南開大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課件15第15章 細(xì)胞連接 6-22.ppt

,細(xì)胞連接、細(xì)胞黏著與細(xì)胞外基質(zhì),6-22-09,第一節(jié)細(xì)胞連接第二節(jié)細(xì)胞黏著分子第三節(jié)細(xì)胞外基質(zhì),各種連接的比較,緊密連接,黏合帶,橋粒,間隙連接,半橋粒,角蛋白纖維,基膜,幾類細(xì)胞連接的比較,緊密連結(jié),間隙連接,橋粒,黏合連接,細(xì)胞黏附分子（celladhesionmolecule，CAM）是參與細(xì)胞與細(xì)胞之間及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間相互作用的分子。高等動(dòng)物的細(xì)胞表面粘附分子已發(fā)現(xiàn)上百種，可分為四大家族，兩大類：四大家族：鈣粘著蛋白家族、選擇蛋白家族、整聯(lián)蛋白和免疫球蛋白超家族兩大類：依賴于Ca2+,不依賴于Ca2+。,細(xì)胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：胞外區(qū)，肽鏈的N端部分，帶有糖鏈，負(fù)責(zé)與配體的識(shí)別；跨膜區(qū)，多為一次跨膜；胞質(zhì)區(qū)，肽鏈的C端部分，一般較小，或與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的化學(xué)信號(hào)分子相連，以活化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。,（一）鈣粘素（鈣粘著蛋白）鈣粘素（cadherin）屬同親性CAM，其作用依賴于Ca2。至今已鑒定出30種以上鈣粘素，分布于不同的組織,鈣粘素分子結(jié)構(gòu)同源性很高.,鈣黏著蛋白的結(jié)構(gòu)細(xì)胞外片段含有4個(gè)同源結(jié)構(gòu)域，含Ca2結(jié)合部位。有一個(gè)跨膜區(qū)和一個(gè)小的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。自我黏著鈣黏著蛋白介導(dǎo)類似細(xì)胞間的相互黏著，主要是將在細(xì)胞表面都有鈣黏著蛋白的細(xì)胞黏著起來。鈣黏著蛋白能夠通過它們所在的細(xì)胞類型進(jìn)行區(qū)別：E-鈣黏著蛋白(表皮)N-鈣黏著蛋白(神經(jīng))P-鈣黏著蛋白(胎盤),鈣粘素通過不同的連接蛋白質(zhì)與不同的細(xì)胞骨架成分相連，如E-鈣粘素通過-、-、-連鎖蛋白（catenin）以及粘著斑蛋白（vinculin）、錨蛋白、輔肌動(dòng)蛋白等與肌動(dòng)蛋白纖維相連。,決定鈣粘素識(shí)別與結(jié)合的特異性部位，它只與同種鈣粘素分子作用。,同源,哺乳動(dòng)物細(xì)胞表面的主要鈣粘素分子,鈣粘素的作用主要有以下幾個(gè)方面：1介導(dǎo)細(xì)胞連接，在成年脊椎動(dòng)物，E-鈣粘素是保持上皮細(xì)胞相互粘合的主要CAM，是粘合帶的主要構(gòu)成成分。橋粒中的鈣粘素就是橋粒芯蛋白和橋粒芯膠黏蛋白。,2參與細(xì)胞分化，對于胚胎細(xì)胞的早期分化及成體組織（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有重要作用。在發(fā)育過程中通過調(diào)控鈣粘素表達(dá)的種類與數(shù)量可決定胚胎細(xì)胞間的相互作用（粘合、分離、遷移、再粘合），從而通過細(xì)胞的微環(huán)境，影響細(xì)胞的分化，參與器官形成過程。,3抑制細(xì)胞遷移，很多種癌組織中細(xì)胞表面的E鈣粘素減少或消失，以致癌細(xì)胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因而有人將E鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子。,（二）選擇素選擇素（selectin）屬異親性CAM，其作用依賴于Ca2。已知選擇素有三種：L選擇素、E選擇素及P選擇素。N-端的C型凝集素結(jié)構(gòu)域，結(jié)合糖配體需要胞外Ca2+，EGF樣結(jié)構(gòu)域與輔助調(diào)節(jié)蛋白相關(guān)的結(jié)構(gòu)域。