第5章細胞間的相互作用

1、 同學們好！同學們好！ 第一節(jié)第一節(jié) 細胞通訊細胞通訊細胞間信號傳遞細胞間信號傳遞第二節(jié)第二節(jié) 細胞連接細胞連接細胞間相互黏附細胞間相互黏附 細胞通訊的概念細胞通訊的概念 細胞通訊的類型細胞通訊的類型 信號分子信號分子 受體受體 第二信使第二信使 信息在細胞內(nèi)的行程信息在細胞內(nèi)的行程一個細胞發(fā)出的信息通過一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)（配介質(zhì)（配體）體）傳遞到另一個細胞并與靶細胞傳遞到另一個細胞并與靶細胞相應(yīng)的相應(yīng)的受體受體相互作用，然后通過相互作用，然后通過細細胞信號轉(zhuǎn)導胞信號轉(zhuǎn)導產(chǎn)生細胞內(nèi)一系列產(chǎn)生細胞內(nèi)一系列生理生理生化變化生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應(yīng)的過程

2、。生物學效應(yīng)的過程。 直接接觸直接接觸 細胞間接觸依賴性的通訊，細胞間直接接觸，細胞間接觸依賴性的通訊，細胞間直接接觸， 信號分子與受體都是細胞的跨膜蛋白。信號分子與受體都是細胞的跨膜蛋白。 細胞通過細胞通過分泌化學信號進行通訊分泌化學信號進行通訊 內(nèi)分泌（內(nèi)分泌（endocrine） 旁分泌（旁分泌（paracrine） 自分泌（自分泌（autocrine） 化學突觸（化學突觸（chemical synapse）傳遞神經(jīng)信號）傳遞神經(jīng)信號 間隙連接或胞間連絲實現(xiàn)代謝偶聯(lián)間隙連接或胞間連絲實現(xiàn)代謝偶聯(lián) 或電偶聯(lián)或電偶聯(lián)概念： 細胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，進而

3、導致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應(yīng)的過程。 信號通路（signaling pathway） 細胞識別是通過各種不同的信號通路實現(xiàn)的。 細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉(zhuǎn)導為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達，引起細胞的應(yīng)答反應(yīng)，這種反應(yīng)系列稱之為細胞信號通路。 信號分子的概念信號分子的概念 信號分子的類型信號分子的類型 親脂性信號分子親脂性信號分子 親水性信號分子親水性信號分子 氣體性信號分子氣體性信號分子(NO)(NO) 受體的概念受體的概念 受體的類型受體的類型 受體的結(jié)構(gòu)域受體的結(jié)構(gòu)域 受體的功能受體的功能第二信使第二信使(second messe

4、nger )是指在胞內(nèi)產(chǎn)生的小分子，其濃度的變化應(yīng)答于胞外信號是指在胞內(nèi)產(chǎn)生的小分子，其濃度的變化應(yīng)答于胞外信號與細胞表面受體的結(jié)合，并在細胞信號轉(zhuǎn)導中行使功能。與細胞表面受體的結(jié)合，并在細胞信號轉(zhuǎn)導中行使功能。 第二信使的類型第二信使的類型cAMP，cGMP，Ca2+ , 二酰甘油（二酰甘油（DAG），），三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3） 第二信使學說第二信使學說 (second messenger theory)胞外化學物質(zhì)（胞外化學物質(zhì)（第一信使第一信使）不能進入細胞，它作用于細胞）不能進入細胞，它作用于細胞表面受體，而導致產(chǎn)生胞內(nèi)表面受體，而導致產(chǎn)生胞內(nèi)第二信使第二信使，從而激發(fā)一系列

5、生，從而激發(fā)一系列生化反應(yīng)，最后產(chǎn)生一定的生理效應(yīng)，第二信使的降解使其化反應(yīng)，最后產(chǎn)生一定的生理效應(yīng)，第二信使的降解使其信號作用終止。信號作用終止。 在細胞信號傳導過程中在細胞信號傳導過程中,信息沿著一系列不信息沿著一系列不同的同的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)所組成的所組成的信號傳導途徑信號傳導途徑(signaling pathway)進行傳遞。進行傳遞。 在此途徑中每一種蛋白質(zhì)的典型作用是改變在此途徑中每一種蛋白質(zhì)的典型作用是改變系列中下一個系列中下一個蛋白質(zhì)的構(gòu)象蛋白質(zhì)的構(gòu)象，由此，由此激活或抑制激活或抑制下游蛋白質(zhì)下游蛋白質(zhì)。 細胞信號傳導中細胞信號傳導中蛋白構(gòu)象的改變蛋白構(gòu)象的改變是由是由分子開分子開

