第5章3細胞外基質(zhì)

1.細胞外被(cellcoat)本文檔共38頁；當前第1頁；編輯于星期三\8點32分1電鏡下的細胞表面本文檔共38頁；當前第2頁；編輯于星期三\8點32分2細胞表面結(jié)構(gòu)本文檔共38頁；當前第3頁；編輯于星期三\8點32分31.細胞外被(cellcoat)●是細胞外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)的質(zhì)膜保護層，又稱為多糖包被。往往與膜蛋白或膜脂共價結(jié)合?！窆δ埽?/p>

Mediatecell-cellandcell-substratuminteractions；Providemechanicalprotectiontocells。糖萼（Glycocalyx)本文檔共38頁；當前第4頁；編輯于星期三\8點32分42.

細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

指緊臨細胞膜的細胞外空間,是由細胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)?！窆δ埽?/p>

將細胞粘連在一起構(gòu)成組織，提供細胞外網(wǎng)架,維持細胞形態(tài)；

胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細胞微環(huán)境 從而對細胞形態(tài)、細胞的生命活動起重要的調(diào)控作用。

胞外基質(zhì)的信號功能本文檔共38頁；當前第5頁；編輯于星期三\8點32分5TypicalExtracellularmatrix膠原纖連蛋白層粘連蛋白聚糖本文檔共38頁；當前第6頁；編輯于星期三\8點32分6真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)（extracellularstructures）

生物種類細胞膜外結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)纖維水化基質(zhì)組分粘連分子動物細胞植物細胞細胞外基質(zhì)細胞壁膠原彈性蛋白纖維素蛋白聚糖半纖維素、伸展蛋白纖粘連蛋白層粘連蛋白果膠質(zhì)本文檔共38頁；當前第7頁；編輯于星期三\8點32分73.

細胞外基質(zhì)的基礎物質(zhì)◆可分為三大類∶

●結(jié)構(gòu)蛋白

如膠原和彈性蛋白，它們賦予基質(zhì)一定 的強度和韌性?！竦鞍拙厶?proteoglycan)●粘連蛋白(adhesiveproteins)如纖粘連蛋白和層粘連蛋白，它們促使細胞 同基質(zhì)結(jié)合。本文檔共38頁；當前第8頁；編輯于星期三\8點32分83.1結(jié)構(gòu)蛋白(一)、膠原(Collagen)◆基本特性：●膠原是細胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白●膠原是人體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì),(約占總蛋白的30%左右)●膠原產(chǎn)生于纖維原細胞.但僅存在于細胞外基質(zhì)中?！馛ollagensarefoundthroughouttheanimalkingdomandarenotedfortheirhightensilestrength,thatis,theirresistancetopullingforces.Itisestimatedthatacollagenfiber1mmindiameteriscapableofsuspendingaweightof10kgwithoutbreaking.本文檔共38頁；當前第9頁；編輯于星期三\8點32分9◆

常見的膠原類型及其在組織中的分布

已發(fā)現(xiàn)的類型有20余種,每一類分布于特定的部位,但在同一細胞外基質(zhì)中會同時存在兩種以上類型的膠原纖維.Ⅰ～Ⅲ型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結(jié)構(gòu)；但并非所有膠原都形成纖維；

●

Ⅰ型膠原纖維束,主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強的抗張強度;

●

Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中;

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Ⅲ型膠原形成微細的原纖維網(wǎng),廣泛分布于伸展性的組織,如疏松結(jié)締組織;

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Ⅳ型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu),是基膜的主要成分及支架。本文檔共38頁；當前第10頁；編輯于星期三\8點32分10◆膠原纖維結(jié)構(gòu)特征本文檔共38頁；當前第11頁；編輯于星期三\8點32分11◆膠原纖維結(jié)構(gòu)特征●

膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位(膠原分子)是原膠原●原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)(trimers)●在膠原纖維內(nèi)部,有分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)。分子內(nèi)交聯(lián)是指原膠原的三條鏈之間的賴氨酸殘基間的交聯(lián),分子間的交聯(lián)是指不同原膠原間的賴氨酸交聯(lián)（一分子的N-末端與另一分子的C-末端賴氨酸或羥賴氨酸間）●在膠原纖維內(nèi)部,原膠原蛋白分子呈1/4交替平行排列,形成周期性橫紋●原膠原肽鏈具有Gly-X-Y重復序列，對膠原纖維的高級結(jié)構(gòu)的形成是重要的，通常：X：PrO，Y：HyproorHylys即肽鏈形成過程中本文檔共38頁；當前第12頁；編輯于星期三\8點32分12Structuralfeatures本文檔共38頁；當前第13頁；編輯于星期三\8點32分13◆膠原的組裝本文檔共38頁；當前第14頁；編輯于星期三\8點32分14膠原的合成、裝配與運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體分泌小泡本文檔共38頁；當前第15頁；編輯于星期三\8點32分15◆膠原的合成、裝配與運輸●哺乳動物具有大約20種不同的膠原基因，編碼各種不同組織所需要的膠原●首先是在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成帶有信號肽的前原膠原(preprocollagan)●膠原纖維的加工組裝始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、在高爾基體中繼續(xù)進行,最后完成于細胞外:

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前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶作用,分別切去N-末端前肽及C-末端前肽,成為原膠原（procollagen）●原膠原進而聚合裝配成膠原原纖維（collagenfibril）、膠原纖維（collagenfiber）本文檔共38頁；當前第16頁；編輯于星期三\8點32分16◆膠原的作用●

膠原是骨、腱和皮膚組織中的主要蛋白，在胞外基質(zhì)中含量最高,剛性及抗張力強度最大,膠原起著細胞外基質(zhì)骨架作用;●

膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡中；●

在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適應特定功能的需要。具剛性、抗張力。本文檔共38頁；當前第17頁；編輯于星期三\8點32分17◆膠原遺傳缺陷某些人具有膠原合成的遺傳缺陷，這樣,他們的膠原纖維就不能正確地裝配，其結(jié)果，皮膚和各種其它的結(jié)綈組織就會降低它們的強度變得非常的松弛。皮膚過渡松弛癥本文檔共38頁；當前第18頁；編輯于星期三\8點32分18（二）、彈性蛋白(Elastin)●是彈性纖維(elasticfibers)的主要成分?！窆δ埽耗軌蛸x予細胞外基質(zhì)彈性?！駨椥缘鞍赘缓拾彼岷透彼?、賴氨酸。與膠原不同的是，彈性蛋白的脯氨酸、賴氨酸沒有羥基化，所以沒有羥脯（賴）氨酸的存在。高度疏水的非糖基化蛋白本文檔共38頁；當前第19頁；編輯于星期三\8點32分19彈性蛋白的結(jié)構(gòu)無規(guī)則卷曲！！通過賴氨酸殘基相互交聯(lián)本文檔共38頁；當前第20頁；編輯于星期三\8點32分203.2蛋白聚糖(Proteoglycan,PG)◆蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細胞外基質(zhì)及許多細胞表面◆結(jié)構(gòu)成分：●

蛋白與多聚糖的復合物

●一個蛋白聚糖由糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs)與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子.本文檔共38頁；當前第21頁；編輯于星期三\8點32分21Proteoglycan本文檔共38頁；當前第22頁；編輯于星期三\8點32分22●細胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)糖胺聚糖都是作為蛋白聚糖的一個成分而存在●每條氨基聚糖鏈由重復的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖，其結(jié)構(gòu)為-A-B-A-B-A-,A、B代表兩個不同的糖分子.二糖單位之一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，故稱為糖胺聚糖●糖胺聚糖包括∶硫酸軟骨素(chondroitinsulfate)

透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)等●透明質(zhì)酸它在細胞外基質(zhì)中也可游離存在.含大量的親水基團（羥基，羧基等），可結(jié)合大量水●透明質(zhì)酸分子表面有很多羧基（-COO-）和硫酸鹽基團，因而呈酸性并帶負電荷，可結(jié)合陽離子，提高滲透壓；趨向于向外膨脹，因而使細胞、組織具抗壓能力

◆Glycosaminoglycans（GAGs）本文檔共38頁；當前第23頁；編輯于星期三\8點32分23構(gòu)成糖胺聚糖的二糖本文檔共38頁；當前第24頁；編輯于星期三\8點32分24●由于糖胺聚糖表面帶的負電荷，可結(jié)合陽離子，提高滲透壓，轉(zhuǎn)而又可結(jié)合大量水分子，使蛋白聚糖形成多孔含水的膠體，填充于細胞外空間，包裹細胞，起到抗壓、保護細胞的作用.

