第5章细胞间的相互作用

1、 同学们好！同学们好！ 第一节第一节 细胞通讯细胞通讯细胞间信号传递细胞间信号传递第二节第二节 细胞连接细胞连接细胞间相互黏附细胞间相互黏附 细胞通讯的概念细胞通讯的概念 细胞通讯的类型细胞通讯的类型 信号分子信号分子 受体受体 第二信使第二信使 信息在细胞内的行程信息在细胞内的行程一个细胞发出的信息通过一个细胞发出的信息通过介质（配介质（配体）体）传递到另一个细胞并与靶细胞传递到另一个细胞并与靶细胞相应的相应的受体受体相互作用，然后通过相互作用，然后通过细细胞信号转导胞信号转导产生细胞内一系列产生细胞内一系列生理生理生化变化生化变化，最终表现为细胞整体的，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程

2、。生物学效应的过程。 直接接触直接接触 细胞间接触依赖性的通讯，细胞间直接接触，细胞间接触依赖性的通讯，细胞间直接接触， 信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白。 细胞通过细胞通过分泌化学信号进行通讯分泌化学信号进行通讯 内分泌（内分泌（endocrine） 旁分泌（旁分泌（paracrine） 自分泌（自分泌（autocrine） 化学突触（化学突触（chemical synapse）传递神经信号）传递神经信号 间隙连接或胞间连丝实现代谢偶联间隙连接或胞间连丝实现代谢偶联 或电偶联或电偶联概念： 细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而

3、导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 信号通路（signaling pathway） 细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。 信号分子的概念信号分子的概念 信号分子的类型信号分子的类型 亲脂性信号分子亲脂性信号分子 亲水性信号分子亲水性信号分子 气体性信号分子气体性信号分子(NO)(NO) 受体的概念受体的概念 受体的类型受体的类型 受体的结构域受体的结构域 受体的功能受体的功能第二信使第二信使(second messe

4、nger )是指在胞内产生的小分子，其浓度的变化应答于胞外信号是指在胞内产生的小分子，其浓度的变化应答于胞外信号与细胞表面受体的结合，并在细胞信号转导中行使功能。与细胞表面受体的结合，并在细胞信号转导中行使功能。 第二信使的类型第二信使的类型cAMP，cGMP，Ca2+ , 二酰甘油（二酰甘油（DAG），），三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3） 第二信使学说第二信使学说 (second messenger theory)胞外化学物质（胞外化学物质（第一信使第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，而导致产生胞内表面受体，而导致产生胞内第二信使第二信使，从而激发一系列

5、生，从而激发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。信号作用终止。 在细胞信号传导过程中在细胞信号传导过程中,信息沿着一系列不信息沿着一系列不同的同的蛋白质蛋白质所组成的所组成的信号传导途径信号传导途径(signaling pathway)进行传递。进行传递。 在此途径中每一种蛋白质的典型作用是改变在此途径中每一种蛋白质的典型作用是改变系列中下一个系列中下一个蛋白质的构象蛋白质的构象，由此，由此激活或抑制激活或抑制下游蛋白质下游蛋白质。 细胞信号传导中细胞信号传导中蛋白构象的改变蛋白构象的改变是由是由分子开分子开

6、关关完成的。完成的。蛋白激酶蛋白激酶和和蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶使使靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化和和蛋白去磷酸化蛋白去磷酸化, , 从而调节蛋白质的活性从而调节蛋白质的活性。磷酸化作用机理磷酸化作用机理：改变电荷、构象，导致蛋白质活性的：改变电荷、构象，导致蛋白质活性的 增强和降低。增强和降低。 蛋白质蛋白质 蛋白质蛋白质- -P蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶ATPADPATPADP两种两种类性类性:异三聚体异三聚体G蛋白、单体蛋白、单体G蛋白蛋白两种状态两种状态:与与GTP结合时活化的结合时活化的“开启开启”状态状态; 与与GDP结合时失活的结合时失活的“关闭关闭”状态。状态。辅助蛋白辅助蛋白

