细胞外基质及其与细胞的相互作用

1、学习目的和要求学习目的和要求 1. 掌握细胞外基质与细胞之间的关系，了解研掌握细胞外基质与细胞之间的关系，了解研 究细胞外基质的意义。究细胞外基质的意义。 2. 掌握细胞外基质的主要组成成分、结构及其掌握细胞外基质的主要组成成分、结构及其 生物学功能。生物学功能。 3. 熟悉基底膜的组成成分和生物学功能。熟悉基底膜的组成成分和生物学功能。 4. 了解细胞外基质与一些病理过程的关系。了解细胞外基质与一些病理过程的关系。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 第一节第一节第二节第二节第三节第三节中英文中英文退退 出出 第十一章第十一章 细

2、胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 第一节第一节 细胞外基质的主要组成成分细胞外基质的主要组成成分 一、一、糖胺聚糖与蛋白聚糖糖胺聚糖与蛋白聚糖 二、二、胶原和弹性蛋白胶原和弹性蛋白 纤连蛋白纤连蛋白 层粘连蛋白层粘连蛋白 三、非胶原糖蛋白三、非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 机体的组织由细胞与细胞外基质共同组成。细胞通机体的组织由细胞与细胞外基质共同组成。细胞通 过细胞外基质行使多种功能，两

3、者之间相互依存，过细胞外基质行使多种功能，两者之间相互依存， 使细胞与细胞、细胞与基底膜之间紧密联系，构成使细胞与细胞、细胞与基底膜之间紧密联系，构成 了各种组织与器官，使之成为一个完整有机整体。了各种组织与器官，使之成为一个完整有机整体。 细胞外基质（细胞外基质（extracellular matrix, ECM）：）：是是 由细胞分泌到细胞外空间，由由细胞分泌到细胞外空间，由蛋白和多糖蛋白和多糖构成的精构成的精 密有序的网络结构。密有序的网络结构。 细胞外基质概述细胞外基质概述 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首

4、 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 细胞外基质细胞外基质 凝胶样基质凝胶样基质 纤维网架纤维网架 糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖 胶原和弹性蛋白：结构作用胶原和弹性蛋白：结构作用 纤连蛋白和层粘连蛋白：黏着作用纤连蛋白和层粘连蛋白：黏着作用 成分：成分： 含量：含量：结缔组织中细胞外基质含量最大。结缔组织中细胞外基质含量最大。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 细胞外基质成

5、分及其细胞表面受体示意图细胞外基质成分及其细胞表面受体示意图 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (一一)糖胺聚糖糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG） 糖胺聚糖是由糖胺聚糖是由重复的二糖单位重复的二糖单位构成的构成的直链多糖直链多糖； 二糖单位：二糖单位： 氨基糖氨基糖(N-乙酰氨基葡萄糖或乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖乙酰氨基半乳糖)； 糖醛酸糖醛酸(葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸)； 因糖

6、残基上通常带有硫酸基团或羧基，故糖胺聚因糖残基上通常带有硫酸基团或羧基，故糖胺聚 糖带有大量糖带有大量负电荷负电荷 。 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (一一)糖胺聚糖糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG） 硫酸皮肤素硫酸皮肤素GAG链的二糖重复序列链的二糖重复序列 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 Extracellular Matrix and M

7、atrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 其根据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存其根据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存 在的部位，在的部位，糖胺聚糖糖胺聚糖可分为六种：可分为六种： 硫酸乙酰肝素（硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS） 肝素（肝素（heparin） 硫酸角质素（硫酸角质素（keratan sulfate，KS） 透明质酸（透明质酸（hyaluronic acid，HA) 硫酸软骨素（硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS） 硫酸皮

8、肤素（硫酸皮肤素（dermatan sulfate，DS） Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (一一)糖胺聚糖糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG） 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 糖胺聚糖的分子特性及组织分布糖胺聚糖的分子特性及组织分布 糖胺聚糖糖胺聚糖重复二糖单位重复二糖单位组织分布组织分布 透明质酸透明质酸D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖 结缔组织、皮肤、软结缔组织

