm,连接子,跨膜蛋白亚单位,孔 道,1.5nm,个间隙连接单位,8-10nm,两个连接子为一,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,35,左，连接子电镜照片；右，间隙连接模型,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,36,间隙连接结构的蛋白成分,间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为,2,3nm,。,连接子,(connexon),中心形成一个直径约,1.5nm,的孔道。,已分离,20,余种构成连接子的蛋白,属同一蛋白家 族,其分子量,26,60KD,不等；,连接子蛋白具有,4,个,-,螺旋的跨膜区，是该蛋白家族最保守的区域。,连接子蛋白的一级结构都比较保守,并有相似的抗原性。,不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔径与调控机制有所不同。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,37,间隙连接的功能及其调节机制,(,1),间隙连接在代谢偶联中的作用,允许小分子代谢物和信号分子通过，是胞间代谢偶联,(coupling),的基础；代谢偶联在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用。,降低胞质中的,pH,值和提高自由,Ca,2+,的浓度都可以使其通透性降低。间隙连接的通透性受两侧电压梯度的调控及细胞外化学信号的调控。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,38,间隙连接的功能及其调节机制,(2),间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用,胚胎发育中细胞间的偶联提供信号物质的通路,从而为某一特定细胞提供它的,“,位置信息,”,，并根据其位置影响其分化；肿瘤细胞之间间隙的连接明显减少或消失，间隙联接类似,“,肿瘤抑制因子,”,。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,39,间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用,电突触,(electronic junction),和,化学突触,快速实现细胞间信号通讯；间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为。,2.,化学突触,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,40,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,41,几类细胞连接的比较,四、细胞外基质,细胞外基质,(,extracellular matrix,ECM,),是个体发育过程中，由细胞合成并分泌到细胞外的各种生物大分子，在细胞之间或细胞表面组装成网络状的高度水合的凝胶结构。,ECM,依化学成分可分为三类：氨基聚糖,(,GAG,),和蛋白聚糖,(,PG,),；,胶原和弹性纤维；非胶原糖蛋白:纤粘连蛋白,(,FN,),和层粘连蛋白,(,LN,),。,ECM,的,功能：支持、保护和提供营养外，还控制细胞的迁移、增殖、分化、细胞识别、粘着、通讯联络、,信号传导、,形态建成、代谢,、,基因的表达与调控等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿瘤转移等病理过程中具有重要的功能和作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,43,四、细胞外基质,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,44,将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官的物质基础就是体内无处不在的,ECM,。没有,ECM,的参与，就不能构成一个机体。,ECM,不仅将各种组织连接在一起，赋予各种组织、器官的基本结构和形状，也赋予其力学性质，为各种细胞组织提供附着的支架组织。,ECM,结构和功能改变将导致病理改变,:,器官组织纤维化,;,衰老,;,肿瘤恶变、转移和侵润,;,某些遗传性疾病是由于基因突变导致,ECM,结构和功能改变所致。,四、细胞外基质,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,45,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,46,(,一,),氨基聚糖与蛋白聚糖,氨基聚糖,(,glycosaminoglycan,，,GAG,),和,蛋白聚糖,(,proteoglycan,，,PG,),是一些高分子的含糖化合物，形成,ECM,高度亲水性的凝胶。,PG,与一般糖蛋白的区别,：,PG,含糖基种类少；,PG,糖链由重复二糖单位组成，无分支，糖基数目多；,PG,以糖为主,(,含量,),；,多数,PG,含有硫酸基团,(,HA,除外,),和肝素。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,47,1.,氨基聚糖,GAG,是由重复的,二糖单位,聚合而成的,不分支,的长链状多糖，也称,粘多糖,。