細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

1、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),Cellular Signal Transduction,參考書(shū)目,細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)在線教程 www.cella.cn/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

2、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．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

3、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：消化道上皮、膀

4、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2~4個(gè)點(diǎn)狀融合，形成一條封閉帶，融合處細(xì)胞間隙消失?！　∠噜徏?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 ?！　「糸_(kāi)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

5、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(jiàn)。,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15~20nm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)

6、膜內(nèi)側(cè)的幾種附著蛋白結(jié)合?！　∠噜徏?xì)胞中的肌動(dòng)蛋白絲束通過(guò)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(guò)整合素（integrin）把細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白束和基質(zhì)連接起來(lái)?！　　∷c黏著斑的區(qū)別：　?、偈丘ぶ呓Y(jié)構(gòu)的一半；　　②穿膜連接蛋白為整合

7、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)?！　∠噜徏?xì)胞中的中間纖維通過(guò)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

8、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?！　∷c橋粒的區(qū)別：　?、偈菢蛄＝Y(jié)構(gòu)的一半；　?、诖┠みB接蛋白為整合素；　?、奂?xì)胞內(nèi)的附著蛋白為角蛋白。,,,（三）通訊連接　　　（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：　　

9、在連接處相鄰細(xì)胞間有2～4nm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(guò)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(wú)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。

10、　3. 參與細(xì)胞分化：胚胎發(fā)育的早期，細(xì)胞間通過(guò)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(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)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(s

11、ynaptic 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(mén)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)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?chē)瑸榻M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

12、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(guò)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-乙酰半乳糖胺通過(guò)?-1

13、,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(guò)?-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(guò)?-1,4連接，每個(gè)殘基的第

14、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(guò)?-1,3連接構(gòu)成。,,,,（3）糖蛋白（glycoprotein）　　　黏附性糖蛋白：與細(xì)胞的黏附及遷移有關(guān)?！　　」窍嚓P(guān)基質(zhì)糖蛋白：調(diào)節(jié)離子濃度?！　　椥缘鞍紫嚓P(guān)糖蛋白：在彈性蛋白的沉積過(guò)程中具有重要影響。,,3. 細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)功能　?。?）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

15、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(zhǎng)因子具有促有絲分裂原的功能，通過(guò)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（collagen）　1

16、. 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?。?）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、

17、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(rùn)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。,,（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(jiàn)。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

18、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(zhǎng)；在形態(tài)學(xué)發(fā)生中有重要作用；對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)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等方面有重

19、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(guò)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(zhǎng)等過(guò)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(guò)程中具有十分重

20、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(guò)程中有重要意義。,,,,(八）串珠聚糖蛋白（perlecan）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，T

21、SP）　　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(guò)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（von　Willebrand factor，vWF）1. 馮·威勒布蘭德因子的分子生物學(xué),,,,2. 馮·

22、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Ⅷ前體結(jié)合成Ⅷ- vWF復(fù)合物，誘發(fā)止血過(guò)程；與腫瘤細(xì)胞的黏附以及腫瘤的轉(zhuǎn)移過(guò)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）,,,,骨鈣蛋白的作用：在骨形成過(guò)程中，對(duì)骨的礦化有負(fù)調(diào)節(jié)作用；促進(jìn)骨的吸收。,,2. 骨連蛋白（osteonectin）　又稱BM40或43kD蛋白，是一種膠原結(jié)合型糖蛋白。,,