细胞质膜细胞外基质.ppt

一、基本概念一、基本概念 细胞外被细胞外被(cell coat)又称糖萼又称糖萼(glycocalyx)概念：概念：指细胞质膜外表面覆盖的一层指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖粘多糖物质物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链共价结合的寡糖链。功能：功能：不仅对膜蛋白起不仅对膜蛋白起保护保护作用作用,而且在而且在细胞识别细胞识别中起重要作用中起重要作用。细胞外基质细胞外基质(extracellular matrix，ECM)真核细胞的细胞外结构真核细胞的细胞外结构（extracellular structures）p532 二、胶原二、胶原(collagen)胶原是胞外基质最基本结构成份之一胶原是胞外基质最基本结构成份之一，动物体动物体 内含量最丰富的蛋白内含量最丰富的蛋白（总量的总量的30以上以上）。常见的胶原常见的胶原类型及其在组织中的分布类型及其在组织中的分布 胶原及其分子结构胶原及其分子结构 胶原的胶原的合成与加工合成与加工 胶原的胶原的功能功能 P523-527 三、糖胺聚糖和蛋白聚糖三、糖胺聚糖和蛋白聚糖 糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAGs)蛋白聚糖(proteoglycan)构成亲水性凝胶 赋予组织弹性、抗压性 相关疾病：粘多糖累积病 动脉粥样硬化 肿瘤的发生、侵袭和转移 p528 四、纤粘连蛋白和层粘连蛋白四、纤粘连蛋白和层粘连蛋白 层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin)纤粘连蛋白纤粘连蛋白(fibronectin)纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）纤粘连蛋白分型纤粘连蛋白分型：纤粘连蛋白的主要功能：纤粘连蛋白的主要功能：介导细胞与ECM的粘着，调节细胞的形状和细胞骨架组织-粘着斑；在胚胎发生过程中,促进细胞的迁移和分化；在创伤修复中,促进巨噬细胞和其它的免疫细胞迁移到受损部位；在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于血管受损部位。P529-531 二二、弹性蛋白弹性蛋白(elastin)弹性蛋白弹性蛋白是弹性纤维的主要成分是弹性纤维的主要成分；主要存在于脉；主要存在于脉 管壁及肺管壁及肺。弹性纤维与胶原纤维共同存在弹性纤维与胶原纤维共同存在,分别赋予组织以分别赋予组织以 弹性及抗张性弹性及抗张性。结构特点结构特点:高度疏水的非糖基化纤维蛋白 构象呈无规则卷曲状态构象呈无规则卷曲状态;通过通过LysLys残基相互交连成网状结构残基相互交连成网状结构。富含Gly、Pro 很少羟化，无糖基化修饰 不含Gly-X-Y重复序列 p527 六、植物六、植物细胞壁细胞壁 植物细胞壁的植物细胞壁的组成组成 植物细胞壁的植物细胞壁的功能功能 增加细胞强度增加细胞强度，提供支持功能；提供支持功能；信息储存库的功能：信息储存库的功能：产生多种寡糖素作为信号物质产生多种寡糖素作为信号物质，或抵抗病或抵抗病、虫害虫害，或作为细胞生长和发育的信号物质或作为细胞生长和发育的信号物质。细胞外基质细胞外基质(extracellular matrix)结构组成：结构组成：指分布于细胞外空间指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的所构成的网络结构网络结构 主要功能：主要功能：构成支持细胞的框架构成支持细胞的框架，负责组织的构建；负责组织的构建；胞外基质三维结构及成份的变化胞外基质三维结构及成份的变化,改变细胞微环境从而改变细胞微环境从而 对细胞形态对细胞形态、生长生长、分裂分裂、分化和凋亡起重要调控作用分化和凋亡起重要调控作用 胞外基质的信号功能胞外基质的信号功能-与疾病之间关系与疾病之间关系 粘多糖累积病、坏血病、恶性肿瘤的侵袭和转移粘多糖累积病、坏血病、恶性肿瘤的侵袭和转移 p522 真核细胞的细胞外结构真核细胞的细胞外结构（extracellular structures）生物种类生物种类 细胞外细胞外 结结 构构 结构纤维结构纤维 水化基质水化基质 组组 分分 粘连分子粘连分子 动动 物物 细细 胞胞 植植 物物 细细 胞胞 细胞外细胞外 基基 质质 细胞壁细胞壁 胶原胶原 弹性蛋白弹性蛋白 纤维素纤维素 