结缔组织是人体中分布最为广泛的一种组织，包括骨、牙、软骨、肌腱、韧带、皮肤角质及血管等（表13·1）。其组成特点是细胞少而间质 多，其细胞间质一般由基质(ground substance)和纤维(fiber)两部分组成。基质为无定形的胶态物质，主要成分为蛋白多糖(Proteoglycan)。纤 维包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维，分别由胶原蛋白、弹性蛋白及网状蛋白构成。本章着重介绍蛋白多糖和胶原蛋白结构、功能及代谢。 表13·1各种结缔组织的生化功能和大分子结构 (取自Karlson、Gerok、GroB著《病理生化学》) 组织类型 机械性能 蛋白质 碳水化物* 负荷重量* 型胶原蛋白 硫酸软骨素 骨质 (抗压、维持外形) 透明质酸 硫酸角质素 肋软骨 抗压、减少摩擦 型胶原蛋白 硫酸软骨素 弹性好 (硫酸角质素) 硫酸皮肤素 肌腱 抗张强度大 型胶原蛋白 弹性（延性）小 硫酸软骨素 延性强 弹性蛋白 硫酸软骨素 大血管 抗裂性强 型和型胶原蛋白 透明质酸、硫酸皮肤素不相识硫酸乙酰肝素 (肝素*) 关节液 润滑防震 Ⅱ型胶原蛋白 透明质酸 有中度延性和变形性而 型(80%)与Ⅲ型胶原蛋白、 疏酸皮肤素 皮肤 具韧性 角蛋白 透明质酸 基底膜 变形性良好、分隔作用、 VI型和V型蛋胶原蛋白、昆布 硫酸乙酰肝素(？) 选择性渗透 氨酸粘连蛋白 角膜 透明、坚固 型与型胶原蛋白 硫酸角质素 软骨素（硫酸软骨素） *主要成分（多于50%）用黑体字印出，低于10%的组分在括号中。 **以钙盐沉着（羟磷灰石）计。 **肥大细胞的典型多糖。 第一节蛋白多糖 结缔组织基质中蛋白质与多糖以共价和非共价键相连构成多种巨大分子称为蛋白多糖(proteoglycans))或粘蛋白(mucoproteins))。其分子组成 以多糖链为主，蛋白质部分所占比例较小。往往一条多糖链上联结多条多肽链，分子量可达数百万以上， 一、化学结构 蛋白多糖中的多糖链为杂多糖，因其组成成分中均含氨基已糖，所以称为氨基多糖或糖胺聚糖(glycosaminoglycans)。人体组缔组织中常 见的氨基多糖包括透明质酸(hyaluronicacid)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate以、硫酸角质素(keratan sulfate))和肝素(heparin)等。 表13·2人体中常见的糖胺多糖 名称 基本结构单位 主要存在部位 00H CH,OH 0 透明质酸 HO 关节液、软骨、结缔组织基质、皮肤、脐带、玻璃体液 OH NH COCH, n 葡萄糖酸酸 N-乙酸氧基葡的前 HOS CHOH -0 4硫酸软骨素（硫酸软骨素A) HO 骨、软骨、角膜、皮肤、血管 OH COCH, 4一硫酸一N一乙酰氯去半乳管 COOH CH,OSO H HO 6-硫酸软骨素（硫酸软骨素C) 软骨、肌腱、脐带、椎间盘 OH COCH. 葡萄精靡酸 6-硫酸 N-- 乙服氯茶半乳新
