细胞生物学-细胞膜与物质的跨膜运输

细胞膜与物质的跨膜运输,细胞膜/质膜(cellembrane/plasmamembrane):是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。细胞内膜(eudomembrane):在真核细胞中构成各种细胞器的膜。相对于内膜，细胞膜也被称为外周膜。生物膜(biomembrane)：质膜和细胞内膜的统称。,第一节细胞膜,细胞膜的认识,色素进入损伤细胞要比未损伤细胞快细胞边界（细胞膜）？渗透实验细胞体积随周围介质浓度不同而改变WPfeffer1897植物细胞渗透试验质膜存在，是水和溶质通过的障碍,1855，CarlNageli,细胞膜结构认识变迁,一细胞膜的结构模型,1细胞膜脂质组分的认识:E.Overton(1890s)研究质膜通透性发现:溶于脂肪的物质易过膜,不溶于脂肪的不易过膜。?,细胞膜由一层脂类物质组成,E.Gorter脂双层中有蛋白颗粒(冰冻蚀刻电镜)Vs蛋白在两侧；膜蛋白提取的难易程度不同?电子自旋共振光谱(自旋标记)等新技术的应用磷脂脂肪酸链具有流动性；荧光抗体标记的融合细胞质膜具流动性.,5流动镶嵌模型,流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)SJSinger同膜结合紧密，去垢剂可使其分离。,2)跨膜蛋白：疏水部分穿越脂双层的疏水区，亲水的极性部分位于膜的内外两侧。,1)镶嵌蛋白：疏水部分插入细胞膜内，直接与脂双层的疏水区域相互作用，亲水部分露于膜的外面或内面。,2膜周边蛋白（peripheralprotein）也叫外周膜蛋白，约占膜蛋白的2030%，多为亲水性分子，附着在膜的内/外表面，多以离子键或其他键和膜表面的脂或蛋白分子非共价地结合，增加溶液离子强度、改变pH或升高温度可使其脱膜。,带III蛋白:Cl-/HCO3-载体蛋白血型糖蛋白:同MN血型有关,糖基外端是流感病毒和植物凝集素的结合部位。,内在蛋白行使一定的生物学功能,3膜蛋白与膜脂的结合方式,1）-螺旋单次或多次跨膜2）筒(-barrel)跨膜：如孔蛋白3)形成大的蛋白复合物跨膜：如细菌的光合反应中心。4)与膜上的脂类或蛋白基团相互作用。,三膜的流动性,（一）膜脂分子的流动性（二）膜蛋白的运动性,(一)膜脂分子的流动性1运动方式侧向扩散旋转运动左右摆动伸缩振荡运动翻转运动异构化运动脂肪酸烃链围绕CC键旋转,2影响膜脂流动性的因素,1）膜本身的组成成分对膜流动性影响（1）胆固醇的影响：在相变温度以上，它可限制膜的流动性；在相变温度以下，可增强膜的流动性。（2）脂肪酸不饱和度高，脂肪酸链短的则流动性强。（3）卵磷脂（饱和度高）鞘磷脂（饱和度低）的比值。,2）外界因素影响,温度：一定范围内随温度升高而升高。各种膜脂相变温度不同，在生理温度下，膜脂有分相现象，形成一些流动性不同的微区。,膜脂与膜蛋白的结合程度、环境中的离子强度、pH值等都会影响膜脂的流动性,(二)膜蛋白的运动性,1侧向扩散2旋转运动,1侧向扩散：小鼠人细胞融合过程中，膜表面抗原的运动性成斑（帽）现象：当配体与淋巴细胞表面特定的膜蛋白结合时,会诱导膜蛋白聚集,出现“成斑”现象。,2旋转运动或旋转扩散(rotationaldiffusion),膜蛋白像膜脂一样，也能围绕与膜平面相垂直的轴进行旋转运动，但不进行翻转运动。影响和限制蛋白运动的因素：蛋白间聚集成大的复合物，使其运动减慢；内在蛋白与外在蛋白、细胞骨架以及膜脂分子间的相互作用。外界因素：如温度变化和药物作用。,(三)光脱色恢复技术膜流动性实验验证,荧光标记膜脂或膜蛋白局部强光照射（漂白）照射区荧光淬灭,淬灭区域荧光强度恢复,温育,膜具流动性；据荧光恢复速度可推算出膜蛋白或膜脂扩散速度；,(四)膜流动性的生物学意义,1）调节膜上酶的活性：一定范围内，流动性大，酶活增加。2）调节物质的跨膜运输：3）调节细胞的信息传递：激素、药物作用等与膜流动性密切相关。