蛋白聚糖蛋白聚糖 半纤维素半纤维素伸展蛋白伸展蛋白 纤粘连蛋白纤粘连蛋白 层粘连蛋白层粘连蛋白 果胶质果胶质 常见的常见的胶原类型胶原类型及其在组织中的分布及其在组织中的分布 胶原是细胞外基质中胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白最主要的水不溶性纤维蛋白；型胶原含量最丰富型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；形成类似的纤维结构；但并非所有胶原都形成纤维；但并非所有胶原都形成纤维；型胶原纤维束型胶原纤维束,主要分布于皮肤主要分布于皮肤、肌腱肌腱、韧带及骨中韧带及骨中,具有很强的抗张强度具有很强的抗张强度;型胶原主要存在于软骨中型胶原主要存在于软骨中;型胶原形成微细的原纤维网型胶原形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组广泛分布于伸展性的组 织织，如皮肤如皮肤、血管血管、内脏等疏松结缔组织内脏等疏松结缔组织;型胶原形成二维网格样结构型胶原形成二维网格样结构,是基膜的主要成分及支架。是基膜的主要成分及支架。p523 胶原及其分子结构胶原及其分子结构 胶原纤维的基本结构单位是胶原纤维的基本结构单位是原胶原原胶原；原胶原是由三条肽链盘绕成的原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构三股螺旋结构；富含富含Gly（甘甘）,Pro（脯脯）和和Lys（赖赖）三肽重复序列：三肽重复序列：Gly-X-Y 特征性化学修饰：Pro，Lys羟基化；Lys选择性糖基化 对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；对胶原纤维的高级结构的形成是重要的；在胶原纤维内部在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈原胶原蛋白分子呈1/4交替平行交替平行 排列排列,形成形成周期性横纹。周期性横纹。p524 X：Pro；Y：Hypro/Hylys 胶原的胶原的合成与加工合成与加工 前体前体 肽链在粗面内质网合成肽链在粗面内质网合成，并形成并形成前原胶原前原胶原 (preprocollagen)(preprocollagen)；前原胶原(preprocollagen)是原胶原前体和分泌形式，在粗面内质网合成、加工与组装，经高尔基体分泌。前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶 作用作用,分别切去分别切去N N-末端前肽及末端前肽及C C-末端前肽末端前肽,成为成为原原 胶原胶原（procollagenprocollagen）；原胶原进而聚合装配成原胶原进而聚合装配成胶原原纤维胶原原纤维（collagen fibril）、胶原纤维胶原纤维（collagen fibercollagen fiber）。）。胶原的功能胶原的功能 胶原在胞外基质中含量最高胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度刚性及抗张力强度最大最大,构成胞外基质的骨架结构构成胞外基质的骨架结构；在不同组织中在不同组织中，胶原组装成胶原组装成不同的纤维形式不同的纤维形式,以适以适 应特定功能的需要应特定功能的需要，如骨和角膜；如骨和角膜；胶原胶原可被胶原酶特异降解可被胶原酶特异降解，而参入到胞外基质信号而参入到胞外基质信号 传递的调控网络中。传递的调控网络中。胶原具有促进细胞生长的作用，如肝细胞等在含有胶原的培养基上生胶原具有促进细胞生长的作用，如肝细胞等在含有胶原的培养基上生长较快。在细胞分化中，胶原基质和提纯的胶原底物具有维持并诱导长较快。在细胞分化中，胶原基质和提纯的胶原底物具有维持并诱导细胞分化的作用。细胞分化的作用。p527 胶原纤维分层排布胶原纤维分层排布，同一层同一层平行；相邻层平行；相邻层-垂直垂直 夹板样结构夹板样结构 为细胞外基质提供了一个水不溶性的框架，决定胞外基质的机械为细胞外基质提供了一个水不溶性的框架，决定胞外基质的机械性质。某一特定组织的性能通常与胶原分子的三维结构有关。性质。某一特定组织的性能通常与胶原分子的三维结构有关。