细胞生物学细胞基质与功能
细胞外基质的组成和功能
细胞外基质的组成和功能细胞外基质是细胞外的一种物质，由许多分子组成，它们以不同的方式相互作用，形成了复杂的结构和功能。
细胞外基质通过一系列的作用，支持和维持细胞的正常生长、分化和功能。
第一部分：细胞外基质的组成细胞外基质由许多分子组成，其中最常见的分子是胶原蛋白。
胶原蛋白是一种含有许多氨基酸的蛋白质，是所有动物组织中最常见的蛋白质。
胶原蛋白主要存在于细胞外基质的纤维中，可以使细胞外基质保持弹性和结构稳定性。
除了胶原蛋白，还存在其他一些重要的分子，如弹性蛋白和黏多糖。
弹性蛋白可以使细胞外基质具有弹性和柔韧性，而黏多糖则可以形成细胞外基质中的空间结构，以及与其他分子相互作用。
此外，细胞外基质还包含一些小分子物质，如水分子、离子、溶质等。
这些小分子物质可以形成细胞外基质中的液态成分，使其具有缓冲、稳定性和调节性。
第二部分：细胞外基质的功能细胞外基质在细胞生长和分化过程中起着至关重要的作用。
细胞外基质的主要功能如下：1. 提供支撑和保护：细胞外基质中的胶原蛋白和弹性蛋白可以为细胞提供支撑和保护，以保持细胞形态和结构的稳定。
细胞外基质的基础结构可以保护细胞，使细胞不受外界压力的影响。
2. 提供信号传导：细胞外基质中的许多分子可以形成信号分子，与细胞进行相互作用，从而传递讯息并调节细胞的生理活动。
例如，黏多糖可以与细胞膜受体结合，从而激活多种信号通路，影响细胞的分化、增殖和凋亡。
3. 调节细胞运动：细胞外基质中的一些分子可以影响细胞的运动和黏附力。
例如，钙离子可以影响细胞膜的黏附力和收缩，从而影响细胞的运动和形态变化。
4. 提供营养和新陈代谢产物：细胞外基质中的液态成分可以向细胞提供营养和氧气，同时可以移除废物和代谢产物。
细胞外基质的液态成分可以影响细胞的代谢，从而影响细胞的生长和分化。
第三部分：细胞外基质的研究细胞外基质的研究涉及到多个学科，如细胞生物学、分子生物学、生物化学和生物材料学等。
现代技术和方法使得研究细胞外基质成分、分布和功能变得更为便捷和精确。
细胞质的组成和功能
细胞质的组成和功能什么是细胞质细胞是生命的基本单位，而细胞质是构成细胞的一部分。
细胞质是细胞膜内部的胶状物质，占据细胞的大部分空间。
它包含了各种细胞器，参与了细胞的许多重要功能。
细胞质的组成细胞质主要由以下几个组成部分构成：1.细胞质基质细胞质基质是细胞质的主要成分，其呈胶状状态，填充了细胞质的空间。
细胞质基质主要由水、离子、有机分子等组成。
它是细胞内许多化学反应进行的场所，同时也为细胞器提供了支持和保护。
2.细胞器细胞质中包含了多种细胞器，它们各具特定的结构和功能。
(1) 线粒体线粒体是细胞中的能量生产中心，参与了细胞的呼吸作用。
线粒体内含有许多的内膜，这增加了其表面积，提高了呼吸作用的效率。
线粒体是由自己的DNA和蛋白质合成系统的，具有自主性。
(2) 内质网内质网是一种复杂的膜系统，主要参与蛋白质的合成、折叠和转运。
内质网分为粗面内质网和滑面内质网两部分，其中粗面内质网上附着着许多核糖体，参与蛋白质的合成。
(3) 核糖体核糖体是细胞中的蛋白质合成工厂，其由RNA和蛋白质组成。
核糖体可以在细胞质中分散存在，也可以附着在内质网上。
(4) 高尔基体高尔基体是细胞内的一种扁平膜系统，参与蛋白质的修饰、打包和分泌。
高尔基体产生的泡泡状结构称为高尔基体小泡，它们能够将修饰好的蛋白质输送到细胞膜，并进行分泌。
(5) 溶酶体溶酶体是一种含有多种消化酶的小器官，主要参与细胞内物质的降解和回收。
溶酶体具有酸性环境，适合消化各种大分子物质。
(6) 酶体酶体是一种含有特定酶的膜结构，它主要参与细胞内的代谢活动。
酶体可以分解有机物质、应激物质以及细胞内的毒性物质等。
(7) 核仁核仁是存在于细胞核内的结构，它由蛋白质和RNA组成。
核仁主要参与细胞中的核糖体合成过程。
细胞质的功能细胞质参与了细胞的许多重要功能，以下是细胞质的主要功能：1.蛋白质合成细胞质中的核糖体是蛋白质合成的场所，它们通过翻译mRNA，将蛋白质的编码信息转化为具体的氨基酸序列，从而合成蛋白质。
细胞质基质的涵义和功能
细胞质基质的涵义和功能
一、细胞质基质的涵义
概念：经典细胞学：
光镜下，细胞除去可见的细胞器和内含颗粒的透明部分——细胞液
细胞生物学：
1、电镜下，除去可见的细胞器及亚微结构以外的细胞质部分——细胞质基质；
2、分级离心后，除去所有的细胞器和颗粒剩下的清液部分——胞质溶胶
过去存在争议:有人认为细胞骨架不属于细胞质基质，是细胞器；
有人认为细胞骨架是细胞质基质的主要结构体系，是其他成分锚定的骨架，经常处于装配和解聚的动态平衡中，解聚的亚单位仍保持在液相中。
1、细胞质基质的成分：(p171)（图7－2）
2、细胞质基质是高度有序的体系(p172)
细胞质骨架纤维贯穿于蛋白质胶体中；
