《细胞外基质PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞外基质PPT课件（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华中科技大学基础医学院涂知明,细胞生物学,第十四章 细胞外基质,2020/7/10,1,第一节 细胞外基质的主要组分 1.氨基聚糖和蛋白聚糖 2.结构蛋白（胶原与弹性蛋白） 3.非胶原性黏合蛋白（黏性蛋白） 第二节 基膜与整联蛋白 第三节 细胞外基质的生物学作用,2020/7/10,2,第一节 细胞外基质的主要组分,2020/7/10,3,一 、细胞外基质定义 ： 分布于细胞外空间，细胞分泌的由蛋白质和多糖构成的高度水合性纤维网络凝胶结构。,来源：成纤维细胞（主） 特化组织细胞,2020/7/10,4,功能： 对细胞支持、连接、保护、营养； 与细胞各种生命活动有关； 与组织细胞病理过程有关；,
2、创伤修复、纤维化、细胞恶变、侵润、转移,2020/7/10,5,含量种类差别大、决定组织物理性状适合其功能,上皮组织 肌组织 脑、脊髓、肝,含量少：,含量多： 结缔组织,平滑肌,2020/7/10,6,神经组织,骨组织,2020/7/10,7,二、细胞外基质的组成成分,1. 氨基聚糖和蛋白聚糖 凝胶样基质 2. 胶原和弹性蛋白结构蛋白， 纤维网架 3. 非胶原糖蛋白黏着蛋白（纤黏连蛋白和层黏连蛋白）,2020/7/10,8,细胞外基质,2020/7/10,9,结缔组织中的细胞外基质,2020/7/10,10,1.氨基聚糖和蛋白聚糖,氨基聚糖（glycosaminoglycan,GAG） 重复的
3、二糖单位构成的直链多糖。,化学组成：,2020/7/10,11,重复二糖单位构成的直链多糖,多数糖基硫酸化并带有羧基，呈强负电性。,硫酸皮肤素二糖重复单位,2020/7/10,12,1.1 六类7种 ( 据糖基连接方式 、硫酸化位置分类)：,透明质酸（HA） 硫酸软骨素（CS）(4-硫酸软骨素; 6-硫酸软骨素) 硫酸皮肤素（DS） 硫酸角质素（KS） 硫酸乙酰肝素（HS） 肝素（heparin）,2020/7/10,13,二糖单位： N-乙酰氨基葡萄糖 葡萄糖醛酸 5 00010 000个二糖重复单位,1.2 透明质酸（hyaluronic acid, HA）,-1,3连接组成,2020/7
4、/10,14,透明质酸（hyaluronic acid, HA）,2020/7/10,15,结构：最简单,相对分子量最大 ； 不发生硫酸化； 含有大量亲水基团、负电荷； 在细胞外基质蛋白聚糖组分的所有七种氨基聚糖中，只有透明质酸是以非共价键形式和蛋白质进行结合。,透明质酸（hyaluronic acid， HA）,2020/7/10,16,形态：呈无规则卷曲状 降解：透明质酸酶 功能：赋予组织弹性、抗压性 促进细胞迁移、增殖创伤修复愈合,2020/7/10,17,1.3 蛋白聚糖(proteoglycan, PG）,1.3.1 组成结构：,氨基聚糖 核心蛋白,共价结合,一条核心蛋白可结合100
5、条以上相同或不同的氨基聚糖 蛋白聚糖单体,蛋白聚糖单体,2020/7/10,18,2020/7/10,19,分子筛,形成巨大多聚体 异质性高 分类困难,2020/7/10,20,2020/7/10,21,蛋白聚糖多聚体,2020/7/10,22,1.3.2 蛋白聚糖的合成,核心蛋白在RER核糖体上合成，高尔基体内装配直链多糖（GAG）。硫酸化、异构化修饰。,核心蛋白Ser连接四糖糖基转移酶合成糖链,2020/7/10,23,1.3.3 氨基聚糖和蛋白聚糖功能：,构成水合凝胶样基质 使组织具有弹性和抗压性 对物质转运有选择渗透性 传递信息/抗凝血功能 角膜中的PG有透光性 组织老化有。,2020