因二糖单位中一个常为氨基糖而得名，另一糖基常为糖醛酸。多数糖基硫酸化。,透明质酸,(,hyaluronic acid,HA,),是一种原始形式的重要的,GAG,，是唯一能以自由链形式存在于体液中的,GAG,。,HA,由,N-,乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸组成二糖单位，许多二糖单位重复聚合成直链状多糖，非硫酸化，一个,HA,分子可包含几千个二糖单位。,HA,是增殖细胞和迁移细胞的,ECM,的主要成分，尤其在胚胎组织中。同时也是,PG,的主要结构组分。,HA,在结缔组织中起着强化、弹性和润滑作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,48,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,49,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,50,2.,蛋白聚糖,PG,是,GAG,与蛋白质构成的共价化合物。,构成,PG,的蛋白质称为核心蛋白,(,为单链多肽,),，一个核心蛋白多肽链可以共价结合,1,数百条,GAG,链,(,一般在,300,个糖基以下,),。一种,PG,可含数种不同的,GAG,。由此可见，,PG,的种类是难以估量的，几乎具有结构的无限多样性。,PG,的生物合成：,RER,上合成核心蛋白，多肽链未完成即以,O-,连接或,N-,连接上糖基。糖链延长、加工修饰在高尔基体上进行，由高度特异的糖基转移酶逐个加上糖基,(,并不是先合成二糖单位,),。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,51,GAG,和,PG,的功能,使组织具有弹性和抗压性,对物质转运由选择渗透性,传递信息作用,角膜中的,PG,具有透光性,肝素,PG,具有抗凝血功能,形态发生及创伤愈合,衰老与疾病,随年龄,，硫酸角质、硫酸皮肤素,，,HA,；,动脉粥样硬化患者：血管内皮细胞表面硫酸皮肤素,PG,，导致脂类沉积。,肝硬化和肝癌患者血中,HA,含量明显升高；,粘多糖累积病：先天性缺乏降解,GAG,的酶,.,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,52,胶原,(,collagen,),是,ECM,中最主要的水不溶性纤维蛋白，目前已发现的胶原类型有,20,多种。,型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非所有胶原都形成纤维；,型胶原纤维束,主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有很强的抗张强度,;,型胶原主要存在于软骨中,;,型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松结缔组织,;,型,形成二维网格结构,是基膜的主要成分及支架。,(,二,),胶原和弹性蛋白,1.,胶原的类型,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,53,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,54,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,55,胶原,分子由,3,条,-,螺旋链,(,、,、,表示单、双和三肽,),组成，其中甘氨酸,(,Gly,),占,1/3,，富含脯和赖氨酸，几乎不含色、酪和蛋氨酸。,脯、赖氨酸常羟化为羟脯、羟赖氨酸，为胶原所特有。赖氨酸选择性糖基化。,特有三肽重复顺序,(Gly-X-Y),：,X,多为,Pro,、,Y,多为,Hylys,和,Hyp,。,2.,胶原的结构与分子组成,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,56,型胶原与,、,和,型不同点,(1)-,链不含,Gly-X-Y,，不形成,-,螺旋结构；,(2),分泌到,ECM,的前胶原分子保留前肽；,(3),以二聚体交联成网,(,粉色,，,绿色,为层黏连蛋白,),，构成基膜的骨架结构。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,57,3.,胶原产生与功能,(1),胶原可由纤维细胞软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成,(,RER,上合成,前体链,(,前前胶原,),前肽,(,prepeptide,),，也称前,-,链,Glogi,上羟化、糖基化及交联前胶原分子,出胞切去前肽,胶原分子,胶原原纤维,胶原纤维,),。,(2),在,ECM,中胶原含量最高。,(3),胶原刚性和抗张强度最大，因而它是,ECM,的骨架结构。,(4),其他分子可与胶原原纤维结合共同发挥作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,58,3.,胶原产生与功能,胶原刚性和抗张强度最大，因而它是,ECM,的骨架结构。,其他分子可与胶原原纤维结合共同发挥作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,59,4.,胶原的发生与疾病,在胚胎形态发生时胶原的表达较高，发育不同阶段表达不同类型的胶原。