9、、皮肤、软 骨、滑液、玻璃体骨、滑液、玻璃体 硫酸软骨素硫酸软骨素D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 N-乙酰氨基半乳糖乙酰氨基半乳糖 软骨、角膜、骨、皮软骨、角膜、骨、皮 肤、动脉肤、动脉 硫酸皮肤素硫酸皮肤素L-葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸* N-乙酰氨基半乳糖乙酰氨基半乳糖 皮肤、血管、心瓣膜皮肤、血管、心瓣膜 、韧带、韧带 硫酸乙酰肝硫酸乙酰肝 素素 D-葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸* N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖 肺、动脉、细胞表面肺、动脉、细胞表面 肝素肝素D-葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸* N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖 肺、肝、皮肤、

10、肥大肺、肝、皮肤、肥大 细胞细胞 硫酸角质素硫酸角质素D-半乳糖半乳糖 N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖 软骨、角膜、椎间盘软骨、角膜、椎间盘 注：注：*艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的D-葡萄糖醛酸进行差向异构化而生成的葡萄糖醛酸进行差向异构化而生成的 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 透明质酸透明质酸 糖胺聚糖中糖胺聚糖中结构最简单结构最简单的一种。的一种。 二糖单位为二糖单位为N-乙酰

11、氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖和和葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸。 糖链由糖链由500025000个二糖重复单位重复排列构成，个二糖重复单位重复排列构成， 不发生硫酸化不发生硫酸化。 分子表面糖醛酸的羧基，带有分子表面糖醛酸的羧基，带有大量的负电荷大量的负电荷，其，其 相斥作用使相斥作用使整个分子伸展膨胀整个分子伸展膨胀占据很大的空间，占据很大的空间， 赋予组织具有良好的赋予组织具有良好的弹性和抗压性弹性和抗压性。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (一一)糖胺聚糖糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）

12、一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 透明质酸透明质酸 表面的表面的大量亲水基团大量亲水基团，可结合大量水分子，使基，可结合大量水分子，使基 质等渗性水肿，能形成粘稠的胶体。质等渗性水肿，能形成粘稠的胶体。 在胚胎发育早期和组织创伤修复时，细胞大量分在胚胎发育早期和组织创伤修复时，细胞大量分 泌透明质酸，促进细胞迁移和增殖。泌透明质酸，促进细胞迁移和增殖。 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 Extracellular Matrix and Matrix-Cell

13、 Interaction 退退 出出首首 页页 (一一)糖胺聚糖糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG） 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 (二二)蛋白聚糖（蛋白聚糖（proteoglycan， ，PG） 1. 蛋白聚糖的分子结构蛋白聚糖的分子结构 蛋白聚糖是由糖胺聚糖蛋白聚糖是由糖胺聚糖 (除透明质酸外除透明质酸外)与与核心蛋白核心蛋白 （core protein）共价结合形成的高分子量复合物。共价结合形成的高分子量复合物。 核心蛋白（单链多肽）核心蛋白（单链多肽） 糖胺聚糖糖胺聚糖 蛋白聚糖单体蛋白聚糖单体 透明质酸透明质酸 连接蛋白连接蛋白 蛋白聚糖多聚体蛋

14、白聚糖多聚体 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 A.细胞外基质中蛋白聚糖多聚体细胞外基质中蛋白聚糖多聚体 B.软骨中的蛋白聚糖电镜照片软骨中的蛋白聚糖电镜照片 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 2. 蛋白聚糖的合成与装配蛋

15、白聚糖的合成与装配 核心蛋白肽链在核心蛋白肽链在糙面内质网糙面内质网核糖体上合成；核糖体上合成； 多糖侧链在多糖侧链在高尔基复合体高尔基复合体中被装配到核心蛋白上。中被装配到核心蛋白上。 首先是一个专一的连接四糖（首先是一个专一的连接四糖（Xyl-Gal-Gal- GlcUA）结合到核心蛋白的丝氨酸残基，在糖基转移）结合到核心蛋白的丝氨酸残基，在糖基转移 酶（酶（glycosyltransferases）的作用下，糖基依次加接）的作用下，糖基依次加接 上去，形成糖胺聚糖糖链。上去，形成糖胺聚糖糖链。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interactio

