第3节：细胞外基质

位。
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整联蛋白与纤连蛋白结合
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◆ RGD序列
● 用蛋白酶消化纤粘连蛋白与细胞结合区, 发 现这一结构域中Arg-Gly-Asp三肽序列负责 同细胞表面的结合 ● Arg-Gly-Asp序列(又称RGD序列)同样存 在于细胞外基质和血液的其它类型的黏着蛋白 序列中。 ● 是细胞识别的最小结构单位
纤粘连蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD） ● 血浆纤粘连蛋白是二聚体,由两条相似的A链 及B链组成,整个分子呈V形。存在于血液和其 它体液中 ●细胞外基质中 ,细胞纤粘连蛋白一般是多聚体。 ● 纤粘连蛋白不同的亚单位为同一基因的表达
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◆ FN的结构特点:
■ 每个亚单位由数个结构域构成
■ 有两个关键的结合位点:
基膜: 50 to 200 nm 厚的膜被，如肌肉、 脂肪、上皮细胞等的膜外，由层粘连蛋白+Ⅳ型 胶原+巢蛋白+硫酸肝素糖蛋白等组成 ■由一条重链和两条轻链通过二硫键相连而形成 的十字形分子结构
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层粘连蛋白分子
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Laminin
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◆层粘连蛋白的功能
●首先作为基膜的主要结构成分对基膜的组装起关键作 用。
架。
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◆胶原纤维结构特征
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◆胶原纤维结构特征
● 胶原纤维的基本结构单位(胶原分子)是原胶原 ●原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构(trimers) ● 原胶原肽链具有Gly-X-Y重复序列，对胶原纤维的高 级结构的形成是重要的，通常: X: PrO，Y: Hypro or Hylys ● 在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈1/4交替平行排列, 形成周期性横纹 ● 在胶原纤维内部,有分子内和分子间的交联。分子内交 联是指原胶原的三条链之间的赖氨酸残基间的交联,分子 间的交联是指不同原胶原间的赖氨酸交联

A Proteoglycan Complex
蛋白聚糖
蛋白聚糖多聚体
氨基聚糖
蛋白聚糖
软骨中蛋白聚糖电镜图片
2.蛋白聚糖在内质网中合成并装配 • 核心蛋白在内质网相连核糖体中合成 • 核心蛋白质的Ser残基在内质网中装配上 GAG链。 • 首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-GalGal-GlcUA）连接到Ser残基上，然后在糖 基转移酶的作用下延长糖链。 • 硫酸化、异构化修饰 • 除HA及肝素外，其他GAG均不游离存在。
• 交联：由侧向相邻的lys或hyl残基氧化后所 产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后
后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，
电镜下可见间隔67nm的横纹。
– 新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。 – 年龄增加，胶原交联程度高，皮肤血管组织僵 硬老化。
Structures of the collagen
Collagen fibrils around a fibroblast
1.胶原分子结构 胶原是三条α多肽链形成的 三股螺旋，长300nm,直径 1.5nm,富含Gly,Pro和Lys 胶原的每条链由重复的GlyX-Y序列构成。（X=pro， Y=hyp或hyl） Gly-X-Y序列使α链卷曲为 左手螺旋。三股链再绕成右 手超螺旋。
2．蛋白聚糖 (proteoglycan)
1.结构： 由氨基聚糖（除HA）与核心蛋白(core protein)的 丝氨酸残基共价连接形成的巨分子。 若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质 酸结合形成多聚体巨分子。 显著特点是多态性：不同的核心蛋白, 不同的氨基 聚糖； 软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以 凝胶样特性和抗变形能力； 蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与 多种生长因子结合，完成信号的传导。

(二) 非胶原糖蛋白 1. 纤粘连蛋白(Fibronectin,FN)
(2) 分子结构
由两个相似的亚单位(230kDa)通过近羧
基端的两个二硫键交联而成的“V”字形 成二聚体分子。
可形成许多功能性结构域，是一种多功
能的分子
(二) 非胶原糖蛋白 1. 纤粘连蛋白(Fibronectin,FN)
肽链的合成
核心蛋白质肽链的合成在RER，为蛋白聚糖生 成的限速步骤 肽链的糖基化(糖链的合成) 核心蛋白质的丝氨酸残基（常有Ser-Gly-X-Gly 序列)的糖基化主要在GC中
降解特点

可在一系列细胞外酶或细胞内溶酶体酶的催化 下进行
第二节 细胞外基质的结构和基膜
细胞外基质的结构
(2) 分子结构
FN肽链中的一些短肽序列为细胞表面的
各种FN受体识别与结合的最小结构单位, 如RGD(Arg-Gly-Asp)三肽序列，为与细 胞表面某些整合素受体（如α3ß α5ß 1、 1、 αVß )识别与结合位点 1
纤维蛋白 硫酸乙酰肝素
NH2
胶原
DNA
SH
整合素 硫酸乙酰肝素 纤维蛋白
细胞外基质的结构
细胞外基质中的大分子成分种类繁多，以高度的
组织状态存在
胶原纤维提供张力，并作为细胞外基质的骨架 结构，选择性地与其他成分结合，构成结构与功能 的统一体 弹性纤维似橡皮条样赋予组织以回弹性 非胶原糖蛋白参与细胞之间的粘合以及细胞在 基质上的粘着，并调节细胞的形态与行为
上皮细胞层下的基膜模式图
基膜的分布情况示意图
铂标记的LN的旋转投影电镜图
α1 E1X：细胞 P1：细胞 RGD （小鼠） β1 γ1 Entactin / Nidogen Perlecan Ⅳ型胶原

02
01
第一节 细胞外基质的蛋白质种类、
02
结构和功能
03
第二节 细胞外基质的生物学作用
04
第三节 细胞外基质的受体
05
第四节 细胞外基质与医学
第一节 细胞外基质的蛋白质种类、结构和功能
01
胶原 非胶原糖蛋白 弹性蛋白 氨基聚糖和蛋白聚糖
02
细胞外基质成分
胶原（collagen） 是胶原蛋白的简称，约占人体蛋白质总量的30%以上。 是细胞外基质中特化的蛋白质，遍布于各种组织细胞间，构成细胞外基质的结构框架。
胶原的分子结构 胶原蛋白的基本结构单位是胶原分子：为三条α螺旋肽链盘绕成的三股螺旋结构。 胶原分子
胶原分子按相邻分子相交错四分之一长度、前后分子首尾相隔35nm的距离自我装配，成为明暗相间、直径约10nm～30nm的胶原原纤维。
若干胶原原纤维再经糖蛋白粘合成为粗细不等的胶原纤维。
胶原分子
胶原的结构（左模式图，右电镜照片）
01
α β γ
三条短臂：各由3条肽链的N-端序列构成，每一短臂包括2个球区及2个短杆区；
长臂：由3条肽链的近C-端序列共同构成杆区；而末端的分叶状大球区仅由α链C-端序列卷曲而成，是与硫酸肝素结合的部位。
LN分子中至少存在8个与细胞结合的位点。
现已确定的有11种LN分子，分别由10种亚单位（α1、α2、α3、α4、α5、β1、β2、β3、γ1、γ2）中的3种以不同的组合而构成。这10种亚单位分别由10个结构基因编码。
五、控制细胞的分化
在Ⅰ或Ⅲ型胶原上培养时，细胞增殖形成铺满基质的单层； 在人工基膜上培养时，细胞停止分裂形成有腔的毛细管样结构。
例如：脉管内皮细胞
细胞迁移在胚胎发育、形态发生及成体中组织再生与创伤修复时十分活跃。