第4章细胞环境与互作.ppt

第四章第四章 细胞环境与互作细胞环境与互作第一节第一节 细胞外被细胞外被第二节第二节 细胞外基质细胞外基质第三节第三节 细胞连接细胞连接n细胞表面：细胞表面：是指包围在细胞质外层的一个复合的是指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系结构体系和和多功能体系多功能体系，是细胞与外界环境物质相互作，是细胞与外界环境物质相互作用、并产生各种复杂功能的部位。用、并产生各种复杂功能的部位。细胞外被细胞外被质膜质膜膜骨架膜骨架广义：包括细胞连接和膜的特化结构如鞭毛、广义：包括细胞连接和膜的特化结构如鞭毛、纤毛和微绒毛等纤毛和微绒毛等 第一节、细胞外被第一节、细胞外被n又称糖萼（又称糖萼（glycocalyx)glycocalyx)，细胞膜外表面覆盖的一，细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，普遍存在于动物细胞表面。层粘多糖物质，普遍存在于动物细胞表面。用钌红染色的淋巴细胞表面电镜用钌红染色的淋巴细胞表面电镜细胞被细胞被n细胞外被参与细胞与环境的相互作用，如细胞外被参与细胞与环境的相互作用，如细胞与环境的物质交换，细胞增殖的接触细胞与环境的物质交换，细胞增殖的接触抑制，细胞识别等。抑制，细胞识别等。第二节、细胞外基质第二节、细胞外基质 n细胞外基质细胞外基质 (extracellular matrix)：分布于细胞外空间，：分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络胶体结构体系。由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络胶体结构体系。n只存在于动物组织中只存在于动物组织中，结缔组织中含量最，结缔组织中含量最多。多。植物细胞的细胞壁相当于植物体中的细胞外基植物细胞的细胞壁相当于植物体中的细胞外基质。质。nThe connective tissue underlying an epithelium.This tissue contains a variety of cells and extracellular matrix components.The predominant cell type is the fibroblast,which secretes abundant extracellular matrix.n种类种类多糖：糖胺聚糖、蛋白聚糖多糖：糖胺聚糖、蛋白聚糖粘合粘合/结构蛋白：胶原、弹性蛋白质结构蛋白：胶原、弹性蛋白质黏着蛋白：层黏连蛋白质、纤连蛋白黏着蛋白：层黏连蛋白质、纤连蛋白1 1、糖胺聚糖及蛋白聚糖、糖胺聚糖及蛋白聚糖1 1）、氨基聚糖（）、氨基聚糖（glycosaminoglycanglycosaminoglycan，GAGGAG，糖胺聚糖）糖胺聚糖）n结构：结构：GAGGAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。n分为六种：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸分为六种：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。素。Repeating disaccharide units of various glycosaminoglycans 透明质酸1 1、由葡萄糖醛酸、由葡萄糖醛酸 +N-+N-乙酰乙酰氨基葡萄糖氨基葡萄糖 二糖重复合成，直二糖重复合成，直 链链 ，非硫酸化，非硫酸化2 2、分子量大（含几千个二糖单、分子量大（含几千个二糖单位）位）3 3、表面带负电荷，伸展、胶体、表面带负电荷，伸展、胶体状状4 4、抗压性、润滑作用、抗压性、润滑作用5 5、含水多孔，利于迁移、含水多孔，利于迁移n分布：所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面。分布：所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面。n构成：构成：氨基聚糖与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的巨氨基聚糖与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的巨分子。含糖量可达分子。含糖量可达90-95%90-95%。核心蛋白质的核心蛋白质的SerSer残基在高尔基体中装配上残基在高尔基体中装配上GAGGAG链。链。首先合成由四糖组成的连接桥（首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUAXyl-Gal-Gal-GlcUA）连接到连接到SerSer残基上，然后再延长糖链。残基上，然后再延长糖链。一个核心蛋白质上可连接数百个不同的氨基聚糖形成一个核心蛋白质上可连接数百个不同的氨基聚糖形成蛋白聚糖单体，多个单体借连接蛋白以非共价键与透蛋白聚糖单体，多个单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合形成多聚体。明质酸结合形成多聚体。2 2）、蛋白聚糖）、蛋白聚糖 proteoglycanproteoglycan木糖A Proteoglycan Complex.D-glucuronic acid N-Acetyl-D-galactosamineGAGGAG与的功能与的功能1 1、弹性和抗压性、弹性和抗压性2 2、选择渗透性、选择渗透性3 3、传递信息、传递信息4 4、角膜的透光性、角膜的透光性5 5、抗凝血、抗凝血跨膜蛋白聚糖分子结构模式图跨膜蛋白聚糖分子结构模式图、胶原和弹性蛋白、胶原和弹性蛋白1 1）、胶原）、胶原CollagenCollagenn组成：组成：由原胶原交联而成，原胶原是三条肽链形成的由原胶原交联而成，原胶原是三条肽链形成的三股螺旋，三股螺旋，原胶原的每条链由重复的原胶原的每条链由重复的Gly-X-YGly-X-Y序列构成。序列构成。X=proX=pro，Y=hyp Y=hyp 或或 hylhyl，Gly-X-YGly-X-Y序列使序列使链卷链卷曲为左手螺旋。三股链再绕成右手超螺旋。曲为左手螺旋。三股链再绕成右手超螺旋。