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12章.细胞外基质

2012-06-26 50页 ppt 2MB 72阅读

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12章.细胞外基质null为什么她的皮肤不如年轻的时候那么水润、光滑了?为什么她的皮肤不如年轻的时候那么水润、光滑了?细 胞 外 基 质 extracellular matrix, ECM细 胞 外 基 质 extracellular matrix, ECM概 述概 述概述:由细胞分泌到细胞外的各种蛋白和多糖构成的网络结构,与细胞构成组织和器官 分布:结缔﹑上皮、神经、肌组织 组织差异性 来源:成纤维细胞(主) 特化组织细胞细胞外基质细胞外基质细胞外基质不同于以共价键形式结合于膜脂、膜蛋白上的多糖...
12章.细胞外基质
null为什么她的皮肤不如年轻的时候那么水润、光滑了?为什么她的皮肤不如年轻的时候那么水润、光滑了?细 胞 外 基 质 extracellular matrix, ECM细 胞 外 基 质 extracellular matrix, ECM概 述概 述概述:由细胞分泌到细胞外的各种蛋白和多糖构成的网络结构,与细胞构成组织和器官 分布:结缔﹑上皮、神经、肌组织 组织差异性 来源:成纤维细胞(主) 特化组织细胞细胞外基质细胞外基质细胞外基质不同于以共价键形式结合于膜脂、膜蛋白上的多糖链细胞被。其主要是通过与细胞膜中的整联蛋白结合而构成细胞间相互联系的结构网络。真核细胞的细胞外结构(extracellular structures)真核细胞的细胞外结构(extracellular structures)组成成分组成成分一、多糖和糖蛋白: 1.氨基聚糖 凝胶样基质 2.蛋白聚糖 二、结构蛋白: 1.胶原 纤维网架 2.弹性蛋白 三、粘着糖蛋白 1.纤粘连蛋白 粘附成分 2.层粘连蛋白结缔组织中的成纤维细胞结缔组织中的成纤维细胞功 能功 能1、物理学功能: 支持、连接、保护、保水、抗压、营养作用。 2、生物学作用: ECM对细胞的影响作用:形态、增殖、分化、粘着、迁移等。 细胞对ECM的决定性作用:产生、分子组装、分布、降解。ECM与疾病ECM与疾病粘多糖累积病 坏血病 恶性肿瘤的侵袭和转移第一节 氨基聚糖和蛋白聚糖第一节 氨基聚糖和蛋白聚糖高分子量的含糖化合物-- 氨基聚糖:多糖 蛋白聚糖:糖蛋白 构成亲水性凝胶 赋予组织弹性、抗压性 null细胞外基质的物理性质主要受细胞外基质中蛋白聚糖所携带的多糖基团的影响 氨基聚糖可在细胞外创造水合的、胶状的,形成了所谓的细胞外基质的基质。 null一、氨基聚糖 (GAG)一、氨基聚糖 (GAG)1、结构: 重复的二糖单位聚合而成的直链多糖 二糖单位:氨基己糖、糖醛酸 2、电性:强负电性null 3、分类 透明质酸(HA) 硫酸软骨素(CS) 硫酸皮肤素(DS) 硫酸乙酰肝素(HS) 肝素 硫酸角质素(KS)null氨基聚糖中常见的重复二糖单位透明质酸(HA)透明质酸(HA)结构:最简单 不发生硫酸化 含有大量亲水基团、负电荷 形态:呈无规则卷曲状 降解:透明质酸酶 功能:赋予组织弹性、抗压性 是增殖细胞和迁移细胞的细胞外基质的主要成分, 一旦迁移细胞停止移动,透明质酸就会从细胞外基质中消失,此时细胞间开始接触。 null氨基聚糖的分子特性及分布 氨基聚糖的分子特性及分布 二、蛋白聚糖(PG)二、蛋白聚糖(PG)1、结构: 氨基聚糖(除外HA) 与核心蛋白共价结合成的糖蛋白 GAG(除HA) PG(单体) 核心蛋白 连接蛋白 PG(多聚体) HA nullnull 2.合成与装配: 核心蛋白肽链合成 装配氨基聚糖(GAG)链 硫酸化、异构化修饰 特性:高多态性 高分子量 高含糖量null核心蛋白在高尔基体中装配GAG链。 先合成4糖连接桥(Xyl-Gal-Gal-GlcUA)连接到Ser上(Ser-Gly-X-Gly ),然后延长糖链。 HA能够以非共价键连接许多蛋白聚糖,形成巨分子。 