细胞生物学第四章细胞外基质
细胞生物学 名词解释 第四章 细胞质膜
lipid anchored protein
通过与之共价连接的脂分子插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定蛋白分布在质膜内测，与糖脂结合的脂锚定蛋白分布在质膜外侧，GPI脂锚定膜蛋白分布在质膜外侧。
研究膜蛋白的分析技术
低温电镜、X射线晶体衍射技术、电镜三维重构
研究膜蛋白的难处
1、表达量低
2、分离纯化困难
3、难以形成三维晶体
细胞膜流动性பைடு நூலகம்
胆固醇含量减低，脂肪酸链短，不饱和度高，相变温度低，PC/SM比例高，流动性大（胆固醇即可增强流动性，又可降低流动性），由此可得流动性与胆固醇含量、脂肪酸链长短、饱和程度、PC/SM比值有关。
研究膜蛋白流动性（侧向运动）的实验
荧光抗体免疫标记细胞融合：用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体（绿色荧光）和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体（红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合，10min后，不同颜色的荧光开始在融合细胞的表面扩散，40min后分辨不出融合细胞表面的绿色荧光和红色荧光区域，两种荧光均匀的分布在融合细胞表面。这一实验证明膜蛋白在脂膜上的运动。
带3蛋白
band3 protein
是红细胞质膜Cl-/HCO3-阴离子运输的载体蛋白，带3蛋白的N末端伸向细胞质膜基质面折叠成不连续的水不溶性的区域，为膜支架蛋白提供结合位点，多次跨膜蛋白，内在膜蛋白
细胞质膜的功能
1、为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，2、选择性的物质运输，3、提供细胞识别位点，4、为多种酶提供结合位点；5、介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接；6、质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；7、膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病有关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标
细胞生物学 第四章
（2）光面内质网（sER） 光面内质网又称滑面内质网或无颗粒 型内质网。这类内质网的膜表面没有核糖体附着，所以表面光滑。光 面内质网的结构与糙面内质网不同，多为分支小管或小囊构成的细网， 很少有扁囊状的。小管直径为50～100nm，它们连接成网，形成较为 复杂的立体结构（图4-3）。
细胞生物学 第四章
第二节 内质网
在内质网膜上合成的磷脂很快就由细胞质基质侧转向 内质网膜腔面，其中有的插入到脂双分子里，有的向其它 膜转运。其转运主要有两种方式：一种是以出芽的方式， 以运输小泡转运到高尔基体、溶酶体和细胞膜上；另一种 方式是凭借一种水溶性的载体蛋白，即磷脂转换蛋白 （phospholipid exchange protein，PEP）在膜之间转移磷脂。 其转运模式是：PED与磷脂分子结合形成水溶性的复合物 进入细胞质基质，通过自由扩散，直到靶膜时，PEP将磷 脂释放出来，并安插在膜上，结果使磷脂从含量高的膜转 移到缺少磷脂的膜上。细胞中转移到线粒体或过氧化物酶 体膜上的磷脂就是通过此方式转运的。
细胞生物学 第四章
第一节 细胞质基质
3.细胞质基质在蛋白质的修饰、蛋白质寿命的控制以 及蛋白质选择性降解等方面有重要作用
现已发现的蛋白质侧链修饰有100余种，其中绝大多 数的修饰是由专一的酶作用于蛋白质侧链的特定位点。已 知在细胞质基质中发生蛋的白质修饰主要有：辅酶或辅基 与酶的共价结合；蛋白生物活性的磷酸化、去磷酸化；将 N-乙酰葡萄糖胺分子加到丝氨酸残基上的糖基化以及某些 蛋白质分子末端的甲基化修饰等。这些不同形式的修饰， 用以调节蛋白质的生物活性。同时，细胞质基质还在控制 蛋白质寿命、降解变性和错误折叠的蛋白质以及帮助变性 或错误折叠的蛋白质重新折叠为新的正确的分子构象等方 面起重要作用。
细胞生物学名词解释
第一章绪论1.细胞生物学：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容.第三章细胞生物学研究方法2. 分辨率：能区分开两个物点最小间隔的能力。
通常用相邻两质点的距离表示。
D=0.61λ/N ．A第四章细胞膜与细胞表面3. 单位膜:由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。
4. 相变: 在不同温度下发生的膜脂状态的改变称为相变5. 生物膜:把细胞所有膜结构统称为生物膜,实际上它是细胞内膜和质膜的总称。
6. 膜骨架:指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构,它参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。
