氨基聚糖与蛋白聚糖描述
细胞外基质
细胞外基质的主要组分
一、氨基聚糖和蛋白聚糖
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。 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
（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
细胞外基质
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。
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
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 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
胶原原纤维
胶原纤维
常见的胶原类型及其在组织中的分布
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; 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。
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。
细胞外基质及相关遗传病概述
细胞外基质及相关遗传病概述何林1 王峡2雷宇华1＊（1河北医科大学基础医学院石家庄050017；2石家庄市第二中学050000）摘要细胞外基质主要包括胶原、弹性蛋白、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖四大类型，在各种组织细胞中广泛分布。
细胞外基质对细胞结构的维持以及细胞的分化、迁徙和增殖等有重要的调节作用。
许多疾病的发生发展与细胞外基质的异常密切相关，本文对细胞外基质的组成和功能以及与细胞外基质相关的遗传病进行概述。
关键词细胞外基质遗传病除细胞外，构成机体组织与器官的成分中还有一些非细胞性的成分，即细胞外基质（extracellular matric, ECM）。
细胞外基质广泛分布于构成组织的细胞之间，正是通过细胞外基质细胞才得以行使多种功能，两者相互依存，共同构成了完整的组织与器官。
在医学上细胞外基质与细胞同样具有重要的意义，其结构与功能异常与许多疾病的发生发展密切相关。
近年来对细胞外基质的研究备受重视，已成为细胞生物学领域的研究热点。
本文就细胞外基质及其异常引起的遗传性疾病进行概述。
1 细胞外基质的组成与功能细胞外基质是由细胞分泌到细胞外空间的由蛋白质和多糖纤维构成的胶体结构体系。
构成细胞外基质的大分子种类繁多，根据化学组成可将其分为四大类，即胶原蛋白、弹性蛋白、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖。
胶原是人体内含量最丰富的纤维蛋白，其分子是由三条α螺旋肽链构成的三螺旋结构，是细胞外基质的框架结构。
不同组织中的胶原蛋白种类互不相同：如皮肤组织中的胶原蛋白以Ⅰ型胶原蛋白为主，主要参与皮肤的损伤后修复；软骨组织则以Ⅱ型胶原蛋白分布为主。
弹性蛋白是由750～830个氨基酸残基构成的具有高度疏水性的非糖基化纤维蛋白。
它作为细胞外基质中的重要组分，以两种短肽相互交联构成了疏松极富弹性的网状结构。
弹性蛋白纤维和胶原蛋白纤维相互交织，赋予组织一定弹性和高度韧性。
氨基聚糖又称黏多糖，是指由重复的氨基己糖和糖醛酸二糖为单位排列聚合形成的直链多糖，可赋予组织良好的润滑作用和抗压能力。
细胞外基质
羟赖氨酸 ；低糖
类 由二糖单位（D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-葡萄糖胺）重复聚合而成。
[α1(Ⅲ)] 2α2（Ⅳ）
Ⅳ [α1(Ⅲ)] 基底层 原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。
③粘着成份，如纤连蛋白和层粘连蛋白等。
α—链中保留前肽； 基膜
2α2（Ⅳ） [α1（Ⅰ）] 2α2（Ⅰ）
2、弹性纤维
弹性纤维主要存在于脉管壁及肺，亦少 量存在于皮肤、肌腱及疏松结缔组织中。
弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋 予组织以弹性及抗张性。
弹性蛋白(elastin)是弹性纤维的主要成分。
弹性蛋白
是一种非糖基化的蛋白质，包含830个氨基酸 残基，富含脯氨酸和甘氨酸，但很少羟化。肽 链中不含胶原特有的 Gly-X-Y重复顺序，形成 不规则螺旋结构，并互相交错成网络。
第六节 细胞外基质
组成细胞外基质成份种类 繁多、结构复杂，一般 可分为三类：
①氨基聚糖和蛋白聚糖； ②纤维蛋白，主要包括胶
原和弹性蛋白； ③粘着成份，如纤连蛋白
和层粘连蛋白等。 不同组织的细胞外基质成
份的结构存在着差异
一、氨基聚糖和蛋白聚糖
氨基聚糖（glycosaminoglycan, GAG） 是由重复的二糖单位聚合成的无分支长 链多糖，因二糖单位中一个常为氨基糖 （N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳 糖）而得名。
眼睛玻璃体
几种主要胶原及其特征
②纤维蛋白，主要包括胶原和弹性蛋白；
Ⅲ [α1 原纤维 皮肤、血管 、 高羟脯氨酸 ；低 氨基聚糖（glycosaminoglycan, GAG）是由重复的二糖单位聚合成的无分支长链多糖，因二糖单位中一个常为氨基糖（N-乙酰氨基葡萄
