细胞外基质学习教案

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1、会计学1第一页，共36页。2第1页/共35页第二页，共36页。3胶原纤粘连(zhnlin)蛋白层粘连蛋白蛋白聚糖纤维网架第2页/共35页第三页，共36页。4氨基聚糖（氨基聚糖（glycosaminoglycan, GAG）是由重复的二糖单位构成的直链多糖。又称粘多糖。）是由重复的二糖单位构成的直链多糖。又称粘多糖。二糖单位之一是氨基己糖（二糖单位之一是氨基己糖（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二糖单位另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸），糖残基带有羧基，呈强负电性二糖单位另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸），糖残基带有羧基，呈强负电

2、性据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在的部位据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在的部位(bwi)，可分为六种：，可分为六种：第3页/共35页第四页，共36页。55000-10000个二糖重复单位排列构成二糖为 N-乙酰氨基葡萄糖-葡萄糖醛酸，是唯一不含硫酰酸基团的氨基聚糖 其糖醛酸的羧基带有大量负电荷，其相斥作用使整个分子伸展膨胀，占据很大的空间；在有限的空间可产生膨压，赋予组织良好的弹性和抗压性 其表面有大量亲水基团，可结合大量水分子，形成凝胶 在组织创伤、早期胚胎中尤为丰富，促进细胞迁移和增殖 胚胎发育早期的空间填充物, 用于定形，如 心脏形成 作为关节液的重要(zhngyo)

3、成分，有润滑作用第4页/共35页第五页，共36页。6硫酸皮肤素 (dermatan sulfate, DS) 皮肤、血管、心、心瓣膜(bnm)硫酸乙酰肝素(heparan sulfate, HS) 肺、动脉、细胞表面肝素(heparin) 肺、肝、皮肤、肥大细胞硫酸角质素(keratan sulfate, KS) 软骨、角膜、椎间盘第5页/共35页第六页，共36页。7细胞外基质的主要组成(z chn)成分 氨基聚糖与蛋白聚糖分子量大，含糖量高，可达95%，多为较长的、不分枝的GAGs糖链核心(hxn)蛋白为单链多肽，其上可连接1-100条以上氨基聚糖（可为不同的氨基聚糖），形成蛋白聚糖。第6页

4、/共35页第七页，共36页。8细胞外基质的主要组成(z chn)成分 蛋白聚糖PGHA蛋白聚糖电镜若干个蛋白聚糖单体(dn t)通过连接蛋白，以非共价键与透明质酸结合，形成蛋白聚糖多聚体。如 软骨中的蛋白聚糖复合体 （见 下图）第7页/共35页第八页，共36页。9细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 氨基聚糖与蛋白聚糖透明质酸硫酸(li sun)角蛋白硫酸(li sun)软骨素连接蛋白核心蛋白细胞外基质中的蛋白细胞外基质中的蛋白聚糖多聚体聚糖多聚体 氨基聚糖为硫酸软骨素和硫酸角质素，糖链数约130余条左右，分子量为310 9，使软骨具有良好的弹性和抗压性第8页/共35页第九页，共36页。10细

5、胞外基质的主要(zhyo)组成成分 氨基聚糖与蛋白聚糖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质膜中的 连接素（ syndecan） 其核心蛋白以跨膜糖蛋白的方式嵌入质膜脂双层，胞外区连有硫酸(li sun)软骨素和硫酸(li sun)类肝素氨基聚糖糖链，可与细胞外基质的胶原、纤粘连蛋白、以及信号分子结合胞内区肽段可与膜下细胞骨架相互作用第9页/共35页第十页，共36页。11细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 氨基聚糖与蛋白聚糖使组织具有弹性和抗压性对物质转运有选择渗透性 其糖基纵横交错，构成高度水化孔胶样物，孔的大小和电荷密度可调节对分子及细胞的通透性 如 肾小球基膜中的硫

6、酸软骨素蛋白聚糖对原尿的生成即具有筛滤作用角膜中蛋白聚糖具有透光性 硫酸软骨素、硫酸角质素高度硫酸化使基质脱水变得致密，阻止血管的形成，使角膜柔软、具有透光性，角质化亦有保护作用氨基聚糖具有抗凝血作用 肝素蛋白聚糖 由靠近(kojn)血管的肥大细胞产生细胞表面的氨基聚糖有传递信息作用 如 连接素第10页/共35页第十一页，共36页。12细胞外基质的主要组成成分 氨基(nj)聚糖与蛋白聚糖的功能如 皮肤中 透明质酸 逐渐减少，后逐渐被硫酸皮肤素所取代 关节软骨中的蛋白聚糖逐渐减少，可硫酸软骨素被硫酸角质素取代蛋白聚糖糖链比例下降，导致组织(zzh)的保水性及弹性减弱氨基聚糖的阴离子可结合钙离子，