7. 细胞表面细胞外表面:与细胞外环境接触的膜面。
细胞外基质: 指分布于细胞外空间, 由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构8. 细胞外被:指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。
第五章物质的跨膜运输9. 被动运输：是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。
:10.简单扩散: 疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子在以简单的扩散方式跨膜转运中，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助，因此称为简单扩散11.协助扩散: 各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，但需要特异的膜蛋白“协助”物质转运使其转运速率增加，转运特异性增强。
12.载体蛋白：存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质，它能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。
13.通道蛋白：存在于细胞膜上的一种跨膜蛋白质，其跨膜部分形成亲水性的通道，当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过，通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。
细胞生物学第四章细胞外基质
㈠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。
马方综合征
四、氨基聚糖和蛋白聚糖
是一些高分子量的含糖化合物，形成细胞外 基质高度亲水性的凝胶。
㈠氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG） 1．分子结构 是由重复的二糖单位构成的无分枝长链多糖。 其二糖单位之一是氨基己糖（N-乙酰氨基 葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖），故得名氨基聚 糖（原名酸性粘多糖）。
肽链中的氨基酸组成规则呈三肽重复顺序 （Gly-X-Y），其中X为Pro，Y常为HyPro 或 HyLys。
㈡胶原的类型 目前已发现的胶原有20种。其中对Ⅰ-Ⅳ型胶原 了解最多（表4-1）。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原含量最丰富。 Ⅰ型胶原：皮肤、肌腱、韧带及骨； Ⅱ型胶原：为软骨中的主要胶原成分； Ⅲ型胶原：疏松结缔组织、血管壁、妊娠组织 及胎盘中； Ⅳ型胶原：是基膜的主要成分和支架。
第二节 细胞外基质的生物学作用
一、细胞外基质的结构作用
• 细胞外基质大分子以高度有序的形式组装成具 有组织特异性的网络结构。 • 以胶原为骨架选择性的与非胶原糖蛋白、蛋白 聚糖及弹性蛋白结合成三维空间结构。 • 赋予组织以韧性、弹性、保水性及对机械力的 缓冲性，并为细胞提供生存及从事各种活动的微环 境。
过度松弛皮肤症
二、非胶原糖蛋白
存在于细胞外基质中的有数十种，纤粘连蛋 白和层粘连蛋白是其主要成员。
㈠纤粘连蛋白（fibronectin，FN）
细胞生物学名词解释
名词解释细胞生物学：是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容的学科。
其核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。
原生质体：由细胞质膜包围的一团原生质，分化为细胞核与细胞质。
脂质体：在水溶液环境中人工形成的一种球型脂双层结构。
细胞外基质：指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的复杂网络结构透明质酸：一种重要的糖氨聚糖，是增殖细胞和迁移细胞胞外基质的主要成分，在早期胚胎中含量特别丰富，与其他糖氨聚糖相比，不被硫酸化，不与核心蛋白共价连接。
连接子：间隙连接中由连接蛋白connexin在质膜内簇集形成的多亚基复合体。
每个连接子由6个连接蛋白亚基环形排列而成，中间形成一直径约1.5nm的通道。
协助扩散：物质通过与特异性膜蛋白的相互作用，从高浓度向低浓度的跨膜转运形式。
胞吞作用：通过质膜内陷形成膜泡，将细胞外或细胞质膜表面的物质包裹到膜泡并转运到细胞内（胞饮和吞噬）的过程。
胞吐作用：携带有内容物的膜泡与质膜融合，将内容物释放到胞外的过程。