4）调节生物对环境适应：耐寒性和耐高温5）调节细胞分裂和发育:随年龄增加，膜流动性降低。分裂期(M)流动性高。,四膜的不对称性,膜脂分布的不对称性,膜蛋白的不对称性,糖链的不对称性,1膜脂分布的不对称性,鞘磷脂和磷脂酰胆碱在外层分布较多磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇内层分布较多胆固醇均匀分布,2.膜蛋白的不对称性：膜蛋白在细胞膜中有特定位置和跨膜方式，在脂双层中的两个剖面分布不对称。,3.糖链的不对称性分布：糖蛋白或糖脂的寡糖侧链只分布在细胞外表面（）。,？,六细胞质膜的功能,为细胞生命活动提供稳定的内环境选择性物质运输(输入与排除）完成细胞内外信息跨膜传递提供酶结合位点,使酶促反应高效而有序地进行介导细胞与细胞及基质之间的连接;形成细胞表面特化结构,脂质体根据磷脂分子可在水相中形成稳定脂双层的趋势而制成的人工膜。,应用:研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；临床治疗,DNA载体,酶药物,聚乙二醇保护层,抗体,水溶药物,脂双层,脂溶药物,膜的应用,第二节物质的过膜运输,被动运输主动运输,物质过膜方式,一被动运输(passivetransport),被动运输是指物质通过自由扩散或协助扩散，顺浓度梯度(concentrationgradient)由高浓度向低浓度的跨摸运输。动力来自浓度梯度，无需细胞供能，常有膜转运蛋白（通道蛋白和载体蛋白）参与。,(一)简单(自由)扩散（simplediffusion）,特点：顺浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；无膜蛋白协助。某物质对膜的通透性P：P=KD/tK，油和水中的分配系数D，扩散系数（同分子量负相关）t，膜的厚度。,人工膜对各类物质的通透率：脂溶性物质通透性大，水溶性通透性小；非极性分子易透过，极性不带电荷小分子如H2O等可以透过，但速度较慢；小分子比大分子容易透过；带电荷物质(如离子)是高度不通透的。,(二)协助(促进)扩散（facilitateddiffusion）,特点：比自由扩散转运速率高；运输速率同物质浓度成非线性关系；有膜转运蛋白参与，具特异性和饱和性。,膜转运蛋白,通道蛋白载体蛋白离子载体,1通道蛋白(channelprotein),一种跨膜蛋白，具跨膜的亲水通道，能使水、小的水溶性分子、离子顺浓度/电化学梯度过膜。,1)水通道（水孔蛋白）：质膜上一部分通道蛋白的带电荷的亲水区形成通道，能使水及小的水溶性溶质以自由扩散方式快速过膜。分布于肾小管、唾液腺、泪腺和红细胞中。如红细胞中的水通道可使红细胞快速膨胀和收缩以适应细胞间渗透性的变化。每天大约有180升的原尿经肾脏肾小球中的水通道蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升的尿液排出人体，AQP1对于肾脏的浓缩是重要的。,2)离子通道(ionchannel)：膜上仅能通过无机离子的通道蛋白，其上常具有门，故又称门通道(gatedchannel)。配体门通道(1igand-gatedchannel)电压门通道(voltage-gatedchannel)压力激活通道(stress-activatedchannel),常见的离子通道,配体门通道,细胞内外特定的配体(1igand)与相应的通道蛋白上的受体(receptor)结合，发生反应，引起该门通道蛋白发生构象变化，致使门开放，离子流入门内而过膜。,电压门通道,含有特异的电荷蛋白结构域，称为电压感受器(voltagesensor)，对膜电位的电荷变化非常敏感。当细胞内、外特异离子浓度发生变化或由其他刺激引起膜电位变化时，致使其构象变化，门由关闭转换为开放或反之。,电压门钾离子通道结构,Arg,Lys,电压感受器,压力激活通道,通道门的开放由机械力量施于通道蛋白所致。内耳听毛细胞(auditoryhaircell)质膜上的通道。