南開大學細胞生物學7

南開大學細胞生物學7第1頁/共75頁封閉連接緊密連接上皮組織隔膜連接只存在于無脊椎動物中錨定連接連接肌動蛋白粘合帶上皮組織粘合斑上皮細胞基部連接中間纖維橋粒心肌、表皮半橋粒上皮細胞基部通訊連接間隙連接大多數動物組織中化學突觸神經細胞間和神經—肌肉間胞間連絲植物細胞間各種連接的比較第2頁/共75頁

緊密連接

黏合帶

橋粒間隙連接半橋粒角蛋白纖維基膜第3頁/共75頁

幾類細胞連接的比較緊密連結間隙連接橋粒黏合連接第4頁/共75頁

細胞黏附分子（celladhesionmolecule，CAM）

是參與細胞與細胞之間及細胞與細胞外基質之間相互作用的分子。高等動物的細胞表面粘附分子已發(fā)現上百種，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、整聯蛋白和免疫球蛋白超家族兩大類：依賴于Ca2+,不依賴于Ca2+。第5頁/共75頁

細胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子結構由三部分組成：①胞外區(qū)，肽鏈的N端部分，帶有糖鏈，負責與配體的識別；②跨膜區(qū)，多為一次跨膜；③胞質區(qū)，肽鏈的C端部分，一般較小，或與質膜下的骨架成分直接相連，或與胞內的化學信號分子相連，以活化信號轉導途徑。第6頁/共75頁（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,鈣粘素分子結構同源性很高.

第7頁/共75頁◆鈣黏著蛋白的結構●細胞外片段含有4個同源結構域，含Ca2＋結合部位。有一個跨膜區(qū)和一個小的細胞質結構域?！褡晕茵ぶ?/p>

鈣黏著蛋白介導類似細胞間的相互黏著，主要是將在細胞表面都有鈣黏著蛋白的細胞黏著起來?！翕}黏著蛋白能夠通過它們所在的細胞類型進行區(qū)別：●E-鈣黏著蛋白(表皮)●N-鈣黏著蛋白(神經)●P-鈣黏著蛋白(胎盤)第8頁/共75頁

鈣粘素通過不同的連接蛋白質與不同的細胞骨架成分相連，如E-鈣粘素通過α-、β-、γ-連鎖蛋白（catenin）以及粘著斑蛋白（vinculin）、錨蛋白、α輔肌動蛋白等與肌動蛋白纖維相連。決定鈣粘素識別與結合的特異性部位，它只與同種鈣粘素分子作用。同源第9頁/共75頁名稱主要分布組織E-鈣粘素著床前的胚胎、上皮細胞（在帶狀粘合處特別集中）P-鈣粘素胎盤滋養(yǎng)層細胞、心、肺、小腸N-鈣粘素胚胎中胚層、神經外胚層、神經系統(tǒng)（腦、神經節(jié)）、心、肺M-鈣粘素成肌細胞、骨骼肌細胞R-粘素視網膜神經細胞、神經膠質細胞Ksp-鈣粘素腎OB-鈣粘素成骨細胞VB-鈣粘素脈管內皮細胞橋粒芯蛋白橋粒橋粒芯膠黏蛋白橋粒哺乳動物細胞表面的主要鈣粘素分子第10頁/共75頁鈣粘素的作用主要有以下幾個方面：1．介導細胞連接，在成年脊椎動物，E-鈣粘素是保持上皮細胞相互粘合的主要CAM，是粘合帶的主要構成成分。橋粒中的鈣粘素就是橋粒芯蛋白和橋粒芯膠黏蛋白。第11頁/共75頁2．參與細胞分化，對于胚胎細胞的早期分化及成體組織（尤其是上皮及神經組織）的構筑有重要作用。在發(fā)育過程中通過調控鈣粘素表達的種類與數量可決定胚胎細胞間的相互作用（粘合、分離、遷移、再粘合），從而通過細胞的微環(huán)境，影響細胞的分化，參與器官形成過程。第12頁/共75頁3．抑制細胞遷移，很多種癌組織中細胞表面的E鈣粘素減少或消失，以致癌細胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉移的前提。因而有人將E鈣粘素視為轉移抑制分子。第13頁/共75頁（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型凝集素結構域，結合糖配體需要胞外Ca2+