蛋白质与骨架直（间）接结合，或与生物膜结合，完成特定的生物学功能；
功能相关的酶通过弱键结合在一起形成多酶复合物，定位在特定部位，催化一系列反应；
大分子之间通过弱键相互作用，并处于动态平衡之中。
二、细胞质基质的功能
1、中间代谢
2、蛋白质分选
3、细胞骨架
4、蛋白质修饰、修复、降解。
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 翟中和版 总结笔记第七章
Cell biology细胞生物学第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器第一节细胞质基质的含义和功能一、细胞质基质的含义（1）含义：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质主要含有：（1）与代谢有关的许多酶（2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。
细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。
差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。
胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。
二、细胞质基质的功能（1）蛋白质分选和转运N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。
其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。
（2）锚定细胞质骨架（3）蛋白的修饰、选择性降解1 蛋白质的修饰辅基、辅酶与蛋白的结合磷酸化和去磷酸化糖基化N端甲基化（防止水解）酰基化2 控制蛋白质寿命N端第一个氨基酸残基决定寿命细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径3 降解变性和错误折叠的蛋白质4 修复变性和错误折叠的蛋白热休克蛋白的作用第二节细胞内膜系统及其功能细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。
研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析一、内质网的形态结构和功能内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。
（一）内质网的两种基本类型糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小功能：脂质合成，出芽位点部分细胞合成固醇类激素糙面内质网有20多种和光面内质网不同的蛋白，说明有特殊装置隔开两种内质网的组分。
细胞生物学 第十一章 细胞外基质及其与细胞
第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质（ECM）：是由细胞分泌到细胞外空间，由蛋白和多糖构成的精密有序的网络结构。
不仅对组织细胞起支持、保护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、黏着、迁移等基本生命活动密切相关。
糖胺聚糖（AGA）：是细胞外基质的主要成分，是由重复的二糖单位构成的直链多糖，过去称为黏多糖，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），故又称氨基聚糖，另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）糖胺聚糖可分为六种：透明质酸HA、硫酸软骨素CS、硫酸皮肤素DS、硫酸乙酰肝素HS、肝素、硫酸角质素KS蛋白聚糖（PG）：是由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。
黏多糖累积病：由于基因突变引起先天性缺乏降解糖胺聚糖的酶（如糖苷酶或硫酸酯酶）可导致糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定部位堆积，造成黏多糖累积病如Hunter综合征。
胶原（collagen）：是细胞外基质中的骨架结构，动物体内高度特化的纤维蛋白家族，是人体内含量最丰富的蛋白质，遍布于体内各种器官和组织，在结缔组织中特别丰富，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。
原胶原：典型的胶原分子呈纤维状，是由3条α多肽链盘绕而成的3股螺旋结构，称原胶原。