6、關(guān)關(guān)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, , 從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性。磷酸化作用機理磷酸化作用機理：改變電荷、構(gòu)象，導致蛋白質(zhì)活性的：改變電荷、構(gòu)象，導致蛋白質(zhì)活性的 增強和降低。增強和降低。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -P蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶ATPADPATPADP兩種兩種類性類性:異三聚體異三聚體G蛋白、單體蛋白、單體G蛋白蛋白兩種狀態(tài)兩種狀態(tài):與與GTP結(jié)合時活化的結(jié)合時活化的“開啟開啟”狀態(tài)狀態(tài); 與與GDP結(jié)合時失活的結(jié)合時失活的“關(guān)閉關(guān)閉”狀態(tài)。狀態(tài)。輔助蛋白輔助蛋白

7、:與與G蛋白結(jié)合并調(diào)節(jié)其活性蛋白結(jié)合并調(diào)節(jié)其活性 鳥苷酸交換因子（鳥苷酸交換因子（GEF)：促使與促使與G蛋白結(jié)合的蛋白結(jié)合的GDP解離解離, 同時同時G蛋白與蛋白與GTP結(jié)合而活化結(jié)合而活化 。 GTP酶促進蛋白（酶促進蛋白（GAP）：）：促進促進GTP水解，水解，G蛋白失活蛋白失活 G蛋白信號調(diào)節(jié)子（蛋白信號調(diào)節(jié)子（RGS）：）：促進促進GTP水解，水解，G蛋白失活蛋白失活 鳥苷酸解離抑制子鳥苷酸解離抑制子(GDI)：抑制抑制GTP水解，維持活性水解，維持活性細胞內(nèi)受體細胞內(nèi)受體: : 為胞外親脂性信號分子所激活。為胞外親脂性信號分子所激活。 作為作為基因調(diào)控蛋白的受體基因調(diào)控蛋白的受體

8、作為酶的受體作為酶的受體細胞表面受體細胞表面受體: : 為胞外親水性信號分子所激活，為胞外親水性信號分子所激活， 細胞表面受體分屬三個受體超家族：細胞表面受體分屬三個受體超家族： 離子通道偶聯(lián)受體（離子通道偶聯(lián)受體（ion-channel-coupled receptor） G蛋白偶聯(lián)受體（蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptor） 酶連受體（酶連受體（enzyme-coupled receptor）結(jié)合配體的功能域：結(jié)合配體的功能域：結(jié)合特異性結(jié)合特異性產(chǎn)生效應(yīng)的功能域：產(chǎn)生效應(yīng)的功能域：效應(yīng)特異性效應(yīng)特異性 受體的功能受體的功能 介導物質(zhì)跨膜運輸介導物質(zhì)跨膜運輸

9、( (受體介導的內(nèi)吞作用受體介導的內(nèi)吞作用) ) 信號傳遞信號傳遞信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的基本組成與信號蛋白信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的基本組成與信號蛋白細胞內(nèi)信號蛋白的相互作用細胞內(nèi)信號蛋白的相互作用細胞內(nèi)信號蛋白復合物的裝配細胞內(nèi)信號蛋白復合物的裝配信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的特性信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的特性胞外信號被特異性受體所識別胞外信號被特異性受體所識別胞外信號通過適當?shù)姆肿娱_關(guān)機制實現(xiàn)信號胞外信號通過適當?shù)姆肿娱_關(guān)機制實現(xiàn)信號的跨膜轉(zhuǎn)導，產(chǎn)生細胞內(nèi)第二信使或活化的的跨膜轉(zhuǎn)導，產(chǎn)生細胞內(nèi)第二信使或活化的信號蛋白。信號蛋白。信號放大信號放大受體脫敏或受體下調(diào)，啟動反饋機制從而終受體脫敏或受體下調(diào)，啟動反饋機制從而終止或降低細胞反應(yīng)止

10、或降低細胞反應(yīng)。轉(zhuǎn)承蛋白轉(zhuǎn)承蛋白(relay protein)(relay protein)信使蛋白信使蛋白(messenger protein)(messenger protein)接頭蛋白接頭蛋白(adaptor protein)(adaptor protein)放大和轉(zhuǎn)導蛋白放大和轉(zhuǎn)導蛋白(amplifier and transducer protein)(amplifier and transducer protein)傳導蛋白傳導蛋白(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)潛在基因調(diào)控蛋白潛在基因調(diào)控蛋白(latent gene regulatory protein)(latent gene regulatory protein)l特異性特異性l放大效應(yīng)放大效應(yīng)l網(wǎng)絡(luò)化與反饋網(wǎng)絡(luò)化與反饋l整合作用整合作用細胞內(nèi)核受體及其對基因表達的調(diào)節(jié)細胞內(nèi)核受體及其對基因表達的調(diào)節(jié)NO作為氣體信號分子進入靶細胞直接作為氣體信號分子進入靶細胞直接與酶結(jié)合與酶結(jié)合細胞內(nèi)受體蛋白的細胞內(nèi)受體蛋白的3 3個功能域及其作用模式個功能域及其作用模式類固醇激素的類固醇