6、/7/10,24,2 胶原与弹性蛋白（结构蛋白）,2.1 胶原（collagen） 体内含量最多的蛋白(25%)。 高度特化、不溶性的纤维蛋白家族。 分布于各种组织细胞间。 不同组织中胶原的含量差别很大。 成纤维细胞、成骨细胞、软骨细胞合成分泌。,2020/7/10,25,胶原在不同组织中的含量,2020/7/10,26,胶原纤维束,2020/7/10,27,2020/7/10,28,2.1.1 胶原分子（collagen molecule） 的结构,三条-螺旋肽链组成的3股螺旋结构。 L: 300nm, :1.5nm, 每条约1000AA。,Gly: 1/3(选择性糖基化)（甘氨酸 ）Pro
7、(Hypro)（羟脯氨酸） Lys(Hylys)（羟赖氨酸）,2020/7/10,29,三肽重复序列：Gly-X-Y X=Pro、Y=Hypro或(Hylys),2020/7/10,30,链及胶原分子（collagen molecule）,羟化和糖基化稳定的3 -螺旋结构,2020/7/10,31,胶原分子 弹性纤维,2020/7/10,32,2.1.2 胶原原纤维（collagen fibril）,不同的胶原分子首尾相隔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，彼此交联聚合形成直径不同（10300nm）、长短不等（150数百m)的细纤维束。,2020/7/10,33,胶
8、原原纤维（collagen fibril）,2020/7/10,34,胶原的分子结构,2020/7/10,35,胶原的分子间和分子内交联,2020/7/10,36,2020/7/10,37,胶原原纤维,胶原纤维束,赖氨酸残基横联共价结合,2.1.3 胶原纤维,2020/7/10,38,Assembly of collagen fibers begins in the ER and is completed outside the cell,Abnormalities in collagens can cause serious disorders.,2020/7/10,39,2.1.4 胶原的
9、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：基底膜,有25种不同的链，每种链由一种基因编码。每型胶原由3条相同或不同的链构成。,2020/7/10,40,根据胶原的结构和功能可将其分为7类：,纤维性胶原（fibrilformingcollagen） 这是最经典的胶原，如、和型胶原。其肽链长达1000个氨基酸，是结缔组织中含量最丰富的胶原。 网状胶原（networkformingcollagen） 如、和型胶原，主要分布于基底膜中。,2020/7/10,41,微丝状胶原（microfilamentformingcollagen） 锚丝状胶原（co
10、llagenofanchoringfilament） 型胶原属此组，其肽链三螺旋长达1530个氨基酸，中间穿插许多非胶原序列。这一纤维的两个氨基端肽连接到基底膜的某种分子上起锚定作用，故名锚丝状胶原。,2020/7/10,42,三螺旋区不连续的纤维相关性胶原（fibrilassociatedcollagenswithinterruptedtriplehelices；FACIT）这一组包括、及型胶原，而且其数目还不断增加。 跨膜性胶原（transmembranecollagen） 如型胶原，它有一个细胞内非胶原区，一个跨膜区和细胞外胶原尾巴。这种胶原主要由皮肤基底角化细胞产生，在肝脏中未发现。,
11、2020/7/10,44,尚未分类的胶原 包括，和型胶原。型胶原主要分布于皮肤附属器、骨、软骨、横纹肌及肠道黏膜，但不见于肝脏。,2020/7/10,45,2.1.5 胶原的合成装配与降解,来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等 合成：细胞内（细胞核-内质网-高尔基体-分泌小泡） 装配：细胞外 降解：细胞外,2020/7/10,46,链基因细胞核hnRNAmRNA。 糙面内质网-核糖体前体肽链 内质网腔：切去信号肽前体链两端有前肽 前链,2020/7/10,47,内质网/高尔基体内：羟基化、糖基化、三股 螺旋C端前肽以二硫键连接形成前胶原分子。 细胞外基质：切去前肽原胶原分子自我装配