胶原合成与组装始于内质网，在高尔基体修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维①前α链：在糙面内质网附着核糖体上合成，不仅含有内质网信号肽，而且在其N端和C端各含有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。
②前胶原：胶原合成过程中带有前肽的3股螺旋胶原分子称为前胶原，其两端的前肽部分保持非螺旋卷曲。
③原胶原分子：在细胞外，前胶原在前胶原N-蛋白酶和前胶原C-蛋白酶的作用下，分别水解去除两端的前肽，在两端各保留一段非螺旋的端肽区形成原胶原分子。
④胶原原纤维：原胶原分子在细胞外基质中相互呈阶梯式有序排列并发生侧向交联，自组装成胶原原纤维。
细胞生物学 名词解释 第七章 细胞质基质与内膜系统
1）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器、衰老损伤和死亡的细胞；降解不需要的酶或代谢产物；2）防御功能，例如巨噬细胞可以吞噬细菌和病毒，在溶酶体中将其杀死；3)作为细胞内的消化器官为细胞提供营养；4）参与分泌过程调节；
溶酶体的形成过程
溶酶体酶在rER上合成→N-连接的糖基化修饰→转运到高尔基体→形成M6P标志，与TGN上M6P受体结合，浓缩→出芽方式转运到溶酶体中→溶酶体上V型H+泵将H+泵入溶酶体导致内部酸性，引起M6P去磷酸化，与受体分离，M6P受体穿梭于高尔基体和溶酶体之间，重复使用。
高尔基复合体
Golgi complex
一种由管网结构和多个膜囊组成的极性细胞器，主要功能是对ER转运来的脂分子及蛋白质进行加工、修饰以及分选。
过氧化物酶体
peroxisome
真核细胞中单层膜、含一种或多种氧化酶的细胞器。利用分子氧氧化有机物。具有异质性。标志酶：过氧化氢酶。依赖黄素（FAD）的氧化酶将底物氧化并生成过氧化氢，过氧化氢酶将过氧化氢氧化为水和氧气，保护细胞。
易位子
位于rER膜上的蛋白复合物，是新合成的多肽进入内质网的通道。
光面内质网
smooth endoplasmic reticulum，SER
没有附着核糖体的内质网部分。光面内质网呈分支管状，功能包括脂类的合成、Ca2+的储存、出芽的位点，将内质网合成的蛋白质和脂类转运到高尔基体等
肌质网
sarcoplasmic reticulum
内质网
endoplasmic reticulum，ER
由小管、扁平囊和囊泡组成的系统，是合成脂分子、膜结合蛋白以及分泌蛋白的细胞器。分为糙面内质网和光面内质网。
糙面内质网
细胞生物学1细胞质基质及其功能(2)
细胞核及细胞内膜系统的基因表达与现代企业组织结构0842041073 黄思邈细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上要相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构，主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、分泌泡等。
细胞核是遗传信息的储存场所，在这里进行基因复制、转录和转录初产物的加工过程，从而控制着细胞的遗传与代谢活动，是细胞遗传与代谢的调控中心。
现代企业主要的组织结构是直线职能型，这种组织结构主要是经久不衰的层级制。
层级制中，企业总经理管几个直属部门，工厂有几个分厂，还有各个职能部门如人力资源部、财务部、生产部、技术部等，它们在结构和功能上相互关联。
直线职能型的组织结构，权力集中，命令统一，信息交流多，控制严密。
直线部门人员在自己的职责范围内有决定权，有权指挥和命令从属人员，而职能部门人员仅发挥参谋作用，只对下属提供建议和指导。
企业的总经理就等同于细胞核，其决定性作用。
企业总经理是企业的领导者，接受并处理市场信息，担负起对社会活动的组织、引导、管理、监督、指挥和协调的责任，是一种强制性的支配力，领导者的法定权力包括决策权、用人权等。
领导者在决策方面起着指向和决定作用，在管理中起着总指挥的作用，在组织内部有凝聚力作用。
这就好比是细胞核对细胞的作用，细胞核包含着遗传信息，在接受到外部信号的情况下，决定基因的特异性表达方向。
在DNA转录以后，对前体mRNA进行可变剪接，生成不同的mRNA，表达不同的产物。
总经理在做出决定后，将指令转达给直属下级部门负责人，一般是企划部，对上级指令进行一定的详细具体化，再转达给生产部进行生产，这等同于细胞核内遗传信息通过转录生成mRNA，由mRNA将遗传密码传递给核糖体进行翻译。
生产需要原材料，由采购部进行才买；而翻译蛋白质需要组成肽链的氨基酸，由tRNA进行搬运。
在粗面内质网的核糖体上合成相应的肽链，通过内膜系统转运到高尔基体进行进一步地加工、折叠、包装，然后由小泡包裹转运至细胞膜，释放到细胞外。
细胞生物第七章
1）. 脂类的合成
sER的功能
雌性激素）