声音震动的压力激活通道，门开放，离子流入听毛细胞，建立一电信号，听毛细胞将其传到听神经，再到脑，产生听觉。,2载体蛋白(carrierprotein),一种跨膜蛋白，能与特定的分子,如一些小有机分子(糖、氨基酸、核苷酸)或金属离子等结合，将它们转运过膜。特点高度选择性；顺浓度梯度将物质转运过膜时，无需ATP；带电荷的溶质过膜由电化学梯度(electrochemicalgradient)(浓度梯度和膜电位)驱动。,葡萄糖载体(glucosecarrier)转运葡萄糖,3离子载体(ionophore),离子载体是小的疏水分子，溶于膜的脂双层中，它能保护带电荷的离子顺着电化学梯度通过脂双层。类型：可动离子载体(mobileioncarrier)：缬氨霉素(valinomycin):使K+扩散速率提高105倍.离子载体A23187:Ca2+通道型载体(channelformingcarrier)：短杆菌肽:H+NH4+K+Na+Li+,离子载体分子多为细菌产生的抗生素,其通过提高靶细胞膜通透性,使其无法维持胞内离子正常浓度梯度而杀死某些微生物,离子载体并非是自然状态下存在于膜中的运输蛋白,而是人工用来研究膜运输蛋白的一个概念。,缬氨霉素,疏水侧链,K,短杆菌肽由15个aa组成的线性肽,其中8个是L-氨基酸,7个是D-氨基酸,具疏水侧链,两个分子在一起形成跨膜的通道,能有选择地将单价阳离子顺电化学梯度通过膜。,2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。,PeterAgre,RoderickMacKinnon,PeterAgre.isolatedanew28kDaCHIP28(1988);N-terminalpeptidesequence(SmithwholecDNA(PrestonandAgre,1991).200，000个/红细胞waterchannel?,Prestonetal.(1992)liposomes(Zeideletal.,1992).,带电区域,C=O,-CHIP28,+CHIP28,选择区域,H2O偏转,电荷结构,Arg,His,His,Arg,Asn,静电排斥区,大小限制区,水分子翻转区,INSIDETHEIONFILTER(B)Forthepotassiumionsthedistancetotheoxygenatomsintheionfilteristhesameasinwater.Thesodiumions,whicharesmaller,donotfitinbetweentheoxygenatomsinthefilter.Thispreventsthemfromenteringthechannel,离子通道特性的解释,RoderickMacKinnon(1998),离子通道特性的解释,年，罗德里克麦金农利用射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理。观测离子在进入通道前、在通道中以及穿过后的状态。对水通道和离子通道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因，并研制相应药物。另外，利用不同的细胞膜通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。,二主动运输,主动运输(activetransport)：由载体蛋白介导的逆浓度梯度或电化学梯度由低向高浓度的一种物质跨膜转运方式。特点：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量；有载体蛋白参与。,典型哺乳动物细胞内外离子浓度差,主动运输方式：,ATP驱动泵(ATP-drivenpump),协同运输器(co-transporter),光驱动泵(1ightdrivenpump),1ATP驱动泵,催化ATP水解提供能量，主动运输Na+、K+、Ca2+等:1)钠钾泵2)钙泵3)质子泵,1）Na+-K+泵(Na+-K+pump),构成：2个大亚基(ATP酶)、2个小亚基分布:动物细胞的质膜作用：维持细胞的膜静息电位；调节细胞体积、维持细胞的渗透平衡；胞内高K是蛋白合成和保持某些酶活的必要条件；驱动细胞营养物的吸收。