医学细胞生物学：11 细胞外基质及其与细胞间的相互作用
细胞外基质和基质细胞相互作用的研究
细胞外基质和基质细胞相互作用的研究基质是指所有生物体内除细胞外的物质。
在这些物质中，最重要的就是细胞外基质，它是一种类似胶的物质，由水和各种蛋白质构成。
细胞外基质在细胞功能、组织结构和发育中起着重要的作用。
细胞外基质与细胞的相互作用是一个重要的研究领域，包括细胞与基质分子的相互作用、细胞对不同基质成分的选择性附着、细胞分化和外形变化等。
下面，我将分别从这几个角度来探讨细胞外基质和基质细胞相互作用的研究。
1. 细胞与基质分子的相互作用细胞与基质分子的相互作用主要是通过胞外基质的受体和粘附分子来实现的。
这些分子在胞外基质分子上或细胞膜上表达，它们促进细胞与胞外基质的相互作用，调节细胞分化、增殖、迁移以及细胞间互动等重要生物学过程。
以整合素为例，其是细胞与胞外基质相互作用的重要受体。
整合素家族有很多成员，它们与胶原蛋白、纤维连接蛋白、透明质酸等基质分子结合，进而调节细胞的附着、增殖、迁移等生物学过程。
此外，有研究表明，多种胞外基质分子如透明质酸、纤维连结蛋白等都与其它受体结合，发挥生物学调节作用。
2. 细胞对不同基质成分的选择性附着细胞在胞外基质中的选择性附着是由胞外基质蛋白和胞内蛋白以及细胞膜receptor 表达情况的共同调节作用，它们对细胞在基质中的定位和作用安排具有重要的作用。
有研究表明，胞外基质分子的结合能力和细胞膜上受体的配体选择性是细胞对不同基质成分选择性附着的关键因素。
基质分子结合能力强时，在细胞表面形成大量和长时间的链状分子，形成加强附着力的框架。
而表达不同受体的细胞对不同基质分子的选择性附着和附着力不同。
3. 细胞分化和外形变化细胞分化和外形变化是细胞生存、生长和发育中重要的生物学过程，胞外基质在这些过程中也发挥着极其重要的作用。
以小鼠胚胎上皮为例，研究发现，当细胞分化时，基质分子的配合物改变，胞外基质肌动蛋白纤维网络也发生变化，使得胚胎细胞控制并调整自身吸收和排泄粘附物减弱，胚胎细胞便可摆脱原定位并继续发育。
细胞生物学 第十一章 细胞外基质及其与细胞
第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质（ECM）：是由细胞分泌到细胞外空间，由蛋白和多糖构成的精密有序的网络结构。
不仅对组织细胞起支持、保护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、黏着、迁移等基本生命活动密切相关。
糖胺聚糖（AGA）：是细胞外基质的主要成分，是由重复的二糖单位构成的直链多糖，过去称为黏多糖，其二糖单位之一是氨基己糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖），故又称氨基聚糖，另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）糖胺聚糖可分为六种：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蛋白聚糖（PG）：是由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。
黏多糖累积病：由于基因突变引起先天性缺乏降解糖胺聚糖的酶（如糖苷酶或硫酸酯酶）可导致糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定部位堆积，造成黏多糖累积病如Hunter综合征。
胶原（collagen）：是细胞外基质中的骨架结构，动物体内高度特化的纤维蛋白家族，是人体内含量最丰富的蛋白质，遍布于体内各种器官和组织，在结缔组织中特别丰富，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
原胶原：典型的胶原分子呈纤维状，是由3条α多肽链盘绕而成的3股螺旋结构，称原胶原。
胶原合成与组装始于内质网，在高尔基体修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维①前α链：在糙面内质网附着核糖体上合成，不仅含有内质网信号肽，而且在其N端和C端各含有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。
②前胶原：胶原合成过程中带有前肽的3股螺旋胶原分子称为前胶原，其两端的前肽部分保持非螺旋卷曲。
③原胶原分子：在细胞外，前胶原在前胶原N-蛋白酶和前胶原C-蛋白酶的作用下，分别水解去除两端的前肽，在两端各保留一段非螺旋的端肽区形成原胶原分子。
