細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面

CELLBIOLOGY細(xì)胞生物學(xué)C第一章 緒論第二章 細(xì)胞基本知識(shí)概要第三章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法第四章 細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面第五章 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸與信號(hào)傳遞第六章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)第七章 細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換第八章 細(xì)胞核與染色體第九章 核糖體第十章細(xì)胞骨架第十一章 細(xì)胞增殖及其調(diào)控第十二章 細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控第十三章 細(xì)胞衰老與凋亡第四章細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面

第一節(jié)

細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

第二節(jié)細(xì)胞連接

第三節(jié)細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜（plasmamembrane）又稱(chēng)質(zhì)膜，是包在細(xì)胞最外層，與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的生物膜。圍繞各種細(xì)胞器的膜，稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)膜。質(zhì)膜和內(nèi)膜在起源、結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的等方面具有相似性，故總稱(chēng)為生物膜（biomembrane）。生物膜是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。質(zhì)膜表面寡糖鏈形成細(xì)胞外被（cellcoat）或糖萼（glycocalyx）。質(zhì)膜下的表層溶膠中具有細(xì)胞骨架成分組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，除對(duì)質(zhì)膜有支持作用外，還與維持質(zhì)膜的功能有關(guān)，所以這部分細(xì)胞骨架又稱(chēng)為膜骨架。細(xì)胞外被、質(zhì)膜和表層胞質(zhì)溶膠構(gòu)成細(xì)胞表面。一、概念E.Overton1895發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂肪的物質(zhì)很容易透過(guò)植物的細(xì)胞膜，而不溶于脂肪的物質(zhì)不易透過(guò)細(xì)胞膜，因此推測(cè)細(xì)胞膜由連續(xù)的脂類(lèi)物質(zhì)組成。E.Gorter&F.Grendel1925用有機(jī)溶劑提取了人的紅細(xì)胞質(zhì)膜的脂類(lèi)成分，將其鋪展在水面，測(cè)出膜脂展開(kāi)的面積二倍于細(xì)胞表面積，因而推測(cè)細(xì)胞膜由雙層脂分子組成。二、質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的研究簡(jiǎn)史3、J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，推測(cè)膜中含有蛋白質(zhì)。提出蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的三明治式的質(zhì)膜模型。4、J.D.Robertson1959用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)，它由厚約3.5nm的雙層脂分子（明帶）和內(nèi)外表面各厚約2nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成(暗帶），總厚約7.5nm。認(rèn)為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質(zhì)通道，供親水物質(zhì)通過(guò)，發(fā)展了三明治模型，提出蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)的單位膜模型。5、S.J.Singer&G.Nicolson1972根據(jù)免疫熒光技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)的研究結(jié)果，提出了“流動(dòng)鑲嵌模型”。強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性和膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)性。流動(dòng)鑲嵌模型結(jié)構(gòu)示意圖

6、脂筏模型（lipidraftsmodel）（1997）是富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域(microdomain）。約70nm左右，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的外小頁(yè)。介于無(wú)序液體與液晶之間，稱(chēng)為有序液體（Liquid-ordered）。在低溫下這些區(qū)域能抵抗非離子去垢劑的抽提，稱(chēng)為抗去垢劑膜（detergent-resistantmembranes，DRMs）。就像一個(gè)蛋白質(zhì)停泊的平臺(tái)，與膜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。Mechanismsofraftclustering.(a)Rafts(red)aresmallattheplasmamembrane,containingonlyasubsetofproteins.(b)Raftsizeisincreasedbyclustering,leadingtoanewmixtureofmolecules.Thisclusteringcanbetriggeredindifferentway.Overton(1890s):LipidnatureofPM;19591972三、生物膜結(jié)構(gòu)特征1、細(xì)胞膜由流動(dòng)的雙脂層和嵌在其中的蛋白質(zhì)組成。膜的流動(dòng)性是生物膜的基本特征之一,是細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件。2、磷脂分子以疏水性尾部相對(duì)，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架；3、蛋白質(zhì)或嵌在雙脂層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個(gè)雙脂層，表現(xiàn)出分布的不對(duì)稱(chēng)性。膜蛋白是賦予生物膜功能的主要決定者；4、磷脂雙分子層是組成生物膜的基本結(jié)構(gòu)成分,尚未發(fā)現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)中起組織作用的蛋白；四、膜脂——生物膜的基本組成成分（一）成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇三種類(lèi)型。磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）；分為二類(lèi):

