细胞外基质 (2)精选课件.ppt

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1、关于细胞外基质(2)1第一页，本课件共有42页1.1.细胞外被细胞外被 (cellcoat)第二页，本课件共有42页电镜下的细胞表面电镜下的细胞表面第三页，本课件共有42页细胞表面结构细胞表面结构第四页，本课件共有42页51.1.细胞外被细胞外被 (cellcoat)是是细细胞胞外外表表面面覆覆盖盖的的一一层层粘粘多多糖糖物物质质的的质质膜膜保保护护层层，又又称称为为多多糖糖包包被被。往往往往与与膜膜蛋蛋白白或或膜膜脂脂共共价价结合。结合。功能：功能：Mediatecell-cellandcell-substratuminteractions；Providemechanicalprotecti

2、ontocells。糖萼糖萼（Glycocalyx)第五页，本课件共有42页2.2.细胞外基质细胞外基质(extracellularmatrix)指紧临细胞膜的细胞外空间指紧临细胞膜的细胞外空间,是由细胞分泌的是由细胞分泌的蛋蛋白白和和多糖多糖所构成的所构成的网络结构网络结构。功能：功能：将细胞粘连在一起构成组织将细胞粘连在一起构成组织，提供细胞外网架，提供细胞外网架,维持细胞维持细胞形态；形态；胞外基质三维结构及成份的变化胞外基质三维结构及成份的变化,改变细胞微环境改变细胞微环境从而从而对细胞形态、细胞的生命活动起重要的调控作用。对细胞形态、细胞的生命活动起重要的调控作用。胞外基质的信号功能

3、胞外基质的信号功能第六页，本课件共有42页7TypicalExtracellularmatrix胶原胶原纤连蛋白纤连蛋白层粘连层粘连蛋白聚糖蛋白聚糖第七页，本课件共有42页8真核细胞的细胞外结构真核细胞的细胞外结构（extracellularstructures）生物种类 细胞膜外结构 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 第八页，本课件共有42页93.3.细胞外基质的基础物质细胞外基质的基础物质 可分为三大类可分为三大类 结构蛋白结构蛋白 如胶原和弹性蛋白，它们赋予基质一定如胶原和

4、弹性蛋白，它们赋予基质一定 的强的强度和韧性。度和韧性。蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)(proteoglycan)粘连蛋白粘连蛋白(adhesive proteins)(adhesive proteins)如纤粘连蛋白和层粘连蛋白，它们促使如纤粘连蛋白和层粘连蛋白，它们促使细胞细胞 同同 基质结合。基质结合。第九页，本课件共有42页103.1结构蛋白结构蛋白(一一)、胶原、胶原(Collagen)基本特性：基本特性：胶原是胶原是细细胞外基胞外基质质中最主要的中最主要的水不溶性水不溶性纤维纤维蛋白蛋白胶原胶原是人体内含量是人体内含量最丰富最丰富的蛋白质的蛋白质,(约占总蛋白的约占总

5、蛋白的30%左左右右)胶原胶原产生于纤维原细胞产生于纤维原细胞.但仅存在于但仅存在于细胞外基质细胞外基质中。中。Collagensarefoundthroughouttheanimalkingdomandarenotedfortheirhightensilestrength,thatis,theirresistancetopullingforces.Itisestimatedthatacollagenfiber1mmindiameteriscapableofsuspendingaweightof10kgwithoutbreaking.第十页，本课件共有42页11 常见的胶原类型及其在组织中的分

6、布常见的胶原类型及其在组织中的分布 已已发发现现的的类类型型有有2020余余种种,每每一一类类分分布布于于特特定定的的部部位位,但但在在同同一细胞外基质中会同时存在两种以上类型的胶原纤维一细胞外基质中会同时存在两种以上类型的胶原纤维.型型胶胶原原含含量量最最丰丰富富,形形成成类类似似的的纤纤维维结结构构；但但并并非非所所有胶原都形成纤维；有胶原都形成纤维；型型胶胶原原纤纤维维束束,主主要要分分布布于于皮皮肤肤、肌肌腱腱、韧韧带带及及骨骨中中,具有很强的抗张强度具有很强的抗张强度;型胶原主要存在于软骨中型胶原主要存在于软骨中;型型胶胶原原形形成成微微细细的的原原纤纤维维网网,广广泛泛分分布布于于