合成 胆固醇 转化 类固醇激素 (肾上腺激素，雄、 脂肪的合成：在肝，小肠细胞中合成 2）.糖原的合成与分解 如：肝中小鼠尽食后，糖原 减少，sER增多。 3）.其他功能 肝中有解毒酶系；如细胞色素P450通过 羟基化而使脂溶性废物或代谢产物失活并溶解于水， 使一些农药或其它药物失活，排出细胞后送入尿液。 肌质网的作用； 盐酸的分泌和渗透压调节
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• 内质网上进行N-连接的糖基化。糖的供体为核苷糖，如 CMP-唾液酸、GDP-甘露糖、UDP-N-乙酰葡糖胺。 • 糖分子首先被糖基转移酶转移到膜上的磷酸长醇 （dolichol phosphate）分子上，装配成寡糖链。 • 再被寡糖转移酶转到新合成肽链特定序列（Asn-X-Ser或 Asn-X-Thr）的天冬酰胺残基上。
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三、高尔基复合体的功能 高尔基复合体的功能
• 蛋白质的加工、分选发送；内膜交通。 • （一）分泌蛋白的加工与修饰 • １.糖蛋白的合成和修饰 O-连接寡糖链：酪氨酸、丝氨酸、苏氨酸 残基侧链的OH基 团与寡糖共价结合，糖基化，形成O-连接的寡糖糖蛋白。 加工修饰N-连接寡糖糖蛋白 N-连接与 连接的寡糖比较 连接与O-连接的寡糖比较 连接与 ２.蛋白质的加工改造 酶原 酶 胰岛素原（ABC段） 胰岛素（AB链） 无活性 切除C段 有活性
• • • •
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三、内质网的类型和功能
1.粗面内质网（rER）：附有核糖体。 • 核糖体有信号肽者，附着到内质网，合成分泌蛋白。 如抗体，酶等。 • 核糖体无信号肽者，游离在胞质中，合成结构蛋白。 • 多者，分泌蛋白旺盛的细胞；如：胰腺细胞，浆细胞。 • 少者，未分化、低分化的细胞。胚胎、干、肿瘤细胞。 rER功能：蛋白质的合成、修饰加工、分选 和转运。
翟中和细胞生物学第七章总结2（名词解释）
第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输1.细胞质基质：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，也称胞质溶胶，内含水、无机离子、酶以及可溶性大分子和代谢产物。
21、许多中间代谢过程在细胞质基质中进行。
包括糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原合成与分解以及蛋白质与脂肪酸的合成等。
2、细胞质骨架是细胞质基质的主要结构成分，与维持细胞形态、细胞运动、物质运输及能量传递有关，而且也是细胞质基质结构体系的组织者，为细胞质基质中其他成分和细胞器提供锚定位点。
3、与蛋白质的修饰及选择性降解有关。
①蛋白质的修饰，在细胞质中发生的蛋白质修饰的类型主要有：辅酶或辅基与酶的共价结合；磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性；糖基化作用；对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰；酰基化。
②控制蛋白质的寿命。
③降解变性和错误折叠的蛋白质。
④帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象。
这一功能主要靠热休克蛋白来完成。
3①辅酶或辅基与酶的共价结合。
②磷酸化与去磷酸化，用以调节很多蛋白质的生物活性。
③糖基化作用：糖基化主要发生在内质网和高尔基体中，在细胞质基质中发现的糖基化是指在哺乳动物的细胞中把N-乙酰葡糖胺分子加到蛋白质的丝氨酸残基的羟基上。
④对某些蛋白质的N端进行甲基化修饰：这种修饰的蛋白质，如很多细胞支架蛋白和组蛋白等，不易被细胞内的蛋白质水解酶水解，从而使蛋白质在细胞中维持较长的寿命。
⑤酰基化：最常见的一类酰基化修饰是内质网上合成的跨膜蛋白在通过内质网和高尔基体的转运过程中发生的，它由不同的酶来催化，把软脂酸链共价地连接在某些跨膜蛋白的暴露在细胞质基质中的结构域；另一类酰基化修饰发生在诸如src基因和ras基因这类癌基因的产物上，催化这一反应的酶可识别蛋白中的信号序列，将脂肪酸链共价地结合到蛋白质特定的位点上。
如src基因编码的酪氨酸蛋白激酶与豆蔻酸的共价结合。
酰基化与否并不影响酪氨酸蛋白激酶的活性，但只有酰基化的激酶才能转移并靠豆蔻酸链结合到细胞质膜上。
细胞生物学第七章 细胞质基质与细胞内膜系统
3 内质网(endoplasmic reticulum, ER)