甘油磷脂和鞘磷脂，主要特征：

①具有一個(gè)極性頭部和兩個(gè)非極性的尾部（心磷脂除外）；②脂肪酸碳鏈碳原子為偶數(shù),大多數(shù)由16,18或20個(gè)組成；③含有飽和脂肪酸(如軟脂酸)和不飽和脂肪酸(如油酸)；糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核細(xì)胞的質(zhì)膜上（5％以下）,神經(jīng)細(xì)胞糖脂含量較高；膽固醇和中性脂類(lèi)：膽固醇存在于真核細(xì)胞膜上（30%以下），對(duì)增加膜的穩(wěn)定性以及降低水溶性物質(zhì)通透性起重要作用。細(xì)菌質(zhì)膜不含有膽固醇，但某些細(xì)菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂類(lèi)。沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)（基本運(yùn)動(dòng)方式）,其擴(kuò)散系數(shù)為10-8cm2/s；脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)；脂分子尾部的擺動(dòng)；雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生頻率還不到脂分子側(cè)向交換頻率的10－10。但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,新合成的磷脂分子翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻率很高。（二）膜脂運(yùn)動(dòng)方式膜脂分子的運(yùn)動(dòng)(三）影響膜脂流動(dòng)性的因素膽固醇：膽固醇的含量增加會(huì)降低膜的流動(dòng)性。脂肪酸鏈的飽和度：脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和，使膜流動(dòng)性增加。脂肪酸鏈的鏈長(zhǎng)：長(zhǎng)鏈脂肪酸相變溫度高，膜流動(dòng)性降低。卵磷脂/鞘磷脂：該比例高則膜流動(dòng)性增加，是因?yàn)榍柿字扯雀哂诼蚜字?。其他因素：溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等。（三）脂質(zhì)體（liposome）脂質(zhì)體是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢(shì)而制備的人工膜。研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)；脂質(zhì)體中裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移；在臨床治療中,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體脂質(zhì)體的應(yīng)用：脂質(zhì)體的類(lèi)型

(a)水溶液中的磷脂分子團(tuán)； (b)球形脂質(zhì)體； (c)平面脂質(zhì)體膜； (d）用于疾病治療的脂質(zhì)體的示意圖(a)五、膜蛋白是膜功能的主要體現(xiàn)者。據(jù)估計(jì)核基因組編碼的蛋白質(zhì)中30%左右的為膜蛋白。根據(jù)膜蛋白與脂分子的結(jié)合方式，可分為：整合蛋白（integralprotein）：水不溶性蛋白外周蛋白（peripheralprotein）：水溶性蛋白脂錨定蛋白（lipid-anchoredprotein）。（一）膜蛋白的分類(lèi)整合蛋白為跨膜蛋白（tansmembraneproteins），是兩性分子。與膜的結(jié)合非常緊密，只有用去垢劑才能從膜上洗滌下來(lái)。去垢劑：是一端親水一端疏水的兩性小分子,是分離與研究膜蛋白的常用試劑。如離子型去垢劑SDS，非離子型去垢劑Triton-X100。SDSTriton-X100Theuseofmilddetergentsforsolubilizing,purifying,andreconstitutingfunctionalmembraneproteinsystems.整合蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域可以是1至多個(gè)疏水的α螺旋，形成親水通道的整合蛋白跨膜區(qū)域有兩種組成形式，一是由多個(gè)兩性α螺旋組成親水通道；二是由兩性β折疊組成親水通道。外周蛋白靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子的親水部分結(jié)合，因此只要改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度甚至提高溫度就可以從膜上分離下來(lái)，有時(shí)很難區(qū)分整合蛋白和外周蛋白，主要是因?yàn)橐粋€(gè)蛋白質(zhì)可以由多個(gè)亞基構(gòu)成，有的亞基為跨膜蛋白，有的則結(jié)合在膜的外部。脂錨定蛋白（lipid-anchoredprotein）可以分為兩類(lèi)：糖磷脂酰肌醇(glycophosphatidylinositol，GPI)連接的蛋白，GPI位于細(xì)胞膜的外小葉，用磷脂酶C（能識(shí)別含肌醇的磷脂）處理細(xì)胞，能釋放出結(jié)合的蛋白。許多細(xì)胞表面的受體、酶、細(xì)胞粘附分子和引起羊瘙癢病的PrPC都是這類(lèi)蛋白。另一類(lèi)脂錨定蛋白與插入質(zhì)膜內(nèi)小葉的長(zhǎng)碳?xì)滏溄Y(jié)合。Figure10-13.Sixwaysinwhichmembraneproteinsassociatewiththelipidbilayer.Mosttrans-membraneproteinsarethoughttoextendacrossthebilayerasasingleahelix(1)orasmultipleahelices(2);someofthese"single-pass"and"multipass"proteinshaveacovalentlyattachedfattyacidchaininsertedinthecytoplasmicmonolayer(1).Othermembraneproteinsareattachedtothebilayersolelybyacovalentlyattachedlipid-eitherafattyacidchainorprenylgroup-inthecytoplasmicmonolayer(3)or,lessoften,viaanoligosaccharide,toaminorphospholipid,phosphatidylinositol,inthenoncytoplasmicmonolayer(4).Finally,manyproteinsareattachedtothemembraneonlybynoncovalentinteractionswithothermembraneproteins(5)and(6).Howthestructurein(3)isformedisillustratedinFigure10-14.Membraneproteins①,②integralprotein；③,④lipid-anchoredprotein；⑤,⑥peripheralproteinFigure10-14.Thecovalentattachmentofeitheroftwotypesoflipidgroupscanhelplocalizeawater-solubleproteintoamembraneafteritssynthesisinthecytosol.