(协同运输),钠钾泵的泵循环图解模型,ATP水解酶,钠钾泵特性：地高辛、乌本苷等强心剂可同K结合部位特异结合，抑制其活性；ATP合成抑制剂可间接抑制其活性（CN,NaN3）；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。,生物细胞为何不会胀破？,动物细胞（钠钾泵维持渗透平衡）植物细胞（液泡调节，细胞壁）原生生物（胞吐排水）,2）Ca2+泵(Ca2+-pump),是一种Ca2+-ATP酶，存在于细胞膜和内质网膜；功能：将Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔，维持细胞质中低Ca2+水平。运输机制：类似于Na+K+泵，每个ATP分子水解，运输2个Ca2+，并可逆向运输1个Mg2+离子。,3）质子泵,存在于动物、植物和细菌细胞中。P-type：P利用ATP，自磷酸化(phosphorylation)发生构象改变来转移质子，如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。V-type：存在于各类小泡(vacuole)膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上。F-type：位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上,由多亚基构成的结构，利用质子动力势合成ATP，也叫ATP合酶。,P型离子泵：“P”即磷酸化，指在泵的运转周期中，ATP水解导致磷酸基团转移到泵的某个氨基酸上，从而引起其构象变化，这种构象变化将导致被运输离子与泵亲和性的改变，从而将离子运输到膜内外。Na+-K+泵Ca2+泵和P-type质子泵均属此类。,2协同运输(co-transport),靠间接提供能量完成的主动运输方式动物利用跨膜的Na+浓度、植物细胞和细菌利用跨膜的H+浓度实现物质转运；能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度钠钾泵或质子泵维持跨膜的电化学势,动物细胞和植物细胞中的协同运输,同向运输(symport)物质运输方向与离子转移方向相同。反向运输(antiport)物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反。,协同运输类型：,同向运输,Na+参与的：动物小肠细胞对肠腔中葡萄糖的吸收；H+参与的：在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着H+的进入，每转移一个吸收一个乳糖分子,小肠细胞存在的葡萄糖过膜方式,反向运输,Cl-HCO3-交换器：红细胞膜上的带3蛋白，使HCO3-和Cl-分别朝向红细胞膜两侧对向转运。,Na+/H+交换器：常存在于动物细胞中，调节细胞pH值。,钠钙交换器（Na+-Ca2+exchanger）：通过钠钙交换向胞外转运钙离子；,乌本苷、地高辛等可用作强心剂的原因？它们能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性;从而降低钠钙交换器效率,使内流钙离子增多,加强心肌收缩,而具强心作用。,3光驱动泵,某些光合细菌膜上有H+泵，利用光能产生跨膜的H+电化学梯度，驱动溶质进入细胞。细菌视紫红质（bacteriorhodopsin)质子泵:存在于嗜盐厌氧菌H.halobium质膜上,能被光激活,含七个螺旋，中部有吸光的视黄醛基,吸收光子后被激活，引起整个分子构型变化，使2H+由胞内运到胞外,产生胞内外的质子浓度差。