秋细胞外基质

秋细胞外基质第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期一细胞外基质（extracellularmatrix）：

分布于动物组织细胞外空间、由细胞分泌的蛋白质和多糖大分子构成的网络结构。包括糖胺聚糖、蛋白聚糖，胶原和弹性蛋白，纤连蛋白和层连蛋白等成分。细胞外基质与细胞相互关连，对细胞的分化、增殖、形状、迁移和功能活动有重要影响。细胞连接(celljunction):

多细胞生物组织中,细胞与细胞间和细胞与细胞外基质间形成的结构关系。第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期一第一节细胞外基质的化学组成糖胺聚糖、蛋白聚糖:

凝胶样多糖分子胶原和弹性蛋白

纤维蛋白，起支架作用纤连蛋白和层连蛋白

黏着作用的蛋白第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期一一、凝胶样多糖分子结构

（糖胺聚糖和蛋白聚糖）（一）糖胺聚糖(glycosaminoglycan,

GAG)：

糖胺聚糖由重复的二糖单元构成的长链多糖一个必定是氨基糖即N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺，且大都硫酸化另一个是糖醛酸或糖即葡糖醛酸或艾杜糖醛酸，或糖第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

葡糖醛酸，N-乙酰半乳糖胺-6-硫酸半乳糖，N-乙酰半乳糖胺-6-硫酸葡糖醛酸，葡糖胺葡糖醛酸，N-乙酰葡糖胺糖胺聚糖有4类第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期一特殊糖胺聚糖：透明质酸：25000多个二糖单元唯一的不被硫酸化的糖胺聚糖不是细胞分泌的，由质膜上的酶聚合形成可参与蛋白聚糖的形成，也可游离存在葡糖醛酸N-乙酰葡糖胺第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

透明质酸生物学功能 糖醛酸的羧基提供大量负电荷，电荷斥力使透明质酸分子呈伸展状，占据很大空间，处于有限空间时，产生膨胀压赋予组织抗压性 透明质酸分子表面羧基带负电吸附阳离子，后者吸附大量水分子，形成水合胶体，有利于细胞之间的彼此分离，易于细胞迁移、增殖，一旦迁移停止，由透明质酸酶将其降解是蛋白聚糖的主要结构组分第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期一与透明质酸比，其它糖胺聚糖的特征含硫酸基二糖单元与透明质酸不同链短，不到300个单糖与蛋白质共价结合形成蛋白聚糖由细胞合成分泌的除透明质酸及肝素外，其他几种氨基聚糖均不游离存在，而与核心蛋白质共价结合构成蛋白聚糖第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

（二）蛋白聚糖(proteoglycan)蛋白聚糖由一条芯蛋白(coreprotein)与数百条糖胺聚糖（透明质酸除外）结合，芯蛋白的丝氨酸残基与糖胺聚糖共价接合

第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期一若干个蛋白聚糖单体借连接蛋白与透明质酸结合成多聚体第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

蛋白聚糖的形成内质网合成芯蛋白高尔基体进行多糖链的装配:连接四糖、糖胺聚糖、硫酸化、异构化若干蛋白聚糖借连接蛋白与透明质酸结合形成蛋白聚糖第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

蛋白聚糖多样化，分子量巨大蛋白聚糖芯蛋白的分子量变化（1-6万）及氨基酸序列变化多样结合的糖胺聚糖链花样繁多，加上硫酸化的修饰若干蛋白聚糖借连接蛋白与透明质酸结合形成蛋白聚糖聚集体第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

蛋白聚糖的作用：蛋白聚糖带负电，吸附阳离子，后者结合大量水分子，形成多孔的凝胶物。⑴使组织具有抗压性，对细胞起保护作用⑵对物质有分子筛滤过作用第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