11细胞外基质
A Proteoglycan Complex
蛋白聚糖
蛋白聚糖多聚体
氨基聚糖
蛋白聚糖
软骨中蛋白聚糖电镜图片
2.蛋白聚糖在内质网中合成并装配 • 核心蛋白在内质网相连核糖体中合成 • 核心蛋白质的Ser残基在内质网中装配上 GAG链。 • 首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-GalGal-GlcUA）连接到Ser残基上，然后在糖 基转移酶的作用下延长糖链。 • 硫酸化、异构化修饰 • 除HA及肝素外，其他GAG均不游离存在。
• 交联：由侧向相邻的lys或hyl残基氧化后所 产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后
后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，
电镜下可见间隔67nm的横纹。
– 新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。 – 年龄增加，胶原交联程度高，皮肤血管组织僵 硬老化。
Structures of the collagen
Collagen fibrils around a fibroblast
1.胶原分子结构 胶原是三条α多肽链形成的 三股螺旋，长300nm,直径 1.5nm,富含Gly,Pro和Lys 胶原的每条链由重复的GlyX-Y序列构成。（X=pro， Y=hyp或hyl） Gly-X-Y序列使α链卷曲为 左手螺旋。三股链再绕成右 手超螺旋。
2．蛋白聚糖 (proteoglycan)
1.结构： 由氨基聚糖（除HA）与核心蛋白(core protein)的 丝氨酸残基共价连接形成的巨分子。 若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质 酸结合形成多聚体巨分子。 显著特点是多态性：不同的核心蛋白, 不同的氨基 聚糖； 软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以 凝胶样特性和抗变形能力； 蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与 多种生长因子结合，完成信号的传导。
氨基聚糖和蛋白聚糖的作用和最新研究进展
氨基聚糖和肾脏疾病
氨基聚糖是蛋白聚糖中富含阴离子的侧链，是 肾小球基底膜的主要组成成分，基底膜内富含多聚 阴离子的HSPG与肾小球毛细血管内皮细胞、上皮细 胞和足突表面的多聚阴离子共同构成肾小球的机械 屏障和电荷选择性屏蔽对防止机体内蛋白质的泄露 有重要作用，GAS有助于维持肾脏内环境稳定。
蛋白聚糖和脂调节
乙酰肝素蛋白聚糖可跨越细胞膜，细胞外区肽链能结 合细胞外基质中各种信号分子，细胞质区的肽链与细胞 骨架相互作用，使细胞内外信息相通。
角膜中的蛋白聚糖具有透光性
角膜中主要含硫酸软骨素和硫酸角质素，由于高度硫 酸化，使基质脱水变得致密，阻止血管形成，使角膜柔 软具有透光性，同时角质化具有保护作用。
氨基聚糖的抗凝血功能
物理特性
氨基聚糖及蛋白聚糖具有独特的物理性质，例如高度亲
水性、酸性、抗压性、粘弹性及润滑性等，并在体内占 据相对巨大的体积，形成高度水化的多孔凝胶样基质， 允许细胞在其间迁移及营养物、代谢物、激素和细胞因 子等在血液和组织细胞之间迅速扩散(孔径的大小和电荷 密度可调节细胞外基质对分子及细胞的通透性)，而且赋 予组织以抗压性。细胞外基质的其他成分包埋于氨基聚 糖及蛋白聚糖之中。
小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
其包括饰胶蛋白聚糖、双糖链蛋白聚糖，纤绸蛋白聚糖
和光蛋白聚糖的等。它们存在于细胞外基质中，相对分 子质量较小。共同特征是核心蛋白的摩尔质量约为4万。 这类蛋白聚糖只含一条或几条糖胺聚糖链，位于核心蛋 白N端附近。
跨膜胞内蛋白聚糖
跨膜胞内蛋白聚糖，例如串珠蛋白聚糖，它是构成基底
动脉蛋白聚糖 角膜蛋白
聚糖 。
根据核心蛋白氨基酸序列同源性等综合性来分类：大分
子聚集型胞外基质蛋白聚糖、小分子富含亮氨酸胞外基 质蛋白聚糖、跨膜胞内蛋白聚糖。
氨基聚糖和蛋白聚糖的作用和最新研究进展
氨基聚糖和蛋白聚糖的作用和最新研究进展一、氨基聚糖和蛋白聚糖的基本概念。
（1）、氨基聚糖（GAG）的定义。
GAG是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。
其二糖单位通常是由氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸组成。
但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。
过去称为酸性粘多糖。
氨基聚糖依组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为六种，即：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。
（2）、蛋白聚糖（PG）的定义。
PG是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价链接而成。
蛋白聚糖除含糖胺聚糖链外，尚有一些N—或（和）O—链接的寡糖链。
其是存在于细胞外基质和细胞表面的一种含有不同基团的生物大分子结构成分。
是由多种糖胺聚糖分别和蛋白质通过共价键结合形成的复合物。
在蛋白聚糖分子中，与糖胺聚糖结合的蛋白质，称为核心蛋白。