糖胺聚糖糖胺聚糖 糖胺聚糖是由重复的糖胺聚糖是由重复的二糖单位二糖单位构成的长链多糖构成的长链多糖 透明质酸是透明质酸是增殖细胞和迁移细胞增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成分的胞外基质主要成分,尤其在胚胎组织中；也是蛋白聚糖的主要结构组分尤其在胚胎组织中；也是蛋白聚糖的主要结构组分 在结缔组织中起在结缔组织中起强化强化、弹性和润滑作用弹性和润滑作用 透明质酸使细胞保持彼此分离透明质酸使细胞保持彼此分离,使细胞使细胞易于运动、促进易于运动、促进 细胞迁移和增殖，并阻止细胞分化细胞迁移和增殖，并阻止细胞分化 透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)及其生物学功能及其生物学功能 二糖单位之一是氨基己糖二糖单位之一是氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖氨基葡萄糖或氨基半乳糖)，故称为糖胺聚糖；另外就是糖醛酸故称为糖胺聚糖；另外就是糖醛酸;糖胺聚糖糖胺聚糖:透明质酸透明质酸、4 4-硫酸软骨素硫酸软骨素、6 6-硫酸软骨素硫酸软骨素、硫酸皮肤素硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素等肝素和硫酸角质素等。蛋白聚糖蛋白聚糖（PG）蛋白聚糖蛋白聚糖存在于所有的结缔组织和胞外基质及存在于所有的结缔组织和胞外基质及 许多细胞表面许多细胞表面 蛋白聚糖蛋白聚糖由由糖胺聚糖与核心蛋白糖胺聚糖与核心蛋白(core protein)的丝氨酸残基的丝氨酸残基共价连接共价连接形成单体形成单体。若干蛋白聚糖单体借若干蛋白聚糖单体借连接蛋白连接蛋白以以非共价键非共价键与透与透 明质酸结合形成多聚体明质酸结合形成多聚体 蛋白聚糖的蛋白聚糖的特性与功能特性与功能 层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin)层粘连蛋白是高分子糖蛋白层粘连蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,动物胚胎动物胚胎 及成体组织的及成体组织的基膜基膜的主要结构组分之一；的主要结构组分之一；细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上；细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上；层粘连蛋白中至少存在两个不同的层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位受体结合部位：功能：层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用功能：层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用 通过通过laminin把上皮细胞固定在基膜上把上皮细胞固定在基膜上 影响细胞生长影响细胞生长、迁移迁移、分化分化，与肿瘤细胞的转移有关与肿瘤细胞的转移有关 层粘连蛋白的结构由一条重链和两条轻链构成层粘连蛋白的结构由一条重链和两条轻链构成:结构结构：由两条相似的肽链组成呈：由两条相似的肽链组成呈V字形字形,借二硫键相连借二硫键相连 形式形式：血浆纤粘连蛋白：血浆纤粘连蛋白：可溶可溶形式存在于血浆及各形式存在于血浆及各 种体液种体液，二聚体二聚体。细胞纤粘连蛋白细胞纤粘连蛋白：是多聚体：是多聚体，不溶不溶形式存在形式存在 于胞外基质及细胞表面于胞外基质及细胞表面。每条肽链为同一基因的表达产物每条肽链为同一基因的表达产物,由数个结构域构成由数个结构域构成，RGD三肽序列是为细胞识别的最小结构单位三肽序列是为细胞识别的最小结构单位 纤粘连蛋白的膜蛋白受体为纤粘连蛋白的膜蛋白受体为整合素整合素家族成员之一家族成员之一,在其细胞外功能区有与在其细胞外功能区有与RGD高亲和性结合部位高亲和性结合部位。纤维素纤维素（cellulosecellulose）纤维素微原纤维纤维素微原纤维（microfibrilmicrofibril）是由葡萄糖分子以是由葡萄糖分子以 （14）糖苷键连接起来的先行多聚体分子糖苷键连接起来的先行多聚体分子，聚集成束形成微原纤维聚集成束形成微原纤维，其走向受胞质中微观网架的影响；其走向受胞质中微观网架的影响；为细胞为细胞壁提供了抗张强度壁提供了抗张强度 半纤维素半纤维素（hemicellulosehemicellulose）:木糖木糖、半乳糖和葡萄糖等组成半乳糖和葡萄糖等组成 的高度分支的多糖的高度分支的多糖，通过氢键与微原纤维连接通过氢键与微原纤维连接。介导微原纤维彼此连接或使之与其它基质成分