null蛋白聚糖在高尔基复合体中进行装配和修饰。在核心蛋白的丝氨酸残基上结合一个由四糖组成的连桥,再逐个添加糖基。A Proteoglycan Complex.A Proteoglycan Complex.三、GAG和PG的功能三、GAG和PG的功能弹性、抗压性 选择渗透性(分子筛) 其他:透光性、抗凝血、信号转导等 四、GAG和PG与疾病四、GAG和PG与疾病粘多糖累积病 动脉粥样硬化 肿瘤的发生、侵袭和转移第二节 胶原与弹性蛋白第二节 胶原与弹性蛋白一、胶原( Collagen)一、胶原( Collagen)人体最丰富的蛋白,占蛋白总量的30%以上、分布广泛,参与形成结缔组织,如骨、韧带、基膜、皮肤。 细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白; null纤维蛋白家族 来源:成纤维细胞 软骨细胞 成骨细胞 上皮细胞等nullnull成纤维细胞周围的胶原纤维 1、胶原的主要类型及分布1、胶原的主要类型及分布类型:19种(见) 由不同的结构基因编码 分布:组织特异性 I﹑III型--皮肤﹑血管壁等 II型--软骨等 IV型--基膜胶原的主要类型胶原的主要类型null为什么胶原会呈现周期性横纹?2、胶原的分子结构2、胶原的分子结构胶原纤维的基本结构单位是原胶原; 原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构; 原胶原肽链具有Gly-x-y(甘氨酸-脯氨酸-赖氨酸)重复序列,对胶原纤维的高级结构的形成是重要的; 在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈1/4交替平行排列,形成周期性横纹。α链及胶原分子α链及胶原分子胶原的分子间和分子内交联胶原的分子间和分子内交联新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。 老年人胶原交联程度高,组织僵硬老化胶原的分子结构胶原的分子结构null3、胶原的合成装配与降解3、胶原的合成装配与降解合成:细胞内(细胞核-内质网-高尔基体-分泌小泡) 装配:细胞外 降解:细胞外(1)细胞内合成(1)细胞内合成核: hnRNA前体--mRNA RER:前体链--(加前肽)-- 前α链--(Pro,Lys羟基化)--三螺旋-- 前胶原 Golgi体:前胶原(加工修饰) 分泌小泡:前胶原(运输) 前肽(propeptide):不含Gly-X-Y序列,抑制胶原在胞内组装。 前胶原(procollagen):带有前肽的三股螺旋胶原分子。(2)细胞外装配(2)细胞外装配前胶原--(前肽酶切去前肽) 胶原分子(collagen molecule)--(有序排列) 胶原原纤维(collagen fibril)(EM) --(成束) 胶原纤维(collagen fiber)(LM)nullnull(3)胶原的胞外降解(3)胶原的胞外降解胶原存在、分布稳定,更新转换较慢 降解:胶原酶(collagenase)4、胶原的主要功能4、胶原的主要功能构成胞外基质的骨架结构; 具有抗拉力的作用; 刺激细胞增殖,诱导细胞分化。 null为什么几百年前,远航的船员大多会因为大出血而丧命?5、胶原与疾病5、胶原与疾病1)胶原病 坏血病:维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行,不能形成正常的胶原原纤维,结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而,膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆,易出血,称为坏血病。 。 2)肿瘤二、弹性蛋白(elastin)二、弹性蛋白(elastin)弹性蛋白是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。弹性纤维主要存在于韧带和脉管壁。弹性纤维与胶原纤维共同存在, 赋予组织以弹性和抗张能力。 