④胶原原纤维：原胶原分子在细胞外基质中相互呈阶梯式有序排列并发生侧向交联，自组装成胶原原纤维。
细胞与胞外基质的相互作用和调节
细胞与胞外基质的相互作用和调节人们所了解的生命现象其实都是由细胞层层组合而成的，而细胞的结构和功能依赖于其内部生化过程，而这些过程主要依靠细胞与胞外基质的相互作用和调节来完成。
本文将从细胞的结构和胞外基质的组成入手，分析细胞和胞外基质之间的相互作用和调节。
一、细胞的结构细胞是生命的基本单位，是构成生物体的最基本单元。
细胞主要由细胞质、细胞膜、细胞核和细胞质器四部分组成。
细胞质是细胞内除外部核的区域，包含细胞内的大部分生化反应的物质。
细胞质中含有大量的细胞器和胞吞作用所需的一些溶液、离子和小分子物质。
细胞质内的细胞器主要有内质网、高尔基体、线粒体、溶酶体、叶绿体等，这些细胞器都有着自己的功能和作用。
细胞核是细胞的指挥中心，主要负责DNA的存储和调控，我这里就不过多讲解了。
细胞膜是细胞最外层的一层薄膜，由磷脂、蛋白质和少量的碳水化合物组成。
细胞膜有着特殊的构造和功能，其内面朝向细胞质，外面则与肌节质相接触。
细胞膜是细胞在运动和原生质流动中的特殊结构。
在细胞之间，还有细胞外基质，下面我们就从细胞外基质的组成入手讲解。
二、胞外基质的组成胞外基质是指细胞与其环境之间的一层物质，它是由大量的蛋白质、多糖、矿物质等组成的。
胞外基质有两种主要的性质：一是较为坚硬致密，成为骨、软骨等组织中间质的基质；二是较为稀松，成为结缔组织、血管、淋巴管、神经组织和肌肉等组织中间质的基质。
从化学成分来说，胞外基质主要由以下成分组成：1. 胶原蛋白胶原蛋白是组成生物体中毒素的主要成分，其功能是对细胞起保护作用，结构健康的胶原蛋白可以保持组织的稳定和连通性。
2. 弹性纤维蛋白弹性纤维蛋白是一种有弹性的结构蛋白，主要分布于皮肤、血管、肌肉等处。
而后再通过与环境的相互作用来调节体内环境的稳定。
3. 紧密连接蛋白紧密连接蛋白主要位于细胞上皮细胞的邻接部位，调节胞间紧密连接并保持细胞间的粘附性和连通性。
胞外基质和细胞有着密切的联系，下面我们将从细胞和胞外基质之间的相互作用和调节出发，来探究其关系。
细胞与细胞外基质之间的相互作用研究
细胞与细胞外基质之间的相互作用研究随着人类对细胞生物学的更深入探究和认识，我们发现细胞之间与基质之间的相互作用关系愈加重要。
细胞外基质是由一系列蛋白质、多糖、矿物质等组成的复杂分子网络，通过与细胞膜相关的受体结合，控制细胞发育、迁移、增殖、分化和死亡。
在这篇文章中，我们将探索细胞与细胞外基质之间的相互作用及其调节作用。
1. 细胞外基质的结构和组成细胞外基质是支持组织和器官的结构骨架，也是细胞形态和功能调节的主要媒介。
它的主要成分为纤维性蛋白质和胶原蛋白，包括纤维连接蛋白、弹性蛋白、黏附蛋白等。
此外，细胞外基质还包含多糖类物质，如透明质酸、硫酸化肝素和胶原多肽等。
2. 细胞外基质与细胞信号传导细胞外基质与细胞信号传导密不可分。
细胞膜上存在一类被称为整合素的受体分子，它们可以与细胞外基质分子结合。
在整合素和基质的相互作用下，细胞启动一系列的信号传导路径，并调控细胞的行为。
例如，细胞与细胞外基质之间的相互作用可以促进细胞增殖、迁移和存活。
而一些信号分子、生长因子或激素通过与细胞膜上的受体结合，也可以间接地调节细胞与细胞外基质之间的相互作用。
3. 细胞外基质与肿瘤发生和转移研究表明，细胞与细胞外基质之间的相互作用在肿瘤发生和转移过程中起着重要作用。
在正常情况下，细胞与基质之间的相互作用是平衡、有序的。
但在肿瘤细胞中，这种平衡被打破，导致细胞形态和功能的异常改变。
肿瘤细胞可以释放蛋白酶，破坏细胞外基质结构，从而促进癌细胞的侵袭和迁移。
此外，在高度侵袭性的癌症中，细胞外基质中含有高浓度的弹性蛋白，这会成为癌细胞迁移的平台。
4. 利用仿生学原理研究细胞与细胞外基质之间的相互作用细胞与细胞外基质之间的相互作用既是基本的生命过程，也是一种重要的仿生学现象。
利用仿生学模型研究细胞与细胞外基质之间的相互作用机制已成为当前热点和趋势。
通过组装具有特定形状和尺寸的仿生学纳米材料，可以模拟细胞膜和细胞外基质结构，从而更好地理解和调节细胞外基质的功能。
细胞和细胞外基质之间的相互作用
细胞和细胞外基质之间的相互作用是细胞生物学中的重要话题之一。
细胞外基质是细胞外的三维结构，包括各种蛋白质、糖类、水分子、离子和细胞外间质等成分。
这些成分影响着细胞的生长、分化、细胞周期、信号传导、细胞与细胞之间的粘附、细胞间相互作用和移动等多个过程。
