细胞外基质及其与细胞的相互作用ppt课件.ppt

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1、医学细胞生物学（配套教材）,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,学习目的和要求,掌握细胞外基质与细胞之间的关系，了解研究细胞外基质的意义。掌握细胞外基质的主要组成成分、结构及其生物学功能。熟悉基底膜的组成成分和生物学功能。了解细胞外基质与一些病理过程的关系。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,第一节 细胞外基质的主要组成成分,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖二、胶原和弹性蛋白,纤连蛋白层粘连蛋白,

2、三、非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,机体的组织由细胞与细胞外基质共同组成。细胞通过细胞外基质行使多种功能，两者之间相互依存，使细胞与细胞、细胞与基底膜之间紧密联系，构成了各种组织与器官，使之成为一个完整有机整体。细胞外基质（extracellular matrix, 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。,细胞外基质概述,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质

3、及其与细胞的相互作用,细胞外基质,凝胶样基质纤维网架,糖胺聚糖和蛋白聚糖,胶原和弹性蛋白：结构作用纤连蛋白和层粘连蛋白：黏着作用,成分：,含量：结缔组织中细胞外基质含量最大。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,细胞外基质成分及其细胞表面受体示意图,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(一)糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）,糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的直链多糖

4、；二糖单位：氨基糖(N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖)；糖醛酸(葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸)； 因糖残基上通常带有硫酸基团或羧基，故糖胺聚糖带有大量负电荷 。,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(一)糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）,硫酸皮肤素GAG链的二糖重复序列,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,其根据糖残

5、基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在的部位，糖胺聚糖可分为六种：,硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）,肝素（heparin）,硫酸角质素（keratan sulfate，KS）,透明质酸（hyaluronic acid，HA),硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS）,硫酸皮肤素（dermatan sulfate，DS）,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(一)糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,糖胺聚糖的

6、分子特性及组织分布,注：*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,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,透明质酸,糖胺聚糖中结构最简单的一种。二糖单位为N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸。糖链由500025000个二糖重复单位重复排列构成，不发生硫酸化。分子表面糖醛酸的羧基，带有大量的负电荷，其相斥作用使整个分子伸展膨胀占据很大的空间，赋予组织具有良好的弹性和抗压性。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction

7、,(一)糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,透明质酸,表面的大量亲水基团，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。,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(一)糖胺聚糖 （glycosaminoglycan, GAG）,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,(二)蛋白聚糖（proteoglycan，PG）,1. 蛋白聚糖的分子结构,

8、蛋白聚糖是由糖胺聚糖 (除透明质酸外)与核心蛋白（core protein）共价结合形成的高分子量复合物。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,A.细胞外基质中蛋白聚糖多聚体 B.软骨中的蛋白聚糖电镜照片,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,2. 蛋白聚糖的合成与装配,核心蛋白肽链在糙面内质网核糖体上合成；多糖侧链在高尔基复合体中被装配到核心蛋白上。 首先是一个专一

9、的连接四糖（Xyl-Gal-Gal-GlcUA）结合到核心蛋白的丝氨酸残基，在糖基转移酶（glycosyltransferases）的作用下，糖基依次加接上去，形成糖胺聚糖糖链。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)蛋白聚糖（proteoglycan，PG）,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,蛋白聚糖中的GAG链与核心蛋白的连接方式,专一的连接四糖首先与核心蛋白的丝氨酸共价连接，GAG链的其余部分主要由重复的二糖单位组成,Extracellular Matrix and Matrix-Cell

10、Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,蛋白聚糖的一个显著特点是其多态性，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。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,几种常见的蛋白聚糖,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,有的蛋白聚糖也是质膜的整合成分，如成纤维细胞和上皮细胞表面的黏结蛋白聚糖 （syndecan），既可介导细胞与细胞外基质结合，又可使细胞

11、内外信息相通；,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,黏结蛋白聚糖- 4的结构示意图,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(三)糖胺聚糖与蛋白聚糖的功能,使组织具有弹性和抗压性，维持组织的形态，防止机械损伤；对物质转运有选择渗透性，糖基的高度亲水性和负电性，构成高度水化孔胶样物，具有分子筛作用，各种成分可选择性渗透； 角膜中蛋白聚糖具有透光性；糖胺聚糖有抗凝血作用；,Extracellula

