细胞生物学-5细胞膜与细胞表面

第 四 章 细 胞 质 膜 与 细 胞 表 面PLASMA MEMBRANE AND ITS SURFACE STRUCTURES 重 点 与 难 点 细 胞 膜 、 膜 骨 架 、 细 胞 连 接 和 细 胞 外 基 质的 结 构 与 功 能 生 物 膜 上 蛋 白 质 的 构 筑 状 况 及 运 动 的 测 量 学 习 要 求 掌 握 细 胞 膜 的 结 构 与 功 能 以 及 相 关 研 究 技 术 的知 识 理 解 细 胞 表 面 的 特 化 结 构 和 细 胞 黏 附 分 子 的 知识 掌 握 细 胞 连 接 和 细 胞 外 基 质 等 内 容 ， 并 在 此 基础 上 形 成 “ 单 个 细 胞 是 如 何 构 成 多 细 胞 有 机 体的 ” 整 体 的 、 概 括 的 印 象 细 胞 质 膜 与 细 胞 表 面 特 化 结 构 细 胞 外 被 与 细 胞 外 基 质 细 胞 连 接 第 一 节 细 胞 质 膜 与 细 胞 表 面 特 化 结 构 细 胞 质 膜 (plasma membrane)是 指 包 围 在 细 胞 表 面 的 一 层 极 薄 的 膜 ， 基本 作 用 是 保 持 细 胞 内 微 环 境 的 相 对 稳 定 ， 并 参 与 同 外 界 环 境 进 行 物 质 交换 、 能 量 和 信 息 传 递 。 另 外 ， 细 胞 质 膜 在 细 胞 的 生 存 、 生 长 、 分 裂 、 分化 中 起 重 要 作 用 。 胞 质 膜 (cytoplasmic membrane)存 在 于 细 胞 质 中 各 膜 结 合 细 胞 器 中 的 膜 ， 包 括 核 膜 、内 质 网 膜 、 高 尔 基 体 膜 、 溶 酶 体 膜 、 线 粒 体 膜 、 叶 绿体 膜 、 过 氧 化 物 酶 体 膜 等 。 细 胞 内 主 要 的 胞 质 膜 由 于 细 菌 没 有内 膜 ， 所 以 细菌 的 细 胞 质 膜代 行 胞 质 膜 的作 用 。 生 物 膜 (biomembrane， or biological membrane)是 细 胞 内 膜 和 质 膜 的 总 称 。 生 物 膜 是 细 胞 的 基 本 结 构 ， 它不 仅 具 有 界 膜 的 功 能 ， 还 参 与 全 部 的 生 命 活 动 。 细 胞 膜 的 结 构 模 型膜 脂生 物 膜 的 基 本 组 成 成 分膜 糖膜 蛋 白膜 的 流 动 性膜 的 不 对 称 性确 定 膜 蛋 白 方 向 的 实 验 程 序确 定 膜 脂 方 向 的 实 验 程 序分 子 生 物 学 技 术 在 膜 蛋 白 研 究 上 的 应 用细 胞 质 膜 的 功 能骨 架 与 细 胞 表 面 的 特 化 结 构 一 、 细 胞 质 膜 的 结 构 模 型 一 、 细 胞 质 膜 的 结 构 模 型 研 究 简 史 结 构 模 型 生 物 膜 结 构 的 特 征 1. E. Overton 1895 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 是 膜 蛋 白 的 溶 剂 ， 一 些 蛋 白 通 过 疏 水 端 同 膜 脂作 用 ， 使 蛋 白 镶 嵌 在 膜 上 ， 得 以 执 行 特 殊 的 功能 ; 膜 脂 为 某 些 膜 蛋 白 (酶 )维 持 构 象 、 表 现 活 性 提供 环 境 , 一 般 膜 脂 本 身 不 参 与 反 应 (细 菌 的 膜脂 参 与 反 应 ); 膜 上 有 很 多 酶 的 活 性 依 赖 于 膜 脂 的 存 在 。 有 些膜 蛋 白 只 有 在 特 异 的 磷 脂 头 部 基 团 存 在 时 才 有功 能 。 膜 脂 的 功 能 膜 脂 的 不 对 称 性细 胞 质 膜 各 部 分 的 名 称 膜 脂 与 糖 脂 的 不 对 称 性 糖 脂 仅 存 在 于 质 膜 的 ES面 ， 是 完 成 其 生 理 功 能 的 结 构 基 础非 对 称 性 形 成 原 因 : 磷 脂 :ER胞 质 半 膜 合 成 ,Flippase选 择 性 转 运糖 脂 : 催 化 糖 基 化 反 应 的 酶 位 于 Golgi非 胞 质 半 膜 ,转 运 不变 存 在 于 原 核 和 真 核 细 胞 的 质 膜 上 （ 5 以 下 ） ,神 经 细 胞 糖脂 含 量 较 高 ； 细 胞 质 膜 上 所 有 的 膜 糖 都 位 于 质 膜 的 外 表 面 ，内 膜 系 统 中 的 膜 糖 则 位 于 内 表 面 。 膜 糖自 然 界 存 在 的 单 糖 及 其 衍 生 物 有 200多 种 ,但 存 在 于 膜 的糖 类 只 有 其 中 的 9种 , 而 在 动 物 细 胞 膜 上 的 主 要 是 7种 ： D-葡 萄 糖 （ D-Glucose) D-半 乳 糖 (D-galactose) D-甘 露 糖 (D-mannose) L-岩 藻 糖 (L-fucose) N-乙 酰 半 乳 糖 胺 (N-acetyl-D-galactosamine) N-乙 酰 基 葡 萄 糖 胺 (N-acetyl-glucosamine)唾 液 酸 (sialic acid 膜 糖 的 存 在 方 式 通 过 共 价 键 同 膜 脂 或 膜 蛋 白 相 连 ， 即 以 糖 脂 或 糖 蛋白 的 形 式 存 在 于 细 胞 质 膜 上 。 O-连 接 :是 糖 链 与 肽 链 中 的 丝 氨 酸 或 苏 氨 酸 残 基 相 连 ，O-连 接 糖 链 较 短 ， 约 含 4个 糖 基 。 