《細(xì)胞外被》PPT課件.ppt

1 第三節(jié)細(xì)胞外被及細(xì)胞外基質(zhì) 1 細(xì)胞被 cellcoat 是細(xì)胞外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)的質(zhì)膜保護(hù)層 又稱為多糖包被 往往與膜蛋白或膜脂共價(jià)結(jié)合 功能 是細(xì)胞膜的正常組成成分 保護(hù)膜蛋白 參與細(xì)胞識(shí)別 糖萼 Glycocalyx 電鏡下的細(xì)胞表面 細(xì)胞表面結(jié)構(gòu) 2 細(xì)胞外基質(zhì) extracellularmatrix 指緊臨細(xì)胞膜的細(xì)胞外空間 是由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 功能 將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織 提供細(xì)胞外網(wǎng)架 胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化 改變細(xì)胞微環(huán)境從而對(duì)細(xì)胞形態(tài) 細(xì)胞的生命活動(dòng)起重要的調(diào)控作用 6 TypicalExtracellularmatrix 7 真核細(xì)胞的細(xì)胞外結(jié)構(gòu) extracellularstructures 8 3 細(xì)胞外基質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì) 可分為三大類 結(jié)構(gòu)蛋白如膠原和彈性蛋白 它們賦予基質(zhì)一定的強(qiáng)度和韌性 蛋白聚糖 proteoglycan 粘著蛋白 adhesiveproteins 如纖連蛋白和層粘蛋白 它們促使細(xì)胞同基質(zhì)結(jié)合 9 Proteoglycan 10 3 1結(jié)構(gòu)蛋白 一 膠原 Collagen 基本特性 膠原是細(xì)胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白 膠原是人體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì) 約占總蛋白的30 左右 膠原產(chǎn)生于纖維原細(xì)胞 11 常見的膠原類型及其在組織中的分布 已發(fā)現(xiàn)的類型有20余種 每一類分布于特定的部位 但在同一細(xì)胞外基質(zhì)中會(huì)同時(shí)存在兩種以上類型的膠原纖維 型膠原含量最豐富 形成類似的纖維結(jié)構(gòu) 但并非所有膠原都形成纖維 型膠原纖維束 主要分布于皮膚 肌腱 韌帶及骨中 具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度 型膠原主要存在于軟骨中 型膠原形成微細(xì)的原纖維網(wǎng) 廣泛分布于伸展性的組織 如疏松結(jié)締組織 型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu) 是基膜的主要成分及支架 12 膠原纖維結(jié)構(gòu)特征 13 膠原纖維結(jié)構(gòu)特征 膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位 膠原分子 是原膠原 原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu) trimers 原膠原肽鏈具有Gly X Y重復(fù)序列 對(duì)膠原纖維的高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成是重要的 通常 X PrO Y HyproorHylys 在膠原纖維內(nèi)部 原膠原蛋白分子呈1 4交替平行排列 形成周期性橫紋 在膠原纖維內(nèi)部 有分子內(nèi)和分子間的交聯(lián) 分子內(nèi)交聯(lián)是指原膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基間的交聯(lián) 分子間的交聯(lián)是指不同原膠原間的賴氨酸交聯(lián) 14 Structuralfeatures 15 膠原的組裝 16 膠原的合成 裝配與運(yùn)輸 17 膠原的合成 裝配與運(yùn)輸 哺乳動(dòng)物具有大約20種不同的膠原基因 編碼各種不同組織所需要的膠原 首先是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成帶有信號(hào)肽的前原膠原 preprocollagan 膠原纖維的加工組裝始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 在高爾基體中繼續(xù)進(jìn)行 最后完成于細(xì)胞外 前原膠原在細(xì)胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶作用 分別切去N 末端前肽及C 末端前肽 成為原膠原 procollagen 原膠原進(jìn)而聚合裝配成膠原原纖維 collagenfibril 膠原纖維 collagenfiber 18 膠原的作用 膠原是骨 腱和皮膚組織中的主要蛋白 在胞外基質(zhì)中含量最高 剛性及抗張力強(qiáng)度最大 在不同組織中 膠原組裝成不同的纖維形式 以適應(yīng)特定功能的需要 膠原起著細(xì)胞外基質(zhì)骨架作用 膠原可被膠原酶特異降解 而參入胞外基質(zhì)信號(hào)傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中 19 膠原酶遺傳缺陷 某些人具有膠原酶的遺傳缺陷 這樣 他們的膠原纖維就不能正確地裝配 其結(jié)果 皮膚和各種其它的結(jié)綈組織就會(huì)降低它們的強(qiáng)度變得非常的松弛 皮膚過(guò)渡松弛癥 20 二 彈性蛋白 Elastin 是彈性纖維 elasticfibers 的主要成分 功能 能夠賦予細(xì)胞外基質(zhì)彈性 彈性蛋白也是富含甘氨酸和脯氨酸的蛋白質(zhì) 與同膠原不同的是 彈性蛋白的脯氨酸沒(méi)有羥基化 所以沒(méi)有羥脯 賴 氨酸的存在 高度疏水的非糖基化蛋白 21 彈性蛋白的結(jié)構(gòu) 無(wú)規(guī)則卷曲 通過(guò)賴氨酸殘基相互交聯(lián) 22 3 2蛋白聚糖 Proteoglycan PG 蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細(xì)胞外基質(zhì)及許多細(xì)胞表面 結(jié)構(gòu) 蛋白與多聚糖的復(fù)合物 一個(gè)蛋白聚糖由糖胺聚糖與核心蛋白的絲氨酸殘基共價(jià)連接形成的巨分子 23 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 每條氨基聚糖鏈由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長(zhǎng)鏈多糖 其結(jié)構(gòu)為 A B A B A A B代表兩個(gè)不同的糖分子 