本文将从细胞外基质的组成和细胞与细胞外基质的相互作用等方面进行探讨。
一、细胞外基质的组成细胞外基质有多种成分，其中最重要的是蛋白质。
蛋白质是细胞外基质的重要组成部分，也是影响细胞和基质相互作用的主要因素之一。
细胞外基质的蛋白质包括胶原蛋白、纤维连接蛋白、表皮细胞附着素和纤溶酶等。
这些蛋白质形成了肌腱、韧带、弹性组织和软骨等。
除了蛋白质，细胞外基质中还有一些糖类，这些糖类可分为硫酸肝素和软骨素。
这些糖类对细胞生长、生物化学反应和基质稳定性等方面都有着重要的影响。
另外，细胞外基质中还有一些水分子和离子等成分。
水分子是细胞外基质中数量最多的成分之一，水分子对细胞和基质之间的交互作用有着重要的影响。
二、细胞与细胞外基质的相互作用细胞外基质对细胞有很大的影响，这种影响通常通过细胞外基质蛋白质分子与细胞表面蛋白质相互作用来实现。
这种相互作用有着非常重要的生物学意义，对细胞的生长、分化、细胞周期、信号传导、细胞与细胞之间的粘附、细胞间相互作用和移动等多个过程都有着直接或间接的影响。
1. 细胞与细胞外基质的黏附细胞与细胞外基质之间的相互作用，最显着的表现是细胞附着和黏附。
细胞的附着和黏附通过细胞表面蛋白质与基质蛋白质相互结合来实现。
在此过程中，有一些蛋白质是非常重要的，如纤维连接蛋白和表皮细胞附着素等。
这些蛋白质使细胞表面特异受体与基质结合，并通过细胞骨架的调节来形成有机系统，从而实现细胞与基质之间的黏附。
2. 细胞与细胞外基质的信号传导细胞外基质还能参与细胞内的信号传导。
一些蛋白质在基质中起到信号分子的作用，这些信号可以通过细胞表面的受体结合从而启动一系列的信号传导通路，对细胞产生影响。
《医学细胞生物学》细胞外基质及其与细胞的相互关系
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2、细胞外基质成分的降解是在细胞的控制下进行的 细胞外基质成分的降解是由细胞分泌的蛋白水解 酶催化的。细胞外基质成分在细胞分泌的基质金属蛋 白酶和丝氨酸蛋白酶家族联合作用下被降解；细胞还 可分泌基质金属蛋白酶和丝氨酸蛋白酶的抑制剂控制 蛋白酶的作用程度和范围。
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纤连蛋白的功能
1、介导细胞与细胞外基质间的黏着：黏着斑
2、纤连蛋白与细胞迁移 3、纤连蛋白在组织创伤修复中的作用
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层粘连蛋白
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层粘连蛋白是胚胎发育过程中出现最早的细 胞外基质成分。 在成体，它主要存在于上皮下和内皮下紧靠 细胞基底部，还存在于肌细胞和脂肪细胞周围。
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氨基聚糖与蛋白聚糖的功能
1、使组织具有弹性和抗压性 2、对物质转运有选择渗透性 3、角膜中蛋白聚糖具有透光性 4、氨基聚糖有抗凝血作用 5、细胞表面的蛋白聚糖有传递信息作用 6、氨基聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关
二、胶原与弹性蛋白 胶原是动物体内 高度特化的纤维蛋白 家族，是人体内含量 最丰富的蛋白质。胶 原可由成纤维细胞、 软骨细胞、成骨细胞 以及某些上皮细胞合 成并分泌到细胞外。
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蛋白聚糖聚合体
软骨中的蛋白 聚糖复合体是已知 的最巨大分子之一。 它的氨基聚糖为硫 酸软骨素和硫酸角 质素。
核心蛋白
连接蛋白 透明质酸
硫酸角质素
硫酸软骨素
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蛋白聚糖的合成和装配
蛋白聚糖的核心蛋白肽链在粗面内质网核糖 体上合成，随后进入内质网腔装配上直链多糖。 在装配时，一个转移的连接四糖首先结合到核心 蛋白的丝氨酸残基上，在丝氨酸所处的肽链部位 具有专一的构象，可被识别。然后在糖基转移酶 的作用下，一个个糖基一次加接上去，形成了氨 基聚糖糖链。
细胞生物学第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用
细胞外基质的主要组成成分
• 2.胶原的类型
• α链是原胶原的基本亚单位，目前已发现42种不同的α链，27 种胶原；不同的α链以不同方式组合成不同类型的胶原。