7、:与与G蛋白结合并调节其活性蛋白结合并调节其活性 鸟苷酸交换因子（鸟苷酸交换因子（GEF)：促使与促使与G蛋白结合的蛋白结合的GDP解离解离, 同时同时G蛋白与蛋白与GTP结合而活化结合而活化 。 GTP酶促进蛋白（酶促进蛋白（GAP）：）：促进促进GTP水解，水解，G蛋白失活蛋白失活 G蛋白信号调节子（蛋白信号调节子（RGS）：）：促进促进GTP水解，水解，G蛋白失活蛋白失活 鸟苷酸解离抑制子鸟苷酸解离抑制子(GDI)：抑制抑制GTP水解，维持活性水解，维持活性细胞内受体细胞内受体: : 为胞外亲脂性信号分子所激活。为胞外亲脂性信号分子所激活。 作为作为基因调控蛋白的受体基因调控蛋白的受体

8、作为酶的受体作为酶的受体细胞表面受体细胞表面受体: : 为胞外亲水性信号分子所激活，为胞外亲水性信号分子所激活， 细胞表面受体分属三个受体超家族：细胞表面受体分属三个受体超家族： 离子通道偶联受体（离子通道偶联受体（ion-channel-coupled receptor） G蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor） 酶连受体（酶连受体（enzyme-coupled receptor）结合配体的功能域：结合配体的功能域：结合特异性结合特异性产生效应的功能域：产生效应的功能域：效应特异性效应特异性 受体的功能受体的功能 介导物质跨膜运输介导物质跨膜运输

9、( (受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用) ) 信号传递信号传递信号转导系统的基本组成与信号蛋白信号转导系统的基本组成与信号蛋白细胞内信号蛋白的相互作用细胞内信号蛋白的相互作用细胞内信号蛋白复合物的装配细胞内信号蛋白复合物的装配信号转导系统的特性信号转导系统的特性胞外信号被特异性受体所识别胞外信号被特异性受体所识别胞外信号通过适当的分子开关机制实现信号胞外信号通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生细胞内第二信使或活化的的跨膜转导，产生细胞内第二信使或活化的信号蛋白。信号蛋白。信号放大信号放大受体脱敏或受体下调，启动反馈机制从而终受体脱敏或受体下调，启动反馈机制从而终止或降低细胞反应止

10、或降低细胞反应。转承蛋白转承蛋白(relay protein)(relay protein)信使蛋白信使蛋白(messenger protein)(messenger protein)接头蛋白接头蛋白(adaptor protein)(adaptor protein)放大和转导蛋白放大和转导蛋白(amplifier and transducer protein)(amplifier and transducer protein)传导蛋白传导蛋白(transducer protein)(transducer protein)分歧蛋白分歧蛋白(bifurcation protein)(bifurc

11、ation protein)整合蛋白整合蛋白(integrator protein)(integrator protein)潜在基因调控蛋白潜在基因调控蛋白(latent gene regulatory protein)(latent gene regulatory protein)l特异性特异性l放大效应放大效应l网络化与反馈网络化与反馈l整合作用整合作用细胞内核受体及其对基因表达的调节细胞内核受体及其对基因表达的调节NO作为气体信号分子进入靶细胞直接作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合与酶结合细胞内受体蛋白的细胞内受体蛋白的3 3个功能域及其作用模式个功能域及其作用模式类固醇激素的类固醇

12、激素的受体位于细胞核内受体位于细胞核内类固醇激素诱导基因活化的两步反应阶段类固醇激素诱导基因活化的两步反应阶段： 初级反应阶段：初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的初 级反应阶段，快速发生。 次级反应阶段：次级反应阶段：初级反应的基因产物再活化其它 基因，产生延迟的次级反应，对初级反应起 放大作用。个别亲脂性小分子的个别亲脂性小分子的受体位于细胞质膜上。受体位于细胞质膜上。 前列腺素前列腺素机体内一氧化氮产生的部位机体内一氧化氮产生的部位: :血管内皮细胞和神经细胞一氧化氮释放调节作用机制一氧化氮释放调节作用机制: :导致酶活性的增强和cGMP合成增多，cGMP作为新的信使分子介导蛋白质的