细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个细胞（靶细胞）并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导引起靶细胞产生一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
信号分子：作为信号载体，能与靶细胞受体特异性结合并引起靶细胞内信号转导最终产生生物学效应的一类分子。
脂溶性：视黄醇、维生素D、甲状腺素、甾类激素。
水溶性：神经递质、多肽类激素、局部介质。
受体：一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，绝大多数已鉴定的为糖蛋白，少数为糖脂或糖蛋白糖脂复合物。
半自主性细胞器：其生长和增殖受核基因组和自身基因组两套遗传系统的控制的细胞器，如线粒体和叶绿体。
电子传递链（呼吸链）：在线粒体内膜上存在的一组酶复合体，有一系列能可逆的接受和释放电子或H+的化学物质组成，它们在内膜上相互关连地有序排列成传递链，称为电子传递链或呼吸链，是典型的多酶体系。
细胞生物学细胞外基质
–纤维蛋白
–结构作用：–胶原和弹性蛋白 –(collagen and elastin)
–黏合作用：–纤黏连蛋白和层黏连蛋白
(fibronectin and laminin)
细胞外基质的主要组成成分
♣ 氨基聚糖和蛋白聚糖 是一些高分子的含糖化合物。构成细 胞外高度亲水的凝胶，赋予组织良好的弹性和抗压性。
胶原酶，主要作用于I、Ⅱ、Ⅲ型胶原；
明胶酶，作用于Ⅳ、V、Ⅶ、Ⅺ型胶原；肿瘤细胞能产生明 胶酶，特异性地作用于Ⅳ型胶原，破坏基膜，为侵袭、转 移开辟道路。
基质裂解素，作用于Ⅲ、IV、Ⅸ、X型胶原。
– 胶原的功能 与相关疾病
² 协助完成细胞生长、粘附、运动、增殖、分化
² 粘连、支持、保护细胞连聚为组织、器官，如:
细胞外基质的主要组成成分 纤粘连蛋白
细胞外基质的主要组成成分 氨基聚糖
– 透明质酸（hyaluronic acid、hyanuroanate, HA） 结缔组 织、皮肤、软骨、滑液、玻璃体 ²5000-10000个二糖重复单位排列构成
²二糖为 N-乙酰氨基葡萄糖-葡萄糖醛酸，是唯一不含 硫酰酸基团的氨基聚糖
²其糖醛酸的羧基带有大量负电荷，其相斥作用使整个 分子伸展膨胀，占据很大的空间；在有限的空间可产 生膨压，赋予组织良好的弹性和抗压性
♣ 胶原与弹性蛋白 • 胶原 （collagen）是细胞外基质中的骨架结构 – 占哺乳动物总蛋白量的1/4，含量最丰富 – 可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮 细胞合成并分泌到细胞外
胶原 (横切面 电镜)
成纤维细胞
Human collagen fibers
细胞外基质的主要组成成分 胶原
– 胶原分子结构 为三股螺旋（triple helix）3条α多 肽链盘绕而成，长300nm，直径1.5nm
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目录索引第一章细胞生物学概述第二章细胞概述第三章细胞的分子基础第四章细胞膜第五章细胞连接与细胞外基质第六章内膜系统第七章线粒体第八章核糖体第九章细胞骨架第十章细胞核第十一章细胞的分裂第十二章细胞周期第十三章细胞分化第十四章细胞的衰老和死亡第十五章个体发育中的细胞附录名词解释第一章细胞生物学概述一、现代细胞生物学研究的三个层次显微水平、亚显微水平、分子水平二、细胞的发现胡克最早发现细胞并对其进行命名三、细胞学说创始人：施莱登施旺内容：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。
⑤.细胞是生物体结构和功能的基本单位。
⑥.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。
四、分子生物学的出现20世纪50年代开始，人们逐步开展分子水平探讨细胞的各种生命活动的研究。
随着分子水平对细胞生命活动机制的探讨愈受重视，并积累一定实验成果，“分子生物学”应运而生。
分子生物学是研究生物大分子，特别是核酸和蛋白质结构与功能的学科。
20世纪60年代形成从分子水平、亚显微水平和细胞整体水平探讨细胞生命活动的学科，即细胞生物学。
也有人将细胞生物学称为细胞分子生物学或分子细胞生物学。
第二章细胞概述第一节细胞的基本知识一、细胞的基本共性•所有细胞表面都有脂质双分子层与镶嵌蛋白构成的生物膜。
•所有细胞都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传信息储存、复制与转录的载体。
•所有细胞都有核糖体。
•所有细胞都是以一分为二的方式进行分裂增殖的。
二、细胞的大小、形态和数目（自学）四、细胞的一般结构•亚微结构（电镜）：膜相结构非膜相结构•膜相结构：由单位膜参加形成的所有结构。
包括：一网两膜四体•意义：区域化作用•非膜相结构•单位膜：电镜下观察，膜相结构的膜由两侧致密深色带（各2nm)和中间一层疏松浅色带(3.5nm)构成，把这三层结构形式作为一个单位，称为单位膜。
细胞生物学4-第四章：细胞环境与互作
14. 细胞环境与互作细胞环境(图4-1)包括内环境和外环境, 互作包括细胞与细胞、细胞与环境之间的相互作用。