，EGF樣結構域與輔助調節(jié)蛋白相關的結構域。選擇素結構模型凝集素結構域重復結構域糖蛋白寡聚糖配體在血小板和內皮細胞表達在內皮細胞表達在各種類型的白細胞中表達都能與某些糖蛋白結合第14頁/共75頁凝集素結構域EGF結構域重復結構域糖蛋白糖脂的四糖基團寡糖內皮細胞噬中性白細胞集中到炎癥發(fā)生部位的機制選擇素的三個結構域，通過凝集素結構域而識別細胞表面的糖蛋白及糖脂分子上的糖配體。噬中性白細胞選擇素主要參與白細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘合。幫助白細胞從血液進入炎癥部位。在炎癥發(fā)生部位，血管內皮細胞表達選擇素，被白細胞識別，由于選擇素與白細胞表面糖脂或糖蛋白的特異糖側鏈親和力較小，加上那個血流速度的影響，白細胞在血管中粘者、分離呈現滾動式運動，直到活化自身整聯蛋白后最終才與血管內皮細胞較強地結合在一起，并從相鄰的內皮細胞進入組織。第15頁/共75頁（三）免疫球蛋白超家族

某些成員屬于CAM。作用不依賴Ca2+

。有的介導同親性粘合，如各種神經粘附分子；有的介導異親性粘合，如細胞間粘附分子及脈管細胞黏附分子，它們的配體分子為整合素。

第16頁/共75頁

了解最多的是神經黏附分子（NCAMs),它在神經組織細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生20余種不同的NCAMs.神經膠質細胞粘附分子第17頁/共75頁免疫球蛋白重復結構纖連蛋白重復結構糖基磷脂酰肌醇錨著點（與磷酸肌醇相連）胞外游離

整合入膜由70-110個氨基酸組成的緊密折疊結構存在于淋巴細胞的表面參與各種免疫活動。第18頁/共75頁（四）整聯蛋白整聯蛋白（integrin）大多為異親性細胞粘附分子，其作用依賴于Ca2＋。介導細胞與細胞間的相互作用及細胞與細胞外基質間的相互作用。幾乎所有動植物細胞均表達整聯蛋白。除了上述的作用以外，整聯蛋白還將細胞外基質同細胞內的骨架網絡連成一個整體，整聯蛋白本身作為跨膜接頭在細胞外基質和細胞內肌動蛋白骨架之間起雙向聯絡作用。此外整聯蛋白還具有將細胞外信號向細胞內傳遞的作用。第19頁/共75頁半光氨酸豐富的結構域二價陽離子Ca2+踝蛋白和a輔肌蛋白結合RGA結合位點重鏈輕鏈整聯蛋白是由α（120~185kD）和β（90~110kD）兩個亞單位形成的異二聚體。α亞單位的N端有結合二價陽離子的結構域，識別的主要部位是配體上的RGD三肽結構。第20頁/共75頁

整聯蛋白的功能主要包括3個方面：細胞外基質與細胞骨架連接的橋梁；激活細胞反應；激活細胞內信號傳遞級聯途徑。

迄今已發(fā)現16種α亞單位和9種β亞單位。它們按不同的組合構成20余種整聯蛋白。含β1亞單位的整聯蛋白主要介導細胞與細胞外基質成分之間的粘附。含β2亞單位的整聯蛋白主要存在于各種白細胞表面，介導細胞間的相互作用。β3亞單位的整聯蛋白主要存在于血小板表面，介導血小板的聚集，并參與血栓形成。除β4可與肌動蛋白及其相關蛋白質結合外，α6β4整聯蛋白以層粘連蛋白為配體，參與形成半橋粒。第21頁/共75頁

整聯蛋白的功能二硫鍵連接的重復序列粘著斑蛋白激酶樁蛋白肌動蛋白纖維粘著斑蛋白踝蛋白纖粘連蛋白鈣結合位點將信號傳遞給細胞核α亞基重鏈α亞基輕鏈整聯蛋白的β亞基含有RGD序列（Arg-Gly-Asp）的結合位點，能夠識別纖連蛋白及其它細胞外基質物質.鈣離子是整聯蛋白結合活性所必須的。A亞基上具有4個鈣離子結合位點。兩個亞基都是以a螺旋穿過質膜。整聯蛋白的兩個亞基的細胞質端常常同細胞骨架的肌動蛋白相連。整聯蛋白和肌動蛋白之間要通過其他一些蛋白介導才能連接起來。這些蛋白包括粘著斑蛋白和踝蛋白。整聯蛋白的細胞質結構域也同蛋白激酶相互作用，如粘著斑激酶，整聯蛋白與細胞外配體的結合，能夠刺激這些酶的活性，并開始信號傳導的級聯反應。第22頁/共75頁

