细胞生物学15

1、 细胞连接细胞连接 细胞黏着及其分子基础细胞黏着及其分子基础 细胞外基质细胞外基质作业作业 细胞连接的功能分类细胞连接的功能分类 细胞表面的粘连分子细胞表面的粘连分子 封闭连接封闭连接 (occluding junctions) 锚定连接锚定连接 (anchoring junctions) 通讯连接通讯连接 (communicating junctions) 紧密连接紧密连接 (tight junction) 紧密连接的紧密连接的结构结构； 紧密连接的功能紧密连接的功能 紧密连接嵴线中的两类蛋白紧密连接嵴线中的两类蛋白形成渗漏屏障，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

2、离端与基底面质膜上的膜蛋白行隔离作用，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；使各自不同的膜功能；支持功能。支持功能。 是封闭连接的主要是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间；形式，存在于上皮细胞之间；封闭蛋白封闭蛋白(occludin)，跨膜四次的膜蛋白，跨膜四次的膜蛋白 (60KD)；claudin 蛋白家族（现已发现蛋白家族（现已发现 有有15 种以上）。种以上）。Experimental Evidence Demonstrating that tightJunctions Create a Permeability Barrier. (a) When an electro

3、n-opaque tracer is added to the extra-cellular space on one side of an epithelial cell layer, tracer molecules penetrate into the space between adjacent cells only to the point where they encounter a tight junction. (b) Because the tracer molecules are electron-opaque, their penetration into the int

4、er-cellular space can be visualizedby electron microscopy (TEM).锚定连接在组织内分布很广泛，锚定连接在组织内分布很广泛，在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富；含量尤为丰富； 锚定连接的类型、结构与功能；锚定连接的类型、结构与功能； 锚定连接的锚定连接的结构结构组成。组成。桥粒：桥粒：铆接相邻细胞，提供细胞内中间纤维的锚定位点，铆接相邻细胞，提供细胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。半桥粒：半桥粒：半桥粒与桥粒

5、形态类似，但功能和化学组成不同。半桥粒与桥粒形态类似，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将上皮细胞固着在基底它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将上皮细胞固着在基底膜上，在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒膜上，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。的致密斑内。粘合带：粘合带：位于紧密连接下方位于紧密连接下方,相邻细胞间形成一个连续的带相邻细胞间形成一个连续的带状结构状结构。间隙约间隙约1520nm,也称带状桥粒也称带状桥粒 (belt desmosome)。粘合斑：粘合斑：细胞通过肌动蛋白纤维和整连蛋白与细胞外基质细胞通过肌动蛋白纤维和整连蛋白与细胞外基

6、质之间的连接方式。之间的连接方式。与中间纤维相连的锚定连接与中间纤维相连的锚定连接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The structure of a desmosome. (a) Electron micrograph of a desmosome from newt epidermis. (b) Schematic model of the molecular architecture of a desmosome. (a: From Douglas E. Kelly, J. CellBiol. 28:51, 1966; by copyright permissio

7、n of the Rockefeller University Press. ) Desmosome structure. (a) An electron micrograph of a desmosome jointing two cells in the skin of a newt (TEM). (b) A schmatic diagramof a desmosome. The distance between cells in the desmosome region is 25-35nm, about that for a nonjunction region. The desmos

8、omecore between the two membranes is filled with glycoproteins called desmocollins and desmogleins. The plaque on that of the membrane contains proteins called desmoplakins and is linked to the cytoskeleton by tonofilaments, whatintermediate filaments that consist ofkeratin, desmocollins depending o

9、n the celltype. HemidesmosomeStructure. (a)As with a desmosome, each hemidesmosome contains a plaque that is anchored to the cyto-skeleton by tono-filaments. (b) As this electron micrograph illustrates, the external surface of the hemi-desmosome abuts directly on the basal lamina (TEM). Adhesion bel

10、ts in epithelial cells in the small intestine. A contractile bundle of actin filamentsruns along the cytoplasmic surface of the plasmamembrane near the apex of each cell, and these bundles of actin filaments in adjacent cells are linked to one another via cadherin molecules that span the cell membra