N-连 接 : 是 糖 链 与 肽 链 中 天 冬 酰 胺 残 基 相 连 ， N-连 接的 糖 链 一 般 有 10个 以 上 的 糖 基 。 另 外 ， N连 接 的 方 式 较O连 接 普 遍 。糖 同 氨 基 酸 的 连 接 主 要 有 两 种 形 式 ， 即 O-连 接 和 N-连 接 膜 糖 的 功 能 细 胞 与 环 境 的 相 互 作 用 （ 保 持 各 种 组 织的 相 对 独 立 ） 接 触 抑 制 蛋 白 质 分 选 信 号 转 导 保 护 作 用 等 糖 脂 决 定 血 型 血 型 是 由 红 细 胞 膜 脂 或 膜 蛋 白 中 的 糖 基 决 定 的 。 A血 型 的 人 红 细胞 膜 脂 寡 糖 链 的 末 端 是 N-乙 酰 半 乳 糖 胺 (GalNAc)， B血 型 的 人 红细 胞 膜 脂 寡 糖 链 的 末 端 是 半 乳 糖 (Gal)， O型 则 没 有 这 两 种 糖 基 ，而 AB型 的 人 则 在 末 端 同 时 具 有 这 两 种 糖 。 三 、 膜 蛋 白基 本 类 型膜 蛋 白 的 分 离 提 取 去 垢 剂 (detergent)膜 蛋 白 功 能 及 研 究 方 法 外 周 蛋 白 (peripheral protein)又 称 附 着 蛋 白 。 这 种 蛋 白 完 全外 露 在 脂 双 层 的 内 外 两 侧 ,主 要 是 通 过 非 共 价 健 附 着 在 脂 的 极性 头 部 , 或 整 合 蛋 白 亲 水 区 的 一 侧 , 间 接 与 膜 结 合 。 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 结 合 ， 易 分 离 。 基 本 类 型 整 合 蛋 白 (integral protein) 又 称 内 在 蛋 白 、 跨 膜 蛋 白 ， 部 分或 全 部 镶 嵌 在 细 胞 膜 中 或 内 外 两 侧 ， 以 非 极 性 氨 基 酸 与 脂 双 分 子层 的 非 极 性 疏 水 区 相 互 作 用 而 结 合 在 质 膜 上 。 实 际 上 ,整 合 蛋 白几 乎 都 是 完 全 穿 过 脂 双 层 的 蛋 白 ,亲 水 部 分 暴 露 在 膜 的 一 侧 或 两侧 表 面 ; 疏 水 区 同 脂 双 分 子 层 的 疏 水 尾 部 相 互 作 用 水 不 溶 性 蛋 白 ， 与 膜 结 合 紧 密 ， 需 用 去 垢 剂 使 膜 崩 解 后 才 可 分 离 。 脂 锚 定 蛋 白 通 过 共 价 键 的 方 式 同 脂 分 子 结 合 ， 位 于 脂 双 层 的 外 侧 。同 脂 的 结 合 有 两 种 方 式 ， 一 种 是 蛋 白 质 直 接 结 合 于 脂 双 分 子 层 ， 另一 种 方 式 是 蛋 白 并 不 直 接 同 脂 结 合 ， 而 是 通 过 一 个 糖 分 子 间 接 同 脂结 合 。 去 垢 剂 是 一 端 亲 水 一 端 疏 水 的 两 性 小 分 子 ,是 分离 与 研 究 膜 蛋 白 的 常 用 试 剂 。离 子 型 去 垢 剂 (SDS)和 非 离 子 型 去 垢 剂 （ Triton X-100） 非 极 性 端 同 蛋 白 质 的 疏 水 区 作 用 ， 取 代 膜 脂 ， 极 性 端指 向 水 中 ， 形 成 溶 于 水 的 去 垢 剂 -膜 蛋 白 复 合 物 ， 从而 使 膜 蛋 白 在 水 中 溶 解 、 变 性 、 沉 淀 去 垢 剂 在 膜 蛋 白 分 离 中 的 作 用 膜 蛋 白 的 功 能运 输 蛋 白 ： 膜 蛋 白 中 有 些 是 运 输 蛋 白 ,转 运 特 殊的 分 子 和 离 子 进 出 细 胞 ;酶 ： 有 些 是 酶 ， 催 化 相 关 的 代 谢 反 应 ;连 接 蛋 白 ： 有 些 是 连 接 蛋 白 ,起 连 接 作 用 ；受 体 ： 起 信 号 接 收 和 传 递 作 用 。 功 能 蛋 白 示 例 作 用 方 式 运 输 蛋 白 Na 泵 主 动 将 Na+泵 出 细 胞 ， K+泵 入 细 胞 连 接 蛋 白 整 合 素 将 细 胞 内 肌 动 蛋 白 与 细 胞 外 基 质 蛋 白 相 连 受 体 蛋 白 血 小 板 生 长 因 子 同 细 胞 外 的 PDGF结 合 、 在 细 胞 质 内 产 生 信 号 ， 引 起 细 胞 的 生 长 与 分 裂 酶 腺 苷 酸 环 化 酶 在 细 胞 外 信 号 作 用 下 ， 导 致 细 胞 内 cAMP产 生 膜 蛋 白 的 研 究 方 法用 去 垢 剂 分 离 小 的 跨 膜 蛋 白 , 是 膜 蛋 白 研究 的 重 要 手 段 ：当 去 除 去 垢 剂 并 加 入 磷 脂 后 ,可 使 膜 蛋 白复 性 并 恢 复 功 能 。 有 人 用 这 种 方 法 研 究 了 膜 中 Na+-K+-ATP酶 的 功 能 。 钠钾ATP酶的功能研究 四 、 膜 的 流 动 性 (membrane fluidity ) 膜 脂 的 运 动 方 式 脂 的 流 动 是 造 成 膜 流 动 性 的 主 要 因 素 ， 概 括 起 来 ，膜 脂 的 运 动 方 式 主 要 有 四 种 。 侧 向 扩 散 (lateral diffusion)； 旋 转 运 动 (rotation)； 伸 缩 运 动 （ flex） ； 翻 转 扩 散 (transverse diffusion)， 又 称 为 翻 转 膜 蛋 白 的 运 动 由 于 膜 蛋 白 的 相 对 分 子 质 量 较 大 ，同 时 受 到 细 胞 骨 架 的 影 响 ， 它 不 可 能 象 膜 脂 那 样运 动 。 