細胞基本結構

1、細胞基本結構6,細胞外基質(zhì),,細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）是分布于細胞外空間的蛋白和多糖纖維網(wǎng)絡凝膠狀結構體系，支持連接保護組織結構，調(diào)節(jié)細胞生長狀態(tài)。成纖維細胞/成骨細胞合成后通過胞吐作用釋放。,,氨基聚糖glycosaminoglycan、 蛋白聚糖proteoglycan--凝膠 (填充)膠原collagen 、彈性蛋白elastin--纖維網(wǎng)架非膠原糖蛋白（纖連蛋白fibronectin

2、、層粘連蛋白laminin）--粘著成分,整聯(lián)蛋白Integrin,整聯(lián)蛋白是細胞外基質(zhì)的受體蛋白。細胞外的頭部可同細胞外基質(zhì)蛋白結合（需要二價陽離子），細胞內(nèi)的尾部則與骨架蛋白相連。,整聯(lián)蛋白Integrin,作為跨膜接頭在細胞外基質(zhì)和細胞內(nèi)肌動蛋白骨架之間起雙向聯(lián)絡作用 。將細胞外基質(zhì)同細胞內(nèi)的骨架網(wǎng)絡連成一個整體， 同時還具有將細胞外信號向細胞內(nèi)傳遞的作用。,,多細胞生物 ：細胞cell →組織tissue→器官organ→系

3、統(tǒng)system 組織：眾多的細胞由細胞外基質(zhì)組合在一起構成的細胞群體。（上皮組織，結締組織，肌肉組織，神經(jīng)組織）,ECM在不同組織中含量、組分差異較大,上皮組織、肌組織、腦、脊髓等處含量少,結締組織中含量多,平滑肌,蛋白聚糖Proteoglycans（PG）,由氨基聚糖（ Glycosaminoglycan，GAG）與核心蛋白結合形成（不含透明質(zhì)酸） 氨基聚糖是由二糖（氨基己糖和糖醛酸 ）重復排列聚合構成的直鏈糖。,A

4、-B-A-B-A-B-A-B,氨基聚糖,種類包括：透明質(zhì)酸, 硫酸軟骨素, 硫酸角質(zhì)素（糖醛酸被半乳糖代替）, 硫酸皮膚素, 硫酸乙酰肝素, 肝素。除HA外均被硫酸化。,氨基聚糖,含大量COO－和親水基團，高親水性，傾向形成擴展性結構，可形成大體積凝膠狀結構。,透明質(zhì)酸（hyaluronic acid, HA）,不含硫酸基團，溶液中呈非規(guī)則卷曲形態(tài)，含大量帶負電荷/親水基團，可攜帶大量水分子及陽離子。提供水化環(huán)境，潤滑，抗壓，填充，

5、有助細胞增殖遷移，與細胞分化相關。,蛋白聚糖裝配,氨基聚糖與核心蛋白共價結合形成蛋白聚糖單體。核心蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成，富含Ser。在GC中氨基聚糖與核心蛋白（Ser-Gly-X-Gly）共價結合形成蛋白聚糖單體。,蛋白聚糖裝配,在ser殘基上添加四糖連橋，再裝配糖基并進行硫酸化與差向異構化修飾，形成核心蛋白-(Xyl-Gal-Gal-GlcUA)-氨基聚糖的結構。,蛋白聚糖裝配,一條核心蛋白可結合上百條相同或不同的氨基聚糖，形成蛋白

6、聚糖單體。,蛋白聚糖裝配,蛋白聚糖單體結合連接蛋白，通過非共價鍵結合透明質(zhì)酸，形成多聚體。,,,The GAGs extend perpendicularly from the core in a brush-like structure.,蛋白聚糖,構成水合凝膠樣基質(zhì)，儲存水和離子。起到填充作用，使細胞表面具有較大的可塑性和抗擠壓能力，對細胞有保護作用。參與基膜構建，對物質(zhì)轉(zhuǎn)運有選擇滲透性。結合生長因子，參與信號傳遞調(diào)節(jié)過程。,

7、膠原collagen,Collagen are the most abundant proteins found in the animals. It is the major protein comprising the ECM.高度特化、不溶解、纖維蛋白家族， 分布于各種組織細胞間。,膠原的分類,根據(jù)結構和功能分為7類纖維性膠原（fibril　forming　collagen）--最多最經(jīng)典，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ 、 Ⅺ網(wǎng)狀膠原（