11、nes. The structure of an adherens junction. Schematic model for the molecular architecture of a zonula adherens. The cyto-plasmic domain of the cadherin molecule is connected to the actin filaments of the cyto-skeleton by linking proteins, including -Catenin. -Catenin has also been implicatedas a ke

12、y element in a signaling pathway leading from the cell surface to the cell nucleus. It is not yet clear, however, if this signaling pathway can be initiated at an adherens junction, which is the reason why the question mark is included in the figure. Schematic model of the protein-protein interactio

13、ns of a focal adhesion complex. Focal adhesions perform (1) a mechanical-structural function, which is carried out by the actin filaments and associated proteins, and (2) a signaling function, which is carried out by the tyrosine kinases Src andFAK. In the model depicted here, Src phosphorylates FAK

14、, which becomes linked to Grb2-Sos, which activates Ras, which sends signals along the MAP kinase pathway. Signals are presumably transmitted into the nucleus, where they stimulate the transcription of genes involved in cell growth and proliferation. 锚定连接具有两种不同形式：锚定连接具有两种不同形式：构成锚定连接的蛋白可分成两类：构成锚定连接的蛋

15、白可分成两类：通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基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、有序的细胞群体。质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括粘合带与与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括粘合带与粘合斑粘合斑。，将特定的细将特定的细胞骨架成分（中间纤维或微丝）同连接复合体结合胞骨架成分（中间纤维或微丝）同连接复合体结合在在一起一起 (desmoplakin)；，其胞其胞内的部分与附着蛋白相连，胞外的部分与相邻细胞内的部分与附着蛋白相连，胞外

16、的部分与相邻细胞的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外基质相互作用的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。细胞内附着蛋白细胞内附着蛋白(attachment proteins)跨膜连接的糖蛋白跨膜连接的糖蛋白(desmoglein, desmocollin) 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) 胞间连丝胞间连丝 (plasmodesmata) 间隙连接间隙连接结构结构； 间隙连接的间隙连接的蛋白成分蛋白成分； 间隙连接的间隙连接的功能功能及其及其调节机制调节机制； 间隙连接的间隙连接的通透性通透性是可以

17、调节的。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处相邻细胞质膜间的间隙为23nm ；连接子连接子 (connexon) 是间隙连接的基本是间隙连接的基本单位单位，每个连接子由个每个连接子由个 connexin 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1.5nm 的孔道；的孔道；连接单位由两个连接子对接构成。连接单位由两个连接子对接构成。(a)(b)(c)(d)The structure of a gap junction. (a) Electron micrograph of a section through a gap junction perpe

18、ndicular to the plane of the two adjacent membranes. (b) Schematic model of a gapjunction showing the arrangement of six connexonsubunits to form a connexon,which contains half of the channel that connects the cytoplasm of the two adjoining cells. (c) A high-resolution image based on optical diffrac

19、tion of a negatively stained, isolated membrane containing a plaque of gap junction (as shown in d). The relative dimensions of the annulus and connexon are apparent, as is the hexagonal packing of the units within the plaque. (d) Freeze-fracture replica of a gap junction plaque showing the large nu

20、mbers of connexons. 已分离已分离 20 余种构成连接子的蛋白余种构成连接子的蛋白，属同属同一蛋白家族一蛋白家族，其分子量其分子量 26-60KD 不等；不等；连接子蛋白具有连接子蛋白具有4个个-螺旋的跨膜区，螺旋的跨膜区，是该蛋白家族最保守的区域；是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, 并并有相似的抗原性；有相似的抗原性；不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，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。间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在神经冲

21、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间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化中的作用间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化中的作用 电突触电突触 (electronic junction) 快速实现胞间信号通讯；快速实现胞间信号通讯； 间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为；间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为；为为胚胎发育中细胞间的偶联提供信号、物质通路，胚胎发育中细胞间的偶联提供信号、物质通路，从而为某一特定细胞提供它的从而为某一特定细胞提供它的“位置信息位置信息”，并根据，并根据其位置影响其分化；其位置影响其分化；肿瘤细胞之间的间隙连接明显减少或消失，间隙联肿瘤细胞之

