细胞生物学第015章细胞质膜与细胞表面.ppt

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1、 细胞质膜与细胞表面特化结构细胞质膜与细胞表面特化结构细胞外基质细胞外基质细胞连接细胞连接第十五章第十五章 细胞社会的联系细胞社会的联系 细胞胞质膜膜(plasma membrane),(plasma membrane),又称又称细胞膜胞膜(cell membrane)(cell membrane)。细胞内膜胞内膜(intracellular membrane);(intracellular membrane);生物膜生物膜(biomembrane)细胞胞质膜的膜的结构模型构模型 膜脂膜脂生物膜的基本组成成分 膜蛋白膜蛋白 确定膜蛋白方向的确定膜蛋白方向的实验程序程序 光脱色恢复技光脱色恢复技

2、术 分子生物学技分子生物学技术在膜蛋白研究上的在膜蛋白研究上的应用用生物膜生物膜结构特征构特征 细胞胞质膜的功能膜的功能 膜膜骨架与骨架与细胞表面的特化胞表面的特化结构构 研究简史研究简史 结构模型结构模型 生物膜结构生物膜结构 E.GorterE.Gorter和和F FGrendelGrendel（19251925）:“蛋白蛋白质-脂脂类-蛋白蛋白质”三明治三明治结构模型构模型 （19591959年）：年）：单位膜模型位膜模型(unit membrane model)(unit membrane model)和和G.NicolsonG.Nicolson（19721972）：）：生物膜的流生物

3、膜的流动镶嵌模型嵌模型(fluid mosaic model)(fluid mosaic model)K.Simon et al(1997):脂筏模型脂筏模型（lipid raft modellipid raft model）Functional rafts in Cell membranes.Nature 387:569-572Functional rafts in Cell membranes.Nature 387:569-572磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；蛋白分子以不不同同方方式式镶嵌嵌在脂双层分子中或结合在其表面,膜蛋白是赋予生物膜功能的主

4、要决定者；生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维流体。“Central dogma”of membrane biology成成 分分：膜膜 脂脂 主主 要要 包包 括括 磷磷 脂脂、糖糖 脂脂 和和 胆胆 固固 醇醇三种类型三种类型。膜脂的种热运动方式膜脂的种热运动方式 脂质体（脂质体（liposomeliposome）磷脂磷脂：膜脂的基本成分（50以上）分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂 主要特征：具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外）；脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；糖糖脂脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质

5、膜上（5以下）,神经细胞糖脂含量较高；胆胆固固醇醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散速率为10-8cm2/s；脂分子围绕轴心的自旋运动；脂分子尾部的摆动；双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到脂分子侧向交换频率的1010。但在内质网膜上,新合成的磷脂分子翻转运动发生频率很高。脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。双层膜的趋势而制备的人工膜。脂质体的类型脂质体的类型 脂质体的应用脂质体的应用 (a)(a)水溶液

6、中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；(b)(b)球形脂质体；球形脂质体；(c)(c)平面脂质体膜；平面脂质体膜；(d(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图）用于疾病治疗的脂质体的示意图 研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入脂质体中裹入DNADNA可用于基因转移；可用于基因转移；在在临临床床治治疗疗中中,脂脂质质体体作作为为药药物物或或酶酶等等载载体体 基本类型基本类型 内在膜蛋白与膜脂内在膜蛋白与膜脂结合的方式结合的方式 外外在膜蛋白与膜脂结合的方式在膜蛋白与膜脂结合的方式 去垢剂去垢剂(detergent)外在外在(外周外周)膜蛋白膜蛋白 (extrin

7、sic/peripheral membrane proteins)；水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。内在（整合）膜蛋白内在（整合）膜蛋白 (intrinsic/integral membrane proteins)。水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。脂脂质锚定蛋白（定蛋白（lipid-anchored proteins)通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。基本类型基本类型膜蛋白的跨膜结构域跨膜结构域与脂双层分子的疏水疏水核心的相互作用相互作用；跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带 负电的极性头形

