細(xì)胞外基質(zhì)課件

1、關(guān)于細(xì)胞外基質(zhì)第一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix，EM):在細(xì)胞之間尚存在有非細(xì)胞性的細(xì)胞間物質(zhì),它們是由一蛋白和多糖分子構(gòu)成的精密有序的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這些存在于細(xì)胞間的大分子結(jié)構(gòu)稱為。第二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞外被的不同點： 細(xì)胞基質(zhì)是通過細(xì)胞質(zhì)膜中的細(xì)胞外基質(zhì)受體結(jié)合； 細(xì)胞外被是通過質(zhì)膜中的糖蛋白和糖質(zhì)伸出的糖鏈組成； 細(xì)胞外基質(zhì)是細(xì)胞分泌物在細(xì)胞附近構(gòu)成的精密結(jié)構(gòu)。動物：細(xì)胞外基質(zhì)因組織種類不同而不同起細(xì)胞連接、行動支持、對細(xì)胞分化、增殖.植物： 沒有細(xì)胞基質(zhì)，有細(xì)胞壁第三張，PPT共五十七

2、頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 細(xì)胞外基質(zhì)的化學(xué)組成細(xì)胞外基質(zhì)(EM)多糖：糖胺聚 (glycosaminoglycan,GAG) 蛋白聚糖(proteoglycan) 纖維蛋白結(jié)構(gòu)作用:膠原(Collagen) 彈性蛋白(elatin)粘合作用:纖連蛋白(fibronectin) 層粘連蛋白(laminin) 第四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、多糖的分子結(jié)構(gòu)糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG) 糖鏈?zhǔn)怯啥菃卧貜?fù)連接，不分支； 二糖中一個糖列基是氨基糖，大都硫酸化。 N-乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine) N-乙酰半乳糖(acetylga

3、lactosamine) 二糖中另一個基為糖醛酸(uronic acid)即葡糖醛酸(glucuronic acid)或艾杜糖醛酸(iduronic acid) 糖殘基上帶有羧基或硫酸基，故GAG呈強(qiáng)負(fù)電性；第五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月糖胺聚糖的四種類型: 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid) 硫酸軟骨素(chondroitin sulfate)和 硫酸皮膚素(dermatan sulfate) 硫酸類肝素(heparan sulfate)和肝素(heparin) 硫酸角質(zhì)素(keratan sulfate) 第六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 GAG的特性

4、： 多糖鏈不折屈，不形成球形結(jié)構(gòu)，成充分展開構(gòu)象。 GAG具有高度親水性，濃度低即可形成凝膠。 糖鏈帶有大量負(fù)電荷，吸引陽離子，對滲透壓具有很 大的影響。 具有高膨脹壓，可耐受很大的壓力。第七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氨基聚糖透明質(zhì)酸硫酸軟骨素硫酸皮膚素硫酸乙酰肝素肝素硫酸角質(zhì)素二糖單位葡萄糖醛酸N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖半乳糖，N-乙酰葡萄糖硫酸基00.2-2.31.0-2.00.2-3.02.0-3.00.9-1.8分布組織結(jié)締組織、皮膚、軟骨、玻璃

5、體、滑液軟骨、角膜、骨、皮膚、動脈皮膚、血管、心、心瓣膜肺、動脈、細(xì)胞表面肺、肝、皮膚、肥大細(xì)胞軟骨、角膜、椎間盤第八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月透明質(zhì)酸 (hyaluronic acid，HA)： 分子結(jié)構(gòu)最簡單，唯一不含硫酸 GAG中進(jìn)化最早 由25000多個二糖單元重復(fù)連接而成。 存在于動物所有組織和體液中 早期胚胎中最豐富 不是由細(xì)胞分泌物，是質(zhì)膜中的酶復(fù)合物直接從細(xì)胞表面聚合出的分子鏈 不與蛋白質(zhì)共價結(jié)合形成第九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月透明質(zhì)酸的功能在成體組織

6、和關(guān)節(jié)中抵御壓力； 在胚胎發(fā)育中起空隙填充物的作用，使結(jié) 構(gòu)保 持一定的形狀； 為形成組織結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備空間； 起潤滑劑的作用 傷口愈合。第十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月其它GAG與透明質(zhì)酸的不同 含硫酸基； 含有不同的二糖單元，排列順序更加復(fù)雜； 鏈短； 與蛋白質(zhì)共價結(jié)合形成蛋白聚糖； 細(xì)胞內(nèi)合成，通過外排分泌到細(xì)胞外。第十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白聚糖：是糖氨聚糖(除透明質(zhì)酸外)與核心蛋白質(zhì)(core protein)的共價結(jié)合物。 分子結(jié)構(gòu) 聚合素(Aggrecan)：以透明質(zhì)酸為中軸 結(jié)合成巨大的多體復(fù)合體