●蛋白聚糖可與細胞外的多種生長因子結(jié)合，可視為細胞外的激素富集與儲存庫，因此在完成信號的傳導中起重要作用.◆蛋白聚糖的功能:本文檔共38頁；當前第25頁；編輯于星期三\8點32分253.3粘連糖蛋白粘連糖蛋白是細胞外基質(zhì)中的第三類成分，之所以將這些蛋白稱為粘著蛋白，主要是這些蛋白起著將細胞外基質(zhì)與細胞聯(lián)系起來的橋梁作用。是高分子糖蛋白。本文檔共38頁；當前第26頁；編輯于星期三\8點32分26（一）、層粘連蛋白(laminin,LN)■層粘連蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,動物胚胎及成體組織的基膜(basallamina)的主要結(jié)構(gòu)組分之一

基膜：50to200nm厚的膜被，如肌肉、脂肪、上皮細胞等的膜外，由層粘連蛋白+Ⅳ型膠原+巢蛋白+硫酸肝素糖蛋白等組成■由一條重鏈和兩條輕鏈通過二硫鍵相連而形成的十字形分子結(jié)構(gòu)本文檔共38頁；當前第27頁；編輯于星期三\8點32分27Laminin本文檔共38頁；當前第28頁；編輯于星期三\8點32分28◆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)鍵作用?！窦毎峭ㄟ^層粘連蛋白錨定于基膜上。

層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結(jié)合部位：

與Ⅳ型膠原的結(jié)合部位；

與細胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的RGD（Arg-Gly-Asp）序列?！駥诱尺B蛋白在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用；層粘連蛋白也與腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。本文檔共38頁；當前第29頁；編輯于星期三\8點32分29（二）、纖粘連蛋白(Fibronectin,FN)纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）●血漿纖粘連蛋白是二聚體,由兩條相似的A鏈及B鏈組成,整個分子呈V形。存在于血液和其它體液中●細胞纖粘連蛋白是多聚體。細胞外基質(zhì)中●

纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產(chǎn)物本文檔共38頁；當前第30頁；編輯于星期三\8點32分30整聯(lián)蛋白與細胞外受體相連本文檔共38頁；當前第31頁；編輯于星期三\8點32分31◆FN的結(jié)構(gòu)特點：■每個亞單位由數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成■有兩個關(guān)鍵的結(jié)合位點：

●與其他ECM,如collagens和proteoglycans等結(jié)合的位點。這些位點將不同的分子連成了穩(wěn)定的互連網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

●與細胞表面結(jié)合的位點。這些位點將細胞與細胞外基質(zhì)穩(wěn)定的粘連在一起。該結(jié)構(gòu)域中含RGD三肽序列

纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之一,在其細胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合的部位。本文檔共38頁；當前第32頁；編輯于星期三\8點32分32◆RGD序列●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Arg-Gly-Asp三肽序列負責同細胞表面的結(jié)合●Arg-Gly-Asp序列(又稱RGD序列)同樣存在于細胞外基質(zhì)和血液的其它類型的黏著蛋白序列中?！袷羌毎R別的最小結(jié)構(gòu)單位本文檔共38頁；當前第33頁；編輯于星期三\8點32分33◆FN的功能：●

FN最主要的功能是介導細胞的黏著●

促進細胞遷移●

由于FN具有同時與細胞外基質(zhì)各類成分相結(jié)合的特點,并可促進細胞外基質(zhì)的其它成分的沉積,故認為FN是細胞外基質(zhì)的組織者。本文檔共38頁；當前第34頁；編輯于星期三\8點32分34細胞與細胞外基質(zhì)毛細管彈性纖維肥大細胞膠原纖維上皮細胞基膜巨噬細胞纖維原細胞糖胺聚糖、蛋白聚糖、糖蛋白本文檔共38頁；當前第35頁；編輯于星期三\8點32分354.PLANTCELLWALLS

◆細胞壁的結(jié)構(gòu)組成◆植物的細胞壁相當于動物細胞的細胞

外基質(zhì)(!!!)：

●動物細胞的細胞外基質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)分子；●植物的細胞壁主要是多糖，其中最主要的是纖維素?！糁参锛毎诘墓羌埽豪w維素本文檔共38頁；當前第36頁；編輯于星期三\8點32分36◆細胞壁的結(jié)構(gòu)組成纖維素分子纖維素微原纖維（microfibril）,

為細胞壁提供了抗張強度半纖維素（hemicellulose