,選擇素結(jié)構(gòu)模型,凝集素結(jié)構(gòu)域,重復(fù)結(jié)構(gòu)域,糖蛋白,寡聚糖,配體,在血小板和內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá),在內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá),在各種類型的白細(xì)胞中表達(dá),都能與某些糖蛋白結(jié)合,凝集素結(jié)構(gòu)域EGF結(jié)構(gòu)域,重復(fù)結(jié)構(gòu)域,糖蛋白,糖脂的四糖基團(tuán),寡糖,內(nèi)皮細(xì)胞,噬中性白細(xì)胞集中到炎癥發(fā)生部位的機(jī)制,選擇素的三個(gè)結(jié)構(gòu)域，通過凝集素結(jié)構(gòu)域而識(shí)別細(xì)胞表面的糖蛋白及糖脂分子上的糖配體。,噬中性白細(xì)胞,選擇素主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與粘合。幫助白細(xì)胞從血液進(jìn)入炎癥部位。在炎癥發(fā)生部位，血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)選擇素，被白細(xì)胞識(shí)別，由于選擇素與白細(xì)胞表面糖脂或糖蛋白的特異糖側(cè)鏈親和力較小，加上那個(gè)血流速度的影響，白細(xì)胞在血管中粘者、分離呈現(xiàn)滾動(dòng)式運(yùn)動(dòng)，直到活化自身整聯(lián)蛋白后最終才與血管內(nèi)皮細(xì)胞較強(qiáng)地結(jié)合在一起，并從相鄰的內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入組織。,（三）免疫球蛋白超家族某些成員屬于CAM。作用不依賴Ca2+。有的介導(dǎo)同親性粘合，如各種神經(jīng)粘附分子；有的介導(dǎo)異親性粘合，如細(xì)胞間粘附分子及脈管細(xì)胞黏附分子，它們的配體分子為整合素。,了解最多的是神經(jīng)黏附分子（NCAMs),它在神經(jīng)組織細(xì)胞間的粘著起主要作用。不同的NCAMs是由單一基因編碼的，但由于其mRNA剪切不同和糖基化各異而產(chǎn)生20余種不同的NCAMs.,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞粘附分子,免疫球蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu),纖連蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu),糖基磷脂酰肌醇錨著點(diǎn)（與磷酸肌醇相連）,胞外游離,整合入膜,由70-110個(gè)氨基酸組成的緊密折疊結(jié)構(gòu)存在于淋巴細(xì)胞的表面參與各種免疫活動(dòng)。,（四）整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白（integrin）大多為異親性細(xì)胞粘附分子，其作用依賴于Ca2。介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用。幾乎所有動(dòng)植物細(xì)胞均表達(dá)整聯(lián)蛋白。除了上述的作用以外，整聯(lián)蛋白還將細(xì)胞外基質(zhì)同細(xì)胞內(nèi)的骨架網(wǎng)絡(luò)連成一個(gè)整體，整聯(lián)蛋白本身作為跨膜接頭在細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白骨架之間起雙向聯(lián)絡(luò)作用。此外整聯(lián)蛋白還具有將細(xì)胞外信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)傳遞的作用。,半光氨酸豐富的結(jié)構(gòu)域,二價(jià)陽離子Ca2+,踝蛋白和a輔肌蛋白結(jié)合,RGA結(jié)合位點(diǎn),重鏈,輕鏈,整聯(lián)蛋白是由（120185kD）和（90110kD）兩個(gè)亞單位形成的異二聚體。亞單位的N端有結(jié)合二價(jià)陽離子的結(jié)構(gòu)域，識(shí)別的主要部位是配體上的RGD三肽結(jié)構(gòu)。,整聯(lián)蛋白的功能主要包括3個(gè)方面：細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞骨架連接的橋梁；激活細(xì)胞反應(yīng)；激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞級(jí)聯(lián)途徑。