细胞的基本结构细胞的基本结构5 胶原胶原collagen nCollagen are the most abundant proteins found in the animals. It is the major protein comprising the ECM.n高度特化、不溶解、纤维蛋白家族，高度特化、不溶解、纤维蛋白家族， 分布于各种分布于各种组织细胞间组织细胞间 胶原的分类胶原的分类n根据结构和功能分为根据结构和功能分为7类类纤维性胶原（纤维性胶原（fibril forming collagen））--最多最经典，如最多最经典，如ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ、、ⅤⅤ 、、 ⅪⅪ网状胶原（网状胶原（network forming collagen））--如如ⅣⅣ、、ⅧⅧ 、、ⅩⅩ锚丝状胶原（锚丝状胶原（collagen of anchoring filament）） --如如ⅦⅦ三螺旋区不连续的纤维相关性胶原（三螺旋区不连续的纤维相关性胶原（fibril associated collagens with interrupted triplehelices）） --如如ⅨⅨ、、ⅫⅫ、、ⅩⅣⅩⅣ、、ⅩⅥⅩⅥ及及ⅩⅨⅩⅨ微丝状胶原（微丝状胶原（microfilament forming collagen））--如如ⅥⅥ跨膜性胶原（跨膜性胶原（transmembrane collagen）） --如如ⅩⅦⅩⅦ尚未分类的胶原尚未分类的胶原--如如ⅩⅢⅩⅢ，，ⅩⅤⅩⅤ和和ⅩⅧⅩⅧ 胶原的分类胶原的分类nI型：皮肤、肌腱、韧带、骨型：皮肤、肌腱、韧带、骨nII型：软骨型：软骨nIII型：血管壁、疏松结缔组织型：血管壁、疏松结缔组织nIV型：基膜型：基膜 胶原的结构胶原的结构n三条肽链（三条肽链（α链）链）→ 三股超螺旋结构（原胶三股超螺旋结构（原胶原原tropocollagen ））→胶原原纤维胶原原纤维（（collagen fibril）） 胶原的结构胶原的结构nα链由重复的链由重复的Gly-X-Y序序列构成。
列构成 X=Pro、、Y=Hypro或或(Hylys)n重复的重复的Gly-X-Y序列使多序列使多肽链卷曲为左手螺旋，每肽链卷曲为左手螺旋，每圈含圈含3个氨基酸残基个氨基酸残基n三股三股α螺旋相互盘绕成右螺旋相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原手超螺旋，即原胶原 n原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径不同、长度不阶梯式有序排列聚合成直径不同、长度不等的原纤维等的原纤维 胶原的合成胶原的合成nα链在链在RER翻译合成，被分泌囊泡运到细胞翻译合成，被分泌囊泡运到细胞外 胶原的结构胶原的结构n在在RER翻译合成时翻译合成时α链链N端、端、C端各具有一段不含端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽，序列的前肽，称为前称为前α链 胶原的结构胶原的结构nC端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链链“对齐对齐”排列n从从C端向端向N端自发聚合，形成三股螺旋结构前肽端自发聚合，形成三股螺旋结构前肽部分呈非螺旋卷曲带有前肽的三股螺旋胶原分部分呈非螺旋卷曲带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（子称为前胶原（procollagen），被分泌囊泡运到），被分泌囊泡运到细胞外。
细胞外 胶原的结构胶原的结构n前肽的存在，保证了前胶原在运出细胞前不会先前肽的存在，保证了前胶原在运出细胞前不会先行组装成原纤维行组装成原纤维n细胞外的特异性前胶原肽酶水解前肽结构，形成细胞外的特异性前胶原肽酶水解前肽结构，形成原胶原原胶原两端保留有非螺旋的端肽区原胶原原胶原两端保留有非螺旋的端肽区（（telopeptide region） 胶原的结构胶原的结构n原胶原分子间通过侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸原胶原分子间通过侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基共价交联形成链间氢键残基共价交联形成链间氢键 胶原的结构胶原的结构n胶原原纤维集合成束，形成胶原纤维胶原原纤维集合成束，形成胶原纤维 