这些作用主要是通过细胞表面进行的, 包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接、细胞通讯等。
本章主要集中讨论细胞的表面结构、细胞外基质、细胞识别、细胞粘着和细胞连接等。
图4-1 细胞与环境的关系4.1 细胞表面¨细胞表面(cell surface)¦ 结构上:包括细胞被(cell coat)和细胞质膜。
¦ 功能上:是细胞质膜功能的扩展,它保护细胞,使细胞有一个相对稳定的内环境；负责细胞内外的物质交换和能量交换,并通过表面结构进行细胞识别、信息的接收和传递、细胞运动以及维护细胞的各种形态,并且与免疫、癌变都有十分密切的关系。
4.1.1 细胞被(cell coat)¨细胞被的结构与组成细胞质膜通常是由覆盖在细胞表面的保护层保护着，这种保护层即是细胞被。
由于这层结构的主要成份是糖,所以又称为糖萼(glycocalyx),或多糖包被(图4-2)。
2图4-2 细胞被用钌红染色,电子显微镜观察到的淋巴细胞的细胞被糖被通常含有两种主要的成份: 糖蛋白和蛋白聚糖(图4-3)。
这些糖蛋白和蛋白聚糖都是在细胞内合成的,然后分泌出来并附着到细胞质膜上。
图4-3 糖被的结构和组成示意图¨ 细胞被的功能 ¦保护作用: 如消化道、呼吸道、生殖腺等上皮细胞的外被有助于润滑、防止机械损伤, 同时又可保护上皮组织不受消化酶的作用和细菌的侵袭。
植物和细菌的细胞壁不仅可以保护细胞质膜和细胞器, 同时还赋予细胞以特定的形状。
革兰氏阳性菌的细胞壁是一种蛋白聚糖, 青霉素通过抑制它的合从而抑制细菌的生长。
¦ 参与细胞与环境的相互作用, 参与细胞与环境的物质交换, 细胞增殖的接触抑制、细胞识别等。
4.1.2 植物的细胞外结构:细胞壁植物没有骨骼系统，但却有相当强度的细胞壁维持着植物的形态。
15_细胞外基质-2008.5-II
(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
细胞生物学细胞基质与功能
细胞基质与功能细胞外基质细胞是生物体的基本结构单位，然而在多细胞生物体中，细胞大都以组织的形式存在，组织中除了细胞成分外，尚存在有非细胞性的细胞间物质。
在动物组织中，这种细胞间物质是由一些蛋白质和多糖大分子构成结构网络，这些存在于细胞间的大分子结构称为细胞外基质。
实际上细胞外基质是细胞的分泌物在细胞附近构成的精密结构，它通过与细胞质膜中的细胞外几种受体结合，同细胞建立相互关系。
它对细胞的分化、增殖、形状、迁移和功能活动都由重要的影响。
细胞外基质主要由凝胶基质和纤维网架构成凝胶基质为多糖，包括氨基聚糖和蛋白聚糖纤维网架为纤维蛋白。
纤维蛋白非两种，一是起结构作用的，如胶原蛋白、弹性蛋白一是起黏合作用的，如纤连蛋白和层连蛋白。
基质中的多糖凝胶使细胞外基质具有抵抗压力的作用，细胞外基质凝胶中的纤维呈网状结构，因而各种养料、代谢产物和激素等物质可穿越网孔迅速扩散，便与在血液和组织之间进行交换。
细胞外基质是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络结构，细胞外机制不仅为组织的构建提供了框架，还对其接触的细胞命运及其它功能产生重要的调控作用。
细胞外机制具有以下功能：1.细胞外基质将细胞粘连在一起构成组织；动物组织的构建既是多细胞相互作用的结果，也是细胞与细胞外基质相互作用的结果2.提供细胞外网架，在组织中或组织之间起支持作用3.细胞外基质的三维结构即成分是动态变化的没通过细胞微环境的改变对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起到控制作用。
糖胺聚糖（GAG）糖胺聚糖是重复二糖单位构成的长链多糖，不分支。
二糖单位为氨基糖（N-乙酰葡糖胺或N-乙酰版乳酸）和糖醛酸（即葡萄糖醛酸）。
氨基糖大多硫酸化。
过去糖胺聚糖也称为粘多糖。
根据糖残基性质、连接方式和硫酸基的数量和存在部位。
可将糖胺聚糖分为4类：1.透明质酸 2.硫酸软骨素和硫酸皮肤素 3.硫酸类肝素和肝素 4.硫酸角质素糖胺聚糖的特性与功能意义：糖胺聚糖多糖连不能曲折，形不成球状构象，呈充分展开构象，且糖胺聚糖呈高度亲水性。
细胞生物学课后习题答案
细胞生物学第一章细胞概述1 举例说明细胞的形态与功能相适应。
细胞形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。
如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O 2 和CO 2 的交换。
高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的。
2 真核细胞的体积一般都是原核细胞的1000 倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题？真核细胞为了解决细胞内重要分子的浓度问题，出现了特化的内膜系统，使一些反应局限于特定的膜结合的细胞器，这样，一些重要反应的分子浓度并没有被稀释。