结缔组织是人体中分布最为广泛的一种组织，包括骨、牙、软骨、肌腱、韧带、皮肤角质及血管等(表13－1)。其组成特点是细胞少而间质 多，其细胞间质一般由基质(ground substance)和纤维(fiber)两部分组成。基质为无定形的胶态物质，主要成分为蛋白多糖(Proteoglycan)。纤 维包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维，分别由胶原蛋白、弹性蛋白及网状蛋白构成。本章着重介绍蛋白多糖和胶原蛋白结构、功能及代谢。 表13－1 各种结缔组织的生化功能和大分子结构 (取自Karlson、Gerok、Groβ著《病理生化学》) 组织类型 机械性能 蛋白质 碳水化物* 骨质 负荷重量** Ⅰ型胶原蛋白 硫酸软骨素 （抗压、维持外形） 透明质酸 硫酸角质素 肋软骨 抗压、减少摩擦 Ⅱ型胶原蛋白 硫酸软骨素 弹性好 （硫酸角质素） 肌腱 抗张强度大 Ⅰ型胶原蛋白 硫酸皮肤素 弹性（延性）小 硫酸软骨素 大血管 延性强 弹性蛋白 硫酸软骨素 抗裂性强 Ⅲ型和Ⅰ型胶原蛋白 透明质酸、硫酸皮肤素不相识硫酸乙酰肝素 （肝素***） 关节液 润滑防震 Ⅱ型胶原蛋白 透明质酸 皮肤 有中度延性和变形性而 Ⅰ型（80％）与Ⅲ型胶原蛋白、 硫酸皮肤素 具韧性 角蛋白 透明质酸 基底膜 变形性良好、分隔作用、 Ⅵ型和Ⅴ型蛋胶原蛋白、昆布 硫酸乙酰肝素（？） 选择性渗透 氨酸粘连蛋白 角膜 透明、坚固 Ⅰ型与Ⅱ型胶原蛋白 硫酸角质素 软骨素（硫酸软骨素） *主要成分(多于50%)用黑体字印出，低于10%的组分在括号中。 **以钙盐沉着(羟磷灰石)计。 ***肥大细胞的典型多糖。 第一节 蛋白多糖 结缔组织基质中蛋白质与多糖以共价和非共价键相连构成多种巨大分子称为蛋白多糖(proteoglycans)或粘蛋白(mucoproteins)。其分子组成 以多糖链为主，蛋白质部分所占比例较小。往往一条多糖链上联结多条多肽链，分子量可达数百万以上。 一、化学结构 蛋白多糖中的多糖链为杂多糖，因其组成成分中均含氨基已糖，所以称为氨基多糖或糖胺聚糖(glycosaminoglycans)。人体组缔组织中常 见的氨基多糖包括透明质酸(hyaluronicacid)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate)、硫酸角质素(keratan sulfate)和肝素(heparin)等。 表13－2 人体中常见的糖胺多糖 名称 基本结构单位 主要存在部位 透明质酸 关节液、软骨、结缔组织基质、皮肤、脐带、玻璃体液 4-硫酸软骨素（硫酸软骨素A） 骨、软骨、角膜、皮肤、血管 6-硫酸软骨素（硫酸软骨素C） 软骨、肌腱、脐带、椎间盘
HOS 硫酸皮肤素（硫酸软骨素B) 皮肤、韧带、动脉、心瓣膜 NH COCH, 艾社精感酸 4-硫破一N一乙酰或盖半乳精 CHOH CH,OSOH OH 硫酸角质素 角膜、软骨、髓核 OH NH COCH,n 半乳警 6-成胶-N-乙酰配著半乳糖 COOH C0H,30 肝素 肺、皮肤、肝、肠等肥大细胞及嗜碱性白细胞内 0,H 氢基葡葛糖 其中硫酸软骨素B又称为硫酸皮肤素(dermatan sulfate)。各种糖胺多糖的结构单元为二糖单位，均含有乙酰氨基已糖和糖醛酸（硫酸角质素 例外，不含糖醛酸而代之以半乳糖)。除透明质酸外都含硫酸。因而糖胺多糖为酸性，加之分子大具有粘性，故又称为酸性粘多糖 (acidmucopolysaccharide,AMPS). 