南開大學細胞生物學

1、細胞連接、細胞黏著細胞連接、細胞黏著 與細胞外基質(zhì)與細胞外基質(zhì) 6-22-09 第一節(jié)第一節(jié) 細胞連接細胞連接 第二節(jié)第二節(jié) 細胞黏著分子細胞黏著分子 第三節(jié)第三節(jié) 細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì) 封閉連接封閉連接 緊密連接緊密連接上皮組織上皮組織 隔膜連接隔膜連接 只存在于無脊椎動物中只存在于無脊椎動物中 錨定連錨定連 接接 連 接 肌 動連 接 肌 動 蛋白蛋白 粘合帶粘合帶 上皮組織上皮組織 粘合斑粘合斑上皮細胞基部上皮細胞基部 連 接 中 間連 接 中 間 纖維纖維 橋粒橋粒心肌、表皮心肌、表皮 半橋粒半橋粒上皮細胞基部上皮細胞基部 通訊連接通訊連接 間隙連接間隙連接大多數(shù)動物組織中大多數(shù)動物組

2、織中 化學突觸化學突觸神經(jīng)細胞間和神經(jīng)神經(jīng)細胞間和神經(jīng)肌肉肌肉 間間 胞間連絲胞間連絲植物細胞間植物細胞間 各種連接的比較各種連接的比較 緊密連接緊密連接 黏合帶黏合帶 橋粒橋粒 間隙連接間隙連接 半橋粒半橋粒 角蛋白纖維角蛋白纖維 基膜基膜 幾類細胞連接的比較幾類細胞連接的比較 緊密連結(jié)緊密連結(jié) 間隙連接間隙連接 橋粒橋粒 黏合連接黏合連接 細胞黏附分子細胞黏附分子（cell adhesion molecule,CAMcell adhesion molecule,CAM） 是參與細胞與細胞之間及細胞與細胞外基質(zhì)是參與細胞與細胞之間及細胞與細胞外基質(zhì) 之間相互作用的分子之間相互作用的分子。高等

3、動物的細胞表面粘附。高等動物的細胞表面粘附 分子已發(fā)現(xiàn)上百種分子已發(fā)現(xiàn)上百種, ,可分為四大家族可分為四大家族, ,兩大類兩大類: : 四大家族四大家族: :鈣粘著蛋白家族、選擇蛋白家族、整鈣粘著蛋白家族、選擇蛋白家族、整 聯(lián)蛋白和免疫球蛋白超家族聯(lián)蛋白和免疫球蛋白超家族 兩大類兩大類: :依賴于依賴于CaCa2+ 2+, ,不依賴于 不依賴于CaCa2+ 2+。 。 細胞粘附分子都是跨膜糖蛋白細胞粘附分子都是跨膜糖蛋白, ,分子結(jié)構(gòu)由三分子結(jié)構(gòu)由三 部分組成部分組成: : 胞外區(qū)胞外區(qū), ,肽鏈的肽鏈的N N端部分端部分, ,帶有糖鏈帶有糖鏈, ,負責與配體的負責與配體的 識別識別; ; 跨

4、膜區(qū)跨膜區(qū), ,多為一次跨膜多為一次跨膜; ; 胞質(zhì)區(qū)胞質(zhì)區(qū), ,肽鏈的肽鏈的C C端部分端部分, ,一般較小一般較小, ,或與質(zhì)膜下的或與質(zhì)膜下的 骨架成分直接相連骨架成分直接相連, ,或與胞內(nèi)的化學信號分子相連或與胞內(nèi)的化學信號分子相連, , 以活化信號轉(zhuǎn)導途徑。以活化信號轉(zhuǎn)導途徑。 （一）鈣粘素（鈣粘著蛋白）（一）鈣粘素（鈣粘著蛋白） 鈣粘素（鈣粘素（cadherincadherin）屬同親性）屬同親性CAM,CAM,其作用依賴于其作用依賴于CaCa2 2 。至 。至 今已鑒定出今已鑒定出3030種以上鈣粘素種以上鈣粘素, ,分布于不同的組織分布于不同的組織, ,鈣粘素分鈣粘素分 子結(jié)構(gòu)

5、同源性很高子結(jié)構(gòu)同源性很高. . 2021/2/68 鈣黏著蛋白的結(jié)構(gòu)鈣黏著蛋白的結(jié)構(gòu) 細胞外片段含有細胞外片段含有4 4個同源結(jié)構(gòu)域個同源結(jié)構(gòu)域, ,含含CaCa2 2 結(jié)合部位。 結(jié)合部位。 有一個跨膜區(qū)和一個小的細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。有一個跨膜區(qū)和一個小的細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。 自我黏著自我黏著 鈣黏著蛋白介導類似細胞間的相互黏著鈣黏著蛋白介導類似細胞間的相互黏著, ,主要是將主要是將 在細胞表面都有鈣黏著蛋白的細胞黏著起來。在細胞表面都有鈣黏著蛋白的細胞黏著起來。 鈣黏著蛋白能夠通過它們所在的細胞類型進行區(qū)別鈣黏著蛋白能夠通過它們所在的細胞類型進行區(qū)別: : E-E-鈣黏著蛋白鈣黏著蛋白( (表皮表皮

6、) ) N-N-鈣黏著蛋白鈣黏著蛋白( (神經(jīng)神經(jīng)) ) P-P-鈣黏著蛋白鈣黏著蛋白( (胎盤胎盤) ) 鈣粘素通過不同的連鈣粘素通過不同的連 接蛋白質(zhì)與不同的細接蛋白質(zhì)與不同的細 胞骨架成分相連胞骨架成分相連, ,如如E-E- 鈣粘素通過鈣粘素通過-、-、 -連鎖蛋白連鎖蛋白 （catenincatenin）以及粘著）以及粘著 斑蛋白（斑蛋白（vinculinvinculin）、）、 錨蛋白、錨蛋白、輔肌動蛋輔肌動蛋 白等與肌動蛋白纖維白等與肌動蛋白纖維 相連。相連。 決定鈣粘素識別決定鈣粘素識別 與結(jié)合的特異性與結(jié)合的特異性 部位部位,它只與同種它只與同種 鈣粘素分子作用。鈣粘素分子作用

7、。 同源同源 名稱名稱主要分布組織主要分布組織 E-鈣粘素鈣粘素著床前的胚胎、上皮細胞（在帶狀粘合處特別集中）著床前的胚胎、上皮細胞（在帶狀粘合處特別集中） P-鈣粘素鈣粘素胎盤滋養(yǎng)層細胞、心、肺、小腸胎盤滋養(yǎng)層細胞、心、肺、小腸 N-鈣粘素鈣粘素胚胎中胚層、神經(jīng)外胚層、神經(jīng)系統(tǒng)（腦、神經(jīng)節(jié)）、胚胎中胚層、神經(jīng)外胚層、神經(jīng)系統(tǒng)（腦、神經(jīng)節(jié)）、 心、肺心、肺 M-鈣粘素鈣粘素成肌細胞、骨骼肌細胞成肌細胞、骨骼肌細胞 R-粘素粘素視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞視網(wǎng)膜神經(jīng)細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞 Ksp-鈣粘素鈣粘素腎腎 OB-鈣粘素鈣粘素成骨細胞成骨細胞 VB-鈣粘素鈣粘素脈管內(nèi)皮細胞脈管內(nèi)皮細胞 橋粒芯