,先天性胶原的表达或装配异常导致胶原病：如成骨不全为,型胶原合成降低；,Marfan,综合征,为,型胶原,C,端延长；,Ehter-Dantons,综合征,是胶原,N,端延长或没有切去前肽。,各种肝、肺、皮肤病理性纤维化是由于胶原表达过度、分布和比例失调及羟化降低等。,免疫性胶原病：,如类风湿关节炎、慢性肾炎可能是机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受性，造成自身免疫性胶原损伤引起。,肿瘤细胞能释放胶原酶，,特异地分解基膜中的,型胶原，破坏基膜结构，为肿瘤细胞的转移、侵润提供方便。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,60,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,61,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,62,Marfan syndrome,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,63,成骨不全,型,AD,，发病率,1/30,000,。骨折、蓝色巩膜、传导性 耳聋。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,64,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,65,Ehlers-Danlos,综合征,:,遗传异质性，有,各种亚型：,EDS-EDS,等，,EDS,型病情最严重,(,AD,或,AR,),。,型：编码,型胶原纤维的,1,链胶原基因,COL5 A1,、,COL5 A2,突变,型：,COL3 A1,基因突变,型：赖氨酰羟化酶基因突变,a,型：,COL1 A1,缺陷,b,型：,COL1 A2,缺陷,c,型：前胶原,N-,肽酶缺陷,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,66,Ehlers-Danlos,综合征,Ehlers-Danlos,综合征,:,遗传异质性，有,各种亚型：,EDS-EDS,等，,EDS,型病情最严重,(,AD,或,AR,),。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,67,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,68,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,69,3.,弹性蛋白,(elastin),弹性蛋白是,ECM,中非糖基化的纤维状蛋白，富含脯、甘，很少羟化，不含,Gly-X-Y,重复顺序，呈无规则的螺旋结构。,肽链之间通过,Lys,的残基,相互交联，形成网络，具高度弹性和回缩能力，与无弹性的胶原互相交织，可维持皮肤的韧性，防止组织和皮肤撕裂和过度伸展。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,70,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,71,(,三,),非胶原糖蛋白,(,粘着成分,),非胶原糖蛋白,(,粘着成分,),使细胞与,ECM,相互粘着，同时介导细胞运动迁移，在细胞分化和创伤修复中起重要作用。对细胞的存活、形状、粘着、铺展、迁移、增殖、分化有直接影响。,这一大类非胶原糖蛋白已发现数十种，如,纤连蛋白,(,fibronectin,FN,),和,层粘连蛋白,(,laminin,LN,),，它们都是多功能大分子，具有分别与细胞及细胞外其他成分结合的多个结构域，是,ECM,成分的组织者。此处着重介绍几种主要成员。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,72,1.,纤粘连蛋白,(fibronectin,，,FN),FN,的类型：,血浆,FN(pFN),：参与血凝、创伤愈合、增强吞噬细胞功能。,细胞表面,FN(cFN),或寡聚,FN(oFN),：与特异受体结合起作用。,基质,FN(mFN),：,构建间充质，常聚集在基质或沉淀在细胞表面。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,73,FN,的结构,由两个相似亚单位形成二聚体，肽链中折叠成各种球状结构域。,二条肽链,C,端通过二硫键共价结合构成,“,V,”,型分子,。,转录后的,RNA,前体，以不同方式剪接而产生不同的,mRNA,，此外翻译后修饰也有差异。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,74,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,75,FN,受体,系由,两条多肽链非共价结合形成的一个高分子量的跨膜糖蛋白,(,integrin,）,。,其功能是介导形成粘着斑，使细胞与,ECM,粘着和迁移运动。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,76,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,77,FN,的功能：,使细胞锚定在底物上静止不动，又能诱导细胞运动迁移。