半橋粒處的α6β4整聯蛋白第23頁/共75頁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蛋白介導細胞-細胞連接介導細胞-細胞基質連接

粘著連接

非粘著連接整聯蛋白膜內在蛋白聚糖第24頁/共75頁三、細胞外基質(extracellularmatrix)

細胞外基質是指分布于細胞外空間，由細胞分泌的蛋白質和多糖所構成的網絡結構。細胞外基質將細胞粘在一起構成組織，提供一個細胞外網架，在組織中或組織之間起支持作用。因此對細胞外基質成分及其生物學作用的研究，已成為細胞生物學中的一個活躍領域。細胞外被：是由構成質膜的糖蛋白和糖脂向細胞表面伸出的寡糖鏈所組成，又稱為糖萼。第25頁/共75頁

細胞外基質的組成成分及組裝形式由所產生的細胞決定，與組織的特殊功能需要相適應。近年來研究表明：細胞外基質不僅決定細胞的形態(tài)，而且還控制細胞的生長和分化，調節(jié)細胞的運動，參與炎癥、腫瘤浸潤、轉移等病理過程。細胞外基質主要是由凝膠基質和纖維網架所構成，在生化性質上前者多為多糖，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，起結構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。第26頁/共75頁

細胞外基質的成分膠原纖粘連蛋白層粘連蛋白蛋白聚糖第27頁/共75頁細胞外基質主要成分（一）膠原蛋白

1、類型膠原是胞外基質最基本成分之一。也是動物體內最豐富的蛋白質，約占人體蛋白質總量的30%以上。遍布于體內各種器官、組織，是細胞外基質中的框架結構，可由成纖維、軟骨、成骨細胞及某些上皮細胞合成并分泌到細胞外。目前發(fā)現的類型多達20余種，主要的僅5種。他們具有不同的化學結構和不同的免疫學特性，由不同的結構基因編碼。每種類型的膠原的結構特性與其特定的功能相適應，同一組織常含有幾種不同類型的膠原。但常以某一種為主。第28頁/共75頁

膠原的結構（左模式圖，右電鏡照片）第29頁/共75頁類型

亞單位

三股螺旋長度

超分子結構特征

分布Ⅰ

[a1(Ⅰ)]2[a2(Ⅰ)]

300nm

67nm橫紋纖維

皮膚、肌腱、骨、韌帶Ⅱ

[a1(II)]3

300nm

同上

軟骨、髓核、玻璃體等III

[a1(III)]3

‘’

‘’

皮膚、肌肉、結締組織，

常與I型膠原共分布Ⅳ

[a1(IV)]2[a2(IV)]

390nm

網狀C端球型不形成纖維束

基膜V

[a1(V)]2[a2(V)]

390nm

細纖維N端球狀

大多間隙組織與I型膠原

[a3(V)]3

共分布VI

[a1(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第30頁/共75頁

膠原蛋白是最重要的水不溶性纖維蛋白。Ⅰ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，具有很強的抗張強度；Ⅱ型主要存在于軟骨中；Ⅲ型形成微細的原纖維網，廣泛分布于伸張型的組織，如疏松結締組織；Ⅳ型形成二維網格樣結構，是基膜的主要成分及支架。第31頁/共75頁

2、分子結構膠原纖維的基本結構單位是原膠原。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，因此沒有二硫交聯鍵。

第32頁/共75頁原膠原的一級結構：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構。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。第33頁/共75頁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胞內發(fā)生的事件分泌到細胞外發(fā)生的事件通過分子內交聯分子間交聯第34頁/共75頁分子內交聯分子間交聯由前體肽轉配成前膠原時，是通過分子內的交聯完成的。而由膠原裝配成膠原原纖維則是通過分子間交聯。分子內交聯是指前膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基的交聯，分子間的交聯是指不同前膠原間的賴氨酸交聯。分子間的交聯使得在膠原的尾部有一個小的間隙分離。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鍵加以穩(wěn)定。第35頁/共75頁C端N端三螺旋結構域C端頭-頭相連形成二聚體三螺旋區(qū)側向連接形成片層網絡結構N-端垂直于平面的網絡N端共價連接形成片層單體二聚體IV型膠原結構模型多邊型片層網眼多層網絡第36頁/共75頁3、功能膠原纖維有許多重要功能，首先它為細胞外基質提供了一個水不溶性的框架，決定細胞外基質的機械性質。膠原在細胞外基質中含量最高，剛性及抗張力強度最大，構成細胞外基質的骨架結構，細胞外基質中的其他組分通過與膠原結合形成結構與功能的復合體。某一特定組織的性能通常與膠原分子的三維結構有關。角膜中含有相當短的膠原纖維，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度，又提高了組織的透明度。第37頁/共75頁如果編碼膠原基因發(fā)生突變，將導致膠原病，若影響到膠原纖維的正確裝配，皮膚和其他各種結締組織就會因此降低強度而變得非常松弛。

