細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)說課

1、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),Cellular Signal Transduction,參考書目,細(xì)胞生物學(xué) 細(xì)胞生物學(xué)在線教程 /book/ 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（第三版），孫大業(yè)，科學(xué)出版社,第一章,細(xì)胞連接與細(xì)胞外基質(zhì) cell junction and extracellular matrix,目的要求】 1掌握細(xì)胞連接的概念和種類；細(xì)胞外基質(zhì)的概念及種類。 2熟悉各種細(xì)胞連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 3了解各種細(xì)胞連接存在的部位及功能；細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)功能,教學(xué)內(nèi)容】 一、細(xì)胞連接的類型和特點(diǎn) （一）封閉連接 （二）錨定連接 1黏著帶與黏著斑2橋粒與半橋粒 （三）通訊連接 1間隙連接2化學(xué)突觸 二、細(xì)胞外基質(zhì)概述 1

2、細(xì)胞外基質(zhì)概念2細(xì)胞外基質(zhì)種類3細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)功能,一、細(xì)胞連接的類型和特點(diǎn),細(xì)胞是機(jī)體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。 機(jī)體行使的每一項(xiàng)功能都是多個(gè)細(xì)胞之間甚至多種細(xì)胞之間協(xié)同作用的結(jié)果。 細(xì)胞間聯(lián)系的基本形式,接觸型,非接觸型,細(xì)胞連接的概念： 在相鄰細(xì)胞表面形成的連接結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)細(xì)胞的機(jī)械聯(lián)系和組織的牢固性，同時(shí)協(xié)助細(xì)胞間的代謝活動(dòng)，這些結(jié)構(gòu)稱為細(xì)胞（間）連接,細(xì)胞連接的種類,細(xì)胞連接的概況,一）封閉連接（occluding junction,即緊密連接（tight junction），又稱閉鎖小帶（zonula occludens）。 存在部位：各種上皮細(xì)胞管腔面細(xì)胞間隙頂端。 分布：消化道

3、上皮、膀胱上皮、腦毛細(xì)血管內(nèi)皮以及睪丸支持細(xì)胞之間等,緊密連接的電鏡圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成： 相鄰細(xì)胞膜形成24個(gè)點(diǎn)狀融合，形成一條封閉帶，融合處細(xì)胞間隙消失。 相鄰細(xì)胞由跨膜連接糖蛋白組成對(duì)合的封閉鏈稱嵴線，嵴線相互交聯(lián)封閉了細(xì)胞之間的空隙,緊密連接的模式圖,功能： 封閉上皮細(xì)胞的間隙，防止可溶性物質(zhì)的反滲，保證機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定 。 隔開細(xì)胞膜兩端不同功能的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，保證物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向性。 機(jī)械性細(xì)胞連接,二）錨定連接 (anchoring junction,1. 黏著帶與黏著斑 （1）黏著帶(adhesion belt)，又稱中間連接(intermediate junction)。 存在部

4、位：呈帶狀環(huán)繞細(xì)胞頂部，位于上皮細(xì)胞的緊密連接下方 。 分布：在上皮細(xì)胞間和心肌細(xì)胞間多見,黏著帶的電鏡圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成： 相鄰細(xì)胞間有約1520nm的間隙，間隙中有一種稱鈣黏素（cadherin）的跨膜連接糖蛋白，與質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的幾種附著蛋白結(jié)合。 相鄰細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白絲束通過鈣黏素和附著蛋白編織成了一個(gè)廣泛的網(wǎng)絡(luò)，把相鄰細(xì)胞聯(lián)合在一起,黏著帶的模式圖,功能： 有黏著作用； 保持細(xì)胞形狀； 傳遞細(xì)胞收縮力,2）黏著斑（adhesion plaque） 位于細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間，通過整合素（integrin）把細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白束和基質(zhì)連接起來。 它與黏著斑的區(qū)別： 是黏著斑結(jié)構(gòu)的一半； 穿膜連接蛋

5、白為整合素,2. 橋粒與半橋粒 （1）橋粒（desmosome） 存在部位：在上皮細(xì)胞黏著帶的下方間隙頂端。 分布：易受摩擦的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞之間和心肌中,橋粒的電鏡圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成： 相鄰細(xì)胞間有30nm的間隙，形成一種紐扣狀的結(jié)構(gòu)。 相鄰細(xì)胞中的中間纖維通過細(xì)胞質(zhì)斑和膜間隙內(nèi)的鈣粘素構(gòu)成了穿胞細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò),橋粒的模式圖,功能： 橋粒是最牢固的一種細(xì)胞連接，起固定和支持作用,2）半橋粒（hemidesmosome） 在結(jié)構(gòu)上類似橋粒，位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間。 它與橋粒的區(qū)別： 是橋粒結(jié)構(gòu)的一半； 穿膜連接蛋白為整合素； 細(xì)胞內(nèi)的附著蛋白為角蛋白,三）通訊

