细胞间多糖和蛋白质课件

细胞外基质

(extracellularmatrix)主要内容1.细胞外基质的概念及组成2.糖胺聚糖的结构和分类3.透明质酸的功能和特征4.蛋白聚糖的合成过程和功能5.胶原的分子结构及装配过程6.弹性蛋白、纤连蛋白及层连蛋白7.整联蛋白的结构及功能8.植物细胞壁和细菌细胞壁的组成

分布于细胞外空间，由动物细胞分泌的蛋白质和多糖构成的精密有序的网络结构。细胞外基质定义：

功能：

对细胞支持、连接、保护、营养与细胞各种生命活动有关与组织细胞病理过程有关（创伤修复、纤维化、细胞恶变侵润转移）来源：成纤维细胞（主）特化组织细胞玻尿酸第一节

细胞外基质的化学组成

动物结缔组织中细胞外基质最发达。

凝胶样基质：多糖：糖胺聚糖、蛋白聚糖细胞外基质结构作用：胶原、弹性蛋白纤维蛋白：粘合作用：纤连蛋白、层连蛋白（非胶原糖蛋白）7胶原纤粘连蛋白层粘连蛋白蛋白聚糖细胞外基质

上皮细胞基底膜

巨噬细胞成纤维细胞蛋白多糖胶原纤维弹性纤维肥大细胞结缔组织中的细胞外基质

重复二糖单位构成的直链多糖,多数糖基硫酸化并带有羧基，呈强负电性，增大渗透压。艾杜糖醛酸N-乙酰半乳糖-4-硫酸硫酸皮肤素二糖重复单位结构：最简单

不含硫酸

链较长

不与蛋白质共价结合成蛋聚糖

不是细胞分泌出去形态：呈无规则卷曲状透明质酸（hyaluronicacid，HA）二糖单位N-乙酰氨基葡萄糖葡萄糖醛酸

5000－10000个二糖重复单位-1,3连接组成N-乙酰氨基葡萄糖葡萄糖醛酸透明质酸（hyaluronicacid,HA）功能：A.在成体组织和关节中抵御压力;B.在胚胎发育中起填充物的作用；C.为形成组织结构准备空间；D.润滑作用;E.伤口愈合作用。（二）蛋白聚糖(proteoglycan,PG）

（1）组成结构：糖胺聚糖核心蛋白共价结合一条核心蛋白可结合100条以上相同或不同的糖胺聚糖蛋白聚糖单体蛋白聚糖单体蛋白聚糖单体连接蛋白透明质酸

蛋白聚糖多聚体非共价糖胺聚糖核心蛋白透明质酸形成巨大多聚体（2）蛋白聚糖的合成

核心蛋白在糙面内质网上核糖体合成，高尔基体内装配直链多糖（GAG）。硫酸化、异构化修饰。核心蛋白Ser－连接四糖－[糖基]n在糖基转移酶作用下合成糖链四糖[糖基]nSer核心蛋白

蛋白聚糖的分子特性及组织分布二纤维蛋白（一）胶原（collagen）

高度特化、不溶性的纤维蛋白家族。体内含量最多的蛋白(25%)。分布于各种组织细胞间。不同组织中胶原的含量差别很大。成纤维细胞、成骨细胞、软骨细胞合成分泌。胶原纤维束胶原胶原是三条α多肽链形成的三股螺旋，长300nm,直径1.5nm,富含Gly,Pro和Lys胶原的每条链由重复的Gly-X-Y序列构成。（X=pro，Y=hyp或hyl）Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋。三股链再绕成右手超螺旋。胶原分子结构（2）胶原原纤维（collagenfibril）