胶原的结构胶原的结构n胶原蛋白在内质网和高尔基体中进行了羟基化和胶原蛋白在内质网和高尔基体中进行了羟基化和糖基化修饰，到细胞外在酶作用下端肽区侧向相糖基化修饰，到细胞外在酶作用下端肽区侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基交联形成链间氢键，邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基交联形成链间氢键，有助于三股超螺旋结构的稳固有助于三股超螺旋结构的稳固 胶原的结构胶原的结构n胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因就在于成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而原因就在于成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行不能再进行“对齐对齐”排列。
排列 胶原的发生与疾病胶原的发生与疾病n原胶原共价交联后成为不溶性胶原，具有很好的原胶原共价交联后成为不溶性胶原，具有很好的抗张强度和刚性抗张强度和刚性胶原组装或交联障碍可引起骨胶原组装或交联障碍可引起骨骼骼/皮肤等组织的病变皮肤等组织的病变n遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常，遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常，n病理性纤维化：胶原表达过度，分配比例失调，如肝硬化病理性纤维化：胶原表达过度，分配比例失调，如肝硬化（（ⅠⅠ/ⅢⅢ 从从1：：1→3：：1 ））n免疫性胶原病：类风湿性关节炎、肾炎免疫性胶原病：类风湿性关节炎、肾炎n胶原纤维形成异常：坏血病胶原纤维形成异常：坏血病 成骨不全症成骨不全症成骨不全症成骨不全症：由：由胶原编码基因异胶原编码基因异胶原编码基因异胶原编码基因异常引起的遗传性疾病，表现为骨常引起的遗传性疾病，表现为骨常引起的遗传性疾病，表现为骨常引起的遗传性疾病，表现为骨质疏松，易骨折，骨骼畸形等质疏松，易骨折，骨骼畸形等质疏松，易骨折，骨骼畸形等质疏松，易骨折，骨骼畸形等 n前前αα链的脯氨酸及赖氨酸残基在链的脯氨酸及赖氨酸残基在ERER中进行羟基化修饰，反中进行羟基化修饰，反应是在与膜结合的脯氨酰应是在与膜结合的脯氨酰-4-4羟化酶及脯氨酰羟化酶及脯氨酰-3-3羟化酶的催羟化酶的催化下进行的。
维生素化下进行的维生素C C是这两种酶所必需的辅助因子维是这两种酶所必需的辅助因子维生素生素C C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血正常的胶原原纤维，导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血 弹性蛋白弹性蛋白elastinn弹性蛋白弹性蛋白--富含甘氨酸和脯氨酸，没有糖基化修饰富含甘氨酸和脯氨酸，没有糖基化修饰有两种类型有两种类型n疏水短肽，具有弹性疏水短肽，具有弹性n另一类富含丙氨酸和赖氨酸的短肽能在相邻分子另一类富含丙氨酸和赖氨酸的短肽能在相邻分子间形成交联间形成交联 弹性蛋白弹性蛋白elastinn弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成一种是疏水短肽弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成一种是疏水短肽富含甘氨酸和脯氨酸，富含甘氨酸和脯氨酸，赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙赋予分子以弹性；另一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的氨酸及赖氨酸残基的α-螺旋，负责在相邻分子间形成交联螺旋，负责在相邻分子间形成交联n弹性蛋白没有羟赖氨酸，没有弹性蛋白没有羟赖氨酸，没有Gly-X-Y序列 n弹性蛋白在细胞内合成，以前弹性蛋白在细胞内合成，以前体形式（原弹性蛋白体形式（原弹性蛋白tropoelastin）分泌到胞外，在）分泌到胞外，在酶作用下酶作用下lys发生醛化，形成锁发生醛化，形成锁链素，引起蛋白交联。
链素，引起蛋白交联n可形成无规则卷曲，也能通过可形成无规则卷曲，也能通过赖氨酸残基共价交联，形成疏赖氨酸残基共价交联，形成疏松而有弹性的交联网络松而有弹性的交联网络 弹性蛋白弹性蛋白微原纤维壳（糖蛋白）微原纤维壳（糖蛋白）弹性纤维弹性纤维 马方综合征马方综合征 n 细胞外基质中的一类多功能大分子细胞外基质中的一类多功能大分子n共同特点：既可以与细胞结合又可以与细胞外基共同特点：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粘着，质中其他大分子结合，使细胞与细胞外基质粘着，是细胞外基质的组织者是细胞外基质的组织者特殊蛋白－－纤粘连蛋白特殊蛋白－－纤粘连蛋白/层粘连蛋白层粘连蛋白 纤粘连蛋白纤粘连蛋白 fibronectin, FNn纤粘连蛋白是一种高分子的非胶原糖蛋白分为纤粘连蛋白是一种高分子的非胶原糖蛋白分为可溶型可溶型FN和不可溶型和不可溶型FN n各种各种FN均由相似的亚单位组成血浆均由相似的亚单位组成血浆FN是由两条是由两条肽链在肽链在羧基末端羧基末端借二硫键联成二聚体借二硫键联成二聚体 纤粘连蛋白纤粘连蛋白fibronectinn细胞细胞FN为多聚体，在细胞表面相应受体的指导为多聚体，在细胞表面相应受体的指导下进行二硫键联合，组装成纤维。