8、network　forming　collagen）--如Ⅳ、Ⅷ 、Ⅹ錨絲狀膠原（collagen　of　anchoring　filament） --如Ⅶ三螺旋區(qū)不連續(xù)的纖維相關性膠原（fibril　associated　collagens　with　interrupted　triplehelices） --如Ⅸ、Ⅻ、ⅩⅣ、ⅩⅥ及ⅩⅨ微絲狀膠原（microfilament　forming　collagen）--如Ⅵ跨膜性膠原（tr

9、ansmembrane　collagen） --如ⅩⅦ尚未分類的膠原--如ⅩⅢ，ⅩⅤ和ⅩⅧ,膠原的分類,I型：皮膚、肌腱、韌帶、骨II型：軟骨III型：血管壁、疏松結締組織IV型：基膜,膠原的結構,三條肽鏈（α鏈）→ 三股超螺旋結構（原膠原tropocollagen ）→膠原原纖維（collagen fibril）,膠原的結構,α鏈由重復的Gly-X-Y序列構成。 X=Pro、Y=Hypro或(Hylys)重復的G

10、ly-X-Y序列使多肽鏈卷曲為左手螺旋，每圈含3個氨基酸殘基。三股α螺旋相互盤繞成右手超螺旋，即原膠原。,,原膠原分子間通過側(cè)向共價交聯(lián)，相互呈階梯式有序排列聚合成直徑不同、長度不等的原纖維。,膠原的合成,α鏈在RER翻譯合成，被分泌囊泡運到細胞外。,膠原的結構,在RER翻譯合成時α鏈N端、C端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽，稱為前α鏈。,膠原的結構,C端前肽借二硫鍵形成鏈間交聯(lián)，使三條前α鏈“對齊”排列。從C端向N端自發(fā)聚

11、合，形成三股螺旋結構。前肽部分呈非螺旋卷曲。帶有前肽的三股螺旋膠原分子稱為前膠原（procollagen），被分泌囊泡運到細胞外。,膠原的結構,前肽的存在，保證了前膠原在運出細胞前不會先行組裝成原纖維。細胞外的特異性前膠原肽酶水解前肽結構，形成原膠原。原膠原兩端保留有非螺旋的端肽區(qū)（telopeptide region）。,膠原的結構,原膠原分子間通過側(cè)向相鄰的賴氨酸或羥賴氨酸殘基共價交聯(lián)形成鏈間氫鍵。,膠原的結構,膠原蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和

12、高爾基體中進行了羥基化和糖基化修飾，到細胞外在酶作用下端肽區(qū)側(cè)向相鄰的賴氨酸或羥賴氨酸殘基交聯(lián)形成鏈間氫鍵，有助于三股超螺旋結構的穩(wěn)固。,膠原的結構,膠原原纖維集合成束，形成膠原纖維。,膠原的結構,膠原變性后不能自然復性重新形成三股螺旋結構，原因就在于成熟膠原分子的肽鏈不含前肽，故而不能再進行“對齊”排列。,膠原的發(fā)生與疾病,原膠原共價交聯(lián)后成為不溶性膠原，具有很好的抗張強度和剛性。膠原組裝或交聯(lián)障礙可引起骨骼/皮膚等組織的病變。遺傳

13、性膠原?。耗z原的表達或裝配異常，病理性纖維化：膠原表達過度，分配比例失調(diào)，如肝硬化（Ⅰ/Ⅲ 從1：1→3：1 ）免疫性膠原病：類風濕性關節(jié)炎、腎炎膠原纖維形成異常：壞血病,,壞血病有哪些表現(xiàn)？為什么？,,,成骨不全癥：由膠原編碼基因異常引起的遺傳性疾病，表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松，易骨折，骨骼畸形等。,彈性蛋白elastin,彈性蛋白--富含甘氨酸和脯氨酸，沒有糖基化修飾。有兩種類型。疏水短肽，具有彈性。另一類富含丙氨酸和賴氨酸的短肽能在

