第七篇_细胞外基质和细胞外被
3_细胞外基质
细胞外基质Extracellular Matrix细胞外基质extracellular matrix，ECM•细胞外基质是机体发育过程中由细胞分泌到细胞外间隙的各种生物大分子，组装构成的结构精细的网络，分布于细胞和组织之间，细胞周围或形成上皮细胞的基膜，将细胞与细胞或细胞与基膜相互联系，构成组织与器官，使其连成有机整体。
结构：指存在和分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
主要功能：构成支持细胞的框架，负责组织的构建；对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用。
胞外基质的信号功能Cells surrounded by spaces filled with extracellular matrix.The particular cells shown in this low-power electron micrograph are those in an embryonic chick limb bud. The cells have not yet acquired their specialized characteristics.细胞外基质不同于以共价键形式结合于膜脂、膜蛋白上的多糖链细胞被。
其主要是通过与细胞膜中的整联蛋白结合而构成细胞间相互联系的结构网络。
细胞外基质的主要组分一、氨基聚糖和蛋白聚糖细胞外基质的物理性质主要受细胞外基质中蛋白聚糖所携带的多糖基团的影响，蛋白聚糖是由GAG以共价的形式同线性多肽连接而成的多糖和蛋白复合物。
氨基聚糖是由氨基己糖（N–氨基葡萄糖或N–氨基半乳糖）和葡萄糖醛酸二糖结构单位重复排列聚合形成的不分支链状多糖。
氨基聚糖可在细胞外创造水合的、胶状的材料，形成了所谓的细胞外基质的基质。
氨基聚糖中常见的重复二糖单位蛋白聚糖是由核心蛋白质的丝氨酸残基与氨基聚糖共价结合的产物透明质酸在细胞外基质中，透明质酸既能参与蛋白聚糖的形成，又能游离存在。
细胞外基质的研究
细胞外基质的研究
细胞外基质，也被称作细胞间质，是组织与细胞之间的关键环节。
它由蛋白质、糖类和其他分子组成，并占据着绝大部分的细胞外空间。
由于它的重要性和存在，细胞外基质一直是科学家们在体外细胞研究中所致力
解决的问题。
正因为这些研究，许多人们已经理解了体内细胞外结构的多样性、细胞的生长以及疾病的原因。
在细胞外基质中的主要结构是蛋白质分子。
其中一个被广泛研究的是胶原蛋白。
这个蛋白质对皮肤、骨骼、赋形态的结构以及我们所有紧张的器官都至关重要。
事实上，一些人被指出有胶原蛋白基因缺乏症，这些人可能会被遗传性的疾病困扰。
除了胶原蛋白，细胞外基质包括有成纤维细胞基质、弹性纤维和透明质酸（一
种泡沫状粘多糖物质）。
这些也都是科学家们在研究细胞外基质中发现的。
尽管细胞外基质中的大多数结构都至关重要，但还有一些结构成本段的研究所
发现。
其中一个是间充质基质-一种重要的矩阵，它涉及细胞附着、细胞与其他细
胞之间的信号传递和分子正在发生的变化。
另一个被广泛研究的细胞外基质分子是透明质素-这是一种非常牛逼、非常吸
水分子，它被认为是许多重要的细胞质和细胞层间质的主要成分。
除了润滑作用，它还可以调节基因表达和细胞维度的不同问题。
最后，研究细胞外基质也发掘了它的其他重要性能。
例如，过度的细胞外基质
是与纤维化疾病、肺气肿和以及晚期癌症等疾病的发生有关。
此外，许多疾病基因都与细胞外基质相关，这表明需要在这个领域继续进行研究，以加深我们对这个领域的理解。
细胞外基质名词解释
细胞外基质名词解释细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）是构成细胞外环境的特殊结构，它也是细胞增殖、迁移和形态改变的基础。
它既可以作为一种独立的结构，可以支持细胞的生长和分化，也可以作为细胞外活动的调节器，参与细胞外信号传导和活性物质的调节转运等。
细胞外基质的种类比较多，主要有水凝胶类、矿物质类和蛋白质类三大类。
水凝胶类细胞外基质主要是由糖聚糖和多聚糖构成，其中糖聚糖以多糖分子链、支链和定位结合而形成三维结构网络。
糖聚糖在细胞外环境中有着重要的作用，它可以支撑细胞的内墙，提供细胞内高度可控的空间环境，促进细胞的增殖分化；另外，它还可以结合细胞外的特殊蛋白，抑制细胞的迁移，是细胞的稳定界面。
