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1、第七章细胞外基质和细胞外第七章细胞外基质和细胞外被被第1页，共37页，编辑于2022年，星期二细胞外基质(extracellular matrix)：分布于细胞外空间，由蛋白质和多糖所构成的纤维网络凝胶结构。对细胞具有支持、连接、保护、营养作用，提供细胞各种生命活动的微环境等。细胞外被（cell coat):又称糖锷，是胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，是糖与膜蛋白或膜脂共价形成糖蛋白或糖脂，属于细胞膜的结构组分。概 述第2页，共37页，编辑于2022年，星期二膀胱上皮细胞表面的糖被膀胱上皮细胞表面的糖被细胞外被示意图细胞外被示意图第3页，共37页，编辑于2022年，星期二胞外基质的组分：胞外基
2、质的组分：1.氨基聚糖和蛋白聚糖 凝胶样基质2.胶原和弹性蛋白 纤维网架3.非胶原糖蛋白（纤连蛋白和层粘连蛋白）粘着成分第4页，共37页，编辑于2022年，星期二胞外基质胞外基质胶原纤连蛋白蛋白聚糖层粘连蛋白第5页，共37页，编辑于2022年，星期二第一节 氨基聚糖和蛋白聚糖一、氨基聚糖（一、氨基聚糖（glycosaminoglycan,GAGglycosaminoglycan,GAG）重复的二糖单位构成的直链多糖。重复的二糖单位构成的直链多糖。二糖单位氨基己糖(氨基葡萄糖/氨基半乳糖)糖醛酸第6页，共37页，编辑于2022年，星期二氨基聚糖分为六种类型：1.透明质酸（HA）2.硫酸软骨素（C
3、S）3.硫酸皮肤素（DS）4.硫酸角质素（KS）5.硫酸乙酰肝素（HS）6.肝素（heparin）第7页，共37页，编辑于2022年，星期二氨基聚糖模式图（A)、蛋白聚糖（B）、一些氨基聚糖分子式（C），软骨蛋白聚糖的电镜照片（D）第8页，共37页，编辑于2022年，星期二结构特点：最简单，相对分子量大，含大量亲水基团、带负电荷，可结合大量水分子使基质膨胀。功能特点：赋予组织弹性、抗压性，促进细胞迁移、增殖、创伤修复愈合、阻止细胞分化。多余的透明质酸被透明质酸酶降解。透明质酸（hyaluronic acid，HA）第9页，共37页，编辑于2022年，星期二二、蛋白聚糖(proteoglycan
4、,PG）结构组成：氨基聚糖核心蛋白共价结合蛋白聚糖单体蛋白聚糖单体连接蛋白透明质酸 蛋白聚糖多聚体 第10页，共37页，编辑于2022年，星期二蛋白聚糖结构示意图第11页，共37页，编辑于2022年，星期二氨基聚糖与蛋白聚糖的功能氨基聚糖与蛋白聚糖的功能 氨基聚糖带有大量负电荷及具有极强亲水性，氨基聚糖带有大量负电荷及具有极强亲水性，使胞外基质形成多孔的胶冻状，具有：使胞外基质形成多孔的胶冻状，具有：1.1.使组织具有弹性和抗压性使组织具有弹性和抗压性 2.2.对物质转运有选择渗透性对物质转运有选择渗透性 3.3.允许细胞在其间迁移等允许细胞在其间迁移等第12页，共37页，编辑于2022年，星
5、期二第二节 胶原与弹性蛋白一、一、胶原（胶原（collagencollagen）胞外基质中，高度特化、水不溶性的纤维蛋白家族。胞外基质中，高度特化、水不溶性的纤维蛋白家族。体内含量最多的蛋白体内含量最多的蛋白(约占总蛋白的约占总蛋白的30%)30%)。不同组织胶原含量差别很大。结缔组织特别丰富。不同组织胶原含量差别很大。结缔组织特别丰富。第13页，共37页，编辑于2022年，星期二胶原在不同组织中的含量胶原在不同组织中的含量 /组织胶原的含量（克100克干重）脱钙骨88.0跟腱86.0皮肤71.9角膜68.1软骨46-63韧带17.0主动脉1224肺10肝4第14页，共37页，编辑于2022年
6、，星期二（一）胶原（collagen）的结构1.原胶原，胶原纤维的基本结构单位，由三条-螺旋肽链盘绕成的3股螺旋结构。长300nm,直径15nm。每条肽链约含100个氨基酸残基。Gly:1/3（甘氨酸，选择性糖基化）Pro(Hypro)（常羟基化成羟脯氨酸，为胶原特有）Lys(Hylys)（羟赖氨酸）一级结构具有三肽重复序列：一级结构具有三肽重复序列：Gly-X-YGly-X-YX=ProX=Pro、Y=HyproY=Hypro或或(Hylys)(Hylys)第15页，共37页，编辑于2022年，星期二胶原纤维及原胶原胶原纤维及原胶原第16页，共37页，编辑于2022年，星期二2.胶原纤维（c
7、ollagen fibril）不同的原胶原首尾相隔35nm,相邻分子相错1/4长度阶梯式有序排列，侧向间共价结合，彼此交联聚合形成的细纤维束。胶原的分子结构第17页，共37页，编辑于2022年，星期二原胶原的分子间和分子内交联原胶原的分子间和分子内交联第18页，共37页，编辑于2022年，星期二第19页，共37页，编辑于2022年，星期二胶原原纤维胶原纤维束原胶原分子原胶原分子胶原原纤维胶原原纤维胶原纤维束胶原纤维束赖氨酸残基横联共价结合3.胶原纤维束第20页，共37页，编辑于2022年，星期二（二）胶原的类型I型:皮肤、肌腱、韧带、骨中II型：软骨III型:血管壁、疏松结缔组织中IV型：基底