,一种细菌H载体三维结构图,第三节细胞连接,细胞连接(celljunction)的功能分类,细胞连接即细胞与细胞或细胞外基质间的联结结构。封闭连接紧密连接锚定连接通讯连接间隙连接、化学突触和胞间连丝,动物上皮中的细胞连接,黏合带,一封闭连接,主要形式为紧密连接，见于消化道和膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞间；电镜下可见嵴线:封闭蛋白（occludin）和claudin蛋白家族，皆为4次跨膜的蛋白,连接处相邻膜间距2-3nm,紧密连接的功能封闭作用:形成渗漏屏障保证机体内环境相对稳定；隔离作用:使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；支持功能；,二锚定连接,广泛存在于上皮组织,心肌和子宫颈中结构组成：a)细胞内附着蛋白(attachmentproteins)：连接细胞骨架和连接蛋白b)跨膜连接糖蛋白：其胞内端与附着蛋白相连,胞外端与相邻细胞的连接糖蛋白或胞外基质相连。,1)桥粒(desmosome)：铆接相邻细胞，提供胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。构成：附着蛋白：片珠蛋白(plakoglobin)或桥粒斑蛋白(desmoplakin)连接蛋白：钙粘素骨架蛋白：中间纤维,致密斑,钙粘素,角蛋白丝,连接处相邻细胞膜间距离30nm,1桥粒与半桥粒,2）半桥粒（hemidesmosome）：与桥粒形态类似,但结构、功能和化学组成不同：只在质膜内侧形成桥粒斑结构，另一侧为基膜/板；跨膜连接蛋白为整连蛋白（integrin）胞内附着蛋白为桥粒片蛋白样蛋白。,2黏合带与黏合斑1）黏合带(adhesionbelt)：位于紧密连接下方,在细胞间形成连续带状结构。也称带状桥粒(beltdesmosome)或中间连接。构成：附着蛋白：-链蛋白(-catenin)连接蛋白：钙粘素骨架蛋白：肌动蛋白,肌动蛋白,钙粘素,相邻细胞膜间距：15-20nm,连接素,2）黏合斑(focaladhesion)：细胞通过肌动蛋白纤维和整连蛋白与细胞外基质之间的连接方式。,三通讯连接,1间隙连接1)结构与成分：基本单位为连接子(connexon)，每个连接子有6个亚单位组成，相邻细胞膜的两个连接子对接成一个间隙连接单位，也称缝隙/缝管连接。,2)功能无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸及维生素等小分子可通过，蛋白、核酸、多糖等大分子则不能通过。A)代谢偶联：细胞间交换营养、中间代谢物和调节物;B)神经冲动信息传递：间隙连接及其形成的低电阻通路构成的电突触在细胞间快速传递动作电位；C)参与早期胚胎发育和分化：发育早期的细胞群内，以分泌源为中心，小信号分子通过间隙连接扩散成一定的浓度梯度，依此决定细胞的“位置”；D)调节细胞的正常增殖与分化:一些生长调控信号通过间隙连接传递.癌变细胞的间隙连接减少。,连接子开关机制示意图,3)调节机制：胞内高Ca,低pH时关闭,维持胞内低Ca水平,维持细胞正常功能.,cytoplasmic,2胞间连丝,存在于高等植物细胞之间，是由质膜穿透细胞壁围成的细胞质通道，可完成细胞之间的通讯联络和物质运输。,胞间连丝及其结构示意图,胞间连丝,连丝小管,细胞壁,细胞壁,光面内质网,细胞膜,胞质环带,胞间连丝功能：细胞间通讯；物质运输；调节细胞膨压；细胞分化(分生组织含较多胞间连丝)。,通透性：正常只允许分子量1103D，r0.70.8nm的小分子通过;通透性可调节：如烟草花叶病毒运动蛋白P30可增加其孔径；发育期可透过更大的分子。,3化学突触,是存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式，其通过释放神经递质来传导神经冲动。