细胞外基质 E xtracellular Matrix

1. 细胞外基质Extracellular Matrix

2. 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。

3. 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

5. 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.

6. 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。

7. 真核细胞的细胞外结构（extracellular structures） • 蛋白聚糖(proteoglycan)， 是由氨基聚糖(glycosaminoglycans)以共价的形 • 式与线性多肽连接而成的多糖和蛋白复合物， 它们能够形成水性的胶状 • 物; • 结构纤维，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性。 • 粘着蛋白(adhesive proteins): 如纤粘连蛋白和层粘连蛋白，它们促使细胞 • 同基质结合。 • 以胶原和蛋白聚糖为基本骨架在细胞表面形成纤维网状复合物，并通过细胞质膜中的整联蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。

8. 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。

9. 氨基聚糖中常见的重复二糖单位

10. 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

11. 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。 • 透明质酸是一种重要的氨基聚糖，是增殖细胞和迁移细胞的细胞外基质的主要成分， 一旦迁移细胞停止移动，透明质酸就会从细胞外基质中消失，此时细胞间开始接触。

13. 蛋白聚糖在高尔基复合体中进行装配和修饰。在核心蛋白的丝氨酸残基上结合一个由四糖组成的连桥，再逐个添加糖基。蛋白聚糖在高尔基复合体中进行装配和修饰。在核心蛋白的丝氨酸残基上结合一个由四糖组成的连桥，再逐个添加糖基。

14. 二、胶原(collagen)和弹性蛋白(elastin) • 胶原是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白，动物体内含量 最多的蛋白。是构成细胞外基质的骨架，在细胞外基质中形 成半晶体的纤维，给细胞提供抗张力和弹性，并在细胞的迁 移和发育中起作用。

15. 胶原的分子结构： • 胶原纤维的基本结构单位是原胶原； • 原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构； • 原胶原肽链具有Gly-x-y（甘氨酸-脯氨酸-羟脯氨酸/羟赖氨酸）重复序列，对胶原纤维的高级结构的形成是重要的； • 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。

16. 原胶原 胶原原纤维 胶原纤维

18. 常见的胶原类型及其在组织中的分布 胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白； Ⅰ~Ⅲ型胶原含量最丰富，形成类似的纤维结构； 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，具有很强的抗张强度;

19. Ⅱ型胶原主要存在于软骨中; Ⅲ型胶原形成微细的胶原纤维网，广泛分布于伸 展性的组织，如疏松结缔组织; Ⅳ型胶原形成二维网格样结构，是基膜的主要成 分及支架。

21. 弹性蛋白 • 弹性蛋白是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。弹性纤维主要存在于韧带和脉管壁。弹性纤维与胶原纤维共同存在， 赋予组织以弹性和抗张能力。

22. 高度疏水的非糖基化蛋白。没有Gly－x－y重复序列。明显特点：构象呈无规则卷曲状态；通过Lys残基互相交连成网状结构。高度疏水的非糖基化蛋白。没有Gly－x－y重复序列。明显特点：构象呈无规则卷曲状态；通过Lys残基互相交连成网状结构。

23. （一）层粘连蛋白(laminin) 层粘连蛋白和纤连蛋白 • 层粘连蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,是动物胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分，也是成体组织的基膜的主要结构组分之一；

24. 层粘连蛋白的结构由一条重链和两条轻链构成 • 细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上； • 层粘连蛋白中至少存在两个不同的结构域： • 与Ⅳ型胶原的结合部位； • 与细胞质膜上的整合素结合的Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。 • 层粘连蛋白功能：在胚胎发育及组织分化中具有重要作用；层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关。

26. （二）纤粘连蛋白(fibronectin，FN ) • 纤粘连蛋白广泛存在于动物界， 每个FN亚基上有与胶原、细胞表面受体、血纤蛋白和硫酸蛋白多糖高亲和结合的位点。 • 由两个或两个以上的亚单位通过C端形成的二硫键交联结合而成。 RGD序列: FN中与 细胞结合的结构域中的Arg-Gly-Asp三肽序列 精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸

27. 在纤连蛋白的每一肽链亚单位中，都含有由不同重复的氨基酸序列组成的三种不同类型、数目的模块结构，它们的特殊排列，构成了肽链上不同的功能结构域。在纤连蛋白的每一肽链亚单位中，都含有由不同重复的氨基酸序列组成的三种不同类型、数目的模块结构，它们的特殊排列，构成了肽链上不同的功能结构域。

28. FN的功能： • 介导细胞粘着 在FN的分子上既有与胶原结合的结构域，又有与细胞结合的结构域。这样，FN可以介导细胞外基质与细胞进行结合。 • 影响细胞的迁移 在正常组织里， 细胞是由多种多样的糖蛋白粘连起来， 并约束在一个固定的位置上，主要是靠FN来维持其稳定状态。

29. 纤连蛋白的两种形式： 可溶的血浆纤连蛋白，存在于血浆和各种体液中，由两条相似的多肽链构成的二聚体。 不溶的细胞纤连蛋白由间质细胞分泌，广泛分布于细胞外基质、基底膜、细胞间及细胞表面，不多聚体结构。

30. 基底膜与整联蛋白 基底膜是细胞外基质的特化结构形式，存在于多种组织之中。 基底膜内主要含有IV形胶原蛋白，蛋白聚糖层粘连蛋白和内联蛋白 渗滤素

31. 基底膜功能： • 结构连接作用：连接上皮组织与结缔组织 • 分子筛滤和细胞筛选作用：参与机体组织的物质交换运输和细胞的运动 • 参与组织的再生、细胞的迁徙

32. 基底膜 柱状细胞 杯状细胞 基底膜 单层柱状上皮 假复层纤毛柱状上皮

33. 整联蛋白 整联蛋白属整合蛋白家族， 是细胞外基质组分受体的跨膜糖蛋白。 配体：胶原、纤连蛋白、层粘连蛋白

34. 整联蛋白与其配体的亲和性较低，在细胞表面的数量较多，形成与细胞外基质之间较弱的多位点结合，有利于细胞调节与细胞外基质成分结合的牢度与可逆性，细胞可通过细胞膜上的这类受体与细胞外基质成分结合、分离、再结合、再分离…，从而进行迁移。整联蛋白与其配体的亲和性较低，在细胞表面的数量较多，形成与细胞外基质之间较弱的多位点结合，有利于细胞调节与细胞外基质成分结合的牢度与可逆性，细胞可通过细胞膜上的这类受体与细胞外基质成分结合、分离、再结合、再分离…，从而进行迁移。 • 细胞可以通过改变整联蛋白结构来实现信号传递，包括胞内信号外传，胞外信号内传。

36. 细胞外基质与细胞的相互作用 （一）细胞外基质对细胞生命活动的影响 1.影响细胞的生存与死亡 细胞必须特异而有选择地粘附于一定的细胞外基质上才能生存。 2.直接影响和改变细胞的功能活动状态 通过胞外基质的受体影响细胞骨架的组装而改变细胞的形态

37. 3.参与细胞增殖的调节 细胞锚着依赖性生长现象：细胞只有粘附、铺展在一定的细胞外基质上，才能进行增殖。 4. 参与细胞分化的调控 5. 影响细胞的迁徙

38. （二）细胞对细胞外基质的决定性作用 1.细胞是所有细胞外基质产生的最终来源 2.不同细胞的性质及功能状态决定其细胞外基质的 差异性 3.细胞外基质成分的降解是在细胞的调控下进行的