ru-第4章 细胞环境与互作 20171009(1).ppt

细胞表面与细胞互作Interactions BetweenCells and Their Environment,CHAPTER 4,OUTLINE,4.1 细胞表面(CELL SURFACE)4.2 细胞外基质(EXTRACELLULAR MATRIX,ECM)4.3 细胞识别、黏着 与连接(CELL RECOGNITION,ADHESION AND JUNCTION),2,An overview of cells interact with their environment,4.1 Cell Surface,细胞被(cell coat)细胞质膜(cytoplasmic membrane),保护细胞,使细胞有一个相对稳定的内环境；参与细胞内外的物质交换和能量交换；参与信号的识别和信息的传递；参与细胞运动；维护细胞的各种形态；与免疫、癌变等有十分密切关系。,结构：,功能：,Electron micrograph of the surface of a lymphocyte,4.1.1 Cell Coat,细胞被(cell coat)or多糖包被或糖萼(Glycocalyx),组成：“糖”功能：mechanical protection cell-cell and cell-substratum interactions,纤维素(cellulos):葡萄糖多聚体 半纤维素(Hemicellulose)：不同类型单糖的异质多聚体 果胶(pectin)：半乳糖醛酸及其衍生物多聚体 木质素(lignin)：聚合芳香醇 糖蛋白(glycoprotein)：extensin,4.1.2 PLANT CELL WALLS,细胞壁的结构组成(植物)细胞壁=(动物)细胞外基质 多糖 蛋白质分子,CELL WALLS,LAYERS of PLANT CELL WALLS,主要是果胶,在细胞停止生长后分泌形成的,植物细胞壁的分泌合成,中间层形成：主要是果胶。果胶是相邻两细胞壁所共有，并且具有将两个细胞连接在一起的作用。初生壁形成：是细胞正在生长时形成的。初生壁由纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋白等松散组成。次生壁形成：是在细胞停止生长后分泌形成的。主要是增加细胞壁的厚度和强度。次生壁主要成分是纤维素和木质素。,植物细胞壁的作用提供机械强度植物细胞壁是一个动态结构，能够进行很多活动:与细胞壁有关的酶能够吸收细胞外的营养，生成能够通过细胞膜进入细胞的小分子化合物。细胞壁也可以作为物质通透的障碍，在代谢和分泌过程中起重要作用。,4.1.3 BACTERIA CELL WALLS,细胞壁的结构组成 Gram-positive vs Gram-negative,N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替连接形成胞壁质多糖链,通过N-乙酰胞壁酸与肽桥结合,胞壁质(murein):肽聚糖(peptidoglycan),？青霉素的作用,4.2 Extracellular matrix,细胞分泌的大分子在细胞间交织连接成网状结构，称ECM,细胞外基质的组成蛋白聚糖(proteoglycan)结构蛋白(structure protein)：胶原和弹性蛋白，它们赋予基质一定的强度和韧性。黏着蛋白(adhesive proteins)：纤连蛋白和层粘蛋白，它们促使细胞同基质结合。,维持细胞形态及活性，信号转导，细胞分化.,Typical ECM,4.2.1 蛋白聚糖(Proteoglycan,PG)core protein+glycosaminoglycans(GAGs,糖胺聚糖)，构成ECM的基质,糖胺聚糖(Glycosaminoglycans)重复二糖单位构成无分支长链多糖二糖单位之一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖),故称为糖胺聚糖。二糖单位包括 硫酸软骨素(chondroitin sulfate)透明质酸(hyaluronic acid).,构成糖胺聚糖的二糖,透明质酸(hyaluronic acid)不同于其他PG，在细胞外基质中也可游离存在。作为长轴，将蛋白聚糖连接在一起。,透明质酸-蛋白聚糖复合物。,4.2.2 结构蛋白,胶原(Collagen)water-insoluble fibrous glycoproteins,the backbone proteins for ECM.most abundant protein in the human body(25 percent of all protein)with high tensile strength:collagen fiber(1 mm)suspending 10 kg.produced primarily by fibroblasts,and also by smooth muscle cells and epithelial cells.tropocollagen consisting of three a polypeptide chains(Gly-X-Y)n,Structural features,原胶原的三条链之间的赖氨酸(lysine)残基间的交联,不同原胶原间的赖氨酸交联,胶原的组装,胶原的合成、装配与运输,胶原的作用,胶原是骨、腱和皮肤组织中的主要蛋 白，在这些组织的细胞外基质中,胶原 起着细胞外基质骨架作用；胶原具有促进细胞生长的作用；维持并诱导细胞分化的作用。,皮肤过渡松弛症,胶原酶的遗传缺陷，胶原纤维不能正确地装配,弹性蛋白(Elastin)是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。功能：能够赋予细胞外基质弹性。,富含甘氨酸和脯氨酸的蛋白质。与胶原不同：弹性蛋白没有羟基化，所以没有羟赖氨酸的存在。,弹性蛋白的结构,4.2.3 黏着蛋白(adhesive protein),细胞外基质与细胞联系的桥梁，促进细胞同基质结合,纤连蛋白(Fibronectin,FN)层连蛋白(laminin,LN),Fibronectin,功能：RGD序列，介导细胞的黏着。具有同时与细胞外基质各类成分相结合的特点,是细胞外基质的组织者。