而糖胺聚糖是由氨基己糖和糖醛酸的二糖单位重复链接而成的多聚阴离子高分子聚糖。
根据其二糖单位的组成，糖苷键的位置和及含有的乙酸基和硫酸基的位置和数目的不同，可将糖胺聚糖分为四大类：即透明质酸、硫酸软骨素等。
不同的糖胺聚糖分别与蛋白质结合形成相应的蛋白聚糖。
二、氨基聚糖和蛋白聚糖的分子组成与各自特性。
（1）、氨基聚糖的种类及特性。
①、结构特点：其呈强负电性。
因为其糖残基上带有羧基。
②、种类：透明质酸（hyaluronic acid,HA）是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。
氨基聚糖一般由不到300个单糖基组成，而HA可含10万个糖基。
在溶液中HA分子呈无规则卷曲状态。
如果强行伸长，其分子长度可达20μm。
HA整个分子全部由葡萄糖醛酸及乙酰氨基葡萄糖二糖单位重复排列构成。
由于HA分子表面有大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体，占据很大的空间，产生膨压。
细胞表面的HA受体为CD44及其同源分子，属于hyaladherin族。
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 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
细胞生物学期末复习论述题及答案
细胞生物学期末复习论述题及答案六、论述题1、什么叫细胞生物学？试论述细胞生物学研究的主要内容。
答:细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,它是在三个水平(显微、亚显微与分子水平)上，以研究细胞的结构与功能、细胞增殖、细胞分化、细胞衰老开发商地亡、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一门科学。
细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。
涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。
2、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。
答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。
人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。
1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”。
答：①细胞是构成有机体的基本单位。
一切有机体均由细胞构成，只有病毒是非细胞形态的生命体。
②细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位③细胞是有机体生长与发育的基础④细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性⑤细胞是生命起源和进化的基本单位。
⑥没有细胞就没有完整的生命2、试论述原核细胞与真核细胞最根本的区别。
答：原核细胞与真核细胞最根本的区别在于：①生物膜系统的分化与演变：真核细胞以生物膜分化为基础，分化为结构更精细、功能更专一的基本单位——细胞器，使细胞内部结构与职能的分工是真核细胞区别于原核细胞的重要标志；②遗传信息量与遗传装置的扩增与复杂化：由于真核细胞结构与功能的复杂化，遗传信息量相应扩增，即编码结构蛋白与功能蛋白的基因数首先大大增多；遗传信息重复序列与染色体多倍性的出现是真核细胞区别于原核细胞的一个重大标志。
细胞外基质
• 1.Ⅳ型胶原
• 是构成基膜的主要结构成分之一。 • 2.层黏连蛋白 • 层黏连蛋白是在胚胎发育过程中最早合成的 基膜成分。层黏连蛋白以其特有的非对称型
十字结构，相互之间通过长、短臂臂端的相
连，装配成二维纤维网络结构。
• 3.内联蛋白（endonexin）
• 内联蛋白分子呈哑铃状，在基膜的组装中具有
结缔组织中与胶原纤维相关的蛋白多糖，有多 种生物活性，调节和控制组织形态发生、细胞
分化、运动、增殖及胶原纤维形成等过程。
2. 整联蛋白
• 2.1 整联蛋白是作为绝大多数细胞外基质组 分受体的穿膜糖蛋白。 • 对外以受体-配体的结合形式，充当着联系细 胞与细胞外基质整体结构的媒介，对内则与细
胞表面膜下胞质溶胶中细胞骨架相连接，成为
β链
α链
γ链
硫酸肝素 结合部位
短臂球区
Ⅳ型胶原 结合部位
神经轴突表面 受体结合部位
层黏连蛋白(laminin,LN)
层黏连蛋白功能
1.基底膜主要成分。
2.RGD三肽序列黏 附细胞。
3.调节细胞黏附、
迁移、增殖分化。 Basal laminea
第二节
基膜与整联蛋白
• 1.基膜是多种组织中细胞外基质的特化结
弹性蛋白：
非糖基化疏水纤维蛋白，富含甘氨酸、脯 氨酸，很少羟化。 肽链830个氨基酸，无GlyX-Y重复序列。 呈无规则卷曲状态，相互交联形成细胞外
基质中的弹性网络。
具高度弹性及回缩力。维持皮肤弹性。
弹性蛋白结构
弹性蛋 疏水性短肽 交联短肽(富含Lys) 伸长 回缩
白纤维
构象：
•无规则卷曲状态
•相互交联弹性疏松网络
蛋白聚糖单体
007-胞外基质(细胞-2012五)
四. 非胶原糖蛋白：
非胶原糖蛋白即粘着糖蛋白，介导细胞和细胞、细 胞和细胞外基质互相粘着，介导细胞运动、迁移、促进 细胞分化和创伤修复。 1.纤连蛋白(fibronectin, FN): 广泛分布于动物体.