(A)Afattyacidchain(eithermyristicorpalmiticacid)isattachedviaanamidelinkagetoanamino-terminalglycine.(B)Aprenylgroup(eitherfarnesyloralongergeranylgeranylgroup-bothrelatedtocholesterol)isattachedviaathioetherlinkagetoacysteineresiduethatisfourresiduesfromthecarboxylterminus.Followingthisprenylation,theterminalthreeaminoacidsarecleavedoffandthenewcarboxylterminusismethylatedbeforeinsertionintothemembrane.Thestructuresoftwolipidanchorsareshownunderneath:(C)amyristylanchor(a14-carbonsaturatedfattyacidchain),and(D)afarnesylanchor(a15-carbonunsaturatedhydrocarbonchain).膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心的相互作用?？缒そY(jié)構(gòu)域兩端攜帶正電荷的氨基酸殘基與磷脂分子帶負(fù)電的極性頭形成離子鍵，或帶負(fù)電的氨基酸殘基通過(guò)Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子與帶負(fù)電的磷脂極性頭相互作用。某些膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基上共價(jià)結(jié)合脂肪酸分子，插入脂雙層之間，進(jìn)一步加強(qiáng)膜蛋白與脂雙層的結(jié)合力，還有少數(shù)蛋白與糖脂共價(jià)結(jié)合。（二）內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式（三）膜蛋白的分子運(yùn)動(dòng)主要有側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散兩種運(yùn)動(dòng)方式?？捎霉饷撋謴?fù)技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)檢測(cè)側(cè)向擴(kuò)散。膜蛋白的側(cè)向運(yùn)動(dòng)受細(xì)胞骨架的限制，破壞微絲的藥物如細(xì)胞松弛素B能促進(jìn)膜蛋白的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。膜流動(dòng)性的生理意義質(zhì)膜的流動(dòng)性是保證其正常功能的必要條件。當(dāng)膜的流動(dòng)性低于一定的閾值時(shí)，許多酶的活動(dòng)和跨膜運(yùn)輸將停止，反之如果流動(dòng)性過(guò)高，又會(huì)造成膜的溶解。膜的流動(dòng)性受多種因素影響；細(xì)胞骨架不但影響膜蛋白的運(yùn)動(dòng)，也影響其周?chē)哪ぶ牧鲃?dòng)。膜蛋白與膜脂分子的相互作用也是影響膜流動(dòng)性的重要因素。利用細(xì)胞融合技術(shù)觀察蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)

Figure10-34.Experimentdemonstratingthemixingofplasmamembraneproteinsonmouse-humanhybridcells.

Themouseandhumanproteinsareinitiallyconfinedtotheirownhalvesofthenewlyformedheterocaryonplasmamembrane,buttheyintermixwithtime.Thetwoantibodiesusedtovisualizetheproteinscanbedistinguishedinafluorescencemicroscopebecausefluoresceinisgreenwhereasrhodamineisred.(BasedonobservationsofL.D.FryeandM.Edidin,J.CellSci.7:319-335)Figure10-35.Antibody-inducedpatchingandcappingofacell-surfaceproteinonawhitebloodcell.Thebivalentantibodiescross-linktheproteinmoleculestowhichtheybind.Thiscausesthemtoclusterintolargepatches,whichareactivelyswepttothetailendofthecelltoforma"cap."Thecentrosome,whichgovernsthehead-tailpolarityofthecell,isshowninorange.成斑現(xiàn)象(patching)或成帽現(xiàn)象(capping)研究膜蛋白或膜脂流動(dòng)性的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一。

程序：

根據(jù)熒光恢復(fù)的速度可推算出膜蛋白或膜脂擴(kuò)散速度。（四）光脫色恢復(fù)技術(shù)(fluorescencerecoveryafterphotobleaching,FRAP)

ThelateraldiffusionofmembranelipidscandemonstratedexperimentallybyatechniquecalledFluorescenceRecoveryAfterPhotobleaching(FRAP).