8、成离子键离子键，或带负电的氨基酸残基通过 Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结共价结 合合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂 双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。去去垢垢剂是是一一端端亲水水、另另一一端端疏疏水水的的两两性性小小分分子子,是是分分离离与研究膜蛋白的常用与研究膜蛋白的常用试剂。离离子子型型去去垢垢剂(SDS)(SDS)和和非非离离子子型型去去垢垢剂（Triton Triton X-X-100100）SDS:CHSDS:CH3 3-(CH-(CH2 2)1111-OSO-OSO3 3-Na-Na

9、+CH3 CH3 CH3 C C CH CH2 2 C C (O-CH (O-CH2 2-CH-CH2 2)1010-OH-OH CH3 CH3去垢剂去垢剂胰酶消化法胰酶消化法同位素标记法同位素标记法 研究膜蛋白或膜脂流研究膜蛋白或膜脂流动性的基本性的基本实验技技术之一之一。程序程序：根据荧光恢复的速度可推算出膜蛋白或膜脂扩散速度。膜的膜的流动性流动性：生物膜的基本特征之一：生物膜的基本特征之一,细胞进行生命活动的必要条件。细胞进行生命活动的必要条件。膜的膜的不对称性不对称性 膜的分相现象膜的分相现象六、六、生物膜结构的特征生物膜结构的特征 膜脂的膜脂的流流动性性 膜脂的流动性主要由脂分子本身

10、的性质决定的,脂肪酸链越短,不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。膜蛋白的流膜蛋白的流动 荧光抗体免疫标记实验 成斑现象(patching)或成帽现象(capping)膜的流膜的流动性受多种因素影响性受多种因素影响 细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素.细胞质膜各部分的名称细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性膜脂与糖脂的不对称性 糖脂仅存在于质膜的ES面

11、，是完成其生理功能的结构基础膜蛋白与糖蛋白的不对称性膜蛋白与糖蛋白的不对称性 膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面(GO+GO+3 3HBHHBH4 4 labelinglabeling)；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。SM:鞘磷脂PC:卵磷脂PS:磷脂酰丝氨酸PE:磷脂酰乙醇胺PI:磷脂酰肌醇CI:胆固醇 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;选择性的物质运输选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢包括代谢底物的输入与代谢 产物的排除产物的排除,其中伴

12、随着能量的传递其中伴随着能量的传递;提供细胞识别位点提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递并完成细胞内外信息跨膜传递;为多种酶提供结合位点为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行使酶促反应高效而有序地进行;介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接;质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、神经退行性疾病膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、神经退行性疾病有关，可作为疾病治疗的药物靶标。有关，可作为疾病治疗的药物靶标。细胞胞质膜常常与膜下膜常常与膜下结构构(主要是主要是细

13、胞骨架系胞骨架系统)相互相互联系系,协同作用同作用,并形成并形成细胞表面的某些特化胞表面的某些特化结构以完成特定的功能。构以完成特定的功能。膜骨架膜骨架 膜骨架的概念指指细胞胞质膜膜下下与与膜膜蛋蛋白白相相连的的由由纤维蛋蛋白白组成成的的网网架架结构构,它它参参与与维持持细胞胞质膜的形状并膜的形状并协助助质膜完成多种生理功能。膜完成多种生理功能。红细胞的生物学特性胞的生物学特性 膜骨架膜骨架赋予予红细胞胞质膜既有很好的膜既有很好的弹性又具有性又具有较高高强度。度。红细胞胞质膜蛋白及膜骨架膜蛋白及膜骨架 红细胞质膜蛋白的红细胞质膜蛋白的SDS-PAGESDS-PAGE 红细胞膜骨架的结构红细胞膜

14、骨架的结构 红细胞血影及封闭、未封闭小泡的形成 细胞连接的功能分类细胞连接的功能分类 封闭连接封闭连接 锚定连接锚定连接通讯连接通讯连接 细胞表面的粘连分子细胞表面的粘连分子 封封闭连接接(occluding junctions)(occluding junctions)紧密连接(tight junction)锚定定连接接(anchoring junctions)通通讯连接接(communicating junctions)(communicating junctions)间隙连接(gap junction)；神经细胞间的化学突触(chemical synapse)；植物细胞中的胞间连丝(pl

