细胞外基质精选PPT.ppt
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1、关于细胞外基质第1页,讲稿共57张,创作于星期二细胞外基质细胞外基质(Extracellularmatrix,EM):在细胞之间尚存在有非细胞性的细胞间在细胞之间尚存在有非细胞性的细胞间物质物质,它们是由一蛋白和多糖分子构成的它们是由一蛋白和多糖分子构成的精密有序的结构网络。这些存在于细胞精密有序的结构网络。这些存在于细胞间的大分子结构称为。间的大分子结构称为。第2页,讲稿共57张,创作于星期二细胞外基质与细胞外被的不同点:细胞外基质与细胞外被的不同点:细胞基质细胞基质是通过细胞质膜中的细胞外基质受体结是通过细胞质膜中的细胞外基质受体结合;合;细胞外被细胞外被是通过质膜中的糖蛋白和糖质伸出的糖
2、是通过质膜中的糖蛋白和糖质伸出的糖链组成;链组成;细胞外基质细胞外基质是细胞分泌物在细胞附近构成的精密是细胞分泌物在细胞附近构成的精密结构。结构。动物:细胞外基质因组织种类不同而不同起细动物:细胞外基质因组织种类不同而不同起细胞连接、行动支持、对细胞分化、增殖胞连接、行动支持、对细胞分化、增殖.植物:植物:没有细胞基质,有细胞壁没有细胞基质,有细胞壁第3页,讲稿共57张,创作于星期二第一节第一节 细胞外基质的化学组成细胞外基质的化学组成细胞外基质细胞外基质(EM)(EM)多糖:糖胺聚多糖:糖胺聚(glycosaminoglycan,GAG)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)纤维蛋白纤
3、维蛋白结构作用结构作用:胶原胶原(Collagen)弹性蛋白弹性蛋白(elatin)粘合作用粘合作用:纤连蛋白纤连蛋白(fibronectin)层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin)第4页,讲稿共57张,创作于星期二一、多糖的分子结构一、多糖的分子结构糖胺聚糖糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)糖链是由二糖单元重复连接,不分支;糖链是由二糖单元重复连接,不分支;二糖中一个糖列基是氨基糖,大都硫酸化。二糖中一个糖列基是氨基糖,大都硫酸化。N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine)N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖(acetylgalactosamine)二糖中另一
4、个基为糖醛酸二糖中另一个基为糖醛酸(uronic acid)即葡糖醛酸即葡糖醛酸(glucuronic acid)或艾杜糖醛酸或艾杜糖醛酸(iduronic acid)糖残基上带有羧基或硫酸基,故糖残基上带有羧基或硫酸基,故GAG呈强负电性;呈强负电性;第5页,讲稿共57张,创作于星期二糖胺聚糖的四种类型糖胺聚糖的四种类型:透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)硫酸软骨素硫酸软骨素(chondroitin sulfate)和和 硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸类肝素硫酸类肝素(heparan sulfate)和肝素和肝素(heparin)硫酸角质素硫酸角
5、质素(keratan sulfate)第6页,讲稿共57张,创作于星期二 GAG的特性:的特性:多糖链不折屈,不形成球形结构,成充分展开构象。多糖链不折屈,不形成球形结构,成充分展开构象。GAG具有高度亲水性,浓度低即可形成凝胶。具有高度亲水性,浓度低即可形成凝胶。糖链带有大量负电荷,吸引阳离子,对渗透压具有很糖链带有大量负电荷,吸引阳离子,对渗透压具有很 大的影响。大的影响。具有高膨胀压,可耐受很大的压力。具有高膨胀压,可耐受很大的压力。第7页,讲稿共57张,创作于星期二氨基聚糖透明质酸硫酸软骨素硫酸皮肤素硫酸乙酰肝素肝素硫酸角质素二糖单位葡萄糖醛酸N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖葡萄
