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细胞外基质及其与细胞相互作用
分布:分布于各种组织,尤其在结缔组织中特 别丰富,是细胞外基质的网状结构。
来源:由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及 某些上皮细胞合成并分泌。
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胶原在不同组织中的含量
组织
脱钙骨 跟腱 皮肤 角膜 软骨 韧带 主动脉
肺 肝
胶原的含量(克/100 克干重)
88.0 86.0 71.9 68.1 46~63 17.0 12~24 10
20多种链构成已知的19种胶原。常见的是Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ型。
表11-2 几种胶原的分子组成、组织分布及来源
类型 分子组成
(四)氨基聚糖和蛋白聚糖与疾病 1.氨基聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物的堆
积造成黏粘多糖贮积症 2.氨基聚糖的变化和蛋白聚糖的异常表达对肿
瘤发生、发展及转移有重要作用。
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二、胶原与弹性蛋白
(一)胶原(collagen)
含量:人体含量最丰富的蛋白质,占人体蛋白 总量的25~30%。为不溶性纤维蛋白,在人体 衰老过程中,组织中胶原蛋白的含量逐渐降 低。
组织分布
结缔组织、皮肤、软 骨、滑液、玻璃体 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
注:*L-艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的D-葡萄糖醛酸进行差向异构 化而生成的。
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(二)蛋白聚糖(proteoglycan, PG)
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1.胶原的分子结构 (1)每个胶原分子是由3条肽
链(20多种)绕成的同源或异 源三股螺旋结构;
(2)富含Gly-Pro-Hypro / Hylys三肽重复顺序;
(3)氨基酸的羟基化与糖基化 使肽链彼此交联,稳定结构。
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2. 胶原的主要类型
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第一节 细胞外基质的主要成分
一、氨基聚糖与蛋白聚糖(凝胶样基质成分) 二、胶原蛋白与弹性蛋白(纤维状网架成分) 三、纤粘连蛋白与层粘连蛋白(粘着成分)
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一、氨基聚糖与蛋白聚糖
(一)氨基聚糖
1.结构:重复的二糖单位构成的直链多糖(详见表11-1)。
二糖单位:
己糖醛酸:葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸 氨基己糖: N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖
1.结构:由氨基聚糖(除透明质酸外)与核心蛋 白(core-protein)共价结合的高分子复合物。
蛋 透明质酸(中轴)
白 聚
连接蛋白
2.合成 (1)核心蛋白合成(
糖 多 聚
蛋白聚
核心蛋白(单链 多肽)
结合核ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体) (2)核心蛋白 + 糖链
体 糖单体 氨基聚糖(相同 → 蛋白聚糖单体(内质
或不同)
网腔)
(三)氨基聚糖与蛋白聚糖的功能 1.形成凝胶样基质,使组织具有弹性和抗压性; 2.对物质转运有选择通透性(基膜尤为典型); 3.肝素具有抗凝血作用; 4.细胞表面的蛋白聚糖具有传递信息的作用; 5.骨组织中的氨基聚糖有助于钙盐沉积和骨的
钙化 6.氨基聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关。(玻
尿酸)
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3.氨基聚糖和蛋白聚糖的理化特性
(1)在生理pH值下带有密集的负电荷; (2)电荷互斥使分子呈高度伸展状态,形成多
孔亲水凝胶; (3)电负性吸引Na+,Na+结合水,产生膨胀
压。 (4)具有多态性,核心蛋白的氨基酸序列可以
不同,多糖链的长度和成分可以不同。
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重复二糖单位
葡萄糖醛酸-N乙酰氨基葡萄 糖 葡萄糖醛酸-N乙酰氨基半乳 糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基半乳糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖
半乳糖-N乙酰氨基葡萄糖
每二糖单位 所含硫酸基
0 0.2~2.3 1.0~2.0 0.2~3.0 2.0~3.0 0.9~1.8
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表11-1 氨基聚糖的分子特性及组织分布
氨基聚糖
透明质酸(HA) hyaluronic acid 硫酸软骨素(CS) chondroitin sulfate 硫酸皮肤素(DS) dermatan sulfate 硫酸乙酰肝素(HS) heparan sulfate 肝素 heparin 硫酸角质素(KS) keratan sulfate
不同的二糖单位和透明质酸链的二糖单位重复序列
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2.种类:根据糖基性质、连接方式、硫酸化程 度和分布部位分为六种:
(1)透明质酸(hyaluronic acid, HA) (2)肝素(heparin) (3)硫酸乙酰肝素 (heparan sulfate, HS) (4)硫酸软骨素(chondroitin sulfate, CS) (5)硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS) (6)硫酸角质素(keratan sulfate, KS) 除透明质酸外,其它氨基聚糖都被硫酸化。
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含量种类差别大、决定组织物理性状适合其功能
含量少:
上皮组织 肌组织 脑脊髓
含量多: 结缔组织
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平滑肌
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2.细胞外基质中的大分子 (1)凝胶样基质成分:氨基聚糖与蛋白聚糖 (2)纤维状网架成分:胶原蛋白与弹性蛋白 (3)粘着成分:纤粘连蛋白与层粘连蛋白 3.胞外基质成分由该组织的细胞合成和分泌。
教学目的与要求
1.掌握细胞外基质与细胞之间的关系,理解细胞 外基质对多细胞生物组织构建的意义
2.掌握细胞外基质成分中氨基聚糖与蛋白聚糖, 胶原蛋白与弹性蛋白,纤粘连蛋白与层粘连蛋 白等生物大分子的结构、性质和功能
3.熟悉基底膜的组成成分和生物学功能 4.了解细胞外基质与一些相关疾病的关系
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概述
1.细胞外基质与细胞的关系 (1)细胞外基质与细胞共同构成组织 (2)对细胞有支持、保护、营养的作用 (3)与细胞代谢、增殖、生长、分化、识别、
黏着、迁移、组织创伤修复等正常生理活动 和异常病理改变有密切关系 (4)基底膜是特化的细胞外基质
就像水对鱼、土壤对植物的作用。
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细胞外基质定义 : 分布于细胞外空间,细胞分泌的由蛋白质和多糖 构成的高度水合性纤维网络凝胶结构。