7、； 透明粘合蛋白(hyaladherin)：兩個連接蛋 白和透明質(zhì)酸相結(jié)合，中介的連接蛋白。 第十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 合成和類型 核心蛋白肽鏈?zhǔn)谴謨?nèi)網(wǎng)上的核糖體 上合成,進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)； 多糖鏈在高爾基復(fù)合囊腔中裝配到 核心蛋白的絲氨酸殘基(常有Ser- Gly-X-Gly序列)上； 第十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月合成過程：一個專一的連接四糖(linked tetrasaccharide)+核心蛋白的絲氨酸殘基上

8、，作為多糖鏈生物引子；Golgi body中的專一性糖基轉(zhuǎn)移酶(glycosyltransferases)的作用下糖基被依次加接，形成GAG糖鏈。對所合成的重復(fù)二糖單位進(jìn)行硫酸化及差向異構(gòu)化(epimerization)修飾。 第二十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白聚糖的功能：決定于其核心蛋白和GAG的性質(zhì)。（1）滲濾作用： 蛋白聚糖在細(xì)胞間形成一個水化空間，GAG鏈 構(gòu)成的凝膠具有重返選擇篩的作用。由蛋白聚糖 組成的腎小球基膜；（2）細(xì)胞間化學(xué)信號傳遞： 同細(xì)胞分泌出的信號分子結(jié)合 （3）調(diào)節(jié)分泌蛋白的活性： 使分泌蛋白固定在分泌部位附近。（4）細(xì)胞表面的輔受體 第二十一張，P

9、PT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、纖維蛋白多細(xì)胞動物的細(xì)胞外基質(zhì)的組成： 基質(zhì)成分：由糖類物質(zhì)構(gòu)成 纖維成分：由纖維蛋白組成 纖維成分：細(xì)胞外基質(zhì)中的骨架 構(gòu)成纖維蛋白：膠原 彈性蛋白 纖連蛋白 層粘連蛋白 第二十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膠原(collagen)：是胞外基質(zhì)最基本的成分之一，也是動物體含量最豐富的蛋白，是胞外基質(zhì)中最主要的水溶性蛋白。 膠原是動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì) 遍布于體內(nèi)各種器官和組織， 細(xì)胞外基質(zhì)中的框架結(jié)構(gòu)， 可由成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞及某些上皮細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外。第二十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，P

10、PT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原膠原的結(jié)構(gòu) 由原膠原交聯(lián)而成，原膠原是三條肽鏈形成的三股螺旋，含有三種結(jié)構(gòu)：螺旋區(qū)，非螺旋區(qū)及球形結(jié) 構(gòu)域。 原膠原的每條鏈由重復(fù)的Gly-X-Y序列構(gòu)成。X=pro，Y=hyp或hyl，Gly-X-Y序列使鏈卷曲為左手螺旋。三股鏈再繞成右手超螺旋。 第二十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膠原及其分子結(jié)構(gòu) 膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原 在膠原纖維內(nèi)部,原膠原蛋白分子呈1/4 交替平行排列,形成周期性橫紋。 第二十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月膠原的分泌與裝配 包括合成、分泌、修飾

11、過程 合成、修飾 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上合成,最初合成前體肽鏈 鏈 (pro chain); 肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,前體鏈帶有信號序列和前肽 前肽鏈中的脯氨酸和賴氨酸殘基分別被羥化為羥脯氨酸和羥賴氨酸， 每一條前鏈與其它兩條鏈通過羥基形成的氫鍵相互結(jié)合，構(gòu)成3股螺旋的前膠原分子。 第二十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月裝配、分泌 起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，經(jīng)高爾基體裝配完成，被包 裝到分泌泡中分泌到胞外。 在胞外前肽被切除，前膠原膠原分子膠 原原纖維膠原纖維。第三十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年

12、6月膠原纖維的分子間和分子內(nèi)交聯(lián) 第三十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月影響膠原纖維裝配的因素 羥基化作用： 膜結(jié)合的脯氨酰-4羥化酶及脯氨酰-3羥化酶的催化 維生素C是這兩種酶所必需的輔助因子,缺乏導(dǎo)致膠原的羥化反應(yīng)不能充分進(jìn)行,不能形成正常的膠原原纖維,結(jié)果非羥化的前鏈在細(xì)胞內(nèi)被降解。 基因突變 型膠原基因突變:骨發(fā)生不全，易骨折； 型膠原基因突變:軟骨發(fā)生異常,骨和軟骨的畸形； 型膠原基因突變:皮膚和血管脆弱，關(guān)節(jié)過于滑動。 膠原分子間的橫鍵數(shù)量 第三十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月“彈性皮膚人”:是由于膠原裝配

13、不正確引起的遺傳綜合癥。在某些個體中，由于膠原酶缺陷而引起，因為膠原酶缺陷，不能將前膠原轉(zhuǎn)變成膠原。第三十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月彈性蛋白（elastin） 彈性蛋白纖維網(wǎng)絡(luò)賦予組織有彈性。 如，皮膚、大動脈血管、肺、韌帶等。彈性蛋白的基本亞單位地：原彈性蛋白(troelastin)第三十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月彈性蛋白的構(gòu)成 ：由二種類型短肽段交替排列構(gòu)成 一種是疏水短肽賦予分子有彈性； 另一種短肽為富丙氨酸及賴氨酸殘基的螺旋，負(fù) 責(zé)在相鄰分子間形成交聯(lián)。彈性蛋白的氨基酸組成：富于甘氨酸及脯氨酸,很 少含羥脯氨酸,不含羥賴氨酸,沒有Gly-X-Y序列。