12、胶原原纤维胶原纤维,2020/7/10,48,胶原的合成,切去信号肽、N端和C端有前肽(前-链)。高尔基体羟基化、糖基化,形成二硫键，以氢键连接形成三股螺旋的前胶原。,前胶原合成后分泌进入细胞间隙中,切去前肽，形成直径1.5nm、长300nm的原胶原分子,前肽的功能：诱导装配，分泌前防止交联成胶原原纤维,2020/7/10,49,胶原的形成,原胶原分子,胶原原纤维,胶原纤维,2020/7/10,50,2020/7/10,51,2.1.6 胶原的功能,皮下结缔组织中，胶原成柳条状有多向抗张性。 肌腱中沿应力主轴平行成束排列，具韧性、抗张性。 型胶原组成纤维网络，包围于骨骼肌和平滑肌细胞周围。,2
13、020/7/10,52,型胶原构成各种上皮细胞基膜的网架结构。 在成熟的骨骼、角膜和横膈肌腱中，形成有序的胶合板样结构。 胶原经细胞表面受体介导与细胞骨架相互作用。,2020/7/10,53,2.1.7 胶原的发生与疾病, 遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常， 如成骨发育不全综合症。 病理性纤维化：胶原表达过度，分配 比例失调，如肝硬化。 免疫性胶原病：类风湿性关节炎、肾炎。 胶原纤维形成异常：坏血病。,2020/7/10,54,2020/7/10,55,为什么几百年前，远航的船员大多会因为大出血而丧命？,问题：,2020/7/10,56,弹性蛋白： 非糖基化疏水纤维蛋白，富含甘氨酸、脯氨酸，
14、很少羟化。 肽链830个氨基酸，无Gly-X-Y重复序列。 呈无规则卷曲状态，相互交联形成细胞外基质中的弹性网络。 具高度弹性及回缩力。维持皮肤弹性。,2.2 弹性蛋白（elastin）,2020/7/10,57,弹性蛋白结构,构象： 无规则卷曲状态 相互交联弹性疏松网络,2020/7/10,58,弹性蛋白 微原纤维壳 （糖蛋白）,弹性纤维,2020/7/10,59,3. 非胶原性黏合蛋白,细胞外基质中一类多功能大分子。发现数十种。 共同特点：既可以与细胞结合又可以与细胞外基质中其他大分子结合，使细胞与细胞外基质黏着，是细胞外基质的组织者。,主要包括：,2020/7/10,60,3.1 纤黏连
15、蛋白( fibronectin, FN ),高分子量糖蛋白，含糖4.5 % 9.5%。 亚单位约2500个氨基酸，羧基末端二硫键形成二聚体，呈V字型。,血浆FN（二聚体） 细胞FN（多聚体）,2020/7/10,61,纤黏连蛋白( fibronectin, FN ),肝素,细胞,胶原,纤维蛋白,肌动蛋白,2020/7/10,62,Arg-Gly-Asp (精aa-甘aa-天冬aa),2020/7/10,63,纤黏连蛋白的功能,1.血浆纤黏连蛋白参与血凝、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黏着。 3.维持细胞形态，调控增殖、迁移、分化等。,2020/7/10,64,3.2 层黏连蛋白(laminin,LN),基底膜主要结构成分，高分子糖蛋白(820kD)。,2020/7/10,65,层黏连蛋白(laminin,LN),链,链,链,短臂球区,细胞表面受体结合部位,型胶原结合部位,神经轴突表面受体结合部位,硫酸肝素结合部位,2020/7/10,66,1.基底膜主要成分。 2.RGD三肽序列黏 附细胞。 3.调节细胞黏附、 迁移、增殖分化。,层黏连蛋白功能,Basal laminea,2020/7/10,67,第二节 基膜与整联蛋白,2020/7/10,68,1.基膜是多种组织中细胞外基质的特化结构和存在
