第四章-細胞質(zhì)膜與細胞表面

第四章細胞(xìbāo)質(zhì)膜與細胞(xìbāo)表面細胞質(zhì)膜與細胞表面特化結(jié)構(gòu)(jiégòu)

細胞連接

細胞外被與細胞外基質(zhì)

第一頁，共一百一十二頁。精選ppt第一節(jié)細胞質(zhì)膜與細胞表面(biǎomiàn)特化結(jié)構(gòu)細胞質(zhì)膜(plasmamembrane),又稱細胞膜(cellmembrane)。細胞內(nèi)膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型膜脂——生物膜的基本組成成分

膜蛋白確定膜蛋白方向的實驗(shíyàn)程序

光脫色恢復(fù)技術(shù)分子生物學(xué)技術(shù)在膜蛋白研究上的應(yīng)用生物膜結(jié)構(gòu)特征細胞質(zhì)膜的功能膜骨架與細胞表面的特化結(jié)構(gòu)第二頁，共一百一十二頁。精選ppt第二節(jié)細胞(xìbāo)連接細胞連接的功能分類封閉連接錨定(máodìnɡ)連接通訊連接細胞表面的粘連分子

第三頁，共一百一十二頁。精選ppt一、胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)(jiégòu)模型研究簡史結(jié)構(gòu)(jiégòu)模型生物膜結(jié)構(gòu)第四頁，共一百一十二頁。精選ppt結(jié)構(gòu)(jiégòu)模型

E.Gorter和F．Grendel（1925）:

“蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)”三夾板質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型J.D.Robertson（1959年）：單位膜模型(unitmembranemodel)S.J.Singer和G.Nicolson（1972）：生物膜的流動(liúdòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)K.Simonsetal(1997):脂筏模型（lipidraftsmodel）

FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572第五頁，共一百一十二頁。精選ppt生物膜結(jié)構(gòu)(jiégòu)磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結(jié)構(gòu)成分,尚未發(fā)現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)中起組織作用的蛋白；蛋白分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結(jié)合在其表面,膜蛋白是賦予生物膜功能的主要(zhǔyào)決定者；生物膜是磷脂雙分子層嵌有蛋白質(zhì)的二維流體?！癈entraldogma”ofmembranebiology第六頁，共一百一十二頁。精選ppt膜的流動性膜脂的流動性 膜脂的流動性主要由脂分子本身的性質(zhì)決定的,脂肪酸鏈越短,不飽和程度越高,膜脂的流動性越大。溫度(wēndù)對膜脂的運動有明顯的影響。在細菌和動物細胞中常通過增加不飽和脂肪酸的含量來調(diào)節(jié)膜脂的相變溫度以維持膜脂的流動性。在動物細胞中，膽固醇對膜的流動性起重要的雙向調(diào)節(jié)作用。膜蛋白的流動

熒光抗體免疫標(biāo)記實驗成斑現(xiàn)象(patching)或成帽現(xiàn)象(capping)膜的流動性受多種因素影響；細胞骨架不但影響膜蛋白的運動，也影響其周圍的膜脂的流動。膜蛋白與膜脂分子的相互作用也是影響膜流動性的重要因素第七頁，共一百一十二頁。精選ppt膜的不對稱性細胞質(zhì)膜各部分的名稱

膜脂與糖脂的不對稱性

糖脂僅存在于質(zhì)膜的ES面，是完成其生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)膜蛋白與糖蛋白的不對稱性

膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有明確(míngquè)的方向性；糖蛋白糖殘基均分布在質(zhì)膜的ES面(GO+3HBH4labeling)；膜蛋白的不對稱性是生物膜完成復(fù)雜的在時間與空間上有序的各種生理功能的保證。第八頁，共一百一十二頁。精選ppt二、膜脂——生物膜的基本(jīběn)組成成分成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種(sānzhǒnɡ)類型。膜脂的４種熱運動方式脂質(zhì)體（liposome）第九頁，共一百一十二頁。精選ppt