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，在某些個體中是由于缺乏膠原酶引起的，不能將前膠原轉變成膠原蛋白。第38頁/共75頁

另外膠原具有促進細胞生長的作用，如肝細胞等在含有膠原的培養(yǎng)基上生長較快，在細胞分化中，膠原基質和提純的膠原底物具有維持并誘導細胞分化的作用。許多實驗證明，某種細胞經過特異的粘連蛋白介導，可以粘連到特定類型的膠原上。許多上皮細胞和內皮細胞經層粘連蛋白的介導可與基膜中的IV型膠原粘連。第39頁/共75頁（二）彈性蛋白（elastin）

彈性蛋白是彈性纖維的主要成分，是由830個氨基酸殘基組成的高度疏水性蛋白質。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。第40頁/共75頁伸展放松單個彈性蛋白分子交聯賴氨酸殘基的交聯鍵將肽鏈連在一起其分子結構的兩個顯著特征：①構象為無規(guī)則卷曲狀態(tài)；②當分泌至細胞外間隙后，可通過賴氨酸殘基相互交聯成富有彈性的網狀。

彈性蛋白分子以共價鍵連接在一起,產生一個廣泛交聯的網狀結構.由于網狀結構中每一個彈性蛋白分子能伸展和因隨機卷曲而收縮,整個網狀結構像皮筋那樣伸展和重新卷曲。B.與大多數蛋白質不同，彈性蛋白不采用唯一的結構，而是在各種“隨機卷曲”的構像之間變動。第41頁/共75頁（三）糖氨聚糖

蛋白聚糖的主要成分是糖氨聚糖。

糖氨聚糖是由重復的二糖單位構成的長鏈多糖，其二糖單位一般由氨基己糖和糖醛酸組成。故稱糖氨聚糖。機體中重要糖氨聚糖有透明質酸、硫酸軟骨素、(4-,6-)硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、及硫酸角質素等。其中最重要的是透明質酸，廣泛存在于各種結締組織、皮膚、玻璃體、軟骨、和滑液中。

第42頁/共75頁◆透明質酸(hyaluronicacid)

細胞外基質中發(fā)現的大多數糖胺聚糖都是作為蛋白聚糖的一個成分而存在，唯一例外的是透明質酸，它在細胞外基質中也可游離存在。透明質酸在結締組織中起強化、彈性和潤滑作用。在胞外基質中，透明質酸傾向于向外膨脹，產生壓力，使結締組織具有抗壓的能力。此外，透明質酸對遷移細胞的運動、增殖和分化也產生影響。第43頁/共75頁氨基聚糖二糖單位硫酸基分布組織透明質酸葡萄糖醛酸-N乙酰葡萄糖0結締組織、皮膚、軟骨、玻璃體、滑液硫酸軟骨素葡萄糖醛酸-N乙酰半乳糖0.2-2.3軟骨、角膜、骨、皮膚、動脈硫酸皮膚素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸-N-乙酰葡萄糖1.0-2.0皮膚、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、動脈、細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、皮膚、肥大細胞硫酸角質素半乳糖-N乙酰葡萄糖0.9-1.8軟骨、角膜、椎間盤表4-2氨基聚糖的分子特性及組織分布第44頁/共75頁

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結合物。一條核心蛋白多肽鏈可以共價結合數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鍵與透明質酸相結合形成為多聚體。蛋白聚糖一個顯著特點是多肽性，可以含有不同的核心蛋白。

蛋白聚糖多聚體是動物體內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酸。第45頁/共75頁蛋白聚糖(PG)多聚體108KDa以上核心蛋白連接蛋白，透明質酸與核心蛋白以非共價鍵形式結合硫酸軟骨素糖鏈硫酸角質素透明質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、纖粘連蛋白結合，共同構成基膜的網絡結構。成纖維細胞分泌的PG，只有一條糖氨聚糖鏈。軟骨中巨大蛋白多糖聚集體第46頁/共75頁蛋白聚糖的功能

