細胞外基質(zhì)作用機理PPT學習教案

1、會計學1第1頁/共40頁機體的各種組織和器官都是由細胞核細胞外基質(zhì)（ECM）共同組成的。 第2頁/共40頁骨細胞、軟骨組織和結(jié)締組織細胞外基質(zhì)的掃描電鏡照片左：骨細胞； 中：軟骨組織； 右：結(jié)締組織ECM的成分及組裝形式由所產(chǎn)生的細胞決定，并與組織的功能相適應。如：角膜、肌腱。不同組織的細胞分泌形成的ECM在特性上有顯著的差異 。能夠分泌和形成ECM的主要細胞類群是成纖維細胞和少數(shù)其他特化組織的細胞。第3頁/共40頁ECM是細胞外大分子構(gòu)成的高度的有組織的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。影響細胞的存活、死亡、增殖和分化。包括：膠原collagen、非膠原糖蛋白non-collagen glycoprotein、氨基

2、聚糖與蛋白聚糖proteoglycan、彈性蛋白elastin等。第4頁/共40頁 主要成分：不溶性的各類纖維（膠原和彈性蛋白）+可溶性的多聚體蛋白分子（蛋白聚糖和糖蛋白）。第5頁/共40頁 第6頁/共40頁第7頁/共40頁n 類型：已知至少20種膠原，由不同的結(jié)構(gòu)基因編碼。n I、II、III、V、XI型膠原為有橫紋的纖維形結(jié)構(gòu)。第8頁/共40頁各類膠原都有兩個共同的特點 都是由三條肽鏈組成；各類膠原蛋白的氨基酸組成完全不同，這在其他蛋白質(zhì)中從未發(fā)現(xiàn)過。第9頁/共40頁分子結(jié)構(gòu)：膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原。其肽鏈的一級結(jié)構(gòu)具有(Gly-x-y)n重復序列， 其中x常為脯氨酸(Pro)，

3、y常為羥脯氨酸(Hypro)或羥賴氨酸(Hylys)。原膠原是由三條-肽鏈組成的纖維狀蛋白質(zhì)， 相互擰成三股螺旋狀構(gòu)型， 長300nm， 直徑。第10頁/共40頁新生兒的膠原交聯(lián)程度低而易于抽提。老年人膠原交聯(lián)程度高，組織僵硬老化。 第11頁/共40頁電鏡照片所示的是雞胚胎結(jié)締組織的膠原纖維; 圖解是膠原的分子結(jié)構(gòu)。 第12頁/共40頁第13頁/共40頁 脊椎動物中膠原的合成、裝配與分泌膠原蛋白是在膜結(jié)合核糖體上起始合成的，然后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工修飾和裝配，最后分泌到細胞外基質(zhì)中 第14頁/共40頁 膠原裝配的主要步驟由前體肽裝配成前膠原時，是通過分子內(nèi)的交聯(lián)完成的。而由膠

4、原裝配成膠原原纖維(collagen fibril)則是通過分子間的交聯(lián) 第15頁/共40頁第16頁/共40頁過度松弛皮膚癥 這是1890年拍攝的“彈性皮膚人”的照片，是由于膠原裝配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。p如果編碼膠原的基因發(fā)生突變，將導致膠原病。若影響到膠原纖維的正確裝配，皮膚和其它各種結(jié)締組織就會因此降低強度而變得非常的松弛。 第17頁/共40頁是細胞外基質(zhì)成分的組織者，具有分別與細胞及其他ECM成分結(jié)合的多個結(jié)構(gòu)域。：使細胞與ECM相互黏附，同時介導細胞的運動遷移，并在細胞分化和創(chuàng)傷修復中起重要作用。類型：纖黏

5、連蛋白、層黏連蛋白、親玻纖黏連蛋白 、 軟 骨 黏 連 蛋 白 、 凝 血 酶 應 答 蛋 白 和 v o n willebrand因子等。第18頁/共40頁FN是一種大的纖維狀糖蛋白，由是一種大的纖維狀糖蛋白，由兩個亞單位構(gòu)成二聚體，兩條肽鏈兩個亞單位構(gòu)成二聚體，兩條肽鏈的的C端以二硫鍵共價相連，形成端以二硫鍵共價相連，形成“V”形分子。形分子。 第19頁/共40頁 FN是一種高相對分子質(zhì)量的粘附性的糖蛋白，廣泛存在于動物界， 包括海綿、海膽及哺乳動物類。每個FN亞基上有與膠原、細胞表面受體、血纖蛋白和硫酸蛋白多糖高親和結(jié)合的位點 。 RGD序列: FN中與細胞結(jié)合的結(jié)構(gòu)域中的Arg-Gly

