细胞生物学 第四章 细胞外基质.ppt
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1、第四章 细胞外基质,(extracellular matrix,ECM),细胞外基质(extracellular matrix,ECM): 细胞外间隙中充满由多种不溶性大分子精密组装起来的错综复杂的网络结构,即细胞外基质,它是多细胞生物有机体的固有成分。 细胞外基质的成分主要包括胶原、非胶原糖蛋白、弹性蛋白以及氨基聚糖和蛋白聚糖。细胞外基质不仅对组织起支持、保护、营养作用,而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、迁移、死亡等基本生命活动密切相关。,第一节 细胞外基质的蛋白质种类、 结构和功能 第二节 细胞外基质的生物学作用 第三节 细胞外基质的受体 第四节 细胞外基质与医学,第一节 细胞外基质的
2、蛋白质种类、结构和功能,胶原 非胶原糖蛋白 弹性蛋白 氨基聚糖和蛋白聚糖,细胞外基质成分,一、 胶原(collagen),是胶原蛋白的简称,约占人体蛋白质总量的30%以上。 是细胞外基质中特化的蛋白质,遍布于各种组织细胞间,构成细胞外基质的结构框架。,胶原的分子结构 胶原蛋白的基本结构单位是胶原分子:为三条螺旋肽链盘绕成的三股螺旋结构。,胶原分子,胶原分子按相邻分子相交错四分之一长度、前后分子首尾相隔35nm的距离自我装配,成为明暗相间、直径约10nm30nm的胶原原纤维。 若干胶原原纤维再经糖蛋白粘合成为粗细不等的胶原纤维。,胶原分子,胶原的结构(左模式图,右电镜照片),链:每条链含1050
3、个氨基酸残基。甘氨酸(Gly)约占三分之一,同时富含脯氨酸(Pro)和赖氨酸(Lys)。 脯氨酸 羟脯氨酸(HyPro),赖氨酸 羟赖氨酸(HyLys),赖氨酸则选择性的糖基化。,肽链中的氨基酸组成规则呈三肽重复顺序(Gly-X-Y),其中X为Pro,Y常为HyPro 或HyLys。,胶原的类型 目前已发现的胶原有20种。其中对-型胶原了解最多(表4-1)。 、型胶原含量最丰富。 型胶原:皮肤、肌腱、韧带及骨; 型胶原:为软骨中的主要胶原成分; 型胶原:疏松结缔组织、血管壁、妊娠组织及胎盘中; 型胶原:是基膜的主要成分和支架。,每型胶原由3条相同或不同的链构成。 目前已鉴定出20多种不同的链,
4、每种链可分为若干亚型,如1()、1()、1()、1()等。 每种链各由一种基因编码。 各种链以不同方式组合成不同类型胶原。 胶原的合成与降解(自学),过度松弛皮肤症,这是1890年拍摄的“弹性皮肤人”照片,是由于胶原装配不正确引起的遗传综合征。,二、非胶原糖蛋白,存在于细胞外基质中的有数十种,纤粘连蛋白和层粘连蛋白是其主要成员。 纤粘连蛋白(fibronectin,FN) 1类型 是高分子量的糖蛋白,含糖达4.5%9.5% ,由两个或两个以上的亚单位在肽链C端形成二硫键交联。 目前至少已鉴定出了20种以上纤粘连蛋白多肽亚单位。为同一基因的编码产物。,根据存在部位的不同,分为两种。 血浆纤粘连蛋
5、白 存在部位:血浆及各种体液中。 结构:由两条相似的肽链(A链和B链)在C端以二硫键交联形成的V字形二聚体。 来源:主要来源于肝实质细胞,少量来源于血管内皮细胞。,细胞纤粘连蛋白 存在部位:细胞外基质中,能瞬时附着于细胞表面,与细胞表面特异受体结合发挥作用。 结构:为多聚体,借助于更多的链间二硫键交联成纤维束。 来源:主要由间质细胞分泌产生,如成纤维细胞、内皮细胞、软骨细胞、巨噬细胞等。 细胞FN又可分为细胞表面FN和基质FN。,纤粘连蛋白的每个亚单位由数个结构域构成,具有与细胞表面受体、胶原、纤维素和硫酸蛋白多糖高亲和性的结合部位。 细胞结构域中Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列是细胞
6、识别的最小结构单位,FN的结构模型,FN的结构模型,层粘连蛋白 (laminin,LN),1分子结构特点 LN是糖链结构最复杂的高分子糖蛋白(含糖量15%28%),具有50条左右N连接的寡糖,分子质量巨大,约850 kDa。 LN由一条重链(链)和两条轻链(、链)构成,三条肽链借二硫键交联成不对称的十字形分子。,三条短臂:各由3条肽链的N-端序列构成,每一短臂包括2个球区及2个短杆区; 长臂:由3条肽链的近C-端序列共同构成杆区;而末端的分叶状大球区仅由链C-端序列卷曲而成,是与硫酸肝素结合的部位。 LN分子中至少存在8个与细胞结合的位点。,现已确定的有11种LN分子,分别由10种亚单位(1、
7、2、3、4、5、1、2、3、1、2)中的3种以不同的组合而构成。这10种亚单位分别由10个结构基因编码。,1结构 是高度疏水的非糖基化蛋白,约含830个氨基酸残基。 由两种类型的短肽交替排列构成: 一种是疏水短肽,提供给分子以弹性 。 另一种为富集丙氨酸及赖氨酸残基的螺旋,并在相邻分子间形成交联。,三、弹性蛋白 (elastin),氨基酸组成:相似于胶原,也富含甘氨酸及脯氨酸,但很少含羟脯氨酸,不含羟赖氨酸。 弹性蛋白:呈无规则卷曲,也不发生糖基化修饰。 装配: 短肽合成后,以可溶性前体分泌到细胞外基质中; 在靠近质膜处肽链之间通过赖氨酸残基互相交联,装配成弹性纤维,形成富有弹性的网络结构。,
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