7、伸伸展展性性的的组组织织,如疏松结缔组织如疏松结缔组织;型胶原形成二维网格样结构型胶原形成二维网格样结构,是基膜的主要成分及支架。是基膜的主要成分及支架。第十一页，本课件共有42页12胶原纤维结构特征胶原纤维结构特征 第十二页，本课件共有42页13胶原纤维结构特征胶原纤维结构特征 胶原纤维的基本结构单位胶原纤维的基本结构单位(胶原分子胶原分子)是原胶原是原胶原原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构(trimers)(trimers)在在胶胶原原纤纤维维内内部部,有有分分子子内内和和分分子子间间的的交交联联。分分子子内内交交联联是是指指原原胶胶原原的的三三条

8、条链链之之间间的的赖赖氨氨酸酸残残基基间间的的交交联联,分分子子间间的的交交联联是是指指不不同同原原胶胶原原间间的的赖赖氨氨酸酸交交联联（一一分分子子的的N-N-末末端端与与另另一一分分子子的的C-C-末端赖氨酸或羟赖氨酸间）末端赖氨酸或羟赖氨酸间）在在胶胶原原纤纤维维内内部部,原原胶胶原原蛋蛋白白分分子子呈呈1/41/4交交替替平平行行排排列列,形形成成周周期性横纹期性横纹 原胶原肽链具有原胶原肽链具有Gly-X-YGly-X-Y重复序列，对胶原纤维的高级结构重复序列，对胶原纤维的高级结构的形成是重要的，通常：的形成是重要的，通常：X X：PrOPrO，Y Y：Hypro or HylysH

9、ypro or Hylys即肽链形成过程中即肽链形成过程中第十三页，本课件共有42页14Structuralfeatures第十四页，本课件共有42页15胶原的组装胶原的组装第十五页，本课件共有42页16胶原的合成、装配与运输胶原的合成、装配与运输内质网内质网高尔基体高尔基体分泌小泡分泌小泡第十六页，本课件共有42页17胶原的合成、装配与运输胶原的合成、装配与运输 哺哺乳乳动动物物具具有有大大约约2020种种不不同同的的胶胶原原基基因因，编编码码各各种种不不同同组组织所需要的胶原织所需要的胶原 首首 先先 是是 在在 粗粗 面面 内内 质质 网网 上上 合合 成成 带带 有有 信信 号号 肽肽

10、 的的 前前 原原 胶胶 原原(preprocollagan)(preprocollagan)胶胶原原纤纤维维的的加加工工组组装装始始于于内内质质网网、在在高高尔尔基基体体中中继继续续进进行行,最最后后完成于细胞外完成于细胞外:前前原原胶胶原原在在细细胞胞外外由由两两种种专专一一性性不不同同的的蛋蛋白白水水解解酶酶作作用用,分分别切去别切去N-N-末端前肽及末端前肽及C-C-末端前肽末端前肽,成为原胶原（成为原胶原（procollagenprocollagen）原胶原进而聚合装配成胶原原纤维（原胶原进而聚合装配成胶原原纤维（collagen fibrilcollagen fibril）、胶原纤

11、维（）、胶原纤维（collagen fibercollagen fiber）第十七页，本课件共有42页18胶原的作用胶原的作用 胶胶原原是是骨骨、腱腱和和皮皮肤肤组组织织中中的的主主要要蛋蛋白白，在在胞胞外外基基质质中中含含量量最最高高,刚刚性性及及抗抗张张力力强强度度最最大大,胶胶原起着细胞外原起着细胞外基质骨架基质骨架作用作用;胶胶原原可可被被胶胶原原酶酶特特异异降降解解，而而参参入入胞胞外外基质基质信号传递信号传递的调控网络中；的调控网络中；在在不不同同组组织织中中，胶胶原原组组装装成成不不同同的的纤纤维维形形式式,以以适适应应特特定定功功能能的的需需要要。具具刚刚性性、抗抗张张力。力。

12、第十八页，本课件共有42页19胶原遗传缺陷胶原遗传缺陷某某些些人人具具有有胶胶原原合合成成的的遗遗传传缺缺陷陷，这这样样,他他们们的的胶胶原原纤纤维维就就不不能能正正确确地地装装配配，其其结结果果，皮皮肤肤和和各各种种其其它它的的结结绨绨组组织织就就会会降降低低它它们们的强度变得非常的松弛。的强度变得非常的松弛。皮肤过渡松弛症皮肤过渡松弛症第十九页，本课件共有42页20（二）、弹性蛋白（二）、弹性蛋白(Elastin)(Elastin)是弹性纤维是弹性纤维(elastic fibers)(elastic fibers)的主要成分。的主要成分。功能：能够赋予细胞外基质弹性。功能：能够赋予细胞外基

