细胞外基质

细胞生物学第五版丁明孝第十六章细胞的社会联系第三节细胞外基质，胶原，弹性蛋白，纤维蛋白，合成黏连蛋白。让我们根据导图一起来学习一下细胞外基质吧～

细胞外基质，ECM

• 细胞外基质
  • 是由成纤维细胞分泌到细胞外空间，由特殊分泌蛋白和多糖构成的精密、有序的网络结构
  • 在结缔组织中含量丰富
• ECM具有三种成分（动物细胞）
  • 结构蛋白：胶原、弹性蛋白
  • 蛋白聚糖
  • 粘连糖蛋白——层粘连蛋白、纤连蛋白
• 胶原
  • 结构与类型
    • 胞外基质最基本的成分之一
    • 动物体内含量最丰富的蛋白质，占人体蛋白质总量≥25%
    • 典型的胶原分子为纤维状
    • 胶原纤维的基本结构单位——原胶原
      • 三条α肽链盘绕而成的三股螺旋结构
        • 长300nm，直径1.5nm
        • 并非所有类型的胶原都是由相同的α链螺旋盘绕而成，有的仅由一种α链形成
      • 每条肽链一级结构具有重复的Gly-X-Y序列
        • X＝pro
        • Y＝hypro或hylys
  • 合成与装配
    • 始于内质网
    • 在高尔基体中修饰
    • 细胞外组装
  • 功能
    • 在ECM中含量最高
    • 刚性及抗张力强度最大
    • 构成ECM的骨架结构
• 弹性蛋白
  • 是弹性纤维的主要成分，赋予组织弹性
  • 主要存在于脉管壁、韧带和肺组织
  • 结构特征：高度疏水的非糖基化蛋白
    • 富含Gly和Pro，少羟基化，不含羟赖氨酸，无Gly-X-Y序列
    • 构象成无规则卷曲状
    • 通过Lys交联成网状结构
• 糖胺聚糖和蛋白聚糖
  • GAG、PG为高分子量含糖化合物，构成细胞外高度亲水性的凝胶
  • 赋予组织良好的弹性和抗压性
  • 糖胺聚糖（氨基聚糖）
    • GAG是重复的二糖单位构成的直链无分支多糖，带有大量负电荷（能吸引大量阳离子从而结合大量水分子
    • 类型
      • 透明质酸（HA）
        • 唯一不硫酸化的GAG；不与核心蛋白共价连接
      • 硫酸软骨素
      • 硫酸皮肤素
      • 硫酸乙酰肝素
      • 硫酸角质素
  • 蛋白聚糖
    • 是糖胺聚糖与核心蛋白Ser残基的共价结合物，含糖量极高
      • 核心蛋白——单链多肽，一条核心蛋白分子上可连接1-100条以上相同或不同长度（＜300糖基）的GAG，形成PG单体
    • 显著特点——多态性
      • 不同核心蛋白＋不同长度和成分的多糖链
    • PG的功能
      • 软骨凝胶样特性和抗变形能力
      • 透光性（角膜）
      • 信号转导
        • PG可与多种生长因子结合，利于激素分子与细胞表面受体结合
• 纤连蛋白和层粘连蛋白
  • 纤连蛋白——高分子量糖蛋白，FN
    • 结构
      • 二聚体
        • 含两个相似亚基，通过C端形成的二硫键交联而成
      • 每个亚基有数个结构域
        • 识别并结合ECM组分
        • 识别并结合细胞表面受体，受体为整联蛋白家族成员
          • FN含与受体结合的位点——RGD三肽序列
            • RGD序列：Arg-Gly-Asp
    • 功能
      • 介导细胞间的粘着（FN可将细胞连接到ECM上）
      • 维持细胞形态
      • 细胞癌变与迁移
      • 血液凝固
      • 组织创伤修复（血浆FN）
  • 层粘连蛋白，LN
    • 主要分布于动物胚胎及成体组织的基膜
    • 含糖量高，糖链结构最复杂
      • 由3条肽链（1重2轻）借二硫键交联成不对称十字形分子
      • 具有不同结构域
      • 如分子“桥”，将细胞锚定在基膜上
• 基膜与细胞外被
  • 细胞外被（糖萼，粘多糖）：保护、识别
  • 植物细胞壁
    • 成分——多糖
      • 纤维素
      • 半纤维素
      • 伸展蛋白
      • 木质素
    • 初生壁与次生壁
    • 功能
      • 支持与保护
      • 细胞壁中某些寡糖具有信号分子的作用