12、r Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(三)糖胺聚糖与蛋白聚糖的功能,5. 细胞表面的蛋白聚糖有传递信息作用，黏结蛋白聚糖 的胞外区与信号分子结合，将细胞外信号传递到细胞 内，引起细胞内生物学效应；6. 糖胺聚糖和蛋白聚糖与组织老化有关，糖胺聚糖和蛋 白聚糖的种类和数量随年龄而变动，与发育过程中组 织功能相适应。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(四)糖胺聚糖和蛋

13、白聚糖与疾病,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，造成粘多糖累积病。糖胺聚糖的变化和蛋白聚糖分子的异常表达对肿瘤的发生、发展及转移有着重要意义。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、糖胺聚糖与蛋白聚糖,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,二、胶原与弹性蛋白,(一)胶原（collagen）含量：人体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的 25%30。分布：存在于体内各种器官和组织，尤其在结缔组织中特别 丰富，是细胞外基质的框架结构。来源：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

14、外。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1. 胶原的分子结构,典型的胶原分子呈纤维状，是由3条多肽链盘绕而 成的三股螺旋（triple helix）结构； 肽链中的氨基酸组成规律的三肽重复顺序（Gly-X- Y），其中 X常为Pro，Y常为Hypro或Hylys。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1. 胶原的分子结构,甘氨酸Gly脯氨酸Pro羟化赖氨酸Lys羟化、

15、选择性糖基化,肽链相互交联，形成稳定的螺旋结构,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,链是胶原的基本亚单位，不同类型的胶原由3条相同或不同的链构成。,2.胶原的类型,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,胶原主要类型及其特性,注：分子式一栏中罗马数字代表胶原类型，1，2，3分别代表肽链类型，中括号外的数字代表肽链数目。,Extracellular Mat

16、rix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用, 胶原的合成与装配,胶原的合成与组装始于内质网，在高尔基体中进行修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维。,3.胶原的合成装配与降解,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,内质网合成前-链；前-链羟化；前-链糖基化；三条前-链形成三股螺旋结构前胶原；转运至高尔基体加工修饰；形成分泌小泡，分泌到细胞外；切除前肽序列，形成胶原分子；进一步装配成胶原原纤维；胶原原纤维聚集成胶原纤维。

17、, 胶原的合成与装配,3.胶原的合成装配与降解,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,胶原分子可被胶原酶（collagenase）降解，胶原酶的活化与抑制对于调节胶原的转换率具有重要作用。创伤组织、癌变组织中胶原酶活性显著增高。, 胶原的降解,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,3.胶原的合成装配与降解,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,4. 胶原的功能, 胶原在不同组织中行使不同的功

18、能,哺乳动物皮肤中的胶原编织成网，具有抗衡来自不同方向的张力的作用。肌腱中的胶原纤维沿着肌腱的长轴平行排列，使肌腱具有很强的韧性，能够承受巨大的拉力。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,4. 胶原的功能, 胶原在不同组织中行使不同的功能,在骨、角膜和横膈肌腱中，胶原纤维形成胶合板样多片层结构，使角膜既透明又具有一定强度。IV型胶原以三维网络形式构成各种上皮细胞基底膜的网架结构。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interacti

19、on,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,A. 胶原装成基膜的网架（引自Alberts） B.电镜照片（引自 Karp 1999）,A,B,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用, 胶原与细胞的增殖和分化有关,胶原有刺激上皮细胞增殖的作用，是细胞贴附的重要基质成分。胶原还起着诱导细胞分化的作用。, 哺乳动物在发育的不同阶段表达不同类型的胶原在胎儿皮肤中含有大量的型胶原，随着发育的进程，型胶原逐渐被型胶原取代。,Extracellular Matrix and Matri