15、asmodesmata)。紧密连接是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间。紧密连接的结构 紧密连接的功能形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；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。紧密连接嵴线中的两类蛋白：封闭蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）；claudin蛋白家族（现已发现15种以上）。锚定定连接接在在组织内内分分布布很很广广泛泛,在在上上皮皮组织,心心肌肌和和子子宫颈等等组织中中含含量量尤尤为丰富丰富 锚定定连接的接的类型、型、结构与功能构与功能 锚定定连接的接的结构构组成成 与中与中间纤维相关的相关的锚定定连接接：桥粒(desmosom

16、e)半桥粒(hemidesm osome);与肌与肌动蛋白蛋白纤维相关的相关的锚定定连接接：粘合带(adhesion belt)；粘合斑(focal adhesion)与中间纤维相连的锚定连接与中间纤维相连的锚定连接桥粒粒:铆接相邻细胞，提供细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。半半桥粒粒:半桥粒与桥粒形态类似,但功能和化学组成不同。它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将上皮细胞固着在基底膜上,在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。与肌动蛋白纤维相连的锚定连接与肌动蛋白纤维相连的锚定连接 粘粘合合带：位于紧密连接下方,相邻细胞间形成一个连续的带状

17、结构。间隙约1520nm,也称带状桥粒(belt desmosome)。粘粘合合斑斑: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。通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形 成一个坚挺、有序的细胞群体。锚定连接具有两种不同形式成一个坚挺、有序的细胞群体。锚定连接具有两种不同形式:与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括粘合带与粘合斑。构成锚定连接的蛋白可分成两类构成锚定连接的蛋白可分成两类:细胞内附着蛋白(attachment proteins),将特定的细胞骨架成分 (中间纤

18、维或微丝)同连接复合体结合在一起(desmoplakin)跨膜连接的糖蛋白,其细胞内的部分与附着蛋白相连,细胞 外的部分与相邻细胞的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外 基质相互作用。(desmoglein,desmocollin)间隙隙连接接：分布广泛，几乎所有的动物组织中都存在间隙连接。神神经细胞胞间的的化学突触化学突触 存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式,它通过释放神经递质来传导神经冲动。胞胞间连丝：高等植物细胞之间通过胞间 连丝相互连接,完成细胞间的通讯联络。胞间连丝结构 胞间连丝的功能间隙隙连接接结构构 间隙隙连接的接的蛋白成分蛋白成分间隙隙连接的功能及其接的功能及其调节机制机制间隙隙连接

19、的通透性是可以接的通透性是可以调节的的 间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为23nm。连接子(connexon)是间隙连接的基本单位。每个连接子由6个connexin分子组成。连接子中心形成一个直径约1.5nm的孔道。连接单位由两个连接子对接构成。已分离20余种构成连接子的蛋白,属同一蛋白家族,其分子量2660KD不等；连接子蛋白具有4个-螺旋的跨膜区，是该蛋白家 族最保守的区域。连接子蛋白的一级结构都比较保守,并有相似的抗原性。不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔 径与调控机制有所不同。间隙隙连接在代接在代谢偶偶联中的作用中的作用 间隙连接允许小分子代谢物和信号分子通过,是细胞间代谢

20、偶联的基础 代谢偶联现象在体外培养细胞中的证实 代谢偶联作用在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用.间隙隙连接在神接在神经冲冲动信息信息传递过程中的作用程中的作用 电突触(electronic junction)快速实现细胞间信号通讯 间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为 间隙隙连接在早期胚胎接在早期胚胎发育和育和细胞分化胞分化过程中的作用程中的作用 胚胎发育中细胞间的偶联提供信号物质的通路,从而为某一 特定细胞提供它的“位置信息”，并根据其位置影响其分化。肿瘤细胞之间间隙的连接明显减少或消失，间隙联接类似 “肿瘤抑制因子”。降低胞质中的pH值和提高自由Ca2+的浓度 都可以使其通透性

