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第1页：第四章 细胞膜与细胞表面

第四章 细胞膜与细胞表面

本页为第四章 细胞膜与细胞表面的章节封面，标示本章主题与内容安排。

第2页：三、质膜的特化结构

三、质膜的特化结构

• 第一节质膜的化学组成
• 一、膜脂
• 二、膜蛋白
• 第二节质膜的结构
• 一、质膜结构的研究历史
• 二、质膜的流动镶嵌模型
• 三、细胞膜的功能
• 第三节细胞表面的分化
• 一、细胞外被
• 二、膜骨架
• 三、质膜的特化结构

第3页：质膜的特化结构（续）

• 质膜（plasmamembrane）包在细胞外面所以又称细胞膜。围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。
• 质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础。
• 质膜表面寡糖链形成细胞外被（cellcoat）或糖萼（glycocalyx）。
• 质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。
• 细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。

第4页：第一节 质膜的化学组成

第一节 质膜的化学组成

• 质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。

第5页：一、膜脂

一、膜脂

• 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
• （一）、磷脂
• 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。磷脂分子的主要特征是：1.具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链），线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性局部。2.脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。3.常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。

第6页：磷脂示意图

磷脂示意图。本页为课件原图，图注为「Phospholipids」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第7页：1、甘油磷脂

1、甘油磷脂

• 以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：
• ①磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂
• ②磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS
• ③磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂
• ④磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI
• ⑤双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,DPG，旧称心磷脂

第8页：质膜磷脂示意图

质膜磷脂示意图。本页为课件原图，图注为「Phospholipids in plasmamembranes」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第9页：二磷脂酰甘油示意图

二磷脂酰甘油示意图。本页为课件原图，图注为「Diphosphatidylglycerol」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第10页：2、鞘磷脂

2、鞘磷脂

• 鞘磷脂（sphingomyelin，SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富。以鞘胺醇（sphingoine）为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。无法显示该图片。无法显示该图片。

第11页：鞘磷脂（续）

• （二）、糖脂
• 是含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10％。
• 糖脂也是两性分子，其结构与SM很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。
• 最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，在髓鞘的多层膜中含量丰富；变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。神经节苷脂是神经元质膜中具有特征性的成分。

第12页：糖脂示意图

糖脂示意图。本页为课件原图，图注为「glycolipids」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第13页：糖脂示意图

糖脂示意图。本页为课件原图，图注为「Glycolipids」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第14页：鞘磷脂（续2）

• （三）、胆固醇
• 主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，其功能是提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。
• 在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。

第15页：3.研究生物膜的特性

3.研究生物膜的特性

• （四）、脂质体（liposome）
• 是一种人工膜。
• 在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。
• 人工脂质体可用于：1.转基因2.制备的药物

第16页：

第17页：二、膜蛋白

二、膜蛋白

• 是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式，可分为：
  • 整合蛋白（integral protein）
  • 外周蛋白（peripheral protein）
  • 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。

第18页：膜蛋白（续）

• 整合蛋白为跨膜蛋白（tansmembrane proteins），是两性分子。与膜的结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来，如离子型去垢剂SDS，非离子型去垢剂Triton-X100。SDSTriton-X100

第19页：膜蛋白（续2）

• 整合蛋白的跨膜结构域可以是1至多个疏水的α螺旋，形成亲水通道的整合蛋白跨膜区域有两种组成形式，一是由多个两性α螺旋组成亲水通道；而是由两性β折叠组成亲水通道。
• 外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则结合在膜的外部。

第20页：膜蛋白（续3）

• 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）可以分为两类：
• 糖磷脂酰肌醇(glycophosphatidylinositol，GPI)连接的蛋白，GPI位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C（能识别含肌醇的磷脂）处理细胞，能释放出结合的蛋白。许多细胞表面的受体、酶、细胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC都是这类蛋白。
• 另一类脂锚定蛋白与插入质膜内小叶的长碳氢链结合。

第21页：蛋白质脂类示意图

蛋白质脂类示意图。本页为课件原图，图注为「①,②integral protein；③,④peripheral protein；⑤,⑥lipid-anchored protein」，对应质膜的化学组成部分的内容。