二糖單位之一是氨基己糖 氨基葡萄糖或氨基半乳糖 故稱為糖胺聚糖 糖胺聚糖包括 約七種 透明質(zhì)酸它在細(xì)胞外基質(zhì)中也可游離存在 含大量的親水基團(tuán) 羥基 羧基等 可結(jié)合大量水 透明質(zhì)酸分子表面有很多羧基 COO 和硫酸鹽基團(tuán) 因而呈酸性并帶負(fù)電荷 可結(jié)合陽(yáng)離子 提高滲透壓 趨向于向外膨脹 因而使細(xì)胞 組織具抗壓能力 糖胺聚糖 GAGs 24 構(gòu)成糖胺聚糖的二糖 25 由于糖胺聚糖表面帶的負(fù)電荷 可結(jié)合陽(yáng)離子 提高滲透壓 轉(zhuǎn)而又可結(jié)合大量水分子 使蛋白聚糖形成多孔含水的膠體 填充于細(xì)胞外空間 包裹細(xì)胞 起到抗壓 保護(hù)細(xì)胞的作用 蛋白聚糖可與細(xì)胞外的多種生長(zhǎng)因子結(jié)合 可視為細(xì)胞外的激素富集與儲(chǔ)存庫(kù) 因此在完成信號(hào)的傳導(dǎo)中起重要作用 構(gòu)成基膜的結(jié)構(gòu)組分 蛋白聚糖的功能 26 3 3粘著蛋白 粘著蛋白 adhesiveprotein 是細(xì)胞外基質(zhì)中的第三類成分 之所以將這些蛋白稱為粘著蛋白 主要是這些蛋白起著將細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞聯(lián)系起來(lái)的橋梁作用 是高分子糖蛋白 27 一 層粘連蛋白 laminin LN 層粘連蛋白是高分子糖蛋白 820KD 動(dòng)物胚胎及成體組織的基膜 basallamina 的主要結(jié)構(gòu)組分之一基膜 50to200nm厚的膜被 如肌肉 脂肪 上皮細(xì)胞等的膜外 由層粘連蛋白 型膠原 巢蛋白 硫酸肝素糖蛋白等組成 由一條重鏈和兩條輕鏈通過(guò)二硫鍵相連而形成的十字形分子結(jié)構(gòu) 28 層粘連蛋白分子 29 Laminin 30 層粘連蛋白的功能 首先作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對(duì)基膜的組裝起關(guān)鍵作用 細(xì)胞是通過(guò)層粘連蛋白錨定于基膜上 層粘連蛋白中至少存在兩個(gè)不同的受體結(jié)合部位 與 型膠原的結(jié)合部位 與細(xì)胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的RGD Arg Gly Asp 序列 層粘連蛋白在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用 層粘連蛋白也與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān) 31 二 纖粘連蛋白 Fibronectin FN 纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白 220 250KD 血漿纖粘連蛋白是二聚體 由兩條相似的A鏈及B鏈組成 整個(gè)分子呈V形 存在于血液和其它體液中 細(xì)胞外基質(zhì)中 細(xì)胞纖粘連蛋白一般是多聚體 纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達(dá)產(chǎn)物 32 FN的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 每個(gè)亞單位由數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成 有兩個(gè)關(guān)鍵的結(jié)合位點(diǎn) 與其他ECM 如collagens和proteoglycans等結(jié)合的位點(diǎn) 這些位點(diǎn)將不同的分子連成了穩(wěn)定的互連網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 與細(xì)胞表面結(jié)合的位點(diǎn) 這些位點(diǎn)將細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)定的粘連在一起 該結(jié)構(gòu)域中含RGD三肽序列 纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之一 在其細(xì)胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位 33 整聯(lián)蛋白與纖連蛋白結(jié)合 34 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 是細(xì)胞識(shí)別的最小結(jié)構(gòu)單位 35 FN的功能 FN最主要的功能是介導(dǎo)細(xì)胞的黏著 促進(jìn)細(xì)胞遷移 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 36 細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì) 4 PLANTCELLWALLS 細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)組成 植物的細(xì)胞壁相當(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)胞壁主要是多糖 其中最主要的是纖維素 植物細(xì)胞壁的骨架 纖維素 38 細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)組成 纖維素分子 纖維素微原纖維 microfibril 為細(xì)胞壁提供了抗張強(qiáng)度 半纖維素 hemicellulose 木糖 半乳糖和葡萄糖等組成的高度分支的多糖 介導(dǎo)微原纖維彼此連接或介導(dǎo)微原纖維與其它基質(zhì)成分 果膠質(zhì) 連接 果膠質(zhì) pectin 含有大量攜帶負(fù)電荷的糖 結(jié)合Ca2 等陽(yáng)離子 被高度水化形成凝膠 果膠質(zhì)與半纖維素橫向連接 參與細(xì)胞壁復(fù)雜網(wǎng)架的形成 伸展蛋白 extensin 糖蛋白 在初生壁中含量可多達(dá)15 糖的總量約占65 支撐作用 并抵御微生物的入侵 木質(zhì)素 lignin 由酚殘基形成的水不溶性多聚體 參與次生壁形成 并以共價(jià)鍵與細(xì)胞壁多糖交聯(lián) 大大增加了細(xì)胞壁的強(qiáng)度與抗降解 39 植物細(xì)胞壁的作用 提供一個(gè)細(xì)胞外網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 起支持作用 保護(hù)細(xì)胞免遭滲透及機(jī)械損傷 信息儲(chǔ)存庫(kù)的功能 產(chǎn)生多種寡糖素作為信號(hào)物質(zhì) 或抵抗病 蟲害 或作為細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育的信號(hào)物質(zhì) 植物細(xì)胞壁是一個(gè)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) 能夠進(jìn)行很多