20、x-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,4. 胶原的功能,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,5. 胶原与疾病,胶原与多种疾病或病理过程有关。组织中胶原的含量、结构、类型或代谢异常而导致的疾病称为胶原病(collagen disease)。维生素C缺乏导致坏血病：维生素C缺乏可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，导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,5. 胶原与疾病,遗传性胶原病：

21、基因突变引起胶原分子的表达或胶原装配异常，如成骨发育不全综合征。免疫性胶原病：机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受，即可产生自身免疫性胶原组织损伤，如类风湿性关节炎。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(二)弹性蛋白,弹性蛋白（elastin）是构成细胞外基质中弹性纤维网络的主要成分。 1.弹性蛋白结构特点：高度疏水的非糖基化纤维蛋白，富含甘氨酸和脯氨酸，但很少羟化，不含羟赖氨酸，无糖基化修饰。不含胶原特有的三肽（Gly-X-Y）重复序列，呈无规则卷曲。,Extracell

22、ular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(二)弹性蛋白,1.弹性蛋白结构特点：肽链由两种类型短肽交替排列构成，各由一个外显子编码。疏水性短肽，赋予分子以弹性。富含丙氨酸和赖氨酸残基的-螺旋短肽，负责在相邻分子间形成交联。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,2.弹性蛋白的合成、装配与降解, 弹性蛋白的合成、装配弹性蛋白在内质网合成后，以可溶性前体原弹性蛋白（tropoel

23、astin）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纤维与胶原纤维相互交织，分别赋予组织弹性和抗张性。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,2.弹性蛋白的合成、装配与降解, 弹性蛋白的降解 由弹性蛋白酶（elastase）催化。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、胶原与弹性蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,弹

24、性蛋白网络的伸展和回缩,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,非胶原糖蛋白是多功能大分子，在结构上具有多个结构域，可与多种细胞及细胞外基质成分结合，是细胞外基质的组织者。,(一)纤连蛋白（fibronectin, FN）,分布：广泛存在于人和动物组织中，属于高分子 量糖蛋白。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,(一)纤连蛋白（

25、fibronectin, FN）,存在形式：可溶性的纤连蛋白：主要存在于血浆及各种体液中，主要由肝实质细胞分泌产生，称为血浆纤连蛋白。不溶性的纤连蛋白：主要存在于细胞外基质及细胞表面，主要由间质细胞分泌产生，称为细胞纤连蛋白。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1.纤连蛋白的分子结构,血浆纤连蛋白是由两条相似的肽链形成的二聚体，两条肽链在C端借二硫键交联形成V字形。 细胞纤连蛋白为由二聚体交联后形成的多聚体。 构成纤连蛋白分子的不同肽链结构亚单位具有极为相似的氨基酸序列，每一肽链亚单位可构

26、成线性排列的56个杆状的功能区。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,(一)纤连蛋白（fibronectin, FN）,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1.纤连蛋白的分子结构,不同的杆状功能区可分别与不同的生物大分子或细胞表面受体结合，如胶原、肝素、凝血蛋白及整联蛋白等，是一种多功能分子。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,(一)纤连蛋白（fibronectin, FN）,第十一章 细胞外基质及其

27、与细胞的相互作用,纤连蛋白二聚体的分子结构,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,纤连蛋白肽链中的Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列是细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的最小结构单位。 RGD序列：是指存在于纤连蛋白和某些细胞外基质蛋白肽链中的“精氨酸（R）-甘氨酸（G）-天冬氨酸（D）”三肽序列。可被细胞表面一些整联蛋白所识别，并与之结合。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,纤连蛋

28、白肽链中的Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列是细胞表面各种纤连蛋白受体识别并结合的最小结构单位。 纤连蛋白细胞表面受体 ：整联蛋白家族成员，是一种高分子量的穿膜糖蛋白，由、两条多肽链组成的异源二聚体 ，在其细胞外功能区有与RGD序列高亲和性结合部位 ；,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,介导细胞与细胞外基质间的黏着：通过黏着斑的作用，调节细胞的形状和细胞骨架的装配，促进细胞的铺展，加速细胞的增殖与分化;纤连蛋白与细胞的迁移：细胞通过黏着斑的形成与解离，影响细胞骨架的组装与去组装，促进