collagenstructure Structures of the collagenn交联：原胶原间共价交联，呈阶梯状排列（交联：原胶原间共价交联，呈阶梯状排列（1/41/4交替平行排列），形成交替平行排列），形成胶原纤维，在电镜下可见间隔胶原纤维，在电镜下可见间隔67nm67nm的横纹。交联键是由侧向相邻的赖的横纹。交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。TEM image of collagenn原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，组织僵硬老化。随年龄增长，交联日益增多，组织僵硬老化。n合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。分泌。n类型：类型：已发现已发现2020多种胶原，由不同的结构基因编码。多种胶原，由不同的结构基因编码。I I、IIII、IIIIII、V V、XIXI型胶原为有横纹的纤维形结构。型胶原为有横纹的纤维形结构。是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的3030以上。以上。n功能：具抗张性、韧性。参与形成结缔组织，如骨、韧功能：具抗张性、韧性。参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。参与细胞运动、分化、迁移等。带、基膜、皮肤。参与细胞运动、分化、迁移等。2 2）、弹性蛋白）、弹性蛋白n非糖基化纤维蛋白非糖基化纤维蛋白n富含甘氨酸、脯氨酸，富含甘氨酸、脯氨酸，少羟基化少羟基化n不含不含 Gly-X-Y Gly-X-Y 序列，序列，为不规则螺旋结构为不规则螺旋结构n使组织具有弹性、回使组织具有弹性、回缩力缩力3 3、纤连蛋白和层黏连蛋白、纤连蛋白和层黏连蛋白n是细胞外基质中的粘着成分，具有与细胞是细胞外基质中的粘着成分，具有与细胞及细胞外其它成分结合能力，对细胞的粘及细胞外其它成分结合能力，对细胞的粘着、铺展、迁移、增殖、分化有直接的影着、铺展、迁移、增殖、分化有直接的影响响1 1）、纤连蛋白）、纤连蛋白 FibronectinFibronectin（FNFN）n类型：类型：血浆血浆FNFN：V V字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。细胞细胞FNFN：多聚体，不溶，存在于：多聚体，不溶，存在于ECMECM及细胞表面。及细胞表面。已鉴定的已鉴定的FNFN亚单位亚单位2020种以上。由同一基因编码，转录种以上。由同一基因编码，转录后拼接不同，形成多种异型分子。后拼接不同，形成多种异型分子。n结构：结构：含糖含糖4.54.59.59.5。每条每条FNFN有有5 57 7个有特定功能的结构域，如个有特定功能的结构域，如RGDRGD纤连蛋白结构（二聚体）纤连蛋白结构（二聚体）n组装：组装：FNFN不自发组装成纤维，通过细胞表面受体指导下进行。不自发组装成纤维，通过细胞表面受体指导下进行。肿瘤细胞表面的肿瘤细胞表面的FNFN纤维减少，因细胞表面的纤维减少，因细胞表面的FNFN受体异常所致。受体异常所致。n功能：功能：FNFN可将细胞连接到可将细胞连接到ECMECM上；上；FNFN上的上的RGDRGD（Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp）序列可与细胞表）序列可与细胞表面的整联蛋白结合。面的整联蛋白结合。人工合成的人工合成的RGDRGD三肽可抑制细胞在三肽可抑制细胞在FNFN基质上粘附。基质上粘附。Fibronectin helps connect the inside of the cell to the outside2 2）、层黏连蛋白）、层黏连蛋白 laminin(LN)laminin(LN)n结构：结构：由三条肽链借二硫键交联成十字形分子。由三条肽链借二硫键交联成十字形分子。已知已知7 7种种LNLN分子，分子，8 8种亚单位（种亚单位（1-31-3、1-31-3、1-21-2）。）。与与FNFN不同，这不同，这8 8种亚单位由不同基因编码。种亚单位由不同基因编码。含糖量很高（含糖量很高（15-2815-28），具有），具有5050条左右条左右N-N-连接的糖链。连接的糖链。n功能：功能：参与构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质参与构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。成分。Laminin StructureBasal lamina第三节细胞连接第三节细胞连接封闭连接封闭连接锚定连接锚定连接通讯连接通讯连接细胞黏着分子细胞黏着分子n细胞连接（细胞连接（Cell Junction Cell Junction）多细胞有机多细胞有机体中相邻细胞之间、细胞与胞外基质之间通过细体中相邻细胞之间、细胞与胞外基质之间通过细胞质膜相互联系、协同作用的重要组织方式。胞质膜相互联系、协同作用的重要组织方式。n依功能可分为三类：依功能可分为三类：封闭连接（封闭连接（occluding junction)occluding junction)锚定连接（锚定连接（anchoring junctionanchoring junction）通讯连接（通讯连接（communicating junctioncommunicating junction）一、封闭连接一、封闭连接n封闭连接将上皮细胞缝合在一起（封闭连接将上皮细胞缝合在一起（seal cells seal cells togethertogether），阻止物质从一侧渗漏到另一侧。），阻止物质从一侧渗漏到另一侧。n紧密连接紧密连接(tight junction)(tight junction)为封闭连接的典型代为封闭连接的典型代表，一般存在于脊椎动物上皮细胞之间。表，一般存在于脊椎动物上皮细胞之间。The role of tight junctions in transcellular transport.上皮细胞层都有一个共同的功上皮细胞层都有一个共同的功能：即作为一个有选择通透性能：即作为一个有选择通透性的屏障，如小肠上皮。的屏障，如小肠上皮。封闭连接形成上皮层的选择通封闭连接形成上皮层的选择通透性屏障（透性屏障（sele