细胞生物学第五章 细胞连接、细胞黏着和细胞外基质（二）.ppt

第五章细胞连接 细胞黏着和细胞外基质 医学细胞生物学 授课教师 陈红丽副教授E mail chenhl 2 目录 第一节细胞连接 第二节细胞黏着和细胞外基质 第五章细胞连接 细胞黏着和细胞外基质 3 第二节细胞外基质 细胞外基质 extracellularmatrix ECM 是个体发育过程中 由细胞合成并分泌到细胞外的蛋白质和多糖所构成的网络结构 在结缔组织中含量最丰富 主要由成纤维细胞所分泌 不同结缔组织中细胞外基质的分子类型和组织方式不同 以适应不同的生理功能 4 ECM分类 ECM依化学成分可分 一 胶原二 弹性纤维三 糖胺聚糖 GAG 和蛋白聚糖 PG 四 粘连糖蛋白 纤粘连蛋白 FN 和层粘连蛋白 LN 5 细胞外基质模式图 6 将不同的细胞连接在一起 以形成组织 器官的物质基础就是体内无处不在的ECM ECM不仅将为组织的构建提供支撑框架 还对接触细胞的存活 分化 迁移 增殖 形态及其他功能调控 ECM结构和功能改变将导致病理改变 器官组织纤维化 衰老 肿瘤恶变 转移和侵润 某些遗传性疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所致 细胞外基质的生理功能 7 是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白 是体内最丰富的蛋白质 构成了细胞外基质的结构框架 类型 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 型胶原纤维束 主要分布于皮肤 肌腱 韧带及骨中 具有很强的抗张强度 型胶原主要存在于软骨中 型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 型形成二维网格结构 是基膜的主要成分及支架 一 胶原 collagen 8 1 胶原分子模式图 9 胶原分子由3条 螺旋链组成 其中甘氨酸 Gly 占1 3 富含脯和赖氨酸 几乎不含色 酪和蛋氨酸 脯 赖氨酸常羟化为羟脯 羟赖氨酸 为胶原所特有 赖氨酸选择性糖基化 特有三肽重复顺序 Gly X Y X多为Pro Y多为Hylys和Hyp 2 胶原的结构与分子组成 10 是ECM中非糖基化的纤维状蛋白 主要存在于韧带和脉管壁 富含脯 甘 不含Gly X Y重复顺序 1 呈无规则的卷曲状态 2 肽链之间通过Lys的残基相互交联形成网络 二 弹性蛋白 elastin 11 弹性蛋白具高度弹性和回缩能力 与无弹性的胶原互相交织 分别赋予组织弹性和抗张性 年龄增长 胶原的交联度越来越大 韧性降低 弹性蛋白逐渐丧失 结果 老年人的骨和关节灵活性降低 皮肤起皱 弹性降低 12 Marfansyndrome 13 糖胺聚糖 glycosaminoglycan GAG 和蛋白聚糖 proteoglycan PG 是一些高分子的含糖化合物 形成ECM高度亲水性的凝胶 三 糖胺聚糖与蛋白聚糖 左 蛋白聚糖 中 蛋白聚糖多聚体 右 糖胺聚糖 14 1 糖胺聚糖 GAG GAG是由重复的二糖单位聚合而成的不分支的长链状多糖 也称粘多糖 因二糖单位中一个常为氨基己糖而得名 另一糖基常为糖醛酸 多数糖基硫酸化 带有大量负电荷 吸水产生膨胀压 赋予细胞外基质抗压能力 尽管组织中含量较少 但由于能形成多孔的水合胶状体 体积增大数倍 为组织提供机械支撑作用 15 糖胺聚糖分类 透明质酸 硫酸软骨素 硫酸乙酰肝素 硫酸角质素 16 硫酸皮肤素 肝素 17 透明质酸 HA 是一种原始形式的重要的GAG 是唯一能以自由链形式存在于体液中的GAG HA由N 乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸组成二糖单位 许多二糖单位重复聚合成直链状多糖 非硫酸化 一个HA分子可包含几千个二糖单位 HA是增殖细胞和迁移细胞的ECM的主要成分 尤其在胚胎组织中 同时也是蛋白聚糖的主要结构组分 HA在结缔组织中起着强化 弹性和润滑作用 18 是GAG与蛋白质构成的共价化合物 构成PG的蛋白质称为核心蛋白 为单链多肽 一个核心蛋白多肽链可以共价结合1 数百条GAG链 一种PG可含数种不同的GAG 多态性 2 蛋白聚糖 PG 存在于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面 赋予软骨凝胶样特性和抗变形能力 19 