迄今已發(fā)現(xiàn)16種亞單位和9種亞單位。它們按不同的組合構(gòu)成20余種整聯(lián)蛋白。含1亞單位的整聯(lián)蛋白主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)成分之間的粘附。含2亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在于各種白細(xì)胞表面，介導(dǎo)細(xì)胞間的相互作用。3亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在于血小板表面，介導(dǎo)血小板的聚集，并參與血栓形成。除4可與肌動(dòng)蛋白及其相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合外，64整聯(lián)蛋白以層粘連蛋白為配體，參與形成半橋粒。,整聯(lián)蛋白的功能,二硫鍵連接的重復(fù)序列,粘著斑蛋白激酶,樁蛋白,肌動(dòng)蛋白纖維,粘著斑蛋白,踝蛋白,纖粘連蛋白,鈣結(jié)合位點(diǎn),將信號(hào)傳遞給細(xì)胞核,亞基重鏈,亞基輕鏈,整聯(lián)蛋白的亞基含有RGD序列（Arg-Gly-Asp）的結(jié)合位點(diǎn)，能夠識(shí)別纖連蛋白及其它細(xì)胞外基質(zhì)物質(zhì).鈣離子是整聯(lián)蛋白結(jié)合活性所必須的。A亞基上具有4個(gè)鈣離子結(jié)合位點(diǎn)。兩個(gè)亞基都是以a螺旋穿過質(zhì)膜。整聯(lián)蛋白的兩個(gè)亞基的細(xì)胞質(zhì)端常常同細(xì)胞骨架的肌動(dòng)蛋白相連。整聯(lián)蛋白和肌動(dòng)蛋白之間要通過其他一些蛋白介導(dǎo)才能連接起來。這些蛋白包括粘著斑蛋白和踝蛋白。整聯(lián)蛋白的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域也同蛋白激酶相互作用，如粘著斑激酶，整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外配體的結(jié)合，能夠刺激這些酶的活性，并開始信號(hào)傳導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。,半橋粒處的64整聯(lián)蛋白,粘著斑,半橋粒,緊密連接,粘著帶,橋粒,間隙連接,免疫球蛋白類,鈣粘素,選擇素,整聯(lián)蛋白,介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞連接,介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞基質(zhì)連接,粘著連接非粘著連接,整聯(lián)蛋白,膜內(nèi)在蛋白聚糖,三、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)細(xì)胞外基質(zhì)是指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞外基質(zhì)將細(xì)胞粘在一起構(gòu)成組織，提供一個(gè)細(xì)胞外網(wǎng)架，在組織中或組織之間起支持作用。因此對細(xì)胞外基質(zhì)成分及其生物學(xué)作用的研究，已成為細(xì)胞生物學(xué)中的一個(gè)活躍領(lǐng)域。細(xì)胞外被：是由構(gòu)成質(zhì)膜的糖蛋白和糖脂向細(xì)胞表面伸出的寡糖鏈所組成，又稱為糖萼。,細(xì)胞外基質(zhì)的組成成分及組裝形式由所產(chǎn)生的細(xì)胞決定，與組織的特殊功能需要相適應(yīng)。近年來研究表明：細(xì)胞外基質(zhì)不僅決定細(xì)胞的形態(tài)，而且還控制細(xì)胞的生長和分化，調(diào)節(jié)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)，參與炎癥、腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移等病理過程。細(xì)胞外基質(zhì)主要是由凝膠基質(zhì)和纖維網(wǎng)架所構(gòu)成，在生化性質(zhì)上前者多為多糖，如糖胺聚糖和蛋白聚糖；后者多為纖維蛋白。在功能上纖維蛋白又分為兩種，起結(jié)構(gòu)作用的有膠原蛋白和彈性蛋白；起粘著作用的為非膠原糖蛋白，如纖粘連蛋白和層粘連蛋白。