12、激素的受體位于細胞核內(nèi)受體位于細胞核內(nèi)類固醇激素誘導基因活化的兩步反應(yīng)階段類固醇激素誘導基因活化的兩步反應(yīng)階段： 初級反應(yīng)階段：初級反應(yīng)階段：直接活化少數(shù)特殊基因轉(zhuǎn)錄的初 級反應(yīng)階段，快速發(fā)生。 次級反應(yīng)階段：次級反應(yīng)階段：初級反應(yīng)的基因產(chǎn)物再活化其它 基因，產(chǎn)生延遲的次級反應(yīng)，對初級反應(yīng)起 放大作用。個別親脂性小分子的個別親脂性小分子的受體位于細胞質(zhì)膜上。受體位于細胞質(zhì)膜上。 前列腺素前列腺素機體內(nèi)一氧化氮產(chǎn)生的部位機體內(nèi)一氧化氮產(chǎn)生的部位: :血管內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞一氧化氮釋放調(diào)節(jié)作用機制一氧化氮釋放調(diào)節(jié)作用機制: :導致酶活性的增強和cGMP合成增多，cGMP作為新的信使分子介導蛋白質(zhì)的

13、磷酸化等過程，發(fā)揮多種生物學作用。一氧化氮產(chǎn)生的生物學作用一氧化氮產(chǎn)生的生物學作用: : （1 1）硝酸甘油治療心絞痛，）硝酸甘油治療心絞痛，一氧化氮介導的信號通路，一氧化氮介導的信號通路，舒舒 張血管張血管。 （2 2）在參與）在參與大腦的學習記憶大腦的學習記憶生理過程中具有重要的作用。生理過程中具有重要的作用。 （3 3）在生理狀態(tài)下，對）在生理狀態(tài)下，對腦血流的調(diào)節(jié)腦血流的調(diào)節(jié)具有十分重要的作用。具有十分重要的作用。 G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體所介導的細胞信號通路蛋白偶聯(lián)受體所介導的細胞信號通路離子通道偶聯(lián)受體及其信號轉(zhuǎn)導離子通道偶聯(lián)受體及其信號轉(zhuǎn)導G蛋白偶聯(lián)受體介導的離子

14、通道及其蛋白偶聯(lián)受體介導的離子通道及其調(diào)控調(diào)控Gt蛋白偶聯(lián)的光受體的活化誘導蛋白偶聯(lián)的光受體的活化誘導 cGMP-門控陽離子通道的關(guān)閉門控陽離子通道的關(guān)閉 信號途徑信號途徑特點：特點：受體/離子通道復合體，四次/六次跨膜蛋白?？缒ば盘栟D(zhuǎn)導無需中間步驟。主要存在于神經(jīng)細胞或其他可興奮細胞間的突觸 信號傳遞。有選擇性：配體的特異性選擇和運輸離子的選擇 性。 G蛋白耦聯(lián)受體的概念蛋白耦聯(lián)受體的概念 G蛋白耦聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)蛋白耦聯(lián)受體的結(jié)構(gòu) 異三聚體異三聚體G蛋白蛋白 G蛋白耦聯(lián)受體的激活蛋白耦聯(lián)受體的激活 以及以及G蛋白的活化調(diào)節(jié)蛋白的活化調(diào)節(jié) G蛋白耦聯(lián)受體的進化起源與發(fā)現(xiàn)蛋白耦聯(lián)受體的進化起源與發(fā)

15、現(xiàn)是指是指配體配體受體復合物受體復合物與與靶蛋白（效應(yīng)酶靶蛋白（效應(yīng)酶或通道蛋白）或通道蛋白）的作用要通過的作用要通過與與G蛋白的偶蛋白的偶聯(lián)聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)影響細胞的行為。信號跨膜傳遞到胞內(nèi)影響細胞的行為。 “配體配體-受體受體”復合物復合物 “受體受體-G蛋白蛋白”復合物復合物 “G蛋白蛋白-靶蛋白靶蛋白”復合物復合物結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) G : 具有具有GTPase活性，是分子開關(guān)蛋白活性，是分子開關(guān)蛋白 G、G：形成異二聚體：形成異二聚體種類種類 激活型激活型:具有激活性的具有激活性的GS,激活效應(yīng)器蛋白活性激活效應(yīng)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,抑制效應(yīng)器蛋白活性抑制效應(yīng)器蛋白活性7個個螺旋區(qū)。螺旋區(qū)。螺旋區(qū)由螺旋區(qū)由22-24個氨基酸殘基組成。個氨基酸殘基組成。環(huán)狀結(jié)構(gòu)域環(huán)狀結(jié)構(gòu)域C3對受體與對受體與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末端在細胞外。末端在細胞外。C末端胞質(zhì)側(cè)。末端胞質(zhì)側(cè)。G蛋白偶聯(lián)受體所介導的信號通路尊從相似蛋白偶聯(lián)受體所介導的信號通路尊從相似的順序的順序: G蛋白偶聯(lián)受體的激活蛋白偶聯(lián)受體的激活: 配體配體-受體復合物受體復合物 G蛋白的活化蛋白的活化: 受體受體-G蛋白復合物蛋白復合物 效應(yīng)器蛋白的激活效應(yīng)器蛋白的激活: G -效應(yīng)器蛋白效應(yīng)器蛋