第22页：第二节 质膜的结构

第二节 质膜的结构

第23页：质膜的结构（续）

• 1.E.Overton1895发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。2.E.Gorter&F.Grendel1925用有机溶剂提取了人的红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。

第24页：质膜的结构（续2）

• 3、J.Danielli&H.Davson1935发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。1959年在上述基础上提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。

第25页：质膜的结构（续3）

• 4、J.D.Robertson1959用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7.5nm。

第26页：质膜的结构（续4）

• 5、S. J. Singer & G. Nicolson 1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。

第27页：二、质膜的流动镶嵌模型

二、质膜的流动镶嵌模型

• 根据Fluid-mosaicmodel：1.细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。2.磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；3.蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。

第28页：质膜的流动镶嵌模型（续）

• （一）、质膜的流动性
• 由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。
• 1、膜脂分子的运动
• 侧向扩散运动：同一平面上相邻的脂分子交换位置。
• 旋转运动：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。
• 摆动运动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。
• 伸缩震荡运动：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。
• 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。
• 旋转异构化运动：脂肪酸链围绕C-C键旋转。

第29页：膜脂分子的运动示意图

膜脂分子的运动示意图。本页为课件原图，图注为「膜脂分子的运动」，对应质膜的结构部分的内容。

第30页：2、影响膜脂流动性的因素

2、影响膜脂流动性的因素

第31页：3、膜蛋白的分子运动

3、膜蛋白的分子运动

• 主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散。膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如细胞松弛素B能促进膜蛋白的侧向运动。
• 4、膜流动性的生理意义
• 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。

第32页：利用细胞融合技术观察蛋白质运动

利用细胞融合技术观察蛋白质运动。本页为课件原图，图注为「利用细胞融合技术观察蛋白质运动」，对应质膜的结构部分的内容。

第33页：膜蛋白的分子运动（续）

• （二）、膜的不对称性
• 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。
• 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmicsurface）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmicface）；PS，原生质表面（protoplasmicsurface）；PF，原生质小页断面（protoplasmicface）。

第34页：

第35页：1、膜脂的不对称性

1、膜脂的不对称性

• 膜脂的不对称性还表现在膜表面具有胆固醇和鞘磷脂等形成的微结构域——脂筏。
• 2．复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。
• 3、膜蛋白的不对称性：每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。如各种激素的受体具有极性，细胞色素C位于线粒体内膜M侧。

第36页：（三）脂筏

（三）脂筏

• 是富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（microdomain）。
• 约70nm左右，是一种动态结构，位于质膜的外小页。
• 介于无序液体与液晶之间，称为有序液体（Liquid-ordered）。
• 在低温下这些区域能抵抗非离子去垢剂的抽提，称为抗去垢剂膜（detergent-resistant membranes，DRMs）。
• 就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。

第37页：质膜蛋白质机制示意图

质膜蛋白质机制示意图。本页为课件原图，图注为「Mechanisms of raft clustering. (a) Rafts (red) are small at the plasma membrane, containing only a subset of proteins. (b) Raft size is increased by clustering,」，对应质膜的结构部分的内容。

第38页：三、细胞膜的功能

三、细胞膜的功能

第39页：第三节 细胞表面的分化

第三节 细胞表面的分化

• 细胞表面的特化结构如：膜骨架、鞭毛和纤毛、微绒毛及细胞的变形足等等，分别与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。

第40页：一、细胞外

一、细胞外被

• 动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼。用重金属染料,如钌红染色后，在电镜下可显示厚约10~20nm的结构，边界不甚明确。
• 作用：保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有关。
  • 红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。

第41页：

第42页：糖萼细胞外被模式图

糖萼细胞外被模式图。本页为课件原图，图注为「Simplified diagram of the cell coat (glycocalyx)」，对应细胞表面的分化部分的内容。

第43页：二、膜骨架

二、膜骨架

• 膜骨架是质膜下纤维蛋白组成的网架结构；位于细胞质膜下约0.2μm厚的溶胶层。
• 作用：维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。
• 成熟的哺乳动物血红细胞没有核和内膜系统，是研究膜骨架的理想材料。
• 红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影（ghost）。