,細(xì)胞外基質(zhì)的成分,膠原,纖粘連蛋白,層粘連蛋白,蛋白聚糖,細(xì)胞外基質(zhì)主要成分（一）膠原蛋白1、類型膠原是胞外基質(zhì)最基本成分之一。也是動(dòng)物體內(nèi)最豐富的蛋白質(zhì)，約占人體蛋白質(zhì)總量的30%以上。遍布于體內(nèi)各種器官、組織，是細(xì)胞外基質(zhì)中的框架結(jié)構(gòu)，可由成纖維、軟骨、成骨細(xì)胞及某些上皮細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外。目前發(fā)現(xiàn)的類型多達(dá)20余種，主要的僅5種。他們具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和不同的免疫學(xué)特性，由不同的結(jié)構(gòu)基因編碼。每種類型的膠原的結(jié)構(gòu)特性與其特定的功能相適應(yīng)，同一組織常含有幾種不同類型的膠原。但常以某一種為主。,膠原的結(jié)構(gòu)（左模式圖，右電鏡照片）,類型亞單位三股螺旋長度超分子結(jié)構(gòu)特征分布a1()2a2()300nm67nm橫紋纖維皮膚、肌腱、骨、韌帶a1(II)3300nm同上軟骨、髓核、玻璃體等IIIa1(III)3皮膚、肌肉、結(jié)締組織，常與I型膠原共分布a1(IV)2a2(IV)390nm網(wǎng)狀C端球型不形成纖維束基膜Va1(V)2a2(V)390nm細(xì)纖維N端球狀大多間隙組織與I型膠原a3(V)3共分布VIa1(VI)a2(VI)a3(VI)150nm微纖維N,C端球狀，大多間隙組織與I型100nm橫紋膠原共分布,幾種類型的膠原及分布,幾種類型的膠原及分布,膠原蛋白是最重要的水不溶性纖維蛋白。型膠原常形成較粗的纖維束，主要存在于皮膚、肌腱、韌帶及骨中，具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度；型主要存在于軟骨中；型形成微細(xì)的原纖維網(wǎng)，廣泛分布于伸張型的組織，如疏松結(jié)締組織；型形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)，是基膜的主要成分及支架。,2、分子結(jié)構(gòu)膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原。蛋白分子長度為280nm，直徑1.5nm，分子量30KDa，其氨基酸組成比較特殊，甘氨酸含量占1/3，脯氨酸及羥脯氨酸占1/4，羥賴氨酸占1%，羥脯氨酸僅見于膠原，因而其含量代表組織中膠原的含量。不同類型的膠原其含量不同，I、II型膠原不含半胱氨酸，因此沒有二硫交聯(lián)鍵。,原膠原的一級(jí)結(jié)構(gòu)：Gly(甘氨酸）-X（脯氨酸）-Y（羥脯或羥賴氨酸）羥賴氨酸可發(fā)生糖基化修飾，其糖單位有的只有一個(gè)半乳糖殘基，有的為二糖（葡萄糖+半乳糖），I型膠原的糖基化程度最低，IV、V型高。原膠原蛋白由三條多肽鏈盤繞成三股螺旋結(jié)構(gòu)。在膠原蛋白中，缺少色氨酸、酪氨酸和蛋氨酸，其他必需氨基酸含量也很低。,膠原的組裝,三鏈裝配,前膠原肽酶,裝配,裝配,前體肽鏈三股螺旋前膠原膠原,膠原原纖維膠原纖維,細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的事件,分泌到細(xì)胞外發(fā)生的事件,通過分子內(nèi)交聯(lián),分子間交聯(lián),分子內(nèi)交聯(lián),分子間交聯(lián),由前體肽轉(zhuǎn)配成前膠原時(shí)，是通過分子內(nèi)的交聯(lián)完成的。而由膠原裝配成膠原原纖維則是通過分子間交聯(lián)。分子內(nèi)交聯(lián)是指前膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基的交聯(lián)，分子間的交聯(lián)是指不同前膠原間的賴氨酸交聯(lián)。分子間的交聯(lián)使得在膠原的尾部有一個(gè)小的間隙分離。平行排列的分子通過前膠原分子N端與相鄰原膠原分子C端的賴氨酸或羥賴氨酸間形成共價(jià)鍵加以穩(wěn)定。,C端,N端,三螺旋結(jié)構(gòu)域,C端頭-頭相連形成二聚體,三螺旋區(qū)側(cè)向連接形成片層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),N-端垂直于平面的網(wǎng)絡(luò),N端共價(jià)連接形成片層,單體,二聚體,IV型膠原結(jié)構(gòu)模型,多邊型片層網(wǎng)眼,多層網(wǎng)絡(luò),3、功能膠原纖維有許多重要功能，首先它為細(xì)胞外基質(zhì)提供了一個(gè)水不溶性的框架，決定細(xì)胞外基質(zhì)的機(jī)械性質(zhì)。