,Laminin,功能基膜的主要结构成分对基膜的组装起关键作用。介导细胞黏着于胶原,使之发生铺展。,基膜(Basement membrane)细胞外基质特异区：上皮和内皮的基底面,4.2.4 细胞外基质与细胞的相互作用,层连蛋白：是基膜的主要成分，也是基膜的组织者；型胶原巢蛋白(entactin)硫酸肝素糖蛋白,基膜的结构,型胶原是基膜的核心分子，排列成网状；层粘连蛋白同型胶原结合，覆盖在细胞表层。,整联蛋白(integrin)细胞外基质受体受体浓度高，与配体结合力低胞外端同基质蛋白结合胞内尾部与肌动蛋白结合细胞外基质与细胞内骨架双向联络，即细胞黏着信号传递,整联蛋白与细胞外基质相连,RGD序列：精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp),4.3 CELL RECOGNITION AND ADHESION,后细胞的黏着(Cell Adhesion)在细胞识别的基础上,同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。,先细胞的识别(Cell Recognition)细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己分子的认识和鉴别。,细胞的识别抗原-抗体的识别酶与底物的识别细胞间的识别基本特性：选择性-特异性！拣出(sorting out),4.3.1 CELL RECOGNITION,细胞识别与黏着的分子基础,识别反应 细胞识别引起的细胞反应,大致有三种类型:内吞细胞黏着信号反应,糖-识别蛋白-黏着,细胞黏着概念：在细胞识别的基础上,同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。引起细胞黏着的主要是膜蛋白-细胞黏着分子(cell adhesion molecule,CAM）。,4.3.2 CELL ADHESION,选择蛋白(Selectins);免疫球蛋白超家族(Immunoglobulin superfamily,or IgSF);整合素(Integrins);钙黏着蛋白(Cadherins)。其中、是钙依赖性的，为钙非依赖性的,细胞黏着的方式,由同种细胞黏着分子介导由互补的细胞黏着分子介导由中介分子与细胞表面黏着分子介导,钙黏着蛋白,自我黏着同类细胞的拣出,选择蛋白与细胞黏着,识别特异性的糖基,免疫球蛋白超家族,同嗜性黏着或异嗜性黏着,细胞黏着小结 共有六种不同的方式的细胞黏着：？四种细胞间黏着？两种细胞与细胞外基质的黏着,细胞的六种黏着方式,4.3.3 Cell Junction,细胞连接的概念：细胞表面的特化结构，或特化区域。两个细胞通过这种结构连接起来。与细胞黏着的关系：黏着在前，连接在后。,Cell Junction,类型：,紧密连接(tight junction)：封闭斑形成连接(plaque-bearing junction)：黏着间隙连接(gap junction)：通讯,存在部位和结构特点又叫不通透连接(impermeable junction),它不仅连接相邻的细胞,而且封闭细胞间隙,使大多数分子难以在细胞间通透。这种连接方式普遍存在于腔道上皮细胞靠近管腔端的相邻细胞膜间。从结构上看,通过连接蛋白形成焊接线，封闭相邻细胞间的空隙。,紧密连接(tight junction),紧密连接,缝合蛋白(occludin)密封蛋白(claudin),紧密连接的功能连接作用防止物质双向渗漏，维持细胞的极性，并限制了膜蛋白在脂分子层的流动,又称锚定连接(anchoring junction)；主要靠黏着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。斑块连接分为：黏着连接(adherens junctions)细胞间的连接作用与细胞骨架系统的肌动蛋白相关称为黏着连接。（黏着带+黏着斑）桥粒(desmosome)细胞间的连接作用与细胞骨架系统的中间纤维相关称为桥粒。（桥粒+半桥粒）,斑块连接(plaque-bearing junction),黏着带(Adhesion belts),细胞-细胞间黏着,钙黏蛋白同肌动蛋白相互作用,黏着斑(Focal adhesion),细胞-细胞外基质进行连接,细胞外基质中的纤连蛋白通过整联蛋白同肌动蛋白相互作用,黏着连接的作用,桥粒(desmosomes),细胞-细胞间黏着,钙黏着蛋白同中间纤维相互作用,半桥粒(Hemidesmosomes),细胞-细胞外基质间黏着,整联蛋白同中间纤维相互作用,Communication Junction,一种特殊的细胞连接,位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞 具机械的细胞连接作用在细胞间形成电偶联或代谢偶联,以此来传递信号 通讯连接的方式：间隙连接(gap junction)：动物胞间连丝(plasmodesma)：植物,间隙连接(gap junction)Connexons一种跨膜结构每个连接子由6个相同或相似连接蛋白(connexin)亚单位环绕中央形成孔径为 1.5-2nm的水性通道；相邻两细胞分别用各自的连接子相互对 接形成分子间的通道，允许分子量在 1200道尔顿以下的分子通过。,间隙连接,间隙连接的主要功能：机械连接作用；电偶联（Electrical coupling）：在神经冲动信息传递过程中起重要作用代谢偶联（Metabolic coupling）代谢偶联可允许小分子代谢物和信号分子通过间隙连接,胞间连丝(plasmodesmata)胞间连丝的结构是相邻植物细胞壁上的一个狭窄细胞壁 通道有管状的内质网通过。因此，通过胞间连丝，使得相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起胞间连丝直径约30-60nm，允许1000道尔顿以下的分子渗透及大分子的运输。,胞间连丝（Plasmodesmata）,突触（synapse）,Figure 19-22c Molecular Biology of the Cell(Garland Science 2008),？细胞连接的不同方式,思考题:细胞外基质的组成及其与细胞进行相互作用的方式有哪些?细胞连接依赖的通讯方式有哪些?细胞黏附分子介导的通讯有哪些?,