16、n 退退 出出首首 页页 (二二)蛋白聚糖蛋白聚糖（ （proteoglycan，PG） 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 蛋白聚糖中的蛋白聚糖中的GAG链与核心蛋白的连接方式链与核心蛋白的连接方式 专一的连接四糖首先与核心蛋白的丝氨酸共价连接，专一的连接四糖首先与核心蛋白的丝氨酸共价连接，GAG链的其余部分主链的其余部分主 要由重复的二糖单位组成要由重复的二糖单位组成 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一

17、章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 蛋白聚糖的一个显著特点蛋白聚糖的一个显著特点是其是其多态性多态性，可，可 以含有不同氨基酸序列的核心蛋白，以及以含有不同氨基酸序列的核心蛋白，以及 长度和成分不同的多糖链。长度和成分不同的多糖链。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 几种常见的蛋白聚糖几种常见的蛋白聚糖 蛋白聚糖名称蛋白聚糖名称 核心蛋白核心蛋白 分子量分子量 GAG链类型链类型 GAG链链 数目数目

18、 分分 布布功功 能能 聚集素聚集素 (aggrecan) 210 000硫酸软骨素硫酸软骨素+硫酸硫酸 角质素角质素 130软骨软骨机械支持；与透机械支持；与透 明质酸形成大的明质酸形成大的 聚合体聚合体 乙聚糖乙聚糖 (betaglycan) 36 000硫酸软骨素硫酸软骨素/硫酸硫酸 皮肤素皮肤素 1细胞表面和胞细胞表面和胞 外基质外基质 结合结合TGF- 装饰素装饰素 (decorin) 40 000硫酸软骨素硫酸软骨素/硫酸硫酸 皮肤素皮肤素 1结缔组织结缔组织与与I型胶原原纤型胶原原纤 维和维和TGF-结合结合 渗滤素渗滤素 (perlecan) 600 000硫酸类肝素硫酸类肝素

19、215基底膜基底膜在基底膜中起过在基底膜中起过 滤和结构作用滤和结构作用 丝甘素丝甘素 (serglycin) 20 000硫酸软骨素硫酸软骨素/硫酸硫酸 皮肤素皮肤素 1015血白细胞中的血白细胞中的 分泌泡分泌泡 协助包装和贮存协助包装和贮存 分泌分子分泌分子 黏结蛋白聚糖黏结蛋白聚糖-1 (syndecan-1) 32 000硫酸软骨素硫酸软骨素+硫酸硫酸 类肝素类肝素 13成纤维细胞和成纤维细胞和 上皮细胞表面上皮细胞表面 细胞粘合；结合细胞粘合；结合 FGF Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一

20、章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 有的蛋白聚糖也是质膜的整合成分，如成纤维有的蛋白聚糖也是质膜的整合成分，如成纤维 细胞和上皮细胞表面的黏结蛋白聚糖细胞和上皮细胞表面的黏结蛋白聚糖 （syndecan），）， 既可介导细胞与细胞外基质结合，又可使细胞内外信既可介导细胞与细胞外基质结合，又可使细胞内外信 息相通；息相通； Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 黏结蛋白聚糖黏结蛋白聚糖- 4的结构示

21、意图的结构示意图 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (三三)糖胺聚糖糖胺聚糖与蛋白聚糖的功能 与蛋白聚糖的功能 1. 使组织具有弹性和抗压性使组织具有弹性和抗压性，维持组织的形态，防止机，维持组织的形态，防止机 械损伤；械损伤； 2. 对物质转运有选择渗透性对物质转运有选择渗透性，糖基的高度亲水性和负电，糖基的高度亲水性和负电 性，构成高度水化孔胶样物，具有分子筛作用，各种性，构成高度水化孔胶样物，具有分子筛作用，各种 成分可选择

22、性渗透；成分可选择性渗透； 3. 角膜中蛋白聚糖具有角膜中蛋白聚糖具有透光性透光性； 4. 糖胺聚糖有糖胺聚糖有抗凝血作用抗凝血作用； Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (三三)糖胺聚糖糖胺聚糖与蛋白聚糖的功能 与蛋白聚糖的功能 5. 细胞表面的蛋白聚糖有细胞表面的蛋白聚糖有传递信息传递信息作用，作用，黏结蛋白聚糖黏结蛋白聚糖 的的胞外区胞外区与信号分子结合，将细胞外信号传递到细胞与信