每型胶原由3条相同或不同的α链构成： • I型胶原是异源三聚体：[α1(I)]2[α2(I)]，分布于肌腱、皮肤、
骨、韧带，形成较粗的纤维束，具有很强的抗张强度。 • II型胶原是同源三聚体：[α1(II)]3，存在于软骨中。 • III型胶原是同源三聚体：[α1(III)]3，存在于皮肤、肌肉、结缔
IV型胶原：三股肽链不含规 则的(Gly-x-y)三肽重复序 列不形成α螺旋结构。
前胶原分子的前肽不被切除 C-端“头对头”形成二聚体 几个二聚体再交联形成网络
结构，构成基膜的骨架。
硫酸基
分布组织
0
结缔组织、皮肤、软
骨、玻璃体、滑液
0.2-2.3 软骨、角膜、骨、皮 肤、动脉
1.0-2.0 皮肤、血管、心、心 瓣膜
0.2-3.0 肺、动脉、细胞表面
2.0-3.0 肺、肝、皮肤、肥大 细胞
0.9-1.8 软骨、角膜、椎间盘
细胞外基质的主要组成成分
透明质酸——是糖胺聚糖中结构最简单的一种
二糖单位{
糖醛酸（葡萄糖醛酸 / 艾杜糖醛酸）
• 因糖残基 上有 羧基，故糖胺聚糖 呈强负电性。
透明质酸
硫酸软骨素、硫酸皮肤素
肝素、硫酸乙酰肝素
硫酸角质素
细胞外基质的主要组成成分
氨基聚糖
二糖单位
透明质酸 hyaluronic acid，HA
葡萄糖醛酸 N-乙酰葡萄
硫酸软骨素
葡萄糖醛酸
chondroitin sulfate, CS N-乙酰半乳糖
细胞外基质与细胞相互作用的分子机制研究
细胞外基质与细胞相互作用的分子机制研究细胞外基质（ECM），是指包括胶原、纤维蛋白、肝素硫酸、水杨酸乙酯、降临素等一系列蛋白质和多糖在内的一种生物外界组织，可分为纤维类ECM和胶原类ECM。
在人体中，ECM在细胞形态、生长、迁移以及功能转化等过程中扮演着十分重要的角色。
而ECM与细胞间的相互作用，主要是通过一个由多个分子组成的结构体系，即细胞外基质-细胞膜-细胞骨架系统的相互作用。
这个系统的组成以及各成分之间的相互作用关系，是目前细胞生物学领域深入研究的方向之一。
1. 细胞膜与ECM的界面相互作用细胞膜位于细胞内外环境的交界处，是细胞外基质与细胞内部信号传递之间的“桥梁”。
细胞膜的主要成分是磷脂双层，以及嵌在其中的蛋白质等分子。
在ECM 与细胞膜之间，存在许多分子，起到了调节细胞形态和功能的作用。
其中，整合素是一类位于细胞膜上的蛋白质分子，在细胞与ECM之间发挥作用。
整合素分子分为α和β两个亚基，组成αβ二聚体。
在ECM与细胞发生相互作用的过程中，αβ二聚体可结合到特定的ECM蛋白上，并通过与细胞膜内部的细胞骨架系统耦合，调节细胞的外形。
此外，整合素还能够与其它膜绑定分子如脂肪酸，以及细胞内部信号分子等结合，形成复杂的信息传递网络。
2. ECM与细胞骨架的相互作用细胞内部的骨架系统，由三种不同的类别支撑着细胞的形态和结构，分别是微纤丝、中间纤维和微管，它们通过不同的方式参与信号传递、运输及细胞间的相互作用等过程中发挥着重要作用。
ECM是由一系列蛋白质和多糖组成的复杂结构，在细胞迁移、生长、分化及形态维持等过程中发挥着显著作用。
ECM与细胞骨架之间的相互作用，是ECM参与这些过程中，细胞骨架动态变化的重要机制之一。
细胞骨架的动态变化与ECM 的力学特性、形态及趋化物质的存在有密切联系。
在ECM-细胞膜-细胞骨架整合系统之间，微纤丝主要起着支撑细胞形态的作用。
ECM蛋白所处的环境可以通过改变微纤丝活性、网络结构的形成或稳定性等方式，调节细胞的外形，决定细胞的方向性运动和趋化。
生物学中的细胞外基质与细胞相互作用
生物学中的细胞外基质与细胞相互作用在人类的身体内，数不清的细胞不断地进行交互和协作，从而保持身体的正常运转。
这些细胞不仅只是互相沟通，还需要与周围的环境相互作用。
这个环境被称为细胞外基质或者基质。
细胞与细胞外基质之间的相互作用在生物学中得到了广泛的研究与探讨。
本文将探讨细胞外基质的作用以及它与细胞之间的相互作用。
一、细胞外基质的作用1. 提供支撑我们的身体可以保持形状，主要是因为细胞外基质提供了支撑作用。
细胞外基质构成了很多种类的纤维状蛋白质，如胶原纤维，弹性纤维，网状纤维等等。
这些纤维状蛋白质可以与其他分子相互作用，形成一个庞大的支架，从而维持了细胞外基质的结构。
2. 保护和分隔细胞外基质还有着保护和分隔的作用。
在某些情况下，免疫系统会攻击我们自己的组织，形成自体免疫病。
而对于我们的身体而言，细胞外基质能够充当护盾来防止我们自己的免疫系统攻击自己的组织。
另一方面，细胞外基质还可以将各种不同类型的组织分割开来，防止细胞之间的杂乱无章的繁殖。