⑶传递信息的作用：与信号分子结合，然后提呈给细胞膜受体⑷调节分泌蛋白的活性限制分泌蛋白的活动空间，浓集和保护酶不被降解⑸细胞表面的辅受体有的芯蛋白插入质膜或与糖基磷脂酰肌醇结合形成脂锚定蛋白，在胞质内与细胞骨架相连，在外作为生长因子、信号分子、胶原、纤连蛋白的受体第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期一四第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期一二、纤维蛋白

胶原(collagen)和弹性蛋白(elastin)1、胶原

胶原是动物体内含量最丰富的蛋白

(总量的25％以上）。细胞分泌产生的已发现19种胶原，各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期一胶原纤维胶原原纤维胶原分子第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期一胶原及其分子结构

胶原纤维，直径达几微米胶原纤维由胶原原纤维（直径10-300nm）组成；胶原原纤维由成束排列的首尾连接胶原分子组成胶原分子是三条α肽链盘绕成三股超螺旋结构α肽链具有Gly-x-y重复序列(通常x为脯氨酸,y为羟脯氨酸)第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

Figure

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Thestructureofatypicalcollagenmolecule.

(A)Amodelofpartofasinglecollagenachaininwhicheachaminoacidisrepresentedbyasphere.Thechaincontainsabout1000aminoacidresiduesandisarrangedasaleft-handedhelixwiththreeaminoacidresiduesperturnandwithglycineaseverythirdresidue.ThereforeanachainiscomposedofaseriesoftripletGly-X-YsequencesinwhichXandYcanbeanyaminoacid(althoughXiscommonlyprolineandYiscommonlyhydroxyproline).(B)Amodelofapartofacollagenmoleculeinwhichthreealphachains,eachshowninadifferentcolor,arewrappedaroundoneanothertoformatriple-strandedhelicalrod.Glycineistheonlyaminoacidsmallenoughtooccupythecrowdedinteriorofthetriplehelix.Onlyashortlengthofthemoleculeisshown(FrommodelbyB.L.Trus.)Gly-X-Y甘-脯-羟脯

第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期一Theintracellularandextracellulareventsinvolvedintheformationofacollagenfibril.

collagenfibrilsareshownassemblingintheextracellularspace.Asoneexampleofhowthecollagenfibrilscanformorderedarraysintheextracellularspace,theyareshownfurtherassemblingintolargecollagenfibers,whicharevisibleinthelightmicroscope.胶原的合成与加工第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期一胶原的合成与加工

前肽链在内质网合成，进入内质网腔中羟基化脯氨酸和赖氨酸，3条修饰的前肽链通过氢键装配成前胶原分子前胶原分子分泌到细胞外，蛋白水解酶切去前肽成为胶原分子（前肽的作用是阻止前胶原分子在细胞内装配成胶原原纤维）胶原分子在细胞外聚合装配成胶原原纤维（collagenfibril），胶原纤维（collagenfiber）各分子间通过赖氨酸共价结合加固原纤维结构，还依赖于原纤维结合胶原。第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期一常见的胶原类型及其在组织中的分布

胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白；Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富Ⅰ型：具有很强的抗张强度，主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中Ⅱ型：主要存在于软骨中Ⅲ型：形成的纤维比Ⅰ型细,分布于血管、皮肤等Ⅳ型：形成二维网格,是基膜的主要支架Ⅶ：将复层上皮的基膜与下方的结缔组织连接Ⅸ、Ⅻ：原纤维结合胶原，将原纤维结合成束，Ⅸ与Ⅱ型、Ⅻ与Ⅰ型结合第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

影响胶原装配的因素①羟基化作用：羟基化与三股螺旋的稳定有关,Vc是脯氨酸羟化酶的辅助因子,Vc缺乏导致羟化不足,不能形成稳定的胶原原纤维,血管皮肤变脆易出血,坏血病.②基因突变③胶原分子间的交联靠赖氨酸残基形成共价键增加牢固性，否则易撕裂④原纤维结合胶原在胶原束、网结合中形成中起作用。第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期一Figure

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TypeIXcollagen.