13、质弹性。弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸、赖氨酸。与弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸、赖氨酸。与胶原不同的是，弹性蛋白的脯氨酸、赖氨酸没胶原不同的是，弹性蛋白的脯氨酸、赖氨酸没有羟基化，所以没有羟脯（赖）氨酸的存在。有羟基化，所以没有羟脯（赖）氨酸的存在。高度疏水的非糖基化蛋白高度疏水的非糖基化蛋白第二十页，本课件共有42页21弹性蛋白的结构弹性蛋白的结构无规则卷曲！无规则卷曲！通过赖氨酸残通过赖氨酸残基相互交联基相互交联第二十一页，本课件共有42页223.2 3.2 蛋白聚糖蛋白聚糖(Proteoglycan,PG)蛋蛋白白聚聚糖糖见见于于所所有有结结缔缔组组织织和和细细胞胞外外基基质质及许多细胞表面及

14、许多细胞表面 结构成分：结构成分：蛋白与多聚糖的复合物蛋白与多聚糖的复合物一个一个蛋白聚糖蛋白聚糖由由糖胺聚糖糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs)与与核心蛋白核心蛋白(coreprotein)的的丝氨酸丝氨酸残基共残基共价连接形成的巨分子价连接形成的巨分子.第二十二页，本课件共有42页23Proteoglycan第二十三页，本课件共有42页24细细胞胞外外基基质质中中发发现现的的大大多多数数糖糖胺胺聚聚糖糖都都是是作作为为蛋蛋白白聚聚糖糖的的一一个个成分而存在成分而存在每每条条氨氨基基聚聚糖糖链链由由重重复复的的二二糖糖单单位位构构成成的的长长链链多多糖糖，其其结结构构为

15、为-A-B-A-B-A-,A、B代代表表两两个个不不同同的的糖糖分分子子.二二糖糖单单位位之之一一是是氨氨基己糖基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，故称为故称为糖胺糖胺聚糖聚糖糖胺糖胺聚糖包括聚糖包括 硫酸软骨素硫酸软骨素(chondroitinsulfate)透明质酸透明质酸(hyaluronicacid)等等透明质酸它在细胞外基质中也透明质酸它在细胞外基质中也可游离存在可游离存在.含大量的亲水基团含大量的亲水基团（羟基，羧基等），可结合大量水（羟基，羧基等），可结合大量水透明质酸分子表面有很多透明质酸分子表面有很多羧基（羧基（-COO-COO-）和硫酸盐基团，因而呈）和

16、硫酸盐基团，因而呈酸性并带负电荷，可结合阳离子，提高渗透压；趋向于向外膨胀，酸性并带负电荷，可结合阳离子，提高渗透压；趋向于向外膨胀，因而使细胞、组织具抗压能力因而使细胞、组织具抗压能力Glycosaminoglycans（GAGs）第二十四页，本课件共有42页25构构成成糖糖胺胺聚聚糖糖的的二二糖糖第二十五页，本课件共有42页26由于糖胺聚糖表面带的负电荷，可结合阳离子，提由于糖胺聚糖表面带的负电荷，可结合阳离子，提高渗透压，转而又可结合大量水分子，使蛋白聚糖高渗透压，转而又可结合大量水分子，使蛋白聚糖形成多孔含水的胶体，填充于细胞外空间，包裹细形成多孔含水的胶体，填充于细胞外空间，包裹细胞

17、胞 ，起到抗压、保护细胞的作用，起到抗压、保护细胞的作用.蛋白聚糖可与细胞外的多种生长因子结合，可视蛋白聚糖可与细胞外的多种生长因子结合，可视为细胞外的激素富集与储存库，因此在完成信号的为细胞外的激素富集与储存库，因此在完成信号的传导中起重要作用传导中起重要作用.蛋白聚糖的功能蛋白聚糖的功能:第二十六页，本课件共有42页273.3 3.3 粘连糖蛋白粘连糖蛋白粘连糖蛋白是细胞外基质中的第三类成粘连糖蛋白是细胞外基质中的第三类成分，之所以将这些蛋白称为粘着蛋白，主要分，之所以将这些蛋白称为粘着蛋白，主要是是这些蛋白起着将细胞外基质与细胞联系这些蛋白起着将细胞外基质与细胞联系起来的桥梁作用。起来的