6、連接（communicating junction,1. 間隙連接（gap junction） 分布：除骨骼肌細(xì)胞及循環(huán)血細(xì)胞外的細(xì)胞之間,間隙連接的電鏡圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成： 在連接處相鄰細(xì)胞間有24nm的縫隙，在間隙與兩層質(zhì)膜中有大量蛋白質(zhì)顆粒，是構(gòu)成間隙連接的基本單位，稱連接子（connexon），由6個(gè)相同或相似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞而成，直徑8nm，中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道,間隙連接的模式圖,功能： 1. 代謝偶聯(lián)：小分子代謝物和信號(hào)分子可通過連接子的通道，由一個(gè)細(xì)胞進(jìn)入相鄰的另一個(gè)細(xì)胞。 2. 電偶聯(lián)：無須依賴神經(jīng)遞質(zhì)或信息物質(zhì)即可將一些細(xì)胞的電興奮活動(dòng)傳遞到相鄰的細(xì)胞。 3

7、. 參與細(xì)胞分化：胚胎發(fā)育的早期，細(xì)胞間通過間隙連接相互協(xié)調(diào)發(fā)育和分化,2. 化學(xué)突觸（synapse） 存在部位：可興奮細(xì)胞間 。 作用：通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)興奮。 組成： 突觸前膜(presynaptic membrane) 突觸后膜(postsynaptic membrane) 突觸間隙(synaptic cleft,化學(xué)突觸的電鏡圖,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及形成： 突觸小體內(nèi)有許多囊泡，稱突觸小泡(synaptic vesicle)，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳到突觸前膜，突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)，為突觸后膜的受體接受（配體門通道），引起突觸后膜離子通透性改變，膜去極化或超極化,化學(xué)突觸的模式圖,二、細(xì)

8、胞外基質(zhì),一）細(xì)胞外基質(zhì)概述,1. 概念 細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）是指由細(xì)胞分泌的，位于上皮或內(nèi)皮細(xì)胞下層和結(jié)締組織細(xì)胞周圍，為組織、器官提供力學(xué)支持和物理強(qiáng)度，并對(duì)細(xì)胞的黏附、遷移、增殖和分化等活動(dòng)以及胚胎發(fā)生等產(chǎn)生影響的物質(zhì),細(xì)胞外基質(zhì),上皮組織的細(xì)胞外基質(zhì),2. 細(xì)胞外基質(zhì)種類 （1）膠原（collagen） 是由多種糖蛋白分子組成的家族,2）蛋白多糖（proteoglycan） 由一個(gè)核心蛋白分子與多個(gè)糖氨多糖側(cè)鏈結(jié)合而成的大分子復(fù)合物。通過其分子篩形成基質(zhì)防御屏障,1）硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS） 由葡萄糖醛酸與N-

9、乙酰半乳糖胺通過-1,3連接構(gòu)成基本的重復(fù)單位。第4或6位硫酸化,2）硫酸皮膚素（dermatan sulfate） 含有一個(gè)或多個(gè)艾杜糖酸殘基的硫酸軟骨素鏈,3）硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS） 由葡萄糖醛酸與N-乙酰葡糖胺通過-1,4連接，兩個(gè)殘基可在O-或N-位點(diǎn)上發(fā)生廣泛的硫酸化修飾,4）硫酸角質(zhì)素（keratan sulfate） 半乳糖與N-乙酰葡糖胺通過-1,4連接，每個(gè)殘基的第6位上發(fā)生硫酸化修飾,5）透明質(zhì)酸（hyaluronan，HA） 數(shù)量不定的多聚體葡糖酸與N-乙酰葡糖胺通過-1,3連接構(gòu)成,3）糖蛋白（glycoprotein） 黏附性糖蛋白：與細(xì)

10、胞的黏附及遷移有關(guān)。 骨相關(guān)基質(zhì)糖蛋白：調(diào)節(jié)離子濃度。 彈性蛋白相關(guān)糖蛋白：在彈性蛋白的沉積過程中具有重要影響,3. 細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)功能 （1）機(jī)械支持功能 細(xì)胞外基質(zhì)是構(gòu)成基膜和結(jié)締組織及各種器官被膜的主要成分，具有維持機(jī)體結(jié)構(gòu)的完整性和為機(jī)體提供支架結(jié)構(gòu)的作用,2）參與細(xì)胞黏附與遷移 細(xì)胞外基質(zhì)分子中的細(xì)胞黏附位點(diǎn)與細(xì)胞膜上的相應(yīng)的受體特異性結(jié)合，觸發(fā)跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，對(duì)細(xì)胞的基因表達(dá)及細(xì)胞表型和功能產(chǎn)生影響,整合素,3）參與細(xì)胞增殖與分化 某些類型的細(xì)胞外基質(zhì)如成纖維細(xì)胞生長因子具有促有絲分裂原的功能，通過促進(jìn)層粘連蛋白的合成與釋放，進(jìn)一步刺激神經(jīng)細(xì)胞的增殖與分化,二）膠原（collag