13、磷酸化等过程，发挥多种生物学作用。一氧化氮产生的生物学作用一氧化氮产生的生物学作用: : （1 1）硝酸甘油治疗心绞痛，）硝酸甘油治疗心绞痛，一氧化氮介导的信号通路，一氧化氮介导的信号通路，舒舒 张血管张血管。 （2 2）在参与）在参与大脑的学习记忆大脑的学习记忆生理过程中具有重要的作用。生理过程中具有重要的作用。 （3 3）在生理状态下，对）在生理状态下，对脑血流的调节脑血流的调节具有十分重要的作用。具有十分重要的作用。 G蛋白偶联受体蛋白偶联受体G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路离子通道偶联受体及其信号转导离子通道偶联受体及其信号转导G蛋白偶联受体介导的离子

14、通道及其蛋白偶联受体介导的离子通道及其调控调控Gt蛋白偶联的光受体的活化诱导蛋白偶联的光受体的活化诱导 cGMP-门控阳离子通道的关闭门控阳离子通道的关闭 信号途径信号途径特点：特点：受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白。跨膜信号转导无需中间步骤。主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触 信号传递。有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择 性。 G蛋白耦联受体的概念蛋白耦联受体的概念 G蛋白耦联受体的结构蛋白耦联受体的结构 异三聚体异三聚体G蛋白蛋白 G蛋白耦联受体的激活蛋白耦联受体的激活 以及以及G蛋白的活化调节蛋白的活化调节 G蛋白耦联受体的进化起源与发现蛋白耦联受体的进化起源与发

15、现是指是指配体配体受体复合物受体复合物与与靶蛋白（效应酶靶蛋白（效应酶或通道蛋白）或通道蛋白）的作用要通过的作用要通过与与G蛋白的偶蛋白的偶联联，在细胞内产生第二信使，从而将胞外，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。信号跨膜传递到胞内影响细胞的行为。 “配体配体-受体受体”复合物复合物 “受体受体-G蛋白蛋白”复合物复合物 “G蛋白蛋白-靶蛋白靶蛋白”复合物复合物结构结构 G : 具有具有GTPase活性，是分子开关蛋白活性，是分子开关蛋白 G、G：形成异二聚体：形成异二聚体种类种类 激活型激活型:具有激活性的具有激活性的GS,激活效应器蛋白活性激活效应器蛋白活性

16、 抑制型抑制型:具有抑制性的具有抑制性的Gi,抑制效应器蛋白活性抑制效应器蛋白活性7个个螺旋区。螺旋区。螺旋区由螺旋区由22-24个氨基酸残基组成。个氨基酸残基组成。环状结构域环状结构域C3对受体与对受体与G蛋白相互作用具蛋白相互作用具有重要作用。有重要作用。N末端在细胞外。末端在细胞外。C末端胞质侧。末端胞质侧。G蛋白偶联受体所介导的信号通路尊从相似蛋白偶联受体所介导的信号通路尊从相似的顺序的顺序: G蛋白偶联受体的激活蛋白偶联受体的激活: 配体配体-受体复合物受体复合物 G蛋白的活化蛋白的活化: 受体受体-G蛋白复合物蛋白复合物 效应器蛋白的激活效应器蛋白的激活: G -效应器蛋白效应器蛋

17、白复合物复合物 第二信使系统运行第二信使系统运行 反应终止反应终止根据效应器蛋白的不同和效应器蛋白所根据效应器蛋白的不同和效应器蛋白所产生的第二信使的类型产生的第二信使的类型,G蛋白偶联受体蛋白偶联受体所介导的信号通路的类型有以下三种所介导的信号通路的类型有以下三种:受体酪氨酸激酶及受体酪氨酸激酶及RTK-RasRTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路细胞表面其他与酶连受体细胞表面其他与酶连受体细胞表面整联蛋白介导的信号转导细胞表面整联蛋白介导的信号转导受体丝氨酸受体丝氨酸/苏氨酸激酶（苏氨酸激酶（TGF-受体）受体）受体酪氨酸磷酸酯酶受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶（受体鸟苷酸环化酶（AN