22、间的间隙连接明显减少或消失，间隙联接类似接类似 “肿瘤抑制因子肿瘤抑制因子”。间隙连接允许小分子代谢物和信号分子通过，是细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；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。重要作用。An Electrical Synapse. (a) In electrical synapses, the presynaptic and postsynaptic neurons are coupled by

23、gap junctions. Gap junctions allow small molecules and ions to pass freely from the cytosol of one cell to the next. Therefore, when an action potential arrives at the presynaptic side of an electric synapse, the depolarization spreads passively, due to the flow of positively charged ions, across th

24、e gap junction. (b) The gap junction is composed of sets of channels. Each channel is made up of six protein subunits called connexins. The entire set of six subunits together is called a connexon. Two connexons, one in the presynaptic membrane and one in the post-synaptic membrane, make up a gap ju

25、nction. 降低胞质中的降低胞质中的pH值和提高自由值和提高自由Ca2+的浓度都可以使其通透性降低；的浓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的调控。的调控及细胞外化学信号的调控。Experimental Evidence for Properties of Gap Junctions. (a) Size limitations of gap junction permeability as determined by fluorescence microscopy following microinjection of

26、fluorescent molecules of two different sizes: 1158 Da (top) and 1925 Da (bottom). (b) Use of a fluorescent dye to determine how changes in the intracellular Ca+ concentration affect the permeability of gap junctions. 化学连接化学连接A Chemical Synapse. (a) When a nerve impulse from the presynaptic axon arri

27、ves at the synapse (pink arrow), it causes synaptic vesicles containing neurotransmitter in the synaptic knob to fuse with the presynaptic membrane, releasing their contents into the synaptic cleft. (b) Neurotransmitter molecules diffuse across the cleft from the presynaptic (axonal) membrane to the

28、 postsynaptic (dendritic) membrane, where they bind to specific membrane receptor sites and change the polarization of the membrane, either exciting or inhibiting the next cell. (c) Electron micrograph of a chemical synapse (TEM). 胞间连丝胞间连丝结构结构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

29、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。植物细胞间的物质运输。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 2040nm的管状结构；的管状结构；Plasmodesmata. A plasmodesmata is a channel through the cell wall between two adjacent plant cells, allowing cytoplasmic exchange between the cells. The plasma membrane of one

30、cell is continuous with that of the outer cell at each plasmodesmata. Most plasmodesmata have a narrow cylindrical desmotubule at the center that is derived from the ER and appears to be continuous with the ER of both cells. Between the desmotubule and the plasma membrane that lines the plasmodesma

31、is a narrow ring of cytoplasm called the annulus. (a) This electron micrograph and diagram show the cell wall between two adjacent root cells of timothy grass, with numerous plasmodesmata (TEM). (b) A diagrammatic view of a cell wall with numerous plasmodesmata, illustrating the continuity of the ER

32、 and cytoplasm between adjacent cells. (c) This electron micrograph shows many plasmodesmata in cross section (TEM). 粘连分子均为整合膜蛋白，在胞内与粘连分子均为整合膜蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连；细胞骨架成分相连；多数要依赖多数要依赖 Ca2+ 或或 Mg2+ 才起作用。才起作用。 类型类型 粘着方式粘着方式同种类型细胞间的彼此粘连同种类型细胞间的彼此粘连是许多组织结构是许多组织结构的基本特征；细胞与细胞间的粘连是由特定的细的基本特征；细胞与细胞间的粘连是由特定的细胞粘连分子

33、所介导的。胞粘连分子所介导的。粘连分子的特征粘连分子的特征粘连分子类型及细胞间粘着方式粘连分子类型及细胞间粘着方式Experimental demonstration of cell-cell recognition. When cellsfrom two types of embryonic organs are dissociated and then intermixed, the cells from the two organs aggregate and then sort out by associating with other cells of the same type.