14、彈性蛋白分子間的交聯(lián)比膠原更復(fù)雜。通過賴氨 酸殘基參與的交聯(lián)形成富于彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第三十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月非膠原性粘合蛋白(細(xì)胞外基質(zhì)中的粘著蛋白 ) 纖連蛋白(fibronectin)和層粘連蛋白(laminin) 纖連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N) 大型的糖蛋白，存在于所有脊椎動物， 含糖4.59.5，糖鏈結(jié)構(gòu)以組織細(xì)胞來源及分化狀態(tài)而異。 第三十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月FN可將細(xì)胞連接到細(xì)胞基質(zhì)上。各種FN均由相似的亞單位（220KD左右）組成。 血漿FN（450KD）是由二條相似的肽鏈在C端借二硫鍵聯(lián)成的V字形二聚體。第三十九張，PP

15、T共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月FN的結(jié)構(gòu)每一個亞基長約2500個AA殘基，亞基多肽鏈折疊成5- 6個棒狀和球形功能區(qū)，功能區(qū)之間的連接部位可折 屈，對蛋白酶敏感多肽鏈含有三種重復(fù)序列，、型組件， 型 組件是最主要。型重復(fù)中含有一專一的三肽序列, -Arg-Gly-Asp(RGD,為與細(xì)胞表面某些整合素受體識別與結(jié)合的部位。化學(xué)合成的RGD三肽可抑制細(xì)胞在FN基質(zhì)上粘附。第四十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月層粘連蛋白（laminin，LN）一種大型的糖蛋白,與型膠原一起構(gòu)成 基膜,是胚胎發(fā)育中出現(xiàn)最早的細(xì)胞外基質(zhì)成分。由一條重鏈（

16、）和二條輕鏈（、） 借二硫鍵交聯(lián)而成，外形呈十字形，三條短臂各 由三條肽鏈的N端序列構(gòu)成。每一短臂包括二個球區(qū)及二個短桿區(qū)，長臂也由桿區(qū)及球區(qū)構(gòu)成。LN是含糖量很高(占15-28)的糖蛋白，具有50條左右N連接的糖鏈，是迄今所知糖鏈結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的糖蛋白。而且LN的多種受體是識別與結(jié)合其糖鏈結(jié)構(gòu)的。第四十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基膜是上皮細(xì)胞下方一層柔軟的特化的細(xì)胞外基質(zhì)，也存在于肌肉、脂肪和許旺細(xì)胞(schwann cell)周圍。它不僅僅起保護(hù)和過濾作用，還決定細(xì)胞的極性， 影響細(xì)胞的代謝、存活、遷移、增殖和分化。基膜中除L

17、N和型膠原外,還具有entactin、perlecan、decorin等多種蛋白,其中LN與entactin (also called nidogen)形成1:1緊密結(jié)合的復(fù)合物，通過nidogen與型膠原結(jié)合。細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞的相互關(guān)系 第四十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月整聯(lián)蛋白(integrin) 整聯(lián)蛋白屬整合蛋白家族， 是細(xì)胞外基質(zhì)受體蛋白結(jié)構(gòu)跨膜的異質(zhì)二聚體，兩個非共價結(jié)合的跨膜亞基， 即和亞基所組成。每個亞基的細(xì)胞外是球形的頭部，露出脂雙分子層約20nm。頭部可同細(xì)胞外基質(zhì)蛋白結(jié)合，而細(xì)胞內(nèi)的尾部同肌動蛋白相連 第四

18、十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月整聯(lián)蛋白功能：跨膜接頭在細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白骨架之間起雙向聯(lián)絡(luò)作用， 細(xì)胞外基質(zhì)同細(xì)胞內(nèi)的骨架網(wǎng)絡(luò)連成一個整體， 同時還具有將細(xì)胞外信號向細(xì)胞內(nèi)傳遞的作用 第四十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、細(xì)胞表面的粘著因子 （cell adhesion molecule，CAM）同種類型細(xì)胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細(xì)胞與細(xì)胞間的粘連是由特定的細(xì)胞粘連分子所介導(dǎo)的。粘連分子的特征粘連分子均為整合膜蛋白,在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架成 分相連；多數(shù)要依賴Ca2+或Mg2+才起作用。粘連分子類型及細(xì)胞間粘著方式第五十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月粘連類型鈣粘素（Cadherins）選擇素（Selectin）免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF)整合素（Integrins）質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導(dǎo)細(xì)胞間的粘著。第五十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鈣粘素 Cadherins： 屬同親性依賴Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白，介導(dǎo)依賴 Ca2+的細(xì)胞粘著和從ECM到細(xì)胞質(zhì)傳遞信號。