矿物质是另一类细胞外基质，主要有磷酸钙、碳酸钙和硅酸盐。
其中磷酸钙和碳酸钙具有很强的钙离子结合能力，可以控制多种无机物质的吸收和释放，硅酸盐是细胞外环境中的流体结构成分，它可以抵抗压力，支撑细胞多孔网络结构。
蛋白质是细胞外基质中最为重要的组分，它构成细胞外基质的支链和骨架，是细胞的重要组成部分。
一般来说，蛋白质细胞外基质主要分为胶原蛋白、凝血酶原及附着素三大类。
胶原蛋白具有优质的粘度和弹性，具有良好的抗拉应力，能有效抵抗压力，并可以作为细胞移动的滑轨，促进细胞的迁移与增殖。
凝血酶原则是由大量的凝血酶原分子组成，可以参与细胞外信号传导，促进细胞的活性物质的释放和调节转运。
附着素是一类特殊的细胞外基质蛋白，具有高度特异性的附着力，可以紧密结合细胞表面，阻止细胞的漂移，控制细胞的形态和迁移。
细胞外基质是细胞环境的基础，其各种组分的功能是互补的、共生的，不仅能为细胞提供良好的生长环境，也能调节细胞的活动，保持其正常的形态，并参与细胞外信号传导。
细胞外基质与细胞的关系既有相互制约又有促进作用，对细胞的增殖、迁移和发育具有重要的影响，是细胞生长发育中不可或缺的一部分。
总之，细胞外基质是形成细胞外环境的最重要组成部分，它可以作为细胞增殖、发育和迁移的基础，也是细胞外活动的调节器，抑制细胞的迁移，支撑细胞墙，参与细胞外信号传导和活性物质的调节转运。
细胞外被的名词解释
细胞外被的名词解释
细胞外基质是指细胞外的一种结构，它是由细胞分泌的一种复杂的混合物，包括蛋白质、多糖和其他分子。
细胞外基质存在于细胞外，填充了细胞之间的空间，起着支持、保护和信号传导的重要作用。
从结构上来看，细胞外基质可以分为两个主要部分，一是基质囊，它是由纤维蛋白和其他分子组成的网状结构，提供了细胞外的支持和稳定性；二是基质液，它是一种黏稠的液体，其中包含了许多溶解的蛋白质和多糖，这些物质对于细胞的生存和功能发挥起着至关重要的作用。
细胞外基质在细胞生物学中扮演着重要角色。
首先，它提供了细胞外的支持结构，保持了组织的形态和稳定性。
其次，细胞外基质参与了细胞间的相互作用，包括细胞黏附、细胞迁移和信号传导等过程。
此外，细胞外基质还参与了细胞的生长、分化和再生等生理过程。
总的来说，细胞外基质是细胞外的一种重要结构，它不仅提供
了细胞外的支持和稳定性，还参与了细胞间的相互作用和生理过程，对于维持生命活动起着至关重要的作用。
细胞外基质的概念
细胞外基质的概念
细胞外基质，也称为基质，是指细胞外空间中由分泌的分子物质、纤维蛋白和细胞骨架支架组成的非细胞成分。
细胞外基质是细胞周围的基础结构，对于细胞形态、生长和分化以及组织和器官形成等过程都起到了重要作用。
细胞外基质的成分包括纤维蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白以及许多其他的分子。
这些分子通常是由细胞分泌到外部，并通过细胞表面或互相之间的相互作用形成一个三维网状结构，成为细胞所处的环境。
细胞外基质在细胞生物学中有多种功能。
它能够提供细胞所需的物理支持，帮助细胞形成形态和结构。
此外，细胞外基质还能够为细胞提供信号和反应许多信号分子，以调节细胞增殖、分化和生存。
对细胞外基质的研究有助于理解细胞外基质对细胞功能的影响，对组织修复和生物材料设计等方面也有重要的应用价值。
而针对不同组织中细胞外基质成分和其调控机制的不同性，设计合适的细胞外基质材料，通过注入细胞外基质成分培育出自然的人造骨骼和软组织等等能对人类健康和医学事业带来深远的影响.。
简述细胞外基质成分
简述细胞外基质成分
细胞外基质是细胞外的一种复杂的结构体系，由水基质、纤维形成的网状结构和分布其中的细胞因子组成。
1. 水基质：细胞外基质中的主要成分是水，占据基质的大部分空间。
水基质提供了一个适宜的环境，使得细胞能够在其中进行各类生化反应。
2. 纤维：细胞外基质中的纤维是由胶原蛋白、弹力蛋白等构成的，它们形成了网状结构，提供了组织的结构和支撑。
胶原蛋白是最主要的成分，它具有高强度和耐久性。
3. 细胞因子：细胞外基质中还含有多种生物活性分子，如生长因子、细胞因子等。
这些分子可以调控细胞的生长、分化、迁移和修复等功能。
它们与细胞外基质中的纤维相互作用，共同调节细胞和组织的活动。
细胞外基质的成分对细胞的功能和行为有重要影响。
它不仅提供了细胞的物理支持，还参与了调节细胞的生长、迁移和分化等过程。
细胞外基质的组成和结构变化与多种疾病的发生和发展密切相关，因此对其研究具有重要意义。