null高度疏水的非糖基化蛋白。没有Gly-x-y重复序列。明显特点:构象呈无规则卷曲状态;通过Lys残基互相交连成网状结构。1、结构特点1、结构特点高度疏水的非糖基化纤维蛋白 富含Gly、Pro 很少羟化,无糖基化修饰 不含Gly-X-Y重复序列 呈无规则卷曲状 2、合成与降解2、合成与降解合成与装配: 胞内:可溶性弹性蛋白原 胞外:分子交联装配成弹性纤维网 降解:弹性蛋白酶 弹性纤维(elastic fiber)由弹性蛋白及其表面的微原纤维(microfibils)构成。3、功能3、功能构成弹性纤维网络的主要成分 赋予组织弹性 第三节 粘着糖蛋白--LN,FN第三节 粘着糖蛋白--LN,FN粘着糖蛋白: 纤粘连蛋白(fibronectin,FN) 层粘连蛋白(laminin,LN) 功能:连接细胞与细胞外基质null一、纤粘连蛋白 FN一、纤粘连蛋白 FN分布广泛: 血浆FN-可溶,血浆; 细胞FN-不溶,ECM、细胞表面null1、分子结构 由两个亚基形成二聚体 血浆FN:两条多肽链由二硫键交联成二聚体 细胞FN:二聚体交联形成多聚体 含有多种大分子结合位点:胶原、细胞表面受体、血纤蛋白和硫酸蛋白多糖等nullnull含有特殊的短肽序列,可被FN受体识别 RGD序列:Arg-Gly-Asp RGDS序列:Arg-Gly-Asp-Ser RGD序列:FN及其他ECM中所含有的可被膜整合素识别的Arg-Gly-Asp三肽序列。nullFN将细胞连接到细胞外基质上 FN将细胞连接到细胞外基质上 null组装: 不自发组装,受细胞表面受体指导。 肿瘤细胞表面FN减少,因受体异常所致null 2、功能 介导细胞与ECM的粘着 促进细胞迁移 促进创面修复和血液凝固二、层粘连蛋白 LN二、层粘连蛋白 LN来源:上皮细胞、内皮细胞、肌细胞等 由不同蛋白质分子组成的糖蛋白家族 与IV型胶原共同构成基膜(BM),是胚胎发育中最早出现的ECMnull1、分子结构1、分子结构三条多肽链由二硫键交联构成异构三聚体,成十字形分子 含有多种大分子结合位点 含有RGD序列2、功能2、功能构成基膜(basement membrane, BM) 介导上皮细胞粘着于基膜 影响细胞粘附、迁移、分化、增殖等 基膜(BM)基膜(BM)基膜(BM)基膜(BM)特化的细胞外基质 分布:上皮、内皮细胞的基底部 组成:主要由LN、IV型胶原等构成 作用:隔离细胞与结缔组织 具有分子筛作用 结构连接作用:连接上皮组织与结缔组织 参与组织的再生、细胞的迁徙 第四节 膜整联蛋白(整合素)第四节 膜整联蛋白(整合素)细胞外基质组分受体的跨膜糖蛋白 连接细胞骨架和细胞外基质 配体:胶原、纤连蛋白、层粘连蛋白 1、结 构1、结 构由两个亚基组成的异二聚体 依赖于钙离子 null整联蛋白与其配体的亲和性较低,在细胞表面的数量较多,形成与细胞外基质之间较弱的多位点结合,有利于细胞调节与细胞外基质成分结合的牢度与可逆性,细胞可通过细胞膜上的这类受体与细胞外基质成分结合、分离、再结合、再分离…,从而进行迁移。 细胞可以通过改变整联蛋白结构来实现信号传递,包括胞内信号外传,胞外信号内传。 null2、功 能2、功 能介导细胞与细胞外基质连接 影响细胞形状、增殖、分化、迁移 信号转导细胞外基质与细胞的相互作用 细胞外基质与细胞的相互作用 (一)细胞外基质对细胞生命活动的影响 1.影响细胞的生存与死亡 细胞必须特异而有选择地粘附于一定的细胞外基质上才能生存。 2.直接影响和改变细胞的功能活动状态 通过胞外基质的受体影响细胞骨架的组装而改变细胞的形态 null3.参与细胞增殖的调节 细胞锚着依赖性生长现象:细胞只有粘附、铺展在一定的细胞外基质上,才能进行增殖。 4. 参与细胞分化的调控 5. 影响细胞的迁徙 null(二)细胞对细胞外基质的决定性作用 1.细胞是所有细胞外基质产生的最终来源 2.不同细胞的性质及功能状态决定其细胞外基质的 差异性 3.细胞外基质成分的降解是在细胞的调控下进行的
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