经电子显微镜图形及实验推测，蛋白多糖为“瓶刷状”分子结构（图13·1），其蛋白多糖亚单位(“刷毛”)非共价附着于透明质酸主链上 (backbone),其间相隔200-300A. o'o000o'o' 0-法接常精 0000000 0000000 N之脑单乳糖版 村：能春城都 aA 定碗碳酸 古黄缩 N兼了 NAe睡装 0氟于 日 图13·1蛋白多糖的分子结构 蛋白多糖亚单位由一个核心蛋白(coreprotein)和共价连接其上的糖胺多糖组成，后者主要为硫酸角质素和硫酸软骨素。人体中有多种不同 的核心蛋白，分子量达200~300kD,是所有组织细胞中分泌的最大的一种多肽。核心蛋白高度伸展N未端，形成一球状区，约6070kD,非 共价连接于透明质酸链上，另一种约40-60kD的连接蛋白((link protein)参与稳定球状区与透明质酸链的非共价连接。核心蛋白及多糖组成的亚 单位可分为三区： (1)N~端区：包括球状连接区，含有较少的寡糖链。 (2)富含寡糖区：为硫酸角质素寡糖链的主要附着区。寡糖链共价连接于核心蛋白分子中丝氨酸和苏氨酸残基侧链氧原子上， (3)C·未端区：富含硫酸软骨素。通过半乳糖？半乳糖？木糖三糖连接于核心蛋白的丝氨酸残基
硫酸皮肤素（硫酸软骨素B） 皮肤、韧带、动脉、心瓣膜 硫酸角质素 角膜、软骨、髓核 肝素 肺、皮肤、肝、肠等肥大细胞及嗜碱性白细胞内 其中硫酸软骨素B又称为硫酸皮肤素(dermatan sulfate)。各种糖胺多糖的结构单元为二糖单位，均含有乙酰氨基已糖和糖醛酸(硫酸角质素 例 外 ， 不 含 糖 醛 酸 而 代 之 以 半 乳 糖 ) 。 除 透 明 质 酸 外 都 含 硫 酸 。 因 而 糖 胺 多 糖 为 酸 性 ， 加 之 分 子 大 具 有 粘 性 ， 故 又 称 为 酸 性 粘 多 糖 (acidmucopolysaccharide,AMPS)。 经电子显微镜图形及实验推测，蛋白多糖为“瓶刷状”分子结构(图13－1)，其蛋白多糖亚单位(“刷毛”)非共价附着于透明质酸主链上 (backbone)，其间相隔200－300A。 图13－1 蛋白多糖的分子结构 蛋白多糖亚单位由一个核心蛋白(coreprotein)和共价连接其上的糖胺多糖组成，后者主要为硫酸角质素和硫酸软骨素。人体中有多种不同 的核心蛋白，分子量达200～300kD，是所有组织细胞中分泌的最大的一种多肽。核心蛋白高度伸展N-末端，形成一球状区，约60-70kD，非 共价连接于透明质酸链上，另一种约40-60kD的连接蛋白(link protein)参与稳定球状区与透明质酸链的非共价连接。核心蛋白及多糖组成的亚 单位可分为三区： (1)N－端区：包括球状连接区，含有较少的寡糖链。 (2)富含寡糖区：为硫酸角质素寡糖链的主要附着区。寡糖链共价连接于核心蛋白分子中丝氨酸和苏氨酸残基侧链氧原子上。 (3)C－末端区：富含硫酸软骨素。通过半乳糖?半乳糖?木糖三糖连接于核心蛋白的丝氨酸残基