29、细胞的迁移运动;纤连蛋白在组织创伤修复中的作用：血浆中的纤连蛋白能促进血液凝固和创伤面的修复;,2. 纤连蛋白的功能,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,纤连蛋白与肾小球肾炎发生有关。在创伤愈合过程中，组织局部的纤连蛋白过度表达，可导致瘢痕过度形成。在恶性肿瘤中，细胞表面的纤连蛋白受体异常，细胞黏着能力下降，使细胞容易分散和转移。,3.纤连蛋白与疾病,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,三、细胞外基

30、质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,层粘连蛋白（laminin，LN）：胚胎发育过程中出现最早的细胞外基质成分，同时也是基膜的主要结构组分之一。存在部位：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。来源：由附着在基膜上的上皮细胞和内皮细胞以及被基膜 包绕的肌细胞等分泌产生。,(二)层粘连蛋白,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1.层粘连蛋白的分子结构,层粘连蛋白是一种高分子量糖蛋白；层粘连蛋白是由、三条不同的多肽链

31、组成的异三聚体。三聚体分子由一条重链（链）和二条轻链（、链）借二硫键交联而成，外形呈不对称十字形结构。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,1.层粘连蛋白的分子结构,层粘连蛋白分子中存在的多个结构域，具有和多种物质结合的位点。还可通过自身的RGD三肽序列与细胞膜上的整联蛋白结合。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外

32、基质及其与细胞的相互作用,蛋白聚糖,层粘连蛋白的分子结构 A. 层粘连蛋白的分子结构模式图 B. 电镜照片,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,2.层粘连蛋白的功能,层粘连蛋白是基膜的主要组分，在基膜的基本框架的构建和组装中起了关键作用。层粘连蛋白借助RGD三肽序列，使细胞黏附固定在基底膜上，促进细胞的生长并使细胞铺展而保持一定的形态。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章

33、 细胞外基质及其与细胞的相互作用,2.层粘连蛋白的功能,层粘连蛋白通过与细胞间的相互作用，可直接或间接控制细胞的活动。层粘连蛋白在早期胚胎中对于保持细胞间的粘附、细胞的极性及细胞的分化具有重要意义。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,3.层粘连蛋白与疾病,层粘连蛋白在体内的合成与降解异常与许多疾病有关，糖尿病性肾病的肾小球基底膜中层粘连蛋白的含量明显降低。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Inter

34、action,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,3.层粘连蛋白与疾病,一些疾病与层粘连蛋白的自身免疫反应有关，如由链球菌感染所致的肾小球肾炎患者血中出现抗层粘连蛋白的抗体，从而引起自身免疫反应，使肾小球基底膜受损。层粘连蛋白具有促进肿瘤细胞生长和转移的作用。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,(二)层粘连蛋白,三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,一、基膜的分布二、基膜的组成成分三、基膜的生物学功能,第二节细胞外基质的特化结构基膜,Ext

35、racellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,基膜（basal lamina或basement membrane）：是细胞外基质的特化结构形式，存在于多种组织之中。 一、基膜的分布 基膜位于上皮细胞和内皮细胞的基底部，或包绕在肌细胞、脂肪细胞、雪旺氏细胞周围，将细胞与结缔组织隔离。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,二、基膜的组成成分,1. IV型胶原 IV型胶原是构成基膜的主要结构成分之一。各IV型胶

36、原分子通过C端球状头部之间的非共价键相互作用，以及N端非球状尾部之间的共价交联，形成了构成基膜基本框架的二维网络结构。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,二、基膜的组成成分,2. 层粘连蛋白 非对称型十字结构，通过长、短臂的臂端相连，装配成二维纤维网络结构，并进而通过巢蛋白与IV型胶原二维网络相连。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,3. 巢蛋白（nidogen）作为连接IV型胶原纤维