7、在组织(zzh)的钙化、尤其是骨盐的沉积中起重要作用第11页/共35页第十二页，共36页。13细胞外基质的主要组成(z chn)成分 氨基聚糖与蛋白聚糖第12页/共35页第十三页，共36页。14细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原Human collagen fibers 胶原 (横切面 电镜)成纤维细胞胶原胶原 （collagen）是细胞外基质中的骨架结构）是细胞外基质中的骨架结构占哺乳动物总蛋白量的占哺乳动物总蛋白量的1/4，含量最丰富，含量最丰富(fngf)可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到

8、细胞外第13页/共35页第十四页，共36页。15细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原人类(rnli)每条肽链约1050 aa，其中Gly占1/3，同时富含Pro和Lys，2种氨基酸经常羟基化形成Hypro和Hylys，Lys选择性糖基化肽链中的氨基酸组成规律的三肽重复序列Gly-X-Y，X可为任一氨基酸，多为Pro，其环状结构稳定螺旋构象， Y可为任一氨基酸，多为Hy-pro或Hy-lys甘氨酸（Gly）, 最小的氨基酸，适于在紧密的三股螺旋中心第14页/共35页第十五页，共36页。16细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原I型胶原 1 （I）2 2 （I），存在于肌腱、皮肤、骨、韧

9、带 II型胶原 1（II） 3，存在于软骨 III型胶原 1 （III）3，存在于皮肤、肌肉、结缔组织，在血管壁和各种软组织或器官(qgun)间质形成微细的纤维网，常与I型共分布 IV型胶原1 （IV）2 2 （IV） ，仅存基底膜第15页/共35页第十六页，共36页。17细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原前链的合成(hchng)选择性羟基(qingj)化选择性糖基化3条链的自组装三螺旋的前胶原分子形成分泌前肽的剪接自组装成胶原原纤维聚集成胶原纤维二硫键胶原的合成装配胶原的合成装配（I-III型）型）前肽第16页/共35页第十七页，共36页。18细胞外基质的主要组成(z chn)成分

10、胶原共价键螺旋胶原分子在细胞外基螺旋胶原分子在细胞外基质组装：质组装： 相邻相邻(xin ln)分子相错分子相错1/4长度，约长度，约67nm，前后分子，前后分子相距约相距约35nm，聚合形成明，聚合形成明暗相间的胶原原纤维暗相间的胶原原纤维第17页/共35页第十八页，共36页。19明暗相间的纤维，即明暗相间的纤维，即n胶原原纤维（胶原原纤维（collagen fibril）n细胞外基质中聚集成束，形成细胞外基质中聚集成束，形成(xngchng)n胶原纤维（胶原纤维（collagen fiber）细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原内质网、高尔基体细胞(xbo)外第18页/共35页第十九

11、页，共36页。20细胞外基质的主要组成(z chn)成分 胶原IV型胶原构成型胶原构成(guchng)基膜骨架基膜骨架不形成规则螺旋结构前胶原分子的前肽不被切除C-端“头对头”形成二聚体几个二聚体再交联形成网络结构，构成基膜的骨架第19页/共35页第二十页，共36页。21细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 胶原IVIV型胶原组装型胶原组装(z zhun)(z zhun)成基膜电镜成基膜电镜第20页/共35页第二十一页，共36页。22细胞外基质的主要组成(z chn)成分 胶原胶原的功能胶原的功能 与相关疾病与相关疾病 协助完成细胞生长、粘附、运动、增殖、分化协助完成细胞生长、粘附、运动、增殖

12、、分化 粘连、支持、保护细胞连聚为组织、器官，如粘连、支持、保护细胞连聚为组织、器官，如: 羟化赖氨酸和弹性蛋白交连，使组织有弹性，羟化赖氨酸和弹性蛋白交连，使组织有弹性， 交联受阻交联受阻胶原病胶原病 缺抗坏血酸（缺抗坏血酸（vitamin C），脯氨酸羟化受阻，），脯氨酸羟化受阻， 不利于交联氢键的生成，影响胶原的稳定，不利于交联氢键的生成，影响胶原的稳定， 胶原分子胶原分子(fnz)生长不良，间质胶原大大减少，生长不良，间质胶原大大减少， 血管变脆、牙龈出血，引起坏血病血管变脆、牙龈出血，引起坏血病 肝肺纤维化：胶原生成失衡肝肺纤维化：胶原生成失衡第21页/共35页第二十二页，共36页。

13、23细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 弹性蛋白为高度(god)疏水蛋白，人类的为830aa，富含脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸，无糖基化，很少有羟脯氨酸，不含羟赖氨酸 主要由2类片段组成， 疏水性短肽 与分子的的弹性有关 螺旋片段 富含丙氨酸、赖氨酸，与相邻分 子形成交联Elastic fiberSingle elastin molecule第22页/共35页第二十三页，共36页。24细胞外基质的主要组成(z chn)成分 弹性蛋白弹性蛋白表面包饶一层糖蛋白组成的微原纤维（microfibrils） 其中原纤蛋白（fibrillin）是保持弹性纤维完整所必需的成分，其基因突变，可导致马凡氏