17、白復合物復合物 第二信使系統(tǒng)運行第二信使系統(tǒng)運行 反應(yīng)終止反應(yīng)終止根據(jù)效應(yīng)器蛋白的不同和效應(yīng)器蛋白所根據(jù)效應(yīng)器蛋白的不同和效應(yīng)器蛋白所產(chǎn)生的第二信使的類型產(chǎn)生的第二信使的類型,G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體所介導的信號通路的類型有以下三種所介導的信號通路的類型有以下三種:受體酪氨酸激酶及受體酪氨酸激酶及RTK-RasRTK-Ras蛋白信號通路蛋白信號通路細胞表面其他與酶連受體細胞表面其他與酶連受體細胞表面整聯(lián)蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導細胞表面整聯(lián)蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導受體絲氨酸受體絲氨酸/蘇氨酸激酶（蘇氨酸激酶（TGF-受體）受體）受體酪氨酸磷酸酯酶受體酪氨酸磷酸酯酶 受體鳥苷酸環(huán)化酶（受體鳥苷酸環(huán)化酶（AN

18、Ps-signals）酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體 兩大家族：一是與Src蛋白家族相聯(lián)系的受體；二是與Janus激酶家族聯(lián)系的受體。 信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子（signal transducer and actvator of transcription，STAT）與Jak-STAT途徑。 信號傳遞系統(tǒng)的基本組成信號傳遞系統(tǒng)的基本組成cAMP信號通路信號通路 激素激素G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體G蛋白蛋白(G) 腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 cAMP cAMP依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白基因調(diào)控蛋白 基因轉(zhuǎn)錄基因轉(zhuǎn)錄 細胞反應(yīng)。細胞反應(yīng)。例：例： 腎上腺素受體被激活后

19、，腎上腺素受體被激活后，10-15秒秒cAMP驟增，然后在不到驟增，然后在不到 1min內(nèi)反應(yīng)速降，以至消失。內(nèi)反應(yīng)速降，以至消失。受體活性快速喪失（速發(fā)相）受體活性快速喪失（速發(fā)相）-失敏（失敏（desensitization） 機制：機制：受體磷酸化受體磷酸化 受體與受體與Gs解偶聯(lián)，解偶聯(lián)，cAMP反應(yīng)停止并被反應(yīng)停止并被 PDE降解。降解。 兩種兩種Ser/Thr磷酸化激酶：磷酸化激酶： PKA 和和 腎上腺素受體激酶（腎上腺素受體激酶（ ARK），）， 負責受體磷酸化；負責受體磷酸化； 胞內(nèi)協(xié)作因子胞內(nèi)協(xié)作因子 撲獲蛋白（撲獲蛋白（ arrestin）-結(jié)合磷酸化的受體，結(jié)合磷酸化的

20、受體，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）。）。 反應(yīng)減弱（遲發(fā)相）反應(yīng)減弱（遲發(fā)相）-減量調(diào)節(jié)（減量調(diào)節(jié)（down-regulation） 機制：機制：受體受體-配體復合物內(nèi)吞，導致表面受體數(shù)量減少，發(fā)現(xiàn)配體復合物內(nèi)吞，導致表面受體數(shù)量減少，發(fā)現(xiàn) arrestin可直接與可直接與Clathrin結(jié)合，在內(nèi)吞中起結(jié)合，在內(nèi)吞中起adeptors作用；作用； 受體減量調(diào)節(jié)與內(nèi)吞后受體的分選有關(guān)。受體減量調(diào)節(jié)與內(nèi)吞后受體的分選有關(guān)。GPLR的失敏的失敏 細胞細胞識別識別組織特異的細胞表面標記組織特異的細胞表面標記 細胞連細胞連接接形成組織形成組織