6、糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-乙酰葡萄糖葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸,N-乙酰葡萄糖半乳糖,N-乙酰葡萄糖硫酸基00.2-2.31.0-2.00.2-3.02.0-3.00.9-1.8分布组织结缔组织、皮肤、软骨、玻璃体、滑液软骨、角膜、骨、皮肤、动脉皮肤、血管、心、心瓣膜肺、动脉、细胞表面肺、肝、皮肤、肥大细胞软骨、角膜、椎间盘第8页,讲稿共57张,创作于星期二透明质酸透明质酸(hyaluronicacid,HA):分子结构最简单,唯一不含硫酸分子结构最简单,唯一不含硫酸GAG中进化最早中进化最早由由25000多个二糖单元重复连接而成。多个二糖单元重复连接而成。存在
7、于动物所有组织和体液中存在于动物所有组织和体液中早期胚胎中最丰富早期胚胎中最丰富不不是是由由细细胞胞分分泌泌物物,是是质质膜膜中中的的酶酶复复合合物物直直接接从细胞表面聚合出的分子链从细胞表面聚合出的分子链不与蛋白质共价结合形成不与蛋白质共价结合形成第9页,讲稿共57张,创作于星期二第10页,讲稿共57张,创作于星期二第11页,讲稿共57张,创作于星期二透明质酸的透明质酸的功能功能在成体组织和关节中抵御压力;在成体组织和关节中抵御压力;在胚胎发育中起空隙填充物的作用,使结在胚胎发育中起空隙填充物的作用,使结构保构保持一定的形状;持一定的形状;为形成组织结构准备空间;为形成组织结构准备空间;起润
8、滑剂的作用起润滑剂的作用伤口愈合。伤口愈合。第12页,讲稿共57张,创作于星期二其它其它GAG与透明质酸的不同与透明质酸的不同含硫酸基;含硫酸基;含有不同的二糖单元,排列顺序更加复杂;含有不同的二糖单元,排列顺序更加复杂;链短;链短;与蛋白质共价结合形成蛋白聚糖;与蛋白质共价结合形成蛋白聚糖;细胞内合成,通过外排分泌到细胞外。细胞内合成,通过外排分泌到细胞外。第13页,讲稿共57张,创作于星期二第14页,讲稿共57张,创作于星期二蛋白聚糖:是糖氨聚糖蛋白聚糖:是糖氨聚糖(除透明质酸外除透明质酸外)与核心蛋与核心蛋白质白质(core protein)的共价结合物。的共价结合物。分子结构分子结构
9、聚合素聚合素(Aggrecan):以透明质酸为中轴:以透明质酸为中轴 结合成巨大的多体复合体;结合成巨大的多体复合体;透明粘合蛋白透明粘合蛋白(hyaladherin):两个连接蛋:两个连接蛋 白和透明质酸相结合,中介的连接蛋白。白和透明质酸相结合,中介的连接蛋白。第15页,讲稿共57张,创作于星期二第16页,讲稿共57张,创作于星期二第17页,讲稿共57张,创作于星期二第18页,讲稿共57张,创作于星期二 合成和类型合成和类型 核心蛋白肽链是粗内网上的核糖体核心蛋白肽链是粗内网上的核糖体 上合成上合成,进入内质网;进入内质网;多糖链在高尔基复合囊腔中装配到多糖链在高尔基复合囊腔中装配到 核心
10、蛋白的丝氨酸残基核心蛋白的丝氨酸残基(常有常有Ser-Gly-X-Gly序列序列)上;上;第19页,讲稿共57张,创作于星期二合成过程:合成过程:一个专一的连接四糖一个专一的连接四糖(linked tetrasaccharide)+核心蛋白核心蛋白的丝氨酸残基上,作为多糖链生物引子;的丝氨酸残基上,作为多糖链生物引子;Golgi body中的专一性糖基转移酶中的专一性糖基转移酶(glycosyltransferases)的作用的作用下糖基被依次加接,形成下糖基被依次加接,形成GAG糖链。糖链。对所合成的重复二糖单位进行硫酸化及差向异构化对所合成的重复二糖单位进行硫酸化及差向异构化(epimer
11、ization)修饰。修饰。第20页,讲稿共57张,创作于星期二蛋白聚糖的功能:决定于其核心蛋白和蛋白聚糖的功能:决定于其核心蛋白和GAG的性质。的性质。(1)渗滤作用:)渗滤作用:蛋白聚糖在细胞间形成一个水化空间,蛋白聚糖在细胞间形成一个水化空间,GAG链链构成的凝胶具有重返选择筛的作用。由蛋白聚糖构成的凝胶具有重返选择筛的作用。由蛋白聚糖组成的肾小球基膜;组成的肾小球基膜;(2)细胞间化学信号传递:)细胞间化学信号传递:同细胞分泌出的信号分子结合同细胞分泌出的信号分子结合(3)调节分泌蛋白的活性:)调节分泌蛋白的活性:使分泌蛋白固定在分泌部位附近。使分泌蛋白固定在分泌部位附近。(4)细胞表