8、膜第21页，共37页，编辑于2022年，星期二（三）胶原的（三）胶原的合成装配与降解合成装配与降解来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等合成：细胞内（细胞核合成：细胞内（细胞核-内质网内质网-高尔基体高尔基体-分泌小泡）分泌小泡）装配：细胞外装配：细胞外降解：细胞外降解：细胞外第22页，共37页，编辑于2022年，星期二 链基因链基因细胞核细胞核hnRNAhnRNAmRNAmRNA。粗面内质网粗面内质网-核糖体核糖体前体肽链前体肽链内质网腔：内质网腔：切去信号肽切去信号肽前体链两端有前肽前体链两端有前肽前前 链。链。内质网内质网/高尔基
9、体内：羟基化、糖基化高尔基体内：羟基化、糖基化、三股三股 螺旋螺旋C C端前端前肽以二硫键连接形成前胶原分子。肽以二硫键连接形成前胶原分子。胞外基质：切去前肽胞外基质：切去前肽原原胶原分子胶原分子自我装配自我装配 胶原原胶原原纤维纤维胶原纤维胶原纤维第23页，共37页，编辑于2022年，星期二第24页，共37页，编辑于2022年，星期二（四）胶原的功能n n含量最高，刚性和抗张力最大，构成胞外基质的骨架结构。含量最高，刚性和抗张力最大，构成胞外基质的骨架结构。n n肌腱中平行成束排列，连接肌肉和骨骼，具韧性、抗张性。肌腱中平行成束排列，连接肌肉和骨骼，具韧性、抗张性。n n在成熟的骨骼、角膜中
10、，形成有序的胶合板样结构，使组织牢固、在成熟的骨骼、角膜中，形成有序的胶合板样结构，使组织牢固、不易变形的特性。不易变形的特性。n n胶原经细胞表面受体介导与细胞骨架相互作用。胶原经细胞表面受体介导与细胞骨架相互作用。第25页，共37页，编辑于2022年，星期二n n 非糖基化疏水纤维蛋白，富含甘氨酸、脯氨非糖基化疏水纤维蛋白，富含甘氨酸、脯氨 酸，很少羟化。酸，很少羟化。n n 呈无规则卷曲状态，相互呈无规则卷曲状态，相互交联形成胞外基质中交联形成胞外基质中 的弹性网络。的弹性网络。n n 具高度弹性及回缩力，在皮肤结缔组织中特别具高度弹性及回缩力，在皮肤结缔组织中特别 丰富，使皮肤有高度弹
11、性。丰富，使皮肤有高度弹性。二、弹性蛋白（elastin）第26页，共37页，编辑于2022年，星期二弹性蛋白结构疏水性短肽交联短肽(富含Lys)弹性蛋白纤维伸长回缩第27页，共37页，编辑于2022年，星期二第三节 非胶原性黏合蛋白胞外基质中一类多功能大分子。共同特点：可与细胞结合，也可与胞外基质中其他大分子结合，使细胞与胞外基质粘着，是胞外基质的组织者。纤粘连蛋白层粘连蛋白主要包括：第28页，共37页，编辑于2022年，星期二（一）纤粘连蛋白（一）纤粘连蛋白(fibronectin,FN)1.1.纤粘连蛋白：纤粘连蛋白：纤维状糖蛋白，亚单位约纤维状糖蛋白，亚单位约25002500个氨基酸残
12、基，羧基末端二硫个氨基酸残基，羧基末端二硫键交联成二聚体，呈键交联成二聚体，呈V V字型。字型。血浆FN（肝实质细胞产生（主），可溶形式，二聚体）细胞FN（间质细胞产生（主），不溶形式，多聚体）第29页，共37页，编辑于2022年，星期二 RGD 三肽序列三肽序列Arg-Gly-Asp(精精aa-甘甘aa-天冬天冬aa)第30页，共37页，编辑于2022年，星期二纤粘连蛋白的功能1.血浆纤粘连蛋白 参与血凝、创伤愈合，增强吞噬细胞的功能。2.介导细胞与细胞外基质之间粘着。3.维持细胞形态，调控增殖，迁移，分化等。第31页，共37页，编辑于2022年，星期二 基底膜主要结构成分，细胞通基底膜主要
13、结构成分，细胞通常通过层粘连蛋白锚定于基底膜常通过层粘连蛋白锚定于基底膜上。上。(二二)层粘连蛋白(laminin)(laminin)(重链)(轻链)(轻链)不对称十字形第32页，共37页，编辑于2022年，星期二1.构成基底膜主要成分。2.保持细胞间粘连，细胞的极性及细胞的分化。3.调节细胞的迁移，与肿瘤细胞的转移有关。层粘连蛋白功能：第33页，共37页，编辑于2022年，星期二 膜整联蛋白(integrin)跨膜糖蛋白，外连细胞外基质或细胞，胞内连细胞骨架。配体：FN、LN、胶原等。结构：亚基 亚基第34页，共37页，编辑于2022年，星期二 RGD 三肽序列三肽序列第35页，共37页，编辑于2022年，星期二细胞外基质胶原纤连蛋白层粘连蛋白蛋白聚糖第36页，共37页，编辑于2022年，星期二 细胞外基质的生物学功能细胞外基质的生物学功能1 1影响细胞的存活、死亡。影响细胞的存活、死亡。2 2决定细胞的形状：不同细胞具有不同的决定细胞的形状：不同细胞具有不同的ECMECM，介导的细胞骨架，介导的细胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。组装的状况不同，表现出不同的形状。3 3调节细胞的增殖。调节细胞的增殖。4 4控制细胞的分化。控制细胞的分化。5 5参与细胞的迁移。参与细胞的迁移。第37页，共37页，编辑于2022年，星期二