第44页：膜骨架（续）

• 经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析，血影成分主要有：1.血影蛋白：由结构相似的α链、β链组成异二聚体，两个二聚体头与头相接连形成四聚体。2.锚蛋白（ankyrin）：与血影蛋白和带3蛋白的胞质部相连，将血影蛋白网络连接到质膜上。3.带三蛋白：是阴离子载体，通过交换Cl－，使HCO 3 －进入红细胞。为二聚体，每个单体含929个氨基酸，跨膜12次。4.血型糖蛋白：单次跨膜糖蛋白，约有131个氨基酸，N端在膜外侧，结合16条寡糖链；C-端在胞质面，链较短，与带4.1蛋白相连。血型糖蛋白与MN血型有关，其功能尚不明确。

第45页：红细胞膜骨架的构成

红细胞膜骨架的构成

• 红细胞膜骨架的构成：
• 血影蛋白四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约13~15单体）相连，形成血影蛋白网络。通过两个锚定点固定在质膜下方：
  • 通过带4.1蛋白与血型糖蛋白连结；
  • 通过锚蛋白与带3蛋白相连。
• 这一骨架系统赋与了红细胞质膜的刚性与韧性，得以几百万次地通过比它直径还小的微血管、动脉、静脉。

第46页：

第47页：三、质膜的特化结构

三、质膜的特化结构

• 质膜常带有许多特化的附属结构。如：微绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛等等，这些特化结构在细胞执行特定功能方面具有重要作用。由于其结构细微，多数只能在电镜下观察到。

第48页：质膜的特化结构（续）

• （一）、微绒毛microvilli
• 是细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于动物细胞表面。
• 直径约为0.1μm。内芯由肌动蛋白丝束组成。
• 肌动蛋白丝之间由许多微绒毛蛋白（villin）和丝束蛋白（fimbrin）组成的横桥相连。
• 微绒毛处质膜有myosinI构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝束固定。
• 作用：扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了30倍。

第49页：

第50页：

第51页：质膜的特化结构（续2）

• SEM image of alveolar (Lung) macrophage attacking E. coli. (Show ruffle on the cell surface)（二）、皱褶（ruffle）细胞表面的扁形突起，也称为片足（lamellipodia）。在巨噬细胞的表面上，普遍存在着皱褶结构，与吞噬颗粒物质有关。

第52页：质膜的特化结构（续3）

• Infolding（三）、内褶内褶（infolding）是质膜由细胞表面内陷形成的结构，以相反的方式扩大了细胞的表面积。这种结构常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞。

第53页：质膜的特化结构（续4）

• （四）、纤毛和鞭毛
• 纤毛（cilia）和鞭毛（flagella）是细胞表面伸出的条状运动装置。二者在发生和结构上并没有什么差别。
• 纤毛和鞭毛都来源于中心粒。其详细结构和功能可参见细胞骨架一章。

第54页：

第55页：细胞连接部分

细胞连接部分

第56页：第一节 细胞连接

第一节 细胞连接

• 是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。
• 分为三大类，即：封闭连接（occludingjunction）、锚定连接（anchoringjunction）和通讯连接（communicatingjunction）。

第57页：一、封闭连接

一、封闭连接

• 存在于脊椎动物的上皮细胞间。也叫zonulaoccluden
• 连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，由跨膜细胞粘附分子构成。
• 相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。
• 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，构成脑血屏障和睾血屏障。（一）紧密连接

第58页：

第59页：紧密连接扩散膜示意图

紧密连接扩散膜示意图。本页为课件原图，图注为「Tight JunctionsSeal off body cavitiesRestrict diffusion of membrane components」，对应细胞连接部分的内容。

第60页：

第61页：（二）间壁连接

（二）间壁连接

• 是存在于无脊椎动物上皮细胞的紧密连接。
• 连接蛋白呈梯子状排列，形状非常规则。
• 在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突。

第62页：二、锚定连接

二、锚定连接

• （一）粘合带与粘合斑
• 粘合带（adhesionbelt）：
  • 呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。
  • 相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。
  • 质膜内侧有多种附着蛋白形成的致密斑。连接的细胞骨架成分为actin。
• 粘合斑（adhesionplaque）：位于细胞与细胞外基质间，粘附分子为integrin、胞内骨架成分也是actin。