21、降低间隙连接的通透性受两侧电压梯度的调 控及细胞外化学信号的调控化学突触化学突触胞间连丝结构 相邻细胞质膜共同构成的直径20-40nm的管状结构胞间连丝的功能 实现细胞间由信号介导的物质有择性的转运；实现细胞间的电传导；在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节 植物细胞间的物质运输。同种类型细胞间的彼此粘连是许多组织结构的基本特征。细胞与细胞间的粘连是由特定的细胞粘连分子所介导的。粘粘连分子的特征与分子的特征与类型型 粘连分子均为整合膜蛋白，在胞内与 细胞骨架成分相连；多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。粘连分子类型及细胞间粘着方式类型型 粘着方式粘着方式 钙粘素钙粘素（Cadherins）

22、选择素选择素（Selectin）免疫球蛋白超家族的免疫球蛋白超家族的CAMCAM(Ig-Superfamily，IgSF)整合素整合素（Integrins）质膜整合蛋白聚糖质膜整合蛋白聚糖也介导细胞间的粘着。Cadherins：属同亲性依赖Ca2+的细胞粘连糖蛋白，介导依赖Ca2+的细胞粘着和从ECM到细胞质传递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。（30多个成员的糖蛋白家族）E-Cadherins(epithelial),N-Cadherins(neural)，P-Cadherins(placental)，桥粒钙粘素。Selectin：属异亲性依赖于C

23、a2+的能与特异糖基识 别并相结合的糖蛋白，其胞外部分具有凝 集素样结构域(lectin-like domain)。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的 识别与粘着。P(Platelet)选择素、E(Endothelial)选择素 和L(Leukocyte)选择素。Ig-Superfamily，IgSF：分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的CAM超家族。介导同亲性细胞粘着或介导异亲性细胞粘着,但其粘着作用不依赖Ca2+，其中N-CAMs 在神经组织细胞间的粘着中起主要作用。Integrins：由和两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白。人体细胞中已发现16种链和8种链，它们相互配合形成22种不同的二

24、聚体整合素，可与不同的配基结合，从而介导细胞与基质、细胞与细胞之间的粘着。细胞中主要的粘胞中主要的粘连分子家族分子家族 与与细胞胞锚定定连接相关的粘接相关的粘连分子分子 非非锚定定连接（接（nonjunctional adhesion）的）的细胞胞 粘粘连分子及其作用部位分子及其作用部位 细胞与细胞连接主要成员Ca2+或Mg2+依赖性胞内骨架成分与细胞连接关系钙粘素选择素免疫球蛋白类血细胞整合素E、N、P-钙粘素桥粒钙粘素P-选择素N-细胞粘着分子Lb2+-+Actin纤维中等纤维Actin纤维粘着带桥粒-细胞与基质连接整合素质膜蛋白聚糖约20种类型6b4Syndecans+-Actin纤维中

25、等纤维Actin纤维粘着斑半桥粒-细胞中主要的粘连分子家族细胞中主要的粘连分子家族细胞连接类型粘连分子胞外胞内某些结合蛋白细胞骨架类型细胞与细胞连接桥粒钙粘素desmogleinsdesmocollins相邻细胞的钙粘素desmoplakinsplakoglobin中等纤维粘着带钙粘素(E-钙粘素)同上VinculinCatenin微丝细胞与胞外基质连接半桥粒整合素（64）胞外基质蛋白(基底膜蛋白）desmoplakin-like蛋白中等纤维粘着斑整合素胞外基质蛋白talinvinculin-actinin微丝非锚定连接的细胞粘连分子及其作用部位（深色）非锚定连接的细胞粘连分子及其作用部位（深

26、色）非锚定连接的细胞间粘着方式示意图非锚定连接的细胞间粘着方式示意图1.钙粘素；2.免疫球蛋白类细胞粘着分子；3.选择素；4.整合素；5.质膜整合蛋白聚糖 基本概念基本概念 胶原胶原(collagen)氨基聚糖和蛋白聚糖氨基聚糖和蛋白聚糖 层粘连蛋白和纤粘连蛋白层粘连蛋白和纤粘连蛋白 弹性蛋白弹性蛋白(elastin)植物细胞壁植物细胞壁 结构组成：结构组成：指指分分布布于于细细胞胞外外空空间间,由由细细胞胞分分泌泌的的蛋蛋白白和和多多糖糖所构成的所构成的网络结构网络结构 主要功能：主要功能：构成支持细胞的框架，负责组织的构建；构成支持细胞的框架，负责组织的构建；胞胞外外基基质质三三维维结结构