膠原在細(xì)胞外基質(zhì)中含量最高，剛性及抗張力強(qiáng)度最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外基質(zhì)中的其他組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體。某一特定組織的性能通常與膠原分子的三維結(jié)構(gòu)有關(guān)。角膜中含有相當(dāng)短的膠原纖維，組成不同的層，同一層是平行的與另一層是垂直的。這一方式既賦予了這種嬌嫩組織的強(qiáng)度，又提高了組織的透明度。,如果編碼膠原基因發(fā)生突變，將導(dǎo)致膠原病，若影響到膠原纖維的正確裝配，皮膚和其他各種結(jié)締組織就會(huì)因此降低強(qiáng)度而變得非常松弛。,彈性皮膚人，皮膚過渡松弛癥。是由于膠原裝配不正確引起的遺傳綜合征，在某些個(gè)體中是由于缺乏膠原酶引起的，不能將前膠原轉(zhuǎn)變成膠原蛋白。,另外膠原具有促進(jìn)細(xì)胞生長的作用，如肝細(xì)胞等在含有膠原的培養(yǎng)基上生長較快，在細(xì)胞分化中，膠原基質(zhì)和提純的膠原底物具有維持并誘導(dǎo)細(xì)胞分化的作用。許多實(shí)驗(yàn)證明，某種細(xì)胞經(jīng)過特異的粘連蛋白介導(dǎo)，可以粘連到特定類型的膠原上。許多上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)層粘連蛋白的介導(dǎo)可與基膜中的IV型膠原粘連。,（二）彈性蛋白（elastin）彈性蛋白是彈性纖維的主要成分，是由830個(gè)氨基酸殘基組成的高度疏水性蛋白質(zhì)。與膠原相似含有豐富的甘氨酸及脯氨酸，又與膠原不同含羥脯氨酸很少，完全沒有羥賴氨酸，也沒有糖基化修飾。彈性蛋白主要存在于脈管壁及肺，少量存在于皮膚、肌腱及疏松結(jié)締組織中。彈性纖維與膠原共同存在，賦予組織以彈性和抗張能力。,伸展,放松,單個(gè)彈性蛋白分子,交聯(lián),賴氨酸殘基的交聯(lián)鍵將肽鏈連在一起,其分子結(jié)構(gòu)的兩個(gè)顯著特征：構(gòu)象為無規(guī)則卷曲狀態(tài)；當(dāng)分泌至細(xì)胞外間隙后，可通過賴氨酸殘基相互交聯(lián)成富有彈性的網(wǎng)狀。,彈性蛋白分子以共價(jià)鍵連接在一起,產(chǎn)生一個(gè)廣泛交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中每一個(gè)彈性蛋白分子能伸展和因隨機(jī)卷曲而收縮,整個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像皮筋那樣伸展和重新卷曲。B.與大多數(shù)蛋白質(zhì)不同，彈性蛋白不采用唯一的結(jié)構(gòu)，而是在各種“隨機(jī)卷曲”的構(gòu)像之間變動(dòng)。,（三）糖氨聚糖蛋白聚糖的主要成分是糖氨聚糖。糖氨聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖，其二糖單位一般由氨基己糖和糖醛酸組成。故稱糖氨聚糖。機(jī)體中重要糖氨聚糖有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、(4-,6-)硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、及硫酸角質(zhì)素等。其中最重要的是透明質(zhì)酸，廣泛存在于各種結(jié)締組織、皮膚、玻璃體、軟骨、和滑液中。,透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)細(xì)胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)糖胺聚糖都是作為蛋白聚糖的一個(gè)成分而存在，唯一例外的是透明質(zhì)酸，它在細(xì)胞外基質(zhì)中也可游離存在。透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強(qiáng)化、彈性和潤滑作用。在胞外基質(zhì)中，透明質(zhì)酸傾向于向外膨脹，產(chǎn)生壓力，使結(jié)締組織具有抗壓的能力。