用光脫色恢復(fù)技術(shù)觀察蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)六、膜的不對(duì)稱(chēng)性質(zhì)膜內(nèi)外兩層的組分和功能的差異，稱(chēng)為膜的不對(duì)稱(chēng)性。（一）細(xì)胞膜各部分的名稱(chēng)樣品經(jīng)冰凍斷裂處理后，細(xì)胞膜可從脂雙層中央斷開(kāi)，各斷面命名為：ES，細(xì)胞外表面（extrocytoplasmicsurface）；EF，細(xì)胞外小頁(yè)斷面（extrocytoplasmicface）；PS，原生質(zhì)表面（protoplasmicsurface）；PF，原生質(zhì)小頁(yè)斷面（protoplasmicface）。EFPF小鼠肝細(xì)胞膜冰凍蝕刻（二）膜脂的不對(duì)稱(chēng)性：同一種脂分子在脂雙層中呈不均勻分布，如：PC和SM主要分布在外小葉，PE和PS分布在內(nèi)小葉。用磷脂酶處理完整的人類(lèi)紅細(xì)胞，80%的PC降解，PE和PS分別只有20%和10%的被降解。膜脂的不對(duì)稱(chēng)性還表現(xiàn)在膜表面具有膽固醇和鞘磷脂等形成的微結(jié)構(gòu)域——脂筏。（三）膜蛋白的不對(duì)稱(chēng)性：膜蛋白的不對(duì)稱(chēng)性是指每種膜蛋白分子在細(xì)胞膜上都具有明確的方向性；膜蛋白的不對(duì)稱(chēng)性是生物膜完成復(fù)雜的在時(shí)間與空間上有序的各種生理功能的保證。（四）復(fù)合糖的不對(duì)稱(chēng)性：糖脂和糖蛋白只分布于細(xì)胞膜的外表面。是完成其生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。SM-鞘磷脂PC-卵磷脂PS-磷脂酰絲氨酸PE-磷脂酰乙醇氨P(pán)I-磷脂酰肌醇CI-膽固醇膜蛋白與糖蛋白的不對(duì)稱(chēng)性七、細(xì)胞質(zhì)膜的功能為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境;選擇性的物質(zhì)運(yùn)輸,包括代謝底物的輸入與代謝產(chǎn)物的排除,并伴隨著能量的傳遞;提供細(xì)胞識(shí)別位點(diǎn),并完成細(xì)胞內(nèi)外信息跨膜傳遞;為多種酶提供結(jié)合位點(diǎn),使酶促反應(yīng)高效而有序地進(jìn)行;介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的連接;質(zhì)膜參與形成具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)。1.Definetheboundariesofthecellanditsorganelles.2.Svidemechanismsforcell-to-cellcontact,communicationandadhesion八、骨架與細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)膜常常與膜下結(jié)構(gòu)(主要是細(xì)胞骨架系統(tǒng))相互聯(lián)系,協(xié)同作用,并形成細(xì)胞表面的某些特化結(jié)構(gòu)以完成特定的功能。（一）膜骨架指細(xì)胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),它參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。（二）紅細(xì)胞的生物學(xué)特性膜骨架賦予紅細(xì)胞質(zhì)膜既有很好的彈性又具有較高強(qiáng)度。膜骨架是質(zhì)膜下纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；位于細(xì)胞質(zhì)膜下約0.2μm厚的溶膠層。作用：維持質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。成熟的哺乳動(dòng)物血紅細(xì)胞沒(méi)有核和內(nèi)膜系統(tǒng)，是研究膜骨架的理想材料。紅細(xì)胞經(jīng)低滲處理，細(xì)胞破裂釋放出內(nèi)容物，留下一個(gè)保持原形的空殼，稱(chēng)為血影（ghost）。（三）紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架經(jīng)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析，血影成分主要有：血影蛋白(spectrin)：由結(jié)構(gòu)相似的α鏈、β鏈組成異二聚體，兩個(gè)二聚體頭與頭相接連形成四聚體。帶三蛋白：是陰離子載體，通過(guò)交換Cl－，使HCO3－進(jìn)入紅細(xì)胞。為二聚體，每個(gè)單體含929個(gè)氨基酸，跨膜12次。錨蛋白（ankyrin）：與血影蛋白和帶3蛋白的胞質(zhì)部相連，將血影蛋白網(wǎng)絡(luò)連接到質(zhì)膜上。血型糖蛋白：?jiǎn)未慰缒ぬ堑鞍?，約有131個(gè)氨基酸，N端在膜外側(cè)，結(jié)合16條寡糖鏈；C-端在胞質(zhì)面，鏈較短，與帶4.1蛋白相連。血型糖蛋白與MN血型有關(guān)，其功能尚不明確。紅細(xì)胞膜骨架的構(gòu)成：血影蛋白四聚體游離端與短肌動(dòng)蛋白纖維（約13～15單體）相連，形成血影蛋白網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)兩個(gè)錨定點(diǎn)固定在質(zhì)膜下方：通過(guò)帶4.1蛋白與血型糖蛋白連結(jié)；通過(guò)錨蛋白與帶3蛋白相連。這一骨架系統(tǒng)賦與了紅細(xì)胞質(zhì)膜的剛性與韌性，得以幾百萬(wàn)次地通過(guò)比它直徑還小的微血管、動(dòng)脈、靜脈。Adducin內(nèi)收蛋白第二節(jié)細(xì)胞連接細(xì)胞連接的功能分類(lèi)封閉連接錨定連接通訊連接細(xì)胞表面的粘連分子一、細(xì)胞連接分類(lèi)（一）封閉連接(occludingjunctions) 緊密連接(tightjunction)（二）錨定連接(anchoringjunctions)（三）通訊連接(communicatingjunctions) 間隙連接(gapjunction)； 神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸(chemicalsynapse)；植物細(xì)胞中的胞間連絲(plasmodesmata)。（一）封閉連接緊密連接是封閉連接的主要形式，主要存在于上皮細(xì)胞之間緊密連接的結(jié)構(gòu)

緊密連接的功能形成滲漏屏障，起重要的封閉作用；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同的膜功能；支持功能緊密連接嵴線(xiàn)中的兩類(lèi)蛋白： 封閉蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）； claudin蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)15種以上）緊密連接的結(jié)構(gòu)Figure

19-2

Theroleoftightjunctionsintranscellulartransport.

Transportproteinsareconfinedtodifferentregionsoftheplasmamembraneinepithelialcellsofthesmallintestine.Thissegregationpermitsavectorialtransferofnutrientsacrosstheepithelialsheetfromthegutlumentotheblood.Intheexampleshown,glucoseisactivelytransportedintothecellbyNa+-drivenglucosesymportsattheapicalsurface,anditdiffusesoutofthecellbyfacilitateddiffusionmediatedbyglucosecarriersinthebasolateralmembrane.Tightjunctionsarethoughttoconfinethetransportproteinstotheirappropriatemembranedomainsbyactingasdiffusionbarrierswithinthelipidbilayeroftheplasmamembrane;thesejunctionsalsoblockthebackflowofglucosefromthebasalsideoftheepitheliumintothegutlumen.Tightjunctions封閉作用（二）錨定連接錨定連接在組織內(nèi)分布很廣泛,在上皮組織,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富

Figure

19-6

Anchoringjunctionsinanepithelialtissue.Highlyschematizeddrawingofhowsuchjunctionsjoincytoskeletalfilamentsfromcelltocellandfromcelltoextracellularmatrix.