3. 调节信号传递细胞与身体周围的环境通过细胞外基质进行信号传递。
许多细胞与细胞之间的信号在细胞外基质中进行调节，从而实现协调性。
细胞外基质能够发挥这样的作用，是因为它可以捕捉和释放许多不同的信号分子，从而实现细胞之间的通信和协作。
二、细胞和细胞外基质的相互作用细胞和细胞外基质之间的相互作用是动态的。
因为细胞不断地分泌，摆脱，修复细胞外基质，从而影响了细胞与细胞外基质之间的相互作用。
1. 细胞粘附细胞在细胞外基质上与其他细胞之间粘附的秘密在于细胞可行的运动。
细胞外基质可以促进细胞的粘附和移动，这是由一些与细胞表面结合的分子所决定的。
例如，在细胞表面上存在多种受体和配体对，它们可以相互结合，从而实现细胞的粘附。
这种相互作用是非常重要的，因为细胞必须借助细胞外基质获得支撑和定向移动。
2. 信号传递细胞外基质不仅通过物理和化学信号直接影响细胞，还可以影响细胞内的信号传输，从而影响细胞的行为和功能。
医学细胞生物学之细胞外基质及其与细胞的相互作用
一．细胞外基质的定义细胞外基质是指分布于细胞外空间的蛋白质和多糖纤维等交错形成的网络胶状结构体系，或简言之为细胞成分之外的组织成分的总称。
二．细胞外基质的生物学作用细胞外基质不仅将细胞整合在一起并决定其物理性质，而且对细胞的存活、形态、功能、增殖、分化、迁移及死亡等各种生物学行为加以调节。
细胞与细胞外基质是相辅相成、互相联系的。
一方面，细胞外基质的结构和功能的异常可作为细胞组织病理改变的重要生理指标；另一方面，结构和功能异常的细胞外基质也会作用于周围的细胞及组织器官，进而促使和导致相关病理改变的发生。
三．细胞外基质的主要组分可分为三类：①氨基聚糖与蛋白聚糖--凝胶样基质；②胶原和弹性蛋白等--纤维网架, 结构蛋白；③非胶原性黏合蛋白，包括纤连蛋白和层粘连蛋白--粘附成分1.氨基聚糖和蛋白聚糖1）氨基聚糖(1)结构：重复的二糖单位聚合而成的无分支直链多糖(2)分类：(3)重要特征：1.与蛋白质链不同，该碳水化合物链不会折叠成致密结构，因此氨基聚糖在基质中占据很大的空间2.氨基聚糖带负电荷，具有强烈的亲水性和吸附阳离子能力。
氨基聚糖可与水分子结合形成凝胶，结果产生膨胀压可抵抗外界压力。
透明质酸：结构：最简单，无硫酸基团，含有大量亲水性的负电荷基团COO-，全部是由单纯的葡萄糖醛基和乙酰氨基葡萄糖二糖结构单位重复排列聚合而成。
形态：呈无规则卷曲状功能：赋予组织弹性、抗压性，并具有润滑剂的作用，促进细胞迁移、增殖降解：透明质酸酶2）蛋白聚糖结构：是由一条称之为核心蛋白质的多肽链与硫酸氨基聚糖共价结合的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。
核心蛋白为单链多肽，在同一个核心蛋白上可同时结合一个到上百个同一种类或不同种类的氨基聚糖链，形成大小不等的蛋白聚糖单体，若干个蛋白聚糖单体又能通过连接蛋白与透明质酸以非共价键结合形成蛋白聚糖多聚体。
2.胶原和弹性蛋白1）胶原胶原是细胞外基质中的一个纤维蛋白家族，是动物体内含量最多的蛋白质。
医学细胞生物学：11 细胞外基质及其与细胞间的相互作用
2020/10/31
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一、氨基聚糖及蛋白聚糖
(一)、氨基聚糖(glycosaminoglycan，GAG)
GAG是由重复的二糖单位构成的直链多糖。 二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成， 因糖残基上带有羧基，故氨基聚糖呈强负电性。
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一种是疏水短肽，赋予分子以弹性； 另一种为富含丙氨酸(Ala)及Lys残基的α螺旋，负责在相 邻分子间交联，形成网状结构。
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2. 弹性蛋白的合成、装配与降解
(1). 弹性蛋白的合成、装配 弹性蛋白在内质网合成后，以可溶性弹性蛋白原的形式分泌 到细胞外，通过赖氨酸残基之间相互交联装配成弹性纤维网 弹性纤维网既可伸长又可回缩，共存于组织细胞外基质中的 弹性蛋白与弹性纤维相互交织，在赋予组织一定弹性的同时， 又具有高度的韧性，可以限制其伸展程度，防止组织撕裂。
5.细胞表面的GAG有传递信息作用：乙酰肝素蛋白聚糖作为质
膜的整合成分，以跨膜蛋白的方式，胞外区可与信号分子结合
6. GAG和PG与组织老化有关：种类和数量随龄变化，胚胎发育