18、Ps-signals）酪氨酸蛋白激酶联系的受体酪氨酸蛋白激酶联系的受体 两大家族：一是与Src蛋白家族相联系的受体；二是与Janus激酶家族联系的受体。 信号转导子和转录激活子（signal transducer and actvator of transcription，STAT）与Jak-STAT途径。 信号传递系统的基本组成信号传递系统的基本组成cAMP信号通路信号通路 激素激素G蛋白偶联受体蛋白偶联受体G蛋白蛋白(G) 腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 cAMP cAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基因调控蛋白 基因转录基因转录 细胞反应。细胞反应。例：例： 肾上腺素受体被激活后

19、，肾上腺素受体被激活后，10-15秒秒cAMP骤增，然后在不到骤增，然后在不到 1min内反应速降，以至消失。内反应速降，以至消失。受体活性快速丧失（速发相）受体活性快速丧失（速发相）-失敏（失敏（desensitization） 机制：机制：受体磷酸化受体磷酸化 受体与受体与Gs解偶联，解偶联，cAMP反应停止并被反应停止并被 PDE降解。降解。 两种两种Ser/Thr磷酸化激酶：磷酸化激酶： PKA 和和 肾上腺素受体激酶（肾上腺素受体激酶（ ARK），）， 负责受体磷酸化；负责受体磷酸化； 胞内协作因子胞内协作因子 扑获蛋白（扑获蛋白（ arrestin）-结合磷酸化的受体，结合磷酸化的

20、受体，抑制其功能活性（抑制其功能活性（ arrestin 已克隆、定位已克隆、定位11q13）。）。 反应减弱（迟发相）反应减弱（迟发相）-减量调节（减量调节（down-regulation） 机制：机制：受体受体-配体复合物内吞，导致表面受体数量减少，发现配体复合物内吞，导致表面受体数量减少，发现 arrestin可直接与可直接与Clathrin结合，在内吞中起结合，在内吞中起adeptors作用；作用； 受体减量调节与内吞后受体的分选有关。受体减量调节与内吞后受体的分选有关。GPLR的失敏的失敏 细胞细胞识别识别组织特异的细胞表面标记组织特异的细胞表面标记 细胞连细胞连接接形成组织形成组织

21、 细胞外基质细胞外基质 紧密连接紧密连接 (tight junction) 锚定连接锚定连接 (anchoring junctions) 通讯连接通讯连接 (communicating junctions) 间隙连接间隙连接 (gap junction) 神经细胞间的化学突触神经细胞间的化学突触 (chemical synapse) 植物细胞中的胞间连丝植物细胞中的胞间连丝 (plasmodesmata)1、存在部位存在部位 紧密连接是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间紧密连接是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间2 、紧密连接的紧密连接的结构结构 紧密连接紧密连接嵴线嵴线中的两类蛋白：

22、中的两类蛋白：封闭蛋白（封闭蛋白（occludinoccludin），跨膜四次的膜蛋白（），跨膜四次的膜蛋白（60KD60KD）claudinclaudin蛋白家族（现已发现蛋白家族（现已发现1515种以上）种以上） 3 、紧密连接的功能紧密连接的功能形成渗漏屏障，起重要的形成渗漏屏障，起重要的封闭作用封闭作用隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不 同的膜功能同的膜功能支持功能支持功能 锚定连接的分布锚定连接的分布 锚定连接的类型、结构与功能锚定连接的类型、结构与功能 锚定连接的结构组成锚定连接的结构组成 q在组织内分布很广泛在组织