• 内质网是由K.R.Porter和 A.D.Claude等在1945年发现的。 • （1）形态结构和化学组成形态： • 内质网是由一层单位膜所形成的扁 平囊状、泡状和管状结构，并形成 一个连续的网膜系统。由于它靠近 细胞质的内侧，故称为内质网。 • 分类: • 粗面内质网和光面内质网。 • 结构： • 由于内质网是一种封闭的囊状、泡 状和管状结构，它就有两个面，内 质网的外表面称为胞质溶胶面, 内 表面称为潴泡面。
• ● 信号序列的一般特征
• 长度一般为15～35个 氨基酸残基, • N-末端含有1个或多个 带正电荷的氨基酸,其 后是6～12个连续的疏 水残基; • 在蛋白质合成中将核糖 体引导到内质网,进入 内质网后通常被切除。
图 ER跨膜可切除信号的一般结构
• 信号序列的发现与 作用： • (a) 在不含RER小 泡的无细胞体系中 翻译分泌蛋白,其 N-端有信号序列, 故比从细胞中分泌 出来的相同蛋白质 肽链长; • (b)在加有RER小 泡的无细胞体系中 翻译分泌蛋白,信 号序列在RER小泡 中被切除,得到的 产物与从细胞中合 成分泌的相同。
• 3、供给细胞器行使其功能所需要的一切底物。
• 4、细胞骨架参与维持细胞形态，做为细胞器和酶的附 着点，并与细胞运动、物质运输和信号转导有关。 • 5、参与合成蛋白质的加工、运输、选择性降解：
磷酸化与去磷酸化，糖基化，甲基化，酰基化。
依赖泛素标记的蛋白酶体中的蛋白质降解途径。 热休克蛋白HSP帮助变性或畸形蛋白质重新折叠。 •
图 核膜和ER膜进化的可能途径
2.2 内膜系统与蛋白质分选(protein sorting) • 蛋白质是由核糖体合 成的，合成之后必须 准确无误地运送到细 胞的各个部位。 • 细胞中蛋白质的运输 有两种方式:共翻译 运输和翻译后运输, 内膜系统参与共翻译 运输,是分泌蛋白质 分选的主要系统。
细胞外基质的组成与生物学作用
细胞外基质的组成与生物学作用细胞外基质（Extracellular Matrix，ECM）是细胞外的结构化网络，由蛋白质、多糖类和水等成分组成。
它是组织构成、细胞生存与功能的基础和保障，是细胞与细胞、细胞与体液、细胞与介质之间的桥梁，扮演着至关重要的角色。
1. 细胞外基质的组成ECM由多类分子构成，其中主要有以下三类：基质蛋白、载体蛋白和低分子量物质。
基质蛋白占据了细胞外基质的最大部分，包括胶原、弹性、黏着蛋白、纤维连接顺反转录酶（Fibronectin）、拉曼显微镜发红荧光蛋白（Laminin）等。
这些蛋白质具有结构性、支撑性、调节性等多种生物学作用。
配合这些基质蛋白的还有一些载体蛋白，如黏连素、骨桥素、异种氧化酶等。
通过这些载体蛋白，ECM与细胞表面的受体结合，进而生发多个细胞生物学过程。
最后，还有许多低分子量物质，如水、电解质、代谢产物等。
这些低分子量物质支持ECM并维持多样化的生理生化过程。
2. 胶原是ECM的主要组成部分胶原（Collagen）是构成细胞外基质的主要蛋白质之一，组成了70%以上的基质蛋白。
它们的共同点是含有长链的螺旋结构，包括三条螺旋桥。
这三条螺旋桥通过氢键络合在一起，形成了三重螺旋构象。
和胶原的含量大有关系的是皮肤。
皮肤是人体最大的器官，也是机体与外界环境的重要界面。
它由表皮、真皮和皮下组织构成。
真皮是ECM的主要成分，其中胶原是其最主要的构成成分。
当人体的胶原纤维破坏时，皮肤弹性降低，甚至丧失原有轮廓，最终形成鱼尾纹、皱纹等老化症状。
因此，胶原的增生和合成对于皮肤细胞的相对健康至关重要。
3. 细胞外基质在细胞生物学过程中的作用ECM是细胞和外部环境之间的“信使”，是细胞与环境的信息传递、能量交换和生命调节的桥梁。
细胞通过与ECM的密切接触，从中获得生存、发育和分化所必需的信号。
ECM还能对细胞粘附、迁移、定向和增殖等行为产生重要影响。
此外，ECM对细胞外环境的物理静力学特征有着举足轻重的贡献。
细胞生物学(翟中和)细胞质基质与内膜系统
第七章细胞质基质与内膜系统细胞内区室化（compartmentalization）是真核细胞结构和功能的基本特征之一。
与原核细胞物不同，真核细胞具有复杂的内膜系统，把细胞质区分成不同的功能区隔。
细胞内被膜区分为3类结构：细胞质基质内膜系统（主要包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等）其它膜相细胞器（如线粒体，叶绿体，过氧化物酶体，细胞核）第一节细胞质基质及其功能细胞质基质：真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，占据着细胞膜内、细胞核外的细胞内空间，称细胞质基质。
一、细胞质基质的含义细胞质基质是一种高度有序的、有精细区域化的、动态的凝胶结构体系。