8、蛋白橋粒芯蛋白橋粒橋粒 橋粒芯膠黏蛋橋粒芯膠黏蛋 白白 橋粒橋粒 哺乳動物細胞表面的主要鈣粘素分子哺乳動物細胞表面的主要鈣粘素分子 鈣粘素的作用主要有以下幾個方面鈣粘素的作用主要有以下幾個方面: : 1 1介導細胞連接介導細胞連接, ,在成年脊椎動物在成年脊椎動物, ,E-E-鈣鈣 粘素是保持上皮細胞相互粘合的主要粘素是保持上皮細胞相互粘合的主要CAMCAM, , 是粘合帶的主要構(gòu)成成分。橋粒中的鈣粘是粘合帶的主要構(gòu)成成分。橋粒中的鈣粘 素就是橋粒芯蛋白和橋粒芯膠黏蛋白。素就是橋粒芯蛋白和橋粒芯膠黏蛋白。 2021/2/612 2 2參與細胞分化參與細胞分化, ,對于胚胎細胞的早期分化及對于胚

9、胎細胞的早期分化及 成體組織（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有成體組織（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有 重要作用。在發(fā)育過程中通過調(diào)控鈣粘素表達重要作用。在發(fā)育過程中通過調(diào)控鈣粘素表達 的種類與數(shù)量可決定胚胎細胞間的相互作用的種類與數(shù)量可決定胚胎細胞間的相互作用 （粘合、分離、遷移、再粘合）（粘合、分離、遷移、再粘合）, ,從而通過細從而通過細 胞的微環(huán)境胞的微環(huán)境, ,影響細胞的分化影響細胞的分化, ,參與器官形成過參與器官形成過 程。程。 2021/2/613 3 3抑制細胞遷移抑制細胞遷移, ,很多種癌組織中細胞表很多種癌組織中細胞表 面的面的E E鈣粘素減少或消失鈣粘素減少或消失, ,以

10、致癌細胞易從以致癌細胞易從 瘤塊脫落瘤塊脫落, ,成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因而有成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因而有 人將人將E E鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子。 （二）選擇素（二）選擇素 選擇素（選擇素（selectinselectin）屬異）屬異 親性親性CAM,CAM,其作用依賴其作用依賴 于于CaCa2 2 。已知選擇素 。已知選擇素 有三種有三種:L:L選擇素、選擇素、E E選選 擇素及擇素及P P選擇素。選擇素。 a.a. N-N-端的端的C C型凝集素結(jié)構(gòu)型凝集素結(jié)構(gòu) 域域, ,結(jié)合糖配體需要胞結(jié)合糖配體需要胞 外外CaCa2+ 2+ , , b.b. EGFEGF樣結(jié)構(gòu)域

11、樣結(jié)構(gòu)域 c.c. 與輔助調(diào)節(jié)蛋白相關(guān)與輔助調(diào)節(jié)蛋白相關(guān) 的的結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域。 選擇素結(jié)構(gòu)模型選擇素結(jié)構(gòu)模型 凝集素結(jié)構(gòu)域凝集素結(jié)構(gòu)域 重復結(jié)構(gòu)域重復結(jié)構(gòu)域 糖蛋白糖蛋白 寡聚糖寡聚糖 配體 在血小板和內(nèi)皮細胞表達在血小板和內(nèi)皮細胞表達 在內(nèi)皮細胞表達在內(nèi)皮細胞表達 在各種類型的白細胞中表達在各種類型的白細胞中表達 都能與某些糖蛋白結(jié)合都能與某些糖蛋白結(jié)合 凝集素結(jié)構(gòu)域凝集素結(jié)構(gòu)域 EGFEGF結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 重復結(jié)構(gòu)域重復結(jié)構(gòu)域 糖蛋白糖蛋白 糖脂的四糖基團糖脂的四糖基團 寡糖寡糖 內(nèi)皮細胞內(nèi)皮細胞 噬中性白細胞集中到炎癥發(fā)生部位的機制噬中性白細胞集中到炎癥發(fā)生部位的機制 選擇素的三個結(jié)構(gòu)域選

12、擇素的三個結(jié)構(gòu)域,通過凝集素結(jié)構(gòu)通過凝集素結(jié)構(gòu) 域而識別細胞表面的糖蛋白及糖脂分子域而識別細胞表面的糖蛋白及糖脂分子 上的糖配體。上的糖配體。 噬中性白細胞噬中性白細胞 選擇素主要參與白細胞選擇素主要參與白細胞 與脈管內(nèi)皮細胞之間的與脈管內(nèi)皮細胞之間的 識別與粘合。幫助白細識別與粘合。幫助白細 胞從血液進入炎癥部位。胞從血液進入炎癥部位。 在炎癥發(fā)生部位在炎癥發(fā)生部位,血管內(nèi)血管內(nèi) 皮細胞表達選擇素皮細胞表達選擇素,被白被白 細胞識別細胞識別,由于選擇素與由于選擇素與 白細胞表面糖脂或糖蛋白細胞表面糖脂或糖蛋 白的特異糖側(cè)鏈親和力白的特異糖側(cè)鏈親和力 較小較小,加上那個血流速度加上那個血流速度

13、 的影響的影響,白細胞在血管中白細胞在血管中 粘者、分離呈現(xiàn)滾動式粘者、分離呈現(xiàn)滾動式 運動運動,直到活化自身整聯(lián)直到活化自身整聯(lián) 蛋白后最終才與血管內(nèi)蛋白后最終才與血管內(nèi) 皮細胞較強地結(jié)合在一皮細胞較強地結(jié)合在一 起起,并從相鄰的內(nèi)皮細胞并從相鄰的內(nèi)皮細胞 進入組織。進入組織。 （三）免疫球蛋白超家族（三）免疫球蛋白超家族 某些成員屬于某些成員屬于CAMCAM。作用不依賴作用不依賴CaCa2+ 2+ 。 。有有 的介導同親性粘合的介導同親性粘合, ,如各種神經(jīng)粘附分子如各種神經(jīng)粘附分子; ;有有 的介導異親性粘合的介導異親性粘合, ,如細胞間粘附分子及脈管如細胞間粘附分子及脈管 細胞黏附分子

14、細胞黏附分子, ,它們的配體分子為整合素。它們的配體分子為整合素。 2021/2/617 了解最多的是神經(jīng)黏附分子（了解最多的是神經(jīng)黏附分子（NCAMs),NCAMs),它在神經(jīng)組織細胞間的它在神經(jīng)組織細胞間的 粘著起主要作用。不同的粘著起主要作用。不同的NCAMsNCAMs是由單一基因編碼的是由單一基因編碼的, ,但由于其但由于其 mRNAmRNA剪切不同和糖基化各異而產(chǎn)生剪切不同和糖基化各異而產(chǎn)生2020余種不同的余種不同的NCAMs.NCAMs. 神經(jīng)膠質(zhì)細胞神經(jīng)膠質(zhì)細胞 粘附分子粘附分子 免疫球蛋白重復免疫球蛋白重復 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 纖連蛋白重復纖連蛋白重復 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 糖基磷脂酰肌醇錨著點糖

15、基磷脂酰肌醇錨著點 （與磷酸肌醇相連）（與磷酸肌醇相連） 胞外游離胞外游離 整合入膜整合入膜 由由70-11070-110個氨基酸組成的緊個氨基酸組成的緊 密折疊結(jié)構(gòu)存在于淋巴細胞密折疊結(jié)構(gòu)存在于淋巴細胞 的表面參與各種免疫活動。的表面參與各種免疫活動。 （四）整聯(lián)蛋白（四）整聯(lián)蛋白 整聯(lián)蛋白（整聯(lián)蛋白（integrinintegrin）大多為）大多為異親性細胞粘附異親性細胞粘附 分子分子, ,其作用依賴于其作用依賴于CaCa2 2 。介導細胞與細胞間的相 。介導細胞與細胞間的相 互作用及細胞與細胞外基質(zhì)間的相互作用。幾乎所互作用及細胞與細胞外基質(zhì)間的相互作用。幾乎所 有動植物細胞均表達整聯(lián)蛋