27、构及及成成份份的的变变化化,改改变变细细胞胞微微环环境境从从而而对对细细胞胞形形态态、生生长长、分分裂裂、分分化化和和凋凋亡亡起起重重要要的调控作用。的调控作用。胞外基质的信号功能胞外基质的信号功能 生物种类 细胞外结构结构纤维水化基质组分粘连分子动物细胞植物细胞细胞外基质细胞壁胶原弹性蛋白纤维素蛋白聚糖半纤维素伸展蛋白纤粘连蛋白层粘连蛋白果胶质细胞外被胞外被(cell coat)又称糖萼又称糖萼(glycocalyx)细胞外基胞外基质(extracellular matrix)真核真核细胞的胞的细胞外胞外结构构（extracellular structures）结构构组成：成：指细胞质膜外表

28、面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。功能：功能：不仅对膜蛋白起保护作用,而且在细胞识别中起重要作用。膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片（梁凤霞，丁明孝）（梁凤霞，丁明孝）胶原是胞外基质最基本结构成份之一，胶原是胞外基质最基本结构成份之一，动物体内含量最丰富的蛋白（总量的动物体内含量最丰富的蛋白（总量的 3030以上）。以上）。常见的胶原类型及其在组织中的分布 胶原及其分子结构 胶原的合成与加工 胶原的功能 胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白；型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非

29、所有胶原都形成纤维；型胶原纤维束,主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有很强的抗张强度;型胶原主要存在于软骨中;型胶原形成微细的原纤维网,广泛分布于 伸展性的组织,如疏松结缔组织;型胶原形成二维网格样结构,是基膜的主要 成分及支架。胶原纤维的基本结构单位是胶原纤维的基本结构单位是原胶原原胶原；原胶原是由三条肽链盘绕成的原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构三股螺旋结构；原胶原肽链具有原胶原肽链具有Gly-x-yGly-x-y重复序列，对胶原纤重复序列，对胶原纤 维的高级结构的形成是重要的；维的高级结构的形成是重要的；在胶原纤维内部在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈原胶原蛋白分子呈1/41/4交替

30、平交替平 行排列行排列,形成周期性横纹。形成周期性横纹。前 体 肽 链 在 粗 面 内 质 网 合 成，并 形 成 前 原 胶 原(preprocollagen)；前原胶原(preprocollagen)是原胶原的前体和分泌形式，在粗面内质网合成、加工与组装，经高尔基体分泌；前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶作用,分别 切 去 N-末 端 前 肽 及 C-末 端 前 肽,成 为 原 胶 原（procollagen）；原胶原进而聚合装配成胶原原纤维（collagen fibril）和胶原纤维（collagen fiber）。（a）胶原纤维的分子结构与形成过程）胶原纤维的分子结构与形成过

31、程()；（b）胶原纤维的电镜照片）胶原纤维的电镜照片胶原在胞外基质中含量最高胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度最刚性及抗张力强度最 大大,构成细胞外基质的骨架结构构成细胞外基质的骨架结构,细胞外基质中的其细胞外基质中的其 它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适以适 应特定功能的需要；应特定功能的需要；胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号 传递的调控网络中。传递的调控网络中。胶原蛋白是人体缔结组织中的主要成分，占体

32、内蛋白质总量的三分之一。胶原蛋白是人体的皮肤，骨骼，肌腱，软骨，血管、皮肤的构成材料，富含甘氨酸，脯氨酸及羟脯氨酸。胶原蛋白是人体皮肤的主要成分，占皮肤干重70%-80%。应应用用：化妆品（除皱、保湿、袪疤除痘等）、食品（食品包装材料、肉制品添加剂、胶原小食品、保健食品等）。氨基聚糖氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)(glycosaminoglycan,GAGs)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)(proteoglycan)氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的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)+糖醛酸;氨基聚糖:透明质酸、4-硫酸软骨素、6-