主 要 有 以 下 几 种 运 动 形 式 ： 随 机 移 动 有 些 蛋 白 质 能 够 在 整 个 膜 上 随 机 移动 。 移 动 的 速 率 比 用 人 工 脂 双 层 测 得 的 要 低 。 定 向 移 动 有 些 蛋 白 比 较 特 别 ， 在 膜 中 作 定 向移 动 。 例 如 ， 有 些 膜 蛋 白 在 膜 上 可 以 从 细 胞 的 头部 移 向 尾 部 。 局 部 扩 散 有 些 蛋 白 虽 然 能 够 在 膜 上 自 由 扩 散 ，但 只 能 在 局 部 范 围 内 扩 散 。 膜 的 流 动 性 的 生 理 意 义 细 胞 质 膜 适 宜 的 流 动 性 是 生 物 膜 正 常 功 能 的 必 要 条件 。 酶 活 性 与 流 动 性 有 极 大 的 关 系 ， 流 动 性 大 活 性 高 。 如 果 没 有 膜 的 流 动 性 ， 细 胞 外 的 营 养 物 质 无 法 进 入 ，细 胞 内 合 成 的 胞 外 物 质 及 细 胞 废 物 也 不 能 运 到 细 胞 外 ，这 样 细 胞 就 要 停 止 新 陈 代 谢 而 死 亡 。 膜 流 动 性 与 信 息 传 递 有 着 极 大 的 关 系 。 如 果 没 有 流 动 性 ， 能 量 转 换 是 不 可 能 的 。 膜 的 流 动 性 与 发 育 和 衰 老 过 程 都 有 相 当 大 的 关 系 。 人 鼠 细 胞 融 合 试 验 ： 1970年 ， Larry Frye和 Michael Edidin 进 行 了 鼠 、 人 细 胞 融 合 实 验 ， 令 人 信服 地 证 明 膜 的 流 动 性 。膜 流 动 性 研 究 方 法 淋 巴 细 胞 的 成 帽 效 应 通 过 抗 体 交 联 膜 蛋 白 分 子 聚 集成 斑 (patching)、 成 帽 (capping)的 现 象 也 是 膜 蛋 白 在 膜 平 面 侧向 扩 散 的 例 子 。 根 据 荧 光 恢 复 的 速 度 可 推 算 出 膜 蛋 白或 膜 脂 扩 散 速 度光 脱 色 荧 光 恢 复 技 术膜 流 动 性 的 研 究 方 法 膜 的 流 动 性 受 多 种 因 素 影 响影 响 膜 流 动 性 的 因 素 主 要 来 自 膜 本 身 的 组成 成 分 、 遗 传 因 子 及 环 境 的 理 化 因 素 (如温 度 、 pH、 离 子 强 度 、 药 物 等 )。 温 度 温 度 是 影 响 膜 流 动 性 的 最 主 要 的 因 素 。 膜 的 骨 架 成 份 是 脂 ，如 同 其 他 的 物 质 一 样 ， 既 可 以 晶 态 ， 又 可 以 液 态 存 在 ， 主 要是 根 据 温 度 的 变 化 而 定 。相 变 温 度 （ transition temperature） 在 生 理 条 件 下 , 膜 脂 多 呈 拟 液 态 （ liquid-like state） 。 温 度 下降 至 某 点 , 则 变 为 晶 态 （ frozen crystalline gel） 。 一 定 温 度 下 , 晶 态 又 可 熔 解 再 变 成 液 晶 态 ， 这 种 临 界 温 度 称 为 相 变 温 度 。 温 度 对 膜 运 动 性 影 响 胆 固 醇在 相 变 温 度 以 上 ,它 可 使 磷 脂 分 子 的 脂 酰 链末 端 的 运 动 减 小 ,即 限 制 膜 的 流 动 性 。在 相 变 温 度 以 下 ,可 增 加 脂 类 分 子 脂 酰 链 的运 动 ,这 样 可 以 增 强 膜 的 流 动 性 膜 脂 的 组 成 对 流 动 性 的 影 响 脂 的 组 成 对 膜 流 动 性 的 影响 主 要 在 三 个 方 面 :脂 肪酸 链 的 长 度 、 脂 肪 酸 链 的饱 和 程 度 、 脂 中 卵 磷 脂 和鞘 磷 脂 的 比 例 。 加 强 膜 脂 双 层 的 稳 定 性 ， 增 加膜 脂 有 序 性 并 降 低 其 流 动 性 ， 调 节 膜 的 机 械 性 能 卵 磷 脂 /鞘 磷 脂 比 值 的 影 响哺 乳 动 物 膜 中 ,卵 磷 脂 (phosphatidycholine)和 鞘 磷 脂(sphingomyelin)的 含 量 约 占 整 个 膜 脂 的 50%;卵 磷 脂 所 含 的 脂 肪 酸 链 的 不 饱 和 程 度 高 ,链 较 短 ,相 变温 度 低 ,因 此 卵 磷 脂 含 量 高 ,流 动 性 大 ;而 鞘 磷 脂 的 脂 肪 酸 链 的 饱 和 程 度 高 ,相 变 温 度 也 高 ,因此 ,鞘 磷 脂 的 含 量 高 ,流 动 性 低 。 影 响 膜 蛋 白 运 动 的 因 素 膜骨架对膜蛋白流动性的影响 细 胞 外 基 质 对 整 合 蛋 白 移 动 的 影 响 膜 蛋 白 与 另 一 细 胞 的 膜 蛋 白 作 用 限 制 了自 身 的 移 动 ; 膜 中 其 他 不 动 蛋 白 限 制 了 膜 蛋 白 的 移 动 。 五 、 膜 的 不 对 称 性 质 膜 不 对 称 性 是 指 细 胞 质 膜 脂 双 层 中 各 种 成 分 不 是 均 匀 分布 的 ， 包 括 种 类 和 数 量 的 不 均 匀 。 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 （ extrocytoplasmic surface） ； EF， 细 胞 外 小 页 断 面 （ extrocytoplasmic face） ；PS， 原 生 质 表 面 （ protoplasmic surface） ； PF， 原 生 质 小页 断 面 （ protoplasmic face） 。 