34、The results of two such experiments are shown here. (a) In this experiment,two regions of an early amphibian embryo (the ectoderm and mesoderm) were dissociated into single cells and combined. At first the cells form a mixed aggregate, but eventually they sort out. The ectodermal cells (shown in red

35、) move to the outer surface of the aggregate, which is where they would be located in the embryo, and themesodermal cells (shown in purple) move to the interior, the position they would occupy in the embryo. Both types of cells then differentiate into the types of structures they would normally give

36、 rise to . (b) Light micrograph showing the results of an experiment in which precartilage cells from a chick limb are mixed with chick heart ventricle cells. The two types of cells have sorted themselves out of the mixed aggregate with the heart cells forming a layer on the outside of the precartil

37、age cells. 钙粘素钙粘素 (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) 整合素整合素 (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属同亲性依赖属同亲性依赖Ca2+的细胞粘连糖蛋白，的细胞粘连糖蛋白，介导依赖介导依赖Ca2+的细胞粘着和从的细胞粘着和从ECM到细胞到细胞质传递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁质传递信号。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移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。要作用。(

38、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属异亲性依赖于属异亲性依赖于Ca2+的能与特异糖基的能与特异糖基识别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有识别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有凝集素样结构域凝集素样结构域 (lectin-like domain)。主要主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘着。粘着。 有三种类型的选择素：有三种类型的选择素：P (Platelet) 选选择素择素、E (En

39、dothelial) 选择素和选择素和 L (Leukocyte) 选择素。选择素。 分子结构中具有与免疫球蛋白类似分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的的结构域的CAM超家族超家族。介导同亲性细介导同亲性细胞粘着或介导异亲性细胞粘着，但其粘胞粘着或介导异亲性细胞粘着，但其粘着作用不依赖着作用不依赖Ca2+，其中，其中 N-CAMs在神在神经组织细胞间的粘着中起主要作用。经组织细胞间的粘着中起主要作用。 是由是由 和和 两个亚基形成的异源二聚两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白。在人体细胞中已发现了体糖蛋白。在人体细胞中已发现了16种种 链和链和8种种 链，它们相互配合可形成链，它们相互配合可形成

40、 22种不同的二聚体整合素，并可与不同的种不同的二聚体整合素，并可与不同的配基结合，从而介导细胞与基质、细胞配基结合，从而介导细胞与基质、细胞与细胞之间的粘着。与细胞之间的粘着。 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 adhesion)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。非锚定连接的细胞间粘着方式示意图非锚定连接的细胞间粘着方式示意图 1. 钙粘素；钙粘素； 2. 免疫球蛋白类细胞粘着分子；免疫球蛋白类细胞粘着分子； 3. 选择素；选择素； 4.

41、 整合素；整合素； 5. 质膜整合蛋白聚糖质膜整合蛋白聚糖 An overview of the types of interactions involving the cellsurface. Four types of cell-cell adhesive interactions are shown, as well as two types of interactions between cells andextracellular substrate (IF, intermediate filament; AF, actin filament). Keep in mind that

42、the various interactions depictedhere do not occur on a single cell type but are shown in this manner for purposes of illustration. For example, interactionsbetween selectins and lectins occur primarily between circulating leukocytes and the walls of blood vessels.细胞连接类型细胞连接类型主要成员主要成员Ca2+或或Mg2+依赖性依赖

43、性胞内骨胞内骨架成分架成分与细胞与细胞连接关系连接关系细胞细胞与细与细胞连胞连接接钙粘素钙粘素E、N、P 钙粘素钙粘素+Actin纤维纤维粘着带粘着带桥粒桥粒-钙粘素钙粘素+中间纤维中间纤维桥桥 粒粒选择素选择素P 选择素选择素+-免疫球蛋白类免疫球蛋白类N 细胞粘着分子细胞粘着分子-血细胞整合素血细胞整合素 12+Actin纤维纤维-细胞细胞与基与基质连质连接接整合素整合素约约20种类型种类型+Actin纤维纤维粘着斑粘着斑 64+中间纤维中间纤维半桥粒半桥粒质膜蛋白聚糖质膜蛋白聚糖Syndecans-Actin纤维纤维-细胞连细胞连接类型接类型粘连分子粘连分子胞外胞外胞内某些胞内某些结合蛋

