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细胞外基质2


四、层粘连蛋白 laminin,LN
1.分布:存在于各种动物胚胎及成体组织 的各种基膜中,主要存在基膜的透明层 紧贴细胞基底的表面。
2.结构:是由一条重链(A)和两条轻链 (B1、B2)借二硫键交联成不对称十字 形 分 子 , 重 链 约 400000 , 轻 链 约 21000物。
一、胶原(Collagen)
1.胶原的分布、结构及类型 (1)胶原的分布
存在于各种动物的组织、器官内,是细胞外基 质的骨架结构,约占人体总蛋白的30%;腱、 骨、软骨中丰富,刚性、抗张力强度大。
(2)组成:
由原胶原交联而成,原 胶原是三条α肽链形成的 超螺旋纤维状蛋白质,原 胶原是杆状分子,长 300nm,直径1.5nm; 每条α链一般由1000AA 组成;各类胶原蛋白的氨 基酸组成完全不同。
(3)影响细胞迁移
– 早期神经脊细胞的迁移;胚胎发育过程中有多种细胞 要发生迁移以便完成个体发育,FN在细胞的迁移中担 负有重要任务。
– 在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它免疫 细胞迁移到受损部位;
– 在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于血管 受损部位;
– 癌细胞扩散中,切断FN或消化之,破坏FN形成的网络, 癌细胞通过血液或淋巴系统漂移出去迁移到其它部位。
2.胶原的生成及降解 P139-141
1)合成:主要由成纤维细胞(成软骨细胞、 成骨细胞)和其它一些细胞(如上皮细胞)分 泌。一般胶原的生成分为细胞内和细胞外两个 阶段。
胶原基因进行转录后需进行大量而精确的剪 接才能生成胶原肽链的mRNA,从mRNA翻译 出的肽链还必须通过复杂的修饰过程才能变成 功能完善的胶原分子。
(3)胶原的类型 p138
已知20种胶原,不同类型的胶原及同类型的 胶原的不同α链都分别由不同基因编码,这些基 因在进化上是相关的,结构上各具特点。
在不同组织或同一组织的不同分化阶段表达; 不同的胶原定位在特定组织,也有多种胶原存 在于同一种组织,但常以某种为主。
不同胶原具有不同的化学结构和免疫特性。
• 合成装配主要过程:前体肽链—前胶原— 胶原—胶原原纤维—胶原纤维
2)胶原的降解
胶原的三股超螺旋结构对一般蛋白水解酶有较 强的抵抗性,只有经胶原酶水解后,才能被蛋 白水解酶作用。
胚胎发育、组织分化以及创伤愈合过程中,发 生胶原类型的转换就是借助组织胶原酶清除原 有胶原,再由分化细胞产生新胶原。
胶原酶在组织中分布广泛常以无活性形式存在, 无活性的胶原酶究竟是酶原或是与抑制剂的复 合物尚无定论。
3.胶原的生物学功能
(1)参与形成结缔组织,为腱、角膜、骨、皮肤组 织中的主要蛋白,为细胞外基质提供水不溶性的 骨架结构,决定细胞外基质的机械性能(如刚性、 抗张力强度)。
(2)其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复 合体。
3.FN的生成和组装
• 来源:血浆FN主要来自肝实质细胞或血管内 皮细胞;细胞外基质及细胞表面FN主要来自 中胚层演变的细胞。
• FN的结构基因似乎只有一个,其mRNA的多 样性是由前体mRNA剪接上的差异所造成的。 此外翻译后修饰也是原因之一,结果形成不同 的FN亚单位。
• 与胶原不同,FN不能自发组装,而是通过 细胞表面受体指导进行,只存在于某些细胞 (如成纤维细胞)表面。
• 常以罗马数字表示不同的胶原类型。I、II、III型胶原含 量最丰富,形成类似的纤维结构,但并非所有胶原都形 成纤维结构。P138表4-3
I型胶原多分布在皮肤、肌腱、韧带和骨中,抗张强度 较大; II型胶原多分布在软骨中; III型胶原形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组 织,如疏松结缔组织; Ⅳ型胶原形成二维网格样结构,是基膜的主要成分及骨 架。
第二节 细胞外基质
extracellular matrix,ECM
• ECM是分布于细胞外空间,由细胞合成、分泌 的蛋白质和多糖组成的网络。
• 包括:①结构蛋白,如胶原和弹性蛋白,它们 赋 予 基 质 一 定 的 强 度 和 韧 性 ;② 黏 着 蛋 白 (adhesive proteins),如纤维粘连蛋白和层粘 连蛋白,它们促使细胞同基质结合;③蛋白聚糖 (proteoglycan)。
2.弹性蛋白的结构
弹性蛋白的 结构模型
组织的弹性通过改变散布在弹性纤维中的胶原的数量来控制; 弹性蛋白的生物合成及加工了解不多,降解由弹性蛋白酶完成。 老年组织中弹性蛋白的生成减少,降解增强,组织失去弹性。
三、纤粘连蛋白 Fibronectin,FN
1.分布和类型:分布广泛,从海绵、海胆—哺乳类 血浆FN:V形二聚体亚基相似,可溶,血浆、体液 细胞FN:多聚体亚基来源不同,不溶,细胞表面 已鉴定的FN亚单位20种以上。由同一基因 编码,转录后剪接不同,形成不同的mRNA; 翻译后修饰也有差异,形成多种异型分子。
• ECM将细胞粘连在一起构成组织,同时提供一 个细胞外网架,主要起连接、支持作用。
• ECM在结缔组织中含量较高,如骨、软骨组 织、血管中的结缔组织。
• ECM的成分及组装形式由所产生的细胞决定, 并与组织的功能相适应。
• ECM影响细胞的形态和功能活性、存活、死 亡、增殖和分化以及信号转导和形态发生。
• FN降解依靠FN水解酶,该酶由正常细胞合 成,没有活性。
4.FN的生物学作用
(1)介导细胞粘着:FN可同其在细胞膜上的受体结合,或 将细胞连接到ECM。由于FN具有同时与细胞外基质各类成 分相结合的特点,并可促进细胞外基质的其它成分的沉积, 故认为FN是细胞外基质的组织者。
(2)控制细胞的生长与分化:FN作为生长 因子,可使细胞快速铺展,加速增殖;或 抑制某些细胞的分化与去分化。
(3)控制细胞的形态,促进细胞生长,诱导细胞分 化。促进细胞生长;胶原基质和提纯的胶原底物 具有维持并诱导细胞分化的作用。
成纤维细胞周围的胶原纤维
二、弹性蛋白 elastin
1.分布
• 在肺管壁和肺、心脏、韧带、皮肤、肌腱和 疏松结缔组织中含量多,是弹性纤维的主要 成分。
• 弹性蛋白常与胶原纤维共同存在,分别赋予 组织以弹性及抗张能力。弹性蛋白依靠伸张 与收缩,使得某些组织具有弹性。
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