⑴.类型： ①可溶形式的FN :即血浆纤连蛋白,源于肝实质细胞、血 管内皮细胞,存在于血浆、体液。 ②不溶形式的FN :源于间质细胞——成纤维细胞、内皮细 胞、软骨细胞及巨噬细胞等,存在于细胞外基质和细胞 表面。
(2).结构： 由各含约2500AA的两 条肽链的C端以二硫键交 联形成V字型二聚体。
2. 层粘连蛋白(laminin, LN): 三条肽链以二硫键相连，形成不对称十字形分子。
五. ECM的功能: 1. 影响细胞的存活与死亡; 2. 决定细胞的形状; 3. 调节细胞的增殖; 4. 控制细胞分化; 5. 参与细胞的迁移。
2.基底膜的结构： 细胞膜外厚约40-120nm的柔软而坚韧的网状结构。 3.基底膜的功能： ①支撑上皮细胞； ②连接上皮组织和结缔组织； ③参与细胞运动； ④参与组织间物质交换； ⑤分子滤筛(肾小球中原尿的分子过滤；
上皮组织中的基膜允许淋巴细胞、巨噬细胞 和神经元突触穿越通过，阻止结缔组织中的
成纤维细胞与上皮细胞接触)
⑥参与组织再生。
二.整联蛋白(integrin)
1.整联蛋白的组成和结构:
由α和β两个亚基形成的异二聚体跨膜糖 蛋白。人体细胞中已知的α亚单位有16种， β亚单位有9种，可组合成20多种异二聚体。 α亚单位为二硫键相连的二肽，其中短 肽的C端插入胞内，N端伸出胞外与长肽的 C端以二硫键相连。β亚单位为一次跨膜的 肽链，与α亚单位同向，以非共价键与α亚 单位相连，形成异二聚体。
细胞外基质
细胞外基质细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是由大分子构成的错综复杂的网络。
为细胞的生存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系统影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖和分化。
细胞外基质的成分构成细胞外基质的大分子种类繁多，可大致归纳为四大类：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白（图10-1，2）。
上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECM含量较少，而结缔组织中ECM含量较高。
细胞外基质的组分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的特殊功能需要相适应。
例如，角膜的细胞外基质为透明柔软的片层，肌腱的则坚韧如绳索。
细胞外基质不仅静态的发挥支持、连接、保水、保护等物理作用，而且动态的对细胞产生全方位影响。
图10-1 细胞外基质的成分图10-2 上皮组织的细胞外基质一、胶原（collagen）胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的30％以上。
它遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞（图10-3）、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
图10-3 成纤维细胞周围的胶原纤维目前已发现的胶原至少有19种（表10-1），由不同的结构基因编码，具有不同的化学结构及免疫学特性。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形胶原。
各型胶原都是由三条相同或不同的肽链形成三股螺旋，含有三种结构：螺旋区，非螺旋区及球形结构域。
其中Ⅰ型胶原的结构最为典型。
表10-1 胶原的类型图10-4 胶原的结构（左模式图，右电镜照片）Ⅰ型胶原的原纤维平行排列成较粗大的束，成为光镜下可见的胶原纤维，抗张强度超过钢筋。
其三股螺旋由二条α1（Ⅰ）链及一条α2（Ⅰ）链构成。
每条α链约含1050个氨基酸残基，由重复的Gly-X-Y序列构成。
X常为Pro（脯氨酸），Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基。
重复的Gly-X-Y序列使α链卷曲为左手螺旋，每圈含3个氨基酸残基。