18、桥梁作用。是高分子糖蛋白。是高分子糖蛋白。第二十七页，本课件共有42页28（一）、（一）、层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin,LN)层层粘粘连连蛋蛋白白是是高高分分子子糖糖蛋蛋白白（820KD820KD）,动动物物胚胚胎胎及及成成体体组组织织的的基基膜膜(basal(basal lamina)lamina)的的主主要要结结构构组组分分之一之一基基膜膜：50 50 to to 200 200 nm nm 厚厚的的膜膜被被，如如肌肌肉肉、脂脂肪肪、上上皮皮细细胞胞等等的的膜膜外外，由由层层粘粘连连蛋蛋白白+型型胶胶原原+巢巢蛋蛋白白+硫硫酸酸肝肝素素糖蛋白等组成糖蛋白等组成 由由一一条条重重链链

19、和和两两条条轻轻链链通通过过二二硫硫键键相相连连而而形形成成的的十字形分子结构十字形分子结构第二十八页，本课件共有42页29Laminin第二十九页，本课件共有42页30层粘连蛋白的功能层粘连蛋白的功能首先作为基膜的主要结构成分对首先作为基膜的主要结构成分对基膜的组装基膜的组装起关键作用。起关键作用。细胞是通过层粘连蛋白细胞是通过层粘连蛋白锚定锚定于基膜上。于基膜上。层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：与与型胶原的结合部位；型胶原的结合部位；与与细细胞胞质质膜膜上上的的整整合合素素结结合合的的RGDRGD（Arg-Gly-AspArg-Gly

20、-Asp）序列。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。层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。第三十页，本课件共有42页31（二）、纤粘连蛋白（二）、纤粘连蛋白(Fibronectin,FN)纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD220-250KD）血血浆浆纤纤粘粘连连蛋蛋白白是是二二聚聚体体,由由两两条条相相似似的的A A链链及及B B链链组组成成,整整个个分分子子呈呈V V形形。存存在在于于血血液液和和其其它它体体液中液中 细胞纤粘连蛋白是多聚体。细胞外基质中细胞纤粘

21、连蛋白是多聚体。细胞外基质中 纤纤粘粘连连蛋蛋白白不不同同的的亚亚单单位位为为同同一一基基因因的的表表达达产产物物第三十一页，本课件共有42页32整联蛋白与细胞外受体相连整联蛋白与细胞外受体相连第三十二页，本课件共有42页33 FN FN的结构特点：的结构特点：每个亚单位由数个结构域构成每个亚单位由数个结构域构成 有两个关键的结合位点：有两个关键的结合位点：与其他与其他 ECM,ECM,如如 collagens collagens 和和proteoglycansproteoglycans等结合等结合的位点。这些位点将不同的分子连成了稳定的互连网状结构的位点。这些位点将不同的分子连成了稳定的互连

22、网状结构 与细胞表面结合的位点。这些位点将细胞与细胞外与细胞表面结合的位点。这些位点将细胞与细胞外基质稳定的粘连在一起。该结构域中含基质稳定的粘连在一起。该结构域中含RGDRGD三肽序列三肽序列 纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素家族成员之一一,在其细胞外功能区有与在其细胞外功能区有与RGDRGD高亲和性结合的部位。高亲和性结合的部位。第三十三页，本课件共有42页34 RGD RGD序列序列 用蛋白酶消化纤粘连蛋白与细胞结合区用蛋白酶消化纤粘连蛋白与细胞结合区,发发现这一结构域中现这一结构域中Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp三肽序列负责同细三肽序

23、列负责同细胞表面的结合胞表面的结合 Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp序列序列(又称又称RGDRGD序列序列)同样存在于同样存在于细胞外基质和血液的其它类型的黏着蛋白序列细胞外基质和血液的其它类型的黏着蛋白序列中。中。是细胞识别的最小结构单位是细胞识别的最小结构单位第三十四页，本课件共有42页35 FN FN的功能：的功能：FNFN最主要的功能是介导细胞的黏着最主要的功能是介导细胞的黏着 促进细胞迁移促进细胞迁移 由由于于FNFN具具有有同同时时与与细细胞胞外外基基质质各各类类成成分分相相结结合合的的特特点点,并并可可促促进进细细胞胞外外基基质质的的其其它它成成分分的的沉沉积积,故认