(A)SchematicdrawingoftypeIXcollagenmoleculesbindinginaperiodicpatterntothesurfaceofatype-II-collagen-containingfibril.(B)Electronmicrographofarotary-shadowedtype-II-collagen-containingfibrilincartilagesheathedintypeIXcollagenmolecules;anindividualtypeIXcollagenmoleculeisshownin(C).(BandC,fromL.Vaughanetal.,J.CellBiol.106:991-997.)第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期一胶原的作用

胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度最大,构成细胞外基质的骨架结构在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适应特定功能的需要第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

2、弹性蛋白(elastin)①弹性纤维

主要存在于脉管壁及肺。是有弹性能回缩的纤维。

第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期一弹性纤维的松弛和拉伸状态弹性纤维的内芯由弹性蛋白纵向排列，外围是微原纤维鞘，由原纤维蛋白组成。第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

②弹性蛋白约750aa组成，呈无规则卷曲状

由两种短肽序列交替排列：一种是提供弹性的疏水短肽，富含甘氨酸、脯氨酸；另一种是富含赖氨酸的亲水序列。通过赖氨酸使相邻的弹性蛋白分子交联成网。强疏水性非糖基化

第三十页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期一③弹性纤维的形成过程在成纤维细胞表面微原纤维束先形成，作为弹性纤维装配的支架，随后产生弹性蛋白。弹性蛋白单体在内质网中合成时，伴侣蛋白随之与其结合（防止弹性蛋白聚合），一直到分泌到细胞外当弹性蛋白与分子伴侣复合物接触到弹性纤维鞘时，分子伴侣被纤维鞘半乳糖置换，弹性蛋白与弹性纤维鞘结合弹性蛋白的赖氨酸侧链在赖氨酰氧化酶的催化下脱氨基形成醛赖氨酸，然后与相邻的弹性蛋白的醛赖氨酸形成共价键。微原纤维移到弹性纤维的外围。第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期一第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期一弹性纤维赋予组织以弹性。老年人弹性蛋白较少或丧失，皮肤弹性低老年人的胶原韧性降低，交联度增大。第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期一三、黏合蛋白

层连蛋白和纤连蛋白起黏合作用，分子上有多个结构域，可与胶原、蛋白聚糖、细胞等结合，将细胞外基质各成分及细胞黏合在一起纤连蛋白(fibronectin)层连蛋白(laminin)第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期一1、纤连蛋白(fibronectin)是糖蛋白（含糖4.5%-9.5%）二聚体，“V”字形，每个亚基通过C端形成二硫键交联形成RGD（Arg-Gly-Asp）序列，被细胞表面整联蛋白识别结合第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期一第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期一纤连蛋白每个亚基有数个结构域，RGD三肽序列是被细胞识别的最小结构单位纤连蛋白的膜蛋白受体为整联蛋白（integrin）家族成员,整联蛋白与RGD高亲和。纤连蛋白介导细胞的黏着。第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

细胞表面纤连蛋白参与形成黏着斑介导细胞粘着，进而调节细胞的形状,促进细胞铺展；第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期一

整联蛋白（integrin）：细胞膜上的一类整合蛋白家族，由α、β亚基组成异二聚体，介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间的黏合，起受体和信号转导作用。第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星期一2、层连蛋白(laminin)是糖蛋白,动物组织中基膜的主要结构组分之一3条多肽链组成，十字架形有与Ⅳ型胶原的结合部位，在装配基膜的结构时起重要的“钢筋网架”作用有RGD（Arg-Gly-Asp）序列，与细胞表面整联蛋白结合第四十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期一层连蛋白的分子结构第四十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期一Figure

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Scanningelectronmicrographofabasallaminainthecorneaofachickembryo.

Someoftheepithelialcells(E)havebeenremovedtoexposetheuppersurfaceofthematlikebasallamina(BL).Anetworkofcollagenfibrils(C)intheunderlyingconnectivetissueinteractswiththelowerfaceofthelamina.(CourtesyofRobertTrelstad.)基膜第四十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期一第四十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期一Figure

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HowtypeIVcollagenmolecu