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基底膜的分子组成与功能功能

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肾小球基底膜

肾小球毛细血管壁三层结构

内皮细胞层基底膜

上皮细胞层

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Basal laminae (yellow) surround certain cells as in the kidney glomerulus. Note that, in the kidney glomerulus （肾小球） , both cell sheets have gaps in them, so that the basal lamina serves as the permeability barrier determining which molecules will pass into the urine from the blood.

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正常情况下，血液中绝大部分蛋白质不能滤过而保留于血液中。

基底膜在肾小球中起选择性过滤作用。

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基底膜 (basement membrane) 定义

• 基底膜是由细胞分泌蛋白形成的细胞外蛋白，它们相互结合连接在细胞外间隙形成了一个分子网状结构，以分隔不同组织细胞并调控其周围环境。

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基底层（ basal lamina ）是高度结构化的细胞外基质蛋白复合体。

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A model of the molecular structure of a basal lamina. The basal lamina is formed by specific interactions between the proteins type IV collagen （ IV 型胶原） , laminin （层粘连蛋白） , and nidogen( 巢蛋白） , and the proteoglycan perlecan （基底膜蛋白聚糖） . Transmembrane laminin receptors (integrins ) in the plasma membrane are thought to organize the assembly of the basal lamina.

基底层（ basal lamina ）细胞外基质蛋白复合体

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基底层蛋白组成• 基底层主要由Ⅳ型胶原、层粘连蛋白、巢

蛋白、基底膜蛋白聚糖组成。

Ⅳ 型胶原 层粘连蛋白 巢蛋白 基底膜蛋白聚糖

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胶原蛋白 collagen

存在于所有组织和器官，是人体内含量最丰富蛋白质。

脊椎动物的胶原类型近 20种

基底膜中是Ⅳ型胶原

基底膜 Ⅳ型胶原

软骨 Ⅱ型胶原

皮肤 Ⅰ型胶原

Ⅳ型胶原是是基底膜的主要组成成分。

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人皮肤胶原蛋白 Gly 33 ％ Pro 13 ％ 4- 羟脯氨酸 9 ％ 5- 羟赖氨酸 0.6 ％

具有特征性氨基酸组成

具有特征性氨基酸序列

每个成熟的胶原蛋白分子均有 3条多肽链；

各种类型的胶原蛋白中有大量同源性序列（三肽重复序列）。

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Ⅰ 型胶原：（ Gly － Pro － X ） n 和（ Gly － Y － Hypro ） n ，

X/Y 代表任意氨基酸

Ⅳ 型胶原：（ Gly － X － Pro ） n 和（ Gly － Hypro － Y ） n ，

X/Y 代表任意氨基酸

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胶原蛋白的结构

• 胶原蛋白由三条以非共价键结合的多肽链组成

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胶原蛋白

3 条多肽链组成每条多肽链均为Ⅱ型聚脯氨酸螺旋（ polyproline type Ⅱ helix)

每个螺旋含 3个氨基酸残基呈Ⅱ型聚脯氨酸 螺旋构象的三条多肽链互相缠绕形成三聚螺旋

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胶原蛋白

胶原蛋白三聚螺旋结构依靠链间氢键和每周第 3位的甘氨酸维持稳定。

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胶原蛋白结构示意图

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胶原蛋白

在Ⅰ型胶原蛋白中，除 C 端和 N 端片段外，大多数序列都是三聚螺旋结构。

在其他的胶原蛋白中，序列中有多个球状结构域。

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Ⅳ 型胶原 (type collagenⅣ )

3 条多肽链组成Ⅳ型胶原羧基端的球状结构域： NC1 结构域氨基端： 7S 结构域

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Ⅳ 型胶原网状结构的形成

通过 NC1 间“头 -头”相互作用形成二聚体；二聚体通过 7S 区形成八聚体；八聚体进一步聚集形成Ⅳ型胶原网状结构。

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Ⅳ 型胶原网状结构

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层粘连蛋白 laminin

基底膜的主要成分之一 ；

层粘连蛋白与细胞表面受体（整合蛋白）结合，可以介导上皮细胞及内皮细胞粘着于基底膜。

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层粘连蛋白结构

•三条肽链（ α、 β、 γ）通过二硫键交联而成；

•空间结构类似于一个不对称的“十字架”，十字架结构包含 3个短臂和 1个长臂。

3个短臂由不同肽链构成，长臂由 α、 β、γ三条肽链共同构成。

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α 、 β 和 γ 链各形成十字结构的一条短臂；长臂由三条肽链共同构成。α 链向外延伸形成 C 端球形 G 结构域

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层粘连蛋白网状结构的形成

层粘连蛋白分子通过短臂间相互作用自身连接形成网状结构。

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层粘连蛋白网状结构的形成不同层粘连蛋白分子的短臂间互相作用形成了片层样网状结构

26层粘连蛋白网状结构

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巢蛋白 (nidogen )

巢蛋白结构： 3 个球形结构域组成— G1 、 G2 、 G3

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巢蛋白结构示意图

Ⅳ 型胶原和基底膜蛋白聚糖结合位点在 G2 结构域内，层粘连蛋白结合位点在 G3 结构域内。

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巢蛋白

巢蛋白连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络

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基底膜蛋白聚糖 (perlecan)

硫酸肝素蛋白聚糖是基底膜主要的蛋白聚糖

硫酸肝素蛋白聚糖连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络

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蛋白聚糖 proteoglycan

是一类复杂的大分子糖复合物，

由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成。

糖胺聚糖 (glycosaminoglycan, GAG) 是含己糖醛酸和己糖胺的重复二糖单位。己糖胺 : 葡糖胺或半乳糖胺

己糖醛酸： 艾杜糖醛酸或葡糖醛酸

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蛋白聚糖

蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。

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基底膜蛋白聚糖

基底膜蛋白聚糖中糖胺聚糖是硫酸肝素（肝素的二糖单位为葡糖胺和艾杜糖醛酸；肝素高度硫酸化）

此种硫酸化的糖胺聚糖带很多负电荷，结合阳离子（ Na +, K+ ）和水形成胶体，从而提供一膨胀压，使得基底膜具有抵抗力。

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基底膜蛋白聚糖连接层粘连蛋白和Ⅳ型胶原网络

基底膜蛋白聚糖通过它的核心蛋白与Ⅳ型胶原，或通过它的硫酸肝素链与层粘连蛋白结合，从而与基底膜其它三种成分相互作用。

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基底层结构• 基底层由相互交联的层粘连蛋白和Ⅳ型

胶原构成网状结构，巢蛋白和基底膜蛋白聚糖连接这些网状结构；层粘连蛋白通过与细胞受体结合，基底层结构得到巩固。

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