蛋白多糖的透明质酸主链长度为4000~40,000？，可附着上百个核心蛋白，每条核心蛋白可结合50条硫酸角质素链和100条硫酸软骨素 链，由此可见蛋白多糖分子巨大，分子量可高达数干万。 二、蛋白多糖的生理功能 蛋白多糖分子大，具高度亲水性，对保持结缔组织水分及与组织间物质交换均有重要作用。例如软骨组织中胶原纤维排列成网格状，网格 间隙中填充蛋白多糖，因其有高度亲水性，吸附大量水份在其中，当软骨受压时，水分可被挤压出去，而减压后又可重吸进来。关节软骨无血 管供应，其营养物质的交换主要靠运动产生压力变化使液体流动。由此可以解释长期不运动导致关节软骨的萎缩。 蛋白多糖的糖链上含有较多的酸性基团，对于细胞外液中Ca++、Mg++、K+、Na+等阳离子有较大的亲和力，因此能调节这些阳离 子在组织中的分布。 蛋白多糖分子巨大，有较大的粘滞性，附着于组织表面，能缓冲组织之间的机械磨擦，因而具有润滑、保护作用。例如关节液中的蛋白多 糖有润滑关节面的作用。类风湿关节炎患者，关节液中蛋白多糖减少，失去原有润滑作用，因而关节面易被破坏。 蛋白多糖与创伤的愈合亦有密切关系。皮肤创伤后的肉芽形成过程中，通常先有糖胺多糖的增生，进而促进胶原纤维的合成，其机理尚不 清楚。近年来发现蛋白多糖可调节某些蛋白生长因子的作用。例如碱性成纤维细胞生长因子(basic fibrotlast growth factor,bFGF)结合于蛋白多 糖的肝素或硫酸角质素链上，而且要以bFGF?糖胺多糖复合物形式与细胞表面受体结合。bFGF与肝素或硫酸角质素结合能保护bFGF免被降 解。当核蛋白水解或肝素或硫酸角质素链部分降解时可释放出活性FGF?糖胺多糖复合物，刺激细胞增殖及分化。其它一些生长因子也有类似 作用机制，很明显，广泛和大量存在的蛋白多糖可局限这些生长因子在其分泌细胞短距离内作用。这对于组织的特有结构具有重要意义。 三、蛋白多糖的生物合成 蛋白多糖的合成首先按蛋白质生物合成的原理，在核糖体上合成多肽，并分泌入内质网中，在内质网中修饰过程中，由相应的转移酶催化 活性单糖转移到氨基酸的侧链上，合成胺基多糖。但糖链的延伸和加工修饰在高尔基体进行。所以说多肽的合成受专一基因控制，而氨基多糖 的合成主要由酶的分隔定位和对酶特异性所决定。 参与胺基多糖合成的各种单糖及其衍生物需先活化成活性单糖，即与二磷酸尿苷(UDP)结合，而各种单糖及其衍生物均可由葡萄糖转变而 来，如下图13-2所示 带菊板 G-6-P- F-6-p 一客复联应 DP-文杜解条酸 G-1-P UTP 6-清酸-2-氨去0黄幅 4开 ZB CoA DP-葡萄烤酸 -UDP二驰 6一-N-乙限氨新 00 UIP UDP-木 DP来乳塘 UDR-N一乙酥氨基酶帕 UDP-N-乙燕氧基华丸 图13·2各种单糖及其衍生物的来源 糖胺多糖合成的起始步骤是在木糖转移酶(Xylose transfevase)的催化下，将一分子木糖基连接到核心蛋白多肽链的丝氨酸残基上，形成O 糖苷键(O·glycosidicbond)。再由半乳糖转移酶(galactose transforase)催化依次转移两分子半乳糖，构成“木聚霆半”三糖连接区。然后再由 高度特异的糖基转移酶作用逐渐按顺序延长，糖链合成后再进一步修饰。由差向异构酶催化将萄萄糖醛酸转变为艾杜糖醛酸，而硫酸基则是由 活性硫酸根(PAPS)提供，由硫酸转移酶 00 3 4 5 日-CH一0一木暗一半气糖一半乳精-塘居酸一腋胺 NH丝到酸 多肚徒我蕃 违接区 图13·3糖胺多糖链与多肽链的连接 催化加到新合成的多糖链的氨基或羟基上。（图13-4为硫酸软骨素A合成过程示意图），当VtA缺乏时硫酸转移酶活性下降，糖胺多糖合成 受限，可引起组织生长、发育的障碍。 半乳循 超每销服酸 N一乙最氢新丰乳晴 植酸盐 雪置黄德班酸转移裤】 ®N一乙取氨若串乳触 转移磷 ®花圈廉整酸帮移酶口 物璃敏转g餐 图13·4硫酸软骨素A的合成示意 四、蛋白多糖的分解代谢