21、 細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì) 緊密連接緊密連接 (tight junction) 錨定連接錨定連接 (anchoring junctions) 通訊連接通訊連接 (communicating junctions) 間隙連接間隙連接 (gap junction) 神經(jīng)細胞間的化學突觸神經(jīng)細胞間的化學突觸 (chemical synapse) 植物細胞中的胞間連絲植物細胞中的胞間連絲 (plasmodesmata)1、存在部位存在部位 緊密連接是封閉連接的主要形式，存在于上皮細胞之間緊密連接是封閉連接的主要形式，存在于上皮細胞之間2 、緊密連接的緊密連接的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 緊密連接緊密連接嵴線嵴線中的兩類蛋白：

22、中的兩類蛋白：封閉蛋白（封閉蛋白（occludinoccludin），跨膜四次的膜蛋白（），跨膜四次的膜蛋白（60KD60KD）claudinclaudin蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)1515種以上）種以上） 3 、緊密連接的功能緊密連接的功能形成滲漏屏障，起重要的形成滲漏屏障，起重要的封閉作用封閉作用隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使各自不隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)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 錨定連接的分布錨定連接的分布 錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能 錨定連接的結(jié)構(gòu)組成錨定連接的結(jié)構(gòu)組成 q在組織內(nèi)分布很廣泛在組織

23、內(nèi)分布很廣泛, ,在上皮組織、心在上皮組織、心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。l通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓毎c基質(zhì)相連形成一個堅挺、有序?qū)⒓毎c基質(zhì)相連形成一個堅挺、有序的細胞群體。的細胞群體。(1)(1)與中間纖維相連的錨定連接與中間纖維相連的錨定連接橋橋 粒粒: 鉚接鉚接相鄰細胞相鄰細胞，提供細胞內(nèi)中間纖維，提供細胞內(nèi)中間纖維的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。壓力與張力的作用。半橋粒半橋粒: 半橋粒與橋粒形態(tài)類似半橋粒與橋粒形態(tài)類似, ,但功能和

24、化但功能和化學組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素學組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將將上皮細胞上皮細胞固著在固著在基底膜基底膜上上, , 在半橋粒中，中間在半橋粒中，中間纖維不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。纖維不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。(2)(2)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合帶粘合帶：位于緊密連接下方位于緊密連接下方, ,相鄰細胞相鄰細胞間間形成一個連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。間隙約形成一個連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。間隙約15-15-20nm,20nm,也稱帶狀橋粒也稱帶狀橋粒(belt desmosome)(belt desmosome)。粘合斑粘合斑:

25、 細胞細胞通過肌動蛋白纖維和整連蛋通過肌動蛋白纖維和整連蛋白與白與細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì)之間的連接方式。之間的連接方式。 跨膜粘連蛋白跨膜粘連蛋白（glycoprotein） 橋橋 粒和粘合帶：鈣粘蛋白粒和粘合帶：鈣粘蛋白 半橋粒和粘合斑：整聯(lián)蛋白半橋粒和粘合斑：整聯(lián)蛋白 其細胞內(nèi)的部分與細胞內(nèi)錨蛋白相連其細胞內(nèi)的部分與細胞內(nèi)錨蛋白相連, , 細胞外的部分與細胞外的部分與 相鄰細胞的跨膜粘連蛋白相互作用或與胞外基質(zhì)相互作用。相鄰細胞的跨膜粘連蛋白相互作用或與胞外基質(zhì)相互作用。細胞內(nèi)錨蛋白細胞內(nèi)錨蛋白(attachment proteins) 橋粒、粘合帶、半橋粒、粘合斑橋粒、粘合帶、半橋粒、粘合

26、斑 盤狀胞質(zhì)致密斑：盤狀胞質(zhì)致密斑：將特定的細胞骨架成分將特定的細胞骨架成分( (中間纖維或中間纖維或 微絲微絲) )同連接復合體結(jié)合在一起。同連接復合體結(jié)合在一起。 間隙連接間隙連接 分布廣泛，幾乎所有的動物組織中分布廣泛，幾乎所有的動物組織中都存在間隙連接。都存在間隙連接。 胞間連絲胞間連絲 高等植物細胞之間通過胞間連絲相高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接互連接, , 完成細胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。完成細胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。 間隙連接結(jié)構(gòu)間隙連接結(jié)構(gòu) 間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機制間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機制間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的 間隙連接處相鄰細胞質(zhì)膜間的間隙為間隙連接

27、處相鄰細胞質(zhì)膜間的間隙為2 23nm3nm連接子連接子(connexon) (connexon) 是間隙連接的基本單是間隙連接的基本單位每個連接子由位每個連接子由6 6個個連接蛋白連接蛋白connexinconnexin分分子組成，連接子中心形成一個直徑約子組成，連接子中心形成一個直徑約1.5nm1.5nm的孔道。的孔道。連接單位連接單位由兩個由兩個連接子連接子對接構(gòu)成。對接構(gòu)成。 已分離已分離2020余種構(gòu)成連接子的蛋白余種構(gòu)成連接子的蛋白, ,屬同一屬同一 蛋白家族蛋白家族, ,其分子量其分子量2660KD2660KD不等。不等。 連接子蛋白具有連接子蛋白具有4 4個個-螺旋的跨膜區(qū)，是螺

