细胞外基质及其与细胞的相互作用

注：*L-艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的D-葡萄糖醛酸进行差向异构 化而生成的。
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（二）蛋白聚糖（proteoglycan, PG）
1.结构：由氨基聚糖(除透明质酸外)与核心蛋 白(core-protein)共价结合的高分子复合物。
透明质酸（中轴） 蛋 白 连接蛋白 聚 糖 核心蛋白（单链 多 聚 蛋白聚 多肽） 体 糖单体 氨基聚糖（相同 或不同）
不同的二糖单位和透明质酸链的二糖单位重复序列
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2.种类：根据糖基性质、连接方式、硫酸化程 度和分布部位分为六种： （1）透明质酸（hyaluronic acid, HA） （2）肝素（heparin） （3）硫酸乙酰肝素 （heparan sulfate, HS） （4）硫酸软骨素（chondroitin sulfate, CS） （5）硫酸皮肤素（dermatan sulfate, DS） （6）硫酸角质素（keratan sulfate, KS） 除透明质酸外，其它氨基聚糖都被硫酸化。
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2. 胶原的主要类型
20多种链构成已知的19种胶原。常见的是Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ型。 表11-2 几种胶原的分子组成、组织分布及来源
类型 Ⅰ Ⅱ 分子组成 [1(I)]2 2(I) [1(II)]3 组织分布 来源
皮肤，肌腱，骨，韧带，角 膜，筋膜
透明软骨，椎间盘髓核，玻 璃体细纤维，脊索 皮肤，肌肉，结缔组织，血 管壁，常与I型胶原共分布 各种组织基膜
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胶原在不同组织中的含量
组 织
脱钙骨 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）
88.0 86.0 71.9 68.1 46~63 17.0 12~24 10 4
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1.胶原的分子结构 （1）每个胶原分子是由3条肽 链(20多种)绕成的同源或异 源三股螺旋结构； （2）富含Gly-Pro-Hypro / Hylys三肽重复顺序； （3）氨基酸的羟基化与糖基化 使肽链彼此交联，稳定结构。
教学目的与要求
1.掌握细胞外基质与细胞之间的关系，理解细胞 外基质对多细胞生物组织构建的意义
2.掌握细胞外基质成分中氨基聚糖与蛋白聚糖， 胶原蛋白与弹性蛋白，纤粘连蛋白与层粘连蛋 白等生物大分子的结构、性质和功能
3.熟悉基底膜的组成成分和生物学功能 4.了解细胞外基质与一些相关疾病的关系
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概述 1.细胞外基质与细胞的关系 （1）细胞外基质与细胞共同构成组织
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表11-1 氨基聚糖的分子特性及组织分布
氨基聚糖 透明质酸(HA) hyaluronic acid 硫酸软骨素(CS) chondroitin sulfate 硫酸皮肤素(DS) dermatan sulfate 硫酸乙酰肝素(HS) heparan sulfate 肝素 heparin 硫酸角质素(KS) keratan sulfate 重复二糖单位 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 每二糖单位 所含硫酸基 0 0.2~2.3 1.0~2.0 0.2~3.0 2.0~3.0 0.9~1.8 组织分布 结缔组织、皮肤、软 骨、滑液、玻璃体 软骨、角膜、骨、皮 肤、动脉 皮肤、血管、心、心 瓣膜 肺，动脉，细胞表面 肺、肝、皮肤，肥大 细胞 软骨、角膜、椎间盘
（2）对细胞有支持、保护、营养的作用
（3）与细胞代谢、增殖、生长、分化、识别、 黏着、迁移、组织创伤修复等正常生理活动 和异常病理改变有密切关系 （4）基底膜是特化的细胞外基质 就像水对鱼、土壤对植物的作用。
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细胞外基质定义 ：
分布于细胞外空间，细胞分泌的由蛋白质和多糖 构成的高度水合性纤维网络凝胶结构。
一、氨基聚糖与蛋白聚糖（凝胶样基质成分）
二、胶原蛋白与弹性蛋白（纤维状网架成分）
三、纤粘连蛋白与层粘连蛋白（粘着成分）
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一、氨基聚糖与蛋白聚糖
（一）氨基聚糖
1.结构：重复的二糖单位构成的直链多糖(详见表11-1)。
二糖单位：
己糖醛酸：葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸 氨基己糖： N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖
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（三）氨基聚糖与蛋白聚糖的功能 1.形成凝胶样基质，使组织具有弹性和抗压性； 2.对物质转运有选择通透性（基膜尤为典型）； 3.肝素具有抗凝血作用； 4.细胞表面的蛋白聚糖具有传递信息的作用； 5.骨组织中的氨基聚糖有助于钙盐沉积和骨的 钙化 6.氨基聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关。（玻 尿酸）
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（四）氨基聚糖和蛋白聚糖与疾病 1.氨基聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物的堆 积造成黏粘多糖贮积症 2.氨基聚糖的变化和蛋白聚糖的异常表达对肿 瘤发生、发展及转移有重要Fra Baidu bibliotek用。
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二、胶原与弹性蛋白
（一）胶原（collagen） 含量：人体含量最丰富的蛋白质，占人体蛋白 总量的25~30%。为不溶性纤维蛋白，在人体 衰老过程中，组织中胶原蛋白的含量逐渐降 低。 分布：分布于各种组织，尤其在结缔组织中特 别丰富，是细胞外基质的网状结构。 来源：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及 某些上皮细胞合成并分泌。
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含量种类差别大、决定组织物理性状适合其功能 上皮组织 含量少：
肌组织
脑脊髓
含量多： 结缔组织
平滑肌
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2.细胞外基质中的大分子
（1）凝胶样基质成分：氨基聚糖与蛋白聚糖
（2）纤维状网架成分：胶原蛋白与弹性蛋白 （3）粘着成分：纤粘连蛋白与层粘连蛋白 3.胞外基质成分由该组织的细胞合成和分泌。
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第一节 细胞外基质的主要成分
2.合成 （1）核心蛋白合成（ 结合核糖体） （2）核心蛋白 + 糖链 → 蛋白聚糖单体(内质 网腔)
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3.氨基聚糖和蛋白聚糖的理化特性 （1）在生理pH值下带有密集的负电荷；
（2）电荷互斥使分子呈高度伸展状态，形成多 孔亲水凝胶； （3）电负性吸引Na+，Na+结合水，产生膨胀 压。 （4）具有多态性，核心蛋白的氨基酸序列可以 不同，多糖链的长度和成分可以不同。