早期，HA生成旺盛，促进细胞增殖、迁移，组织细胞分化；关
节软骨中的PG随龄增长而减少； GAG可结合Ca2+，使组织钙化，
骨盐沉积。
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(四)、氨基聚糖和蛋白聚糖与疾病
Hunter综合症(粘多糖累积病)：先天性缺乏降解氨基聚糖的酶，
导致硫酸皮肤素等氨基聚糖及蛋白聚糖积累。
第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用PPT优秀版
原胶原共• 价交3联.后前成为具体有抗肽张强度链的不—溶性胶—原。去信号肽——两端加前肽—— 羟化修饰——C端交联为前胶原——分泌到胞 外——切除前肽——自我装配为胶原原纤维— —胶原纤维
第一节 细胞外基质的主要组成成分
第一节 细胞外基质的主要组成成分
• （二）层粘连蛋白是胚胎发育过程中最早 出现的细胞外基质成分
• 1.分子结构 • abg三条多肽链组成的异三聚体 • 含有多个结构域 • 一个长臂，三个短臂的不对称
• 三、细胞外基质中的非胶原性黏合蛋白
• （一）纤连蛋白 • 1.分子结构：高分子糖蛋白，包含多个结构域
第一节 细胞外基质的主要组成成分
• 2.纤连蛋白的功能： • 介导细胞与细胞外基质间的黏着,进而调节
细胞的形状和细胞骨架的组织，促进细胞 铺展 • 纤连蛋白与细胞的迁移 • 纤连蛋白在组织创伤修复中的作用,纤连蛋 白促进巨噬细胞和其它免疫细胞迁移到受 损部位
硫酸角质素
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
0 0.2~2.3 1.0~2.0 0.2~3.0 2.0~3.0 0.9~1.8
• 二、胶原与弹性蛋白 • （一）胶原是细胞外基质中的骨架结构 • 人体内含量最丰富的蛋白质 • 1.分子结构：三条a-多肽链盘绕而成，多肽
链基本由Gly-X-Y(X=pro，Y=hyp或hyl)规律的 三肽重复序列构成 • 2.多种a链，以不同方式组成多种胶原 • 3.前体肽链——去信号肽——两端加前肽—— 羟化修饰——C端交联为前胶原——分泌到胞 外——切除前肽——自我装配为胶原原纤维— —胶原纤维
细胞生物学：第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用
核心蛋白在粗面内质网核糖体上合成，在高尔基体中装配
上直链多糖——蛋白聚糖单体。
装配时，首先一个专一的四糖(Xyl-Gal-Gal-GlcUA) 结合
到核心蛋白的丝氨酸残基上；然后在糖基转移酶作用下，一 个个糖基依次加上，形成糖胺聚糖糖链。
蛋白聚糖的合成和降解
内吞后硫酸乙酰肝素通 过蛋白水解酶和内源性 糖苷酶发生部分降解， 这个过程在一个中性的 ph环境中，随后在酸性 环境中进一步降解糖苷， 在溶酶体中完全降解成 单糖和硫酸盐
10年；一般的蛋白质半衰期为数小时或数天。 • 胶原分子可被胶原酶collagenase降解，胶原酶的活化与
抑制对胶原的转换率具有重要作用。 • 胶原酶活化：创伤组织、癌变组织；蛋白酶、纤溶酶；糖
• 细胞外基质中，胶原原纤维常 聚集成束，形成直径数微米、 光镜下可见的胶原纤维 collagen fiber。
ECM的主要成分
共价键
α螺旋胶原分子在细胞外 基质组装： 相邻分子相错1/4长度， 约67nm，前后分子相距约 35nm，聚合形成 明暗相 间的胶原原纤维。
ECM的主要成分
ECM的主要成分
• 细胞外基质的作用： 支持、连接、保水、保护…… 对细胞行为产生全方位的影响。
ECM的主要成分
• 糖胺聚糖与蛋白聚糖 糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG） 蛋白聚糖（proteoglycan, PG）
ECM的主要成分
• 糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的直链多糖
氨基己糖（N-乙酰氨基葡萄糖 / N-乙酰氨基半乳糖）
ECM的主要成分
胶原的合成装配（I-III型）
ECM的主要成分
前α链(pro-αchains)，带有 信号肽 和 前肽 propeptide， 不含 Gly-X-Y 结构
细胞外基质及其与细胞的相互作用2
结构蛋白
胶原 弹性蛋白
粘着糖蛋白
纤粘连蛋白 层粘连蛋白
凝胶样基质 纤维网架 粘附成分
胶原（collagen）
高度特化、不溶性的纤维蛋白家族，属于硬蛋白。 分布于各种组织细胞间。体内含量最多的蛋白(30%)