28、旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。該蛋白家族最保守的區(qū)域。 連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都比較保守連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都比較保守, , 并有并有相似的抗原性。相似的抗原性。 不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，間不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機制有所不同。隙連接的孔徑與調(diào)控機制有所不同。 間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用 間隙連接允許小分子代謝物和信號分子通過, 是細胞間代謝 偶聯(lián)的基礎(chǔ) 代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細胞中的證實 代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細胞群體的生物學功能方面起重要作用.間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用 電

29、突觸(electronic junction) 快速實現(xiàn)細胞間信號通訊 間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細胞分化過程中的作用間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細胞分化過程中的作用 胚胎發(fā)育中細胞間的偶聯(lián)提供信號物質(zhì)的通路, 從而為某一 特定細胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。 腫瘤細胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似 “腫瘤抑制因子”。 降低胞質(zhì)中的降低胞質(zhì)中的pHpH值和提高自由值和提高自由CaCa2+2+的濃的濃度都可以使其通透性降低度都可以使其通透性降低間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào)間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào) 控及細胞外化學信號

30、的調(diào)控控及細胞外化學信號的調(diào)控3.1 胞間連絲結(jié)構(gòu)胞間連絲結(jié)構(gòu) 相鄰細胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑相鄰細胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑20-40nm20-40nm的管狀結(jié)構(gòu)。的管狀結(jié)構(gòu)。3.2 胞間連絲的功能胞間連絲的功能實現(xiàn)細胞間由信號介導的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運。實現(xiàn)細胞間由信號介導的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運。實現(xiàn)細胞間的電傳導。實現(xiàn)細胞間的電傳導。在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細胞間的物質(zhì)運輸。細胞間的物質(zhì)運輸。同種類型細胞間的彼此識別和粘連是許多組織同種類型細胞間的彼此識別和粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細胞與細胞間的識別和粘連結(jié)構(gòu)的基本特征。細胞與細胞間的識

31、別和粘連是由組織特異的細胞表面標記所介導的。是由組織特異的細胞表面標記所介導的。糖脂：糖脂：大部分組織特異的細胞表面標記。大部分組織特異的細胞表面標記。MHC蛋白：蛋白：為單次夸膜的整合膜蛋白，為單次夸膜的整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細胞骨架成分相連。在胞內(nèi)與細胞骨架成分相連。鈣粘蛋白（鈣粘蛋白（Cadherins） 選擇素（選擇素（Selectin）免疫球蛋白超家族的免疫球蛋白超家族的CAM(Ig Superfamily， IgSF)整聯(lián)蛋白（整聯(lián)蛋白（Integrins）質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導細胞間的粘著。質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導細胞間的粘著。 Cadherins： 屬同親性依賴屬同親性依賴Ca2+

32、的細胞粘連糖蛋白，介的細胞粘連糖蛋白，介導依賴導依賴Ca2+的細胞粘著和從的細胞粘著和從ECM到細胞質(zhì)傳到細胞質(zhì)傳遞信號。對胚胎發(fā)育中的細胞識別、遷移和遞信號。對胚胎發(fā)育中的細胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作用。（用。（30多個成員的糖蛋白家族）多個成員的糖蛋白家族） E- Cadherins(epithelial), N- Cadherins(neural) ， P- Cadherins(placental)， 橋粒鈣粘素。橋粒鈣粘素。 Selectin： 屬異親性依賴于屬異親性依賴于Ca2+的能與特異糖基識的能與特異糖基識 別并相結(jié)

33、合的糖蛋白，其胞外部分具有凝別并相結(jié)合的糖蛋白，其胞外部分具有凝 集素樣結(jié)構(gòu)域集素樣結(jié)構(gòu)域(lectin-like domain)。 主要參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的主要參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的 識別與粘著。識別與粘著。 P(Platelet)選擇素、選擇素、 E(Endothelial)選擇素選擇素 L(Leukocyte)選擇素。選擇素。 Ig-Superfamily，IgSF： 分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類似的結(jié)分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域的構(gòu)域的CAM超家族。介導同親性細胞粘著超家族。介導同親性細胞粘著或介導異親性細胞粘著或介導異親性細胞粘著,但其粘著作用不依但其粘著