3 组成蛋白质的基本构件只是20 种氨基酸，为什么蛋白质却具有如此广泛的功能？根本原因是蛋白质具有几乎无限的形态结构，因此蛋白质仅仅是一类分子的总称。
换句话说，蛋白质之所以有如此广泛的作用，是因为蛋白质具有各种不同的结构，特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域，而这种不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其他分子进行相互作用，这就是蛋白质结构决定功能放入特异性。
正是由于蛋白质具有如此广泛特异性才维持了生命的高度有序性和复杂性。
4 为什么解决生命科学的问题不能不仅靠分子生物学而要靠细胞生物学？第二章细胞生物学研究方法第三章细胞质膜和跨膜运输1 有人说红细胞是研究膜细胞结构的最好材料，你能说说理由吗？①首先是红细胞数量大，取材容易（体内的血库），极少有其他类型的细胞污染。
②其次，成熟的哺乳动物的红细胞中没有细胞核和线粒体等膜相细胞器，细胞质膜是它唯一的膜结构，所以在分离后不存在其他膜污染问题。
2 十二烷基磺酸钠（SDS）和TritonX-100 都是去垢剂，哪一种可用于分离分离有生物功能的膜蛋白？SDS 是离子型的去垢剂，不仅可使细胞膜崩溃，并与膜蛋白的疏水部分结合使其分离，而且还破坏膜蛋白内部的非共价键，使蛋白质变性，故不宜用于分离膜蛋白。
TritonX-100 是非离子型的去垢剂，它可以使膜脂溶解，又不会使蛋白质变性。
故用于分离膜蛋白。
细胞生物学细胞外基质
马方综合征
四、氨基聚糖和蛋白聚糖
是一些高分子量的含糖化合物，形成细胞外 基质高度亲水性的凝胶。
每型胶原由3条相同或不同的α链构成。 目前已鉴定出20多种不同的α链，每种α链可 分为若干亚型，如α1(Ⅰ)、α1(Ⅱ)、α1(Ⅲ)、α1(Ⅳ)等。 每种α链各由一种基因编码。 各种α链以不同方式组合成不同类型胶原。 ㈢胶原的合成与降解（自学）
这是1890年拍摄 的“弹性皮肤人”照 片，是由于胶原装配 不正确引起的遗传综 合征。
第一节 细胞外基质的蛋白质种类、 结构和功能
第二节 细胞外基质的生物学作用 第三节 细胞外基质的受体 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
➢ 胶原 ➢ 非胶原糖蛋白 ➢ 弹性蛋白 ➢ 氨基聚糖和蛋白聚糖
细胞外基质成分
一、 胶原（collagen）
是胶原蛋白的简称，约占人体蛋白质总量的 30%以上。
三、弹性蛋白 （elastin）
1．结构 是高度疏水的非糖基化蛋白，约含830个氨 基酸残基。 由两种类型的短肽交替排列构成：
① 一种是疏水短肽，提供给分子以弹性 。
② 另一种为富集丙氨酸及赖氨酸残基的α螺 旋，并在相邻分子间形成交联。
氨基酸组成：相似于胶原，也富含甘氨酸及 脯氨酸，但很少含羟脯氨酸，不含羟赖氨酸。
其基因一旦发生突变，就可能引发一种被称 之为马方综合征（Marfan syndrome）的遗传性疾 病。［蜘蛛足样指（趾）症］
马方综合征：
临床症状：患者表现为全身管状骨较长，体 形瘦削；四肢远端细长，呈蜘蛛样指、趾；头颅 前后径长，形成长方头、狭长脸；双眼上方框上 嵴明显突起，两侧晶状体易位等。
同时，40%~60%的患者可伴有先天性心血管 畸形，其中以主动脉瘤最为多见。
细胞生物学题库第4章答案
《细胞生物学》题库参考答案第四章细胞膜与细胞表面一、名词解释1. 脂质体——脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜，脂质体中可以裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子。
2. 流体镶嵌模型——主要强调：1.膜的流动性，膜脂和膜蛋白均可侧向运动2.膜蛋白分布的不对称性3. 细胞膜——又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
4. 去垢剂——是一端亲水一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。
5. 膜内在蛋白——又称整合蛋白，多数为跨膜蛋白，与膜紧密结合。
6. 细胞外被——又称糖萼，曾用来指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖基质，实际上细胞外被中的糖与细胞膜的蛋白分子或脂质分子是共价结合的,形成糖蛋白和糖脂，所以，细胞外被应是细胞膜的正常结构组分，它不仅对膜蛋白起保护作用，而且在细胞识别中起重要作用。
7. 细胞外基质——是指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
细胞外基质将细胞粘连在一起构成组织，同时，提供一个细胞外网架，在组织中或组织之间起支持作用。
8. 透明质酸——是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞胞外基质的主要成分，尤其在胚胎组织中。