冰 冻 蚀 刻 技 术揭 示 的 膜 结 构 膜 脂 的 不 对 称 性 膜 脂 的 不 对 称 性 表 现 在 脂 双 层 中 分 布 的各 类 脂 的 比 例 不 同 ， 各 种 细 胞 的 膜 脂 不 对 称 性 差 异 很 大 膜 脂 的 不 对 称 分 布 膜 蛋 白 的 不 对 称 每 种 膜 蛋 白 在 膜 中 都 有 特 定 的 排 布方 向 ， 与 其 功 能 相 适 应 ， 这 是 膜 蛋 白 不 对 称 性 的 主 要因 素 。 膜 蛋 白 的 不 对 称 性 包 括 外 周 蛋 白 分 布 的 不 对 称以 及 整 合 蛋 白 内 外 两 侧 氨 基 酸 残 基 数 目 的 不 对 称 红 细 胞 的 血 型 糖 蛋 白 分 子 伸 向 膜 内 、 外 侧 面 的 氨 基酸 残 基 的 数 目 不 对 称 。 血 影 蛋 白 分 布 在 红 细 胞 膜 的 内 侧 面 。一 般 说 ,细 胞 质 面 的 蛋 白 比 外 表 面 少 ,一 些 酶 和 受 体多 处 于 外 表 面 ,如 ： 膜 糖 的 不 对 称 膜 糖 以 糖 蛋 白 或 糖 脂 的 形 式 存 在 ， 无论 是 糖 蛋 白 还 是 糖 脂 的 糖 基 都 是 位 于 膜 的 外 表 面 磷 脂 与 糖 脂 分 布 的 不 对 称 性 膜 糖 分 布 的 不 对 称 性 膜 的 不 对 称 性 的 意 义膜 脂 、 膜 蛋 白 及 膜 糖 分 布 的 不 对 称 性 导 致 了 膜 功 能 的 不对 称 性 和 方 向 性 ,保 证 了 生 命 活 动 的 高 度 有 序 性 。膜 不 仅 内 外 两 侧 的 功 能 不 同 , 不 同 区 域 的 功 能 也 不 相 同 。造 成 这 种 功 能 上 的 差 异 ,主 要 是 膜 蛋 白 、 膜 脂 和 膜 糖 分布 不 对 称 引 起 的 。细 胞 间 的 识 别 、 运 动 、 物 质 运 输 、 信 号 传 递 等 都 具 有 方向 性 。 这 些 方 向 性 的 维 持 就 靠 分 布 不 对 称 的 膜 蛋 白 、膜 脂 和 膜 糖 来 提 供 。 五 、 确 定 膜 蛋 白 方 向 的 实 验 程 序 胰 酶 消 化 法 同 位 素 标 记 法 用 乳 过 氧 化 物 酶 进 行 膜蛋 白 标 记 。 过 氧 化 物 酶的 分 子 较 大 而 不 能 透 过细 胞 膜 ， 这 样 可 以 用 于标 记 膜 外 表 面 的 蛋 白 ，标 记 后 ， 分 离 膜 蛋 白 ，电 泳 分 离 和 放 射 自 显 影进 行 鉴 定 。 放 射 性 标 记 法 测 定 膜 蛋 白 分 布 的 不 对 称 性 确 定 膜 脂 方 向 的 实 验 程 序 脂 酶 处 理 法 由 于 红 细 胞 具 有 血 影 现 象 ， 只要 将 红 细 胞 置 于 低 离 子 浓 度 的溶 液 中 ， 红 细 胞 就 会 发 生 渗 漏释 放 出 内 含 物 ， 得 到 只 有 红 细胞 膜 的 空 壳 。 然 后 调 整 溶 液 中的 Mg2+离 子 浓 度 ， 改 变 红 细 胞小 泡 的 状 态 。 若 是 从 溶 液 中 除去 Mg2+， 则 形 成 外 翻 的 小 泡 ，若 是 加 入 Mg2+则 是 正 常 方 向 的小 泡 ， 然 后 用 脂 酶 分 别 处 理 这两 种 红 细 胞 膜 。 常 用 的 脂 酶 是磷 脂 酶 (phospholipase)， 这 种酶 也 是 因 为 相 对 分 子 质 量 大 而 不 通 过 细 胞 膜 ， 所 以 磷 脂 酶 只能 附 着 在 膜 泡 的 外 表 面 ， 能 够被 磷 脂 酶 水 解 的 就 是 位 于 外 表面 的 磷 脂 ， 然 后 再 根 据 它 原 来的 状 态 ， 确 定 在 红 细 胞 膜 脂 中的 定 向 。 七 、 细 胞 质 膜 的 功 能 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 ,包 括 代 谢 底 物 的 输 入 与 代 谢 产 物 的 排 除 ,其 中 伴 随 着 能 量 的 传 递 ; 提 供 细 胞 识 别 位 点 ,并 完 成 细 胞 内 外 信 息 跨 膜 传 递 ; 为 多 种 酶 提 供 结 合 位 点 ,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 ; 质 膜 参 与 形 成 具 有 不 同 功 能 的 细 胞 表 面 特 化 结 构 。 细 胞 膜 的 功 能 界 膜 和 区 室 化调 节 运 输 功 能 区 室 化 信 号 的 检 测 与 传 递 参 与 细 胞 间 的 相 互 作 用 能 量 转 换 骨 架 与 细 胞 表 面 的 特 化 结 构 质 膜 常 与 膜 下 结 构 (主 要 是 细 胞 骨 架 系 统 )相 互 联 系 ,协 同 作 用 , 并 形 成细 胞 表 面 的 某 些 特 化 结 构 完 成 特 定 的 功 能 。 膜 骨 架 膜 骨 架 的 概 念 指 细 胞 质 膜 下 与 膜 蛋 白 相 连 的 由 纤 维 蛋 白 组 成 的 网 架 结 构 ,它 参与 维 持 细 胞 质 膜 的 形 状 并 协 助 质 膜 完 成 多 种 生 理 功 能 。 