在组织分化、细胞粘着和迁移时起重要作用。,FN,肽链上的各种球状结构域，能选择地与,ECM,中的各种大分子结合，行使各种功能。与细胞结合的最小结构单位是,精,-,甘,-,天三肽,(,RGD,),和,精,-,甘,-,天,-,丝四肽,(,RGDS,),序列。,FN,与疾病：,爆发性肝损伤患者血浆,FN,急剧下降；某些癌症患者,ECM,中,FN,明显下降，粘着力下降，容易失散迁移，但腹水中的,FN,浓度上升（,10,倍以上）可鉴别肿瘤性腹水。,FN,与,心血管系统疾病,、,结缔组织的衰老,、,骨关节炎,、以及,肿瘤,发生与转移密切相关。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,78,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,79,纤粘连蛋白的生物学意义,FN,及其相应的受体,整合素,(integrin,）,分子之间的相互作用，与细胞的粘附与迁移有关。另外,FN,也参与细胞周围基质的形成过程。,FN,与细胞的粘附和迁移如果纤连蛋白中的,RGD,(,Arg-gly-Asp,),三肽结构区突变或缺失，则会导致纤连蛋白中心,P,位的细胞粘附活性显著下降。,FN,与心血管系统疾病及与结缔组织的衰老,:,pFN,较,cFN,在心肌的发育过程中具有较为重要的作用,;,动脉粥样硬化重新表达胎儿型的纤连蛋白,.,骨关节炎病患者，软骨细胞合成的纤连蛋白和滑液中的小分子的纤连蛋白的表达水平显著升高,.,转化细胞及肿瘤细胞表面的,FN,减少或缺失,.,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,80,2.,层粘连蛋白,(,laminin,，,LN,),LN,是由三条大的肽链结合而成的聚合体，肽链通过二硫键构建成“十”字形交叉，链中有各种球状结构域。,构成基膜的重要成分，使细胞附着于基膜上。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,81,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,82,LN,与疾病,：,糖尿病,患者肾小球基膜中,LN,的含量减低，而血清中出现,LN,的,P1,片段；,链球菌感染后的肾小球肾炎,中出现,LN,抗体；,酒精中毒性肝炎、进行性全身硬化症、某些肿瘤患者,的血清中出现,LN,或其,P1,片段。,阻止癌细胞与,LN,相结合的物质皆可,不同程度地抑制实验性肺癌转移。,层粘连蛋白的生物学意义,LN,与细胞的粘附、生长、迁移、形态发生、细胞的分化、肿瘤的生长与转移、神经系统发育。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,83,作 业 与 思 考,1.,名词解释,:,cell surface,cell coat,connexon,cell junction,extracellular matrix(ECM),connexin,2.,概述间隙连接的结构特点及功能。,3.,细胞连接有几种方式，各有何特点,?,4.,试述,ECM,的化学组成和功能。,5.,简述胶原或非胶原糖蛋白与疾病的关系。,6.,细胞表面的特化结构有哪些，各有何功能,?,7.,教材,P121,思考题。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,84,参 考 文 献,1.,翟中和等主编,.,细胞生物学，第,3,版,高等教育出版社，,2007,2.,韩贻仁主编,.,分子细胞生物学,(,第,3,版,),高等教育出版社,2007,3.,艾伯茨等著，赵寿元等译,.,基础细胞生物学，上海科学技术出版社，,2002,4.,王金发,.,细胞生物学,科学出版社，,2004,5.,杨 恬,.,细胞生物学，人民卫生出版社，,2005,6.Karp G.Cell and Molecular Biology,4th ed(2005),高等教育出版社,2007,7.Lodish H et al.Molecular Cell Biology.4th ed.W H Freeman and Company,2000,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,85,参 考 网 站,1.,新乡医学院精品课程,(,川大,),4.,细胞生物学在线,细胞生物学,细胞生物学与遗传学教研室,ybs,86,Thanks for your watching and listening!,Bye-bye!,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,87,1.,钙粘素（,Cadherins,）：,属同亲性依赖,Ca,2+,的细胞粘连糖蛋白，对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。,钙粘素,(cadherins),由,720-750,个氨基酸残基组成,(,不同分子有同源性,),，个体发育的不同时期。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,88,2.,选择素,(Selectin),：,属异亲性依赖于,Ca,2+,的能与特异糖基识别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有一凝集素（,lectin,）结构域。