蛋白聚糖或透明質酸-蛋白聚糖復合物構成了細胞外基質基質，由于他們是高度酸性的，帶有負電荷，可以結合大量的陽離子，可以結合大量的水分子，蛋白聚糖形成了多孔的吸水的膠狀物填充在細胞外基質中，使細胞表面具有較大可塑性，具有抗劑壓能力，對細胞起保護作用。第47頁/共75頁由于透明質酸以可溶的形式存在，所以在細胞外體液和滑液中透明質酸濃度很高，提高了體液和滑液的黏度和潤滑性。單個的蛋白聚糖或透明質酸-蛋白聚糖復合物直接與膠原纖維連接形成動物細胞外的纖維網絡結構，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絡，對于提高細胞外基質的連貫性起關鍵作用。蛋白聚糖還可作為細胞粘著的暫時性或永久性的位點，暫時性的粘著發(fā)生在胚胎發(fā)育中，對單個細胞及細胞層的移動具有重要作用。第48頁/共75頁

糖氨聚糖和蛋白聚糖普遍存在于動物體內各種組織，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酸和硫酸軟骨素組成。

三個月糖氨聚糖的含量為成年人的20倍五個月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。關節(jié)中的軟骨糖氨聚糖總量在減少，硫酸角質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。第49頁/共75頁（四）非膠原糖蛋白

近年陸續(xù)發(fā)現很多種存在于細胞外基質的非膠原糖蛋白。其共同特點是既可與細胞結合，又可與細胞外基質其它大分子結合，從而將細胞粘著于細胞外基質，故統(tǒng)稱為粘著因子或粘著糖蛋白。

1、層粘連蛋白（LamininLN）

LN是動物胚胎及成體組織基膜的主要組分之一。對基膜基質的組裝起關鍵作用。也是胚胎發(fā)育中出現最早的細胞外基質。第50頁/共75頁

層粘連蛋白存在于上皮和內皮下緊靠細胞基底，肌細胞和脂肪細胞周圍，支持再生中的肝細胞。

LN為高分子糖蛋白，分子量820kDa,由一條重鏈即A鏈（400KD）和B1(β）（215KDa）及B2（γ）(205KDa)兩條輕鏈構成。電鏡下為“+”字形結構。第51頁/共75頁由這三條肽鏈借二硫鍵交聯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端構成。每一短臂包括2個球區(qū)及2個短桿區(qū)。長臂由3條肽鏈的近C端序列共同構成桿區(qū)，而末端的分葉狀大球區(qū)僅由α鏈C端序列卷曲而成，近年發(fā)現LN分子中至少有8個與細胞結合位點.γ鏈β鏈α鏈膠原或硫酸化膜脂結合部位IV型膠原結合部位硫酸化膜脂結合部位細胞表面受體結合部位神經軸突表面受體結合部位是與肝素結合的部位，第52頁/共75頁◆層粘連蛋白的功能■首先作為基膜的主要結構成分對基膜的組裝起關鍵作用。在細胞表面形成網絡結構并將細胞固定在基膜上。■它可作為黏著因子介導細胞黏著于膠原,使之發(fā)生鋪展?！鲈诩毎l(fā)育過程中刺激細胞粘著、細胞運動，能夠刺激胚胎中神經軸的生長，促進成年動物的神經損傷后重生長和再生。第53頁/共75頁◆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)■Ⅳ型膠原■硫酸肝素糖蛋白。

Ⅳ型膠原是基膜的核心分子，排列成網狀；層粘連蛋白同Ⅳ型膠原結合，覆蓋在細胞表層。第54頁/共75頁基膜的結構組成四型膠原層粘連蛋白基底膜蛋白巢蛋白第55頁/共75頁

◆

基膜的功能

基膜不僅對組織結構起支持作用，同時也是滲透性的障礙，調節(jié)分子和細胞的運動。在腎細胞中，基膜可以作為一種過濾器，允許小分子進入尿液，扣下大分子蛋白質。表皮下的基膜一方面阻止結締組織的細胞進入表皮，另一方面允許防衛(wèi)戰(zhàn)士——白細胞的移動。

基膜對于細胞遷移也有影響，研究發(fā)現基膜能夠阻止某些游動癌細胞的入侵，這一點特別引起人們的興趣。第56頁/共75頁

2、纖連蛋白(Fibronectin,FN)