9. 细胞连接——是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。
10. 细胞粘着——在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集，形成细胞团或组织的过程。
11. 整联蛋白家族——细胞膜上能够识别并结合各种能够含RGD三肽顺序的受体称整联蛋白家族。
12. 连接子——构成间隙连接的基本单位。
13. 免疫球蛋白超家族的CAM——分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的CAM超家族。
二、选择题1.D2.A3.B4.D5.A6.C7.A8.C9.C 10. B 11.C 12.C 13.B 14.D 15.A16.B 17.B 18.D 19.C 20.D 21.B 22.C三、判断题1.×2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.√四、填空题1. 流动性、不对称性2.α螺旋3.运输、识别、酶活性、细胞连接、信号转导4.去垢剂5. 糖脂6. 脂肪酸长度、脂肪酸饱和度、温度、胆固醇含量7. 胶原、30%8. 水不溶性9. 原胶原10. 氨基己糖、糖醛酸11. 透明质酸、4-硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素12. 层粘连蛋白13. 整联蛋白14. 1/4、平行15. 封闭连接、锚定连接、通讯连接；锚定16. 高等植物17. 可兴奋细胞18. 间隙连接、胞间连丝、化学突触19. 封闭蛋白(occludin)、claudins 20. 连接子21. RGD；Arg、Gly、Asp五、问答题1. ㈠荧光抗体免疫标记实验是分别用抗鼠细胞膜蛋白的荧光抗体和抗人细胞膜蛋白的荧光抗体标记小鼠和人的细胞表面，使这两种细胞融合，观察不同颜色的荧光在融合细胞表面的扩散和分布。
细胞生物学-细胞连接与细胞外基质
粘着带(adherens belt)
●位于上皮细胞紧密连接的下方；
●靠钙粘着蛋白同肌动蛋白相互作用；粘着带处相邻细胞中 的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个穿细
胞网，把相邻细胞联合在一起。
●
（四）粘着斑
细胞与细胞外基质间亦存在粘合连接，连接处的质膜 呈盘状，称为粘着斑(adhesion plaques)。使细胞中的肌 动蛋白丝束和基质连接起来。
间隙连接的功能:
1.连接作用。 2.能在细胞间形成电偶联(electrical coupling)。电偶联在神 经冲动信息传递过程中起重要作用。
3. 代谢偶联(matebolic coupling)。代谢偶联可使小分子代 谢物和信号分子通过间隙连接形成的水性通道, 从一个细胞 到另一个细胞。如cAMP和Ca2+等可通过间隙连接从一个细 胞进入到相邻细胞, 因此,只要有部分细胞接受信号分子的作 用,可使整个细胞群发生反应。
三、化学突触 synapse
是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过释放神经递质来传 导兴奋。
由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成。 突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体。 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。
化学突触的结构（具有小囊泡的一侧为突触前膜）
四、细胞粘附分子 (cell adhesion molecule,CAM)
连接子通道的开关可受到调节
当细胞受到损伤时，质膜渗漏，细胞中的代谢物流出， 细胞外高浓度的Ca2+和Na+进入细胞内，[Ca2+]变化对间隙连 接的通透性有调节作用：立即引起间隙连接的通道关闭，避 免影响相邻的正常细胞，造成营养物质流失。
有学者认 为，通道关闭 是由于连接子 的每个亚单位 发生小的扭转 而造成的。
医学细胞生物学之细胞外基质及其与细胞的相互作用
一．细胞外基质的定义细胞外基质是指分布于细胞外空间的蛋白质和多糖纤维等交错形成的网络胶状结构体系，或简言之为细胞成分之外的组织成分的总称。
二．细胞外基质的生物学作用细胞外基质不仅将细胞整合在一起并决定其物理性质，而且对细胞的存活、形态、功能、增殖、分化、迁移及死亡等各种生物学行为加以调节。
细胞与细胞外基质是相辅相成、互相联系的。
一方面，细胞外基质的结构和功能的异常可作为细胞组织病理改变的重要生理指标；另一方面，结构和功能异常的细胞外基质也会作用于周围的细胞及组织器官，进而促使和导致相关病理改变的发生。
三．细胞外基质的主要组分可分为三类：①氨基聚糖与蛋白聚糖--凝胶样基质；②胶原和弹性蛋白等--纤维网架, 结构蛋白；③非胶原性黏合蛋白，包括纤连蛋白和层粘连蛋白--粘附成分1.氨基聚糖和蛋白聚糖1）氨基聚糖(1)结构：重复的二糖单位聚合而成的无分支直链多糖(2)分类：(3)重要特征：1.与蛋白质链不同，该碳水化合物链不会折叠成致密结构，因此氨基聚糖在基质中占据很大的空间2.氨基聚糖带负电荷，具有强烈的亲水性和吸附阳离子能力。
