分细生CH7第四章细胞膜与细胞表面 (2).ppt

《分细生CH7第四章细胞膜与细胞表面 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分细生CH7第四章细胞膜与细胞表面 (2).ppt（127页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、重重點點 第四章第四章 細胞膜與細胞表面細胞膜與細胞表面 第一節第一節 細胞膜與細胞表面特化結構細胞膜與細胞表面特化結構 第二節第二節 細胞連接細胞連接 第三節第三節細胞外被與細胞外基質細胞外被與細胞外基質 流流動鑲動鑲嵌模型的主要特嵌模型的主要特點點 生物膜的流生物膜的流動動性和不性和不對稱對稱性性 細細胞胞連連接的主要方式及其功能接的主要方式及其功能 細細胞外基胞外基質質的主要成分及其功能的主要成分及其功能 第一節第一節 細胞膜與細胞表面特化結構細胞膜與細胞表面特化結構 細胞膜細胞膜 一、一、細細胞膜的結構胞膜的結構 二、二、膜脂膜脂 三、三、膜蛋白膜蛋白 四、四、膜的流動性膜的流動性 五

2、、五、膜的不對稱性膜的不對稱性 六、六、細胞膜的功能細胞膜的功能 七、七、膜膜骨架與細胞表面的特化結構骨架與細胞表面的特化結構 第二節第二節 細胞連接細胞連接 一、一、細胞連接的功能分類細胞連接的功能分類 二、二、封閉連接封閉連接 三、三、錨定連接錨定連接 四、四、通訊連接通訊連接 五、五、細胞表面的粘著因數細胞表面的粘著因數 細胞與細胞間或細胞與細胞細胞與細胞間或細胞與細胞 外基質的聯結結構稱外基質的聯結結構稱为为細胞連細胞連 接接（cell junctioncell junction）。 一、細胞膜的結構模型一、細胞膜的結構模型 （一）（一）生物膜結構的生物膜結構的研究簡史及研究簡史及 結

3、構模型結構模型 （二）（二）目前对目前对生物膜結構的認識生物膜結構的認識 細胞膜結構模型的研究簡史細胞膜結構模型的研究簡史 E.GorterE.Gorter和和F FGrendelGrendel（19251925）: : “ “蛋白質蛋白質- -脂類脂類- -蛋白質蛋白質” ”三夾板三夾板/ /三明治結構模型三明治結構模型 J.D.RobertsonJ.D.Robertson（19591959年）：年）： 單位膜模型單位膜模型( (unit membrane model)unit membrane model) S.J.SingerS.J.Singer和和G.NicolsonG.Nicolso

4、n（19721972）：）： 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型( (fluid mosaic model)fluid mosaic model) 脂筏模型脂筏模型（lipid rafts modellipid rafts model） （在膜表面在膜表面上上具有具有膽膽固醇和鞘磷脂等形成的微固醇和鞘磷脂等形成的微結結 构构，如同，如同“ “脂筏脂筏” ”，載載著各著各種種蛋白蛋白質質） 目前目前對對生物膜生物膜結構結構的的認識認識 磷脂雙分子层磷脂雙分子层是生物膜是生物膜 的基本結構成分。的基本結構成分。 鑲嵌在脂雙層分子中或鑲嵌在脂雙層分子中或 結合在其表面結合在其表面的的蛋白分子蛋

5、白分子 的不對稱的不對稱性性及其與脂分子及其與脂分子 的協同作用賦予生物膜特的協同作用賦予生物膜特 性與功能。性與功能。 膜蛋白和膜脂的流動膜蛋白和膜脂的流動性性 受制約。受制約。 四、膜的流動性四、膜的流動性 膜的流動性膜的流動性是指生物膜內的脂質和蛋白是指生物膜內的脂質和蛋白 質分子的運動性，是膜的基本特性之一，質分子的運動性，是膜的基本特性之一， 也是細胞進行生命活動的必要條件。也是細胞進行生命活動的必要條件。 （一）（一）膜脂的流動膜脂的流動 （二）（二）膜蛋白的流動膜蛋白的流動 五、五、膜的不對稱性膜的不對稱性 膜脂膜脂的不對稱性的不對稱性 膜蛋白膜蛋白與糖蛋白的不對稱性與糖蛋白的不

6、對稱性 膜膜糖糖的不對稱性的不對稱性 脂筏脂筏在膜表面具有膽固醇和鞘在膜表面具有膽固醇和鞘 磷脂等形成的微結構磷脂等形成的微結構 二、膜脂二、膜脂 （一）（一）成分：膜脂主要包括磷脂（甘油磷成分：膜脂主要包括磷脂（甘油磷 脂和鞘磷脂）脂和鞘磷脂）、膽固醇和糖脂。膽固醇和糖脂。 （二）（二）膜脂的四種熱運動方式膜脂的四種熱運動方式 （三）（三）脂質體（脂質體（liposomeliposome） 主要特徵：主要特徵： 一個極性頭部和兩個非極性的尾部一個極性頭部和兩個非極性的尾部( ( 心磷脂除外）心磷脂除外） 脂肪酸碳鏈為偶數脂肪酸碳鏈為偶數, ,大多為大多為16,1816,18或或 2020個碳

