结缔组织生化--第一节 蛋白多糖(1)

结缔组织生化--第一节蛋白多糖（1）
第十三章结缔组织生化(Biochemistryof Connective Tissue) 结缔组织是人体中分布最为广泛的一种组织，包括骨、牙、软骨、肌腱、韧带、皮肤角质及血管等(表13－1)。

其组成特点是细胞少而间
质多，其细胞间质一般由基质(ground substance)和纤维(fiber)两部
分组成。

基质为无定形的胶态物质，主要成分为蛋白多糖(Proteoglyc an)。

纤维包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维，分别由胶原蛋白、弹
性蛋白及网状蛋白构成。

本章着重介绍蛋白多糖和胶原蛋白结构、功
能及代谢。

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表13－1 各种结缔组织的生化功能和大分子结构
(取自Karlson、Gerok、Groβ著《病理生化学》)
组织类型机械性能蛋白质碳水化物* 骨质负荷重量** Ⅰ型胶原蛋
白硫酸软骨素（抗压、维持外形）透明质酸硫酸角质素肋软骨
抗压、减少摩擦Ⅱ型胶原蛋白硫酸软骨素弹性好
（硫酸角质素）肌腱抗张强度大Ⅰ型胶原蛋白硫酸皮肤素弹性
（延性）小
硫酸软骨素大血管
延性强弹性蛋白硫酸软骨素抗裂性强Ⅲ型和Ⅰ型胶原蛋白透明质酸、硫酸皮肤素不相识硫酸乙酰肝素（肝素***）关节液润滑防震
Ⅱ型胶原蛋白透明质酸皮肤有中度延性和变形性而Ⅰ型（80％）
与Ⅲ型胶原蛋白、硫酸皮肤素具韧性角蛋白透明质酸基底膜变
形性良好、分隔作用、Ⅵ型和Ⅴ型蛋胶原蛋白、昆布硫酸乙酰肝素（？）选择性渗透氨酸粘连蛋白角膜透明、坚固Ⅰ型与Ⅱ型胶原
蛋白硫酸角质素软骨素（硫酸软骨素）
*主要成分(多于50%)用黑体字印出，低于10%的组分在括号中。

**以钙盐沉着(羟磷灰石)计。

***肥大细胞的典型多糖。

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第一节蛋白多糖
结缔组织基质中蛋白质与多糖以共价和非共价键相连构成多种巨大分子称为蛋白多糖(proteoglycans)或粘蛋白(mucoproteins)。

其分子组成以多糖链为主，蛋白质部分所占比例较小。

往往一条多糖链上联结多条多肽链，分子量可达数百万以上。

一、化学结构
名称基本结构单位主要存在部位透明质酸
缔组织基质、皮肤、脐带、玻璃体液 4-硫酸软骨素（硫酸软骨素
皮肤、血管 6-硫酸软骨素（硫酸软骨素C）
椎间盘硫酸皮肤素（硫酸软骨素B）
角膜、软骨、髓核肝素
肺、皮肤、肝、肠等肥大细胞及嗜碱性白细胞内
其中硫酸软骨素B又称为硫酸皮肤素(dermatan sulfate)。

各种糖胺多糖的结构单元为二糖单位，均含有乙酰氨基已糖和糖醛酸(硫酸角质素例外，不含糖醛酸而代之以半乳糖)。

除透明质酸外都含硫酸。

因而糖胺多糖为酸性，加之分子大具有粘性，故又称为酸性粘多糖(acid mucopolysaccharide,AMPS)。

经电子显微镜图形及实验推测，蛋白多糖为“瓶刷状”分子结构(图13－1)，其蛋白多糖亚单位(“刷毛”)非共价附着于透明质酸主链上(backbone)，其间相隔200－300A。

图13－1 蛋白多糖的分子结构
蛋白多糖亚单位由一个核心蛋白(core protein)和共价连接其上的糖胺多糖组成，后者主要为硫酸角质素和硫酸软骨素。

人体中有多种不同的核心蛋白，分子量达200～300kD，是所有组织细胞中分泌的最大的一种多肽。

核心蛋白高度伸展N-末端，形成一球状区，约60-70 kD，非共价连接于透明质酸链上，另一种约40-60kD的连接蛋白(link protein)参与稳定球状区与透明质酸链的非共价连接。

核心蛋白及多糖组成的亚单位可分为三区：
(1)N－端区：包括球状连接区，含有较少的寡糖链。

(2)富含寡糖区：为硫酸角质素寡糖链的主要附着区。

寡糖链共价连接于核心蛋白分子中丝氨酸和苏氨酸残基侧链氧原子上。

(3)C－末端区：富含硫酸软骨素。

通过半乳糖?半乳糖?木糖三糖
连接于核心蛋白的丝氨酸残基。

蛋白多糖的透明质酸主链长度为4000～40，000?，可附着上百个
核心蛋白，每条核心蛋白可结合50条硫酸角质素链和100条硫酸软骨素链，由此可见蛋白多糖分子巨大，分子量可高达数千万。

二、蛋白多糖的生理功能
蛋白多糖分子大，具高度亲水性，对保持结缔组织水分及与组织
间物质交换均有重要作用。

例如软骨组织中胶原纤维排列成网格状，
网格间隙中填充蛋白多糖，因其有高度亲水性，吸附大量水份在其中，当软骨受压时，水分可被挤压出去，而减压后又可重吸进来。

关节软
骨无血管供应，其营养物质的交换主要靠运动产生压力变化使液体流动。

由此可以解释长期不运动导致关节软骨的萎缩。

蛋白多糖的糖链上含有较多的酸性基团，对于细胞外液中Ca＋＋、Mg＋＋、K＋、Na＋等阳离子有较大的亲和力，因此能调节这些阳离子
在组织中的分布。

蛋白多糖分子巨大，有较大的粘滞性，附着于组织表面，能缓冲
组织之间的机械磨擦，因而具有润滑、保护作用。

例如关节液中的蛋
白多糖有润滑关节面的作用。

类风湿关节炎患者，关节液中蛋白多糖
减少，失去原有润滑作用，因而关节面易被破坏。

蛋白多糖与创伤的愈合亦有密切关系。

皮肤创伤后的肉芽形成过
程中，通常先有糖胺多糖的增生，进而促进胶原纤维的合成，其机理
尚不清楚。

近年来发现蛋白多糖可调节某些蛋白生长因子的作用。

例
如碱性成纤维细胞生长因子(basic fibrotlast growth factor,bFGF)
结合于蛋白多糖的肝素或硫酸角质素链上，而且要以bFGF?糖胺多糖复
合物形式与细胞表面受体结合。

bFGF与肝素或硫酸角质素结合能保护b FGF免被降解。

当核蛋白水解或肝素或硫酸角质素链部分降解时可释放出活性bFGF?糖胺多糖复合物，刺激细胞增殖及分化。

其它一些生长因子也有类似作用机制，很明显，广泛和大量存在的蛋白多糖可局限这些生长因子在其分泌细胞短距离内作用。

这对于组织的特有结构具有重要意义。

三、蛋白多糖的生物合成
蛋白多糖的合成首先按蛋白质生物合成的原理，在核糖体上合成多肽，并分泌入内质网中，在内质网中修饰过程中，由相应的转移酶催化活性单糖转移到氨基酸的侧链上，合成胺基多糖。

但糖链的延伸和加工修饰在高尔基体进行。

所以说多肽的合成受专一基因控制，而氨基多糖的合成主要由酶的分隔定位和对酶特异性所决定。