23、号分子结合，将细胞外信号传递到细胞 内，引起细胞内生物学效应；内，引起细胞内生物学效应； 6. 糖胺聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关与组织老化有关，糖胺聚糖糖胺聚糖和蛋和蛋 白聚糖的种类和数量随年龄而变动，与发育过程中组白聚糖的种类和数量随年龄而变动，与发育过程中组 织功能相适应。织功能相适应。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (四四)糖胺聚糖和糖胺聚糖和蛋白聚糖与疾病

24、 蛋白聚糖与疾病 糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定 部位堆积，造成部位堆积，造成粘多糖累积病粘多糖累积病。 糖胺聚糖的变化和蛋白聚糖分子的异常表达对糖胺聚糖的变化和蛋白聚糖分子的异常表达对肿瘤肿瘤 的发生、发展及转移有着重要意义。的发生、发展及转移有着重要意义。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 一、糖胺聚糖与蛋白聚糖一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白

25、 (一一)胶原（胶原（collagen） 含量：含量：人体内含量最丰富的蛋白质，约人体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的占人体蛋白质总量的 25%30。 分布：分布：存在于体内各种器官和组织，尤其在存在于体内各种器官和组织，尤其在结缔组织中特别结缔组织中特别 丰富丰富，是细胞外基质的框架结构。，是细胞外基质的框架结构。 来源：来源：由由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细 胞合成胞合成并分泌到细胞外。并分泌到细胞外。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页

26、 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1. 胶原的分子结构胶原的分子结构 典型的胶原分子呈纤维状，是由典型的胶原分子呈纤维状，是由3条条多肽链盘绕而多肽链盘绕而 成的成的三股螺旋（三股螺旋（triple helix）结构）结构； 肽链中的氨基酸组成规律的肽链中的氨基酸组成规律的三肽重复顺序（三肽重复顺序（Gly-X- Y），），其中其中 X常为常为Pro，Y常为常为Hypro或或Hylys。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十

27、一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1. 胶原的分子结构胶原的分子结构 甘氨酸甘氨酸Gly 脯氨酸脯氨酸Pro羟化羟化 赖氨酸赖氨酸Lys羟化、选择性糖基化羟化、选择性糖基化 肽链相互交联， 形成稳定的螺 旋结构 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 链是胶原的基本亚单位，不同类型的胶原由链是胶原的基本亚单位，不同类型的胶原由3条相同条相同 或不同的或不同的链

28、构成。链构成。 2.胶原的类型胶原的类型 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 胶原主要类型及其特性胶原主要类型及其特性 类型分子式聚合形式组织分布突变表型 1(I)22(I)纤维皮肤，肌腱，骨，韧带、 角膜等 严重的骨缺陷和断裂 1(II)3纤维软骨，脊索，玻璃体等软骨缺陷、矮小症状 1(III)3纤维皮肤，血管、体内器官 皮肤易破、关节松软、血管 易破 1()22()纤维（结合型胶原 ） 与型胶

29、原共分布皮肤易破、关节松软、血管 易破 1() 2() 3() 纤维（结合型胶原 ） 与型胶原共分布近视、失明 1() 2() 3() 与型胶原侧面结合软骨骨关节炎 1(IV)22(IV)片层状（形成网络）基膜血管球形肾炎、耳聋 1()3锚定纤维复层鳞状上皮下方皮肤起疱 1()3非纤维状半桥粒皮肤起疱 1()3非纤维状血管基膜近视、视网膜脱离、脑积水 注：分子式一栏中罗马数字代表胶原类型，注：分子式一栏中罗马数字代表胶原类型，1，2，3分别代表肽链类型，中括号外的数字代表肽链数目。分别代表肽链类型，中括号外的数字代表肽链数目。 Extracellular Matrix and Matrix-C

30、ell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 胶原的合成与装配胶原的合成与装配 胶原的合成与组装始于内质网，在高尔基体中进行胶原的合成与组装始于内质网，在高尔基体中进行 修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维。修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维。 3.胶原的合成装配与降解胶原的合成装配与降解 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的