7、原子個碳原子 含飽和脂肪酸含飽和脂肪酸( (如軟脂酸如軟脂酸) )及不飽和及不飽和 脂肪酸脂肪酸( (如油酸如油酸) ) 1.1.磷脂磷脂 膜脂是基本成分膜脂是基本成分(50(50%)%)。 分甘油磷脂分甘油磷脂 鞘磷脂鞘磷脂( (SM)SM)：腦和神經：腦和神經 細胞膜中豐富；原核細胞細胞膜中豐富；原核細胞 和植物細胞沒有。和植物細胞沒有。 四种四种運動方式運動方式 沿膜平面的沿膜平面的側向側向運動（基本運動方式）運動（基本運動方式）, ,其擴散係數其擴散係數 為為1010-8 -8cm cm 2 2 /s/s； 脂分子圍繞軸心的脂分子圍繞軸心的自旋自旋運動；運動； 脂分子尾部的脂分子尾部的

8、擺动擺动； 雙層脂分子之間的雙層脂分子之間的翻转翻转運動，發生頻率還不到脂分運動，發生頻率還不到脂分 子側向交換頻率的子側向交換頻率的1010 1010，但在內質網膜上，新合成 ，但在內質網膜上，新合成 的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。 （三）脂質體（三）脂質體（liposomeliposome） 脂質體是根據磷脂分子可脂質體是根據磷脂分子可 在水相中形成穩定的脂雙層在水相中形成穩定的脂雙層 膜的趨勢而製備的膜的趨勢而製備的人工膜人工膜。 脂質體的類型脂質體的類型 脂質體的應用脂質體的應用 脂質體的類型脂質體的類型 水溶液中的水溶液中的 磷脂分子團磷脂分子團 球

9、形球形 脂質體脂質體 平面脂平面脂 質體膜質體膜 疾病治療用的疾病治療用的 脂質體示意圖脂質體示意圖 PEG膜抗體 脂溶性 物質 藥物結晶 脂質體的應用脂質體的應用 研究生物膜的特性研究生物膜的特性 轉轉基因基因 製備藥物製備藥物 1.1.作為藥物載體：抗癌藥、作為藥物載體：抗癌藥、 抗寄生蟲和真菌藥、多抗寄生蟲和真菌藥、多 肽及酶類藥等。肽及酶類藥等。 2.2.作為疫苗載體：起免疫佐劑作用。作為疫苗載體：起免疫佐劑作用。 3.3.用於免疫診斷：包裹螢光物質或酶活性物質。用於免疫診斷：包裹螢光物質或酶活性物質。 4.4.作為基因治療和核酸免疫中的作為基因治療和核酸免疫中的DNADNA載體。載體

10、。 細胞內吞脂質體的過程細胞內吞脂質體的過程 三、膜蛋白三、膜蛋白 （一）（一）基本類型基本類型 （二）（二）內在膜蛋白與膜脂結合的方式內在膜蛋白與膜脂結合的方式 （三）（三）去垢劑（去垢劑（detergentdetergent） n n 外在外在( (外周外周) )膜蛋白膜蛋白(extrinsic/peripheral (extrinsic/peripheral membrane membrane proteinsproteins) )水溶性蛋白，靠離子鍵或其它弱鍵與膜水溶性蛋白，靠離子鍵或其它弱鍵與膜 表面的蛋白質分子或脂分子結合，易分離。表面的蛋白質分子或脂分子結合，易分離。 （一）膜蛋

11、白的基本類型（一）膜蛋白的基本類型 n n 內在內在( (整合整合) )膜膜 蛋白蛋白(intrinsic/ (intrinsic/ integral integral membrane membrane proteinsproteins) ) 水不溶性蛋白，水不溶性蛋白， 與膜結合緊密，需用與膜結合緊密，需用 去垢剂去垢剂使膜崩解後才使膜崩解後才 可分離。可分離。 內在膜蛋白 外在膜蛋白 生物膜的化學組成生物膜的化學組成 n n 生物膜主要由生物膜主要由膜脂膜脂和和膜蛋白膜蛋白組成，還有少量糖，主組成，還有少量糖，主 要以糖脂和糖蛋白的形式存在要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨膜脂

12、是膜的基本骨 架，膜蛋白是膜功能的主要體現架，膜蛋白是膜功能的主要體現者者。動物細胞膜通。動物細胞膜通 常含有等量的脂類和蛋白質。常含有等量的脂類和蛋白質。 n n 一般，脂類約占一般，脂類約占5050，蛋白質約，蛋白質約4040，糖類約，糖類約2 2 1010，不同的膜含量不同。蛋白質與脂的多少與膜，不同的膜含量不同。蛋白質與脂的多少與膜 的功能密切相關，膜的功能主要由蛋白質承擔，功的功能密切相關，膜的功能主要由蛋白質承擔，功 能活動較旺盛的膜，蛋白質含量就高能活動較旺盛的膜，蛋白質含量就高, ,如，線粒體內如，線粒體內 膜是電子傳遞鏈所在；反之亦然，如神經鞘主要起膜是電子傳遞鏈所在；反之亦