14、相鄰分子間形成交聯(lián)。,彈性蛋白elastin,彈性蛋白由二種類型短肽段交替排列構成。一種是疏水短肽富含甘氨酸和脯氨酸，賦予分子以彈性；另一種短肽為富丙氨酸及賴氨酸殘基的α-螺旋，負責在相鄰分子間形成交聯(lián)。彈性蛋白沒有羥賴氨酸，沒有Gly-X-Y序列。,,彈性蛋白在細胞內(nèi)合成，以前體形式（原彈性蛋白tropoelastin）分泌到胞外，在酶作用下lys發(fā)生醛化，形成鎖鏈素，引起蛋白交聯(lián)?？尚纬蔁o規(guī)則卷曲，也能通過賴氨酸殘基共價交聯(lián)，形

15、成疏松而有彈性的交聯(lián)網(wǎng)絡。,彈性蛋白微原纖維殼（糖蛋白）,彈性纖維,,,馬方綜合征,細胞外基質(zhì)中的一類多功能大分子。共同特點：既可以與細胞結合又可以與細胞外基質(zhì)中其他大分子結合，使細胞與細胞外基質(zhì)粘著，是細胞外基質(zhì)的組織者。,特殊蛋白－－纖粘連蛋白/層粘連蛋白,纖粘連蛋白 fibronectin, FN,纖粘連蛋白是一種高分子的非膠原糖蛋白。分為可溶型FN和不可溶型FN。 各種FN均由相似的亞單位組成。血漿FN是由兩條肽鏈在羧基

16、末端借二硫鍵聯(lián)成二聚體。,纖粘連蛋白fibronectin,細胞FN為多聚體，在細胞表面相應受體的指導下進行二硫鍵聯(lián)合，組裝成纖維。,纖粘連蛋白fibronectin,Fibronectins contain several domains each with a high affinity for a different substrate such as heparan sulfate, collagen , fibrin and

17、cell-surface receptors.,纖粘連蛋白fibronectin,可介導細胞與ECM相互黏附，幫助細胞進行遷移，影響細胞的增殖、分化。,層粘連蛋白 laminin，LN,層粘連蛋白也是一種大型的糖蛋白，含糖量很高，是糖鏈結構最復雜的糖蛋白。層粘連蛋白是胚胎發(fā)育中出現(xiàn)最早的細胞外基質(zhì)成分，與Ⅳ型膠原一起構成基底膜。,層粘連蛋白laminin,Laminins are heterotrimeric proteins tha

18、t contain an α-chain, a β-chain, and a γ-chain, intersect to form a cross-like structure,多種LN的受體通過識別其糖鏈結構與之結合。對胞間黏附、細胞遷移、生長和分化有重要影響。,基膜basement membrane,一種復合的網(wǎng)膜結構，是由細胞外基質(zhì)特化而形成的結構。,基膜basement membrane,All basement membra

19、ne contain a common set of proteins and GAGs, include type IV collagen, laminin, endonexin / nidogen, perlecan, and decorin.,Each of the components of the basement membrane is synthesized by the cells that rest upon it.

20、Laminin anchors cell surfaces to the basement membrane .,基膜中的IV型膠原網(wǎng),雞胚角膜細胞,可見基膜結構,基膜basement membrane,基膜對組織結構起支持保護作用，調(diào)節(jié)細胞的運動、分化、增殖，同時也連接了上皮細胞和結締組織，還能起分子篩的作用。,細胞對細胞外基質(zhì)有決定作用,細胞外基質(zhì)來源于細胞細胞的不同決定了細胞外基質(zhì)的差異性細胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶MPPs、絲氨酸

21、蛋白酶、糖苷酶、透明質(zhì)酸酶等，控制細胞外基質(zhì)的降解,細胞外基質(zhì)與細胞的相互作用,影響細胞的存活與死亡：正常真核細胞，大多須粘附于特定的細胞外基質(zhì)上才能抑制凋亡而存活。決定細胞的形狀：通過受體影響細胞骨架的組裝而實現(xiàn)的。參與細胞增殖的調(diào)節(jié)：細胞脫離細胞外基質(zhì)呈游離狀態(tài)時多呈球形，不能進行增殖。控制細胞的分化影響細胞的遷移：可以控制細胞遷移的速度與方向，并為細胞遷移提供支撐。細胞外基質(zhì)與臟器纖維化、腫瘤發(fā)生、神經(jīng)退行性改變有關,章