16、白。有動植物細胞均表達整聯(lián)蛋白。 除了上述的作用以外除了上述的作用以外, ,整聯(lián)蛋白還將細胞外基整聯(lián)蛋白還將細胞外基 質(zhì)同細胞內(nèi)的骨架網(wǎng)絡(luò)連成一個整體質(zhì)同細胞內(nèi)的骨架網(wǎng)絡(luò)連成一個整體, ,整聯(lián)蛋白本整聯(lián)蛋白本 身作為跨膜接頭在細胞外基質(zhì)和細胞內(nèi)肌動蛋白骨身作為跨膜接頭在細胞外基質(zhì)和細胞內(nèi)肌動蛋白骨 架之間起雙向聯(lián)絡(luò)作用。此外整聯(lián)蛋白還具有將細架之間起雙向聯(lián)絡(luò)作用。此外整聯(lián)蛋白還具有將細 胞外信號向細胞內(nèi)傳遞的作用。胞外信號向細胞內(nèi)傳遞的作用。 半光氨酸豐半光氨酸豐 富的結(jié)構(gòu)域富的結(jié)構(gòu)域 二價陽二價陽 離子離子 Ca2+ 踝蛋白和踝蛋白和a輔輔 肌蛋白結(jié)合肌蛋白結(jié)合 RGA結(jié)合位點結(jié)合位點 重鏈

17、重鏈 輕鏈輕鏈 整聯(lián)蛋白是由整聯(lián)蛋白是由 （120185kD120185kD）和）和 （90110kD90110kD）兩個）兩個 亞單位形成的異二亞單位形成的異二 聚體。聚體。 亞單位的亞單位的 N N端有結(jié)合二價陽離端有結(jié)合二價陽離 子的結(jié)構(gòu)域子的結(jié)構(gòu)域, ,識別的識別的 主要部位是配體上主要部位是配體上 的的RGDRGD三肽結(jié)構(gòu)。三肽結(jié)構(gòu)。 整聯(lián)蛋白的功能主要包括整聯(lián)蛋白的功能主要包括3 3個方面?zhèn)€方面: :細胞外基質(zhì)與細胞外基質(zhì)與 細胞骨架連接的橋梁細胞骨架連接的橋梁; ;激活細胞反應(yīng)激活細胞反應(yīng); ;激活細胞內(nèi)信號激活細胞內(nèi)信號 傳遞級聯(lián)途徑。傳遞級聯(lián)途徑。 迄今已發(fā)現(xiàn)迄今已發(fā)現(xiàn)161

18、6種種亞單位和亞單位和9 9種種亞單位。它們按亞單位。它們按 不同的組合構(gòu)成不同的組合構(gòu)成2020余種整聯(lián)蛋白。余種整聯(lián)蛋白。含含1 1亞單位的整聯(lián)亞單位的整聯(lián) 蛋白主要介導細胞與細胞外基質(zhì)成分之間的粘附。含蛋白主要介導細胞與細胞外基質(zhì)成分之間的粘附。含 2 2亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在于各種白細胞表面亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在于各種白細胞表面, ,介介 導細胞間的相互作用。導細胞間的相互作用。3 3亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在亞單位的整聯(lián)蛋白主要存在 于血小板表面于血小板表面, ,介導血小板的聚集介導血小板的聚集, ,并參與血栓形成。并參與血栓形成。 除除4 4可與肌動蛋白及其相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合外可與肌

19、動蛋白及其相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合外, ,6 64 4整聯(lián)整聯(lián) 蛋白以層粘連蛋白為配體蛋白以層粘連蛋白為配體, ,參與形成半橋粒。參與形成半橋粒。 整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白的功能的功能 二硫鍵連接二硫鍵連接 的重復序列的重復序列 粘著斑蛋粘著斑蛋 白激酶白激酶 樁蛋白樁蛋白 肌動蛋白纖維肌動蛋白纖維 粘著斑粘著斑 蛋白蛋白 踝蛋白踝蛋白 纖粘連蛋白纖粘連蛋白 鈣結(jié)合位點鈣結(jié)合位點 將信號傳遞給將信號傳遞給 細胞核細胞核 亞基重鏈亞基重鏈 亞基輕鏈亞基輕鏈 整聯(lián)蛋白的整聯(lián)蛋白的亞基含有亞基含有RGDRGD序列序列 （Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp）的結(jié)合位點）的結(jié)合位點, , 能夠識別纖連蛋白及其它

20、細胞能夠識別纖連蛋白及其它細胞 外基質(zhì)物質(zhì)外基質(zhì)物質(zhì). .鈣離子是整聯(lián)蛋白鈣離子是整聯(lián)蛋白 結(jié)合活性所必須的。結(jié)合活性所必須的。A A亞基上具亞基上具 有有4 4個鈣離子結(jié)合位點。個鈣離子結(jié)合位點。兩個亞兩個亞 基都是以基都是以a a螺旋穿過質(zhì)膜。螺旋穿過質(zhì)膜。整聯(lián)整聯(lián) 蛋白的兩個亞基的細胞質(zhì)端常蛋白的兩個亞基的細胞質(zhì)端常 常同細胞骨架的肌動蛋白相連。常同細胞骨架的肌動蛋白相連。 整聯(lián)蛋白和肌動蛋白之間要通整聯(lián)蛋白和肌動蛋白之間要通 過其他一些蛋白介導才能連接過其他一些蛋白介導才能連接 起來。起來。這些蛋白包括這些蛋白包括粘著斑蛋粘著斑蛋 白和踝蛋白白和踝蛋白。整聯(lián)蛋白的細胞。整聯(lián)蛋白的細胞

21、質(zhì)結(jié)構(gòu)域也同蛋白激酶相互作質(zhì)結(jié)構(gòu)域也同蛋白激酶相互作 用用, ,如粘著斑激酶如粘著斑激酶, ,整聯(lián)蛋白與整聯(lián)蛋白與 細胞外配體的結(jié)合細胞外配體的結(jié)合, ,能夠刺激這能夠刺激這 些酶的活性些酶的活性, ,并開始信號傳導的并開始信號傳導的 級聯(lián)反應(yīng)。級聯(lián)反應(yīng)。 半橋粒處的半橋粒處的6 64 4整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白 粘著斑粘著斑半橋粒半橋粒 緊密連接緊密連接 粘著帶粘著帶 橋粒橋粒 間隙連接間隙連接 免疫球免疫球 蛋白類蛋白類 鈣粘素鈣粘素 選擇素選擇素 整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白 介導細介導細 胞胞- -細胞細胞 連接連接 介導細介導細 胞胞- -細胞細胞 基質(zhì)連基質(zhì)連 接接 粘著連接粘著連接 非粘著連接非粘著

22、連接 整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白 膜內(nèi)在膜內(nèi)在 蛋白聚蛋白聚 糖糖 三、細胞外基質(zhì)三、細胞外基質(zhì)(extracellular matrix)(extracellular matrix) 細胞外基質(zhì)是指分布于細胞外空間細胞外基質(zhì)是指分布于細胞外空間, ,由由細胞細胞 分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細胞外。細胞外 基質(zhì)將細胞粘在一起構(gòu)成組織基質(zhì)將細胞粘在一起構(gòu)成組織, ,提供一個細胞外提供一個細胞外 網(wǎng)架網(wǎng)架, ,在組織中或組織之間起支持作用。在組織中或組織之間起支持作用。因此對因此對 細胞外基質(zhì)成分及其生物學作用的研究細胞外基質(zhì)成分及其生物學作用的研究, ,已成為已