13、然，如神經鞘主要起 對神經元的保護、絕緣作用，蛋白質含量低。對神經元的保護、絕緣作用，蛋白質含量低。 （三）（三）去垢劑去垢劑 是是一端親水一端疏一端親水一端疏水水的兩性小分子，是的兩性小分子，是 分離與研究膜蛋白的常用試劑。分離與研究膜蛋白的常用試劑。 離子型去垢劑離子型去垢劑常用常用SDSSDS（作用劇烈，使（作用劇烈，使 細胞膜崩解、蛋白質變性）細胞膜崩解、蛋白質變性） 非離子型去垢劑非離子型去垢劑常用常用TritonX-100TritonX-100（使（使 細胞膜崩解，但作用溫和）細胞膜崩解，但作用溫和） 膜蛋白流動性的實驗研究膜蛋白流動性的實驗研究 螢光抗體免疫標記實驗螢光抗體免疫標

14、記實驗 成斑現象成斑現象( (patching)patching)或成帽現象或成帽現象( (capping)capping) 光脫色螢光恢復技術光脫色螢光恢復技術 運動方式運動方式：側向擴散和旋轉擴散。：側向擴散和旋轉擴散。 運動形式運動形式：隨機移動隨機移動 定向移動定向移動 局部擴散局部擴散 限制因素限制因素：被膜骨架固定；被膜骨架固定； 在馬達代表的牽引在馬達代表的牽引 下定向運動；下定向運動；其運動受其它膜蛋白的限制或影響其運動受其它膜蛋白的限制或影響 被膜骨架被膜骨架( (或其它膜結構或其它膜結構) )限制在一定範圍內運動限制在一定範圍內運動 其運動受細胞外基質限制其運動受細胞外基質

15、限制 光脫色螢光恢復技術光脫色螢光恢復技術 ( (fluorescence recovery after fluorescence recovery after photobleaching, FRAP)photobleaching, FRAP) 螢光素標記 鐳射素照射 螢光恢復 研究膜蛋白或膜脂流動研究膜蛋白或膜脂流動 性的基本實驗技術之一性的基本實驗技術之一 證證明膜的流明膜的流動動性性 測測量膜蛋白的量膜蛋白的擴擴散速散速 率率 六、六、細胞膜的功能細胞膜的功能 為細胞的生命活動提供相為細胞的生命活動提供相对对穩定的內環境穩定的內環境; ; 選擇性的選擇性的物質運输物質運输, ,包括代謝

16、底物的輸入與包括代謝底物的輸入與 代謝產物的排除代謝產物的排除, ,並伴隨並伴隨着着能量的傳递能量的傳递; ; 提供提供細胞識别細胞識别位點位點, ,並完成細胞內並完成細胞內外外資訊跨資訊跨 膜傳遞膜傳遞; ; 為多種為多種酶酶提供提供結合位点結合位点, ,使酶促反應高效而使酶促反應高效而 有序地進行有序地進行; ; 介導細胞與細胞、細胞與基質之間介導細胞與細胞、細胞與基質之間的的連接連接; ; 參與形成有不同功能的細胞參與形成有不同功能的細胞表面表面特化結構特化結構。 七、膜骨架與細胞表面的特化結構七、膜骨架與細胞表面的特化結構 n n 膜骨架膜骨架是指細胞膜下與是指細胞膜下與 膜蛋白相連的

17、由纖維蛋膜蛋白相連的由纖維蛋 白組成的網架結構，它白組成的網架結構，它 參與維持細胞膜的形狀參與維持細胞膜的形狀 並協助質膜完成多種生並協助質膜完成多種生 理功能。理功能。 n n 細胞表面形成某些特化細胞表面形成某些特化 結構，如微絨毛、皺褶結構，如微絨毛、皺褶 、纖毛、鞭毛等，以完、纖毛、鞭毛等，以完 成特定的功能。成特定的功能。 紅細胞質膜蛋白及膜骨架紅細胞質膜蛋白及膜骨架 紅細胞質膜蛋白的紅細胞質膜蛋白的SDS-PAGESDS-PAGE 紅細胞膜骨架的結構紅細胞膜骨架的結構 n n 封閉連接封閉連接 緊密連接緊密連接 n n 錨定連接錨定連接 橋粒、半橋粒橋粒、半橋粒 粘著帶、粘著斑粘

18、著帶、粘著斑 n n 通訊連接通訊連接 間隙連接間隙連接 化學突觸化學突觸 胞間連絲胞間連絲 一、細胞連接的功能分類一、細胞連接的功能分類 緊密連接 間隙連接 錨定連接 橋粒 半橋粒 粘著帶 粘著斑 二、封閉連接二、封閉連接 n n 緊密連接緊密連接是封閉連接的主要形式是封閉連接的主要形式 ，主要存在於動，主要存在於動物上皮細胞間。物上皮細胞間。 n n 緊密連接由圍繞在細胞細胞周圍緊密連接由圍繞在細胞細胞周圍 的焊接線的焊接線（脊线脊线）網路組成。）網路組成。 n n 上皮細胞層對小分子的封閉程度上皮細胞層對小分子的封閉程度 直接與脊線的數量有關。直接與脊線的數量有關。 n n 緊密連接的焊