23、内分布很广泛, ,在上皮组织、心在上皮组织、心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富。肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富。l通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚挺、有序将细胞与基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。的细胞群体。(1)(1)与中间纤维相连的锚定连接与中间纤维相连的锚定连接桥桥 粒粒: 铆接铆接相邻细胞相邻细胞，提供细胞内中间纤维，提供细胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。压力与张力的作用。半桥粒半桥粒: 半桥粒与桥粒形态类似半桥粒与桥粒形态类似, ,但功能和

24、化但功能和化学组成不同。它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素学组成不同。它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将将上皮细胞上皮细胞固着在固着在基底膜基底膜上上, , 在半桥粒中，中间在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。(2)(2)与肌动蛋白纤维相连的锚定连接与肌动蛋白纤维相连的锚定连接粘合带粘合带：位于紧密连接下方位于紧密连接下方, ,相邻细胞相邻细胞间间形成一个连续的带状结构。间隙约形成一个连续的带状结构。间隙约15-15-20nm,20nm,也称带状桥粒也称带状桥粒(belt desmosome)(belt desmosome)。粘合斑粘合斑:

25、 细胞细胞通过肌动蛋白纤维和整连蛋通过肌动蛋白纤维和整连蛋白与白与细胞外基质细胞外基质之间的连接方式。之间的连接方式。 跨膜粘连蛋白跨膜粘连蛋白（glycoprotein） 桥桥 粒和粘合带：钙粘蛋白粒和粘合带：钙粘蛋白 半桥粒和粘合斑：整联蛋白半桥粒和粘合斑：整联蛋白 其细胞内的部分与细胞内锚蛋白相连其细胞内的部分与细胞内锚蛋白相连, , 细胞外的部分与细胞外的部分与 相邻细胞的跨膜粘连蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。相邻细胞的跨膜粘连蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。细胞内锚蛋白细胞内锚蛋白(attachment proteins) 桥粒、粘合带、半桥粒、粘合斑桥粒、粘合带、半桥粒、粘合

26、斑 盘状胞质致密斑：盘状胞质致密斑：将特定的细胞骨架成分将特定的细胞骨架成分( (中间纤维或中间纤维或 微丝微丝) )同连接复合体结合在一起。同连接复合体结合在一起。 间隙连接间隙连接 分布广泛，几乎所有的动物组织中分布广泛，几乎所有的动物组织中都存在间隙连接。都存在间隙连接。 胞间连丝胞间连丝 高等植物细胞之间通过胞间连丝相高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接互连接, , 完成细胞间的通讯联络。完成细胞间的通讯联络。 间隙连接结构间隙连接结构 间隙连接的功能及其调节机制间隙连接的功能及其调节机制间隙连接的通透性是可以调节的间隙连接的通透性是可以调节的 间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为间隙连接

27、处相邻细胞质膜间的间隙为2 23nm3nm连接子连接子(connexon) (connexon) 是间隙连接的基本单是间隙连接的基本单位每个连接子由位每个连接子由6 6个个连接蛋白连接蛋白connexinconnexin分分子组成，连接子中心形成一个直径约子组成，连接子中心形成一个直径约1.5nm1.5nm的孔道。的孔道。连接单位连接单位由两个由两个连接子连接子对接构成。对接构成。 已分离已分离2020余种构成连接子的蛋白余种构成连接子的蛋白, ,属同一属同一 蛋白家族蛋白家族, ,其分子量其分子量2660KD2660KD不等。不等。 连接子蛋白具有连接子蛋白具有4 4个个-螺旋的跨膜区，是螺

28、旋的跨膜区，是该蛋白家族最保守的区域。该蛋白家族最保守的区域。 连接子蛋白的一级结构都比较保守连接子蛋白的一级结构都比较保守, , 并有并有相似的抗原性。相似的抗原性。 不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔径与调控机制有所不同。隙连接的孔径与调控机制有所不同。 间隙连接在代谢偶联中的作用间隙连接在代谢偶联中的作用 间隙连接允许小分子代谢物和信号分子通过, 是细胞间代谢 偶联的基础 代谢偶联现象在体外培养细胞中的证实 代谢偶联作用在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用.间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 电