蛋白多糖的透明质酸主链长度为4000～40，000?，可附着上百个核心蛋白，每条核心蛋白可结合50条硫酸角质素链和100条硫酸软骨素 链，由此可见蛋白多糖分子巨大，分子量可高达数千万。 二、蛋白多糖的生理功能 蛋白多糖分子大，具高度亲水性，对保持结缔组织水分及与组织间物质交换均有重要作用。例如软骨组织中胶原纤维排列成网格状，网格 间隙中填充蛋白多糖，因其有高度亲水性，吸附大量水份在其中，当软骨受压时，水分可被挤压出去，而减压后又可重吸进来。关节软骨无血 管供应，其营养物质的交换主要靠运动产生压力变化使液体流动。由此可以解释长期不运动导致关节软骨的萎缩。 蛋白多糖的糖链上含有较多的酸性基团，对于细胞外液中Ca＋＋、Mg＋＋、K＋、Na＋等阳离子有较大的亲和力，因此能调节这些阳离 子在组织中的分布。 蛋白多糖分子巨大，有较大的粘滞性，附着于组织表面，能缓冲组织之间的机械磨擦，因而具有润滑、保护作用。例如关节液中的蛋白多 糖有润滑关节面的作用。类风湿关节炎患者，关节液中蛋白多糖减少，失去原有润滑作用，因而关节面易被破坏。 蛋白多糖与创伤的愈合亦有密切关系。皮肤创伤后的肉芽形成过程中，通常先有糖胺多糖的增生，进而促进胶原纤维的合成，其机理尚不 清楚。近年来发现蛋白多糖可调节某些蛋白生长因子的作用。例如碱性成纤维细胞生长因子(basic fibrotlast growth factor,bFGF)结合于蛋白多 糖的肝素或硫酸角质素链上，而且要以bFGF?糖胺多糖复合物形式与细胞表面受体结合。bFGF与肝素或硫酸角质素结合能保护bFGF免被降 解。当核蛋白水解或肝素或硫酸角质素链部分降解时可释放出活性bFGF?糖胺多糖复合物，刺激细胞增殖及分化。其它一些生长因子也有类似 作用机制，很明显，广泛和大量存在的蛋白多糖可局限这些生长因子在其分泌细胞短距离内作用。这对于组织的特有结构具有重要意义。 三、蛋白多糖的生物合成 蛋白多糖的合成首先按蛋白质生物合成的原理，在核糖体上合成多肽，并分泌入内质网中，在内质网中修饰过程中，由相应的转移酶催化 活性单糖转移到氨基酸的侧链上，合成胺基多糖。但糖链的延伸和加工修饰在高尔基体进行。所以说多肽的合成受专一基因控制，而氨基多糖 的合成主要由酶的分隔定位和对酶特异性所决定。 参与胺基多糖合成的各种单糖及其衍生物需先活化成活性单糖，即与二磷酸尿苷(UDP)结合，而各种单糖及其衍生物均可由葡萄糖转变而 来，如下图13-2所示： 图13－2 各种单糖及其衍生物的来源 糖胺多糖合成的起始步骤是在木糖转移酶(Xylose transfevase)的催化下，将一分子木糖基连接到核心蛋白多肽链的丝氨酸残基上，形成O －糖苷键(O－glycosidicbond)。再由半乳糖转移酶(galactose transforase)催化依次转移两分子半乳糖，构成“木棸霔半”三糖连接区。然后再由 高度特异的糖基转移酶作用逐渐按顺序延长，糖链合成后再进一步修饰。由差向异构酶催化将葡萄糖醛酸转变为艾杜糖醛酸，而硫酸基则是由 活性硫酸根(PAPS)提供，由硫酸转移酶 图13－3 糖胺多糖链与多肽链的连接 催化加到新合成的多糖链的氨基或羟基上。(图13-4为硫酸软骨素A合成过程示意图)，当Vit A缺乏时硫酸转移酶活性下降，糖胺多糖合成 受限，可引起组织生长、发育的障碍。 图13－4 硫酸软骨素A的合成示意 四、蛋白多糖的分解代谢