12、面的辅受体)细胞表面的辅受体第21页,讲稿共57张,创作于星期二二、纤维蛋白二、纤维蛋白多细胞动物的细胞外基质的组成:多细胞动物的细胞外基质的组成:基质成分:由糖类物质构成基质成分:由糖类物质构成纤维成分:由纤维蛋白组成纤维成分:由纤维蛋白组成纤维成分:细胞外基质中的骨架纤维成分:细胞外基质中的骨架构成纤维蛋白:胶原构成纤维蛋白:胶原弹性蛋白弹性蛋白纤连蛋白纤连蛋白层粘连蛋白层粘连蛋白第22页,讲稿共57张,创作于星期二胶原胶原(collagen):是胞外基质最基本的成分之一,也是动是胞外基质最基本的成分之一,也是动物体含量最丰富的蛋白,是胞外基质中最主要的水溶性物体含量最丰富的蛋白,是胞外基
13、质中最主要的水溶性蛋白。蛋白。胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质遍布于体内各种器官和组织,遍布于体内各种器官和组织,细胞外基质中的框架结构,细胞外基质中的框架结构,可可由由成成纤纤维维细细胞胞、软软骨骨细细胞胞、成成骨骨细细胞胞及及某某些些上上皮细胞合成并分泌到细胞外。皮细胞合成并分泌到细胞外。第23页,讲稿共57张,创作于星期二第24页,讲稿共57张,创作于星期二原胶原的结构原胶原的结构由原胶原交联而成,原胶原是三条肽链由原胶原交联而成,原胶原是三条肽链形成的三股螺旋,含有三种结构:螺旋形成的三股螺旋,含有三种结构:螺旋区,非螺旋区及球形结区,非螺旋区及球形结构
14、域。构域。原胶原的每条链由重复的原胶原的每条链由重复的Gly-X-Y序列序列构成。构成。X=pro,Y=hyp或或hyl,Gly-X-Y序序列使列使链卷曲为左手螺旋。三股链再绕成链卷曲为左手螺旋。三股链再绕成右手超螺旋。右手超螺旋。第25页,讲稿共57张,创作于星期二第26页,讲稿共57张,创作于星期二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原胶原胶原纤维的基本结构单位是原胶原 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 交替平行排列交替平行排列,形成周期性横纹。形成周期性横纹。第27页,讲稿共57张,创作于星期二胶原的分泌与装配胶原的分泌与装配 包
15、括合成、分泌、修饰过程包括合成、分泌、修饰过程 合成、修饰合成、修饰 内质网上的核糖体上合成内质网上的核糖体上合成,最初合成前体肽链最初合成前体肽链 链链(pro chain);肽链进入内质网腔肽链进入内质网腔,前体链带有信号序列和前肽前体链带有信号序列和前肽 前前肽肽链链中中的的脯脯氨氨酸酸和和赖赖氨氨酸酸残残基基分分别别被被羟羟化化为为羟羟脯脯氨氨酸酸和和羟赖氨酸,羟赖氨酸,每每一一条条前前链链与与其其它它两两条条链链通通过过羟羟基基形形成成的的氢氢键键相相互互结合,构成结合,构成3股螺旋的前胶原分子。股螺旋的前胶原分子。第28页,讲稿共57张,创作于星期二第29页,讲稿共57张,创作于星
16、期二装配、分泌装配、分泌起始于内质网,经高尔基体装配完成,被包起始于内质网,经高尔基体装配完成,被包装到分泌泡中分泌到胞外。装到分泌泡中分泌到胞外。在胞外前肽被切除,前胶原在胞外前肽被切除,前胶原胶原分子胶原分子胶胶原原纤维原原纤维胶原纤维。胶原纤维。第30页,讲稿共57张,创作于星期二第31页,讲稿共57张,创作于星期二胶原纤维的分子间和分子内交联胶原纤维的分子间和分子内交联第32页,讲稿共57张,创作于星期二第33页,讲稿共57张,创作于星期二影响胶原纤维装配的因素影响胶原纤维装配的因素羟基化作用:羟基化作用:膜结合的脯氨酰膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化羟化
17、酶的催化维生素维生素C是这两种酶所必需的辅助因子是这两种酶所必需的辅助因子,缺乏导致胶原的羟化反应缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行不能充分进行,不能形成正常的胶原原纤维不能形成正常的胶原原纤维,结果非羟化的前结果非羟化的前链在细链在细胞内被降解。胞内被降解。基因突变基因突变型胶原基因突变型胶原基因突变:骨发生不全,易骨折;骨发生不全,易骨折;型胶原基因突变型胶原基因突变:软骨发生异常软骨发生异常,骨和软骨的畸形;骨和软骨的畸形;型胶原基因突变型胶原基因突变:皮肤和血管脆弱,关节过于滑动。皮肤和血管脆弱,关节过于滑动。胶原分子间的横键数量胶原分子间的横键数量第34页,讲稿共57张,创作于星期二
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