FN是高分子量糖蛋白，廣泛存在于動物界，在體內的分布十分廣泛。

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，增強吞噬細胞功能。另一種是細胞表面FN，為附著在細胞表面的不溶性寡聚體，在成纖維細胞表面呈纖維狀，與胞內肌動蛋白絲的走行一致，兩者在組裝上互相制約。第三種是基質FN,為高度難溶的纖維多聚體，存在于細胞外基質中，包括細胞間質及某些基膜。

第57頁/共75頁

纖連蛋白是由兩個亞基組成的二聚體，其亞單位分子量為220-250KD，約由2500個氨基酸殘基構成。各亞基在C端形成連個二硫鍵交聯，整個分子成V字型，每個亞單位有數個結構域構成，具有與細胞表面受體、膠原、血纖蛋白和硫酸蛋白多糖等高親和性的結合部位。

第58頁/共75頁FN的結構模型

肝素結合結構域細胞表面受體結合結構域膠原結合結構域血纖蛋白結合結構域環(huán)肝素和血纖蛋白結合結構域血纖蛋白結構域序列第59頁/共75頁◆RGD序列●用蛋白酶消化纖粘連蛋白與細胞結合區(qū),發(fā)現這一結構域中Arg-Gly-Asp三肽序列負責同細胞表面的結合,

●Arg-Gly-Asp序列(又稱RGD序列)同樣存在于細胞外基質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天冬氨酸第60頁/共75頁

◆FN的主要功能介導細胞粘著，通過粘著，FN可通過細胞信號轉導途徑調節(jié)細胞的形狀和細胞骨架的組織，促進細胞鋪展。FN對于各種細胞類型的遷移及分化是必須的，一般認為FN基質纖維為細胞運動提供軌道。由于FN具有同時與細胞外基質各類成分相結合的特點,并可促進細胞外基質的其它成分的沉積,故認為FN是細胞外基質的組織者。第61頁/共75頁整聯蛋白

膠原纖維FN將細胞連接到細胞外基質上銜接蛋白肌動蛋白絲纖連蛋白質膜第62頁/共75頁

近幾年研究表明，纖連蛋白同癌細胞擴散也有密切關系，在正常組織里，細胞由多種多樣的糖蛋白粘連起來，并約束在一個固定的位置上，主要靠FN來維持其穩(wěn)定狀態(tài)，在這種情況下，癌細胞如果要轉移，就必須先將結合在細胞間的FN切斷或消化掉，癌細胞才能游離開自由活動，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，癌基因和合成一種蛋白來激活FN水解酶的活性，可切斷FN形成的網絡，水解酶是正常細胞自身合成的，但沒有活性，只有被外來物質激活后才能起作用。第63頁/共75頁（五）植物細胞壁

細胞壁的結構組成◆植物的細胞壁可看作是高等植物細胞的胞外基質，相當于動物細胞的細胞外基質●動物細胞的細胞外基質的主要成分是蛋白質分子；●植物的細胞壁主要主要成分是纖維素、半纖維素、果膠質、伸展蛋白和蛋白聚糖等?！糁参锛毎诘墓羌埽豪w維素第64頁/共75頁

細胞外基質的生物學作用細胞外基質不僅具有連接、支持、保水、抗壓及保護等物理學作用，而且對細胞的基本生命活動發(fā)揮全方位的生物學作用。1．影響細胞的存活、生長與死亡正常真核細胞，除成熟血細胞外，大多須粘附于特定的細胞外基質上才能抑制凋亡而存活，稱為定著依賴性（anchoragedependence）。例如，上皮細胞及內皮細胞一旦脫離了細胞外基質則會發(fā)生程序性死亡。第65頁/共75頁不同的細胞外基質對細胞增殖的影響不同。例如，成纖維細胞在纖粘連蛋白基質上增殖加快，在層粘連蛋白基質上增殖減慢；而上皮細胞對纖粘連蛋白及層粘連蛋白的增殖反應則相反。腫瘤細胞的增殖喪失了定著依賴性，可在半懸浮狀態(tài)增殖。２．控制細胞的分化細胞通過與特定的細胞外基質成分作用而發(fā)生分化。例如，成肌細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，進行分化，融合為肌管。第66頁/共75頁３．決定細胞的形狀體外實驗證明，各種細胞脫離了細胞外基質呈單個游離狀態(tài)時多呈球形。