31、相互作用 内质网合成内质网合成前前-链链； 前前-链羟化；链羟化； 前前-链糖基化；链糖基化； 三条前三条前-链形成三股螺旋结链形成三股螺旋结 构构前胶原；前胶原； 转运至高尔基体加工修饰；转运至高尔基体加工修饰； 形成分泌小泡，分泌到细胞形成分泌小泡，分泌到细胞 外；外； 切除前肽序列，形成切除前肽序列，形成胶原分胶原分 子；子； 进一步装配成进一步装配成胶原原纤维；胶原原纤维； 胶原原纤维聚集成胶原原纤维聚集成胶原纤维。胶原纤维。 胶原的合成与装配胶原的合成与装配 3.胶原的合成装配与降解胶原的合成装配与降解 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Int

32、eraction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 胶原分子可被胶原分子可被胶原酶（胶原酶（collagenase）降解）降解，胶原酶的，胶原酶的 活化与抑制对于调节胶原的转换率具有重要作用。活化与抑制对于调节胶原的转换率具有重要作用。 创伤组织、癌变组织中胶原酶活性显著增高。创伤组织、癌变组织中胶原酶活性显著增高。 胶原的降解胶原的降解 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白

33、 3.胶原的合成装配与降解胶原的合成装配与降解 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 4. 胶原的功能胶原的功能 胶原在不同组织中行使不同的功能胶原在不同组织中行使不同的功能 哺乳动物皮肤中的胶原哺乳动物皮肤中的胶原编织成网编织成网，具有，具有抗衡来自抗衡来自 不同方向的不同方向的张力的作用。张力的作用。 肌腱中的胶原纤维沿着肌腱的长轴肌腱中的胶原纤维沿着肌腱的长轴平行排列平行排列，使，使 肌腱具有很强的肌腱具有很强的韧性韧性，能够承受巨大的拉力。，能够承受巨大的拉力。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Inte

34、raction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 4. 胶原的功能胶原的功能 胶原在不同组织中行使不同的功能胶原在不同组织中行使不同的功能 在骨、角膜和横膈肌腱中，胶原纤维形成在骨、角膜和横膈肌腱中，胶原纤维形成胶合板胶合板 样多片层样多片层结构，使角膜既结构，使角膜既透明又具有一定强度透明又具有一定强度。 IV型胶原以型胶原以三维网络三维网络形式构成各种上皮细胞形式构成各种上皮细胞基底基底 膜的网架结构膜的网架结构。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell

35、 Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 A. 胶原装成基膜的网架（引自胶原装成基膜的网架（引自Alberts） B.电镜照片（引自电镜照片（引自 Karp 1999） A B Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 胶原与细胞的增殖和分化有关胶原与细胞的增殖和分化有关 胶原有刺激上皮细胞增殖的作用，是细胞贴附的重胶

36、原有刺激上皮细胞增殖的作用，是细胞贴附的重 要基质成分。要基质成分。 胶原还起着诱导细胞分化的作用。胶原还起着诱导细胞分化的作用。 哺乳动物在发育的不同阶段表达不同类型的胶原哺乳动物在发育的不同阶段表达不同类型的胶原 在胎儿皮肤中含有大量的在胎儿皮肤中含有大量的型胶原，随着发育的进程，型胶原，随着发育的进程， 型胶原逐渐被型胶原逐渐被型胶原取代。型胶原取代。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 4. 胶原的功能胶原的功能 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外

37、基质及其与细胞的相互作用 5. 胶原与疾病胶原与疾病 胶原与多种疾病或病理过程有关。组织中胶原的含量、胶原与多种疾病或病理过程有关。组织中胶原的含量、 结构、类型或代谢异常而导致的疾病称为结构、类型或代谢异常而导致的疾病称为胶原病胶原病 (collagen disease)。 维生素维生素C缺乏导致坏血病：缺乏导致坏血病：维生素维生素C缺乏可导致缺乏可导致胶原胶原 的羟化反应不能充分进行的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤，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，称为维，导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血坏血 病。病。 Extracellular Mat