33、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等。透明质酸(hyaluronic acid)及其生物学功能透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成 分,也是蛋白聚糖的主要结构组分透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用 透明质酸使细胞保持彼此分离,使细胞易于运动迁 移和增殖并阻止细胞分化 1.具有良好的生物可吸收性、生物兼容性、黏稠性及保水性。2.可吸水600-1000倍，是很有效的保湿剂。3.可减少自由基的形成，减缓组织老化。4.低分子量透明质酸能抗发炎、抑制病菌产生。5.是一种安全理想的眼科手术辅助剂。6.可取代关节液，增加关节的润滑度，减缓关节疼痛。7.可应用于小针美容，做

34、为修补细纹、凹陷、疤痕之用，不会有发炎、排斥的现象产生。8.可与纤维蛋白作用，促进伤口愈合。9.可防止外科手术中组织粘黏。10.可抑制癌细胞扩张HA的生产从人和动物组织中提取，2.4g/100g玻璃体,成本30000万元/kg（化妆品级）；链球菌生产HA，2.3吨玉米淀粉可产30kg，成本1万元/kg。人工合成：京都大学小林四郎教授首先使用生物高分子“透明质酸氧氮杂环戊烯衍生物”，然后添加水和降解酶，制造出衍生物和酶的复合体，清除其中的酶就合成了HA。基因工程制造HA：诺维信与美国的HyaloseLLC公司合作，制造出提高HA生产率的转基因微生物。蛋白聚糖见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞

35、表面蛋白聚糖由氨基聚糖与核心蛋白(core protein)的丝氨酸残 基共价连接形成的巨分子若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质酸结合 形成多聚体蛋白聚糖的特性与功能显著特点是多态性：不同的核心蛋白,不同的氨基聚糖；软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一,赋予软骨以凝 胶样特性和抗变形能力；蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与多 种生长因子结合，完成信号的传导。层粘连蛋白(laminin)纤粘连蛋白(fibronectin)层粘连蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一；层粘连蛋白的结构由一条重链和两条轻链构成细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上；层粘

36、连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：与型胶原的结合部位；与细胞质膜上的整合素结合的Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用；层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）纤粘连蛋白分型：纤粘连蛋白的主要功能：介导细胞粘着，进而调节细胞的形状和细胞骨 架的组织,促进细胞铺展；在胚胎发生过程中,纤粘连蛋白对于许多类型细 胞的迁移和分化是必须的；在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它 免疫细胞迁移到受损部位；在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于 血管受损部位。血浆纤粘连蛋白是二聚体,由两条相似的A链及 链

37、组成,整个分子呈V形。细胞纤粘连蛋白是多聚体。纤粘连蛋白不同的亚单位为同一基因的表达产 物,每个亚单位由数个结构域构成，RGD三肽 序列是为细胞识别的最小结构单位纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之 一,在其细胞外功能区有与RGD高亲和性结合部位。弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要 存在于脉管壁及肺。存在于脉管壁及肺。弹性纤维与胶原纤维共同存在弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予分别赋予 组织以弹性及抗张性。组织以弹性及抗张性。弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具 有两个明显的特征有两个明显的特征:构象呈无规则卷曲状态构

38、象呈无规则卷曲状态;通过通过LysLys残基相互交连成网状结构。残基相互交连成网状结构。纤维素分子纤维素微原纤维（microfibril）,为细胞壁提供了抗张强度半纤维素（hemicellulose）:木糖、半乳糖和葡萄糖 等组成的高度分支的多糖 介导微原纤维连接彼此连接或介导微原纤维与其 它基质成分（果胶质）连接果胶质（pectin）：含有大量携带负电荷的糖，结合 Ca2+等阳离子,被高度水化形成凝胶 果胶质与半纤维素横向连接,参与细胞壁复杂网架的形成。伸展蛋白(extensin)：糖蛋白,在初生壁中含量可多达15，糖的总量约占65。木质素(lignin)：由酚残基形成的水不溶性多聚体。参与次生壁形成,并以共价键与细胞壁多糖交联,大大增 加了细胞壁的强度与抗降解 六、植物细胞壁六、植物细胞壁 植物植物细胞壁的功能胞壁的功能 增加细胞强度，提供支持功能；信息储存库的功能：产生多种寡糖素作为信号物质，或抵抗病、虫害，或作为细胞生长和发育的信号物质。