23、成為 細胞生物學中的一個活躍領(lǐng)域。細胞生物學中的一個活躍領(lǐng)域。 細胞外被細胞外被: :是由構(gòu)成質(zhì)膜的糖蛋白和糖脂向細胞是由構(gòu)成質(zhì)膜的糖蛋白和糖脂向細胞 表面表面伸出的寡糖鏈所組成伸出的寡糖鏈所組成, ,又稱為糖萼。又稱為糖萼。 細胞外基質(zhì)的組成成分及組裝形式由所產(chǎn)生的細胞外基質(zhì)的組成成分及組裝形式由所產(chǎn)生的 細胞決定細胞決定, ,與組織的特殊功能需要相適應(yīng)與組織的特殊功能需要相適應(yīng)。近年來研。近年來研 究表明究表明: :細胞外基質(zhì)不僅決定細胞的形態(tài)細胞外基質(zhì)不僅決定細胞的形態(tài), ,而且還控而且還控 制細胞的生長和分化制細胞的生長和分化, ,調(diào)節(jié)細胞的運動調(diào)節(jié)細胞的運動, ,參與炎癥、參與炎癥、

24、 腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移等病理過程腫瘤浸潤、轉(zhuǎn)移等病理過程。 細胞外基質(zhì)主要是由細胞外基質(zhì)主要是由凝膠基質(zhì)和纖維網(wǎng)架所構(gòu)凝膠基質(zhì)和纖維網(wǎng)架所構(gòu) 成成, ,在生化性質(zhì)上前者多為多糖在生化性質(zhì)上前者多為多糖, ,如糖胺聚糖和蛋白如糖胺聚糖和蛋白 聚糖聚糖; ;后者多為纖維蛋白。在功能上纖維蛋白又分為后者多為纖維蛋白。在功能上纖維蛋白又分為 兩種兩種, ,起結(jié)構(gòu)作用的有膠原蛋白和彈性蛋白起結(jié)構(gòu)作用的有膠原蛋白和彈性蛋白; ;起粘著起粘著 作用的為非膠原糖蛋白作用的為非膠原糖蛋白, ,如纖粘連蛋白和層粘連蛋白。如纖粘連蛋白和層粘連蛋白。 細胞外基質(zhì)的成分細胞外基質(zhì)的成分 膠原膠原 纖粘連蛋白纖粘連蛋白 層粘連

25、蛋白層粘連蛋白 蛋白聚糖蛋白聚糖 細胞外基質(zhì)主要成分細胞外基質(zhì)主要成分 （一）（一）膠原蛋白膠原蛋白 1 1、類型、類型 膠原是胞外基質(zhì)最基本成分之一。也是動物體內(nèi)膠原是胞外基質(zhì)最基本成分之一。也是動物體內(nèi) 最豐富的蛋白質(zhì)最豐富的蛋白質(zhì), ,約占人體蛋白質(zhì)總量的約占人體蛋白質(zhì)總量的30%30%以上。遍以上。遍 布于體內(nèi)各種器官、組織布于體內(nèi)各種器官、組織, ,是細胞外基質(zhì)中的框架結(jié)是細胞外基質(zhì)中的框架結(jié) 構(gòu)構(gòu), ,可由成纖維、軟骨、成骨細胞及某些上皮細胞合可由成纖維、軟骨、成骨細胞及某些上皮細胞合 成并分泌到細胞外。目前發(fā)現(xiàn)的類型多達成并分泌到細胞外。目前發(fā)現(xiàn)的類型多達2020余種余種, ,主

26、主 要的僅要的僅5 5種。他們具有不同的化學結(jié)構(gòu)和不同的免疫種。他們具有不同的化學結(jié)構(gòu)和不同的免疫 學特性學特性, ,由不同的結(jié)構(gòu)基因編碼。每種類型的膠原的由不同的結(jié)構(gòu)基因編碼。每種類型的膠原的 結(jié)構(gòu)特性與其特定的功能相適應(yīng)結(jié)構(gòu)特性與其特定的功能相適應(yīng), ,同一組織常含有幾同一組織常含有幾 種不同類型的膠原。但常以某一種為主。種不同類型的膠原。但常以某一種為主。 膠原的結(jié)構(gòu)（左模式圖膠原的結(jié)構(gòu)（左模式圖, ,右電鏡照片）右電鏡照片） 類型類型 亞單位亞單位 三股螺旋長度三股螺旋長度 超分子結(jié)構(gòu)特征超分子結(jié)構(gòu)特征 分布分布 aa1 1()()2 2aa2 2()() 300nm 300nm 67

27、nm67nm橫紋纖維橫紋纖維 皮膚、肌腱、骨、韌帶皮膚、肌腱、骨、韌帶 aa1 1(II)(II)3 3 300nm 300nm 同上同上 軟骨、髓核、玻璃體等軟骨、髓核、玻璃體等 IIIIII aa1 1(III)(III)3 3 皮膚、肌肉、結(jié)締組織 皮膚、肌肉、結(jié)締組織, , 常與常與I I型膠原共分布型膠原共分布 a1(IV)2a2(IV)a1(IV)2a2(IV) 390nm 390nm 網(wǎng)狀網(wǎng)狀 C C端球型端球型 不形成纖維束不形成纖維束 基膜基膜 V V a1(V)2a2(V)a1(V)2a2(V) 390nm390nm 細纖維細纖維 N N端球狀端球狀 大多間隙組織與大多間隙

28、組織與I I型膠原型膠原 a3(V)3a3(V)3 共分布共分布 VIVI a1(VI)a2(VI)a3(VI)a1(VI)a2(VI)a3(VI)150nm 150nm 微纖維微纖維 N,CN,C端球狀端球狀, , 大多間隙組織與大多間隙組織與I I型型 100nm100nm橫紋橫紋 膠原共分布膠原共分布 幾種類型的膠原及分布幾種類型的膠原及分布 幾種類型的膠原及分布幾種類型的膠原及分布 膠原蛋白是最重要的水不溶性纖膠原蛋白是最重要的水不溶性纖 維蛋白。維蛋白。型膠原常形成較粗的纖維型膠原常形成較粗的纖維 束束, ,主要存在于皮膚、肌腱、韌帶及骨主要存在于皮膚、肌腱、韌帶及骨 中中, ,具有

29、很強的抗張強度具有很強的抗張強度;型主要存型主要存 在于軟骨中在于軟骨中; ;型形成微細的原纖維網(wǎng)型形成微細的原纖維網(wǎng), , 廣泛分布于伸張型的組織廣泛分布于伸張型的組織, ,如疏松結(jié)締如疏松結(jié)締 組織組織; ;型形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)型形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu), ,是基是基 膜的主要成分及支架膜的主要成分及支架。 2 2、分子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu) 膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原。膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原。 蛋白分子長度為蛋白分子長度為280nm,280nm,直徑直徑1.5nm 1.5nm , ,分子分子 量量30KDa30KDa, ,其氨基酸組成比較特殊其氨基酸組成比較特殊, ,甘氨酸甘氨酸 含量占含

30、量占1/31/3, ,脯氨酸及羥脯氨酸占脯氨酸及羥脯氨酸占1/41/4, ,羥賴羥賴 氨酸占氨酸占1%1%, ,羥脯氨酸僅見于膠原羥脯氨酸僅見于膠原, ,因而其含因而其含 量代表組織中膠原的含量。不同類型的膠量代表組織中膠原的含量。不同類型的膠 原其含量不同原其含量不同, ,I I、IIII型膠原不含半胱氨酸型膠原不含半胱氨酸, , 因此沒有二硫交聯(lián)鍵。因此沒有二硫交聯(lián)鍵。 原膠原的一級結(jié)構(gòu)原膠原的一級結(jié)構(gòu):Gly(:Gly(甘氨甘氨 酸）酸）-X-X（脯氨酸）（脯氨酸）-Y-Y（羥脯（羥脯 或羥賴氨酸）羥賴氨酸可發(fā)或羥賴氨酸）羥賴氨酸可發(fā) 生糖基化修飾生糖基化修飾, ,其糖單位有的其糖單位有