细胞外基质
◆ 常见得胶原类型及其在组织中得分布
已发现得类型有20余种, 每一类分布于特定得部位,但在 同一细胞外基质中会同时存在两种以上类型得胶原 纤维、
Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似得纤维结构;但并非所 有胶原都形成纤维;
● Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中, 具有很强得抗张强度;
某些人具有胶原合成得 遗传缺陷,这样,她们得 胶原纤维就不能正确地 装配,其结果,皮肤和各 种其她得结绨组织就会 降低她们得强度变得非 常得松弛。
皮肤过渡松弛症
19
(二)、弹性蛋白(Elastin)
●就是弹性纤维(elastic fibers)得主要成分。 ● 功能:能够赋予细胞外基质弹性。 ● 弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸、赖氨酸。 与胶原不同得就是,弹性蛋白得脯氨酸、赖 氨酸没有羟基化,所以没有羟脯(赖)氨酸得存 在。高度疏水得非糖基化蛋白
31
整联蛋白与细胞外受体相连
32
◆ FN得结构特点:
■ 每个亚单位由数个结构域构成
■ 有两个关键得结合位点:
● 与其她 ECM, 如 collagens 和proteoglycans等结 合得位点。这些位点将不同得分子连成了稳定得互连网 状结构
● 与细胞表面结合得位点。这些位点将细胞与细胞外 基质稳定得粘连在一起。该结构域中含RGD三肽序列
● 在胶原纤维内部,有分子内和分子间得交联。分子内交联 就是指原胶原得三条链之间得赖氨酸残基间得交联,分子间 得交联就是指不同原胶原间得赖氨酸交联(一分子得N-末 端与另一分子得C-末端赖氨酸或羟赖氨酸间)
● 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
● 原胶原肽链具有Gly-X-Y重复序列,对胶原纤维得高级
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 氨基聚糖和蛋白聚糖
第二节 胶原与弹性蛋白
第三节 非胶原性黏合蛋白
概述
细胞外基质(extracellular matrix)：
分布于细胞外空间，由蛋白质和多糖所构成的纤维 网络凝胶结构。对细胞具有支持、连接、保护、营养作 用，提供细胞各种生命活动的微环境等。
细胞外被（cell coat):
链基因细胞核hnRNAmRNA。
粗面内质网-核糖体前体肽链 内质网腔：切去信号肽前体链两端有前肽前链。 内质网/高尔基体内：羟基化、糖基化、三股 螺旋C端前 肽以二硫键连接形成前胶原分子。 胞外基质：切去前肽原胶原分子自我装配 胶原原 纤维胶原纤维
（四） 胶原的功能
膜整联蛋白(integrin)
跨膜糖蛋白，外连细胞外基质或
细胞，胞内连细胞骨架。 配体：FN 、LN、胶原等。
结构：
α 亚基 β 亚基
RGD 三肽序列
细胞外基质
胶原 纤连蛋白 层粘连蛋白 蛋白聚糖
细胞外基质的生物学功能
1．影响细胞的存活、死亡。
2．决定细胞的形状：不同细胞具有不同的ECM，介导的
4. 硫酸角质素（KS） 5. 硫酸乙酰肝素（HS） 6. 肝素（heparin）
氨基聚糖模式图（A)、蛋白聚糖（B）、 一些氨基聚糖分子式（C），软骨蛋白聚糖的电镜照片（D）
透明质酸（hyaluronic acid，HA）
结构特点：最简单，相对分子量大，含大量亲水基团、 带负电荷，可结合大量水分子使基质膨胀。
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. 允许细胞在其间迁移等
第二节 胶原与弹性蛋白
一、 胶原（collagen） 胞外基质中，高度特化、水不溶性的纤维蛋白家族。
体内含量最多的蛋白(约占总蛋白的30%)。
不同组织胶原含量差别很大。结缔组织特别丰富。
胶原在不同组织中的含量 组
跟 皮 角 软 韧 肺 肝 织 腱 肤 膜 骨 带 胶原的含量 （克 / 100 88.0 克干重）
又称糖锷，是胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质， 是糖与膜蛋白或膜脂共价形成糖蛋白或糖脂，属于细胞 膜的结构组分。
膀胱上皮细胞表面的糖被
细胞外被示意图
胞外基质的组分：