34、作用不依賴賴Ca2+，其中，其中N-CAMs 在神經(jīng)組織細胞間的在神經(jīng)組織細胞間的粘著中起主要作用。粘著中起主要作用。 Integrins： 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(fā)現(xiàn)蛋白。人體細胞中已發(fā)現(xiàn)24種種 亞基亞基和和9種種 亞基亞基，可與不同的配體結(jié)合，可與不同的配體結(jié)合，從而介導細胞與基質(zhì)、細胞與細胞之從而介導細胞與基質(zhì)、細胞與細胞之間的粘著。間的粘著。 細胞中主要的粘連分子家族細胞中主要的粘連分子家族 與細胞錨定連接相關(guān)的粘連分子與細胞錨定連接相關(guān)的粘連分子 非錨定連接（非錨定連接（nonjunctional nonjunctiona

35、l adhesionadhesion）的細胞粘連分子及其作用部位）的細胞粘連分子及其作用部位細胞與細胞連接主要成員Ca2+或Mg2+依賴性胞內(nèi)骨架成分與細胞連接關(guān)系鈣粘素選擇素免疫球蛋白類血細胞整合素E、N、P- 鈣粘素橋粒鈣粘素P-選擇素N-細胞粘著分子Lb2+-+Actin纖維中等纖維 Actin 纖維粘著帶橋粒 - - -細胞與基質(zhì)連接 整合素 質(zhì)膜蛋白聚糖約20種類型6b4Syndecans+-Actin 纖維中等纖維Actin 纖維粘著斑半橋粒 - 細胞中主要的粘連分子家族細胞中主要的粘連分子家族 細胞連接類型粘連分子胞外胞內(nèi)某些結(jié)合蛋白細胞骨架類型 細胞與細胞連接橋粒 鈣粘素 de

36、smogleins desmocollins 相鄰細胞的鈣粘素 desmoplakins plakoglobin中等纖維粘著帶鈣粘素(E-鈣粘素)同上VinculinCatenin微絲 細胞與胞外基質(zhì)連接半橋粒整合素（64）胞外基質(zhì)蛋白(基底膜蛋白） desmoplakin- like蛋白中等纖維粘著斑整合素 胞外基質(zhì)蛋白talinvinculin-actinin 微絲 細胞外基質(zhì)的概及功能念細胞外基質(zhì)的概及功能念 細胞外基質(zhì)的成分細胞外基質(zhì)的成分 真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)動物細胞動物細胞 結(jié)構(gòu)蛋白：結(jié)構(gòu)蛋白：膠原和彈性蛋白膠原和彈性蛋白 糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖

37、粘連糖蛋白：粘連糖蛋白：纖粘連蛋白和層粘連蛋白纖粘連蛋白和層粘連蛋白 基膜與細胞外被基膜與細胞外被植物細胞植物細胞 植物細胞壁植物細胞壁膠原是胞外基質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)成份之一，動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白，占人體蛋白總量的25以上。 膠原類型及其在組織中的分布膠原類型及其在組織中的分布 膠原的分子結(jié)構(gòu)膠原的分子結(jié)構(gòu) 膠原的合成與組裝膠原的合成與組裝 膠原的組織膠原的組織 膠原的功能膠原的功能 糖胺聚糖糖胺聚糖 (glycosaminoglycan,GAGs) 蛋白聚糖蛋白聚糖 (proteoglycan) 纖粘連蛋白纖粘連蛋白(fibronectin) 層粘連蛋白層粘連蛋白(laminin) 彈性蛋白是

38、彈性纖維的主要成分；主要存在于彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要存在于脈管壁及肺。脈管壁及肺。彈性纖維與膠原纖維共同存在彈性纖維與膠原纖維共同存在,分別賦予組織以分別賦予組織以彈性及抗張性。彈性及抗張性。彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有兩彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有兩個明顯的特征個明顯的特征:構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài)構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài);通過通過Lys殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 細胞壁的化學組成與結(jié)構(gòu)細胞壁的化學組成與結(jié)構(gòu) 初生細胞壁與次生細胞壁初生細胞壁與次生細胞壁 植物細胞壁的功能植物細胞壁的功能細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì)(extracellular matri

39、x) 指分布于細胞外空間指分布于細胞外空間, 由細胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)由細胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu) 成的成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要功能主要功能 構(gòu)成支持細胞的框架，負責組織的構(gòu)建。構(gòu)成支持細胞的框架，負責組織的構(gòu)建。 胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細胞微環(huán)境從改變細胞微環(huán)境從 而對與其接觸的細胞的存活、遷移、增殖、分化、而對與其接觸的細胞的存活、遷移、增殖、分化、 形態(tài)以及其他功能產(chǎn)生重要的調(diào)控作用。形態(tài)以及其他功能產(chǎn)生重要的調(diào)控作用。 胞外基質(zhì)的信號功能胞外基質(zhì)的信號功能 。基膜位置基膜位置 位于上皮層的基底面，將上皮細胞與結(jié)締組織位于上皮層的基底面，將上