19、接線由跨膜細胞粘緊密連接的焊接線由跨膜細胞粘 附分子構成。附分子構成。 脊線脊線 n n 緊密連接的功能緊密連接的功能 1.1.封闭封闭作用：緊密連接的主要作用是封閉相鄰細胞作用：緊密連接的主要作用是封閉相鄰細胞 間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內 ，從而保證了機體內環境的相對穩定。消化道上皮，從而保證了機體內環境的相對穩定。消化道上皮 、膀胱上皮、腦毛細血管內皮以及睾丸支持細胞之、膀胱上皮、腦毛細血管內皮以及睾丸支持細胞之 間都存在緊密連接。後二者分別構成了腦血屏障和間都存在緊密連接。後二者分別構成了腦血屏障和 睾血屏障，能保護這些重要器

20、官和組織免受異物侵睾血屏障，能保護這些重要器官和組織免受異物侵 害。害。 2.2.隔离隔离作用：緊密連接使上皮細胞游離端作用：緊密連接使上皮細胞游離端 與基底面細胞膜上的膜蛋白隔離，以行與基底面細胞膜上的膜蛋白隔離，以行 使各自不同的膜功能。使各自不同的膜功能。 3.3.支持支持作用作用 三、錨定連接三、錨定連接( (anchoring junctions)anchoring junctions) n n 錨定連接在組織內分佈很廣泛錨定連接在組織內分佈很廣泛, ,在上皮組織在上皮組織 , ,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。 n n 錨定連接的錨定連接的形式形

21、式 n n 錨定連接的錨定連接的功能功能 錨定連接的形式錨定連接的形式 與中間絲相連的錨定連接與中間絲相連的錨定連接 橋粒橋粒 半橋粒半橋粒 與肌動蛋白纖維相連的錨定連接與肌動蛋白纖維相連的錨定連接 粘著帶粘著帶 粘著斑粘著斑 通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統或通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統或 將細胞與基質相連形成一個堅挺、有序的細將細胞與基質相連形成一個堅挺、有序的細 胞群體。胞群體。 錨定連接的功能錨定連接的功能 四、通訊連接四、通訊連接 （一）（一）間隙連接間隙連接 （二）（二）化學突觸化學突觸 （三）（三）胞間連絲胞間連絲 間隙連接間隙連接 分佈廣泛，幾乎存分佈廣泛，幾乎存 在於所有

22、的動物組在於所有的動物組 織中。織中。 間隙連接結構間隙連接結構 間隙連接處相鄰間隙連接處相鄰 細胞質膜間的間隙細胞質膜間的間隙 為為2 23 3nmnm；基本結基本結 構單位構單位为連接子为連接子 ( (connexon)connexon)。 間隙連接的功能間隙連接的功能 由6個相同或相似的跨 膜蛋白亞單位 即連接 子蛋白環繞而成,直徑 約8nm，中心形成一個 直徑約1.5nm孔道，允 許小於1.5KD分子通過 連接子 間隙 連接 間隙連接連接子的蛋白成分間隙連接連接子的蛋白成分 已分離已分離2020餘種構成連接子的餘種構成連接子的 蛋白，屬同一蛋白家族，其蛋白，屬同一蛋白家族，其 分子量分

23、子量2626-60KD-60KD不等；不等； 連接子蛋白具有連接子蛋白具有4 4個個-螺旋螺旋 的跨膜區，是該蛋白家族最的跨膜區，是該蛋白家族最 保守的區域。保守的區域。 連接子蛋白的一級結構比較連接子蛋白的一級結構比較 保守保守, ,並有相似的抗原性。並有相似的抗原性。 不同類型細胞表達不同的連不同類型細胞表達不同的連 接子接子蛋白蛋白，使間隙連接的孔，使間隙連接的孔 徑徑与与調控機制調控機制有所不同。有所不同。 間隙連接的功能間隙連接的功能 參與細胞分化參與細胞分化 為胚胎發育中細胞間的偶聯提供信號物質的通路為胚胎發育中細胞間的偶聯提供信號物質的通路, , 從而為某一特定細胞提供它的從而為

24、某一特定細胞提供它的“ “位置資訊位置資訊” ”，並據此影，並據此影 響其分化。（腫瘤細胞間間隙的連接明顯減少或消失響其分化。（腫瘤細胞間間隙的連接明顯減少或消失 間隙連接類似間隙連接類似“ “腫瘤抑制因數腫瘤抑制因數” ”。）。） 協調代謝協調代謝 允許小分子代謝物和信號分子通過是細胞允許小分子代謝物和信號分子通過是細胞间间代謝偶代謝偶 联联的基礎。的基礎。 構成構成電突觸電突觸( (electronic junction)electronic junction) 電突觸不依賴神經遞質或資訊物質即可傳遞細胞的電突觸不依賴神經遞質或資訊物質即可傳遞細胞的 電興奮活動到相鄰的細胞電興奮活動到相鄰