结缔组织基质中的蛋白多糖主要受组织蛋白酶D等的作用，部分肽链水解产生的带多糖链的小片段可被细胞吞噬，进而在溶酶体中逐步水 解成各种单糖及其衍生物。因此，溶酶体是糖胺多糖分解的主要场所。 透明质酸 透明质酸爵 GA-GNAc-GA-GNAc GAP-酱萄糖碰酸的 GNAc-GA-GNAc GNACB-N-之酰氮落看萄落作酶 GA-GNAc GA葡西新醛酸 GNAc:N-乙酰氢基 GB着者特延缺茶 花的精 GNAc 图13·5透明质酸的水解 溶酶体中分解糖胺多糖的酶包括内切糖苷酶、外切糖苷酶及硫酸酯酶等。如图135所示透明质酸的水解过程：首先透明质酸酶 (hyaluronidase)为一种内切酶，能水解透明质酸、硫酸软骨素A和C中的-N-乙酰氨基已糖糖苷键，产生主要为四糖或六糖的寡糖。随后再由B- 萄萄糖醛酸酶及β-N-乙酰氨基萄萄糖苷酶等外切酶进一步水解，成为单糖及其衍生物。 大多数糖胺多糖都含有硫酸基团。溶酶体中也存在多种硫酸酯酶，能水解各种硫酸酯键。有些糖苷酶有很强的底物特异性、不能水解带硫 酸基的寡糖链，因此，硫酸酯酶的先天性缺乏会引起糖胺多糖分解障碍，导致粘多糖症(mucoplysaccharidoses). 第二节 胶原蛋白 胶原蛋白(collager)存在所有多细胞动物体内，是体内含量最多的一类蛋白质，存在于几乎所有组织中，是一种细胞外蛋白质，以不溶纤维 形式存在，具高度抗张能力，是决定结缔组织韧性的主要因素。 一、胶原蛋白的结构 单个的型胶原分子分子量约285kD,宽14A,长约3000A。由三条多肽链组成。哺乳动物个体中有30种不同的多肽链构成16种不同的胶 原，其中最常见的列于表13·3中。 表13·3胶原的主要类型 类型 链组成 分布 Type Chain Composition Distribution [a1(0]2a20 皮肤、骨、肌腱、血管、角膜 [al(ID)]3 软骨、椎间盘 [al(3 血管、新生儿皮肤 图13·6胶原的右手超螺旋结构 胶原蛋白的氨基酸组成有如下特征：①甘氨酸几乎占总氨基酸残基的三分之一，即每隔两个其他氨基酸残基(X,Y)即有一个甘氨酸，故其 肽链可用（甘·X·Y)来表示。②含有较多在其他蛋白质中少见的羧脯氨酸和羧赖氨酸残基，也有较多脯氨酸(pro)和赖氨酸。如脯氨酸(Pro)和 4一羟脯氨酸(4一hydroxyproline,.Hyp)含量高达15~30%。同时还含有少量3一羟脯氨酸(3 hydroxyproline)和5一羟赖氨酸(5 hydroxylysine,Hyl)。羟脯氨酸残基可通过形成分子内氢键稳定胶原蛋白分子。例如，正常胶原在39C变性，而在缺乏脯氨酸羟化酶条件下合 成的胶原在24℃变性成为白明胶(gelatin)。而羟赖氨酸上可结合半乳糖-葡萄糖苷，与特定组织功能相关。如在基底膜胶原(IV型)中含hyl较 多，含糖也较多，可能与基底膜的滤过功能有关。③胶原中缺乏色氨酸，所以它在营养上为不完全蛋白质。 在胶原纤维中，胶原蛋白分子单位称为原胶原(tropo collagen)。每个原胶原分子由三条a·肽链组成，a·肽链自身为a螺旋结构，三条a· 肽链则以平行、右手螺旋形式缠绕成草绳状”三股螺旋结构（图13·6）。肽链中每三个氨基酸残基中就有一个要经过此三股螺旋中央区，而此处 空间十分狭窄，只有甘氨酸适合于此位置，由此可解释其氨基酸组成中每隔两个氨基酸残基出现一个甘氨酸的特点。而且三条α·肽链是交错