（不是简单、均一的溶液）二、细胞质基质的功能1. 进行各种生化代谢活动（糖酵解、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等）2. 为部分蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所3．和细胞骨架一起，辅助完成物质的运输、细胞的运动、维持细胞形态4. 维持细胞器的实体完整性，供给细胞器行使功能所需要的底物，提供细胞生命活动所需要的离子环境5.修饰或降解蛋白质（1）蛋白质的修饰与辅酶或辅基的结合、磷酸化和去磷酸化、糖基化、甲基化、酰基化等（2）控制蛋白质的寿命真核细胞的细胞质基质中，有一种识别并降解错误折叠或不稳定蛋白质的机制：泛素化和蛋白酶体介导的蛋白质降解途径。
共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和错误折叠或异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。
（3）降解变性和错误折叠的蛋白质变性和错误折叠的蛋白质的降解作用，可能涉及对畸形蛋白质所暴露出的氨基酸疏水基团的识别，并由此启动对蛋白质N端第1个氨基酸残基的作用，结果形成了N端不稳定信号，被依赖于泛素的蛋白酶体途径彻底降解。
（NOTE：另一条途径是溶酶体消化清除。
）（4）帮助变性或错误折叠的蛋白质重新折叠，形成正确的分子构象主要靠热休克蛋白(heat shock protein, HSP)来完成。
细胞基质的名词解释
细胞基质的名词解释细胞基质是细胞内的一种复杂的结构，是细胞质的组成部分之一。
它填充在细胞质中，形成了一个动态的三维网状结构，为细胞提供了支撑和调节细胞功能的基础。
一、细胞基质的组成和特点细胞基质主要由水、蛋白质和一些其他有机分子组成，它们相互作用、交叉链接形成了一个复杂的网状结构。
细胞基质中的主要成分包括胶原蛋白、弹性蛋白、纤维连接蛋白等。
这些蛋白质通过多肽链相互连接在一起，形成了纤维状的结构，支撑和固定细胞。
细胞基质中还包含有多种生物活性物质，如细胞外基质中的信号分子、生长因子等，它们通过与细胞膜上的受体结合，调节细胞的功能和活性。
细胞基质具有多种功能。
首先，它可以提供细胞的支持和保护，维持细胞的形态结构和稳定性。
其次，细胞基质可以参与细胞的迁移和定位，对细胞的运动和定向起到重要的作用。
此外，细胞基质还可以促进细胞的黏附和增殖，维持细胞的生长和分化。
通过这些功能的调节，细胞基质直接或间接地影响着细胞的表型和功能。
二、细胞基质的生物学意义细胞基质对于细胞和组织的正常生理功能具有重要的影响。
首先，细胞基质参与了细胞的发育和分化过程。
在胚胎发育过程中，细胞基质的特定组分可以促进胚胎细胞的定位和组织器官的形成。
而在细胞分化过程中，细胞基质通过与细胞表面的受体结合，调节细胞的基因表达和功能发挥。
其次，细胞基质对细胞外信号的感知和传导也起到重要的作用。
通过调节细胞表面受体的活性和信号通路的激活，细胞基质可以影响细胞从外部环境中获取的信息，并将其转化为细胞内的生理和功能反应。
此外，细胞基质还参与了炎症和免疫反应等生理过程，调节细胞的炎症因子和细胞因子的产生和释放。
由于细胞基质在细胞生物学中的重要性，研究人员对细胞基质的结构和功能进行了广泛的探索。
在过去的几十年中，科学家们已经揭示了细胞基质的复杂性和多样性，并进一步研究了细胞基质在疾病发生和发展中的作用。
例如，在肿瘤细胞中，细胞基质的异常积累和改变被认为是肿瘤的发生和转移的关键因素之一。
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。
细胞外基质的生物学作用与医学应用
细胞外基质的生物学作用与医学应用细胞外基质是指细胞周围的一系列物质构成的复杂结构，包括各种支撑蛋白、多糖、矿物质和生物分子等，它们与细胞表面的受体相互作用，调节细胞的生物学功能和行为。
在生理和病理过程中，细胞外基质起到了多种重要的生物学作用，也被广泛应用于医学研究和临床治疗领域。
一、细胞外基质的生物学作用1. 细胞外基质的机械支撑作用细胞外基质为细胞提供了机械支撑，使细胞保持形态和结构。
例如，骨骼和肌肉组织中的细胞外基质能够承受机械压力和张力，帮助肌肉运动和身体支撑。
在某些生理和病理过程中，细胞外基质的机械支撑作用也被证明是重要的，如组织再生和癌细胞的转移过程中。
2. 细胞外基质的形态决定作用细胞外基质的化学和物理性质，如孔隙大小、纤维排列和分布等，影响着细胞的形态和运动行为。
例如，在肝脏和肾脏中，不同种类的基质支持着不同的细胞形态和功能；在癌细胞的浸润和转移过程中，细胞外基质的化学和物理性质也起到了关键作用。
3. 细胞外基质的信号转导作用细胞外基质通常包含各种细胞黏附蛋白和生物分子，它们通过与细胞表面的受体结合，调节着细胞的生物学功能和行为。