AnchoringjunctionsFigure

19-7

Constructionofananchoringjunction.

Highlyschematizeddrawingshowingthetwoclassesofproteinsthatconstitutesuchajunction:intracellularattachmentproteinsandtransmembranelinkerproteins.

錨定連接的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與功能與中間絲相連的錨定連接橋粒(desmosome)

鉚接相鄰細(xì)胞，提供細(xì)胞內(nèi)中間絲的錨定位點(diǎn)，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。半橋粒(hemidesmosome)

半橋粒與橋粒形態(tài)類(lèi)似,但功能和化學(xué)組成不同。它通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將上皮細(xì)胞固著在基底膜上,

在半橋粒中，中間絲不是穿過(guò)而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)與肌動(dòng)蛋白纖維相連的錨定連接粘合帶(adhesionbelt)：位于緊密連接下方,相鄰細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。間隙約15～20nm,也稱(chēng)帶狀橋粒(beltdesmosome)。粘合斑(focaladhesion)：細(xì)胞通過(guò)肌動(dòng)蛋白纖維與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式。

橋粒Figure

19-12

Desmosomes.

(A)Anelectronmicrographofthreedesmosomesbetweentwoepithelialcellsintheintestineofarat.(B)Anelectronmicrographofasingledesmosomebetweentwoepidermalcellsinadevelopingnewt,showingclearlytheattachmentofintermediatefilaments.(C)Aschematicdrawingofadesmosome.Onthecytoplasmicsurfaceofeachinteractingplasmamembraneisadenseplaquecomposedofamixtureofintracellularattachmentproteins(includingplakoglobinanddesmoplakins).Eachplaqueisassociatedwithathicknetworkofkeratinfilaments,whichareattachedtothesurfaceoftheplaque.Transmembranelinkerproteins,whichbelongtothecadherinfamilyofcell-celladhesionmolecules,bindtotheplaquesandinteractthroughtheirextracellulardomainstoholdtheadjacentmembranestogetherbyaCa2+-dependentmechanism.(A,fromN.B.Gilula,inCellCommunication,pp.1-29;B,fromD.E.Kelly,JCB.28:51-59)橋粒半橋粒

Figure

19-13

Thedistributionofdesmosomesandhemidesmosomesinepithelialcellsofthesmallintestine.

Thekeratinfilamentnetworksofadjacentcellsareindirectlyconnectedtooneanotherthroughdesmosomesandtothebasallaminathroughhemidesmosomes.

Figure

19-8

Adhesionbeltsbetweenepithelialcellsinthesmallintestine.Thisbeltlikeanchoringjunctionencircleseachoftheinteractingcells.Itsmostobviousfeatureisacontractilebundleofactinfilamentsrunningalongthecytoplasmicsurfaceofthejunctionalplasmamembrane.Theactinfilamentsarejoinedfromcelltocellbytransmembranelinkerproteins(cadherins),whoseextracellulardomainbindstotheextracellulardomainofanidenticalcadherinmoleculeontheadjacentcell.Adhesionbelts粘著帶Catenin-連環(huán)蛋白Cadherin-鈣粘著蛋白粘合斑Table19-2

AnchoringJunctionsJunctionTransmembraneLinkerProteinExtracellularLigandIntracellularCytoskeletalAttachmentSomeIntracellularAttachmentProteinsAdherens(cell-cell)cadherin(E-cadherin)cadherininneighboringcellactinfilamentscatenins,vinculin,

-actinin,plakoglobinDesmosomecadherin(desmogleins&desmocollins)cadherininneighboringcellintermediatefilamentsdesmoplakins,plakoglobin

Adherens(cell-matrix)integrinextracellularmatrixproteinsactinfilamentstalin,vinculin,

-actininHemidesmosomeintegrinextracellularmatrix(basallamina)proteinsintermediatefilamentsdesmoplakinlikeprotein錨定連接的結(jié)構(gòu)

●通過(guò)錨定連接將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與基質(zhì)相連形成一個(gè)堅(jiān)挺、有序的細(xì)胞群體。錨定連接具有兩種不同的形式:與中間絲相連的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；

與微絲相連的錨定連接主要包括粘合帶與粘合斑?！駱?gòu)成錨定連接的蛋白可分成兩類(lèi):

細(xì)胞內(nèi)附著蛋白(attachmentproteins),將特定的細(xì)胞骨架成分(中間絲或微絲)同連接復(fù)合體結(jié)合在一起;

跨膜連接的糖蛋白,其細(xì)胞內(nèi)的部分與附著蛋白相連,細(xì)胞外的部分與相鄰細(xì)胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外基質(zhì)相互作用。四、通訊連接

（一）、間隙連接：

分布廣泛，幾乎存在于所有的動(dòng)物組織中。

1、間隙連接結(jié)構(gòu)間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為2～3nm。連接子(connexon)中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道。間隙連接結(jié)構(gòu)

Figure

19-14

Determiningthesizeofagap-junctionchannel.

Whenfluorescentmoleculesofvarioussizesareinjectedintooneoftwocellscoupledbygapjunctions,moleculessmallerthanabout1000daltonscanpassintotheothercellbutlargermoleculescannot.gap-junctionchannelFigure

19-15

Amodelofagapjunction.