25、的細胞，快速實現細胞間信號通訊快速實現細胞間信號通訊 。 間隙連接的通透性是可以調節的間隙連接的通透性是可以調節的 降低胞質中的降低胞質中的pHpH值和提高自由值和提高自由CaCa2+ 2+的濃度都可 的濃度都可 以使其通透性降低。以使其通透性降低。 間隙連接的通透性受兩間隙連接的通透性受兩侧侧電压電压梯度的調控及梯度的調控及 細胞細胞外外化學信号化學信号的調控。的調控。 胞間連絲胞間連絲 是是植物細胞植物細胞特有的通訊連接。特有的通訊連接。 結構結構 功能功能 與動物細胞間的間隙連接相似與動物細胞間的間隙連接相似 實現細胞間由信號介導的物質有擇性的轉運；實現細胞間由信號介導的物質有擇性的轉運

26、； 實現細胞間的電傳導；實現細胞間的電傳導； 在發育過程中，胞間連絲結構的改變可以調節在發育過程中，胞間連絲結構的改變可以調節 植物細胞間的物質運輸。植物細胞間的物質運輸。 五、細胞表面的粘著因數五、細胞表面的粘著因數 同種類型細胞間的彼此粘連是許多組織同種類型細胞間的彼此粘連是許多組織 的基本結構特徵。細胞與細胞間的粘連是的基本結構特徵。細胞與細胞間的粘連是 由特定由特定的的細胞粘著因子細胞粘著因子所介導的。粘著因所介導的。粘著因 數均為內在膜蛋白，在胞內與細胞骨架成數均為內在膜蛋白，在胞內與細胞骨架成 分相連，多數需依賴分相連，多數需依賴CaCa2+ 2+或 或MgMg2+ 2+才起作用。

27、 才起作用。 （一）（一）細胞中主要的粘著因數細胞中主要的粘著因數 （二）（二）與錨定連接相關的粘著因數與錨定連接相關的粘著因數 （三）（三）非錨定連接的細胞粘著因數非錨定連接的細胞粘著因數 細胞粘著分子細胞粘著分子（cell cell adhesion moleculeadhesion molecule， CAMCAM）是參與細胞與是參與細胞與 細胞之間及細胞與細細胞之間及細胞與細 胞外基質之間相互作胞外基質之間相互作 用的分子。用的分子。 n n 分類：分類：鈣粘素、選擇鈣粘素、選擇 素、免疫球蛋白超家素、免疫球蛋白超家 族、整聯蛋白及質膜族、整聯蛋白及質膜 整合蛋白聚糖五類。整合蛋白聚糖

28、五類。 n n 分子結構：分子結構：為糖蛋白為糖蛋白, , 由三部分組成。由三部分組成。 胞外區 ( N端部分, 負責與配體 識別) 跨膜區 (多為一 次跨膜) 胞質區 (C端部分, 與質膜下骨 架成分直接 相連，或與 胞內信號分 子相連) 整聯蛋白結構示意圖整聯蛋白結構示意圖 鈣粘素的結構特點與功能鈣粘素的結構特點與功能 屬於同親性依賴屬於同親性依賴CaCa2+ 2+的細胞粘連糖蛋 的細胞粘連糖蛋 白，對胚胎發育中的細胞識別、遷移和白，對胚胎發育中的細胞識別、遷移和 組織分化以及成體組織器官構成具有主組織分化以及成體組織器官構成具有主 要作用。要作用。 選擇素的結構特點與功能選擇素的結構特點

29、與功能 屬異親性依賴屬異親性依賴Ca2+Ca2+的、能與特異糖基的、能與特異糖基 識別並相結合的糖蛋白，其胞外部分具有識別並相結合的糖蛋白，其胞外部分具有 一凝集素（一凝集素（lectinlectin）結構域。主要參與白結構域。主要參與白 細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘著。細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘著。 主要成員包括：主要成員包括：P P (Platelet)(Platelet)選擇素、選擇素、E E (Endothelial)(Endothelial)選擇素和選擇素和L L (Leukocyte)(Leukocyte)選選 擇素。擇素。 細胞粘連中免疫球蛋白的結構特點功能細胞粘連中免

30、疫球蛋白的結構特點功能 分子結構中具有與免疫球蛋白類似結構分子結構中具有與免疫球蛋白類似結構 域的域的CAMCAM超家族。介導同親性細胞粘著或介超家族。介導同親性細胞粘著或介 導異親性細胞粘著但其粘著作用不依賴導異親性細胞粘著但其粘著作用不依賴CaCa2+ 2+ ，其中其中N-CAMsN-CAMs在神經組織細胞間的粘著中在神經組織細胞間的粘著中 起主要作用。起主要作用。 整聯蛋白的結構與功能整聯蛋白的結構與功能 由由 和和 兩個亞基形成的異源二聚體糖兩個亞基形成的異源二聚體糖 蛋白。人體細胞中已發現蛋白。人體細胞中已發現1616種種 鏈和鏈和8 8種種 鏈，它們相互配合形成鏈，它們相互配合形成