大学课程《细胞生物学》试题及答案(四)
大学课程《细胞生物学》试题及答案一、名词解释1、生物膜：把细胞所有膜相结构称为生物膜。
2、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而制备的人工膜。
3、双型性分子（兼性分子）：像磷子分子即含亲水性的头部、又含疏水性的尾部，这样的分子叫双性分子。
4、内在蛋白：分布于磷脂双分子层之间，以疏水氨基酸与磷脂分子的疏水尾部结合，结合力较强。
只有用去垢剂处理，使膜崩解后，才能将它们分离出来。
5、外周蛋白：为水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。
6、细胞外被：细胞外被(cell coat)：又称糖萼，细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际上是细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链，是膜正常的结构组分，对膜蛋白起保护作用，在细胞识别中起重要作用。
7、细胞连接：细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞膜相互联系、协同作用的重要组织方式，在结构上常包括质膜下、质膜及质膜外细胞间几个部分，对于维持组织的完整性非常重要，有的还具有细胞通讯作用。
8、紧密连接：紧密连接是封闭连接的主要形式，普遍存在于脊椎动物体表及体内各种腔道和腺体上皮细胞之间。
是指相邻细胞质膜直接紧密地连接在一起，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内，维持细胞一个稳定的内环境。
9、桥粒：又称点状桥粒，位于粘合带下方。
是细胞间形成的钮扣式的连接结构，跨膜蛋白（钙粘素）通过附着蛋白（致密斑）与中间纤维相联系，提供细胞内中间纤维的锚定位点。
中间纤维横贯细胞，形成网状结构，同时还通过桥粒与相邻细胞连成一体，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。
10、膜骨架：细胞质膜下与膜蛋白相连的、由纤维蛋白组成的网架结构，它参与细胞质膜形状的维持，协助质膜完成多种生理功能。
11、血影：红细胞经低渗处理后，质膜破裂，释放出血红蛋白和其他胞内可溶性蛋白后剩下的结构，是研究质膜的结构及其与膜骨架的关系的理想材料。
细胞外基质及其与细胞的相互作用
细胞外基质及其与细胞的相互作用一、概述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，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。
是由一些不溶性大分子构成的、结构精细而错综复杂的网络结构；为细胞的生存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系统影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖和分化。
二、细胞外基质的主要组成成分（一）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。
1. 氨基聚糖（GAG ）是由重复的二糖单位构成的直链多糖。
又称粘多糖。
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）。
二糖单位另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸），糖残基带有羧基，呈强负电性。
据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在的部位，可分为六种：（1）透明质酸（HA ）存在于结缔组织、皮肤、软骨、滑液、玻璃体。
5000-10000个二糖重复单位排列构成。
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。
其表面有大量亲水基团，可结合大量水分子，形成凝胶。
在组织创伤、早期胚胎中尤为丰富，促进细胞迁移和增殖。