38、rix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 5. 胶原与疾病胶原与疾病 遗传性胶原病：遗传性胶原病：基因突变基因突变引起胶原分子的表达或胶原引起胶原分子的表达或胶原 装配异常，如装配异常，如成骨发育不全综合征。成骨发育不全综合征。 免疫性胶原病：免疫性胶原病：机体机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受丧失对自身胶原结构的免疫耐受， 即可产生自身免疫性胶原组织损伤，如即可产生自身免疫性胶原组织损伤，如类风湿性关节类风湿性关节 炎炎。 Extrac

39、ellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (二二)弹性蛋白弹性蛋白 弹性蛋白（弹性蛋白（elastin）是构成细胞外基质中弹性纤维是构成细胞外基质中弹性纤维 网络的主要成分。网络的主要成分。 1.弹性蛋白结构特点：弹性蛋白结构特点： 高度疏水的高度疏水的非糖基化纤维蛋白非糖基化纤维蛋白，富含甘氨酸和脯氨，富含甘氨酸和脯氨 酸，但酸，但很少羟化，很少羟化，不含羟赖氨酸不含羟赖氨酸，无糖基化修饰，无糖基化修饰。 不含胶

40、原特有的三肽（不含胶原特有的三肽（Gly-X-Y）重复序列，呈无）重复序列，呈无 规则卷曲。规则卷曲。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 (二二)弹性蛋白弹性蛋白 1.弹性蛋白结构特点：弹性蛋白结构特点： 肽链由肽链由两种类型短肽交替排列构成两种类型短肽交替排列构成，各由一个外显，各由一个外显 子编码。子编码。 疏水性短肽，疏水性短肽，赋予分子以弹性。赋予分子以弹性。 富含丙氨酸和赖氨酸残基的富

41、含丙氨酸和赖氨酸残基的-螺旋短肽螺旋短肽，负责，负责 在相邻分子间形成交联。在相邻分子间形成交联。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 2.弹性蛋白的合成、装配与降解弹性蛋白的合成、装配与降解 弹性蛋白的合成、装配弹性蛋白的合成、装配 弹性蛋白在内质网合成后，以可溶性前体弹性蛋白在内质网合成后，以可溶性前体-原弹性原弹性 蛋白（蛋白（tropoelastin）的形式分泌到细胞外，通过）的形式分泌到

42、细胞外，通过 赖氨酸残基之间相互交联装配成弹性纤维网赖氨酸残基之间相互交联装配成弹性纤维网 。 弹性纤维网弹性纤维网既可伸长又可回缩既可伸长又可回缩 ，共存于组织细胞，共存于组织细胞 外基质中的弹性纤维与胶原纤维相互交织，分别赋外基质中的弹性纤维与胶原纤维相互交织，分别赋 予组织弹性和抗张性。予组织弹性和抗张性。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 2.弹性蛋白的合成、装配与降解弹性蛋白的合成、装

43、配与降解 弹性蛋白的降解弹性蛋白的降解 由由弹性蛋白酶（弹性蛋白酶（elastase）催化。催化。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 二二、胶原与弹性蛋白胶原与弹性蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 弹性蛋白网络的伸展和回缩弹性蛋白网络的伸展和回缩 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 三、细胞外基质

44、中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 非胶原糖蛋白是多功能大分子，在结构上具有多个结非胶原糖蛋白是多功能大分子，在结构上具有多个结 构域，可与多种细胞及细胞外基质成分结合，是细胞构域，可与多种细胞及细胞外基质成分结合，是细胞 外基质的组织者。外基质的组织者。 (一一)纤连蛋白（纤连蛋白（fibronectin, FN） 分布：分布：广泛存在于人和动物组织中，属于高分子广泛存在于人和动物组织中，属于高分子 量糖蛋白。量糖蛋白。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的

45、相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 ( (一一) )纤连蛋白纤连蛋白（fibronectin, FN） 存在形式：存在形式： 可溶性的纤连蛋白可溶性的纤连蛋白：主要存在于：主要存在于血浆及各种体液血浆及各种体液中，中， 主要由肝实质细胞分泌产生，称为主要由肝实质细胞分泌产生，称为血浆纤连蛋白血浆纤连蛋白。 不溶性的纤连蛋白不溶性的纤连蛋白：主要存在于：主要存在于细胞外基质及细胞细胞外基质及细胞 表面表面，主要由间质细胞分泌产生，称为，主要由间质细胞分泌产生，称为细胞纤连蛋细胞纤连蛋 白白。 Extracellular Matri