细胞外基质，ECM

• 细胞外基质
  • 是由成纤维细胞分泌到细胞外空间，由特殊分泌蛋白和多糖构成的精密、有序的网络结构
  • 在结缔组织中含量丰富
• ECM具有三种成分（动物细胞）
  • 结构蛋白：胶原、弹性蛋白
  • 蛋白聚糖
  • 粘连糖蛋白——层粘连蛋白、纤连蛋白
• 胶原
  • 结构与类型
    • 胞外基质最基本的成分之一
    • 动物体内含量最丰富的蛋白质，占人体蛋白质总量≥25%
    • 典型的胶原分子为纤维状
    • 胶原纤维的基本结构单位——原胶原
      • 三条α肽链盘绕而成的三股螺旋结构
        • 长300nm，直径1.5nm
        • 并非所有类型的胶原都是由相同的α链螺旋盘绕而成，有的仅由一种α链形成
      • 每条肽链一级结构具有重复的Gly-X-Y序列
        • X＝pro
        • Y＝hypro或hylys
  • 合成与装配
    • 始于内质网
    • 在高尔基体中修饰
    • 细胞外组装
  • 功能
    • 在ECM中含量最高
    • 刚性及抗张力强度最大
    • 构成ECM的骨架结构
• 弹性蛋白
  • 是弹性纤维的主要成分，赋予组织弹性
  • 主要存在于脉管壁、韧带和肺组织
  • 结构特征：高度疏水的非糖基化蛋白
    • 富含Gly和Pro，少羟基化，不含羟赖氨酸，无Gly-X-Y序列
    • 构象成无规则卷曲状
    • 通过Lys交联成网状结构
• 糖胺聚糖和蛋白聚糖
  • GAG、PG为高分子量含糖化合物，构成细胞外高度亲水性的凝胶
  • 赋予组织良好的弹性和抗压性
  • 糖胺聚糖（氨基聚糖）
    • GAG是重复的二糖单位构成的直链无分支多糖，带有大量负电荷（能吸引大量阳离子从而结合大量水分子
    • 类型
      • 透明质酸（HA）
        • 唯一不硫酸化的GAG；不与核心蛋白共价连接
      • 硫酸软骨素
      • 硫酸皮肤素
      • 硫酸乙酰肝素
      • 硫酸角质素
  • 蛋白聚糖
    • 是糖胺聚糖与核心蛋白Ser残基的共价结合物，含糖量极高
      • 核心蛋白——单链多肽，一条核心蛋白分子上可连接1-100条以上相同或不同长度（＜300糖基）的GAG，形成PG单体
    • 显著特点——多态性
      • 不同核心蛋白＋不同长度和成分的多糖链
    • PG的功能
      • 软骨凝胶样特性和抗变形能力
      • 透光性（角膜）
      • 信号转导
        • PG可与多种生长因子结合，利于激素分子与细胞表面受体结合
• 纤连蛋白和层粘连蛋白
  • 纤连蛋白——高分子量糖蛋白，FN
    • 结构
      • 二聚体
        • 含两个相似亚基，通过C端形成的二硫键交联而成
      • 每个亚基有数个结构域
        • 识别并结合ECM组分
        • 识别并结合细胞表面受体，受体为整联蛋白家族成员
          • FN含与受体结合的位点——RGD三肽序列
            • RGD序列：Arg-Gly-Asp
    • 功能
      • 介导细胞间的粘着（FN可将细胞连接到ECM上）
      • 维持细胞形态
      • 细胞癌变与迁移
      • 血液凝固
      • 组织创伤修复（血浆FN）
  • 层粘连蛋白，LN
    • 主要分布于动物胚胎及成体组织的基膜
    • 含糖量高，糖链结构最复杂
      • 由3条肽链（1重2轻）借二硫键交联成不对称十字形分子
      • 具有不同结构域
      • 如分子“桥”，将细胞锚定在基膜上
• 基膜与细胞外被
  • 细胞外被（糖萼，粘多糖）：保护、识别
  • 植物细胞壁
    • 成分——多糖
      • 纤维素
      • 半纤维素
      • 伸展蛋白
      • 木质素
    • 初生壁与次生壁
    • 功能
      • 支持与保护
      • 细胞壁中某些寡糖具有信号分子的作用