第十一章 細胞外基質(zhì)及其與細胞的相互作用

醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)

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cellBiology第十一章細胞外基質(zhì)及其與細胞的相互作用cellBiologycellBiologycellBiologycellBiology第一節(jié)細胞外基質(zhì)的主要組成成分細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix，ECM）：是由細胞分泌到細胞外空間，有分泌蛋白和多糖構(gòu)成的精密有序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。cellBiologycellBiology一、氨基聚糖與蛋白聚糖

氨基聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的直鏈多糖，也稱黏多糖。二糖單位氨基己糖：N-乙酰氨基葡萄糖

N-乙酰氨基半乳糖糖醛酸：葡萄糖醛酸、艾杜糖醛酸cellBiology硫酸皮膚素的二糖重復(fù)序列：艾杜糖醛酸N-乙酰氨基半乳糖cellBiologycellBiology

透明質(zhì)酸是氨基聚糖中結(jié)構(gòu)最簡單的一種。其二糖單位為N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸。糖鏈由5000~10000個二糖單位重復(fù)排列構(gòu)成，不發(fā)生硫酸化。葡萄糖醛酸N-乙酰氨基葡萄糖cellBiology蛋白聚糖

蛋白聚糖是由氨基聚糖（除透明質(zhì)酸外）與核心蛋白共價結(jié)合形成的高分子量化合物，是一種含糖量極高的糖蛋白。若干個蛋白聚糖單體通過連接蛋白以非共價鍵與透明質(zhì)酸結(jié)合形成蛋白聚糖多聚體。cellBiology核心蛋白連接蛋白硫酸軟骨素硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸蛋白聚糖聚合體cellBiology

軟骨中的蛋白聚糖復(fù)合體是已知的最巨大分子之一。它的氨基聚糖為硫酸軟骨素和硫酸角質(zhì)素。cellBiology蛋白聚糖的合成和裝配蛋白聚糖的核心蛋白肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體上合成，隨后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔裝配上直鏈多糖。在裝配時，一個轉(zhuǎn)移的連接四糖首先結(jié)合到核心蛋白的絲氨酸殘基上，在絲氨酸所處的肽鏈部位具有專一的構(gòu)象，可被識別。然后在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，一個個糖基一次加接上去，形成了氨基聚糖糖鏈。cellBiologycellBiology氨基聚糖與蛋白聚糖的功能1、使組織具有彈性和抗壓性2、對物質(zhì)轉(zhuǎn)運有選擇滲透性3、角膜中蛋白聚糖具有透光性4、氨基聚糖有抗凝血作用5、細胞表面的蛋白聚糖有傳遞信息作用6、氨基聚糖和蛋白聚糖與組織老化有關(guān)cellBiology二、膠原與彈性蛋白

膠原是動物體內(nèi)高度特化的纖維蛋白家族，是人體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)。膠原可由成纖維細胞、軟骨細胞、成骨細胞以及某些上皮細胞合成并分泌到細胞外。cellBiology膠原的分子結(jié)構(gòu)

膠原分子為三股螺旋結(jié)構(gòu)，由3條α多肽鏈盤繞而成。肽鏈中的氨基酸組成規(guī)律的三肽重復(fù)順序(Gly-X-Y)，其中X為Pro，Y為Hypro或Hylys。肽鏈卷曲成規(guī)律的α-螺旋結(jié)構(gòu)，而肽鏈的羥基和糖基化使肽鏈互相交聯(lián)，形成穩(wěn)定的3α-螺旋結(jié)構(gòu)。cellBiology膠原的分子結(jié)構(gòu)cellBiology電鏡下的膠原cellBiology膠原的類型α鏈是膠原的基本亞單位，目前已發(fā)現(xiàn)25種不同的α鏈，分別由不同基因編碼。每型膠原由3條相同或不同的α鏈構(gòu)成。Ⅰ型膠原：[α1(Ⅰ)]2[α2(Ⅰ)]1Ⅱ型膠原：[α1(Ⅱ)]3Ⅲ型膠原：[α1(Ⅲ)]3cellBiologycellBiology膠原的合成裝配與降解cellBiology

cellBiologycellBiology

Ⅳ型膠原的裝配過程與上述過程不同，其α鏈中不含有三肽重復(fù)序列，因此不形成α-螺旋結(jié)構(gòu)；分泌到細胞基質(zhì)的前膠原分子的前肽不被切除；在裝配成高級結(jié)構(gòu)時，兩個前膠原分子的羧基端頭對頭相接形成二聚體，幾個二聚體再相互交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成基底膜的骨架結(jié)構(gòu)。成纖維細胞周圍的膠原纖維

cellBiologycellBiology膠原的功能1、膠原在不同組織中行使不同的功能2、膠原與細胞的增值和分化有關(guān)3、哺乳動物在發(fā)育的不同階段表達不同類型的膠原cellBiology膠原與疾病

由于膠原的含量、結(jié)構(gòu)、類型或代謝異常而導(dǎo)致的疾病稱為膠原病。1、維生素C缺乏導(dǎo)致壞血病2、遺傳性膠原病如果編碼膠原的基因發(fā)生突變，將導(dǎo)致膠原病。若影響到膠原纖維的正確裝配，皮膚和其它各種結(jié)締組織就會因此降低強度而變得非常的松弛。這是1890年拍攝的"彈性皮膚人"的照片，是由于膠原裝配不正確引起的遺傳綜合癥。在某些個體中，由于膠原酶缺陷而引起，因為膠原酶缺陷，不能將前膠原轉(zhuǎn)變成膠原。cellBiology彈性蛋白

彈性蛋白是高度疏水的非糖基化纖維蛋白，其肽鏈富含甘氨酸和脯氨酸，但很少羥基化，不含羥賴氨酸，無糖基化修飾。肽鏈中不含膠原特有的三肽重復(fù)序列，故不能形成規(guī)則的三股螺旋，而呈無規(guī)則的螺旋。cellBiology馬方綜合征cellBiology三、細胞外基質(zhì)中的非膠原性黏合蛋白

黏合蛋白由多個區(qū)域組成，每個區(qū)域都含有可同其他基質(zhì)大分子或細胞表面受體專一結(jié)合的位點。因此，這類蛋白質(zhì)分子的共同特點是既可與細胞結(jié)合，又可以與細胞外基質(zhì)中的其他大分子結(jié)合。

纖連蛋白和層粘連蛋白是當前研究的最清楚的兩種非膠原性黏合蛋白。cellBiology纖連蛋白纖連蛋白是細胞外基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)最早的黏合蛋白。纖連蛋白血漿纖連蛋白：可溶性的纖連蛋白，主要

存在于血漿及各種體液中，

由肝實質(zhì)細胞分泌產(chǎn)生；細胞纖連蛋白：不溶性的纖連蛋白，主要

存在于細胞外基質(zhì)及細胞

表面，主要由間質(zhì)細胞分

泌產(chǎn)生。cellBiology纖連蛋白的分子結(jié)構(gòu)

血漿纖連蛋白是由兩條相似的肽鏈形成二聚體，兩條肽鏈在C末端形成二硫鍵交聯(lián)，呈V字結(jié)構(gòu)；細胞纖連蛋白為由二聚體交聯(lián)后形成的多聚體。每條肽鏈上有5~7個特定功能的球形結(jié)構(gòu)域。cellBiologycellBio