24、为故认为FNFN是细胞外基质的组织者。是细胞外基质的组织者。第三十五页，本课件共有42页36细胞与细胞外基质细胞与细胞外基质毛细管毛细管弹性纤维弹性纤维肥大细胞肥大细胞胶原纤维胶原纤维上皮细胞上皮细胞基膜基膜巨噬细胞巨噬细胞纤维原细胞纤维原细胞糖胺聚糖、糖胺聚糖、蛋白聚糖、糖蛋白蛋白聚糖、糖蛋白第三十六页，本课件共有42页4.PLANTCELLWALLS 细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成植物的细胞壁相当于动物细胞的细胞植物的细胞壁相当于动物细胞的细胞 外基质外基质(!)(!)：动物细胞的细胞外基质的主要成分是动物细胞的细胞外基质的主要成分是 蛋白质分子；蛋白质分子；植物的细胞壁主要是多糖，其中

25、最主植物的细胞壁主要是多糖，其中最主 要的是纤维素。要的是纤维素。植物细胞壁的骨架：纤维素植物细胞壁的骨架：纤维素第三十七页，本课件共有42页38 细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成 纤维素分子纤维素分子纤维素微原纤维（纤维素微原纤维（microfibril）,为细胞壁提供了抗张强度为细胞壁提供了抗张强度 半纤维素（半纤维素（hemicellulose）:木糖、半乳糖和葡萄糖木糖、半乳糖和葡萄糖等组成的高度分支的多糖等组成的高度分支的多糖 介导微原纤维彼此连接或介导微原纤维与其介导微原纤维彼此连接或介导微原纤维与其它基质成分（果胶质）连接它基质成分（果胶质）连接 果胶质（果胶质（pectin）：

26、含有大量携带负电荷的糖，结合）：含有大量携带负电荷的糖，结合Ca2+等阳离子等阳离子,被高度水化形成凝胶被高度水化形成凝胶果胶质与半纤维素横向连接果胶质与半纤维素横向连接,参与细胞壁复杂网架的形成。参与细胞壁复杂网架的形成。u伸伸展展蛋蛋白白(extensin)：糖糖蛋蛋白白,在在初初生生壁壁中中含含量量可可多多达达15，糖糖的的总量约占总量约占65 支撑作用支撑作用,并抵御微生物的入侵并抵御微生物的入侵 木质素木质素(lignin)：由酚残基形成的水不溶性多聚体：由酚残基形成的水不溶性多聚体参与次生壁形成参与次生壁形成,并以共价键与细胞壁多糖交联并以共价键与细胞壁多糖交联,大大增大大增加了细

27、胞壁的强度与抗降解能力加了细胞壁的强度与抗降解能力第三十八页，本课件共有42页39 植物细胞壁的作用植物细胞壁的作用 提供一个细胞外网架结构提供一个细胞外网架结构,起支持作用起支持作用 保护细胞免遭渗透及机械损伤保护细胞免遭渗透及机械损伤 信信息息储储存存库库的的功功能能：产产生生多多种种寡寡糖糖素素作作为为信信号号物物质质，或抵抗病、虫害，或作为细胞生长和发育的信号物质或抵抗病、虫害，或作为细胞生长和发育的信号物质。植植物物细细胞胞壁壁是是一一个个动动态态结结构构，能能够够进进行行很很多多活活动动:与与细细胞胞壁壁有有关关的的酶酶能能够够吸吸收收细细胞胞外外的的营营养养，生生成成能能够够通通

28、过过细细胞膜进入细胞的小分子化合物。胞膜进入细胞的小分子化合物。细细胞胞壁壁也也可可以以作作为为物物质质通通透透的的障障碍碍，在在代代谢谢和和分分泌泌过过程程中起重要作用。中起重要作用。第三十九页，本课件共有42页植物细胞壁的分泌合成植物细胞壁的分泌合成中间层形成：中间层形成：主主要要是是果果胶胶。果果胶胶是是相相邻邻两两细细胞胞壁壁所所共共有有，并并且且具具有将两个细胞连接在一起的作用。有将两个细胞连接在一起的作用。初生壁形成：初生壁形成：是是细细胞胞正正在在生生长长时时形形成成的的。初初生生壁壁的的厚厚度度为为100-200nm100-200nm。初初生生壁壁由由纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、果果胶和糖蛋白等松散组成。胶和糖蛋白等松散组成。次生壁形成：次生壁形成：是是在在细细胞胞停停止止生生长长后后分分泌泌形形成成的的。主主要要是是增增加加细细胞壁的厚度和强度。次生壁主要在初生壁的内层。胞壁的厚度和强度。次生壁主要在初生壁的内层。第四十页，本课件共有42页PLANTCELLWALLS第四十一页，本课件共有42页感感谢谢大大家家观观看看第四十二页，本课件共有42页