1. 氨基聚糖和蛋白聚糖—— 凝胶样基质 2. 胶原和弹性蛋白—— 纤维网架 3. 非胶原糖蛋白（纤连蛋白和层粘连蛋白）——粘着成分
胶原
细胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。
3．调节细胞的增殖。
4．控制细胞的分化。
5．参与细胞的迁移。
脱钙骨
86.0
71.9
68.1 46-63 17.0 12~24
10
主动脉
4
（一）胶原（collagen ）的结构
1. 原胶原，胶原纤维的基本结构单位，由三条-螺
旋肽链盘绕成的3股螺旋结构。 长300nm,直径15nm。每条肽链约含100个氨基酸残基。 Gly: 1/3（甘氨酸 ，选择性糖基化） Pro(Hypro)（常羟基化成羟脯氨酸，为胶原特有）
Lys(Hylys)（羟赖氨酸）
一级结构具有三肽重复序列：Gly-X-Y X=Pro、Y=Hypro或(Hylys)
胶原纤维及原胶原
2.胶原纤维（collagen fibril）
不同的原胶原首尾相隔35nm,相邻分子相错1/4长度阶梯式有 序排列，侧向间共价结合，彼此交联聚合形成的细纤维束。
胶原的分子结构
含量最高，刚性和抗张力最大，构成胞外基质的骨架结构。
肌腱中平行成束排列，连接肌肉和骨骼，具韧性、抗张性。
在成熟的骨骼、角膜中，形成有序的胶合板样结构，使组
织牢固、不易变形的特性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胶原经细胞表面受体介导与细胞骨架相互作用。
二、弹性蛋白（elastin）
非糖基化疏水纤维蛋白，富含甘氨酸、脯氨 酸，很少羟化。 呈无规则卷曲状态，相互交联形成胞外基质中 的弹性网络。 具高度弹性及回缩力，在皮肤结缔组织中特别
2.介导细胞与细胞外基质之间粘着。
3.维持细胞形态，调控增殖，迁移，分化等。
(二) 层粘连蛋白(laminin)
基底膜主要结构成分，细胞 通常通过层粘连蛋白锚定于基 底膜上。 α (重链) β (轻链) γ (轻链)
不对称十字形
层粘连蛋白功能：
1.构成基底膜主要成分。 2.保持细胞间粘连，细胞的极性及细胞的分化。 3.调节细胞的迁移，与肿瘤细胞的转移有关。
纤连蛋白
层粘连蛋白
蛋白聚糖
胞外基质
第一节 氨基聚糖和蛋白聚糖
一、氨基聚糖（glycosaminoglycan,GAG） 重复的二糖单位构成的直链多糖。 二 糖 单 位 氨基己糖 (氨基葡萄糖 / 氨基半乳糖 )
糖醛酸
氨基聚糖分为六种类型：
1. 透明质酸（HA） 2. 硫酸软骨素（CS）
3. 硫酸皮肤素（DS）
丰富，使皮肤有高度弹性。
弹性蛋白结构
弹性蛋 白纤维
疏水性短肽
伸长
回缩
交联短肽(富含Lys)
第三节
非胶原性黏合蛋白
胞外基质中一类多功能大分子。 共同特点：可与细胞结合，也可与胞外基质中其他大分子 结合，使细胞与胞外基质粘着，是胞外基质的组织者。 主要包括： 纤粘连蛋白
层粘连蛋白
（一）纤粘连蛋白( fibronectin,FN )
原胶原的分子间和分子内交联
3.胶原纤维束 胶原原纤维 赖氨酸残基横联共价结合 胶原纤维束
原胶原分子 胶原原纤维
胶原纤维束
（二）胶原的类型
I型: 皮肤、肌腱、韧带、骨中
II型：软骨 III型:血管壁、疏松结缔组织中 IV型：基底膜
（三）胶原的合成装配与降解
来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等 合成：细胞内（细胞核-内质网-高尔基体-分泌小泡） 装配：细胞外 降解：细胞外
功能特点：赋予组织弹性、抗压性，促进细胞迁移、
增殖、创伤修复愈合、阻止细胞分化。 多余的透明质酸被透明质酸酶降解。
二、蛋白聚糖(proteoglycan,PG）
结构组成：
氨基聚糖
核心蛋白
共价结合
蛋白聚糖单体
蛋白聚糖单体
连接蛋白
透明质酸
蛋白聚糖多聚体
蛋白聚糖结构示意图
氨基聚糖与蛋白聚糖的功能
氨基聚糖带有大量负电荷及具有极强亲水性， 使胞外基质形成多孔的胶冻状，具有：
1.纤粘连蛋白： 纤维状糖蛋白，亚单位约2500个氨基酸残基，羧基末端 二硫键交联成二聚体，呈V字型。 血浆FN（肝实质细胞产生（主），可溶形式，二聚体） 细胞FN（间质细胞产生（主），不溶形式，多聚体）
RGD 三肽序列
Arg-Gly-Asp (精aa-甘aa-天冬aa)
纤粘连蛋白的功能
1.血浆纤粘连蛋白 参与血凝、创伤愈合，增强吞噬细胞的功能。