31、的 只有一個半乳糖殘基只有一個半乳糖殘基, ,有的為有的為 二糖（葡萄糖二糖（葡萄糖+ +半乳糖）半乳糖）, ,I I型型 膠原的糖基化程度最低膠原的糖基化程度最低, ,IVIV、 V V型高。型高。 原膠原蛋白由三條多肽原膠原蛋白由三條多肽 鏈盤繞成三股螺旋結(jié)構(gòu)。在鏈盤繞成三股螺旋結(jié)構(gòu)。在 膠原蛋白中膠原蛋白中, ,缺少色氨酸、酪缺少色氨酸、酪 氨酸和蛋氨酸氨酸和蛋氨酸, ,其他必需氨基其他必需氨基 酸含量也很低酸含量也很低。 2021/2/634 膠原的組裝膠原的組裝 三鏈三鏈 裝配裝配 前膠原前膠原 肽酶肽酶 裝配裝配 裝配裝配 前體肽鏈前體肽鏈 三股螺旋前膠原三股螺旋前膠原 膠原膠原

32、膠原原纖維膠原原纖維 膠原纖維膠原纖維 細胞內(nèi)發(fā)生的事件細胞內(nèi)發(fā)生的事件 分泌到細胞外發(fā)生的事件分泌到細胞外發(fā)生的事件 通過分子內(nèi)通過分子內(nèi) 交聯(lián)交聯(lián) 分子間交聯(lián)分子間交聯(lián) 2021/2/635 分子內(nèi)交聯(lián)分子內(nèi)交聯(lián) 分子間交聯(lián)分子間交聯(lián) 由前體肽轉(zhuǎn)配成前膠原時由前體肽轉(zhuǎn)配成前膠原時, ,是通過分子內(nèi)的交聯(lián)完成的。而由是通過分子內(nèi)的交聯(lián)完成的。而由 膠原裝配成膠原原纖維則是通過分子間交聯(lián)。膠原裝配成膠原原纖維則是通過分子間交聯(lián)。分子內(nèi)交聯(lián)是分子內(nèi)交聯(lián)是 指前膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基的交聯(lián)指前膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基的交聯(lián), ,分子間的交聯(lián)是分子間的交聯(lián)是 指不同前膠原間的賴氨酸交聯(lián)。指

33、不同前膠原間的賴氨酸交聯(lián)。分子間的交聯(lián)使得在膠原的分子間的交聯(lián)使得在膠原的 尾部有一個小的間隙分離。平行排列的分子通過前膠原分子尾部有一個小的間隙分離。平行排列的分子通過前膠原分子N N 端與相鄰原膠原分子端與相鄰原膠原分子C C端的賴氨酸或羥賴氨酸間形成共價鍵加端的賴氨酸或羥賴氨酸間形成共價鍵加 以穩(wěn)定。以穩(wěn)定。 C 端端 N端端 三螺旋結(jié)構(gòu)域三螺旋結(jié)構(gòu)域 C端頭端頭-頭相連頭相連 形成二聚體形成二聚體 三螺旋區(qū)側(cè)向連接形成片三螺旋區(qū)側(cè)向連接形成片 層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) N-端垂直于平面的網(wǎng)絡(luò)端垂直于平面的網(wǎng)絡(luò) N端共價連接形成片層端共價連接形成片層 單體單體 二聚體二聚體 IV型膠原結(jié)構(gòu)模

34、型膠原結(jié)構(gòu)模 型型 多邊型片層網(wǎng)眼多邊型片層網(wǎng)眼 多層網(wǎng)絡(luò)多層網(wǎng)絡(luò) 2021/2/637 3 3、功能、功能 膠原纖維有許多重要功能膠原纖維有許多重要功能, ,首先它為細胞外基質(zhì)提首先它為細胞外基質(zhì)提 供了一個水不溶性的框架供了一個水不溶性的框架, ,決定細胞外基質(zhì)的機械決定細胞外基質(zhì)的機械 性質(zhì)。性質(zhì)。膠原在細胞外基質(zhì)中含量最高膠原在細胞外基質(zhì)中含量最高, ,剛性及抗張剛性及抗張 力強度最大力強度最大, ,構(gòu)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu), ,細胞外基細胞外基 質(zhì)中的其他組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的質(zhì)中的其他組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的 復合體。某一特定組織的性能

35、通常與膠原分子的三復合體。某一特定組織的性能通常與膠原分子的三 維結(jié)構(gòu)有關(guān)。維結(jié)構(gòu)有關(guān)。角膜中含有相當短的膠原纖維角膜中含有相當短的膠原纖維, ,組成組成 不同的層不同的層, ,同一層是平行的與另一層是垂直的。這同一層是平行的與另一層是垂直的。這 一方式既賦予了這種嬌嫩組織的強度一方式既賦予了這種嬌嫩組織的強度, ,又提高了組又提高了組 織的透明度?？椀耐该鞫取?如果編碼膠原基如果編碼膠原基 因發(fā)生突變因發(fā)生突變,將導將導 致膠原病致膠原病,若影響若影響 到膠原纖維的正到膠原纖維的正 確裝配確裝配,皮膚和其皮膚和其 他各種結(jié)締組織他各種結(jié)締組織 就會因此降低強就會因此降低強 度而變得非常松度而

36、變得非常松 弛。弛。 彈性皮膚人彈性皮膚人,皮膚過渡松弛癥。是由于膠原裝配不正皮膚過渡松弛癥。是由于膠原裝配不正 確引起的遺傳綜合征確引起的遺傳綜合征,在某些個體中是由于缺乏膠原酶引在某些個體中是由于缺乏膠原酶引 起的起的,不能將前膠原轉(zhuǎn)變成膠原蛋白。不能將前膠原轉(zhuǎn)變成膠原蛋白。 另外另外膠原具有促進細胞生長的作用膠原具有促進細胞生長的作用,如肝細胞如肝細胞 等在含有膠原的培養(yǎng)基上生長較快等在含有膠原的培養(yǎng)基上生長較快,在細胞分化中在細胞分化中, 膠原基質(zhì)和提純的膠原底物具有維持并誘導細胞膠原基質(zhì)和提純的膠原底物具有維持并誘導細胞 分化的作用。許多實驗證明分化的作用。許多實驗證明,某種細胞經(jīng)過

37、特異的某種細胞經(jīng)過特異的 粘連蛋白介導粘連蛋白介導,可以粘連到特定類型的膠原上。許可以粘連到特定類型的膠原上。許 多上皮細胞和內(nèi)皮細胞經(jīng)層粘連蛋白的介導可與多上皮細胞和內(nèi)皮細胞經(jīng)層粘連蛋白的介導可與 基膜中的基膜中的IV型膠原粘連。型膠原粘連。 2021/2/640 （二）彈性蛋白（二）彈性蛋白（elastinelastin） 彈性蛋白是彈性纖維的主要成分彈性蛋白是彈性纖維的主要成分, ,是由是由830 830 個個 氨基酸殘基組成的高度疏水性蛋白質(zhì)。氨基酸殘基組成的高度疏水性蛋白質(zhì)。 與膠原相似含有豐富的甘氨酸及脯氨酸與膠原相似含有豐富的甘氨酸及脯氨酸, ,又與又與 膠原不同含羥脯氨酸很少膠