第63页：

第64页：粘合带示意图

粘合带示意图。本页为课件原图，图注为「Adhesion Belt」，对应细胞连接部分的内容。

第65页：（二）桥粒与半桥粒

（二）桥粒与半桥粒

• 桥粒（desmosome）是相邻细胞间形成的纽扣状结构。
  • 通过质膜下的致密斑连接中间纤维。
  • 桥粒中间为钙粘素（desmoglein及desmocollin）。
  • 分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中。
• 半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基面与基膜之间，连接蛋白为整合素。连接的细胞内骨架成分为角蛋白。

第66页：

第67页：

第68页：半桥粒示意图

半桥粒示意图。本页为课件原图，图注为「Hemidesmosome」，对应细胞连接部分的内容。

第69页：三、通讯连接

三、通讯连接

• （一）间隙连接gapjunction
• 存在于大多数动物组织。连接处有2~4nm的缝隙。
• 基本单位称连接子（connexon），由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成。
• 注射染料证明间隙连接可允许分子量小于1.5KD的分子通过，但通透性是可调节的。

第70页：通讯连接（续）

• 功能：1、影响细胞分化2、协调细胞代谢3、电兴奋传导：神经末梢间的间隙连接称为电紧张突触（electrotonic synapses）。

第71页：间隙连接示意图

间隙连接示意图。本页为课件原图，图注为「Gap junction」，对应细胞连接部分的内容。

第72页：（二）胞间连丝

（二）胞间连丝

• 由穿过植物细胞壁的原生质构成，直径约20~40nm。中央有SER形成的连丝小管。
• 功能上与动物细胞间的间隙连接类似。允许分子量小于800Da的分子通过，在相邻细胞间起通讯作用。
• 通透性可调节。某些植物病毒能制造特殊的蛋白质，使胞间连丝的有效孔径扩大。

第73页：胞间连丝示意图

胞间连丝示意图。本页为课件原图，图注为「Plasmodesmata」，对应细胞连接部分的内容。

第74页：三、化学突触

三、化学突触

• 是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。
• 由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成。
• 突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体。
• 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。

第75页：

第76页：

第77页：连接复合体示意图

连接复合体示意图。本页为课件原图，图注为「Various Cell Junctional Complexes」，对应细胞连接部分的内容。

第78页：

第79页：

第80页：第二节 细胞粘附分子

第二节 细胞粘附分子

第81页：细胞粘附分子（续）

• CAM介导细胞与细胞间及细胞与ECM间的相互作用。
• 为糖蛋白、分为五类，分子结构由三部分组成：1.胞外区，N端部分，负责与配体识别；2.跨膜区，多为单次跨膜；3.胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内的信号分子相连。

第82页：细胞粘附分子（续2）

• 多数细胞粘附分子依赖二价阳离子，如Ca2＋，Mg2＋。
• 细胞粘附分子的作用机制有三种模式：1.亲同性粘附；2.亲异性粘附；3.通过胞外连接分子相互识别与结合。

第83页：一、钙粘素

一、钙粘素

• 亲同性CAM，依赖Ca2＋。
• 胞外部分形成5个结构域，均含Ca2＋结合部位。
• 作用：
• 介导细胞连接：如E-钙粘素。
• 参与细胞分化：决定胚胎细胞间的粘附，影响细胞分化。
• 抑制细胞迁移：

第84页：钙粘素示意图

钙粘素示意图。本页为课件原图，图注为「Cadherin」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第85页：哺乳动物细胞表面的主要钙粘素分子

哺乳动物细胞表面的主要钙粘素分子

第86页：二、选择素

二、选择素

• 选择素（selectin）属亲异性CAM；作用依赖于Ca2＋；
• 参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合；
• 已知选择素有三种：L选择素、E选择素及P选择素。
• P选择素贮存于血小板及内皮细胞；
• E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；
• L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。

第87页：白细胞内皮细胞选择素示意图

白细胞内皮细胞选择素示意图。本页为课件原图，图注为「SELECTINSEndothelialLeukocytesPlatelets」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第88页：三、免疫球蛋白超家族

三、免疫球蛋白超家族

• Ig-SF包括分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）样结构域的所有分子，免疫球蛋白样结构域指借二硫键维系的两组反向平行的β折叠结构。
• 一般不依赖于Ca2＋，包括亲同性或亲异性CAM
• N-CAM存在于神经细胞。
• Pe-CAM存在于血小板及大多数免疫细胞。
• I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。