膜脂成分(chéngfèn)磷脂：膜脂的基本成分（50％以上） 分為二類:甘油磷脂和鞘磷脂 主要(zhǔyào)特征：①具有一個極性頭和兩個非極性的尾(脂肪酸鏈) （心磷脂除外）；②脂肪酸碳鏈碳原子為偶數(shù),多數(shù)碳鏈由16,18或20個組成；③飽和脂肪酸(如軟脂酸)及不飽和脂肪酸(如油酸)；糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核細胞的質(zhì)膜上（5％以下）,神經(jīng)細胞糖脂含量較高；膽固醇：膽固醇存在于真核細胞膜上（30%以下），細菌質(zhì)膜不含有膽固醇，但某些細菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂類。第十頁，共一百一十二頁。精選ppt運動(yùndòng)方式沿膜平面的側(cè)向運動（基本運動方式）,其擴散系數(shù)為10-8cm2/s；脂分子圍繞(wéirào)軸心的自旋運動；脂分子尾部的擺動；雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運動，發(fā)生頻率還不到脂分子側(cè)向交換頻率的10－10。但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,新合成的磷脂分子翻轉(zhuǎn)運動發(fā)生頻率很高。第十一頁，共一百一十二頁。精選ppt脂質(zhì)體（liposome） 脂質(zhì)體是根據(jù)磷脂分子(fēnzǐ)可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢而制備的人工膜。脂質(zhì)體的類型。脂質(zhì)體的應(yīng)用第十二頁，共一百一十二頁。精選ppt脂質(zhì)體的類型(lèixíng)(a)水溶液中的磷脂(línzhī)分子團； (b)球形脂質(zhì)體； (c)平面脂質(zhì)體膜； (d）用于疾病治療的脂質(zhì)體的示意圖第十三頁，共一百一十二頁。精選ppt脂質(zhì)體的應(yīng)用(yìngyòng)研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)(xìngzhì)；脂質(zhì)體中裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移；在臨床治療中,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體第十四頁，共一百一十二頁。精選ppt三、膜蛋白基本類型內(nèi)在(nèizài)膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式外在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式

去垢劑(detergent)第十五頁，共一百一十二頁。精選ppt外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins)；

水溶性蛋白,靠離子鍵或其它弱鍵與膜內(nèi)表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子極性頭部非共價結(jié)合，易分離。內(nèi)在（整合）膜蛋白

(intrinsic/integralmembraneproteins)。

水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，與膜結(jié)合緊密，需用去垢劑使膜崩解后才可分離。

脂質(zhì)錨定蛋白（lipid-anchoredproteins)

通過(tōngguò)磷脂或脂肪酸錨定，共價結(jié)合?；?jīběn)類型第十六頁，共一百一十二頁。精選ppt膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心的相互作用。

跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶正電荷的氨基酸殘基與磷脂分子帶負電的極性頭形成離子鍵，或帶負電的氨基酸殘基通過Ca2+、Mg2+等陽離子與帶負電的磷脂極性頭相互作用。

某些(mǒuxiē)膜蛋白在細胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基上共價結(jié)合脂肪酸分子,插入脂雙層之間,進一步加強膜蛋白與脂雙層的結(jié)合力,還有少數(shù)蛋白與糖脂共價結(jié)合。第十七頁，共一百一十二頁。精選ppt去垢劑是一端(yīduān)親水、另一端(yīduān)疏水的兩性小分子,是分離與研究膜蛋白的常用試劑。離子型去垢劑(SDS)和非離子型去垢劑（TritonX-100）SDS:CH3-(CH2)11-OSO3-Na+

CH3CH3

CH3

–C

–CH2

–C

–(O-CH2-CH2)10-OH

CH3CH3第十八頁，共一百一十二頁。精選ppt四、確定(quèdìng)膜蛋白方向的實驗程序

胰酶消化(xiāohuà)法

同位素標(biāo)記法第十九頁，共一百一十二頁。精選ppt五、光脫色(tuōsè)恢復(fù)技術(shù)