不同的胶原分子首尾相隔35nm,相邻分子相错1/4长度阶梯式有序排列，侧向间共价结合，彼此交联聚合形成直径不同（10~300nm）长短不等（150~数百μm)的细纤维束。胶原分子胶原分子胶原原纤维胶原纤维胶原原纤维形成胶原原纤维胶原纤维束胶原分子胶原原纤维胶原纤维赖氨酸残基横联共价结合（3）胶原纤维AssemblyofcollagenfibersbeginsintheERandiscompletedoutsidethecellAbnormalitiesincollagenscancauseseriousdisorders.2、胶原的类型I型:皮肤、肌腱、韧带、骨中II型：软骨III型:血管壁、疏松结缔组织中IV型：基膜有25种不同的链，每种链由一种基因编码。每型胶原由3条相同或不同的链构成。3、胶原的合成装配与降解来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等合成：细胞内（细胞核-内质网-高尔基体-分泌小泡）装配：细胞外降解：细胞外胶原分子的合成切去信号肽、N端和C端有前肽(前-链)。高尔基体羟基化、糖基化形成二硫键，以氢键连接形成三股螺旋的前胶原。前胶原合成后分泌进入细胞间隙中切去前肽，形成直径1.5nm、长300nm的胶原分子前肽的功能：诱导装配，分泌前防止交联成胶原原纤维胶原的形成胶原分子胶原原纤维胶原纤维胶原的生物合成链基因细胞核hnRNAmRNA。粗面内质网-核糖体前体肽链内质网腔：切去信号肽前体链两端有前肽前链。内质网/高尔基体内：羟基化、糖基化、三股螺旋C端前肽以二硫键连接形成前胶原分子。细胞外基质：切去前肽胶原分子自我装配胶原原纤维胶原纤维

为什么几百年前，远航的船员大多会因为大出血而丧命？羟基化作用基因突变胶原分子间横键的数量原纤维结合胶原的作用4、影响胶原纤维装配的因素5胶原的功能皮下结缔组织中，胶原成柳条状有多向抗张性。肌腱中沿应力主轴平行成束排列，具韧性、抗张性。Ⅲ型胶原组成纤维网络，包围于骨骼肌和平滑肌细胞周围。Ⅳ型胶原构成各种上皮细胞基膜的网架结构。在成熟的骨骼、角膜和横膈肌腱中，形成有序的胶合板样结构。

胶原经细胞表面受体介导与细胞骨架相互作用。

6胶原的发生与疾病

遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常，如成骨发育不全综合症病理性纤维化：胶原表达过度，分配比例失调，如肝硬化免疫性胶原病：类风湿性关节炎、肾炎胶原纤维形成异常：坏血病

曾经的窈窕淑女失去了什么？由二类短肽交替排列构成:一种是疏水短肽，赋予分子以弹性；另一种为富丙氨酸Ala及赖氨酸Lys残基的α螺旋，负责在相邻分子间交联，形成网状结构。（二）、弹性蛋白(elastin)是弹性纤维的主要成分。弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白。具有两个明显的特征: 构象呈无规则卷曲状态； 通过Lys残基相互交连成网状结构。

弹性蛋白疏水性短肽交联短肽(富含Lys)弹性蛋白伸长回缩构象：无规则卷曲状态相互交联弹性疏松网络弹性蛋白微原纤维壳（糖蛋白）弹性纤维三非胶原性黏合蛋白

细胞外基质中一类多功能大分子。发现数十种。共同特点：既可以与细胞结合又可以与细胞外基质中其他大分子结合，使细胞与细胞外基质粘着，是细胞外基质的组织者。纤连蛋白层连蛋白主要包括：（一）纤连蛋白(fibronectin,FN)1.纤连蛋白：高分子量糖蛋白，含糖4.5%~9.5%。亚单位约2500个氨基酸，羧基末端二硫键形成二聚体，呈V字型。RGDFN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的各种FN受体识别与结合的最小结构单位,如RGD(Arg-Gly-Asp)三肽序列，为与细胞表面某些整合蛋白受体（如α3ß1、α5ß1、αVß1)识别与结合位点。RGD三肽序列Arg-Gly-Asp(精aa-甘aa-天冬aa)纤连蛋白将细胞连接到细胞外基质上（粘合斑）纤连蛋白的功能1.血浆纤粘连蛋白参与血凝、创伤愈合，增强吞噬细胞的功能。2.介导细胞与细胞外基质之间粘着。3.维持细胞形态，调控增殖，迁移，分化等。2、层连蛋白(laminin)