31、2222種不同的二聚體種不同的二聚體 整合素，可與不同的配基結合，從而介導整合素，可與不同的配基結合，從而介導 細胞與基質、細胞與細胞之間的粘著。細胞與基質、細胞與細胞之間的粘著。 非錨定連接的細胞間粘著方式非錨定連接的細胞間粘著方式 1.鈣粘素 2.免疫球蛋白類細胞粘著分子 3.整聯蛋白 4.選擇素 5.質膜整合蛋白聚糖 介導細胞與細介導細胞與細 胞連接胞連接 主要成員主要成員CaCa2+ 2+或 或MgMg2+ 2+依 依 賴性賴性 胞內骨架胞內骨架 成分成分 與細胞連接與細胞連接 關係關係 鈣粘素鈣粘素 選擇素選擇素 免疫球蛋白類免疫球蛋白類 血細胞整聯蛋 白 E/N/P-E/N/P-鈣

32、粘素鈣粘素 橋粒橋粒- -鈣粘素鈣粘素 P-P-選擇素選擇素 N-N-細胞粘著分細胞粘著分 子子 1 1 2 2 + + + + + + - - + + ActinActin纖維纖維 中間纖維中間纖維 ActinActin纖維纖維 粘著帶粘著帶 橋粒橋粒 - - - - - - 介導細胞與胞介導細胞與胞 外基質（基底外基質（基底 膜）連接膜）連接 整聯蛋白整聯蛋白 質膜蛋白聚糖 約約2020種類型種類型 6 6 4 4 SyndecansSyndecans + + + + - - ActinActin纖維纖維 中間纖維中間纖維 ActinActin纖維纖維 粘著斑粘著斑 半橋粒半橋粒 - -

33、細胞中主要的粘著因數家族細胞中主要的粘著因數家族 （P95） 與細胞錨定連接相關的粘著因數與細胞錨定連接相關的粘著因數（P96P96） 細胞連接細胞連接 類型類型 粘著因數粘著因數胞外胞外胞內某些胞內某些 結合蛋白結合蛋白 細胞骨細胞骨 架類型架類型 細細 胞胞 與與 細細 胞胞 連連 接接 橋粒橋粒 鈣粘素鈣粘素 ( (desmogleinsdesmogleins desmocollin desmocollin s s) ) 相鄰細胞的相鄰細胞的 鈣粘素鈣粘素 desmoplakinsdesmoplakins plakoglobinplakoglobin 中間纖維中間纖維( ( 中間絲）中間

34、絲） 粘著粘著 帶帶 鈣粘素鈣粘素 ( (E-E-鈣粘素鈣粘素) ) 同上同上Vinculin Vinculin CateninCatenin 微絲微絲 細細 胞胞 與與 胞胞 外外 基基 質質 連連 接接 半橋半橋 粒粒 整聯蛋白整聯蛋白 （ 6 6 4 4 ） 胞外基質蛋胞外基質蛋 白白 （基底膜蛋（基底膜蛋 白）白） desmoplakin-desmoplakin- likelike蛋白蛋白 中間纖維中間纖維( ( 中間絲）中間絲） 粘著粘著 斑斑 整聯蛋白整聯蛋白胞外基質蛋胞外基質蛋 白白 talintalin vinculinvinculin -actinin-actinin 微絲微

35、絲 非錨定連接的非錨定連接的細胞細胞粘著因數粘著因數( (深色部分深色部分) )P95P95 整聯蛋白選擇素免疫球蛋白超家族鈣粘素 （胞內） （胞膜） （胞外） 屬異親性依屬異親性依 賴賴CaCa2+ 2+糖蛋白 糖蛋白 ，與特異糖基，與特異糖基 識別並結合，識別並結合， 胞外部分有凝胞外部分有凝 集素結構域。集素結構域。 主要參主要參与与白細白細 胞與血管內皮胞與血管內皮 細胞間識別與細胞間識別與 粘著粘著 具有與免疫具有與免疫 球蛋白類似結球蛋白類似結 構域。介導同構域。介導同 親性細胞粘著親性細胞粘著 或異親性細胞或異親性細胞 粘著，但不依粘著，但不依 賴賴CaCa2+ 2+，在 ，在神

36、神 經組織細胞間經組織細胞間 粘著粘著中起主要中起主要 作用作用 選擇素選擇素Ig-SFIg-SF 第三節 細胞外被與細胞外基質 細胞外被和細胞外基質的概念細胞外被和細胞外基質的概念 一、一、 膠原膠原（collagencollagen） 二、二、 糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖 三、三、 層粘連蛋白和纖粘連蛋白層粘連蛋白和纖粘連蛋白 四、四、 彈性蛋白彈性蛋白（elastinelastin） 五、五、 植物細胞壁植物細胞壁 細胞外被細胞外被（cell coatcell coat） 也稱也稱糖被糖被或或糖萼糖萼(glycocalyx)(glycocalyx), ,指細胞質膜外表面覆指細胞