(fluorescencerecoveryafterphotobleaching,FRAP)研究膜蛋白或膜脂流動性的基本(jīběn)實驗技術(shù)之一。

程序：

根據(jù)熒光恢復(fù)的速度可推算出 膜蛋白或膜脂擴散速度。第二十頁，共一百一十二頁。精選ppt

生物膜結(jié)構(gòu)(jiégòu)的特征膜的流動性：生物膜的基本特征之一,細胞進行生命(shēngmìng)活動的必要條件。膜的不對稱性膜的分相現(xiàn)象。第二十一頁，共一百一十二頁。精選ppt七、細胞質(zhì)膜的功能(gōngnéng)為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境;選擇性的物質(zhì)運輸,包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排除,其中伴隨著能量的傳遞;提供細胞識別位點,并完成細胞內(nèi)外信息跨膜傳遞;為多種酶提供結(jié)合位點,使酶促反應(yīng)高效而有序地進行;介導(dǎo)細胞與細胞、細胞與基質(zhì)之間的連接;質(zhì)膜參與形成具有(jùyǒu)不同功能的細胞表面特化結(jié)構(gòu)。第二十二頁，共一百一十二頁。精選ppt八、膜骨架與細胞表面(biǎomiàn)的特化結(jié)構(gòu)

細胞質(zhì)膜常常與膜下結(jié)構(gòu)(主要是細胞骨架系統(tǒng))相互聯(lián)系,協(xié)同作用,并形成細胞表面的某些特化結(jié)構(gòu)以完成特定的功能(gōngnéng)。

膜骨架

膜骨架的概念 指細胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu), 它參與維持細胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。 紅細胞的生物學(xué)特性

膜骨架賦予紅細胞質(zhì)膜既有很好的彈性又具有較高強度。 紅細胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架第二十三頁，共一百一十二頁。精選ppt紅細胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架(gǔjià)紅細胞質(zhì)膜蛋白的SDS

紅細胞膜骨架(gǔjià)的結(jié)構(gòu)

第二十四頁，共一百一十二頁。精選ppt一、細胞連接(liánjiē)的功能分類封閉連接(occludingjunctions) 緊密連接(tightjunction)錨定連接(anchoringjunctions)通訊(tōngxùn)連接(communicatingjunctions) 間隙連接(gapjunction)； 神經(jīng)細胞間的化學(xué)突觸(chemicalsynapse)； 植物細胞中的胞間連絲(plasmodesmata)。第二十五頁，共一百一十二頁。精選ppt錨定(máodìnɡ)連接(anchoringjunctions)

與中間(zhōngjiān)纖維相關(guān)的錨定連接： 橋粒(desmosome) 半橋粒(hemidesmosome);與肌動蛋白纖維相關(guān)的錨定連接： 粘合帶(adhesionbelt)； 粘合斑(focaladhesion)第二十六頁，共一百一十二頁。精選ppt二、封閉(fēngbì)連接緊密連接是封閉連接的主要形式，存在于上皮細胞之間緊密連接的結(jié)構(gòu)

緊密連接的功能 形成滲漏屏障，起重要的封閉作用； 隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使(xíngshǐ)各自不同的膜功能； 支持功能緊密連接嵴線中的兩類蛋白： 封閉蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）； claudin蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)15種以上）第二十七頁，共一百一十二頁。精選ppt三、錨定(máodìnɡ)連接錨定連接在組織(zǔzhī)內(nèi)分布很廣泛,在上皮組織(zǔzhī),心肌和子宮頸等組織(zǔzhī)中含量尤為豐富錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能錨定連接的結(jié)構(gòu)組成

第二十八頁，共一百一十二頁。精選ppt錨定連接的類型(lèixíng)、結(jié)構(gòu)與功能與中間纖維相連的錨定連接 橋粒:

鉚接相鄰細胞，提供細胞內(nèi)中間纖維的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。

半橋粒:

半橋粒與橋粒形態(tài)類似,但功能和化學(xué)組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將上皮細胞固著在基底膜上,

在半橋粒中，中間纖維不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。與肌動蛋白纖維相連的錨定連接

粘合帶：

位于緊密連接下方,相鄰細胞間形成一個連續(xù)(liánxù)的帶狀結(jié)構(gòu)。間隙約15～20nm,也稱帶狀橋粒(beltdesmosome)。