此外，透明質(zhì)酸對遷移細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、增殖和分化也產(chǎn)生影響。,表4-2氨基聚糖的分子特性及組織分布,2、蛋白聚糖(proteoglycanPG)蛋白聚糖(proteoglycanPG)是由糖氨聚糖與核心蛋白的絲氨酸殘基共價(jià)結(jié)合物。一條核心蛋白多肽鏈可以共價(jià)結(jié)合數(shù)百條糖氨聚糖糖鏈形成蛋白聚糖單體，若干蛋白聚糖單體又借連接蛋白以非共價(jià)鍵與透明質(zhì)酸相結(jié)合形成為多聚體。蛋白聚糖一個(gè)顯著特點(diǎn)是多肽性，可以含有不同的核心蛋白。蛋白聚糖多聚體是動(dòng)物體內(nèi)分子量最巨大的成分。軟骨蛋白是目前已知的最大的巨大分子之一。它的中心組分是透明質(zhì)酸。,蛋白聚糖(PG)多聚體108KDa以上,核心蛋白,連接蛋白，透明質(zhì)酸與核心蛋白以非共價(jià)鍵形式結(jié)合,硫酸軟骨素糖鏈,硫酸角質(zhì)素,透明質(zhì)酸核心,有一些蛋白聚糖只有1-15條糖氨聚糖鏈，腎小球基膜中的蛋白聚糖，只有2-15條硫酸乙酰肝素鏈，其糖鏈可與膠原、層粘連蛋白、纖粘連蛋白結(jié)合，共同構(gòu)成基膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。成纖維細(xì)胞分泌的PG，只有一條糖氨聚糖鏈。,軟骨中巨大蛋白多糖聚集體,蛋白聚糖的功能蛋白聚糖或透明質(zhì)酸-蛋白聚糖復(fù)合物構(gòu)成了細(xì)胞外基質(zhì)基質(zhì)，由于他們是高度酸性的，帶有負(fù)電荷，可以結(jié)合大量的陽離子，可以結(jié)合大量的水分子，蛋白聚糖形成了多孔的吸水的膠狀物填充在細(xì)胞外基質(zhì)中，使細(xì)胞表面具有較大可塑性，具有抗劑壓能力，對細(xì)胞起保護(hù)作用。,由于透明質(zhì)酸以可溶的形式存在，所以在細(xì)胞外體液和滑液中透明質(zhì)酸濃度很高，提高了體液和滑液的黏度和潤滑性。單個(gè)的蛋白聚糖或透明質(zhì)酸-蛋白聚糖復(fù)合物直接與膠原纖維連接形成動(dòng)物細(xì)胞外的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同類型的膠原和不同的蛋白聚糖連接形成不同的纖維網(wǎng)絡(luò)，對于提高細(xì)胞外基質(zhì)的連貫性起關(guān)鍵作用。蛋白聚糖還可作為細(xì)胞粘著的暫時(shí)性或永久性的位點(diǎn)，暫時(shí)性的粘著發(fā)生在胚胎發(fā)育中，對單個(gè)細(xì)胞及細(xì)胞層的移動(dòng)具有重要作用。,糖氨聚糖和蛋白聚糖普遍存在于動(dòng)物體內(nèi)各種組織，糖氨聚糖的種類與含量隨生長、發(fā)育及年齡而變化。胚胎發(fā)育早期，皮膚中糖氨聚糖全部由透明質(zhì)酸和硫酸軟骨素組成。三個(gè)月糖氨聚糖的含量為成年人的20倍五個(gè)月5倍足月2倍由于在發(fā)育過程中膠原纖維形成，被硫酸皮膚素取代。到了70歲以后，膠原纖維周圍的糖氨聚糖含量顯著降低，硫酸皮膚素所占的比例增多。關(guān)節(jié)中的軟骨糖氨聚糖總量在減少，硫酸角質(zhì)素逐步取代硫酸軟骨素，糖鏈所占的比重下降，肽鏈增加，從而導(dǎo)致組織的保水能力及彈性減弱，所以糖氨聚糖與蛋白聚糖與老化有關(guān)。,（四）非膠原糖蛋白近年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多種存在于細(xì)胞外基質(zhì)的非膠原糖蛋白。其共同特點(diǎn)是既可與細(xì)胞結(jié)合，又可與細(xì)胞外基質(zhì)其它大分子結(jié)合，從而將細(xì)胞粘著于細(xì)胞外基質(zhì)，故統(tǒng)稱為粘著因子或粘著糖蛋白。1、層粘連蛋白（LamininLN）LN是動(dòng)物胚胎及成體組織基膜的主要組分之一。對基膜基質(zhì)的組裝起關(guān)鍵作用。也是胚胎發(fā)育中出現(xiàn)最早的細(xì)胞外基質(zhì)。,層粘連蛋白存在于上皮和內(nèi)皮下緊靠細(xì)胞基底，肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞周圍，支持再生中的肝細(xì)胞。LN為高分子糖蛋白，分子量820kDa,由一條重鏈即A鏈（400KD）和B1(）（215KDa）及B2（）(205KDa)兩條輕鏈構(gòu)成。電鏡下為“+”字形結(jié)構(gòu)。,由這三條肽鏈借二硫鍵交聯(lián)成不對稱的十字形分子，十字形分子的3條短臂各由3條肽鏈的N端構(gòu)成。