44、白结合蛋白细胞骨细胞骨架类型架类型细胞细胞与细与细胞连胞连接接桥桥粒粒钙粘素钙粘素desmogleinsdesmocollins相邻细胞的钙粘素相邻细胞的钙粘素 DesmoplakinsPlakoglobin中间纤维中间纤维粘粘着着带带钙粘素钙粘素（E 钙粘素）钙粘素）同同 上上Vinculin Catenin微微 丝丝细胞细胞与胞与胞外基外基质连质连接接半半桥桥粒粒整合素整合素(6 4)胞外基质蛋白胞外基质蛋白（ 基底膜蛋白）基底膜蛋白）Desmoplakin-like蛋白蛋白中间纤维中间纤维粘粘着着斑斑整合素整合素胞外基质蛋白胞外基质蛋白TalinVinculin-actinin微微 丝丝

45、非锚定连接的细胞粘连分子及其作用部位非锚定连接的细胞粘连分子及其作用部位 (深色深色) 基本概念基本概念 胶原胶原 (collagen) 氨基聚糖和蛋白聚糖氨基聚糖和蛋白聚糖 层粘连蛋白和纤粘连蛋白层粘连蛋白和纤粘连蛋白 弹性蛋白弹性蛋白 (elastin) 植物细胞壁植物细胞壁 细胞外被细胞外被 (cell coat) 细胞外基质细胞外基质 (extracellular matrix) 真核细胞的细胞外结构真核细胞的细胞外结构 (extracellular structures)概念：概念：又称糖萼又称糖萼 (glycocalyx)，指在细胞质指在细胞质膜的外表面覆盖的一层膜的外表面覆盖的一

46、层粘多糖粘多糖物质，实物质，实际上是指细胞表面与质膜中的蛋白或脂际上是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。类分子共价结合的寡糖链。功能：功能：对膜蛋白起保护作用，并在细胞识对膜蛋白起保护作用，并在细胞识别中起重要作用。别中起重要作用。 膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片（梁凤霞，丁明孝）膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片（梁凤霞，丁明孝）概念：概念：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，改变细胞微胞外基质三维结构及成份的变化，改变细胞微环境从而对细胞形态、生长、分裂、分化

47、和凋环境从而对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用；亡起重要的调控作用；胞外基质的信号功能。胞外基质的信号功能。简称简称ECM，指分布于细胞外空间，指分布于细胞外空间, 由细胞分由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的泌的蛋白和多糖所构成的网络结构网络结构。An overview of the macromolecular organization of the extracellular matrix. The proteins and polysaccharides shown in this illustration will be discussed in the following

48、 sections. The proteins depicted (fibronectin,collagen, and laminin) contain binding sites for one another, as well as binding sites for receptors (integrins) that are located at the cell surface. The proteoglycans are huge protein-polysaccharide complexes that occupymuch of the volume of the extrac

49、ellular space. 生物种类生物种类细胞外结构细胞外结构结构纤维结构纤维水化基质组分水化基质组分粘连分子粘连分子动物细胞动物细胞细胞外基质细胞外基质 胶原胶原 弹性蛋白弹性蛋白蛋白聚糖蛋白聚糖纤粘连蛋白纤粘连蛋白层粘连蛋白层粘连蛋白植物细胞植物细胞细胞壁细胞壁 纤维素纤维素半纤维素半纤维素伸展蛋白伸展蛋白果胶质果胶质胶原是胞外基质最基本结构成份之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（总量一，动物体内含量最丰富的蛋白（总量的的30以上）。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 胶原及其分子结构胶原及其分子结构 胶原的合成与加工胶原的合成与加

50、工 胶原的功能胶原的功能胶原是胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白胶原是胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白；目前已发现的胶原有目前已发现的胶原有20多种类型，但了解最多多种类型，但了解最多的是的是I-型型，其中其中I-III 型含量最丰富型含量最丰富，形成类似形成类似的纤维结构的纤维结构；但并非所有胶原都形成纤维；但并非所有胶原都形成纤维；I 型胶原纤维束，主要分布于皮肤、肌腱、韧带型胶原纤维束，主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中，具有很强的抗张强度；及骨中，具有很强的抗张强度；II 型胶原主要存在于软骨中；型胶原主要存在于软骨中；III 型胶原形成微细的原纤维网，广泛分布于伸展型胶原形成微细的原