粘合斑:細胞通過肌動蛋白纖維和整連蛋白與細胞外基質(zhì)之間的連接方式。

第二十九頁，共一百一十二頁。精選ppt錨定(máodìnɡ)連接的結(jié)構(gòu)組成

●通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓毎c基質(zhì)相連形成一個堅挺、有序的細胞群體。錨定連接具有兩種不同形式:

與中間纖維相連的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；

與肌動蛋白纖維相連的錨定連接主要包括粘合帶與粘合斑?！駱?gòu)成錨定連接的蛋白(dànbái)可分成兩類:細胞內(nèi)附著蛋白(attachmentproteins),將特定的細胞骨架成分

(中間纖維或微絲)同連接復(fù)合體結(jié)合在一起

(desmoplakin)跨膜連接的糖蛋白,其細胞內(nèi)的部分與附著蛋白相連,細胞外的部分與相鄰細胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外基質(zhì)相互作用。(desmoglein,desmocollin)第三十頁，共一百一十二頁。精選ppt四、通訊(tōngxùn)連接間隙連接：分布廣泛，幾乎所有的動物組織中都存在間隙連接。神經(jīng)細胞間的化學(xué)突觸

存在于可興奮細胞之間的細胞連接方式,它通過釋放(shìfàng)神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。胞間連絲：高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,完成細胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。胞間連絲結(jié)構(gòu)

胞間連絲的功能第三十一頁，共一百一十二頁。精選ppt間隙連接間隙連接結(jié)構(gòu)

間隙連接的蛋白成分間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)(tiáojié)機制間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的

第三十二頁，共一百一十二頁。精選ppt間隙連接結(jié)構(gòu)(jiégòu)

間隙連接處相鄰細胞質(zhì)膜間的間隙為2～3nm。連接子(connexon)是間隙連接的基本單位(dānwèi)。每個連接子由6個connexin分子組成。連接子中心形成一個直徑約1.5nm的孔道。連接單位由兩個連接子對接構(gòu)成。第三十三頁，共一百一十二頁。精選ppt間隙連接的蛋白(dànbái)成分已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族,其分子量26—60KD不等；連接子蛋白具有4個α-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都比較保守,并有相似的抗原性。不同(bùtónɡ)類型細胞表達不同(bùtónɡ)的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機制有所不同。第三十四頁，共一百一十二頁。精選ppt間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)(tiáojié)機制間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用 間隙連接允許(yǔnxǔ)小分子代謝物和信號分子通過,是細胞間代謝偶聯(lián)的基礎(chǔ)

代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細胞中的證實 代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用.

間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用 電突觸(electronicjunction)快速實現(xiàn)細胞間信號通訊 間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細胞分化過程中的作用 胚胎發(fā)育中細胞間的偶聯(lián)提供信號物質(zhì)的通路,從而為某一特定細胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。 腫瘤細胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似“腫瘤抑制因子”。

第三十五頁，共一百一十二頁。精選ppt間隙連接的通透性是可以(kěyǐ)調(diào)節(jié)的

降低胞質(zhì)中的pH值和提高自由Ca2+的濃度

都可以使其通透性降低間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào)控及細胞(xìbāo)外化學(xué)信號的調(diào)控第三十六頁，共一百一十二頁。精選ppt胞間連絲胞間連絲結(jié)構(gòu)

相鄰細胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑20-40nm的管狀結(jié)構(gòu)胞間連絲的功能

實現(xiàn)細胞間由信號介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運；

實現(xiàn)細胞間的電傳導(dǎo)；

在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以(kěyǐ)調(diào)節(jié)植物細胞間的物質(zhì)運輸。第三十七頁，共一百一十二頁。精選ppt五、細胞表面的粘連(zhānlián)分子

同種類型(lèixíng)細胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細胞與細胞間的粘連是由特定的細胞粘連分子所介導(dǎo)的。粘連分子的特征與類型粘連分子均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細胞骨架成分相連；多數(shù)要依賴Ca2+或Mg2+才起作用。粘連分子類型及細胞間粘著方式 類型