结缔组织基质中的蛋白多糖主要受组织蛋白酶D等的作用，部分肽链水解产生的带多糖链的小片段可被细胞吞噬，进而在溶酶体中逐步水 解成各种单糖及其衍生物。因此，溶酶体是糖胺多糖分解的主要场所。 图13－5 透明质酸的水解 溶 酶 体 中 分 解 糖 胺 多 糖 的 酶 包 括 内 切 糖 苷 酶 、 外 切 糖 苷 酶 及 硫 酸 酯 酶 等 。 如 图 13-5 所 示 透 明 质 酸 的 水 解 过 程 ： 首 先 透 明 质 酸 酶 (hyaluronidase)为一种内切酶，能水解透明质酸、硫酸软骨素A和C中的β-N-乙酰氨基已糖糖苷键，产生主要为四糖或六糖的寡糖。随后再由β- 葡萄糖醛酸酶及β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等外切酶进一步水解，成为单糖及其衍生物。 大多数糖胺多糖都含有硫酸基团。溶酶体中也存在多种硫酸酯酶，能水解各种硫酸酯键。有些糖苷酶有很强的底物特异性、不能水解带硫 酸基的寡糖链，因此，硫酸酯酶的先天性缺乏会引起糖胺多糖分解障碍，导致粘多糖症(mucoplysaccharidoses)。 第二节 胶原蛋白 胶原蛋白(collagen)存在所有多细胞动物体内，是体内含量最多的一类蛋白质，存在于几乎所有组织中，是一种细胞外蛋白质，以不溶纤维 形式存在，具高度抗张能力，是决定结缔组织韧性的主要因素。 一、胶原蛋白的结构 单个的Ⅰ型胶原分子分子量约285kD，宽14A，长约3000A。由三条多肽链组成。哺乳动物个体中有30种不同的多肽链构成16种不同的胶 原，其中最常见的列于表13－3中。 表13－3 胶原的主要类型 类型 链组成 分布 Type Chain Composition Distribution Ⅰ [a1(Ⅰ)]2a2(I) 皮肤、骨、肌腱、血管、角膜 Ⅱ [a1(Ⅱ)]3 软骨、椎间盘 Ⅲ [al(Ⅲ)]3 血管、新生儿皮肤 图13－6 胶原的右手超螺旋结构 胶原蛋白的氨基酸组成有如下特征：①甘氨酸几乎占总氨基酸残基的三分之一，即每隔两个其他氨基酸残基(X，Y)即有一个甘氨酸，故其 肽链可用(甘－X－Y)n来表示。②含有较多在其他蛋白质中少见的羧脯氨酸和羧赖氨酸残基，也有较多脯氨酸(pro)和赖氨酸。如脯氨酸(Pro)和 4— 羟 脯 氨 酸 (4—hydroxyproline,Hyp) 含 量 高 达 15 ～ 30% 。 同 时 还 含 有 少 量 3— 羟 脯 氨 酸 (3hydroxyproline) 和 5— 羟 赖 氨 酸 (5— hydroxylysine,Hyl)。羟脯氨酸残基可通过形成分子内氢键稳定胶原蛋白分子。例如，正常胶原在39℃变性，而在缺乏脯氨酸羟化酶条件下合 成的胶原在24℃变性成为白明胶(gelatin)。而羟赖氨酸上可结合半乳糖－葡萄糖苷，与特定组织功能相关。如在基底膜胶原(Ⅳ型)中含hyl较 多，含糖也较多，可能与基底膜的滤过功能有关。