51、纤维网，广泛分布于伸展性的组织，如疏松结缔组织；性的组织，如疏松结缔组织； 型胶原形成二维网格样结构，是基膜的主要成型胶原形成二维网格样结构，是基膜的主要成分及支架。分及支架。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三股螺旋结构结构；原胶原肽链具有原胶原肽链具有Gly-x-y重复序列，对胶重复序列，对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；原纤维的高级结构的形成是重要的； 在胶原纤维内部，原胶原蛋白分子呈在胶原纤维内部，原胶原蛋白分子呈1/4交替平行排列，形成周期性横纹。交替平行排列，形成周期性横纹。 The Stru

52、cture of the Collagen. (a) Collagen fibers as seen by SEM. (b) A collagen fiber contains many fibrils, each of which is a bundle of collagen molecules, also called tropocollagen. (c) Each collagen molecule is a triple helix consisting of (d) three entwined chains. The repeating bands visible on the

53、fibers in the SEM in part a reflect the regular but offset way in which collagen molecules associate laterally to form fibrils. （a）胶原纤维的分子结构与形成过程）胶原纤维的分子结构与形成过程()； （b）胶原纤维的电镜照片）胶原纤维的电镜照片 前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶作用水解酶作用, 分别切去分别切去 N-末端前肽及末端前肽及 C-末端末端前肽，成为原胶原前肽，成为原胶原 (procollagen)；原胶原进

54、而聚合装配成胶原原纤维原胶原进而聚合装配成胶原原纤维 (collagen fibril) 和胶原纤维和胶原纤维 (collagen fiber)。前原胶原前原胶原 (preprocollagen) 是原胶原的前体和分泌是原胶原的前体和分泌形式，形式，在粗面内质网合成在粗面内质网合成、加工与组装加工与组装，经高尔基体分泌经高尔基体分泌；前体前体 肽链在粗面内质网合成，并形成前原肽链在粗面内质网合成，并形成前原胶原胶原 (preprocollagen)；胶原在胞外基质中含量最高，刚性及抗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张力强度最大，构成细胞外基质的骨架结构，细胞

55、外基质中的其它组分通过与结构，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；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在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式，以适应特定功能的需要；形式，以适应特定功能的需要；胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外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。基质信号传递的调控网络中。 氨基聚糖氨基聚糖 (glycosaminoglycan, GAGs) 蛋白聚糖蛋白聚糖 (proteoglycan) 氨基聚糖是由重复的氨基聚糖是由重复的二糖单位二糖单位构成的长链多糖，二糖构成的长链多糖，二糖单位之一是氨基己糖单位

56、之一是氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）（氨基葡萄糖或氨基半乳糖） + 糖醛酸糖醛酸;氨基聚糖有透明质酸氨基聚糖有透明质酸、4-硫酸软骨素硫酸软骨素、6-硫酸软骨素硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等，硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等，透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成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；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，使细胞易于运动迁透明质酸使细胞保持彼此分离，使细胞易于运动迁移

57、和增殖并阻止细胞分化。移和增殖并阻止细胞分化。其中透明质酸其中透明质酸 (hyaluronic acid) 及其生物学功能为及其生物学功能为The structure of a cartilage-type proteoglycan complex. (a) Schematic representation ofa single proteoglycan consisting of a core protein to whicha large number of glycosaminoglycan chains (GAGs, shown in red) are attached. A prot

58、eoglycan from cartilage matrix (e.g., aggrecan) may contain about 30 keratan sulfate and 100 chondroitin sulfate chains. Proteoglycans found in basement membranes (e.g., perlecan and agrin) have only a few GAG chains attached to the core protein. (b) The structures of the repeating disacchrides that

59、 make up each of the GAGs shown in this figure. All GAGs bear large numbers of negative charges (indicated by the blue shading).(c)Inthe cartilage matrix, individual proteoglycans are linked to a nonsulfated GAG, called hyaluronic acid, to form a giant complex with a molecular mass of about 3,000,00

60、0 daltons. The box indicatesone of the proteoglycans of the type shown in part a. (d) Electron micrograph of a proteoglycan complex, comparable to that illustrated in part c, that was isolated from cartilage matrix. 蛋白聚糖见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞蛋白聚糖见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面；表面；蛋白聚糖蛋白聚糖由氨基聚糖与核心蛋白由氨基聚糖与核心蛋白(cor