下进行二硫键联合，组装成纤维 纤粘连蛋白纤粘连蛋白fibronectinnFibronectins contain several domains each with a high affinity for a different substrate such as heparan sulfate, collagen , fibrin and cell-surface receptors. 纤粘连蛋白纤粘连蛋白fibronectinn可介导细胞与可介导细胞与ECM相互黏附，帮助细胞进行迁移，影响细相互黏附，帮助细胞进行迁移，影响细胞的增殖、分化胞的增殖、分化 层粘连蛋白层粘连蛋白 laminin，，LNn层粘连蛋白也是一种大型的糖蛋白，层粘连蛋白也是一种大型的糖蛋白，含糖量很高，是糖链含糖量很高，是糖链结构最复杂的糖蛋白结构最复杂的糖蛋白n层粘连蛋白层粘连蛋白是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分，与是胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分，与ⅣⅣ型胶原一起构成基底膜型胶原一起构成基底膜 层粘连蛋白层粘连蛋白lamininnLaminins are heterotrimeric proteins that contain an α-chain, a β-chain, and a γ-chain, intersect to form a cross-like structure n多种多种LN的受体通过识别其糖链结构与之结合。
的受体通过识别其糖链结构与之结合n对胞间黏附、细胞迁移、生长和分化有重要影响对胞间黏附、细胞迁移、生长和分化有重要影响 基膜基膜basement membranen一种复合的网膜结构，是由细胞外基质特一种复合的网膜结构，是由细胞外基质特化而形成的结构化而形成的结构 基膜基膜basement membranenAll basement membrane contain a common set of proteins and GAGs, include type IV collagen, laminin, endonexin / nidogen, perlecan, and decorin. nEach of the components of the basement membrane is synthesized by the cells that rest upon it. Laminin anchors cell surfaces to the basement membrane . 基膜中的IV型胶原网鸡胚角膜细胞,可见基膜结构 基膜基膜basement membranen基膜对组织结构起支持保护作用，调节细基膜对组织结构起支持保护作用，调节细胞的运动、分化、增殖，同时也连接了上胞的运动、分化、增殖，同时也连接了上皮细胞和结缔组织，还能起分子筛的作用。
皮细胞和结缔组织，还能起分子筛的作用 细胞外基质与细胞的相互作用细胞外基质与细胞的相互作用 n细胞外基质来源于细胞，细胞的不同决定了细胞外基质细胞外基质来源于细胞，细胞的不同决定了细胞外基质的差异性的差异性n细胞控制细胞外基质的降解：细胞控制细胞外基质的降解：分泌基质金属蛋白酶、丝分泌基质金属蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、糖苷酶、透明质酸酶等氨酸蛋白酶、糖苷酶、透明质酸酶等n影响细胞的存活与死亡：影响细胞的存活与死亡：正常真核细胞，大多须粘附于正常真核细胞，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活n决定细胞的形状：决定细胞的形状：通过受体影响细胞骨架的组装而实现通过受体影响细胞骨架的组装而实现的n参与细胞增殖参与细胞增殖/分化的调节：分化的调节：细胞脱离细胞外基质呈游细胞脱离细胞外基质呈游离状态时多呈球形，不能进行增殖离状态时多呈球形，不能进行增殖n影响细胞的迁移：影响细胞的迁移：可以控制细胞迁移的速度与方向，并可以控制细胞迁移的速度与方向，并为细胞迁移提供支撑为细胞迁移提供支撑 The end 。