29、突触(electronic junction) 快速实现细胞间信号通讯 间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用 胚胎发育中细胞间的偶联提供信号物质的通路, 从而为某一 特定细胞提供它的“位置信息”，并根据其位置影响其分化。 肿瘤细胞之间间隙的连接明显减少或消失，间隙联接类似 “肿瘤抑制因子”。 降低胞质中的降低胞质中的pHpH值和提高自由值和提高自由CaCa2+2+的浓的浓度都可以使其通透性降低度都可以使其通透性降低间隙连接的通透性受两侧电压梯度的调间隙连接的通透性受两侧电压梯度的调 控及细胞外化学信号

30、的调控控及细胞外化学信号的调控3.1 胞间连丝结构胞间连丝结构 相邻细胞质膜共同构成的直径相邻细胞质膜共同构成的直径20-40nm20-40nm的管状结构。的管状结构。3.2 胞间连丝的功能胞间连丝的功能实现细胞间由信号介导的物质有择性的转运。实现细胞间由信号介导的物质有择性的转运。实现细胞间的电传导。实现细胞间的电传导。在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节植物在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节植物细胞间的物质运输。细胞间的物质运输。同种类型细胞间的彼此识别和粘连是许多组织同种类型细胞间的彼此识别和粘连是许多组织结构的基本特征。细胞与细胞间的识别和粘连结构的基本特征。细胞与细胞间的识

31、别和粘连是由组织特异的细胞表面标记所介导的。是由组织特异的细胞表面标记所介导的。糖脂：糖脂：大部分组织特异的细胞表面标记。大部分组织特异的细胞表面标记。MHC蛋白：蛋白：为单次夸膜的整合膜蛋白，为单次夸膜的整合膜蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连。在胞内与细胞骨架成分相连。钙粘蛋白（钙粘蛋白（Cadherins） 选择素（选择素（Selectin）免疫球蛋白超家族的免疫球蛋白超家族的CAM(Ig Superfamily， IgSF)整联蛋白（整联蛋白（Integrins）质膜整合蛋白聚糖也介导细胞间的粘着。质膜整合蛋白聚糖也介导细胞间的粘着。 Cadherins： 属同亲性依赖属同亲性依赖Ca2+

32、的细胞粘连糖蛋白，介的细胞粘连糖蛋白，介导依赖导依赖Ca2+的细胞粘着和从的细胞粘着和从ECM到细胞质传到细胞质传递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁移和递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。（用。（30多个成员的糖蛋白家族）多个成员的糖蛋白家族） E- Cadherins(epithelial), N- Cadherins(neural) ， P- Cadherins(placental)， 桥粒钙粘素。桥粒钙粘素。 Selectin： 属异亲性依赖于属异亲性依赖于Ca2+的能与特异糖基识的能与特异糖基识 别并相结

33、合的糖蛋白，其胞外部分具有凝别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有凝 集素样结构域集素样结构域(lectin-like domain)。 主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的 识别与粘着。识别与粘着。 P(Platelet)选择素、选择素、 E(Endothelial)选择素选择素 L(Leukocyte)选择素。选择素。 Ig-Superfamily，IgSF： 分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的构域的CAM超家族。介导同亲性细胞粘着超家族。介导同亲性细胞粘着或介导异亲性细胞粘着或介导异亲性细胞粘着,但其粘着作用不依但其粘着

34、作用不依赖赖Ca2+，其中，其中N-CAMs 在神经组织细胞间的在神经组织细胞间的粘着中起主要作用。粘着中起主要作用。 Integrins： 由由 和和 两个亚基形成的异源二聚体糖两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白。人体细胞中已发现蛋白。人体细胞中已发现24种种 亚基亚基和和9种种 亚基亚基，可与不同的配体结合，可与不同的配体结合，从而介导细胞与基质、细胞与细胞之从而介导细胞与基质、细胞与细胞之间的粘着。间的粘着。 细胞中主要的粘连分子家族细胞中主要的粘连分子家族 与细胞锚定连接相关的粘连分子与细胞锚定连接相关的粘连分子 非锚定连接（非锚定连接（nonjunctional nonjunctiona