粘著方式

第三十八頁，共一百一十二頁。精選ppt類型(lèixíng)

鈣粘素（Cadherins）

選擇素（Selectin） 免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF)

整合素（Integrins） 質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導(dǎo)細胞(xìbāo)間的粘著。第三十九頁，共一百一十二頁。精選ppt

Cadherins：

屬同親性依賴Ca2+的細胞粘連糖蛋白，介導(dǎo)依賴Ca2+的細胞粘著和從ECM到細胞質(zhì)傳遞信號。對胚胎發(fā)育中的細胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作用(zuòyòng)。（30多個成員的糖蛋白家族）E-Cadherins(epithelial),N-Cadherins(neural)，P-Cadherins(placental)，橋粒鈣粘素。

第四十頁，共一百一十二頁。精選ppt

Selectin：

屬異親性依賴于Ca2+的能與特異糖基識別并相結(jié)合的糖蛋白，其胞外部分具有凝集素樣結(jié)構(gòu)域(lectin-likedomain)。主要參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的識別(shíbié)與粘著。P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Leukocyte)選擇素。第四十一頁，共一百一十二頁。精選pptIg-Superfamily，IgSF：

分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫(miǎnyì)球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域的CAM超家族。介導(dǎo)同親性細胞粘著或介導(dǎo)異親性細胞粘著,但其粘著作用不依賴Ca2+，其中N-CAMs在神經(jīng)組織細胞間的粘著中起主要作用。第四十二頁，共一百一十二頁。精選ppt

Integrins：

由和兩個亞基形成的異源二聚體糖蛋白。人體細胞中已發(fā)現(xiàn)16種鏈和8種鏈，它們(tāmen)相互配合形成22種不同的二聚體整合素，可與不同的配基結(jié)合，從而介導(dǎo)細胞與基質(zhì)、細胞與細胞之間的粘著。第四十三頁，共一百一十二頁。精選ppt粘著(zhānzhe)方式細胞(xìbāo)中主要的粘連分子家族

與細胞錨定連接相關(guān)的粘連分子非錨定連接（nonjunctionaladhesion）的細胞粘連分子及其作用部位第四十四頁，共一百一十二頁。精選ppt

細胞與細胞連接主要成員Ca2+或Mg2+依賴性胞內(nèi)骨架成分與細胞連接關(guān)系鈣粘素選擇素免疫球蛋白類血細胞整合素E、N、P-鈣粘素橋粒鈣粘素P-選擇素N-細胞粘著分子Lb2+++-+Actin纖維中等纖維

Actin纖維粘著帶橋粒---細胞與基質(zhì)連接

整合素

質(zhì)膜蛋白聚糖約20種類型6b4Syndecans++-Actin纖維中等纖維Actin纖維粘著斑半橋粒-細胞(xìbāo)中主要的粘連分子家族

第四十五頁，共一百一十二頁。精選ppt細胞連接類型粘連分子胞外胞內(nèi)某些結(jié)合蛋白細胞骨架類型

細胞與細胞連接橋粒鈣粘素desmogleinsdesmocollins

相鄰細胞的鈣粘素desmoplakinsplakoglobin中等纖維粘著帶鈣粘素(E-鈣粘素)同上VinculinCatenin微絲

細胞與胞外基質(zhì)連接半橋粒整合素（α64）胞外基質(zhì)蛋白(基底膜蛋白）desmoplakin-like蛋白中等纖維粘著斑整合素

胞外基質(zhì)蛋白talinvinculinα-actinin

微絲與細胞錨定連接相關(guān)(xiāngguān)的粘連分子

第四十六頁，共一百一十二頁。精選ppt非錨定連接的細胞(xìbāo)粘連分子及其作用部位（深色）第四十七頁，共一百一十二頁。精選ppt非錨定(máodìnɡ)連接的細胞間粘著方式示意圖 1.鈣粘素；2.免疫球蛋白類細胞粘著分子；3.選擇素；4.整合素；5.質(zhì)膜整合蛋白聚糖第四十八頁，共一百一十二頁。精選ppt第三節(jié)細胞(xìbāo)外被與細胞(xìbāo)外基質(zhì)基本概念膠原(collagen)氨基(ānjī)聚糖和蛋白聚糖