38、原不同含羥脯氨酸很少, ,完全沒有羥賴氨酸完全沒有羥賴氨酸, ,也也 沒有糖基化修飾。沒有糖基化修飾。 彈性蛋白主要存在于脈管壁及肺彈性蛋白主要存在于脈管壁及肺, ,少量存在于少量存在于 皮膚、肌腱及疏松結(jié)締組織中。彈性纖維與膠原皮膚、肌腱及疏松結(jié)締組織中。彈性纖維與膠原 共同存在共同存在, ,賦予組織以彈性和抗張能力。賦予組織以彈性和抗張能力。 2021/2/641 伸展伸展放松放松 單個彈性蛋白分子單個彈性蛋白分子 交聯(lián)交聯(lián) 賴氨酸殘賴氨酸殘 基的交聯(lián)基的交聯(lián) 鍵將肽鏈鍵將肽鏈 連在一起連在一起 其分子結(jié)構(gòu)的兩個其分子結(jié)構(gòu)的兩個 顯著特征顯著特征: :構(gòu)象構(gòu)象 為無規(guī)則卷曲狀為無規(guī)則卷曲狀

39、 態(tài)態(tài); ;當分泌至細當分泌至細 胞外間隙后胞外間隙后, ,可通可通 過賴氨酸殘基相互過賴氨酸殘基相互 交聯(lián)成富有彈性的交聯(lián)成富有彈性的 網(wǎng)狀。網(wǎng)狀。 A.A. 彈性蛋白分子以共價鍵連接在一起彈性蛋白分子以共價鍵連接在一起, ,產(chǎn)生一個廣泛交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)產(chǎn)生一個廣泛交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)構(gòu). .由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中每一個彈性蛋白分子能伸展和因隨機卷曲而由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中每一個彈性蛋白分子能伸展和因隨機卷曲而 收縮收縮, ,整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像皮筋那樣伸展和重新卷曲整個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)像皮筋那樣伸展和重新卷曲。 B. 與大多數(shù)蛋白質(zhì)不同與大多數(shù)蛋白質(zhì)不同,彈性蛋白不采用唯一的結(jié)構(gòu)彈性蛋白不采用唯一的結(jié)構(gòu),而是在各種而是在各種

40、“隨機卷曲隨機卷曲”的構(gòu)像之間變動。的構(gòu)像之間變動。 （三）（三）糖糖氨聚糖氨聚糖 蛋白聚糖的主要成分是糖氨聚糖蛋白聚糖的主要成分是糖氨聚糖。 糖氨聚糖是由重復的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖糖氨聚糖是由重復的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖, ,其其 二糖單位一般由氨基己糖和糖醛酸組成。故稱糖氨聚糖。二糖單位一般由氨基己糖和糖醛酸組成。故稱糖氨聚糖。 機體中重要糖氨聚糖有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、機體中重要糖氨聚糖有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、(4-,6-)(4-,6-) 硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、及硫酸角質(zhì)素等。硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、及硫酸角質(zhì)素等。其中最其中最 重要的是透明質(zhì)酸重要的是透明質(zhì)酸, ,廣泛存在于各

41、種結(jié)締組織、皮膚、廣泛存在于各種結(jié)締組織、皮膚、 玻璃體、軟骨、和滑液中。玻璃體、軟骨、和滑液中。 2021/2/643 透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)(hyaluronic acid) 細胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)細胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)糖胺聚糖糖胺聚糖都是作都是作 為蛋白聚糖的一個成分而存在為蛋白聚糖的一個成分而存在, ,唯一例外的是唯一例外的是透透 明質(zhì)酸明質(zhì)酸, ,它在細胞外基質(zhì)中也可游離存在。它在細胞外基質(zhì)中也可游離存在。 透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作 用。用。在胞外基質(zhì)中在胞外基質(zhì)中,透明質(zhì)酸傾向于向外膨脹透明質(zhì)酸

42、傾向于向外膨脹,產(chǎn)產(chǎn) 生壓力生壓力,使結(jié)締組織使結(jié)締組織具有抗壓的能力具有抗壓的能力。此外。此外,透明透明 質(zhì)酸對遷移細胞的運動、增殖和分化也產(chǎn)生影質(zhì)酸對遷移細胞的運動、增殖和分化也產(chǎn)生影 響。響。 氨基聚糖氨基聚糖二糖單位二糖單位硫酸基硫酸基分布組織分布組織 透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸-N-N乙酰葡乙酰葡 萄糖萄糖 0 0結(jié)締組織、皮膚、軟骨、結(jié)締組織、皮膚、軟骨、 玻璃體、滑液玻璃體、滑液 硫酸軟骨硫酸軟骨 素素 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸-N-N乙酰半乙酰半 乳糖乳糖 0.2-0.2- 2.32.3 軟骨、角膜、骨、皮膚、軟骨、角膜、骨、皮膚、 動脈動脈 硫酸皮膚硫酸皮膚 素素 葡萄

43、糖醛酸或艾杜糖葡萄糖醛酸或艾杜糖 醛酸醛酸-N-N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖 1.0-1.0- 2.02.0 皮膚、血管、心、心瓣膜皮膚、血管、心、心瓣膜 硫酸硫酸 乙酰肝素乙酰肝素 葡萄糖醛酸或艾杜糖葡萄糖醛酸或艾杜糖 醛酸醛酸-N-N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖 0.2-0.2- 3.03.0 肺、動脈、細胞表面肺、動脈、細胞表面 肝素肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖葡萄糖醛酸或艾杜糖 醛酸醛酸-N-N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖 2.0-2.0- 3.03.0 肺、肝、皮膚、肥大細胞肺、肝、皮膚、肥大細胞 硫酸角質(zhì)硫酸角質(zhì) 素素 半乳糖半乳糖-N-N乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖0.9-0.9- 1.81.8 軟骨、角膜、

44、椎間盤軟骨、角膜、椎間盤 表表4-2 4-2 氨基聚糖的分子特性及組織分布氨基聚糖的分子特性及組織分布 2 2、蛋白聚糖、蛋白聚糖(proteoglycan PG)(proteoglycan PG) 蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan PG)(proteoglycan PG)是由是由糖氨聚糖與核糖氨聚糖與核 心蛋白心蛋白的絲氨酸殘基共價結(jié)合物。一條核心蛋白多肽的絲氨酸殘基共價結(jié)合物。一條核心蛋白多肽 鏈可以共價結(jié)合數(shù)百條糖氨聚糖糖鏈形成鏈可以共價結(jié)合數(shù)百條糖氨聚糖糖鏈形成蛋白聚糖單蛋白聚糖單 體體, ,若干蛋白聚糖單體又借若干蛋白聚糖單體又借連接蛋白連接蛋白以非共價鍵與以非共價鍵與透透

45、 明質(zhì)酸明質(zhì)酸相結(jié)合形成為相結(jié)合形成為多聚體多聚體。蛋白聚糖一個顯著特點蛋白聚糖一個顯著特點 是多肽性是多肽性, ,可以含有不同的核心蛋白可以含有不同的核心蛋白。 蛋白聚糖多聚體是動物體內(nèi)分子量最巨大的成分。蛋白聚糖多聚體是動物體內(nèi)分子量最巨大的成分。 軟骨蛋白是目前已知的最大的巨大分子之一。它的中軟骨蛋白是目前已知的最大的巨大分子之一。它的中 心組分是透明質(zhì)酸。心組分是透明質(zhì)酸。 蛋白聚糖蛋白聚糖(PG)多聚體多聚體 108KDa以上以上 核心蛋白核心蛋白 連接蛋白連接蛋白,透明質(zhì)酸與核心透明質(zhì)酸與核心 蛋白以非共價鍵形式結(jié)合蛋白以非共價鍵形式結(jié)合 硫酸軟骨素糖鏈硫酸軟骨素糖鏈 硫酸角質(zhì)硫酸