胚胎发育早期的空间填充物，用于定形，如心脏形成。
作为关节液的重要成分，有润滑作用。
（2）硫酸软骨素（CS ）存在于软骨、角膜、骨、皮肤、动脉。
（3）硫酸皮肤素（DS ）存在于皮肤、血管、心、心瓣膜。
（4）硫酸乙酰肝素（HS ）存在于肺、动脉、细胞表面。
（5）肝素存在于肺、肝、皮肤、肥大细胞。
（6）硫酸角质素（KS ）存在于软骨、角膜、椎间盘。
多糖 纤维蛋白结合作用：胶原和弹性蛋白黏合作用：纤黏连蛋白和层黏连蛋白（非胶原性黏合蛋白） 纤维网架 氨基聚糖和蛋白聚糖凝胶样基质2. 蛋白聚糖（PG）是由氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价形成的高分子复合物，不同于一般糖蛋白。
氨基聚糖与蛋白聚糖
作用功能
1.使组织具有弹性和抗压性 氨基聚糖和蛋白聚糖构成细胞外高度水合的凝胶状 基质，使组织具有渗透压和膨压，有抗张、反弹、抗 机械压力的缓冲作用，维持组织的形态，防止机械损 伤。在软骨中许多蛋白聚糖结合到一个透明质酸分子 上，形成巨大复合体，使软骨具有良好弹性和抗压性。 2.对物质转运有选择渗透性 由于糖基高度亲水性且带负电荷，使糖链挺直交错， 构成大小不等和电荷密度不同的网子L，吸引阳离子， 有分子筛的作用。水、离子和各种营养性小分子、代 谢物、激素、维生素和细胞因子可进行选择性渗透。 肾小球基膜的蛋白聚糖成为血浆和尿液的过滤器。
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生物工程 马锐 201207708
3.角膜中的蛋白聚糖具有透光性 角膜中主要含硫酸软骨素和硫酸角质素，由于高度硫酸化， 使基质脱水变得致密，阻止血管形成，使角膜柔软具有透 光性，同时角质化具有保护作用。 4.氨基聚糖的抗凝血功能 肝素蛋白聚糖常以单体形式存在，由靠近血管的肥大细胞 分泌产生。受刺激时肝素释放入血液中，与抗凝血酶相结 合，抑制凝血因子的作用，具抗凝血功能. 5.细胞表面的蛋白聚糖具有信息传递的作用 乙酰肝素蛋白聚糖可跨越细胞膜，细胞外区肽链能结合细 胞外基质中各种信号分子，细胞质区的肽链与细胞骨架相 互作用，使细胞内外信息相通。 6.蛋白聚糖和氨基聚糖与组织老化
蛋白聚糖——精选推荐
蛋⽩聚糖⼀類普遍存在於各種動物組織中的由聚糖及蛋⽩質構成的共價結合物。
⼜稱蛋⽩多糖。
是構成細胞外基質的重要成分﹐與動脈粥樣硬化的成因及腫瘤的發⽣及轉移密切相關。
基質中也含少量糖蛋⽩。
蛋⽩聚糖和糖蛋⽩均屬糖複合物﹐但糖含量﹑組成及組織化學染⾊均不相同。
蛋⽩聚糖含糖量達98％以上﹐故化學性質更象糖。
其聚糖主要由⼆糖單位重複排列構成。
其⼆糖單位⼀般由氨基⼰糖(亦稱⼰糖胺)和糖醛酸組成。
由於此類聚糖含⼤量氨基糖﹐故名氨基聚糖或糖胺聚糖(GAG)﹐⼜稱黏多糖﹑酸性黏多糖﹐其糖鏈為無分⽀的多糖直鏈﹐與糖蛋⽩的分⽀寡糖鏈不同。
蛋⽩聚糖的蛋⽩質部分為單鏈多﹐稱為核⼼蛋⽩質。
⼀個核⼼蛋⽩質分⼦可共價結合多⾄數百條的氨基聚糖。
不同的蛋⽩聚糖具有不同的核⼼蛋⽩質及不同種類和數量的氨基聚糖。
⼀種蛋⽩聚糖常含有數種不同的氨基聚糖。
聚糖鏈與鏈以糖鏈相連﹐成為蛋⽩聚糖單體。
若⼲蛋⽩聚糖單體⼜藉⾮共價鍵與透明質酸結合﹐形成分⼦量巨⼤的多聚體。
蛋⽩聚糖單體及聚合體的模式結構⾒圖。
蛋⽩聚糖單體及聚合體模式圖動物的各種組織中都有蛋⽩聚糖存在﹐⽽以結締組織中居多。
蛋⽩聚糖作為細胞外基質的成分早已為⼈們所熟悉﹔某些蛋⽩聚糖﹐如硫酸⼄醯肝素蛋⽩聚糖﹐存在於幾乎所有動物細胞的質膜中﹔有的蛋⽩聚糖還存在於細胞核中﹐可能與染⾊質結構有關。
除透明質酸外﹐各種氨基聚糖的單糖基常發⽣不同程度的硫酸化。
這些硫酸基及糖醛酸的羧基在⽣理性pH條件下解離﹐使氨基聚糖成為多陰離⼦。
其溶液具有酸性﹑⾼度親⽔性以及黏彈性(因多陰離⼦的靜電排斥作⽤使其分⼦結構呈⾼度伸展狀)﹐所以關節腔內以及腔道器官黏膜表⾯的蛋⽩聚糖﹐有潤滑及保護作⽤。
氨基聚糖有親⽔性﹐故使其分⼦周圍結合⼤量⽔分⼦﹐這種⾼度親⽔的伸展的⼤分⼦所包含的溶劑量可達其本⾝乾重的50倍或更多﹐不但佔據很⼤的體積﹐⽽且可以緩衝機械⼒﹐減輕衝撞造成的損傷﹐並使組織具有抗壓性。