胶原在不同组织中的含量
组织
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）
RGD 三肽序列 Arg-Gly-Asp (精aa-甘aa-天冬aa)
第二节 基膜与整联蛋白
整联蛋白 integrin
又称整合素，一类依 赖于Ca2+和Mg2+的异 亲性细胞黏附因子
Arg-Gly-Asp
血管 细胞黏附分子（V-CAM）
唾液酸化的 路易斯寡糖
整联蛋白
选择素及整联蛋白介导白细胞迁移
重复二糖单位构成的直链多糖,其二糖单位通常 由氨基已糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)和糖醛酸 组成。多数糖基硫酸化并带有羧基，呈强负电性。
硫酸皮肤素二糖重复单位
六种类型
糖基连接方式 硫酸化位置
透明质酸（HA） 硫酸软骨素（CS） 硫酸皮肤素（DS） 硫酸角质素（KS） 硫酸乙酰肝素（HS） 肝素（heparin）
前胶原分子
原胶原分子
胶原的形成
原胶原分子 胶原原纤维 胶原纤维束
赖氨酸氧 化酶作用 下，赖氨 酸残基横 联共价结 合
Rubberman’s disease
先天性缺乏赖氨酰氧化酶，影响胶原纤维 之间的交联
胶原的发生与疾病
胶原纤维形成异常：坏血病 遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常，
如成骨发育不全综合症 病理性纤维化：胶原表达过度，分配
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细胞外基质及其与细胞的相互作用讲义教材共46页文档
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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细胞外基质及其与细胞的相互作用讲义教 材
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。•ຫໍສະໝຸດ 47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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硫酸乙酰肝素硫酸化程度降低，是肿瘤细胞增殖、脱落、侵袭、
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2020/10蛋/3白1 聚糖
蛋白聚糖W多an聚gh体s Sun Yat-sen Un氨iv基ers聚ity 糖
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2. 蛋白聚糖是在内质网中合成并装配
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(三)、氨基聚糖与蛋白聚糖的功能
1.使组织具有弹性和抗压性：细胞外高度水合的凝胶状基质
2.对物质转运有选择渗透性：糖基的高度亲水性和负电性，构
成水化孔胶样物，具有分子筛作用
3.角膜中PG具有透光性：硫酸软骨素和硫酸角质素，
4. GAG的抗凝血作用：与凝血因子结合，抑制其作用
5.细胞表面的GAG有传递信息作用：乙酰肝素蛋白聚糖作为质
膜的整合成分，以跨膜蛋白的方式，胞外区可与信号分子结合
6. GAG和PG与组织老化有关：种类和数量随龄变化，胚胎发育
早期，HA生成旺盛，促进细胞增殖、迁移，组织细胞分化；关
节软骨中的PG随龄增长而减少； GAG可结合Ca2+，使组织钙化，
骨盐沉积。
病情进行性加重，常死于呼吸道感染及心力衰竭。尿中出现
高浓度粘多糖(硫酸软骨素B及硫酸乙酰肝素)。
动脉粥样硬化：血管内皮细胞表面硫酸乙酰肝素和硫酸软骨素
下降，硫酸皮肤素蛋白聚糖升高而与低密度脂蛋白结合，导致
脂类沉积。
肿瘤的发生、发展及转移：HA，硫酸软骨素促肿瘤增殖迁移；
硫酸软骨素可促进乳腺癌、艾氏腹水瘤的生长；许多肿瘤发现
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角质层 表皮
基底膜 真皮
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第一节 细胞外基质的主要组成成分
一、氨基聚糖与蛋白聚糖 二、胶原和弹性蛋白 三、非胶原性粘合蛋白
➢纤连蛋白 ➢层粘连蛋白