电信号化学信号电信号,神经冲动突触前细胞膜Ca2+电压门通道开放Ca2+流入突触小泡与质膜融合神经递质释放突触后细胞膜上的受体门通道开放离子流动，膜电位改变,将化学信号转为电信号,神经末梢,突触小泡,神经递质,突触间隙,突触前细胞膜,突触后细胞膜,细胞膜上的跨膜糖蛋白，参与细胞间的识别、粘着以及信号的传递等，包含：胞内C端:连接细胞骨架胞外含糖链的N端:结合其他细胞上的粘着因子/基质中间跨膜区段:将蛋白固定在细胞膜上,五细胞黏合分子（Celladhesionmolecule,CAM),1细胞表面分子的连接机制,同亲性连接一个细胞上的连接分子和另一个细胞上的同种连接分子相连。异亲性连接一个细胞上的连接分子和另一个细胞上的不同连接分子相连。通过胞外连接分子的连接细胞表面的受体通过分泌的多义连接子相连。,同亲性连接,异亲性连接,通过胞外连接分子的连接,2粘连分子的特征均为膜整合蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连；多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。,1）钙粘素(cadherins)同亲性；Ca2+依赖粘连糖蛋白；介导同种细胞间的连接；参与胚胎发育中的细胞识别，迁移，组织分化，成体组织器官完整性的维持。,质膜,肌动蛋白,3粘连分子类型,参与细胞连接：,粘着带和桥粒,参与同种组织细胞识别,荧光标记细胞,2）选择素(selectin)异亲性，Ca2+依赖的，识别和结合特异糖基。参与血细胞和脉管内壁细胞之间的较弱的粘连。,糖蛋白,糖脂,寡糖分子,血管壁细胞,凝集素结构域,EGF-like结构域,嗜中性粒细胞,重复序列,选择素,Ca+,选择素参与的淋巴细胞聚结图解,淋巴细胞,淋巴结生成,3）整联蛋白（Integrins）异二聚体跨膜糖蛋白，由、两条链组成;参与细胞同基质间的粘着;同配体上的R(Arg)-G(Gly)-D(Asp)区域结合，其间的亲和力和特异性受二价阳离子（类型）的调节。,二价阳离子Ca/Mg/Mn,基质结合部位,肌动蛋白结合部位,质膜,纯化整联蛋白？,细胞膜非离子去垢剂(TritonX-100)可溶性的膜蛋白混合物（integrins）亲和层析柱（细胞外基质蛋白/含RGD结构域多肽）integrins结合在层析柱上去离子水冲洗纯化的integrins,R(Arg)-G(Gly)-D(Asp),整联蛋白和胞外基质的相互作用导致了组织内细胞的有序排列,整联蛋白缺乏引起的病症,白细胞黏着缺陷病（leucocyteadhesiondeficiency）2链参与形成的整联蛋白可使白细胞强有力结合和穿过感染部位的血管内皮细胞（同ICAM相连），缺乏致细菌重复感染。病人的中性粒细胞正常，但不能停留在感染部位，易反复感染。,Glanzmannsdisease(血小板无力症)3链参与形成的整联蛋白可让血小板牢固结合在纤维蛋白上，以便在出血时形成血凝块，如缺乏，则受伤时不能有效止血。患者基因缺陷使血小板膜糖蛋白合成减少、缺乏或质量异常，导致血小板聚集、粘附功能障碍、血块收缩不良。,4）免疫球蛋白超家族的细胞粘着因子（CAM）具免疫球蛋白类似的结构域；介导同亲性和异亲性细胞间连接，非Ca2+依赖的。在发育中起重要作用（如NCAM缺失可使神经细胞不能成束形成神经纤维）。,P95,连接类的细胞粘着机制,非连接类的粘着机制,细胞细胞间,细胞基质间,钙粘素,整合蛋白,第四节细胞外被与细胞外基质,细胞外被(cellcoat)/糖萼(glycocalyx):与质膜中蛋白和脂类结合并覆盖在其外表面的一层粘多糖物质，它林立于细胞表面，是质膜一部分，但有其独立性。经钌红染色后，电镜下可见，厚约1020nm。与质膜类似于“皮与毛”的关系。,细胞外被的作用：保护；细胞识别（选择素识别糖链）和通信；物质运输。红细胞质膜上的糖鞘脂是ABO血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，其末端的糖基决定血型：N-乙酰半乳糖，A型；半乳糖，B型；无这两种糖基，O型。