第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用

医学细胞生物学第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用功能：黏连；支持；改变细胞微环境；信号功能。影响细胞的增殖、分化、存活、和死亡。类型：胶原、层黏连蛋白和纤连蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白及植物细胞壁。概念：细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的精密有序的网络结构。医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分包括的大分子结构表现形式细胞外基质凝胶样基质氨基聚糖蛋白聚糖纤维网架胶原弹性蛋白纤连蛋白层粘蛋白结构作用黏着作用医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•一、氨基聚糖与蛋白聚糖•（一）氨基聚糖是由重复的二糖单位构成的直链多糖氨基聚糖重复二糖单位每个二糖单位所含硫酸基组织分布透明质酸葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基葡萄糖0结缔组织、皮肤、软骨、滑液、玻璃体硫酸软骨素葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基半乳糖0.2~2.3软骨、角膜、骨、皮肤、动脉硫酸皮肤素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸-N-乙酰氨基半乳糖1.0~2.0皮肤、血管、心、心瓣膜硫酸乙酰肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸-N-乙酰氨基葡萄糖0.2~3.0肺、动脉、细胞表面肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸-N-乙酰氨基葡萄糖2.0~3.0肺、肝、皮肤、肥大细胞硫酸角质素半乳糖-N-乙酰氨基葡萄糖0.9~1.8软骨、角膜、椎间盘医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•（二）蛋白聚糖是由氨基聚糖和核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物•1.分子结构医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•2.在内质网中合成并装配•1)内质网腔内装配多糖，由专一的连接四糖结合到丝氨酸残基，再依次加接•2)氨基酸序列和糖链具有多态性•3)有些蛋白聚糖也是质膜的整合成分(连接素)医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•(三)氨基聚糖与蛋白聚糖的功能•1.使组织具有弹性和抗压性•2.对物质转运有选择渗透性•3.角膜中蛋白聚糖具有透光性•4.氨基聚糖有抗凝血作用•5.细胞表面的蛋白聚糖有传递信息作用•6.氨基聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•（四）氨基聚糖和蛋白聚糖与疾病•1.降解异常——异常堆积——粘多糖累积病•2.含量比例异常——脂类沉积——动脉粥样硬化•3.分泌总量增多，硫酸化水平降低——促进肿瘤细胞迁移增殖——肿瘤增殖、侵袭、转移等医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•二、胶原与弹性蛋白•（一）胶原是细胞外基质中的骨架结构•人体内含量最丰富的蛋白质•1.分子结构：三条a-多肽链盘绕而成，多肽链基本由Gly-X-Y规律的三肽重复序列构成•2.多种a链，以不同方式组成多种胶原•3.前体肽链——去信号肽——两端加前肽——羟化修饰——C端交联为前胶原——分泌到胞外——切除前肽——自我装配为胶原原纤维——胶原纤维医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•二、胶原与弹性蛋白•（一）胶原是细胞外基质中的骨架结构•人体内含量最丰富的蛋白质•1.分子结构：三条a-多肽链盘绕而成，多肽链基本由Gly-X-Y(X=pro，Y=hyp或hyl)规律的三肽重复序列构成•2.多种a链，以不同方式组成多种胶原•3.前体肽链——去信号肽——两端加前肽——羟化修饰——C端交联为前胶原——分泌到胞外——切除前肽——自我装配为胶原原纤维——胶原纤维医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分医学细胞生物学合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。在RER上合成，形成三股螺旋之前于Pro及Lys残基上进行羟基化修饰。羟化反应的催化剂为脯氨酰4羟化酶和脯氨酰3羟化酶。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子，VC缺乏导致坏血病。交联：交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。医学细胞生物学原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，组织僵硬老化。类型：已知至少19种胶原，由不同的结构基因编码。I、II、III、V、XI型胶原为有横纹的纤维形结构。功能：参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•（二）弹性蛋白是构成细胞外基质中弹性纤维的主要成分•构成细胞外基质中弹性纤维网络的主要成分•高度疏水的非糖基化纤维蛋白，很少羟化•呈无规则卷曲•由疏水性短肽和富含A,K残基的a螺旋短肽交替排列构成•与由糖蛋白构成的微原纤维一起构成弹性纤维医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•三、细胞外基质中的非胶原性黏合蛋白•（一）纤连蛋白•1.分子结构：高分子糖蛋白，包含多个结构域医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•2.纤连蛋白的功能：•介导细胞与细胞外基质间的黏着,进而调节细胞的形状和细胞骨架的组织，促进细胞铺展•纤连蛋白与细胞的迁移•纤连蛋白在组织创伤修复中的作用,纤连蛋白促进巨噬细胞和其它免疫细胞迁移到受损部位医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•（二）层粘连蛋白是胚胎发育过程中最早出现的细胞外基质成分•1.分子结构•abg三条多肽链组成的异三聚体•含有多个结构域•一个长臂，三个短臂的不对称十字形医学细胞生物学第一节细胞外基质的主要组成成分•2.层粘连蛋白的功能•基底膜的主要组成成分•细胞识别，黏附，迁移，分化相关•发育早期保持细胞极性•促进神经元轴突的生长•3.层粘连蛋白与疾病医学细胞生物学第二节基底膜•一、基底膜的分布•细胞外基质特化形成的柔软、坚韧的网膜结构•上皮细胞和内皮细胞的基底部•肌细胞、脂肪细胞、雪旺氏细胞周围医学细胞生物学第二节基底膜•二、基底膜的组成成分•1.IV型胶原——构成基本二维网络•2.层粘连蛋白——组装为二维网络•3.内联蛋白——连接IV型胶原网络和层粘连蛋白网络，还协助其他成分的结合•4.渗滤素——蛋白聚糖，在肾小球基底膜中有筛滤作用医学细胞生物学第二节基底膜医学细胞生物学第二节基底膜•三、基底膜的生物学功能•支撑——上皮细胞•连接——上皮组织与结缔组织•屏障——选择性通透分子和细胞•影响细胞形态、极性、代谢、存活、增殖分化、迁移等医学细胞生物学第三节细胞外基质与细胞间的相互作用•一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响•1.影响细胞形态结构•2.影响细胞生存死亡•3.影响细胞增殖分化•4.影响细胞迁移•二、细胞对细胞外基质的影响•1.细胞分泌细胞外基质•2.细胞控制细胞外基质成分的降解