46、x and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1.纤连蛋白的分子结构纤连蛋白的分子结构 血浆纤连蛋白血浆纤连蛋白是由两条相似的肽链形成的二聚体，是由两条相似的肽链形成的二聚体， 两条肽链在两条肽链在C端借二硫键交联形成端借二硫键交联形成V字形。字形。 细胞纤连蛋白细胞纤连蛋白为由二聚体交联后形成的多聚体。为由二聚体交联后形成的多聚体。 构成纤连蛋白分子的不同肽链结构亚单位具有极构成纤连蛋白分子的不同肽链结构亚单位具有极 为相似的氨基酸序列，每一肽链亚单位可构成线为相似的氨基酸序列

47、，每一肽链亚单位可构成线 性排列的性排列的56个杆状的功能区。个杆状的功能区。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 ( (一一) )纤连蛋白纤连蛋白（fibronectin, FN） 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1.纤连蛋白的分子结构纤连蛋白的分子结构 不同的不同的杆状功能区杆状功能区可分别与不同的生物大分子或可分别与不同的生物大分子或 细胞表面受体结合，如胶原、肝素、凝血蛋白及细胞表面受体结合，如

48、胶原、肝素、凝血蛋白及 整联蛋白等，是一种整联蛋白等，是一种多功能分子。多功能分子。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 ( (一一) )纤连蛋白纤连蛋白（fibronectin, FN） 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 纤连蛋白二聚体的分子结构纤连蛋白二聚体的分子结构 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一

49、章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 纤连蛋白肽链中的纤连蛋白肽链中的Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列是）三肽序列是 细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的最小结构单最小结构单 位。位。 RGD序列：序列：是指存在于纤连蛋白和某些细胞外基是指存在于纤连蛋白和某些细胞外基 质蛋白肽链中的质蛋白肽链中的“精氨酸（精氨酸（R）-甘氨酸（甘氨酸（G）-天天 冬氨酸（冬氨酸（D）”三肽序列。可被细胞表面一些三肽序列。可被细胞表面一些整整 联蛋白联蛋白所识别，并与之结合。所识别，并与之结合。 Extracellular Matrix a

50、nd Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 纤连蛋白肽链中的纤连蛋白肽链中的Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列是）三肽序列是 细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的最小结构单最小结构单 位。位。 纤连蛋白细胞表面受体纤连蛋白细胞表面受体 ：整联蛋白家族成员，是整联蛋白家族成员，是 一种高分子量的穿膜糖蛋白，由一种高分子量的穿膜糖蛋白，由、两条多肽链两条多肽链 组成的异源二聚体组成的异源二聚体 ，在其细胞外功能区有与，在其细胞外功能区有与 RGD

51、序列高亲和性结合部位序列高亲和性结合部位 ； Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 介导细胞与细胞外基质间的黏着介导细胞与细胞外基质间的黏着：通过：通过黏黏着斑的作着斑的作 用，调节细胞的形状和细胞骨架的装配，促进细胞用，调节细胞的形状和细胞骨架的装配，促进细胞 的铺展，加速细胞的增殖与分化的铺展，加速细胞的增殖与分化; 纤连蛋白与细胞的迁移纤连蛋白与细胞的迁移：细胞通过：细胞通过黏黏着斑的形成与着斑的形成与 解离，影响细胞骨架的组装

52、与去组装，促进细胞的解离，影响细胞骨架的组装与去组装，促进细胞的 迁移运动迁移运动; 纤连蛋白在组织创伤修复中的作用纤连蛋白在组织创伤修复中的作用：血浆中的纤连：血浆中的纤连 蛋白能促进血液凝固和创伤面的修复蛋白能促进血液凝固和创伤面的修复; 2. 纤连蛋白的功能纤连蛋白的功能 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 纤连蛋白与纤连蛋白与肾小球肾炎发生肾小球肾炎发生有关。有关