Thedrawingshowstheinteractingplasmamembranesoftwoadjacentcells.Theapposedlipidbilayers(red)arepenetratedbyproteinassembliescalledconnexons(green),eachofwhichisthoughttobeformedbysixidenticalproteinsubunits(calledconnexins).Twoconnexonsjoinacrosstheintercellulargaptoformacontinuousaqueouschannelconnectingthetwocells.Figure

19-16

Gapjunctionsasseenintheelectronmicroscope.

Thin-section(A)andfreeze-fracture(B)electronmicrographsofalargeandasmallgapjunctionbetweenfibroblastsinculture.In(B)eachgapjunctionisseenasaclusterofhomogeneousintramembraneparticlesassociatedexclusivelywiththecytoplasmicfractureface(Pface)oftheplasmamembrane.(FromN.B.Gilula,inCellCommunication[R.P.Cox,ed.],pp.1-29)Figure

19-18

Summaryofthevariouscelljunctionsfoundinanimalcellepithelia.

Thisdrawingisbasedonepithelialcellsofthesmallintestine.角蛋白2、間隙連接的蛋白成分已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族,其分子量26—60KD不等；連接子蛋白具有4個(gè)α-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都比較保守,并有相似的抗原性。不同類(lèi)型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。3、間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制（1）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過(guò)，是細(xì)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(xì)胞中的證實(shí)。 代謝偶聯(lián)在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用。（2）間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過(guò)程中的作用： 電突觸(electronicjunction)快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間信號(hào)通訊 間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元群的行為。電突觸（4）間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的

降低胞質(zhì)中的pH值和提高自由Ca2+的濃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)控及細(xì)胞外化學(xué)信號(hào)的調(diào)控（3）間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用：胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供信號(hào)物質(zhì)的通路,從而為某一特定細(xì)胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。腫瘤細(xì)胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類(lèi)似“腫瘤抑制因子”。Figure

11-33

Threeclassesofchannelproteins.

Thepostulatedrelationshipbetweenthenumberofproteinsubunitsandporediameter.(AdaptedfromB.Hille,IonicChannelsofExcitableMembranes,2nded.Sunderland,MA:Sinauer,1992.)Figure

19-17

Aproposedmodelforhowgap-junctionchannelsmaycloseinresponsetoariseinCa2+orafallinpHinthecytosol.

Asmallrotationofeachsubunitclosesthechannel.ThemodelisbasedonanimageanalysisofelectronmicrographsofrapidlyfrozentissueinwhichthestructureofgapjunctionchannelsintheirpresumedopenstatewascomparedwiththeirstructureinaCa2+-inducedclosedstate.ItispossiblethatasimilarmechanismoperatesintheopeningandclosingofthegatedionchannelsdiscussedinChapter11.(AfterP.N.T.UnwinandP.D.Ennis,Nature307:609-613)（二）胞間連絲：

高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接,完成細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。胞間連絲的功能

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間由信號(hào)介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運(yùn)；

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的電傳導(dǎo)；

在發(fā)育過(guò)程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸。胞間連絲結(jié)構(gòu)連絲微管Figure

19-19

Plasmodesmata.

(A)Thecytoplasmicchannelsofplasmodesmatapiercetheplantcellwallandconnectallcellsinaplanttogether.(B)Eachplasmodesmaislinedwithplasmamembranecommontotwoconnectedcells.Itusuallyalsocontainsafinetubularstructure(20-40nm),thedesmotubule,derivedfromsmoothendoplasmicreticulum.

Figure

19-20

Plasmodesmataasseenintheelectronmicroscope.

(A)Longitudinalsectionofaplasmodesmafromawaterfern.Theplasmamembranelinestheporeandiscontinuousfromonecelltothenext.Endoplasmicreticulumanditsassociationwiththecentraldesmotubulecanbeseen.(B)Asimilarplasmodesmaincross-section.(CourtesyofR.Overall.)（三）神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸

存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式,它通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸五、細(xì)胞表面的粘著因子

同種類(lèi)型細(xì)胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細(xì)胞與細(xì)胞間的粘連是由特定的細(xì)胞粘著因子所介導(dǎo)的。(一）粘著因子的特征粘著因子均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架成分相連；多數(shù)要依賴(lài)Ca2+或Mg2+才起作用。同種類(lèi)型細(xì)胞間的彼此粘連前軟骨細(xì)胞心臟心室細(xì)胞Figure

19-23

Organ-specificadhesionofdissociatedvertebrateembryocellsdeterminedbyaradioactivecell-bindingassay.

Therateofcelladhesioncanbemeasuredbydeterminingthenumberofradioactivelylabeledcellsboundtothecellaggregatesaftervariousperiodsoftime.Therateofadhesionisgreaterbetweencellsofthesamekind.Inacommonlyusedmodificationofthisassay,cellslabeledwithafluorescentorradioactivemarkerareallowedtobindtoamonolayerofunlabeledcellsinculture.（二）粘著因子類(lèi)型

鈣粘素（Cadherins）

選擇素（Selectin） 免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF) 整合素（Integrins） 質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導(dǎo)細(xì)胞間的粘著。屬同親性依賴(lài)Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白，對(duì)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞識(shí)別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作用。所謂細(xì)胞表面粘著因子的同親性和異親性的分別是指，看他們是介導(dǎo)的是相同的細(xì)胞因子間的識(shí)別和粘著，還是介導(dǎo)不同的細(xì)胞因子間的識(shí)別和粘著。相同的就叫同親性，不同的就為異親性。1、鈣粘素（Cadherins）

Figure

19-24

Schematicdrawingofatypicalcadherinmolecule.