在外界壓⼒的作⽤下﹐氨基聚糖分⼦體積縮⼩﹐其中的多陰離⼦相互靠近﹐同種電荷間的排斥⼒產⽣膨脹壓﹐以抗壓縮﹔壓⼒去除後⼜反彈回覆原有的體積。
细胞生物学学习指导(重点补充)修改
红色的字为老师上课讲的,而里面原来没有的;这些红字或有▲标记的,除了有说明是简答题或论述题的,其它基本都是选择题的内容.里面可能还有漏掉的,请知道的同学帮忙补一下,再跟我说一下.大家一起…加油啊一、细胞膜、连接、细胞外基质、细胞骨架(一) 细胞膜的化学组成和分子结构1.细胞膜的化学组成细胞膜主要由脂类和蛋白质组成，在质膜外表面(即非细胞质侧)常有糖类附着，形成糖脂或糖蛋白。
(1)膜脂脂为双分子层,构成膜的基本骨架，具有屏障作用，使大多数水溶性物质不能自由通过，只允许亲脂性物质通过。
膜脂包含磷脂、胆固醇和糖脂三种类型。
磷脂：约占膜脂的50%以上，包括甘油磷脂和鞘磷脂▲胆固醇分子的作用：调节膜的流动性，加强膜的稳定性(胆固醇缺失,红细胞溶血)糖脂位于细胞外表面，参与细胞识别和信号转导。
(2)膜蛋白▲细胞膜的各种生理功能主要由膜蛋白完成。
根据膜蛋白与膜脂结合的形式不同分为跨膜蛋白、膜周蛋白、脂锚定蛋白。
(膜周蛋白:与细胞膜的连接都是弱相互作用力,包括包括氢键,盐键(离子键),疏水键,范德华力)(3)膜糖以低聚糖或多聚糖的形式共价结合于膜蛋白（糖蛋白），或者以低聚糖链的形式共价结合于脂类(糖脂)。
位于细胞非细胞质侧。
▲具有稳定糖蛋白的结构、和固定、参与细胞识别、粘着和迁移等作用。
(膜糖间接参与细胞信号传导)2．细胞膜的特性(1)细胞膜的流动性(流动性:卵磷脂>鞘磷脂;胆固醇含量升高,膜的流动性下降;磷脂的不饱和度越低,流动性越低)主要是指膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态，从而为膜行使正常的生理功能提供保证。
膜脂分子的运动形式：A.侧向扩散 B.翻转运动 C.旋转运动 D.弯曲运动膜蛋白的运动形式：A.侧向扩散 B.旋转运动▲膜脂，即磷脂、胆固醇和糖脂，的种类和含量是决定膜流动性的主要因素。
(2)细胞膜的不对称性指细胞质膜膜蛋白、膜脂和膜糖分布的不对称性。
膜脂分布的不对称性主要是各种脂类成分含量比例上的不同。
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研究进展
1.蛋白聚糖与肿瘤（DCN） DCN的抗肿瘤作用和抗纤维化作用DCN是一种肿瘤细胞细胞生长 的负性调节因子，实验表明，DCN可抑制肿瘤细胞的增殖表达， 抑制肿瘤细胞的转移以及肿瘤血管的形成。研究发现，DCN的表 达与与肿瘤的恶性程度相关，DCN的表达越低肿瘤的恶性程度越 高。DCN富集于肿瘤细胞侵袭的微环境中，是宿主天然抗肿瘤免 疫功能的体现。 2.蛋白聚糖与神经组织 硫酸软骨素蛋白聚糖GSPG 硫酸乙酰肝素蛋白聚糖HSPG 研究发现，神经蛋白聚糖 mRNA 广泛分布于神经元,而磷酸蛋白聚 糖 mRNA 只分布于神经胶质细胞。说明神经元还可合成神经蛋白 聚糖, 而磷酸蛋白聚糖由神经胶质细胞合成。这些蛋白聚糖仅存在 于神经组织, 并且主要在胚胎期合成。神经蛋白聚糖的作用是抑制 神经突的长出, 磷酸蛋白聚糖的作用是促进神经突的长出。HSPG 还可介导信息传递过程, 激活某些蛋白质, 从而刺激神经突的生长。 CSPG对于中枢神经损伤后神经轴突的再生同样具有抑制作用,但在 高浓度细胞粘附分子环境中,CSPG具有维持边界的作用, 而有利于 轴突的选择性延伸。 研究表明, 中枢神经系统损伤时,CSPG合成增 加。
应用
在微胶囊中的应用 蛋白聚糖的界面性质是其工业应用的 主要性质之一，主要用于微胶囊的制备。微胶囊的目的是 保护敏感物质.如易挥发物质、酶、药品等免受酶水解， ph变化及其他物质的影响，也可控制其释放。 蛋白聚糖用作食品材料 蛋白聚糖在食品中的应用在最近 几年内有较大的发展，例如低脂食物的开发，肉类替代物 的研究等均是建立在复合物的应用基础之上，这是与它们 的营养和功能特性分不开的。 蛋白聚糖用作生物材料 蛋白聚糖用作生物材料可分为两 大类：在食品工业中用于食品包装及可食用薄膜；在医药 领域用作移植和生物合成等。由于蛋白聚糖具有生物可降 解性和安全性，可作为食品包装材料和可食用薄膜。蛋白 聚糖的医药方面的应用研究迅猛发展，蛋白聚糖是可以直 接与生理器官相接触的物质，用于临时性的伤口修复、缝 合或用作血浆替代物以及关节合成、人工移植器官等。
