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主要内容

细胞外基质和细胞壁

细胞外基质和细胞壁。胶原,整合素,纤连蛋白,纤维素,和胶质。

介绍

我们花了很多时间看细胞内部的东西。那么现在,细胞外的呢?这取决于你研究的是哪一种细胞。
植物和真菌有用于保护和支持的结实细胞壁,而动物细胞可以向外界分泌一种可以构成大分子网络的细胞外基质。在这里我们将要深入学习不同种细胞外结构和他们的功能。

动物细胞的细胞外基质

许多动物细胞向胞外基质分泌由蛋白质和碳水化合物构成的网络,叫做细胞外基质ECM)。构成胞外基质的主要蛋白质是胶原蛋白。胶原蛋白被碳水化合物修饰,当他们从细胞释放时汇聚成长条形胶原蛋白纤维1
胶原蛋白在维持组织结构完整和强度起到重要作用。影响胶原蛋白的人类基因缺陷,如埃勒斯-当洛斯综合征使组织变得十分脆弱以被扯断2
在胞外基质中,胶原蛋白纤维与一种和碳水化合物连接,也许是长碳水化合物骨架的蛋白聚糖互相缠绕。细胞外基质还可能有其他蛋白质和碳水化合物。
图片显示细胞外基质和其与细胞的连接。细胞外还有胶原蛋白纤维和蛋白多糖构成的网络。胶原蛋白和细胞膜中的整联蛋白通过纤连蛋白连接。在细胞内端,整联蛋白与细胞骨架的微丝连接。
图片来源:OpenStax生物学。
细胞外基质还直接与相邻细胞连接。一些关键的连接镶嵌在细胞膜内的整联蛋白是关键的连接。细胞外基质中的蛋白质,如在上图中用绿色表示的纤连蛋白,可在整联蛋白和其他细胞外基质蛋白图胶原蛋白中作为桥连接。在膜内端,整联蛋白与细胞骨架连接。
整联蛋白将细胞固定到细胞外基质并帮助其感知环境。他们可以感知来自胞外基质的化学和机械信号并诱发信号通路4,5
凝血是细胞间和胞外基质通信的一个例子。当组成血管的细胞遭到破坏时,他们释放一种叫做组织因子的蛋白受体。当组织因子和一种细胞外基质中的分子结合,会诱发一系列减少血液流失的反应。例如,它使血小板粘在受伤的血管壁上并袭击它们释放凝血因子。

细胞壁

尽管植物没有胶原蛋白,它们有自己的细胞外支持结构:细胞壁。 细胞壁是结实的包围细胞的保护,并支持其形态。 你是否注意到当咬一口蔬菜时,如芹菜,它会发出嘎吱声?其主要原因是结实的细胞壁。
真菌也有细胞壁,包括一些原生生物(一些大多是单细胞的真核生物)和大多是原核生物 - 尽管我并不推荐咬一口它们听有没有嘎吱声!
与动物细胞外基质一样,植物细胞壁也是由细胞分泌的分子组成。细胞壁的主要组成有机分子是纤维素,一种由葡萄糖组成的多糖。纤维素聚合组成叫做微纤维的纤维,如下图所示。
植物细胞壁的图片,显示了纤维素微纤维和果胶构成的网络(果胶在中层中十分丰富)。
图片来源: "Plant cell wall diagram" by Mariana Ruiz Villareal, public domain
大多数细胞壁除纤维素外还有不同种类的多糖和蛋白质,其他植物细胞壁中的常见多包括半纤维素和果胶,如上图所示。中层,在图片上方,是一层帮助细胞膜与相邻细胞连接的粘膜6,7

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