Theextracellularpartoftheproteinisfoldedintofivesimilardomains,threeofwhichcontainCa2+-bindingsites.Theextracellulardomainfarthestfromthemembraneisthoughttomediatecell-celladhesion;thesequenceHis-Ala-Valinthisdomainseemstobeinvolved,aspeptideswiththissequenceinhibitcadherin-mediatedadhesion.Thecytoplasmictailinteractswiththeactincytoskeletonviaanumberofintracellularattachmentproteins,includingthreecateninproteins.a-catenin（連環(huán)蛋白）isstructurallyrelatedtovinculin（粘著斑蛋白）.Xrepresentsuncharacterizedattachmentproteinsinvolvedincouplingcadherinstoactinfilaments.Cadherin屬異親性依賴(lài)于Ca2+的能與特異糖基識(shí)別并相結(jié)合的糖蛋白，其胞外部分具有一凝集素（lectin）結(jié)構(gòu)域。主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與粘著。P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Leukocyte)選擇素。2、選擇素（Selectin）Figure

10-42

Theprotein-carbohydrateinteractionthatinitiatesthetransientadhesionofneutrophilstoendothelialcellsatsitesofinflammation.

(A)ThelectindomainofP-selectinbindstothespecificoligosaccharideshownin(B),whichispresentonbothcell-surfaceglycoproteinandglycolipidmolecules.Thelectindomainoftheselectinsishomologoustolectindomainsfoundonmanyothercarbohydrate-bindingproteinsinanimals;becausethebindingtotheirspecificsugarligandrequiresextracellularCa2+,theyarecalledC-typelectins.Athree-dimensionalstructureofoneoftheselectindomains,determinedbyx-raycrystallography,isshownin(C);itsboundsugariscoloredblue.Gal=galactose;GlcNAc=N-acetylglucosamine;Fuc=fucose;NANA=sialicacid.Selectin分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類(lèi)似的結(jié)構(gòu)域的CAM超家族。介導(dǎo)同親性細(xì)胞粘著或介導(dǎo)異親性細(xì)胞粘著但其粘著作用不依賴(lài)Ca2+，其中N-CAMs在神經(jīng)組織細(xì)胞間的粘著中起主要作用。3、免疫球蛋白超家族的CAM

Figure

19-27

SchematicdrawingoffourformsofNCAM.

Theextracellularpartofthepolypeptidechainineachcaseisfoldedintofiveimmunoglobulinlikedomains(andoneortwootherdomainscalledfibronectin（纖連蛋白）t

ypeIIIrepeatsforreasonsthatwillbecomeclearlater).Disulfidebonds(showninred)connecttheendsofeachloopformingeachIg-likedomain.NCAM由和兩個(gè)亞基形成的異源二聚體糖蛋白。人體細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)16種鏈和8種鏈，它們相互配合形成22種不同的二聚體聯(lián)蛋白，可與不同的配基結(jié)合，從而介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)、細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘著。4、整聯(lián)蛋白（Integrins）（三）粘著方式

細(xì)胞與細(xì)胞連接類(lèi)型細(xì)胞與細(xì)胞連接主要成員Ca2+或Mg2+依賴(lài)性胞內(nèi)骨架成分與細(xì)胞連接關(guān)系鈣粘素

選擇素免疫球蛋白類(lèi)血細(xì)胞整合素E、N、P-鈣粘素橋粒-鈣粘素P-選擇素N-細(xì)胞粘著分子Lb2+++-+肌動(dòng)蛋白纖維中等纖維

肌動(dòng)蛋白纖維粘著帶橋粒---細(xì)胞與基質(zhì)連接

整合素

質(zhì)膜蛋白聚糖約20種類(lèi)型6b4Syndecans++-肌動(dòng)蛋白纖維中等纖維肌動(dòng)蛋白纖維粘著斑半橋粒-細(xì)胞中主要的粘連分子家族

細(xì)胞連接類(lèi)型粘連分子胞外胞內(nèi)某些結(jié)合蛋白細(xì)胞骨架類(lèi)型細(xì)胞與細(xì)胞連接橋粒

鈣粘素橋粒芯蛋白橋粒芯膠蛋白

相鄰細(xì)胞的鈣粘素橋粒斑蛋白橋粒斑球蛋白中等纖維粘著帶鈣粘素(E-鈣粘素)同上粘著斑蛋白連還蛋白微絲

細(xì)胞與胞外基質(zhì)半橋粒整合素（α64）胞外基質(zhì)蛋白（基底膜蛋白）橋粒斑蛋白-like中等纖維粘著斑整合素

胞外基質(zhì)蛋白踝蛋白粘著斑蛋白α-actinin

微絲與細(xì)胞錨定連接相關(guān)的粘連分子

Figure

19-28

Asummaryofthejunctionalandnonjunctionaladhesivemechanismsusedbyanimalcellsinbindingtooneanotherandtotheextracellularmatrix.