40、皮細胞與結(jié)締組織分開。分開?；こ煞只こ煞?型膠原型膠原 、蛋白聚糖、層粘連蛋白以及巢蛋、蛋白聚糖、層粘連蛋白以及巢蛋白白基膜功能基膜功能 對組織起支撐作用；對組織起支撐作用； 調(diào)節(jié)分子以及細胞運動和滲透性屏障。調(diào)節(jié)分子以及細胞運動和滲透性屏障。 細胞外被細胞外被 細胞外被細胞外被(cell coat)又稱糖萼又稱糖萼(glycocalyx)指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，實際指細胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或質(zhì)，實際指細胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類分子共價結(jié)合的寡糖鏈。脂類分子共價結(jié)合的寡糖鏈。功能功能1.1.細胞識別：細胞識別：寡糖鏈的單糖殘基具有一定的排列

41、寡糖鏈的單糖殘基具有一定的排列順序形成識別的分子基礎(chǔ)，細胞表面有寡糖的專順序形成識別的分子基礎(chǔ)，細胞表面有寡糖的專一受體。實質(zhì)是分子識別一受體。實質(zhì)是分子識別2.2.血型抗原血型抗原3.3.酶：酶：糖蛋白糖蛋白4.4.對膜蛋白起保護作用對膜蛋白起保護作用5.5.幫助蛋白質(zhì)正確折疊，維持正確的三維構(gòu)象幫助蛋白質(zhì)正確折疊，維持正確的三維構(gòu)象 生物種類 細胞外 結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)纖維 水化基質(zhì) 組分 粘連分子 動物 細 胞植 物細 胞細胞外 基質(zhì)細胞壁 膠原彈性蛋白 纖維素 蛋白聚糖 半纖維素伸展蛋白 纖粘連蛋白層粘連蛋白 果膠質(zhì) 膠原是細胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白。型膠原含量最豐富,形成類似的纖維

42、結(jié)構(gòu)，但并非所有膠原都形成纖維。型膠原纖維束型膠原纖維束, , 主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中，具有很強的抗張強度。骨中，具有很強的抗張強度。型膠原主要存在于軟骨中。型膠原主要存在于軟骨中。型膠原形成微細的原纖維網(wǎng)，廣泛分布于伸展性型膠原形成微細的原纖維網(wǎng)，廣泛分布于伸展性的組織，如疏松結(jié)締組織中。的組織，如疏松結(jié)締組織中。型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)，是基膜的主要成分型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)，是基膜的主要成分及支架。及支架。 膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原原膠原；原膠原是由三條肽鏈盤繞成的原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)三股螺旋結(jié)構(gòu)；原

43、膠原肽鏈具有原膠原肽鏈具有Gly-x-y重復序列，對膠原纖重復序列，對膠原纖維的高級結(jié)構(gòu)的形成是重要的；維的高級結(jié)構(gòu)的形成是重要的； 在膠原纖維內(nèi)部在膠原纖維內(nèi)部,原膠原蛋白分子呈原膠原蛋白分子呈1/4交替交替平行排列，形成周期性橫紋。平行排列，形成周期性橫紋。 前體肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，并形成前原膠原 (preprocollagen) 前原膠原(preprocollagen)是原膠原的前體和分泌形式。 在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成、加工與組裝，經(jīng)高爾基體分泌。前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶 作用, 分別切去N-末端前肽及C-末端前肽, 成為原膠 原（procollagen）。原膠原進而聚合

44、裝配成膠原原纖維（collagen fibril） 和膠原纖維（collagen fiber）。 膠原在胞外基質(zhì)中含量最高，剛性及抗張力強度最膠原在胞外基質(zhì)中含量最高，剛性及抗張力強度最 大，構(gòu)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細胞外基質(zhì)中的大，構(gòu)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細胞外基質(zhì)中的 其它組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復合體。其它組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復合體。在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適以適 應(yīng)特定功能的需要。應(yīng)特定功能的需要。 膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號 傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。 糖胺聚糖是由重復的二糖單位構(gòu)成的不分支長鏈多糖糖胺聚糖是由重復的二糖單位構(gòu)成的不分支長鏈多糖二糖單位之一是氨基己糖 氨基葡萄糖或氨基半乳糖 + 糖醛酸糖胺聚糖: 透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素和硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素和硫酸角質(zhì)素等。透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)及其生物學功能及其生物學功能透明質(zhì)酸是增殖細胞和遷移細胞的胞外基質(zhì)主要成 分,也是蛋白聚糖的主要結(jié)構(gòu)組分透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作用 透明質(zhì)酸使細胞保持彼此分離,使細胞易于運動遷 移和