红 细 胞 的 生 物 学 特 性 膜 骨 架 赋 予 红 细 胞 质 膜 既 有 很 好 的 弹 性 又 具 有 较 高 强 度 。 红 细 胞 质 膜 蛋 白 及 膜 骨 架 红 细 胞 质 膜 蛋 白 及 膜 骨 架红 细 胞 质 膜 蛋 白 的 SDS-PAGE 红 细 胞 膜 骨 架 的 结 构 红 细 胞 膜 骨 架 的 网 状 支 架 的 形 成 及 与 膜 的结 合 过 程 大 致 分 为 三 步 ： 首 先 是 血 影 蛋 白 与 4.1蛋 白 、 肌 动 蛋 白 的相 互 作 用 4.1蛋 白 同 血 型 糖 蛋 白 相 互 作 用 第 三 是 锚 定 蛋 白 与 血 影 蛋 白 、 带 3蛋 白 的相 互 作 用 第 二 节 细 胞 连 接 (Cell junctions)细 胞 连 接 的 功 能 分 类封 闭 连 接锚 定 连 接通 讯 连 接 细 胞 表 面 的 粘 连 分 子 细 胞 连 接 细 胞 连 接 是 细 胞 间 的 联 系 结 构 ， 是 细 胞 质膜 局 部 区 域 特 化 形 成 的 ， 在 结 构 上 包 括 膜特 化 部 分 、 质 膜 下 的 胞 质 部 分 及 质 膜 外 细胞 间 的 部 分 。 细 胞 连 接 是 多 细 胞 有 机 体 中相 邻 细 胞 之 间 通 过 细 胞 质 膜 相 互 联 系 , 协同 作 用 的 重 要 基 础 。 一 、 细 胞 连 接 的 功 能 分 类封 闭 连 接 (occluding junctions) 紧 密 连 接 (tight junction)锚 定 连 接 (anchoring junctions)通 讯 连 接 (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 (plasmodesmata)。 二 、 紧 密 连 接紧 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 ） 紧 密 连 接 通 常 位 于 上 皮 顶 端 两 相 邻 细 胞 间存 在 部 位肌 组 织 毛 细 管 的 细 胞 间 的 紧 密 连 接 ， 箭 头 所 指 是 两 细 胞 质 膜 的 融 合 处 结 构 紧 密 蛋 白 (occludin)颗 粒 重 复 形 成 的一 排 排 的 索 将 两相 邻 细 胞 连 接 起来 ， 紧 密 蛋 白 颗粒 象 焊 接 线 一 样 ，将 相 邻 细 胞 间 连接 起 来 ， 并 封 闭了 细 胞 间 的 空 隙 紧 密 连 接 的 功 能 连 接 细 胞 防 止 物 质 双 向 渗 漏 (膀 胱 中 必 须 严 格 防 止 尿 液 回 流 到组 织 ， 另 外 肠 道 中 的 物 质 进 入 体 液 也 必 须 仔 细 调 节 控 制 。这 些 分 子 从 细 胞 层 的 一 侧 移 向 另 一 侧 的 惟 一 途 径 就 是 通 过运 输 蛋 白 来 精 确 控 制 ) 限 制 了 膜 蛋 白 在 脂 分 子 层 的 流 动 ， 维 持 细 胞的 极 性 (肠 道 表 皮 细 胞 含 有 不 同 运 输 蛋 白 位 于 肠 道 表 面 的细 胞 质 膜 ， 而 位 于 基 底 面 的 细 胞 质 膜 含 较 少 运 输 蛋 白 。 由于 脂 层 是 流 动 的 ， 只 有 靠 紧 密 连 接 阻 止 膜 蛋 白 从 一 侧 向 另一 侧 的 扩 散 ， 从 而 维 持 着 细 胞 的 极 性 ） 紧密连接与细胞极性 锚 定 连 接 (anchoring junctions)与 中 间 纤 维 相 关 的 锚 定 连 接 ：桥 粒 (desmosome)半 桥 粒 (hemidesm osome);与 肌 动 蛋 白 纤 维 相 关 的 锚 定 连 接 ：粘 合 带 (adhesion belt)；粘 合 斑 (focal adhesion) 三 、 锚 定 连 接 (anchoring junctions) 是 通 过 膜 上 特 异 蛋 白 将 相 邻 细 胞 之 间 的 细 胞 骨 架 连 接在 一 起 ， 或 将 细 胞 骨 架 与 胞 外 基 质 连 接 在 一 起 ， 从 而 赋 予细 胞 很 强 的 抗 机 械 力 ， 因 此 在 皮 肤 和 心 肌 中 含 量 特 丰 富 。锚 定 连 接 的 类 型 与 结 构锚 定 连 接 的 功 能 锚 定 连 接 的 类 型 、 结 构 与 功 能与 中 间 纤 维 相 连 的 锚 定 连 接 （ 桥 粒 连 接 ）桥 粒 (Desmosome) 形 成 整 体 网 络 ， 起 支 持 和 抵 抗 外 界 压 力 与 张 力 的 作 用 （ 钙 粘 着 蛋 白 ） 。半 桥 粒 (Hemidesmosome) 它 通 过 细 胞 质 膜 上 的 整 合 素 将 上 皮 细 胞 固 着 在 基 底 膜 上 （ 整 联 蛋 白 ） 。与 肌 动 蛋 白 纤 维 相 连 的 锚 定 连 接 （ 粘 着 连 接 ） 粘 着 带 (Adhesion belt)： 位 于 紧 密 连 接 下 方 ,相 邻 细 胞 间 形 成 一 个 连 续的 带 状 结 构 （ 钙 粘 着 蛋 白 ） 。 粘 着 斑 (Focal adhesion)： 细 胞 通 过 肌 动 蛋 白 纤 维 与 细 胞 外 基 质 之 间 的连 接 方 式 。 