層粘連蛋白和纖粘連蛋白

彈性蛋白(elastin)植物細胞壁

第四十九頁，共一百一十二頁。精選ppt一、基本概念細胞(xìbāo)外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)（extracellularstructures）第五十頁，共一百一十二頁。精選ppt二、膠原(collagen)

膠原是胞外基質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)成份之一， 動物體內(nèi)含量(hánliàng)最豐富的蛋白（總量的 30％以上）。 常見的膠原類型及其在組織中的分布

膠原及其分子結(jié)構(gòu) 膠原的合成與加工

膠原的功能

第五十一頁，共一百一十二頁。精選ppt三、氨基(ānjī)聚糖和蛋白聚糖氨基(ānjī)聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)蛋白聚糖(proteoglycan)第五十二頁，共一百一十二頁。精選ppt四、層粘連(zhānlián)蛋白和纖粘連(zhānlián)蛋白層粘連(zhānlián)蛋白(laminin)纖粘連蛋白(fibronectin)第五十三頁，共一百一十二頁。精選ppt五、彈性(tánxìng)蛋白(elastin)彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要存在于脈管壁及肺。彈性纖維與膠原纖維共同存在,分別賦予組織以彈性及抗張性。彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有兩個明顯的特征: 構(gòu)象(ɡòuxiànɡ)呈無規(guī)則卷曲狀態(tài); 通過Lys殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第五十四頁，共一百一十二頁。精選ppt六、植物(zhíwù)細胞壁

植物細胞壁的組成

植物細胞壁的功能增加細胞強度，提供支持(zhīchí)功能；信息儲存庫的功能：產(chǎn)生多種寡糖素作為信號物質(zhì)，或抵抗病、蟲害，或作為細胞生長和發(fā)育的信號物質(zhì)。

第五十五頁，共一百一十二頁。精選ppt細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

結(jié)構(gòu)組成：指分布于細胞外空間,由細胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

主要功能：

構(gòu)成支持細胞的框架，負責(zé)組織的構(gòu)建；

胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化(biànhuà),改變細 胞微環(huán)境從而對細胞形態(tài)、生長、分裂、 分化和凋亡起重要的調(diào)控作用。

胞外基質(zhì)的信號功能第五十六頁，共一百一十二頁。精選ppt細胞(xìbāo)外被(cellcoat)又稱糖萼(glycocalyx)結(jié)構(gòu)組成：指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，實際指細胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類分子共價結(jié)合的寡糖鏈。功能： 不僅對膜蛋白起保護(bǎohù)作用,而且在細胞識別中起重要作用。第五十七頁，共一百一十二頁。精選ppt真核細胞(xìbāo)的細胞(xìbāo)外結(jié)構(gòu)（extracellularstructures）

生物種類細胞外結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)纖維水化基質(zhì)組分粘連分子動物細胞植物細胞細胞外基質(zhì)細胞壁膠原彈性蛋白纖維素蛋白聚糖半纖維素伸展蛋白纖粘連蛋白層粘連蛋白果膠質(zhì)第五十八頁，共一百一十二頁。精選ppt常見(chánɡjiàn)的膠原類型及其在組織中的分布 膠原是細胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白；

Ⅰ～Ⅲ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； Ⅰ型膠原纖維束,主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強的抗張強度; Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中; Ⅲ型膠原形成微細的原纖維網(wǎng),廣泛分布于 伸展性的組織,如疏松結(jié)締組織; Ⅳ型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu),是基膜的主要成分(chéngfèn)及支架。第五十九頁，共一百一十二頁。精選ppt膠原及其分子結(jié)構(gòu)(fēnzǐjiéɡòu)

膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)(jiégòu)單位是原膠原；原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)；原膠原肽鏈具有Gly-x-y重復(fù)序列，對膠原纖維的高級結(jié)構(gòu)的形成是重要的；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。第六十頁，共一百一十二頁。精選ppt膠原的合成(héchéng)與加工

前體肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，并形成前原膠原 (preprocollagen)； 前原膠原(preprocollagen)是原膠原的前體和分泌形式，在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、加工與組裝，經(jīng)高爾基體分泌；前原膠原在細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）；原膠原進而聚合(jùhé)裝配成膠原原纖維（collagenfibril）和膠原纖維（collagenfiber）。

第六十一頁，共一百一十二頁。精選ppt膠原的功能(gōngnéng)

膠原在胞外基質(zhì)中含量最高,剛性及抗張力強度最大,構(gòu)成(gòuchéng)細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu),細胞外基質(zhì)中的其它組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適應(yīng)特定功能的需要；膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。第六十二頁，共一百一十二頁。精選ppt氨基(ānjī)聚糖氨基聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖 二糖單位之一是氨基己糖 (氨基葡萄糖或氨基半乳糖)+糖醛酸; 氨基聚糖:透明質(zhì)酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角質(zhì)素等。透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)及其生物學(xué)功能 透明質(zhì)酸是增殖細胞和遷移細胞的胞外基質(zhì)主要成分,也是蛋白聚糖的主要結(jié)構(gòu)組分 透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作用 透明質(zhì)酸使細胞保持彼此分離(fēnlí),使細胞易于運動遷移和增殖并阻止細胞分化第六十三頁，共一百一十二頁。精選ppt蛋白聚糖蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細胞外基質(zhì)及許多細胞表面蛋白聚糖由氨基聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子若干蛋白聚糖單體借連接蛋白以非共價鍵與透明質(zhì)酸結(jié)合形成多聚體蛋白聚糖的特性與功能(gōngnéng) 顯著特點是多態(tài)性：不同的核心蛋白,不同的氨基聚糖； 軟骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一,賦予軟骨以凝膠樣特性和抗變形能力； 蛋白聚糖可視為細胞外的激素富集與儲存庫，可與多種生長因子結(jié)合，完成信號的傳導(dǎo)。第六十四頁，共一百一十二頁。精選ppt層粘連(zhānlián)蛋白(laminin)層粘連蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,動物胚胎及成體組織的基膜的主要結(jié)構(gòu)組分之一；層粘連蛋白的結(jié)構(gòu)由一條(yītiáo)重鏈和兩條輕鏈構(gòu)成 細胞通過層粘連蛋白錨定于基膜上； 層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結(jié)合部位：

與Ⅳ型膠原的結(jié)合部位；

與細胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的 Arg-Gly-Asp(R-G-D)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胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。第六十五頁，共一百一十二頁。精選ppt纖粘連(zhānlián)蛋白(fibronectin)纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）纖粘連蛋白分型：纖粘連蛋白的主要功能： 介導(dǎo)細胞粘著，進而調(diào)節(jié)細胞的形狀和細胞骨 架的組織,促進細胞鋪展；在胚胎發(fā)生過程中,纖粘連蛋白對于許多類型(lèixíng)細胞的遷移和分化是必須的；在創(chuàng)傷修復(fù)中,纖粘連蛋白促進巨噬細胞和其它免疫細胞遷移到受損部位；在血凝塊形成中,纖粘連蛋白促進血小板附著于血管受損部位。第六十六頁，共一百一十二頁。精選ppt血漿纖粘連(zhānlián)蛋白是二聚體,由兩條相似的A鏈及鏈組成,整個分子呈V形。細胞纖粘連蛋白是多聚體。纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產(chǎn)物,每個亞單位由數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，RGD三肽序列是為細胞識別的最小結(jié)構(gòu)單位纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之一,在其細胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位。第六十七頁，共一百一十二頁。精選ppt植物(zhíwù)細胞壁的組成纖維素分子纖維素微原纖維（microfibril）,

為細胞壁提供了抗張強度半纖維素（hemicellulose）:木糖、半乳糖和葡萄糖等組成的高度(gāodù)分