46、角質(zhì) 素素 透明質(zhì)透明質(zhì) 酸核心酸核心 有一些蛋白聚糖只有有一些蛋白聚糖只有1-151-15條糖氨聚糖鏈條糖氨聚糖鏈, ,腎小球基膜中的蛋白聚糖腎小球基膜中的蛋白聚糖, ,只有只有2-152-15條硫條硫 酸乙酰肝素鏈酸乙酰肝素鏈, ,其糖鏈可與膠原、層粘連蛋白、纖粘連蛋白結(jié)合其糖鏈可與膠原、層粘連蛋白、纖粘連蛋白結(jié)合, ,共同構(gòu)成基膜的共同構(gòu)成基膜的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。成纖維細胞分泌的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。成纖維細胞分泌的PGPG, ,只有一條糖氨聚糖鏈。只有一條糖氨聚糖鏈。 軟骨中巨大蛋白多糖聚集體軟骨中巨大蛋白多糖聚集體 2021/2/647 蛋白聚糖的功能蛋白聚糖的功能 蛋白聚糖或透明質(zhì)酸蛋白聚糖或透明質(zhì)

47、酸-蛋白聚糖復合物蛋白聚糖復合物 構(gòu)成了細胞外基質(zhì)基質(zhì)構(gòu)成了細胞外基質(zhì)基質(zhì),由于他們是高度由于他們是高度 酸性的酸性的,帶有負電荷帶有負電荷,可以結(jié)合大量的陽離可以結(jié)合大量的陽離 子子,可以結(jié)合大量的水分子可以結(jié)合大量的水分子,蛋白聚糖形成蛋白聚糖形成 了多孔的吸水的膠狀物填充在細胞外基質(zhì)了多孔的吸水的膠狀物填充在細胞外基質(zhì) 中中,使細胞表面具有較大可塑性使細胞表面具有較大可塑性,具有抗劑具有抗劑 壓能力壓能力,對細胞起保護作用。對細胞起保護作用。 2021/2/648 由于透明質(zhì)酸以可溶的形式存在由于透明質(zhì)酸以可溶的形式存在, ,所以在細胞外所以在細胞外 體液和滑液中透明質(zhì)酸濃度很高體液和滑

48、液中透明質(zhì)酸濃度很高, ,提高了體液和提高了體液和 滑液的黏度和潤滑性?；旱酿ざ群蜐櫥浴蝹€的蛋白聚糖或透明質(zhì)單個的蛋白聚糖或透明質(zhì) 酸酸- -蛋白聚糖復合物直接與膠原纖維連接形成動蛋白聚糖復合物直接與膠原纖維連接形成動 物細胞外的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)物細胞外的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), ,不同類型的膠原和不不同類型的膠原和不 同的蛋白聚糖連接形成不同的纖維網(wǎng)絡(luò)同的蛋白聚糖連接形成不同的纖維網(wǎng)絡(luò), ,對于對于提提 高細胞外基質(zhì)的連貫性起關(guān)鍵作用。高細胞外基質(zhì)的連貫性起關(guān)鍵作用。 蛋白聚糖還可作為細胞粘著的暫時性或永久性的蛋白聚糖還可作為細胞粘著的暫時性或永久性的 位點位點, ,暫時性的粘著發(fā)生在胚胎發(fā)育中暫時

49、性的粘著發(fā)生在胚胎發(fā)育中, ,對單個細對單個細 胞及細胞層的移動具有重要作用。胞及細胞層的移動具有重要作用。 糖氨聚糖和蛋白聚糖普遍存在于動物體內(nèi)各種組織糖氨聚糖和蛋白聚糖普遍存在于動物體內(nèi)各種組織, ,糖氨聚糖氨聚 糖的種類與含量隨生長、發(fā)育及年齡而變化。糖的種類與含量隨生長、發(fā)育及年齡而變化。 胚胎發(fā)育早期胚胎發(fā)育早期, ,皮膚中糖氨聚糖全部由透明質(zhì)酸和硫酸軟骨皮膚中糖氨聚糖全部由透明質(zhì)酸和硫酸軟骨 素組成。素組成。 三個月三個月 糖氨聚糖的含量為成年人的糖氨聚糖的含量為成年人的2020倍倍 五個月五個月 5 5倍倍 足月足月 2 2倍倍 由于在發(fā)育過程中膠原纖維形成由于在發(fā)育過程中膠原纖

50、維形成, ,被硫酸皮膚素取代。到了被硫酸皮膚素取代。到了7070 歲以后歲以后, ,膠原纖維周圍的糖氨聚糖含量顯著降低膠原纖維周圍的糖氨聚糖含量顯著降低, ,硫酸皮膚素所占硫酸皮膚素所占 的比例增多。的比例增多。關(guān)節(jié)中的軟骨糖氨聚糖總量在減少關(guān)節(jié)中的軟骨糖氨聚糖總量在減少, ,硫酸角質(zhì)素逐硫酸角質(zhì)素逐 步取代硫酸軟骨素步取代硫酸軟骨素, ,糖鏈所占的比重下降糖鏈所占的比重下降, ,肽鏈增加肽鏈增加, ,從而導致組從而導致組 織的保水能力及彈性減弱織的保水能力及彈性減弱, ,所以糖氨聚糖與蛋白聚糖與老化有關(guān)。所以糖氨聚糖與蛋白聚糖與老化有關(guān)。 （四）非膠原糖蛋白（四）非膠原糖蛋白 近年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很

51、多種存在于細胞外基質(zhì)的近年陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多種存在于細胞外基質(zhì)的 非膠原糖蛋白。其共同特點是非膠原糖蛋白。其共同特點是既可與細胞結(jié)合既可與細胞結(jié)合, , 又可與細胞外基質(zhì)其它大分子結(jié)合又可與細胞外基質(zhì)其它大分子結(jié)合, ,從而將細胞從而將細胞 粘著于細胞外基質(zhì)粘著于細胞外基質(zhì), ,故統(tǒng)稱為粘著因子或粘著糖故統(tǒng)稱為粘著因子或粘著糖 蛋白。蛋白。 1 1、層粘連蛋白（、層粘連蛋白（Laminin LNLaminin LN） LNLN是動物胚胎及成體組織基膜的主要組分是動物胚胎及成體組織基膜的主要組分 之一。對基膜基質(zhì)的組裝起關(guān)鍵作用。之一。對基膜基質(zhì)的組裝起關(guān)鍵作用。也是胚胎也是胚胎 發(fā)育中出現(xiàn)最早的細胞

52、外基質(zhì)。發(fā)育中出現(xiàn)最早的細胞外基質(zhì)。 層粘連蛋白存在于上皮和內(nèi)皮下緊靠細層粘連蛋白存在于上皮和內(nèi)皮下緊靠細 胞基底胞基底, ,肌細胞和脂肪細胞周圍肌細胞和脂肪細胞周圍, ,支持再生中支持再生中 的肝細胞。的肝細胞。 LNLN為高分子糖蛋白為高分子糖蛋白, ,分子量分子量820kDa,820kDa,由一由一 條重鏈即條重鏈即A A鏈（鏈（400KD400KD）和）和B B1 1( ( ）（）（215KDa215KDa） 及及B B2 2（） (205KDa)(205KDa)兩條輕鏈構(gòu)成兩條輕鏈構(gòu)成 。電鏡。電鏡 下為下為“+ +”字形結(jié)構(gòu)。字形結(jié)構(gòu)。 由這三條肽鏈借二硫由這三條肽鏈借二硫 鍵交聯(lián)