第89页：免疫球蛋白超家族示意图

免疫球蛋白超家族示意图。本页为课件原图，图注为「Ig-SF」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第90页：四、整合素

四、整合素

• 多为亲异性细胞粘附分子。作用依赖于Ca2＋。
• 是αβ亚单位形成异二聚体。
• 含β1的整合素主要介导细胞与ECM之间的粘附。
• 含β2的整合素主要介导细胞间的相互作用。
• 含β3亚单位的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。
• α6β4整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。

第91页：纤粘连蛋白整合素钙离子示意图

纤粘连蛋白整合素钙离子示意图。本页为课件原图，图注为「Integrinsβsubunit binds RGD domain on fibronectin•subunit binds calcium Ca2+necessary for substrate binding」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第92页：

第93页：五、透明质酸粘素

五、透明质酸粘素

• 包括可结合透明质酸糖链的一类分子，如：CD44族。
• CD44的功能包括：
  • 介导细胞与细胞外基质之间的粘附；
  • 参与细胞对透明质酸的摄取及降解；
  • 参与淋巴细胞归巢；
  • 参与T细胞的活化；促进细胞迁移。
• CD44在很多种肿瘤细胞的表达比相应正常组织为高，与肿瘤细胞的成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关。

第94页：细胞外基质部分示意图

细胞外基质部分示意图。本页为课件原图，图注为「细胞外基质部分EXTRACELLULAR MATRIX ECM」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第95页：细胞膜与细胞表面内容提要

第四章 细胞膜与细胞表面

• 第一节ECM的成分
• 一、胶原
• 二、纤粘连蛋白
• 三、层粘连蛋白
• 四、氨基聚糖及蛋白聚糖
• 五、弹性蛋白
• 第二节ECM的生物学作用

第96页：细胞膜与细胞表面内容提要（续）

• ECM(extracellularmatrix)是细胞外大分子构成的网络。
• 包括：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。
• ECM在结缔组织中含量较高。
• ECM的成分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的功能相适应。如：角膜、肌腱。
• ECM影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。

第97页：细胞外基质组织结构图

细胞外基质组织结构图。本页为课件原图，图注为「MACROMOLECULAR ORGANIZATION OF ECM」，对应细胞粘附分子部分的内容。

第98页：

第99页：第一节 ECM的成分

第一节 ECM的成分

第100页：一、胶原

一、胶原

• 组成：
• 由原胶原交联而成，原胶原是三条肽链形成的三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，非螺旋区及球形结构域。
• 原胶原的每条链由重复的Gly-X-Y序列构成。X=pro，Y=hyp或hyl，Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋。三股链再绕成右手超螺旋。

第101页：胶原结构图

胶原结构图。本页为课件原图，图注为「collagenstructure」，对应ECM的成分部分的内容。

第102页：胶原（续）

• Structures of the collagen
• 原胶原间共价交联，呈阶梯状排列，形成胶原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。

第103页：胶原透射电镜照片

胶原透射电镜照片。本页为课件原图，图注为「TEM image of collagen」，对应ECM的成分部分的内容。

第104页：胶原（续2）

合成

由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。在RER上合成，形成三股螺旋之前于Pro及Lys残基上进行羟基化修饰。–羟化反应的催化剂为脯氨酰4羟化酶和脯氨酰3羟化酶。–维生素C是这两种酶所必需的辅助因子，VC缺乏导致坏血病。

交联

交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。

第105页：成纤维细胞胶原纤维结构图

成纤维细胞胶原纤维结构图。本页为课件原图，图注为「Collagen fibrils around a fibroblast」，对应ECM的成分部分的内容。

第106页：胶原（续3）

• 原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。
  • 胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。
  • 随年龄增长，交联日益增多，组织僵硬老化。
• 类型：
  • 已知至少19种胶原，由不同的结构基因编码。
  • I、II、III、V、XI型胶原为有横纹的纤维形结构。
  • 是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的30％以上。功能：参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。