37、質膜外表面覆 蓋的一層含糖類物質的結構，由構成質膜的蓋的一層含糖類物質的結構，由構成質膜的糖蛋白糖蛋白和和 糖脂糖脂伸出的伸出的寡糖链寡糖链組成組成, ,實質上是質膜結構一部分。實質上是質膜結構一部分。 功能：功能： 1.1.保護保護作用作用潤滑、防機械傷、蛋白酶、細菌潤滑、防機械傷、蛋白酶、細菌 2.2.細胞細胞識別識別單糖殘基排列順序編成細胞表面的密單糖殘基排列順序編成細胞表面的密 碼，是細胞的碼，是細胞的“ “指紋指紋” ”； 3.3.決定決定血型血型 細胞外基質細胞外基質（extracellular matrixextracellular matrix） 指分佈於細胞外空間，由細胞分泌

38、的指分佈於細胞外空間，由細胞分泌的蛋白蛋白和和多糖多糖 所構成的網路結構。所構成的網路結構。 主要由主要由膠原膠原、非膠原糖蛋白非膠原糖蛋白 （層粘蛋白、纖粘蛋白）（層粘蛋白、纖粘蛋白）、糖胺聚糖與蛋白聚糖糖胺聚糖與蛋白聚糖、 彈性蛋白彈性蛋白四大類大分子構成。四大類大分子構成。 功能：功能： 1. 1.支持支持作用作用構成細胞的框架，負責組織的構建構成細胞的框架，負責組織的構建; ; 2. 2.調控調控作用作用其其三維結構及成份的變化可改變細胞三維結構及成份的變化可改變細胞 微環境，對細胞形態、生長、分裂、分化和凋亡起微環境，對細胞形態、生長、分裂、分化和凋亡起 重要的調控作用。很多成分或其

39、受體基因的突變與重要的調控作用。很多成分或其受體基因的突變與 可導致多種疾病甚至腫瘤的發生。可導致多種疾病甚至腫瘤的發生。 一、膠原一、膠原（collagencollagen） 是胞外基質最基本結構成份之一，是動物體是胞外基質最基本結構成份之一，是動物體 體內含量最豐富的蛋白質體內含量最豐富的蛋白質( (占總量的占總量的3030以上以上) ) 1.1.常見的膠原類型及其在組織中的分佈常見的膠原類型及其在組織中的分佈 2.2.膠原及其分子結構膠原及其分子結構 3.3.膠原的合成與加工膠原的合成與加工 4.4.膠原的功能膠原的功能 AddtionAddtion：膠原與疾病膠原與疾病 二、糖胺聚糖和

40、蛋白聚糖二、糖胺聚糖和蛋白聚糖 1.1.糖胺聚糖糖胺聚糖（ glycosaminoglycan,GAGsglycosaminoglycan,GAGs） 2.2.蛋白聚糖蛋白聚糖（proteoglycanproteoglycan） 三、層粘連蛋白和纖粘連蛋白三、層粘連蛋白和纖粘連蛋白 1.1.層粘連蛋白層粘連蛋白（lamininlaminin） 2.2.纖連蛋白纖連蛋白（fibronectinfibronectin） 四、彈性蛋白四、彈性蛋白( (elastin)elastin) 結構結構 彈性纖維的主要成分；彈性纖維的主要成分； 主要存在于脈管壁及肺主要存在于脈管壁及肺; ; 彈性蛋白是高度疏

41、水的彈性蛋白是高度疏水的 非糖基化蛋白，有兩個明非糖基化蛋白，有兩個明 顯的結構特徵顯的結構特徵: :構象呈無構象呈無 規則捲曲狀態規則捲曲狀態; ;通過通過LysLys 殘基相互交連成網狀結構殘基相互交連成網狀結構. . 主要功能主要功能與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈 性及抗張性。性及抗張性。 五、植物細胞壁五、植物細胞壁 組成組成 功能（可看作是高等植物細胞外基質）功能（可看作是高等植物細胞外基質） 決定植物細胞決定植物細胞形態形態, ,提供機械提供機械強度強度、抗張力抗張力、壓力壓力 ; ; 保护保护植物細胞免受病原菌、機械和化學損害；植物細胞免

42、受病原菌、機械和化學損害； 控制控制物質交换物質交换，容許小分子、離子通過；限制大，容許小分子、離子通過；限制大 分子通過；分子通過； 信息儲存信息儲存庫的功能：產生多種寡糖素作為信號物庫的功能：產生多種寡糖素作為信號物 质质影響植物細胞生長影響植物細胞生長、發育和發育和分化。分化。 真核細胞的細胞外結構真核細胞的細胞外結構 （extracellular structuresextracellular structures） 生物種類生物種類 細胞外細胞外 結構結構 結構纖維結構纖維 水化基質水化基質 組分組分 粘著因數粘著因數 動物細胞動物細胞 植物細胞植物細胞 細胞外細胞外 基質基質 細胞