37、网络与层粘连蛋白纤维网络之间的连桥;协助细胞外基质中其他成分的结合，在基膜的组装中起着重要的作用。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、基膜的组成成分,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,4. 渗滤素 （perlecan）渗滤素是基膜中最丰富的蛋白聚糖之一。分子中的硫酸乙酰肝素糖链，连接于核心蛋白质的N端，可与IV型胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白等结合，共同构成网络结构。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、基膜的组成成分,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作

38、用,基膜的分子结构模型,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,三、基膜的生物学功能,基膜不仅是一层结构膜，而且具有多方面的功能。 基膜是上皮细胞的支撑垫，在上皮组织与结缔组织之间起结构连接作用；基膜可作为细胞的选择性通过屏障；基膜对分子的通透具有高度选择性。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响二、细胞对细胞外基质的影响,第三节 细胞外基质与细胞间的相互作

39、用,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,机体的组织是由细胞与细胞外基质共同构成的，两者之间有着十分密切的关系。细胞通过控制基质成分的合成和降解决定细胞外基质的组成。细胞外基质对细胞的各种生命活动有着重要的影响。 两者相互依存，相互影响，共同决定着组织的结构与功能。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响,同一种细胞在不同的细胞外基质上黏附和铺展时，可呈现不

40、同的形状。 只有在细胞外基质存在的条件下，细胞才能维持正常形态和行使各种生物学功能。,(一)细胞外基质影响细胞的形态结构,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响,(二)细胞外基质影响细胞的生存与死亡,大多数类型的细胞需要黏附在一定的细胞外基质上才能存活失巢凋亡（anoikis） ，细胞外基质对细胞的生存与死亡起着非常重要的作用。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的

41、相互作用,（三）细胞外基质调节细胞的增殖,大多数细胞只有黏附和铺展在细胞外基质上才能增殖，一旦脱离了细胞外基质成为游离的球形时细胞则不能增殖。锚定依赖性生长(anchorage dependent growth)。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,（四）细胞外基质参与细胞的分化调控,细胞外基质其多种组分可通过与细胞表面受体特异性结合，从而触发细胞内信号传递的某些连锁反应，影响核基因的表达，调控细胞的分化。,Extracellular Matrix a

42、nd Matrix-Cell Interaction,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,（五）细胞外基质影响细胞的迁移,在细胞迁移过程中，细胞发生黏附与去黏附、细胞骨架组装与去组装等，都离不开细胞外基质的影响。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,二、细胞对细胞外基质的影响,各种组织的细胞外基质的成分、含量和存在形式不同，都是由该组织的细胞合成和分泌的。同一个体的不同组织，在不同的发育阶段，所产生的细胞外基质

43、也有所不同。,(一)细胞外基质是由其所在组织细胞分泌的,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,(二)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(matrix metalloproteinases，MMPs)和丝氨酸蛋白酶家族联合作用下被降解。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、细胞对细胞外基质的影响,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相

44、互作用,(二)细胞外基质成分的降解是在细胞的控制下进行的,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。细胞对细胞外基质成分降解的控制和调节对创伤修复、组织重构以及细胞的迁移都有重要作用。,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,二、细胞对细胞外基质的影响,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,anchorage dependent growthanoikis basal lamina，basement membrane，BMchondroitin sulfate，CScollagencollagen

45、diseasecollagenasecore proteindermatan sulfate，DSelastaseelastinextracellular matrix, ECMfibronectin, FNglycosaminoglycan, GAGglycosyltransferases,锚定依赖性生长失巢凋亡基膜硫酸软骨素胶原胶原病胶原酶核心蛋白硫酸皮肤素弹性蛋白酶弹性蛋白细胞外基质纤连蛋白糖胺聚糖 糖基转移酶,中英文关键词对照,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,heparan sulfate，HSheparinhyaluronic acid，HAkeratan sulfate，KSlaminin，LNmatrix metalloproteinases，MMPnidogen，entactinperlecanproteoglycan，PGsyndecantriple helixtropoelastin,硫酸乙酰肝素肝素透明质酸硫酸角质素层粘连蛋白基质金属蛋白酶巢蛋白渗滤素 蛋白聚糖连接素三股螺旋可溶性弹性蛋白原,Extracellular Matrix and Matrix-Cell Interaction,第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用,