6、-Asp三肽序列 第20頁/共40頁fibronectin dimer第21頁/共40頁第22頁/共40頁第23頁/共40頁第24頁/共40頁層粘連蛋白的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)不對稱的十字形， 由一條長臂和三條相似的短臂構(gòu)成。1和2短臂上有兩個球形域， 鏈上的短臂有三個球形結(jié)構(gòu)域，其中有一個結(jié)構(gòu)域同型膠原結(jié)合，第二個結(jié)構(gòu)域同肝素結(jié)合，還有同細胞表面受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)域第25頁/共40頁層粘連蛋白是基膜(basal lamina)的主要結(jié)構(gòu)成分。基膜是一種復合的細胞外結(jié)構(gòu)， 通常位于上皮和內(nèi)皮的基底面，是細胞外基質(zhì)的特異區(qū)， 將細胞層和其下的結(jié)締組織分開。典型的基膜厚約50nm，有些基膜的厚度達200nm。

7、形成基膜的組織和細胞: 肌細胞和脂肪細胞的表面; 上皮組織基底面的下方，如皮膚上皮的下表面; 血管內(nèi)皮細胞的下表面。此外，施旺細胞(Schwann cells)的表面也有基膜。第26頁/共40頁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): 基膜是由不同的蛋白纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，LN是基膜的主要成分，也是基膜的組織者，而型膠原則是基膜的網(wǎng)狀鋼架 。功能功能: 基膜不僅對組織結(jié)構(gòu)起支持作用，同時也是滲透性的障礙，調(diào)節(jié)分子和細胞的運動第27頁/共40頁LN的功能：組成基膜，是胚胎發(fā)育中最早出現(xiàn)的ECM。pLN分子中具有與型膠原、細胞表面、及其它的蛋白聚糖結(jié)合的位點。在基膜中，主要功能就是作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對基膜的組裝起關(guān)鍵作用，

8、 在細胞表面形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并將細胞固定在基膜上。pLN還有許多其他的作用，如在細胞發(fā)育過程中刺激細胞粘著、細胞運動。LN還能夠刺激胚胎中神經(jīng)軸的生長，并促進成年動物的神經(jīng)損傷后再生。p如同纖粘連蛋白，細胞外的LN能夠影響細胞的生長、遷移和分化。第28頁/共40頁是重復二糖單位構(gòu)成的無分枝長鏈多糖。因二糖單位之一常為氨基糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖）而得名。 二糖單位通常由氨基已糖和糖醛酸組成?？煞譃榱N：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。透明質(zhì)酸(HA)是唯一不硫酸化的GAG，含多達10萬個糖基?？山Y(jié)合大量水分子，賦予組織一定的抗壓性。第29頁/共4

9、0頁第30頁/共40頁第31頁/共40頁左蛋白聚糖；中蛋白聚糖多聚體；右氨基聚糖左蛋白聚糖；中蛋白聚糖多聚體；右氨基聚糖 第32頁/共40頁除HA及肝素外，其他GAG均不游離存在。HA以非共價鍵連接許多蛋白聚糖單體形成多聚體。如透明質(zhì)酸同糖胺聚糖和核心蛋白組成軟骨組織的蛋白聚糖復合物，稱為透明質(zhì)酸-蛋白聚糖復合物。在這種復合物中，透明質(zhì)酸作為一個長軸，將蛋白聚糖連接在一起，形成更大的更復雜的蛋白聚糖，使細胞外基質(zhì)具有更大的抗壓性。HA在軟骨組織ECM的蛋白聚糖中的作用 第33頁/共40頁蛋白聚糖和透明質(zhì)酸-蛋白聚糖復合物直接與膠原纖維連接形成動物細胞外的纖維-網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，不同類型的膠原和不同類型的蛋白聚糖連接形成不同的纖維-網(wǎng)絡，對于提高細胞外基質(zhì)的連貫性起關(guān)鍵作用。 第34頁/共40頁第35頁/共40頁彈性蛋白(elastin)是彈性纖維的主要成分，外面包著一層由微原纖維（糖蛋白）構(gòu)成的殼。彈性纖維與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈性及抗張性。彈性纖維的伸展性比同樣橫截面積的橡皮條至少大5倍。彈性纖維主要存在于脈管壁及肺，亦少量存在于皮膚、肌