43、壁細胞壁 膠原膠原 彈性蛋白彈性蛋白 纖維素纖維素 蛋白聚糖蛋白聚糖 半纖維素半纖維素 伸展蛋白伸展蛋白 纖連蛋白纖連蛋白 層粘連蛋白層粘連蛋白 果膠質果膠質 小小 結結 常見的膠原類型及其在組織中的分佈常見的膠原類型及其在組織中的分佈（P99P99） 膠原是細胞外基質中最主要的膠原是細胞外基質中最主要的水不溶性水不溶性纖維蛋白纖維蛋白 型膠原型膠原含量最豐富，形成類似的纖維結構含量最豐富，形成類似的纖維結構 ；但並非所有膠原都形成纖維；但並非所有膠原都形成纖維； 型膠原型膠原 主要分佈於皮膚、肌腱、韌帶及骨中主要分佈於皮膚、肌腱、韌帶及骨中 ，具有很強的抗張強度，具有很強的抗張強度; ; 型

44、膠原型膠原主要存在於軟骨中主要存在於軟骨中; ; 型膠原型膠原形成微細的原纖維網，廣泛分佈於伸展形成微細的原纖維網，廣泛分佈於伸展 性的組織，如疏鬆結締組織性的組織，如疏鬆結締組織; ; 型膠原型膠原形成二維網格樣結構，是基膜的主要成形成二維網格樣結構，是基膜的主要成 分及支架。分及支架。 膠原及其膠原及其分分子結構子結構 膠原纖維的基本膠原纖維的基本 結構單位結構單位是是原膠原膠 原原； 原膠原由三條原膠原由三條 肽鏈盤繞成的肽鏈盤繞成的三三 股螺旋股螺旋結構。結構。 膠原的合成與加工膠原的合成與加工 前體前體 肽鏈在粗面內質網合成，並肽鏈在粗面內質網合成，並形成形成前原膠原前原膠原（ pr

45、eprocollagenpreprocollagen）。前原膠原是原膠原的前體和分前原膠原是原膠原的前體和分 泌形式，在粗面內質網合成、加工與組裝，經高泌形式，在粗面內質網合成、加工與組裝，經高 爾基體分泌；爾基體分泌； 前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解 酶作用酶作用, , 分別切去分別切去N-N-末端前肽及末端前肽及C-C-末端前肽，成末端前肽，成 为为原膠原原膠原（procollagenprocollagen）；）； 原膠原進而聚合裝配原膠原進而聚合裝配成成膠原原纖維膠原原纖維( (collagen collagen fibrilfibr

46、il ）、）、膠原纖維膠原纖維（collagen fibercollagen fiber）。）。 膠原的功能膠原的功能 構成細胞外基質的骨架結構構成細胞外基質的骨架結構膠原在胞外基質中含膠原在胞外基質中含 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。細胞外基質中的其它組分通過與質的骨架結構。細胞外基質中的其它組分通過與 膠原結合形成結構與功能的複合體。在不同組織膠原結合形成結構與功能的複合體。在不同組織 中，膠原組裝成不同的纖維形式（如肌腱、韌帶中，膠原組裝成不同的纖維形式（如肌腱、韌帶 等），以適應特定功能的需要；等），以適應特定功能的

47、需要； 促進細胞生长促進細胞生长（如：肝細胞等在含有膠原的培養（如：肝細胞等在含有膠原的培養 基中生長較快）；基中生長較快）； 參與信號傳遞調參與信號傳遞調控控 膠原可被膠原酶特異降解而膠原可被膠原酶特異降解而 參入胞外基質信號傳遞的調控網路中。參入胞外基質信號傳遞的調控網路中。 糖胺聚糖糖胺聚糖 糖胺聚糖是由重複的二糖單位構成的長鏈多糖。糖胺聚糖是由重複的二糖單位構成的長鏈多糖。 二糖單位：二糖單位： 氨基己糖氨基己糖( (氨基葡萄糖氨基葡萄糖/ /氨基半乳糖）氨基半乳糖）+ + 糖醛酸糖醛酸 糖胺聚糖可分為透明質酸、糖胺聚糖可分為透明質酸、4-4-硫酸軟骨素、硫酸軟骨素、6-6-硫酸硫酸

48、軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙醯肝素、肝素和硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙醯肝素、肝素和硫酸 角質素等。角質素等。 透明質酸透明質酸（hyaluronic acidhyaluronic acid）及其生物學功能及其生物學功能 蛋白聚糖的主要結構組分；蛋白聚糖的主要結構組分； 使細胞保持彼此分離而易於運動遷移和增殖，亦使細胞保持彼此分離而易於運動遷移和增殖，亦 促使細胞增殖和遷移，並阻止細胞分化促使細胞增殖和遷移，並阻止細胞分化 結締組織中起強化、彈性和潤滑作用結締組織中起強化、彈性和潤滑作用; ; 蛋白聚糖蛋白聚糖 存在所有結締組織和胞外基質及許多細胞表面；存在所有結締組織和胞外基質及許多細胞表面； 由由糖胺聚糖糖胺聚糖( (透明質酸除外透明質酸除外) )與與核心蛋白核心蛋白絲氨酸殘基共絲氨酸殘基共 價連接價連接形成形成蛋白聚糖單体蛋白聚糖單体的巨分子；若干蛋白聚糖單