每一短臂包括2個(gè)球區(qū)及2個(gè)短桿區(qū)。長臂由3條肽鏈的近C端序列共同構(gòu)成桿區(qū)，而末端的分葉狀大球區(qū)僅由鏈C端序列卷曲而成，近年發(fā)現(xiàn)LN分子中至少有8個(gè)與細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn).,鏈,鏈,鏈,膠原或硫酸化膜脂結(jié)合部位,IV型膠原結(jié)合部位,硫酸化膜脂結(jié)合部位,細(xì)胞表面受體結(jié)合部位,神經(jīng)軸突表面受體結(jié)合部位,是與肝素結(jié)合的部位，,層粘連蛋白的功能首先作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對基膜的組裝起關(guān)鍵作用。在細(xì)胞表面形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并將細(xì)胞固定在基膜上。它可作為黏著因子介導(dǎo)細(xì)胞黏著于膠原,使之發(fā)生鋪展。在細(xì)胞發(fā)育過程中刺激細(xì)胞粘著、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，能夠刺激胚胎中神經(jīng)軸的生長，促進(jìn)成年動(dòng)物的神經(jīng)損傷后重生長和再生。,基膜的組成層粘連蛋白是基膜的主要成分，也是基膜的組織者；巢蛋白(entactin)型膠原硫酸肝素糖蛋白。型膠原是基膜的核心分子，排列成網(wǎng)狀；層粘連蛋白同型膠原結(jié)合，覆蓋在細(xì)胞表層。,基膜的結(jié)構(gòu)組成,四型膠原,層粘連蛋白,基底膜蛋白,巢蛋白,基膜的功能基膜不僅對組織結(jié)構(gòu)起支持作用，同時(shí)也是滲透性的障礙，調(diào)節(jié)分子和細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。在腎細(xì)胞中，基膜可以作為一種過濾器，允許小分子進(jìn)入尿液，扣下大分子蛋白質(zhì)。表皮下的基膜一方面阻止結(jié)締組織的細(xì)胞進(jìn)入表皮，另一方面允許防衛(wèi)戰(zhàn)士白細(xì)胞的移動(dòng)?；τ诩?xì)胞遷移也有影響，研究發(fā)現(xiàn)基膜能夠阻止某些游動(dòng)癌細(xì)胞的入侵，這一點(diǎn)特別引起人們的興趣。,2、纖連蛋白(Fibronectin,FN)FN是高分子量糖蛋白，廣泛存在于動(dòng)物界，在體內(nèi)的分布十分廣泛。FN有三種，一種是血漿FN，為可溶性的二聚體，存在于血漿和體液中，參與血凝、創(chuàng)傷愈合，增強(qiáng)吞噬細(xì)胞功能。另一種是細(xì)胞表面FN，為附著在細(xì)胞表面的不溶性寡聚體，在成纖維細(xì)胞表面呈纖維狀，與胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白絲的走行一致，兩者在組裝上互相制約。第三種是基質(zhì)FN,為高度難溶的纖維多聚體，存在于細(xì)胞外基質(zhì)中，包括細(xì)胞間質(zhì)及某些基膜。,纖連蛋白是由兩個(gè)亞基組成的二聚體，其亞單位分子量為220-250KD，約由2500個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。各亞基在C端形成連個(gè)二硫鍵交聯(lián)，整個(gè)分子成V字型，每個(gè)亞單位有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，具有與細(xì)胞表面受體、膠原、血纖蛋白和硫酸蛋白多糖等高親和性的結(jié)合部位。,FN的結(jié)構(gòu)模型,肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域,細(xì)胞表面受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域,膠原結(jié)合結(jié)構(gòu)域,血纖蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域,環(huán),肝素和血纖蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域,血纖蛋白結(jié)構(gòu)域,序列,RGD序列用蛋白酶消化纖粘連蛋白與細(xì)胞結(jié)合區(qū),發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)域中Arg-Gly-Asp三肽序列負(fù)責(zé)同細(xì)胞表面的結(jié)合,Arg-Gly-Asp序列(又稱RGD序列)同樣存在于細(xì)胞外基質(zhì)和血液的其它類型的黏著蛋白序列中。