基膜主要结构成分，高分子糖蛋白(820kD)。

α链β链γ链短臂球区细胞表面受体结合部位Ⅳ型胶原结合部位神经轴突表面受体结合部位硫酸肝素结合部位

α(重链)β(轻链)γ(轻链)不对称十字形1.基膜主要成分。2.RGD三肽序列黏附细胞。3.调节细胞粘附、迁移、增殖分化。

层连蛋白功能Basallaminea3、基膜与层连蛋白基膜：动物上皮细胞层基部的下方均具有一薄层细胞外基质（40-120nm)，此层结构称为基膜。在结构上，基膜把细胞与其下方的结缔组织分开。基膜的结构与组成：多种成分组成，包括IV型胶原、渗滤素、层连蛋白和哑铃蛋白。基膜上皮BLEC

鸡胚角膜基膜的扫描电镜图E：上皮细胞BL：基膜C：胶原上皮细胞层下的基膜模式图

上皮细胞的质膜

透明层

致密层

网织层

基膜厚约50nm基膜的分布情况示意图腔结缔组织基膜基膜基膜结缔组织肌细胞质膜上皮细胞内皮细胞尿液血液基膜的分子结构模型IV型胶原层连蛋白渗滤素哑铃蛋白基膜的功能：除在上皮与结缔组织间具有结构连接作用外，其它功能：A：分子筛滤作用，如肾小球中的基膜对原尿中的分子进行过滤。B：细胞筛选作用：基膜对细胞运动起选择屏障作用，如基膜阻止下方结缔组织中的成纤维细胞与上皮细胞接触，却不能阻止巨噬细胞、淋巴细胞的穿过。C：组织再生：基膜可为再生细胞提供支架，让他们沿其迁移，在受伤组织的再生过程中发挥重要作用。D：细胞导游：早期胚胎的形态发生过程中，广泛细胞迁移现象，基膜在引导细胞迁移活动中发挥重要作用。

4、整联蛋白(integrin)：

跨膜糖蛋白，外连细胞外基质或细胞，胞内连细胞骨架。配体：纤连蛋白、层连蛋白、胶原等。结构：α亚基

β亚基RGD三肽序列

膜整联蛋白在细胞与细胞外基质相互关系中的作用整联蛋白是大多数基质蛋白如胶原、纤连蛋白、层黏连蛋白等的受体。整联蛋白为一大类跨膜糖蛋白，外连细胞外基质，内连细胞骨架。整联蛋白的功能：

1、细胞外基质与细胞骨架连接的桥梁2、激活细胞反应（细胞运动、细胞分化、凝血、白细胞反应）3、激活细胞内的信号转导途径：细胞外基质影响细胞的各种活动，如运动、代谢、发育和分化等，都要通过整联蛋白。细胞外基质的功能功能：1.细胞生长2.细胞分裂3.细胞分化4.细胞运动5.细胞迁移6.细胞识别7.细胞粘着8.细胞代谢第二节

植物细胞壁

从化学组成、结构、发生来源看，植物细胞壁相当于动物细胞的细胞外基质。细胞壁由外向内分为：中胶层（middlelammela)、初生壁（primarywall)、次生壁(secondarywall)，叶肉细胞无次生壁细胞壁的主要成分为纤维素，纤维素分子是由纤维二糖链结成的多糖链。若干纤维素分子组成微原纤维，若干层方向交错的微原纤维片层组成细胞壁。纤维素分子排列的方向受细胞皮质中微管控制。植物细胞壁与植物细胞的生长、发育、分裂、分化以及物质吸收都有极为密切的关系。植物细胞壁结构示意图中胶层初生壁质膜纤维素果胶质半纤维素

第三节

细菌细胞壁主要成分是肽聚糖，肽聚糖层由N-乙酰葡糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）二糖单元连接成的糖链构成。NAM—NAG—NAM—NAG—NAM—NAG—NAM—NAG—NAMNAM—NAG—NAM—NAG—NA