a蛋白聚糖单体b硫酸软骨素 硫酸角质素 透明质酸c蛋白聚糖的模式图d软骨中的蛋白聚糖电镜照片 20 3 GAG和PG的功能 使组织具有弹性和抗压性 对物质转运由选择渗透性 传递信息作用 角膜中的PG具有透光性 肝素PG具有抗凝血功能 形态发生及创伤愈合 衰老与疾病 动脉粥样硬化患者 血管内皮细胞表面硫酸皮肤素PG 导致脂类沉积 肝硬化和肝癌患者血中HA含量明显升高 21 非胶原糖蛋白 粘着成分 使细胞与ECM相互粘着 同时介导细胞运动迁移 在细胞分化和创伤修复中起重要作用 对细胞的存活 形状 粘着 铺展 迁移 增殖 分化有直接影响 这一大类非胶原糖蛋白已发现数十种 如纤连蛋白 fibronectin FN 和层粘连蛋白 laminin LN 它们都是多功能大分子 具有分别与细胞及细胞外其他成分结合的多个结构域 是ECM成分的组织者 四 非胶原糖蛋白 22 由两个相似亚单位形成二聚体 二条肽链C端通过二硫键共价结合构成 V 型分子 肽链中折叠成各种球状结构域能选择地与ECM中的各种大分子结合 行使各种功能 与细胞结合的最小结构单位是精 甘 天三肽 RGD 序列 1 纤连蛋白 fibronectin FN 23 由 两条多肽链非共价结合形成的一个高分子量的跨膜糖蛋白 整联蛋白 整联蛋白是胶原 纤黏连蛋白 层黏连蛋白等多种细胞外基质成分的受体 普遍存在于各种动物细胞表面 是一个庞大的受体家族 FN受体 24 FN的功能与疾病 有助于维持细胞形态 使细胞锚定在底物上静止不动 介导细胞的黏着 又能促进细胞运动迁移 在组织分化 细胞粘着和迁移时起重要作用 有助于血液凝固和创伤修复 FN与疾病 爆发性肝损伤患者血浆FN急剧下降 某些癌症患者ECM中FN明显下降 粘着力下降 容易失散迁移 FN与心血管系统疾病 结缔组织的衰老 骨关节炎 以及肿瘤发生与转移密切相关 25 LN是由三条大的肽链结合而成的聚合体 肽链通过二硫键构建成 十 字形交叉 链中有各种球状结构域 构成基膜的重要成分 使细胞附着于基膜上 2 层粘连蛋白 laminin LN 26 糖尿病患者肾小球基膜中LN的含量减低 而血清中出现LN的P1片段 链球菌感染后的肾小球肾炎中出现LN抗体 酒精中毒性肝炎 进行性全身硬化症 某些肿瘤患者的血清中出现LN或其P1片段 阻止癌细胞与LN相结合的物质皆可不同程度地抑制实验性肺癌转移 LN与疾病 27 LN的生物学意义 LN与细胞的粘附 生长 迁移及形态发生 LN与细胞的分化 LN与肿瘤的生长与转移 LN与神经系统发育 LN的碳水化合物与细胞之间的作用 28 细胞外基质的重要性 医学上细胞外基质与细胞具有同样重要的意义 细胞外基质的组成成分及组装形式与组织的特殊功能相适应 参与多种生命活动的基本方式 与多种疾病相关 29 是一种特异的细胞外基质结构 厚40 120nm 上皮组织基底面的下方 将上皮细胞与结缔组织分开 在肌细胞和脂肪细胞表面 血管内皮细胞下面 施万细胞表面也有基膜 五 基膜 30 基膜的结构 基膜是由不同的蛋白纤维组成的网状结构 LN不仅是基膜的主要成分 也是基膜的组织者 而 型胶原则是基膜的网状钢架 基膜的功能 基膜不仅对组织结构起支持作用 同时也是渗透性的障碍 调节分子和细胞的运动 31 六 细胞外被 又称糖萼 覆盖在细胞质膜表面的一层黏多糖物质 以共价键和膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白或糖脂 是细胞质膜的正常结构成分 膀胱上皮细胞表面的糖萼 钌红染色的电镜超薄切片 32 细胞外被功能 对膜蛋白有保护作用 并在分子识别中起重要作用 决定血型 33 本节小结 细胞外基质是个体发育过程中 由细胞合成并分泌到细胞外的蛋白质和多糖所构成的网络结构 ECM依化学成分可分 1胶原2弹性纤维3糖胺聚糖 GAG 和蛋白聚糖 PG 4粘连糖蛋白 纤粘连蛋白 FN 和层粘连蛋白 LN 34 思考题 1 名词解释 extracellularmatrix ECM 糖萼2 试述ECM的化学组成和功能 3 简述胶原或非胶原糖蛋白与疾病的关系 胶原在生物医学中的应用 35 参考文献及网站 翟中和等主编 细胞生物学 第3版 北京 高等教育出版社 2007杨保胜 孙银平 基础医学概要 四 人民卫生出版社 2009 美 B Alberts等著 张新跃 钱万强等译 细胞的分子生物学 M 北京 科学出版社 2008韩贻仁主编 分子细胞生物学 第3版 高等教育出版社 2007细胞生物学专业信息网http www xa Theend 。