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘着。,P(Platelet),选择素、,E(Endothelial),选择素,(,存在于脉管内皮、血细胞及细胞之间,),和,L(Leukocyte),选择素。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,89,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,90,3.,免疫球蛋白超家族,(Ig-Superfamily,，,IgSF):,分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的,CAM,超家族。介导同亲性细胞粘着或介导异亲性细胞粘着但其粘着作用不依赖,Ca,2+,，其中,N-CAMs,在神经组织细胞间的粘着中起主要作用。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,91,细胞与细胞连接,主要成员,Ca,2+,或,Mg,2+,依赖性,胞内骨架成分,与细胞连接关系,钙粘素,选择素,免疫球蛋白类,血细胞整合素,E,，,N,、,P-,钙粘素,桥粒,-,钙粘素,P-,选择素,N-,细胞粘着分子,L,b,2,+,+,+,-,+,Actin,纤维,中等纤维,MF,粘着带,桥粒,-,-,-,整合素,质膜蛋白聚糖,约,20,种类型,6,b,4,Syndecans,+,+,-,MF,IF,MF,粘着斑,半桥粒,-,细胞中主要的粘连分子家族,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,92,细胞连接类型,粘连分子,胞外,胞内某些结合蛋白,细胞骨架类型,细胞与细胞连接,桥,粒,钙粘素,desmogleins desmocollins,相邻细胞的钙粘素,desmoplakins,plakoglobin,中等纤维,粘着带,钙粘素,(E-,钙粘素,),同上,Vinculin,Catenin,微丝,细胞与,ECM,半桥粒,整合素,（,6,4,）,ECM,蛋白,(,基底膜蛋白,),desmoplakin-,like,蛋白,中等纤维,粘着斑,整合素,ECM,蛋白,talin,vinculin,-actinin,微丝,与细胞锚定连接相关的粘连分子,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,93,非锚定连接的细胞粘连分子及其作用部位,(,深色,),杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,94,非锚定连接的细胞间粘着方式,1.,钙粘素；,2.,免疫球蛋白类细胞粘着分子,3.,选择素；,4.,整合素；,5.,质膜整合蛋白聚糖,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,95,当细胞表面糖蛋白（受体或抗原）与外来分子（如凝集素）结合时，引起膜下微丝和微管的运动，使质膜上糖蛋白的分布发生变化，由分散变为聚集状态，这种现象称为越膜控制。,ConA,标记淋巴细胞，受体集合“成斑”，继而微丝束突起成“帽”状，,Cyto-B,或秋素处理后消失。,膜下溶胶层的“越膜控制”,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,96,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,97,间隙连接的功能,连接的通道，由一个细胞进入与之相邻的另一个细胞。,代谢偶联,(metabolic/chemical coupling),：小分子代谢物和信号分子（分子量小于,1500KD),即可通过间隙。,电偶联（,electric/ionic coupling,）,：带电离子通过间隙连接通道由一个细胞直接进入另一个细胞，使动作电位迅速在细胞之间传播。,影响早期胚胎发育和细胞分化。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,98,（三）胶原的形成,RER,上合成,前体链,（前前胶原）,前肽（,prepeptide,），也称前,-,链,Glogi,上羟化、糖基化及交联前胶原分子,出胞切去前肽,胶原分子,胶原原纤维,胶原纤维。,tropocollagen,prepeptide,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,99,整联蛋白结构,七叶,螺旋桨,整联蛋白,亚基胞外端结构示意图,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,100,整合素,(integrins),：,由,和,两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白。人体细胞中已发现,16,种,链和,8,种,链，它们相互配合形成,22,种不同的二聚体整合素，可与不同的配基结合，从而介导细胞与基质、细胞与细胞之间的粘着。,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,101,氨基聚糖的分子特性及组织分布,杨保胜 细胞生物学与遗传学教研室,ybs,102,某些蛋白聚糖的特性,