主 要 出 现 在 上 皮 组 织 ， 从 形 态 上 看 ， 通 过 桥 粒连 接 ， 两 细 胞 间 形 成 钮 扣 式 的 结 构 桥 粒 连 接 的 电 子 显 微 镜 照 片 桥粒连接 在 桥 粒 连 接 中如 果 跨 膜 糖 蛋白 的 细 胞 外 结构 域 不 是 与 另一 细 胞 的 跨 膜蛋 白 相 连 ， 而是 与 细 胞 外 基质 相 连 ， 形 态上 类 似 半 个 桥粒 ， 这 种 连 接称 为 半 桥 粒 。半 桥 粒 主 要 位于 上 皮 细 胞 的底 面 ， 作 用 是把 上 皮 细 胞 与其 下 方 的 基 膜 连 接 在 一 起 半 桥 粒 连 接 的 分 子 结 构 半 桥 粒 与 桥 粒 连 接 有 两 点 差 别 半 桥 粒 参 与 连 接 的 跨 膜 蛋 白 不 是 钙 黏 着 蛋白 而 是 整 联 蛋 白 ； 整 联 蛋 白 的 细 胞 外 结 构 域 不 是 与 相 邻 细 胞的 整 联 蛋 白 相 连 而 是 同 细 胞 外 基 质 相 连 。 四 、 通 讯 连 接 间 隙 连 接胞 间 连 丝存 在 于 特 化 的 具 有 细 胞 间 通 讯 作 用 的 细 胞 。 它 除了 有 机 械 的 细 胞 连 接 作 用 之 外 ， 还 具 有 传 递 信息 的 功 能 间 隙 连 接 间 隙 连 接 结 构 间 隙 连 接 的 蛋 白 成 分间 隙 连 接 的 功 能 及 其 调 节 机 制 间 隙 连 接 的 通 透 性 是 可 以 调 节 的 间 隙 连 接 结 构 间 隙 连 接 处 相 邻 细 胞 质 膜 间 的 间 隙 为 2 3nm 。 连 接 子 (connexon) 中 心 形 成 一 个 直 径 约 1.5nm的 孔 道 。 间 隙 连 接 的 蛋 白 成 分 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 连 接 的 功 能 及 其 调 节 机 制 代 谢 偶 联允 许 小 分 子 代 谢 物 和 信 号 分 子 通 过 是 细 胞 间 代 谢 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 连 接 在 神 经 冲 动 信 息 传 递 过 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 连 接 在 早 期 胚 胎 发 育 和 细 胞 分 化 过 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 ， 影 响 其 分 化 。 肿 瘤 细 胞 之 间 间 隙 连 接 明 显 减 少 或 消 失 ， 间 隙 联 接 类 似 “ 肿 瘤 抑 制 因 子 ” 。 如 何 通 过 实 验 证 明 间 隙 连 接 具 有 通 讯 作 用W.R.Loewenstein的 实 验 : 将 染 料 注 入 用 间 隙 连 接 连 起 来 的 一 排 昆 虫 细 胞 中的 一 个 ,然 后 在 光 学 显 微 镜 下 观 察 ,发 现 染 料 很 快 从一 个 细 胞 移 向 下 一 个 细 胞 ,而 且 比 预 料 的 要 快 的 多 。这 种 染 料 是 亲 水 性 的 ,相 对 分 子 质 量 为 300道 尔 顿 。他 们 还 用 类 似 的 实 验 证 明 了 离 子 能 够 自 由 通 过 间隙 连 接 。 在 Loewenstein的 实 验 中 能 够 自 由 通 过 间隙 连 接 的 最 大 分 子 是 1200道 尔 顿 ,这 说 明 其 他 的 一些 小 的 信 号 分 子 如 cAMP和 IP3等 也 能 自 由 通 过 。 Gilula和 他 的 同 事 们 的 实 验 : 他 们 用 了 两 种 培 养 的 细 胞 系 ,一 种 是 卵 巢 细 胞 ,这 种细 胞 没 有 去 甲 肾 上 腺 素 的 受 体 ,所 以 不 会 对 去 甲 肾上 腺 素 或 其 他 的 胆 碱 激 素 作 出 应 答 。 另 外 一 个 细胞 系 是 心 肌 细 胞 ,它 具 有 这 种 激 素 的 受 体 ,并 受 该 激素 的 刺 激 。 当 将 这 两 种 细 胞 放 在 一 起 培 养 时 ,它 们很 快 通 过 间 隙 连 接 连 成 一 体 ,当 加 入 去 甲 肾 上 腺 素时 ,不 仅 心 肌 细 胞 作 出 了 应 答 ,卵 巢 细 胞 也 作 出 了 应答 。 这 一 结 果 说 明 卵 巢 细 胞 之 所 以 能 够 对 去 甲 肾上 腺 素 作 出 反 应 ,是 从 心 肌 细 胞 得 到 了 第 二 信 使 的结 果 。 间 隙 连 接 的 通 透 性 是 可 以 调 节 的 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 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 胞 间 连 丝胞 间 连 丝 结 构 胞 间 连 丝 的 功 能 实 现 细 胞 间 由 信 号 介 导 的 物 质 有 选 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 。 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 。 五 、 细 胞 表 面 的 粘 连 分 子 同 种 类 型 细 胞 间 的 彼 此 粘 连 是 组 织 的 基 本 特征 。 细 胞 间 的 粘 连 由 特 定 细 胞 粘 连 分 子 介 导 。