作用功能
1.使组织具有弹性和抗压性 氨基聚糖和蛋白聚糖构成细胞外高度水合的凝胶状 基质，使组织具有渗透压和膨压，有抗张、反弹、抗 机械压力的缓冲作用，维持组织的形态，防止机械损 伤。在软骨中许多蛋白聚糖结合到一个透明质酸分子 上，形成巨大复合体，使软骨具有良好弹性和抗压性。 2.对物质转运有选择渗透性 由于糖基高度亲水性且带负电荷，使糖链挺直交错， 构成大小不等和电荷密度不同的网子L，吸引阳离子， 有分子筛的作用。水、离子和各种营养性小分子、代 谢物、激素、维生素和细胞因子可进行选择性渗透。 肾小球基膜的蛋白聚糖成为血浆和尿液的过滤器。
分类及结构Fra bibliotek氨基聚糖二糖单位的组成之一是氨基己糖(N一乙酰 氨基葡萄糖或N一乙酰氨基半乳糖)，故得名氨基聚 糖或糖胺聚糖。氨基聚糖二糖单位的另一个糖基多为 糖醛酸(葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸)。只有硫酸角质素 例外，以半乳糖代替糖醛酸。 根据二糖单位的组成、结构、糖一肽连接方式及硫酸 化的数量和位置的不同，氨基聚糖可分为透明质酸、 硫酸软骨素、硫酸皮肤素、肝素、硫酸乙酰肝素及硫 酸角质素六大类。
3.蛋白聚糖与脂代谢 4.蛋白聚糖与凝血的调节
蛋白聚糖可以与大多数载脂蛋白和脂蛋白代谢酶结合 而影响脂蛋白的代谢。HSPG可间接调节低密度脂蛋 白的活性。PG通过改变酶的存在状态和功能来影响 脂蛋白代谢，PG通过与胶原和纤维黏连蛋白等相互 交联。构成致密的二维网状结构，抵御有害物质入侵。 脂蛋白代谢异常是心血管疾病的重要危险因素。 蛋白聚糖的侧链——糖胺聚糖通过促进丝氨酸蛋白 酶抑制剂对丝氨酸的抑制或直接作用于参与凝血的蛋 白酶参与凝血的调节.
物理特性
氨基聚糖及蛋白聚糖具有独特的物理性质，例如高度 亲水性、酸性、抗压性、粘弹性及润滑性等，并在体 内占据相对巨大的体积，形成高度水化的多孔凝胶样 基质，允许细胞在其间迁移及营养物、代谢物、激素 和细胞因子等在血液和组织细胞之间迅速扩散(孔径 的大小和电荷密度可调节细胞外基质对分子及细胞的 通透性)，而且赋予组织以抗压性。细胞外基质的其 他成分包埋于氨基聚糖及蛋白聚糖之中。
的作用及其研究进展
马锐
常见的蛋白聚糖物质
结缔组织中含量较高：软骨角膜基质、关节滑液、蹄 筋、粘液、眼玻璃体等 银耳、燕窝、海参等保健品
葡萄糖胺硫酸软骨素、透明质酸等成分的保健品和药 物
概念 分类及结构 物理特性 作用功能 应用 研究进展
概念
氨基聚糖(glycosaminoglycan，GAG)是由重复的 二糖单位构成的无分支直链多糖，过去称为酸性粘多 糖(acid mucopolysaccharide)。 蛋白聚糖(proteoglycan，PG)是由氨基聚糖与蛋白 质构成的共价结合物。构成蛋白聚糖单体的蛋白质称 为核心蛋白质(core protein)，为单链多肽。
蛋白聚糖的结构由于核心蛋白质的不同以及氨基聚糖 糖链在种类、数量及组合方式上的不同而千变万化。 一条核心蛋白质多肽链可以共价结合一至数百条氨基 聚糖糖链。与一个核心蛋白质分子相连的GAG链可 以是相同或不同的。不同的蛋白聚糖具有不同的核心 蛋白质和不同种类、数量的氨基聚糖。 单体=核心蛋白+氨基聚糖 蛋白聚糖根据组织来源：软骨蛋白聚糖 动脉蛋白聚 糖 角膜蛋白聚糖 根据含的氨基聚糖的种类：硫酸软骨素蛋白聚糖 硫 酸皮肤素蛋白聚糖 硫酸角质素蛋白聚糖 硫酸乙酰肝 素蛋白聚糖 肝素蛋白聚糖
3.角膜中的蛋白聚糖具有透光性 角膜中主要含硫酸软骨素和硫酸角质素，由于高度硫酸化， 使基质脱水变得致密，阻止血管形成，使角膜柔软具有透 光性，同时角质化具有保护作用。 4.氨基聚糖的抗凝血功能 肝素蛋白聚糖常以单体形式存在，由靠近血管的肥大细胞 分泌产生。受刺激时肝素释放入血液中，与抗凝血酶相结 合，抑制凝血因子的作用，具抗凝血功能. 5.细胞表面的蛋白聚糖具有信息传递的作用 乙酰肝素蛋白聚糖可跨越细胞膜，细胞外区肽链能结合细 胞外基质中各种信号分子，细胞质区的肽链与细胞骨架相 互作用，使细胞内外信息相通。 6.蛋白聚糖和氨基聚糖与组织老化