,细胞外基质(extracellularmatrix):分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。其通过结合质膜的胞外受体，同细胞建立相互联系。与膜关系不密切。广义细胞骨架的一种功能:粘连细胞构成组织;在组织中/间起网架支持作用。,细胞外基质的组成,基膜：动物上皮细胞层基部下方所具有的一薄层细胞外基质（40-120nm），由坐落在其上的细胞分泌。功能：隔离、过滤、组织再生、细胞导游、组织蛋白的结构等。组分：IV型胶原蛋白、肝素、层粘连蛋白和整联蛋白等。,一糖胺聚糖和蛋白聚糖,1糖胺聚糖(glycosaminoglycan)组成：由重复的二糖单位（氨基己糖(氨基葡萄糖/半乳糖、糖醛酸）构成的长链多糖。具高亲水性,带大量负电荷，可吸引大量阳离子和吸收大量水分，具高膨胀压。,类型：透明质酸;(由质膜中的酶直接从细胞表面聚合出)硫酸软骨素和硫酸皮肤素；硫酸乙酰肝素，肝素；硫酸角质素等。（后三种皆为胞内合成，分泌到胞外）,透明质酸(hyaluronicacid)特性含25000多个二糖单位；含大量亲水基团，可结合大量水分,膨大为自身的104倍。,功能向外膨胀，产生膨胀压，赋予组织抗压力；组织形态发生和修复中赋予细胞迁移性；在结缔组织中起强化和润滑作用；伤口愈合处合成大量透明质酸；发育中可使细胞保持彼此分离，易于运动迁移和增殖，阻止细胞分化。,重要保湿因子修复凹疤和去皱纹,2蛋白聚糖(proteoglycan),由糖胺聚糖与核心蛋白(coreprotein)的丝氨酸残基共价连接形成的巨分子，见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面。,糖胺聚糖,核心蛋白,丝氨酸,连接四糖,软骨中的蛋白聚糖结构示意图,透明质酸,核心蛋白,连接蛋白,糖胺聚糖,蛋白聚糖聚合体,蛋白聚糖功能：赋予所在组织凝胶样特性和抗变形能力；结合多种生长因子（FGF、TGF)，是细胞外激素富集和储存库，利于激素分子进一步与细胞表面受体结合，以有效完成信号传导。,二纤维蛋白,1胶原(collagen)蛋白胞外基质最基本成分，动物体内最丰富的蛋白。1）类型：已发现20种，研究最多的是I一型胶原。(皮肤，肌腱，韧带)；(软骨)；（疏松结缔组织）；（形成基膜中二维网格结构）。2）分子结构：胶原纤维的基本结构单位是原胶原。原胶原肽链的一级结构具有Glyxy重复序列，x常为脯氨酸(Pro)，y常为羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸(Hylys)。,3）功能：强刚性及抗张力；胞外基质骨架；同胞外基质中的其他组分结合形成复合体。胶原纤维的缺陷可引起疾病。,前a链合成,选择Lys,pro羟基化,选择羟Lys糖基化,三条前a链自装配,分泌泡,细胞膜,前胶原分子,原胶原,原胶原纤维,原胶原纤维聚集成胶原纤维,前肽切割,自装配,胶原原纤维形成过程及在细胞内和细胞外的变化,4）合成,2弹性蛋白(elastin),存在于脉管壁及肺，及皮肤、肌腱和疏松结缔组织中。构象成无规则卷曲状，通过Lys铰链成网状；弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋予组织以弹性及抗张性。,弹性纤维的拉伸,三层粘连蛋白和纤连蛋白,1层粘连蛋白（laminin）分布：各种动物胚胎及成体组织的基膜中。组成：一条重链(A链)和两条轻链(B1，B2链)构成，MW（820KD)。,整连蛋白结合位,IV胶原结合位,蛋白聚糖结合位,层粘连蛋白功能：连接细胞膜上的整连蛋白和胶原/蛋白聚糖；胚胎发育中最早出现的细胞外基质蛋白，在组织分化中具有重要作用；与肿瘤细胞转移有关，侵袭性肿瘤细胞表面的层粘连蛋白的受体数量增多，而且散布于整个瘤细胞表面。,介导细胞与基膜之间的粘着,2纤连蛋白(fibronectin),结构：纤连蛋白是高分子量糖蛋白，含糖4.5-9.5%；其