氨基聚糖可与水分子结合形成凝胶，结果产生膨胀压可抵抗外界压力。
透明质酸：结构：最简单，无硫酸基团，含有大量亲水性的负电荷基团COO-，全部是由单纯的葡萄糖醛基和乙酰氨基葡萄糖二糖结构单位重复排列聚合而成。
形态：呈无规则卷曲状功能：赋予组织弹性、抗压性，并具有润滑剂的作用，促进细胞迁移、增殖降解：透明质酸酶2）蛋白聚糖结构：是由一条称之为核心蛋白质的多肽链与硫酸氨基聚糖共价结合的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。
核心蛋白为单链多肽，在同一个核心蛋白上可同时结合一个到上百个同一种类或不同种类的氨基聚糖链，形成大小不等的蛋白聚糖单体，若干个蛋白聚糖单体又能通过连接蛋白与透明质酸以非共价键结合形成蛋白聚糖多聚体。
2.胶原和弹性蛋白1）胶原胶原是细胞外基质中的一个纤维蛋白家族，是动物体内含量最多的蛋白质。
(细胞生物学基础)第四章细胞质基质与细胞内膜系统
在线粒体中，丙酮酸经过三羧酸 循环被彻底氧化分解，释放大量 能量并生成ATP。
03
内膜系统
内膜系统的组成
01
内质网
由扁平的膜囊和泡状的小管组成，分为粗面内质网和 光面内质网，是细胞内表面积最大的膜系统。
02 高尔基体 由扁平的囊和小泡组成，主要参与蛋白质的加工、分 类和运输。
03 溶酶体 含有多种水解酶，能够分解衰老的细胞器和外来微生 物等。
胞器的过程。这种转运方式在细胞内广泛存在，对于维持细胞的正常功
能至关重要。
03
跨膜运输
跨膜运输是指物质通过细胞膜的脂质双分子层进行运输的过程。细胞质
基质中的物质可以通过内膜系统中的膜蛋白进行跨膜运输，从而实现物
质在细胞内的定向流动。
信号转导
信号转导
细胞质基质和内膜系统中的各种分子和细胞器参与了信号转导过程。当细胞受到外界刺激 时，信号分子会与细胞表面的受体结合，引发一系列的生化反应，最终导致细胞反应的发 生。
氧化磷酸化
氧化磷酸化是能量代谢中的另一个重要过程，它涉及到线粒体中的电子传递和ATP合成。这个过程需要内 膜系统中各种酶和分子的参与和调控，以确保能量的正常产生和利用。
05
总结
本章重点回顾
细胞质基质的组成和功能
细胞质基质是由水、无机盐、 脂质、糖类、氨基酸、核苷酸 和多种酶等组成的复杂溶液， 具有维持细胞形态、提供能量 、参与物质合成和分解等作用 。
有机小分子
如氨基酸、核苷酸、糖类、脂 类等，参与细胞代谢和能量转 换。
酶类
参与细胞代谢和调节的酶类， 如蛋白质合成酶、分解酶等。
细胞质基质的功能
维持细胞的形态结构
细胞质基质提供了细胞骨架和膜结构的支撑，维 持细胞的形态和完整性。
细胞生物学 13.细胞外基质
成纤维细胞
透明质酸 蛋白聚糖
肥大细胞
结 缔 组 织
概述 (Overview)
ECM的功能
调节细胞的多种生命活动
增殖 分化 迁移 存活及死亡
整合素受体 纤粘连蛋白
微丝
第一节 ECM的主要成分
一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 二、胶原 三、弹性蛋白
四、纤连蛋白、层粘连蛋白
五、基膜
一、糖胺聚糖与蛋白聚糖
主要分布于皮肤、角膜、骨、肌腱、韧带等 为结缔组织提供抗张强度
原胶原 原纤维 胶原纤维 三股 肽链
Collagen fibers as seen by SEM
2. 胶原的分类
成网胶原，
胶原一级结构中的 Gly-X-Y 重复序列被一些非重 复序列所间隔，并形成散在的球状结构区域，因 而导致三股螺旋结构中断和折转，形成网状结构 包括Ⅳ和VII型胶原 是基膜大分子网络的主要组成成分
成网胶原的结构
C C C 7S N N N N C 7S N 7S N来自CCC
C 2个Ⅳ型胶原分子 C端的聚合
1个Ⅳ型胶原分子
4个Ⅳ型胶原分子N端的共价交联
Ⅳ型胶原分子形成的网状结构示意图
2. 胶原的分类
原纤维相关胶原
具有间断三股螺旋并与原纤维相关的胶原 (FACIT) 包括IX和Ⅻ型胶原 结合在胶原原纤维的表面，与 ECM 中的其他 成分相互作用，辅助原纤维性胶原的装配
膝关节
概述 (Overview)
ECM的功能
为组织的构建提供支撑框架
上皮组织和肌肉组织中ECM特化为基膜
肌肉 基膜
上皮 腔面
结缔组织
基膜
结缔组织 基膜 肌细胞 质膜
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细胞生物学第四章细胞外基质
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。
细胞生物学第四章细胞外基质
胶原分子
细胞生物学第四章细胞外基质
胶原的结构（左模式图，右电镜照片）
第四章 细胞外基质
（extracellular matrix，ECM）
细胞生物学第四章细胞外基质