第107页：胶原示意图

胶原示意图。本页为课件原图，图注为「Collagen」，对应ECM的成分部分的内容。

第108页：二、纤粘连蛋白

二、纤粘连蛋白

类型

–血浆FN：V字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。–细胞FN：多聚体，不溶，存在于ECM及细胞表面。–已鉴定的FN亚单位20种以上。由同一基因编码，转录后拼接不同，形成多种异型分子。

结构

–含糖4.5－9.5％。–每条FN有5－7个有特定功能的结构域。

第109页：纤粘连蛋白示意图

纤粘连蛋白示意图。本页为课件原图，图注为「fibronectin dimer」，对应ECM的成分部分的内容。

第110页：纤粘连蛋白（续）

组装

–FN不自发组装成纤维，通过细胞表面受体指导下进行。–肿瘤细胞表面的FN纤维减少，因细胞表面的FN受体异常所致。

功能

–FN可将细胞连接到ECM上；FN上的RGD（Arg-Gly-Asp）序列可与细胞表面的整合素结合。–人工合成的RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。

第111页：纤粘连蛋白示意图

纤粘连蛋白示意图。本页为课件原图，图注为「Fibronectin helps connect the inside of the cell to the outside」，对应ECM的成分部分的内容。

第112页：三、层粘连蛋白

三、层粘连蛋白

结构

–由三条肽链借二硫键交联成十字形分子。–已知7种LN分子，8种亚单位（α1-3、β1-3、γ1-2）。与FN不同，这8种亚单位由不同基因编码。–含糖量很高（15-28％），具有50条左右N-连接的糖链。

功能

–参与构成基膜，是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分。

第113页：层粘连蛋白结构图

层粘连蛋白结构图。本页为课件原图，图注为「Laminin Structure」，对应ECM的成分部分的内容。

第114页：基膜示意图

基膜示意图。本页为课件原图，图注为「Basal lamina」，对应ECM的成分部分的内容。

第115页：四、氨基聚糖及蛋白聚糖

四、氨基聚糖及蛋白聚糖

• 1．氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）
• GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。
• 二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。
• 可分为六种：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。
• 透明质酸(HA)是唯一不硫酸化的GAG，含多达10万个糖基。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性。

第116页：氨基聚糖的分子特性及分布

氨基聚糖的分子特性及分布

第117页：2．蛋白聚糖

2．蛋白聚糖

• 是氨基聚糖（除HA）与核心蛋白质的共价结合物。
• 核心蛋白质的Ser残基在高尔基体中装配上GAG链。
• 首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUA）连接到Ser残基上，然后再延长糖链。
• 除HA及肝素外，其他GAG均不游离存在。
• HA以非共价键连接许多蛋白聚糖单体巨分子。

第118页：蛋白聚糖复合体示意图

蛋白聚糖复合体示意图。本页为课件原图，图注为「A Proteoglycan Complex.GalactoseN-Acetyl-D-glucosamineD-glucuronic acid N-Acetyl-D-galactosamine」，对应ECM的成分部分的内容。

第119页：五、弹性蛋白

五、弹性蛋白

• 是弹性纤维的主要成分。由二类短肽交替排列构成。
  • 一种是疏水短肽，赋予分子以弹性；
  • 另一种为富Ala及Lys残基的α螺旋，负责在相邻分子间交联，形成网状结构。
• 弹性蛋白外面包着一层由微原纤维（糖蛋白）构成的壳。
• 老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹性。

第120页：弹性蛋白示意图

弹性蛋白示意图。本页为课件原图，图注为「Elastin」，对应ECM的成分部分的内容。

第121页：第二节 细胞外基质的生物学作用

第二节 细胞外基质的生物学作用

• 1．影响细胞的存活、死亡
• 定着依赖性：如，上皮细胞一旦脱离了ECM则会发生anoikis。
• 2．决定细胞的形状
• 不同细胞具有不同的细胞外基质，介导的细胞骨架组装的状况不同，从而表现出不同的形状。

第122页：3．调节细胞的增殖

3．调节细胞的增殖

• 定着依赖性生长（anchorage dependent growth）。
• 4．控制细胞的分化
• 如，成肌细胞在纤粘连蛋白上增殖并保持未分化的表型；而在层粘连蛋白上则停止增殖，进行分化，融合为肌管。
• 5．参与细胞的迁移
• 细胞的迁移依赖于细胞的粘附与细胞骨架的组装。