③胶原中缺乏色氨酸，所以它在营养上为不完全蛋白质。 在胶原纤维中，胶原蛋白分子单位称为原胶原(tropo collagen)。每个原胶原分子由三条α－肽链组成，α－肽链自身为α螺旋结构，三条α－ 肽链则以平行、右手螺旋形式缠绕成“草绳状”三股螺旋结构(图13－6)。肽链中每三个氨基酸残基中就有一个要经过此三股螺旋中央区，而此处 空间十分狭窄，只有甘氨酸适合于此位置，由此可解释其氨基酸组成中每隔两个氨基酸残基出现一个甘氨酸的特点。而且三条α－肽链是交错
排列的，因而使三条a~肽链中的Gly、X、Y残基位于同一水平上，借Gly中的N·H基与相邻链X残基上羟基形成牢固的氢键（图13·7），以稳 定其分子结构。 原胶原分子平行排列成束，通过共价交联，可形成稳定的胶原微纤维(microfibvil),进一步行聚集成束，形成胶原纤维。胶原分子通过分 子内或分子间的交联成为不溶性的纤维。因胶原分子氨基酸组成中缺乏半胱氨酸，不可能象角蛋白那样以二硫键相联，而是通过组氨酸与赖氨 酸间的共价交联，一般发生在胶原分子的C·或N未端之间。 Strand 图13·7胶原样多聚体三螺旋轴的C端投影图 胶原纤维在不同组织中的排列方式与其功能相关。如在肌腱、皮肤及软骨，要分别在一维、二维和三维方向承受张力，因而其胶原纤维排 列分别为平行束状，多角的纤维片层及不规则排列等方式。（表13·4） 表13·4胶原纤维在不同组织中的排列 组织 排列 肌腱 平行束 皮肤 多角的纤维片层 软骨 无规则排列 角膜 交叉排布的光滑片层使光的散身最小化 二、胶原的生物合成 结缔组织中的原胶原分子主要由成纤维细胞合成，软骨中胶原由软骨细胞合成，骨胶原来自成骨细胞，基底膜中胶原则由上皮或内皮细胞 合成。胶原的生物合成可分为细胞内和细胞外两大阶段。 60-70A B中过個通 交琼敬纤绝 原放流排列 、一3000A 原原分子 以0 ■> 0 ∠104A 站个氢蓄酸我善 、三螺 ◇ 里8m里r 甘一前一丫一甘一雕羟碱甘-X羟射一甘一X-羟懒一甘 图13·8胶原结构示意图 1细胞内合成阶段
排列的，因而使三条α－肽链中的Gly、X、Y残基位于同一水平上，借Gly中的N－H基与相邻链X残基上羟基形成牢固的氢键(图13－7)，以稳 定其分子结构。 原胶原分子平行排列成束，通过共价交联，可形成稳定的胶原微纤维(microfibvil)，进一步行聚集成束，形成胶原纤维。胶原分子通过分 子内或分子间的交联成为不溶性的纤维。因胶原分子氨基酸组成中缺乏半胱氨酸，不可能象角蛋白那样以二硫键相联，而是通过组氨酸与赖氨 酸间的共价交联，一般发生在胶原分子的C－或N末端之间。 图13－7 胶原样多聚体三螺旋轴的C端投影图 胶原纤维在不同组织中的排列方式与其功能相关。如在肌腱、皮肤及软骨，要分别在一维、二维和三维方向承受张力，因而其胶原纤维排 列分别为平行束状，多角的纤维片层及不规则排列等方式。(表13－4) 表13－4 胶原纤维在不同组织中的排列 组织 排列 肌腱 平行束 皮肤 多角的纤维片层 软骨 无规则排列 角膜 交叉排布的光滑片层使光的散身最小化 二、胶原的生物合成 结缔组织中的原胶原分子主要由成纤维细胞合成，软骨中胶原由软骨细胞合成，骨胶原来自成骨细胞，基底膜中胶原则由上皮或内皮细胞 合成。胶原的生物合成可分为细胞内和细胞外两大阶段。 图13－8 胶原结构示意图 1.细胞内合成阶段