细胞外基质（extracellular matrix，ECM）： 细胞外间隙中充满由多种不溶性大分子精密组装起 来的错综复杂的网络结构，即细胞外基质，它是多 细胞生物有机体的固有成分。 细胞外基质的成分主 要包括胶原、非胶原糖蛋白、弹性蛋白以及氨基聚 糖和蛋白聚糖。细胞外基质不仅对组织起支持、保 护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、 识别、迁移、死亡等基本生命活动密切相关。
α β
γ
细胞生物学第四章细胞外基质
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。
细胞生物学第四章细胞外基质
㈡层粘连蛋白 （laminin，LN）
1．分子结构特点 LN是糖链结构最复杂的高分子糖蛋白（含糖 量15%～28%），具有50条左右N连接的寡糖，分 子质量巨大，约850 kDa。 LN由一条重链（α链）和两条轻链（β、γ链） 构成，三条肽链借二硫键交联成不对称的十字形分 子。
细胞生物学第四章细胞外基质
细胞生物学第四章细胞外基质
每型胶原由3条相同或不同的α链构成。 目前已鉴定出20多种不同的α链，每种α链可分 为若干亚型，如α1(Ⅰ)、α1(Ⅱ)、α1(Ⅲ)、α1(Ⅳ)等。 每种α链各由一种基因编码。 各种α链以不同方式组合成不同类型胶原。 ㈢胶原的合成与降解（自学）
细胞生物学第四章细胞外基质
这是1890年拍摄 的“弹性皮肤人”照 片，是由于胶原装配 不正确引起的遗传综 合征。
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。
细胞生物学第四章细胞外基质
三、弹性蛋白 （elastin）
1．结构 是高度疏水的非糖基化蛋白，约含830个氨 基酸残基。 由两种类型的短肽交替排列构成： ① 一种是疏水短肽，提供给分子以弹性 。 ② 另一种为富集丙氨酸及赖氨酸残基的α螺 旋，并在相邻分子间形成交联。
细胞生物学第四章细胞外基质
α链：每条α链含1050个氨基酸残基。甘氨酸 （Gly）约占三分之一，同时富含脯氨酸（Pro）和 赖氨酸（Lys）。
脯氨酸 → 羟脯氨酸（HyPro），赖氨酸 → 羟 赖氨酸（HyLys），赖氨酸则选择性的糖基化。
肽链中的氨基酸组成规则呈三肽重复顺序 （Gly-X-Y），其中X为Pro，Y常为HyPro 或 HyLys。
细胞外基质成分
细胞生物学第四章细胞外基质
一、 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。
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。
细胞生物学第四章细胞外基质
纤粘连蛋白的每个亚单位由数个结构域构成， 具有与细胞表面受体、胶原、纤维素和硫酸蛋白 多糖高亲和性的结合部位。
细胞结构域中Arg-Gly-Asp（RGD）三肽序列 是细胞识别的最小结构单位
细胞生物学第四章细胞外基质
FN的结构模型
FN的结构模型 细胞生物学第四章细胞外基质
过度松弛皮肤症
细胞生物学第四章细胞外基质
二、非胶原糖蛋白
存在于细胞外基质中的有数十种，纤粘连蛋 白和层粘连蛋白是其主要成员。
㈠纤粘连蛋白（fibronectin，FN）
1．类型 是高分子量的糖蛋白，含糖达4.5%～9.5% ， 由两个或两个以上的亚单位在肽链C端形成二硫键 交联。 目前至少已鉴定出了20种以上纤粘连蛋白多 肽亚单位。为同一基因的编码产物。
细胞生物学第四章细胞外基质
根据存在部位的不同，分为两种。 ⑴血浆纤粘连蛋白 存在部位：血浆及各种体液中。 结构：由两条相似的肽链（A链和B链）在C 端以二硫键交联形成的V字形二聚体。 来源：主要来源于肝实质细胞，少量来源于 血管内皮细胞。
细胞生物学第四章细胞外基质
细胞生物学第四章细胞外基质
⑵细胞纤粘连蛋白 存在部位：细胞外基质中，能瞬时附着于细胞 表面，与细胞表面特异受体结合发挥作用。 结构：为多聚体，借助于更多的链间二硫键交 联成纤维束。 来源：主要由间质细胞分泌产生，如成纤维细 胞、内皮细胞、软骨细胞、巨噬细胞等。 细胞FN又可分为细胞表面FN和基质FN。
细胞生物学第四章细胞外基质
第一节 细胞外基质的蛋白质种类、 结构和功能
第二节 细胞外基质的生物学作用 第三节 细胞外基质的受体 第四节 细胞外基质与医学
细胞生物学第四章细胞外基质
第一节 细胞外基质的蛋白质种类、 结构和功能
➢ 胶原 ➢ 非胶原糖蛋白 ➢ 弹性蛋白 ➢ 氨基聚糖和蛋白聚糖
细胞生物学第四章细胞外基质
细胞生物学第四章细胞外基质
㈡胶原的类型 目前已发现的胶原有20种。其中对Ⅰ-Ⅳ型胶原 了解最多（表4-1）。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原含量最丰富。 Ⅰ型胶原：皮肤、肌腱、韧带及骨； Ⅱ型胶原：为软骨中的主要胶原成分； Ⅲ型胶原：疏松结缔组织、血管壁、妊娠组织 及胎盘中； Ⅳ型胶原：是基膜的主要成分和支架。
细胞生物学第四章细胞外基质
氨基酸组成：相似于胶原，也富含甘氨酸及 脯氨酸，但很少含羟脯氨酸，不含羟赖氨酸。
弹性蛋白：呈无规则卷曲，也不发生糖基化 修饰。
装配： 短肽合成后，以可溶性前体分泌到细胞外基 质中； 在靠近质膜处肽链之间通过赖氨酸残基互相 交联，装配成弹性纤维，形成富有弹性的网络结 构。