35、l adhesionadhesion）的细胞粘连分子及其作用部位）的细胞粘连分子及其作用部位细胞与细胞连接主要成员Ca2+或Mg2+依赖性胞内骨架成分与细胞连接关系钙粘素选择素免疫球蛋白类血细胞整合素E、N、P- 钙粘素桥粒钙粘素P-选择素N-细胞粘着分子Lb2+-+Actin纤维中等纤维 Actin 纤维粘着带桥粒 - - -细胞与基质连接 整合素 质膜蛋白聚糖约20种类型6b4Syndecans+-Actin 纤维中等纤维Actin 纤维粘着斑半桥粒 - 细胞中主要的粘连分子家族细胞中主要的粘连分子家族 细胞连接类型粘连分子胞外胞内某些结合蛋白细胞骨架类型 细胞与细胞连接桥粒 钙粘素 de

36、smogleins desmocollins 相邻细胞的钙粘素 desmoplakins plakoglobin中等纤维粘着带钙粘素(E-钙粘素)同上VinculinCatenin微丝 细胞与胞外基质连接半桥粒整合素（64）胞外基质蛋白(基底膜蛋白） desmoplakin- like蛋白中等纤维粘着斑整合素 胞外基质蛋白talinvinculin-actinin 微丝 细胞外基质的概及功能念细胞外基质的概及功能念 细胞外基质的成分细胞外基质的成分 真核细胞的细胞外结构真核细胞的细胞外结构动物细胞动物细胞 结构蛋白：结构蛋白：胶原和弹性蛋白胶原和弹性蛋白 糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖

37、粘连糖蛋白：粘连糖蛋白：纤粘连蛋白和层粘连蛋白纤粘连蛋白和层粘连蛋白 基膜与细胞外被基膜与细胞外被植物细胞植物细胞 植物细胞壁植物细胞壁胶原是胞外基质最基本结构成份之一，动物体内含量最丰富的蛋白，占人体蛋白总量的25以上。 胶原类型及其在组织中的分布胶原类型及其在组织中的分布 胶原的分子结构胶原的分子结构 胶原的合成与组装胶原的合成与组装 胶原的组织胶原的组织 胶原的功能胶原的功能 糖胺聚糖糖胺聚糖 (glycosaminoglycan,GAGs) 蛋白聚糖蛋白聚糖 (proteoglycan) 纤粘连蛋白纤粘连蛋白(fibronectin) 层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin) 弹性蛋白是

38、弹性纤维的主要成分；主要存在于弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要存在于脉管壁及肺。脉管壁及肺。弹性纤维与胶原纤维共同存在弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予组织以分别赋予组织以弹性及抗张性。弹性及抗张性。弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有两弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有两个明显的特征个明显的特征:构象呈无规则卷曲状态构象呈无规则卷曲状态;通过通过Lys残基相互交连成网状结构。残基相互交连成网状结构。 细胞壁的化学组成与结构细胞壁的化学组成与结构 初生细胞壁与次生细胞壁初生细胞壁与次生细胞壁 植物细胞壁的功能植物细胞壁的功能细胞外基质细胞外基质(extracellular matri

39、x) 指分布于细胞外空间指分布于细胞外空间, 由细胞分泌的蛋白质和多糖所构由细胞分泌的蛋白质和多糖所构 成的成的网络结构网络结构。主要功能主要功能 构成支持细胞的框架，负责组织的构建。构成支持细胞的框架，负责组织的构建。 胞外基质三维结构及成份的变化胞外基质三维结构及成份的变化,改变细胞微环境从改变细胞微环境从 而对与其接触的细胞的存活、迁移、增殖、分化、而对与其接触的细胞的存活、迁移、增殖、分化、 形态以及其他功能产生重要的调控作用。形态以及其他功能产生重要的调控作用。 胞外基质的信号功能胞外基质的信号功能 。基膜位置基膜位置 位于上皮层的基底面，将上皮细胞与结缔组织位于上皮层的基底面，将上