例如，细胞外基质中的胶原蛋白和纤维连接蛋白可以直接影响细胞的分化和增殖；而细胞外基质中的生长因子和细胞因子则通过调节信号通路，影响着细胞的代谢和转录水平。
这些细胞外基质与细胞之间信号转导的作用，为细胞的正常发育和成熟提供了重要机制。
二、细胞外基质在医学中的应用1. 细胞外基质的组织工程应用细胞外基质在组织工程和再生医学中被广泛应用。
由于其复杂的结构和生物学功能，细胞外基质可以为组织工程提供支撑框架和生物学信号，促进组织再生和修复。
例如，组织工程中使用的人工皮肤和关节软骨等，都是基于细胞外基质的体外培养和再生原理研究所开发的。
2. 细胞外基质的治疗应用细胞外基质在临床治疗中也有着广泛的应用，如充当组织修复和创面覆盖的生物材料，用于软骨修复、神经再生、胃肠道重建等。
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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。
糖链带有大量负电荷，可吸引许多阳离子，从而对渗透压具有很大影响，可将大量水分吸收吸收到基质中，使其具有高膨胀压，可耐受很强的压力。
在细胞外形成多空的糖胺聚糖凝胶，占据了细胞质的大部分空间，提供机械支持作用。
由于糖胺聚糖凝胶中的许多空洞，因此水溶性分子可在凝胶状红迅速扩散，同时也游离于细胞在机制中的迁移。
透明质酸4类糖胺聚糖当中，分子结构最为简单，是唯一一种不含硫酸的成员，存在于动物所有组织和体液中，在早期胚胎组织中特别丰富。
细胞外基质中的透明质酸不是由细胞分泌产生的，而是由质膜中的酶复合物直接从细胞表面聚合出的分子链。
透明质酸不与蛋白质形成共价结合的蛋白聚糖透明质酸的功能是多方面的：1.在成体组织和关节肿抵御压力 2.在胚胎发育中起空袭填充物的作用，使结构保持一定的形状 3.为组织结构准备空间 4.起润滑剂的作用，它是关节液的重要成分 5.伤口愈合，在伤口处形成大量的透明质酸。
6.透明质酸形成的水合空间有利于细胞保持彼此分离，使细胞易于迁移和增殖，组织细胞分化。
与透明质酸相比，其他几种糖胺聚糖均具有如下几个特征：1.含硫酸基 2.含有不同的二糖单元，排列顺序更加复杂 3.链要短得多，由不到300个糖基构成 4.与蛋白质共价结合，形成蛋白聚糖5.在细胞内合成，通过外排分泌到细胞外。
蛋白聚糖除透明与质酸外，所有的糖胺聚糖均可与蛋白质（核心蛋白）共价结合，形成更加复杂的高相对分子质量复合物，这种复合物称为蛋白聚糖。
结合的蛋白质称为蛋白芯。
蛋白聚糖的糖类含量可高达百分之九十五以上，大都形成不分支的糖链，每条链大约有80个糖残基。
因此蛋白聚糖分子要比糖蛋白大得多。
蛋白聚糖糖链还可以以透明质酸为中轴结合成巨大的多体复合物，聚集素就是一个典型代表。
蛋白聚糖通过两个连接蛋白分子和透明质酸相结合，中介的蛋白称为透明黏合蛋白。
许多透明黏合蛋白含有同源性的透明质酸结合区，区内有一些特征的带正电荷的氨基酸残基。
合成过程：蛋白聚糖的芯蛋白肽链是由糙面内质网上的核糖体合成，随之进入内质网壁，其多糖链式高尔基体囊腔中装配到芯蛋白上。
首先是一个专一的连接四糖（木糖-半乳糖-半乳糖-葡糖醛酸）连接到芯蛋白的丝氨酸残基上，作为多糖链生成的引子。
在高尔基中有专一性的糖基转移酶，在这些酶的作用下，一个个糖基被依次加接上去，形成了糖胺聚糖蛋白聚糖的功能：糖胺聚糖的功能取决于其芯蛋白和糖胺聚糖的性质。
糖胺聚糖同蛋白质结合，例如同基质中的纤维蛋白（如胶原）或蛋白质网（如基膜）结合，编织成极其复杂而有秩序的空间结构，其功能与这种结构有关：1.渗滤作用：蛋白聚糖在细胞间形成一个水化空间，由糖胺聚糖链构成的凝胶具有选择筛的作用。
2.细胞间化学信号传递：蛋白聚糖可同细胞分泌出的信号分子结合，如结合生长因子，从而增强或抑制生长因子的活性3.调节分泌蛋白的活性：如某些分泌蛋白，如蛋白酶和蛋白酶抑制物，与蛋白聚糖结合后，固定分泌部位附近，可产生诸多效果，比如使其迁移受阻，限制了分泌蛋白的作用范围。
4.作为细胞表面的辅受体5.参与构成基底膜胶原胶原构成细胞外基质的骨架，也是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的百分之二十五。
胶原是多细胞动物中典型的纤维蛋白，它是由纤维细胞和其他一些细胞分泌产生的，构成结缔组织、骨和软骨的主要成分，胶原含有不同的类型，具有一定的特异性，胶原的分子结构：由胶原分子装配成最常见的结构胶原纤维。
每条胶原纤维由胶原分子规则装配而成，胶原分子首位连接成线，排列成束，组成胶原原纤维。
胶原原纤维平行排列成胶原纤维。
胶原分子是由3股呈左手构象的 -肽链以绳索纽搅的方式形成右手型超螺旋。