53、成不對稱的十鍵交聯(lián)成不對稱的十 字形分子字形分子, ,十字形分子十字形分子 的的3 3條短臂各由條短臂各由3 3條肽條肽 鏈的鏈的N N端構(gòu)成。端構(gòu)成。每一短每一短 臂包括臂包括2 2個球區(qū)及個球區(qū)及2 2個個 短桿區(qū)。短桿區(qū)。長臂由長臂由3 3條肽條肽 鏈的近鏈的近C C端序列共同構(gòu)端序列共同構(gòu) 成桿區(qū)成桿區(qū), ,而末端的分葉而末端的分葉 狀大球區(qū)僅由狀大球區(qū)僅由鏈鏈C C端端 序列卷曲而成序列卷曲而成, ,近年發(fā)近年發(fā) 現(xiàn)現(xiàn)LNLN分子中至少有分子中至少有8 8個個 與細胞結(jié)合位點與細胞結(jié)合位點. . 鏈 鏈 鏈 膠原或硫酸化膜脂結(jié)合部位膠原或硫酸化膜脂結(jié)合部位 IV型膠原結(jié)合部位型膠原結(jié)

54、合部位 硫酸化膜脂硫酸化膜脂 結(jié)合部位結(jié)合部位 細胞表面受體結(jié)合部位細胞表面受體結(jié)合部位 神經(jīng)神經(jīng) 軸突軸突 表面表面 受體受體 結(jié)合結(jié)合 部位部位 是是 與與 肝肝 素素 結(jié)結(jié) 合合 的的 部部 位位, 2021/2/653 層粘連蛋白的功能層粘連蛋白的功能 首先作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對基膜的組裝起關(guān)首先作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對基膜的組裝起關(guān) 鍵作用。在細胞表面形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并將細胞固定在鍵作用。在細胞表面形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并將細胞固定在 基膜上?；ど?。 它可作為黏著因子介導細胞黏著于膠原它可作為黏著因子介導細胞黏著于膠原, ,使之發(fā)生使之發(fā)生 鋪展。鋪展。 在細胞發(fā)育過程中刺激細胞粘著、細胞運動

55、在細胞發(fā)育過程中刺激細胞粘著、細胞運動,能夠能夠 刺激胚胎中神經(jīng)軸的生長刺激胚胎中神經(jīng)軸的生長,促進成年動物的神經(jīng)損傷促進成年動物的神經(jīng)損傷 后重生長和再生。后重生長和再生。 2021/2/654 基膜的組成基膜的組成 層粘連蛋白層粘連蛋白 是基膜的主要成分是基膜的主要成分, ,也是基膜的組織者也是基膜的組織者; 巢蛋白巢蛋白(entactin)(entactin) 型膠原型膠原 硫酸肝素糖蛋白。硫酸肝素糖蛋白。 型膠原是基膜的核心分子型膠原是基膜的核心分子, ,排列成排列成 網(wǎng)狀網(wǎng)狀; ;層粘連蛋白同層粘連蛋白同型膠原結(jié)合型膠原結(jié)合, ,覆蓋在細覆蓋在細 胞表層。胞表層。 2021/2/65

56、5 基膜的結(jié)構(gòu)組成基膜的結(jié)構(gòu)組成 四型膠原四型膠原 層粘連蛋白層粘連蛋白 基底膜蛋白基底膜蛋白 巢蛋白巢蛋白 2021/2/656 基膜的功能基膜的功能 基膜不僅對組織結(jié)構(gòu)起支持作用基膜不僅對組織結(jié)構(gòu)起支持作用,同時也是滲透同時也是滲透 性的障礙性的障礙,調(diào)節(jié)分子和細胞的運動。調(diào)節(jié)分子和細胞的運動。在腎細胞中在腎細胞中,基基 膜可以作為一種過濾器膜可以作為一種過濾器,允許小分子進入尿液允許小分子進入尿液,扣下扣下 大分子蛋白質(zhì)。表皮下的基膜一方面阻止結(jié)締組織大分子蛋白質(zhì)。表皮下的基膜一方面阻止結(jié)締組織 的細胞進入表皮的細胞進入表皮,另一方面允許防衛(wèi)戰(zhàn)士另一方面允許防衛(wèi)戰(zhàn)士白細白細 胞的移動。胞

57、的移動。 基膜對于細胞遷移也有影響基膜對于細胞遷移也有影響,研究發(fā)現(xiàn)基膜能研究發(fā)現(xiàn)基膜能 夠阻止某些游動癌細胞的入侵夠阻止某些游動癌細胞的入侵,這一點特別引起人這一點特別引起人 們的興趣。們的興趣。 2 2、纖連蛋白、纖連蛋白(Fibronectin,FN)(Fibronectin,FN) FNFN是高分子量糖蛋白是高分子量糖蛋白, ,廣泛存在于動物界廣泛存在于動物界, ,在體在體 內(nèi)的分布十分廣泛。內(nèi)的分布十分廣泛。 FNFN有三種有三種, ,一種是血漿一種是血漿FNFN, ,為可溶性的二聚體為可溶性的二聚體, , 存在于血漿和體液中存在于血漿和體液中, ,參與血凝、創(chuàng)傷愈合參與血凝、創(chuàng)傷愈

58、合, ,增強吞增強吞 噬細胞功能。噬細胞功能。另一種是細胞表面另一種是細胞表面FNFN, ,為附著在細胞表為附著在細胞表 面的不溶性寡聚體面的不溶性寡聚體, ,在成纖維細胞表面呈纖維狀在成纖維細胞表面呈纖維狀, ,與與 胞內(nèi)肌動蛋白絲的走行一致胞內(nèi)肌動蛋白絲的走行一致, ,兩者在組裝上互相制約。兩者在組裝上互相制約。 第三種是基質(zhì)第三種是基質(zhì)FNFN, ,為高度難溶的纖維多聚體為高度難溶的纖維多聚體, ,存在于存在于 細胞外基質(zhì)中細胞外基質(zhì)中, ,包括細胞間質(zhì)及某些基膜。包括細胞間質(zhì)及某些基膜。 2021/2/658 纖連蛋白是由兩個亞基組成的二聚體纖連蛋白是由兩個亞基組成的二聚體, , 其亞

59、單位分子量為其亞單位分子量為220-250KD220-250KD, ,約由約由25002500個個 氨基酸殘基構(gòu)成。各亞基在氨基酸殘基構(gòu)成。各亞基在C C端形成連個端形成連個 二硫鍵交聯(lián)二硫鍵交聯(lián), ,整個分子成整個分子成V V字型字型, ,每個亞單每個亞單 位有數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成位有數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成, ,具有與細胞表面受具有與細胞表面受 體、膠原、血纖蛋白和硫酸蛋白多糖等高體、膠原、血纖蛋白和硫酸蛋白多糖等高 親和性的結(jié)合部位。親和性的結(jié)合部位。 FN的結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)模型 肝素肝素 結(jié)合結(jié)結(jié)合結(jié) 構(gòu)域構(gòu)域 細胞表面細胞表面 受體結(jié)合受體結(jié)合 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 膠原結(jié)膠原結(jié) 合結(jié)構(gòu)合結(jié)構(gòu) 域域 血纖蛋白

60、血纖蛋白 結(jié)合結(jié)構(gòu)結(jié)合結(jié)構(gòu) 域域 環(huán)環(huán) 肝素和血纖肝素和血纖 蛋白結(jié)合結(jié)蛋白結(jié)合結(jié) 構(gòu)域構(gòu)域 血纖蛋血纖蛋 白結(jié)構(gòu)白結(jié)構(gòu) 域域 序列序列 2021/2/660 RGDRGD序列序列 用蛋白酶消化纖粘連蛋白與細胞結(jié)合區(qū)用蛋白酶消化纖粘連蛋白與細胞結(jié)合區(qū), , 發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)域中發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)域中Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp三肽序列負責三肽序列負責 同細胞表面的結(jié)合同細胞表面的結(jié)合, , Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp序列序列( (又稱又稱RGDRGD序列序列) )同樣存在同樣存在 于細胞外基質(zhì)和血液的其它類型的黏著蛋白于細胞外基質(zhì)和血液的其它類型的黏著蛋白 序列中。序列