40、皮细胞与结缔组织分开。分开。基膜成分基膜成分 型胶原型胶原 、蛋白聚糖、层粘连蛋白以及巢蛋、蛋白聚糖、层粘连蛋白以及巢蛋白白基膜功能基膜功能 对组织起支撑作用；对组织起支撑作用； 调节分子以及细胞运动和渗透性屏障。调节分子以及细胞运动和渗透性屏障。 细胞外被细胞外被 细胞外被细胞外被(cell coat)又称糖萼又称糖萼(glycocalyx)指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。脂类分子共价结合的寡糖链。功能功能1.1.细胞识别：细胞识别：寡糖链的单糖残基具有一定的排列

41、寡糖链的单糖残基具有一定的排列顺序形成识别的分子基础，细胞表面有寡糖的专顺序形成识别的分子基础，细胞表面有寡糖的专一受体。实质是分子识别一受体。实质是分子识别2.2.血型抗原血型抗原3.3.酶：酶：糖蛋白糖蛋白4.4.对膜蛋白起保护作用对膜蛋白起保护作用5.5.帮助蛋白质正确折叠，维持正确的三维构象帮助蛋白质正确折叠，维持正确的三维构象 生物种类 细胞外 结构 结构纤维 水化基质 组分 粘连分子 动物 细 胞植 物细 胞细胞外 基质细胞壁 胶原弹性蛋白 纤维素 蛋白聚糖 半纤维素伸展蛋白 纤粘连蛋白层粘连蛋白 果胶质 胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白。型胶原含量最丰富,形成类似的纤维

42、结构，但并非所有胶原都形成纤维。型胶原纤维束型胶原纤维束, , 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中，具有很强的抗张强度。骨中，具有很强的抗张强度。型胶原主要存在于软骨中。型胶原主要存在于软骨中。型胶原形成微细的原纤维网，广泛分布于伸展性型胶原形成微细的原纤维网，广泛分布于伸展性的组织，如疏松结缔组织中。的组织，如疏松结缔组织中。型胶原形成二维网格样结构，是基膜的主要成分型胶原形成二维网格样结构，是基膜的主要成分及支架。及支架。 胶原纤维的基本结构单位是胶原纤维的基本结构单位是原胶原原胶原；原胶原是由三条肽链盘绕成的原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构三股螺旋结构；原

43、胶原肽链具有原胶原肽链具有Gly-x-y重复序列，对胶原纤重复序列，对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；维的高级结构的形成是重要的； 在胶原纤维内部在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈原胶原蛋白分子呈1/4交替交替平行排列，形成周期性横纹。平行排列，形成周期性横纹。 前体肽链在粗面内质网合成，并形成前原胶原 (preprocollagen) 前原胶原(preprocollagen)是原胶原的前体和分泌形式。 在粗面内质网合成、加工与组装，经高尔基体分泌。前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶 作用, 分别切去N-末端前肽及C-末端前肽, 成为原胶 原（procollagen）。原胶原进而聚合

44、装配成胶原原纤维（collagen fibril） 和胶原纤维（collagen fiber）。 胶原在胞外基质中含量最高，刚性及抗张力强度最胶原在胞外基质中含量最高，刚性及抗张力强度最 大，构成细胞外基质的骨架结构，细胞外基质中的大，构成细胞外基质的骨架结构，细胞外基质中的 其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体。其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体。在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适以适 应特定功能的需要。应特定功能的需要。 胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号 传递的调控网络中。传递的调控网络中。 糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的不分支长链多糖糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的不分支长链多糖二糖单位之一是氨基己糖 氨基葡萄糖或氨基半乳糖 + 糖醛酸糖胺聚糖: 透明质酸、硫酸软骨素和硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素和硫酸角质素等。透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)及其生物学功能及其生物学功能透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成 分,也是蛋白聚糖的主要结构组分透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用 透明质酸使细胞保持彼此分离,使细胞易于运动迁 移和