胶原的分类：I型胶原形成较粗的纤维束，分布广泛，主要存在于皮肤、肌腱、韧带和骨髓中，有很强的抗张强度，约占人体胶原总量的百分之九十II型胶原主要分布在软骨中lll型胶原形成细微的原纤维网，广泛分布于伸展性的组织lV 型胶原形成二维网格结构，构成基膜韩：结缔组织中主要为l 、ll、 lll 、V和Xl，皮肤和骨中为l型，lX和Xll是装配在原纤维表面上的胶原，成为原纤维结合胶原，其作用是将原纤维结合成束，并于细胞外基质中其它成分相连接。
胶原的分泌与装配胶原纤维是经过多步过程装配而成，包括胶原分子的合成、分泌和修饰等步骤。
胶原分子的多肽链是在内质网膜结合的核糖体上合成的，最初合成的多肽链称为前体链，称为前α链，合成的α链进入内质网腔。
每一条前α链与其他两条肽通过由羟基形成的氢键相互结合，构成了3股螺旋的前胶原分子。
此分子的装配起始于内质网，后经高尔基体装配完成，被包装到分泌泡中，分泌到细胞外。
前α链前台链序列的作用是，阻碍前胶原分子在细胞内装配成大的胶原原纤维。
如果切除前胶原的前肽序列，那么胶原分子可自动装配成胶原原纤维。
影响胶原纤维装配的因素1.羟基化作用:赖氨酸和脯氨酸的羟基化是三条前α链装配成三股螺旋前胶原分子的必要条件。
由于前α链之间靠羟基形成氢键，从而使三股螺旋保持稳定，当抗坏血酸（维生素C）缺乏时，影响了赖氨酸的羟基化，因而就形不成稳定的三股螺旋，细胞内的前α链很快被降解，已形成即很快被降解，已形成的正常胶原也逐渐分解，结果造成血管脆化，牙槽松动。
2.基因突变：在胶原纤维形成过程中，包括若干步反应，涉及许多酶，任何一步发生故障都可使胶原纤维的形成发生异常，3.胶原分子间的横键数量：胶原原纤维中相邻胶原分子间，经赖氨酸残基横连成共价键，从而加固了原纤维的稳定性胶原的功能1.胶原含量高，刚性和抗张强度最大，构成细胞外基质的骨架结构，并与其他组分形成结构与功能复合体2.参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤3.参与细胞外基质信号传递弹性蛋白弹性蛋白是弹性纤维的主要成分，主要存在于脉管壁和肺组织，少量存在于皮肤、肌腱和疏松结缔组织。
基质中无弹性的胶原纤维与弹性纤维交织在一起，即抗张力又具有弹性，从而保护组织避免因拉力强拽而被撕裂。
弹性纤维的主要成分是弹性蛋白，弹性蛋白具有很强的疏水性，分子由750个氨基酸残基组成，富含脯氨酸和甘氨酸，但不糖基化。
弹性蛋白多肽链式由两种短的片段交替排列组成，一种为疏水性片段，使分子具有弹性；另一种片段富含丙氨酸和赖氨酸，形成α螺旋结构，在相邻分子间建立起横连的共价键。
弹性纤维由两种组分组成，一种是由肌原纤维蛋白组成的微原纤维，另一种是无定形的弹性蛋白，它构成弹性纤维的芯。
在胚胎发生过程中，首先在成纤维细胞表面形成微原纤维束，随后分泌出无定形弹性蛋白并沉积。
在弹性纤维装配过程中，微原纤维起重要作用，在组织发生中，微原纤维首先分泌形成支架，然后细胞分泌出弹性蛋白分子附着其上，随着弹性蛋白的沉积，微原纤维移到弹性纤维的外围，弹性蛋白形成了弹性纤维的芯。
在细胞外基质中除了纤维性胶原蛋白外，尚还有非胶原性黏合蛋白，黏合蛋白由多个区域组成，每个区域都含有可同其他基质大分子或细胞表面受体专一的结合的位点，因此这些蛋白质既可相互结合装配成细胞外基质结构，也可使细胞与基质相结合，包括纤连蛋白和层连蛋白。
纤连蛋白纤连蛋白是高分子糖蛋白，由两个亚基通过二硫键交联形成，亚基多肽链折叠成5-6个棒状和球状功能区，功能区之间的连接部位可拆屈，对蛋白酶敏感多肽链含有123型组件重复序列。
纤连蛋白的细胞表面受体是整联蛋白的家族成员，有的纤连蛋白含有RGD结构域，结合细胞表面受体，介导细胞的黏着。
纤连蛋白通过结合细胞表面受体和胶原等细胞外基质成分，将细胞锚定在细胞外基质上，参与维持细胞形态。
纤连蛋白可能涉及细胞的癌变和转移。
此外，纤连蛋白可增强细胞间的粘连及细胞与细胞外机制的粘连，参与胚胎发育、修复创伤、促进细胞迁移。
纤连蛋白包括多种异构型，如可溶性的血浆纤连蛋白和高度不溶性的细胞表面纤连蛋白以及细胞外基质纤连蛋白。
层连蛋白在胚胎发育过程中，最早合成基膜成分是层连蛋白，此时的基膜只由层连蛋白构成。
层连蛋白是由3条长肽链组成的大复合物，肽链通过二硫键连在一起，整个分子呈十字架形，蹭脸蛋白分子具有柔韧性，可折曲.层连蛋白是各种动物胚胎和成体组织基膜的主要构成组分，是胚胎发育中最早出现的细胞外基质成分。
层连蛋白可与细胞外基质成分和整联蛋白结合，在细胞表面形成网格结构并将细胞固定在基膜上，且在胚胎发育及组织分化中具有重要作用。
基膜动物上皮细胞层基部下方均具有一层细胞外基质，此层结构成为基膜。
基膜性柔软，可折区。
除上皮组织外，在单个肌细胞、脂肪细胞、施旺式细胞四周也都环绕基膜。
在组织结构上，基膜把细胞与其下方的结缔组织隔开。
成体基膜由多种组分组成，包括lV型胶原、渗滤素、层连蛋白和哑铃蛋白、基膜除了有与结缔组织之间具有结构连接作用之外，还有分子筛滤、细胞筛选、组织再生、细胞导游（引导细胞歉意活动中发挥重要作用)等作用。