粘 连 分 子 的 特 征 与 类 型 粘 连 分 子 均 为 整 合 膜 蛋 白 ， 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 粘 着 方 式 类 型 钙 粘 素 （ Cadherins） 选 择 素 （ Selectin）免 疫 球 蛋 白 超 家 族 的 CAM(Ig-Superfamily， IgSF)整 合 素 （ Integrins）质 膜 整 合 蛋 白 聚 糖 也 介 导 细 胞 间 的 粘 着 。 属 同 亲 性 依 赖 Ca2+的 细 胞 粘连 糖 蛋 白 ， 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 。 属 异 亲 性 依 赖 于 Ca2+的 能 与 特 异 糖 基 识 别并 相 结 合 的 糖 蛋 白 ，其 胞 外 部 分 具 有 一 凝集 素 （ lectin） 结 构 域 。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 。 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C a 2 + ， 其 中 N -CAMs 在 神 经 组 织细 胞 间 的 粘 着 中 起主 要 作 用 。 整 联 蛋 白 是 一 种 跨 膜 的 异质 二 聚 体 ， 它 由 两 个 非共 价 结 合 的 跨 膜 亚 基 ， 即 和 亚 基 所 组 成 。 每个 亚 基 的 细 胞 外 是 球 形 的头 部 ， 露 出 脂 双 分 子 层约 20nm。 头 部 可 同 细 胞 外基 质 蛋 白 结 合 ， 而 细 胞内 的 尾 部 同 肌 动 蛋 白 相 连 整 联 蛋 白 的 结 构 整 联 蛋 白 功 能 作 为 跨 膜 接 头 在 细胞 外 基 质 和 细 胞 内肌 动 蛋 白 骨 架 之 间起 双 向 联 络 作 用 ， 将 细 胞 外 基 质 同 细胞 内 的 骨 架 网 络 连成 一 个 整 体 ， 同 时还 具 有 将 细 胞 外 信号 向 细 胞 内 传 递 的作 用 凝 集 素 在 细 胞 黏 着 中 的 作 用 选 择 蛋 白 (Selectins); 免 疫 球 蛋 白 超 家 族 ； 整 联 蛋 白 ; 钙 黏 着 蛋 白 (Cadherins) 。 其 中 、 、 是 钙 依 赖 性 的 ， 为 钙 非 依 赖 性 的 。 参 与 细 胞 黏 着 的 膜 蛋 白 各 种 细 胞 粘 着 分 子 介 导 的 细 胞 粘 着 糖 被 的 结 构 和 组 成 示 意 图 含 有 两 种 主 要 的 成 份 : 糖 蛋 白 和 蛋 白 聚 糖 。 这 些 糖 蛋 白 和 蛋 白聚 糖 都 是 在 细 胞 内 合 成 的 ， 然 后 分 泌 出 来 并 附 着 到 细 胞 质 膜 上 钙 粘 着 蛋 白 介 导 的 细 胞 粘 着 选 择 蛋 白 与 细 胞 黏 着 免 疫 球 蛋 白 超 家 族 第 三 节 细 胞 外 被 与 细 胞 外 基 质基 本 概 念 氨 基 聚 糖 和 蛋 白 聚 糖胶 原 (collagen)和 弹 性 蛋 白 (elastin) 层 粘 连 蛋 白 和 纤 粘 连 蛋 白 基 膜 一 、 基 本 概 念细 胞 外 被 (cell coat)又 称 糖 萼 (glycocalyx) 细 胞 外 基 质 (extracellular matrix) 真 核 细 胞 的 细 胞 外 结 构 （ extracellular structures） 细 胞 外 被 (cell coat)又 称 糖 萼 (glycocalyx)结 构 组 成 ： 指 细 胞 质 膜 外 表 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 能细 菌 的 细 胞 外 被植 物 的 细 胞 外 被 细 胞 被 的 功 能 保 护 作 用 : 如 消 化 道 、 呼 吸 道 、 生 殖 腺 等 上 皮 细胞 的 外 被 有 助 于 润 滑 、 防 止 机 械 损 伤 ， 同 时 又 可保 护 上 皮 组 织 不 受 消 化 酶 的 作 用 和 细 菌 的 侵 袭 。植 物 和 细 菌 的 细 胞 壁 不 仅 可 以 保 护 细 胞 质 膜 和 细胞 器 ， 同 时 还 赋 予 细 胞 以 特 定 的 形 状 。 革 兰 氏 阳性 菌 的 细 胞 壁 是 一 种 蛋 白 聚 糖 ， 青 霉 素 通 过 抑 制它 的 合 成 从 而 抑 制 细 菌 的 生 长 。 参 与 细 胞 与 环 境 的 相 互 作 用 ， 参 与 细 胞 与 环 境的 物 质 交 换 ， 细 胞 增 殖 的 接 触 抑 制 、 细 胞 识 别 等 。 细 菌 的 细 胞 表 面 :细 胞 壁 革 兰 氏 阳 性 菌 与 革 兰 氏 阴 性 细 胞 外 被 的 比 较(a) 革 兰 氏 阳 性 菌 ， 只 有 一 层 膜 结 构 ;(b)革 兰 氏 阴 性 菌 ， 具有 两 层 膜 结 构 革 兰 氏 阳 性 菌 的 细 胞 壁 组 成 成 分 ：胞 壁 质 主 要 是 由 N-乙 酰 葡 萄糖 胺 和 N-乙 酰 胞 壁 酸 交 替连 接 起 来 的 。 