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(二)、蛋白聚糖 (proteoglycan, PG)
1. 蛋白聚糖的分子结构 蛋白聚糖是氨基聚糖(除HA外)与核心蛋白质共价结合物 形成的高分子复合物。
核心蛋白(单链多肽) 氨基聚糖
蛋白聚糖单体 透明质酸
连接蛋白 蛋白聚糖多聚体
细胞外基质
胶原和弹性蛋白：结构作用
纤维网架 纤连蛋白和层粘连蛋白：黏着作用
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功能：对组织细胞起支持、保护、营养的作用，还与细胞增 殖、分化、代谢、识别、粘着、迁移等基本生命活动相关。 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。如：角膜、肌腱。 ECM含量因组织而不同，结缔组织中含量最大。
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一、氨基聚糖及蛋白聚糖
(一)、氨基聚糖(glycosaminoglycan，GAG)
GAG是由重复的二糖单位构成的直链多糖。 二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成， 因糖残基上带有羧基，故氨基聚糖呈强负电性。
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硫酸软骨素
硫酸皮肤素
硫酸乙酰肝素
肝素
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透明质酸(HA)
氨基聚糖中结构最简单的一种
核心蛋白肽链在粗面内质网核糖体上合成 进入内质网腔装配直链多糖 装配时，连接四糖(Xyl-Gal-Gal-GlcUA)首先结合到核心 蛋白的丝氨酸残基上，在糖基转移酶的作用下，一个个 糖基依次加接上 去，形成氨基聚 糖糖链
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显著特点：具有多态性，可以含有不同氨基酸序列的核心蛋白， 以及长度和成分不同的多糖链。依据主要的二糖单位命名2Fra bibliotek20/10/31
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蛋白聚糖也是质膜的整合成分，如成纤维细胞和上皮细胞质 膜中称为连接素(Syndecan)的蛋白聚糖。
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(四)、氨基聚糖和蛋白聚糖与疾病
Hunter综合症(粘多糖累积病)：先天性缺乏降解氨基聚糖的酶，
导致硫酸皮肤素等氨基聚糖及蛋白聚糖积累。
现为腰型驼背、关节强直、宽手、胸部畸形、侏儒；角膜浑
浊、面容粗犷、肝脾肿大；智力迟钝及耳聋。发病于婴儿期，
第十一章 细胞外基质及其 与细胞间的相互作用
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概述
细胞外基质(extracellular matrix, ECM)：是由细胞 分泌到细胞外空间，由分泌蛋白和多糖构成精密有 序的网络结构。
成分：大致可分为三类：
凝胶样基质——氨基聚糖与蛋白聚糖
二糖单位为N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸
是唯一不硫酸化的GAG，含多达10万个糖基。
分子表面糖醛酸的羧基，带有大量的负电荷，其排斥作用使 整个分子伸展膨胀占据很大的空间，赋予组织良好的弹性和 抗压性
分子表面大量的亲水基团可结合大量水分子，使基质等渗性 水肿，能形成粘稠的胶体
在胚胎发育早期和组织创伤修复时，细胞大量分泌透明质酸， 促进细胞迁移和增殖。
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根据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在部位，氨 基聚糖可分为六种：
透明质酸(hyaluronic acid, HA) 硫酸软骨素(chondroitin sulfate, CS) 硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS) 硫酸乙酰肝素(heparran sulfate, HS) 肝素(heparin) 硫酸角质素(keratan sulfate, KS)