14、综合症（Marfans syndrome）胶原纤维与弹性纤维交织，可以限制其伸展程度(chngd)，防止组织撕裂，使组织既有弹性又有韧性 弹性蛋白是动脉中含量最高的细胞外基质蛋白，其基因突变可导致动脉壁平滑肌过度增殖引起动脉狭窄第23页/共35页第二十四页，共36页。25细胞外基质的主要组成成分(chng fn) 纤粘连蛋白血浆纤粘连蛋白， plasma fibronectin, PF， 主要存在于体液、血浆中，促进血液(xuy)凝固、创伤愈合、细胞吞噬细胞纤粘连蛋白，cell surface fibronectin, CF，高度不溶, 主要存在于细胞外基质和细胞表面。CF在细胞表面装配，沉积

15、在细胞外基质（包括某些基膜）, 主要由间质细胞分泌第24页/共35页第二十五页，共36页。26非FN所特有细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 纤粘连蛋白FN结构结构(jigu)特点特点FN电镜电镜纤维状糖蛋白，由2个相似的亚单位构成二聚体，二聚体C端以二硫键相连， “V”形，活动度大 其中PF为二聚体， CF为二聚体交联后形成的多聚体第25页/共35页第二十六页，共36页。27Heparin-and-fibrin-binding domainCollagen-binding domainFibrin-binding domainCell-binding domainHeparin-bindi

16、ng siteFibrin-binding siteRGD stands for the cell binding site sequence: Arg-Gly-Asp人的人的FN分子分子 含有两条含有两条相似多肽相似多肽(du ti)，两，两多肽多肽(du ti)由由C端二端二硫键相连硫键相连 细胞外基质的主要组成成分 纤粘连(zhnlin)蛋白结合肝素(n s)、纤维蛋白的结构域结合胶原的结构域结合纤维蛋白的结构域结合细胞的结构域结合肝素的结构域结合纤维蛋白的结构域第26页/共35页第二十七页，共36页。28细胞外基质的主要组成成分 纤粘连(zhnlin)蛋白介导细胞-细胞外基质 的黏着与

17、细胞的迁移：在黏着斑处FN受体（如 整联蛋白）通过FN与细胞外基质相连，通过黏着斑的形成于解离，影响细胞骨架的组装与去组装，促进细胞迁移在胚胎发生期引导(yndo)细胞迁移及细胞分化在组织创伤中，PF可结合血浆纤维蛋白，在伤口处吸引成纤维细胞平滑肌细胞、和内皮细胞向伤口迁移，形成肉芽组织FN与疾病肾小球炎恶性肿瘤中的FN受体异常，细胞黏着能力下降第27页/共35页第二十八页，共36页。29细胞外基质的主要组成成分(chng fn) 层粘连蛋白LN分子结构分子结构(fn z ji u)-链-链球形结构域缠绕的 -螺旋结构域 domain -链Laminin-1 结构结构第28页/共35页第二十九

18、页，共36页。30细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 层粘连蛋白至少有8个细胞结合位点，结合上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、神经元、神经鞘细胞、肿瘤细胞等是一个大的蛋白家族，现已鉴定出8种不同(b tn)一级结构序列的LN亚单位第29页/共35页第三十页，共36页。31细胞外基质的主要组成成分(chng fn) 层粘连蛋白基膜的主要成分具有RGD序列，被各种细胞识别(shbi)，从而固定在基膜上在早期胚胎中保持细胞间的黏附、细胞的极性、及细胞的分化具有重要意义LN与疾病糖尿病基底膜的改变第30页/共35页第三十一页，共36页。32细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 基膜Basal lami

19、naBasal laminaBasal lamina上皮细胞内皮细胞结缔组织(jid-zzh)肾小球上皮肌肉肌肉细胞质膜结缔组织BLOOD第31页/共35页第三十二页，共36页。33细胞外基质的主要(zhyo)组成成分 基膜质膜内联蛋白nidogen渗滤(shn l)素perlecan整联蛋白：在此作为(zuwi)laminin受体IV型胶原基膜的分子结构模型基膜的分子结构模型层粘连蛋白laminin第32页/共35页第三十三页，共36页。34第33页/共35页第三十四页，共36页。35第34页/共35页第三十五页，共36页。NoImage内容(nirng)总结会计学。氨基聚糖与蛋白聚糖与组织老化有关 ，随着年龄增长。关节软骨中的蛋白聚糖逐渐减少，可硫酸软骨素被硫酸角质素取代。Y可为任一氨基酸，多为Hy-pro或Hy-lys。目前已发现25种不同的链，26种胶原。前胶原分子的前肽不被切除。弹性蛋白是动脉中含量最高的细胞外基质蛋白，其基因突变可导致动脉壁平滑肌过度增殖引起动脉狭窄。有许多结合位点，可结合ECM成分或细胞。基膜的分布和主要(zhyo)组成成分是什么第三十六页，共36页。