Arg精氨酸Gly甘氨酸Asp天冬氨酸,FN的主要功能介導(dǎo)細(xì)胞粘著，通過粘著，F(xiàn)N可通過細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞的形狀和細(xì)胞骨架的組織，促進(jìn)細(xì)胞鋪展。FN對于各種細(xì)胞類型的遷移及分化是必須的，一般認(rèn)為FN基質(zhì)纖維為細(xì)胞運(yùn)動(dòng)提供軌道。由于FN具有同時(shí)與細(xì)胞外基質(zhì)各類成分相結(jié)合的特點(diǎn),并可促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的其它成分的沉積,故認(rèn)為FN是細(xì)胞外基質(zhì)的組織者。,整聯(lián)蛋白,膠原纖維,FN將細(xì)胞連接到細(xì)胞外基質(zhì)上,銜接蛋白,肌動(dòng)蛋白絲,纖連蛋白,質(zhì)膜,近幾年研究表明，纖連蛋白同癌細(xì)胞擴(kuò)散也有密切關(guān)系，在正常組織里，細(xì)胞由多種多樣的糖蛋白粘連起來，并約束在一個(gè)固定的位置上，主要靠FN來維持其穩(wěn)定狀態(tài)，在這種情況下，癌細(xì)胞如果要轉(zhuǎn)移，就必須先將結(jié)合在細(xì)胞間的FN切斷或消化掉，癌細(xì)胞才能游離開自由活動(dòng)，并通過血液或淋巴系統(tǒng)漂移出去。通過對勞氏肉瘤病毒研究發(fā)現(xiàn)，癌基因和合成一種蛋白來激活FN水解酶的活性，可切斷FN形成的網(wǎng)絡(luò)，水解酶是正常細(xì)胞自身合成的，但沒有活性，只有被外來物質(zhì)激活后才能起作用。,（五）植物細(xì)胞壁細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)組成植物的細(xì)胞壁可看作是高等植物細(xì)胞的胞外基質(zhì)，相當(dāng)于動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)分子；植物的細(xì)胞壁主要主要成分是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、伸展蛋白和蛋白聚糖等。植物細(xì)胞壁的骨架：纖維素,細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)作用細(xì)胞外基質(zhì)不僅具有連接、支持、保水、抗壓及保護(hù)等物理學(xué)作用，而且對細(xì)胞的基本生命活動(dòng)發(fā)揮全方位的生物學(xué)作用。1影響細(xì)胞的存活、生長與死亡正常真核細(xì)胞，除成熟血細(xì)胞外，大多須粘附于特定的細(xì)胞外基質(zhì)上才能抑制凋亡而存活，稱為定著依賴性（anchoragedependence）。例如，上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞一旦脫離了細(xì)胞外基質(zhì)則會(huì)發(fā)生程序性死亡。,不同的細(xì)胞外基質(zhì)對細(xì)胞增殖的影響不同。例如，成纖維細(xì)胞在纖粘連蛋白基質(zhì)上增殖加快，在層粘連蛋白基質(zhì)上增殖減慢；而上皮細(xì)胞對纖粘連蛋白及層粘連蛋白的增殖反應(yīng)則相反。腫瘤細(xì)胞的增殖喪失了定著依賴性，可在半懸浮狀態(tài)增殖。控制細(xì)胞的分化細(xì)胞通過與特定的細(xì)胞外基質(zhì)成分作用而發(fā)生分化。例如，成肌細(xì)胞在纖粘連蛋白上增殖并保持未分化的表型；而在層粘連蛋白上則停止增殖，進(jìn)行分化，融合為肌管。,決定細(xì)胞的形狀體外實(shí)驗(yàn)證明，各種細(xì)胞脫離了細(xì)胞外基質(zhì)呈單個(gè)游離狀態(tài)時(shí)多呈球形。同一種細(xì)胞在不同的細(xì)胞外基質(zhì)上粘附時(shí)可表現(xiàn)出完全不同的形狀。上皮細(xì)胞粘附于基膜上才能顯現(xiàn)出其極性。細(xì)胞外基質(zhì)決定細(xì)胞的形狀這一作用是通過其受體影響細(xì)胞骨架的組裝而實(shí)現(xiàn)的。不同細(xì)胞具有不同的細(xì)胞外基質(zhì)，介導(dǎo)的細(xì)胞骨架組裝的狀況不同，從而表現(xiàn)出不同的形狀。,4參與細(xì)