Thejunctionalmechanismsareshowninepithelialcells,whilethenonjunctionalmechanismsareshowninnonepithelialcells.Ajunctionalinteractionisoperationallydefinedasonethatcanbeseenasaspecializedregionofcontactbyconventionaland/orfreeze-fractureelectronmicroscopy.Notethattheintegrinsandcadherinsareinvolvedinbothnonjunctionalandjunctionalcell-cell(cadherins)andcell-matrix(integrins)contacts.Thecadherinsgenerallymediatehomophilicinteractions,whereastheintegrinsmediateheterophilicinteractions.Boththecadherinsandintegrinsactastransmembranelinkersanddependonextracellulardivalentcationstofunction;forthisreason,mostcell-cellandcell-matrixcontactsaredivalent-cation-dependent.Theselectinsandintegrinscanalsoactasheterophiliccell-celladhesionmolecules:theselectinsbindtocarbohydrate,whilethecell-bindingintegrinsbindtomembersoftheimmunoglobulinsuperfamily.Theintegrinsandintegralmembraneproteoglycansthatmediatenonjunctionaladhesiontotheextracellularmatrixarediscussedlater.非錨定連接的細(xì)胞間粘著方式1.鈣粘素；2.免疫球蛋白類(lèi)細(xì)胞粘著分子3.選擇素；4.整合素；5.質(zhì)膜整合蛋白聚糖非錨定連接（nonjunctionaladhesion）的細(xì)胞粘連分子及其作用部位Figure

19-29

Importanceofthecytoskeletonincelladhesion.

Thisdrawingillustrateswhycell-adhesionmoleculesmustbelinkedtothecytoskeletoninordertomediaterobustcell-cellorcell-matrixadhesion.Inreality,manyadhesionproteinswouldprobablybepulledfromthecellwithbitsofattachedmembrane,andtheholesleftinthemembranewouldimmediatelyreseal.第三節(jié)

細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)一、基本概念二、膠原(collagen)三、氨基聚糖和蛋白聚糖四、層粘連蛋白和纖粘連蛋白五、彈性蛋白(elastin)六、植物細(xì)胞壁一、基本概念（一）細(xì)胞外被(cellcoat)又稱(chēng)糖萼(glycocalyx)結(jié)構(gòu)組成：指細(xì)胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，實(shí)際指細(xì)胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類(lèi)分子共價(jià)結(jié)合的寡糖鏈。功能： 不僅對(duì)膜蛋白起保護(hù)作用，而且在細(xì)胞識(shí)別中起重要作用。膀胱上皮細(xì)胞表面的糖被，釕紅染色的電鏡超薄切片 （梁鳳霞，丁明孝）

粘多糖（二）細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

結(jié)構(gòu)組成：指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

主要功能：

構(gòu)成支持細(xì)胞的框架，負(fù)責(zé)組織的構(gòu)建；

胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化，改變細(xì)胞微環(huán)境從 而對(duì)細(xì)胞形態(tài)、生長(zhǎng)、分裂、分化和凋亡起重要的調(diào)控 作用。

胞外基質(zhì)的信號(hào)功能

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)膠原蛋白纖連蛋白層粘連蛋白蛋白聚糖細(xì)胞外基質(zhì)Figure

19-30

Cellssurroundedbyspacesfilledwithextracellularmatrix.

Theparticularcellsshowninthislow-powerelectronmicrographarethoseinanembryonicchicklimbbud.Thecellshavenotyetacquiredtheirspecializedcharacteristics.(CourtesyofCheryllTickle.)成纖維細(xì)胞（三）真核細(xì)胞的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)（extracellularstructures）

膠原是胞外基質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)成份之一，動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白（總量的30％以上）。二、膠原(collagen)

（一）常見(jiàn)的膠原類(lèi)型及其在組織中的分布

膠原是細(xì)胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白；

Ⅰ～Ⅲ型膠原含量最豐富，形成類(lèi)似的纖維結(jié)構(gòu)；但并非所有膠原 都形成纖維； Ⅰ型膠原纖維束,主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中，具有很 強(qiáng)的抗張強(qiáng)度; Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中; Ⅲ型膠原形成微細(xì)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; Ⅳ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。（二）膠原及其分子結(jié)構(gòu)

膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原；原膠原是由三條肽鏈盤(pán)繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)；原膠原肽鏈具有Gly-x-y（甘氨酸-脯氨酸-羥脯氨酸/羥賴(lài)氨酸）重復(fù)序列，對(duì)膠原纖維的高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成是重要的；在膠原纖維內(nèi)部，原膠原蛋白分子呈1/4交替平行排列,形成周期性橫紋。原膠原膠原原纖維膠原纖維（三）膠原的合成與加工

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(xì)胞外由兩種專(zhuān)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(jìn)而聚合裝配成膠原原纖維（collagenfibril）、膠原纖維（collagenfiber）。（a）膠原纖維的分子結(jié)構(gòu)與形成過(guò)程(Ⅰ～Ⅶ)；（b）膠原纖維的電鏡照片

三股螺旋結(jié)構(gòu)（四）膠原的功能

膠原在胞外基質(zhì)中含量最高，剛性及抗張力強(qiáng)度最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外基質(zhì)中的其它組分通過(guò)與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體。在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式，以適應(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(hào)傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。三、氨基聚糖和蛋白聚糖（一）糖胺聚糖（glycosaminoglycan）糖胺聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長(zhǎng)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;氨基聚糖分為:透明質(zhì)酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角質(zhì)素等。透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)及其生物學(xué)功能 透明質(zhì)酸是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的胞外基質(zhì)主要成分，也是蛋白聚糖的主