这 些 多 糖 链通 过 N-乙 酰 胞 壁 酸 与 短 的肽 桥 结 合 ， 最 后 形 成 交 联的 三 维 网 状 结 构 磷 壁 酸 甘 油 或 核 糖 醇 衍 生 物连 接 在 一 起 形 成 的 长 的 、负 电 性 的 聚 合 体 革 兰 氏 阴 性 菌 的 细 胞 壁 胞 壁 质 比 较 薄 ， 并 且 扩 展 交 联 程 度 较 低 胞 壁 酸 含 量 少 ， 染 色 后 很 容 易 被 乙 醇 除 去 具 有 双 层 细 胞 质 膜 ， 一 层 位 于 胞 壁 质 的 外 侧 。 外 膜 在 化 学组 成 上 比 较 特 别 ， 它 的 内 脂 层 是 典 型 的 磷 脂 层 ， 但 是 外 脂层 几 乎 都 是 脂 多 糖 ， 使 得 外 膜 的 渗 透 性 很 高 。 青 霉 素 对 革 兰 氏 阳 性 菌 具 有 抑 制 青 霉 素 是 由 真 菌 产 生 的 一 种 抗 生 素 ， 它 能 够 抑制 参 与 细 菌 细 胞 壁 肽 聚 糖 装 配 后 形 成 肽 侧 链 的酶 的 活 性 ， 没 有 了 侧 链 ， 细 菌 细 胞 就 不 能 够 抵抗 正 常 的 渗 透 压 ， 其 结 果 被 处 理 的 细 菌 细 胞就 会 破 裂 。 青 霉 素 主 要 是 对 革 兰 氏 阳 性 菌 起 作用 ， 因 为 革 兰 氏 阴 性 菌 的 细 胞 壁 中 肽 聚 糖 含 量较 少 ， 所 以 对 青 霉 素 不 太 敏 感 。 植 物 的 细 胞 外 被 （ 细 胞 壁 ） 功 能 ： 植 物 没 有 骨 骼 系 统 ， 但 却 有 相 当 强 度的 细 胞 壁 维 持 着 植 物 的 形 态 。 细 胞 壁 保 护细 胞 免 遭 渗 透 及 机 械 损 伤 ， 还 保 护 植 物 免受 微 生 物 ， 特 别 是 真 菌 和 细 菌 的 侵 染 细 胞 外 基 质 (extracellular matrix) 结 构 组 成 ： 指 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 构主 要 功 能产 生 ： 能 够 分 泌 和 形 成 细 胞 外 基 质 的 主 要 细 胞 类 群是 成 纤 维 细 胞 细 胞 外 基 质 细 胞 外 基 质 是 由 动 物 细 胞 合 成 并 分 泌 到 胞外 、 分 布 在 细 胞 表 面 或 细 胞 之 间 的 大 分 子 , 主 要 是 一 些 多 糖 和 蛋 白 , 或 蛋 白 聚 糖 。 细胞 外 基 质 对 于 一 些 动 物 组 织 的 细 胞 具 有 重要 作 用 。 真 核 细 胞 的 细 胞 外 结 构（ extracellular structures） 细 胞 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 纤 维 素 蛋 白 聚 糖 纤 维 素 、 伸 展 蛋 白 纤 粘 连 层 粘 连果 胶 质 二 、 胶 原 (collagen) 胶 原 是 细 胞 外 最 重 要 的 水 不 溶 性 纤 维 蛋 白 , 是 构 成细 胞 外 基 质 的 骨 架 。 胶 原 在 细 胞 外 基 质 中 形 成 半 晶体 的 纤 维 ,给 细 胞 提 供 抗 张 力 和 弹 性 ,并 在 细 胞 的 迁移 和 发 育 中 起 作 用 。 胶 原 在 各 种 动 物 中 都 有 存 在 。脊 椎 动 物 中 腱 、 软 骨 和 骨 中 的 胶 原 非 常 丰 富 ,几 乎 占了 蛋 白 总 重 的 一 半 。 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 常 见 的 胶 原 类 型 及 其 在 组 织 中 的 分 布胶 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 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 及 其 分 子 结 构 胶 原 纤 维 的 基 本 结 构 单 位 是 原 胶 原 (tropocollagen, or simply collagen)；原 胶 原 是 由 三 条 肽 链 盘 绕 成 的 三 股 螺 旋 结 构 ；原 胶 原 肽 链 具 有 Gly-x-y重 复 序 列 ， 对 胶 原 纤 维 的 高 级结 构 的 形 成 是 重 要 的 ； 在 胶 原 纤 维 内 部 ,原 胶 原 蛋 白 分 子 呈 1/4交 替 平 行 排 列 ,形成 周 期 性 横 纹 。 胶 原 的 合 成 起 始 于 内 质 网 加 工 于 高 尔 基 体 完 成 于 细 胞 外 胶 原 装 配 的 主 要 步 骤 由 前 体 肽 装 配 成 前 胶 原 时 ， 是 通 过 分 子 内 的 交 联完 成 的 。 而 由 胶 原 装 配 成 胶 原 原 纤 维 (collagen fibril)则 是 通 过 分 子 间 的 交 联 胶 原 纤 维 的 分 子 间 和 分 子 内 交 联 胶 原 分 子 在 ER和 高 尔 基 体 中 的 修 饰 作 用 胶 原 的 合 成 、 装 配 和 分 泌 的 过 程 首 先 在 粗 面 内 质 网 的 核 糖 体 上 合 成 仅 含 有 信 号 肽 的 原 链(pro-chain)， 又 称 前 原 胶 原 （ preprocollagen） ， 原 链进 入 内 质 网 。 然 后 在 内 质 网 腔 中 通 过 分 子 内 交 联 ， 三 股前 体 肽 自 我 装 配 形 成 三 股 螺 旋 ， 即 前 胶 原 (procollagen)。前 胶 原 进 入 高 尔 基 体 ， 经 过 加 工 修