11、en） 1. 膠原的分子生物學(xué),2. 膠原生物合成的特殊性 翻譯后加工和修飾： Pro、Lys羥基化 羥賴氨酸糖基化 Tyr硫酸化 二硫鍵的形成 鏈間組合等,3. 膠原的生物學(xué)功能 主要是支持和抗拉力,三）纖連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N） 1. 纖連蛋白的分子生物學(xué),2. 纖連蛋白的生物學(xué)功能 （1）參與細(xì)胞的黏附與遷移 細(xì)胞的黏附與遷移是細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)行特異性識(shí)別、結(jié)合與作用的結(jié)果，這在胚胎發(fā)育、組織形成、損傷修復(fù)和腫瘤細(xì)胞的浸潤中起重要作用,2）纖連蛋白與心血管系統(tǒng) FN在心血管系統(tǒng)的正常發(fā)育、正常生理機(jī)能的維持中起重要作用，并且與心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展之間也有極為密切的聯(lián)系,

12、3）纖連蛋白與結(jié)締組織衰老性疾病 結(jié)締組織衰老性疾病以動(dòng)脈粥樣硬化、骨質(zhì)疏松以及骨關(guān)節(jié)炎等最為常見。這些結(jié)締組織的變化主要影響蛋白多糖和膠原網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)N的質(zhì)和量的改變也與之有關(guān),4）纖連蛋白與腫瘤轉(zhuǎn)移,四）層粘連蛋白（laminin ，LN ） 1.層粘連蛋白的分子生物學(xué),2. 層粘連蛋白的生物學(xué)功能 基底膜的主要組成成分； 細(xì)胞黏附功能； 促進(jìn)大多數(shù)類型細(xì)胞的生長； 在形態(tài)學(xué)發(fā)生中有重要作用； 對(duì)腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移有促進(jìn)作用,五）彈性蛋白（elastin） 1. 彈性蛋白的分子生物學(xué),2. 彈性蛋白的生物學(xué)功能 形成彈性纖維。借助其彈性回縮作用，在維持呼吸和血壓，保持持續(xù)的血液灌注以及皮膚的彈性

13、等方面有重要意義； 促進(jìn)細(xì)胞黏附,六）親玻粘連蛋白（vitronectin） 1.親玻粘連蛋白的分子生物學(xué),2.親玻粘連蛋白的生物學(xué)功能 通過與膜上相應(yīng)的受體結(jié)合，在細(xì)胞黏附、細(xì)胞遷移、補(bǔ)體結(jié)合、凝血鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、纖維溶解反應(yīng)、止血、腫瘤轉(zhuǎn)移、神經(jīng)元軸突生長等過程中都具有十分重要的作用,七）粘結(jié)蛋白（entactin） 1. 粘結(jié)蛋白的分子生物學(xué),2. 粘結(jié)蛋白的生物學(xué)功能 主要與基底膜各種蛋白分子結(jié)合，在基底膜的形成過程中具有十分重要的作用； 對(duì)細(xì)胞功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，在血管形成、損傷的修復(fù)、肝纖維化的發(fā)生、細(xì)胞的黏附及遷移以及腫瘤細(xì)胞的外向侵襲等過程中有重要意義,八）串珠聚糖蛋白（perlecan）

14、 1.串珠聚糖蛋白的分子生物學(xué),2.串珠聚糖蛋白的生物學(xué)功能 與基膜中的膠原和層粘連蛋白作用，構(gòu)成基膜的基本結(jié)構(gòu)； 因其帶負(fù)電荷，使基膜具有電荷選擇性超濾功能； 介導(dǎo)細(xì)胞間的黏附，參與細(xì)胞之間的相互作用,九）凝血酶應(yīng)答蛋白（thrombospondin，TSP） 是指血小板顆粒受到凝血酶刺激后釋放的一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白,1.凝血酶應(yīng)答蛋白的分子生物學(xué),2. 凝血酶應(yīng)答蛋白的生物學(xué)意義 介導(dǎo)細(xì)胞的黏附、擴(kuò)散與遷移； 抑制體內(nèi)新血管形成； 對(duì)細(xì)胞內(nèi)骨架重排有一定作用； 在止血過程中具有十分重要的作用； 參與損傷修復(fù),十）馮威勒布蘭德因子（vonWillebrand factor，vWF） 1. 馮威勒布蘭德因子的分子生物學(xué),2. 馮威勒布蘭德因子的生物學(xué)功能 在血管損傷處誘導(dǎo)血小板黏附和血栓形成，同時(shí)與凝血因子前體結(jié)合成- vWF復(fù)合物，誘發(fā)止血過程； 與腫瘤細(xì)胞的黏附以及腫瘤的轉(zhuǎn)移過程關(guān)系密切,十一）骨鈣蛋白、骨連蛋白與骨橋蛋白 1. 骨鈣蛋白（osteocalcin