53、。 在创伤愈合过程中，组织局部的纤连蛋白过度表达，在创伤愈合过程中，组织局部的纤连蛋白过度表达， 可导致可导致瘢痕过度形成瘢痕过度形成。 在在恶性肿瘤恶性肿瘤中，细胞表面的纤连蛋白受体异常，细中，细胞表面的纤连蛋白受体异常，细 胞黏着能力下降，使细胞容易分散和转移。胞黏着能力下降，使细胞容易分散和转移。 3.纤连蛋白与疾病纤连蛋白与疾病 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用

54、 层粘连蛋白（层粘连蛋白（laminin，LN）：）：胚胎发育过程中出现胚胎发育过程中出现 最早的细胞外基质成分，同时也是基膜的主要结构最早的细胞外基质成分，同时也是基膜的主要结构 组分之一。组分之一。 存在部位：存在部位：上皮下和内皮下紧靠细胞基底部上皮下和内皮下紧靠细胞基底部，还存在于肌，还存在于肌 细胞和脂肪细胞周围。细胞和脂肪细胞周围。 来源：来源：由附着在基膜上的由附着在基膜上的上皮细胞和内皮细胞上皮细胞和内皮细胞以及被基膜以及被基膜 包绕的包绕的肌细胞肌细胞等分泌产生。等分泌产生。 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 Extracellular Matrix and Matrix-Cel

55、l Interaction 退退 出出首首 页页 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1.层粘连蛋白的分子结构层粘连蛋白的分子结构 层粘连蛋白是一种层粘连蛋白是一种高分子量糖蛋白；高分子量糖蛋白； 层粘连蛋白是由层粘连蛋白是由、三条不同的多肽链组成的三条不同的多肽链组成的 异三聚体。异三聚体。三聚体分子由一条重链（三聚体分子由一条重链（链）和二条链）和二条 轻链（轻链（、链）借二硫键交联而成，外形呈链）借二硫键交联而成，外形呈不对称不对称 十字形十字形结构。结构。 Extracellula

56、r Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 1.层粘连蛋白的分子结构层粘连蛋白的分子结构 层粘连蛋白分子中存在的层粘连蛋白分子中存在的多个结构域多个结构域，具有和多种，具有和多种 物质结合的位点。还可通过自身的物质结合的位点。还可通过自身的RGD三肽序列三肽序列 与细胞膜上的整联蛋白结合。与细胞膜上的整联蛋白结合。 Extracellular Matrix and Matr

57、ix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 蛋白聚糖蛋白聚糖 层粘连蛋白的分子结构层粘连蛋白的分子结构 A. 层粘连蛋白的分子结构模式图层粘连蛋白的分子结构模式图 B. 电镜照片电镜照片 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 2.层粘连蛋白的功能层

58、粘连蛋白的功能 层粘连蛋白是基膜的主要组分，层粘连蛋白是基膜的主要组分，在基膜的基本框在基膜的基本框 架的构建和组装中起了关键作用架的构建和组装中起了关键作用。 层粘连蛋白借助层粘连蛋白借助RGD三肽序列，使细胞黏附固定三肽序列，使细胞黏附固定 在基底膜上，在基底膜上，促进细胞的生长并使细胞铺展而保促进细胞的生长并使细胞铺展而保 持一定的形态持一定的形态。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质

59、及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 2.层粘连蛋白的功能层粘连蛋白的功能 层粘连蛋白通过与细胞间的相互作用，可层粘连蛋白通过与细胞间的相互作用，可直接或直接或 间接控制细胞的活动。间接控制细胞的活动。 层粘连蛋白在早期胚胎中对于层粘连蛋白在早期胚胎中对于保持细胞间的粘附、保持细胞间的粘附、 细胞的极性及细胞的分化细胞的极性及细胞的分化具有重要意义。具有重要意义。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一

60、章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 3.层粘连蛋白与疾病层粘连蛋白与疾病 层粘连蛋白在体内的合成与降解异常与许多疾病有层粘连蛋白在体内的合成与降解异常与许多疾病有 关，关，糖尿病性肾病的肾小球基底膜中层粘连蛋白的糖尿病性肾病的肾小球基底膜中层粘连蛋白的 含量明显降低。含量明显降低。 Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction 退退 出出首首 页页 (二二)层粘连蛋白层粘连蛋白 三、细胞外基质中的三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白 第十一章第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细