5.细胞质基质与功能

细胞基质与功能
5.1. 细胞外基质
熟练掌握概念和功能意义概要
细胞外基质：分布于细胞外空间、由细胞分泌的蛋白质和多糖构成的网络结构，其主要成分动物细胞的胞外基质主要三种类型：1.结构蛋白：包括胶原蛋白和弹性蛋白，分别赋予细胞外基质强度和韧度，2.蛋白聚糖，由蛋白和多糖共价形成，具有高度亲水性，从而赋予细胞外基质抗压能力；3.粘连糖蛋白，包括纤连蛋白和层粘连蛋白，有助于细胞粘连到细胞外基质上。

主要功能：动物组织的构建既是多细胞相互作用的结构，又是细胞与胞外基质相互作用、相辅相成的结果。

不仅为组织的构建提供了支撑框架，还对与其接触的细胞的存活、发育、迁移、增殖、形态以及其他功能产生重要的调控作用。

还有信号转导功能。

5.1.1.理解掌握动物细胞的胞外基质
5.1.1.1.胶原纤维：类型及分子结构和纤维特征；合成、修饰、组装和交联；功能
5.1.1.2.弹性（弹力）蛋白纤维：结构特点、分布和功能
5.1.1.3.氨基聚糖：分子结构特点；种类；特性和功能意义；透明质酸的特殊功能意义
5.1.1.4.蛋白聚糖：分子结构特点；与透明质酸为轴的更大复合结构；功能意义（包括参与构成基底膜）
5.1.1.5.层粘连蛋白和纤粘连蛋白：结构特点、功能意义
5.1.1.
6.胞间粘连分子：依赖于Ca2+的，不依赖于Ca2+的；功能意义
5.1.2.掌握植物细胞的胞外基质－细胞壁：成分、结构和功能概况
5.2. 细胞质基质的概念和功能
5.2.1.掌握关于细胞质基质的不同概念和结构问题
一、细胞质基质的概念
细胞质基质是指细胞质中除去膜性细胞器之后，剩下的无定形胶状物质，占据细胞体积
一半以上，内含大量水、生物大分子以及多种代谢中间产物。

二、细胞质基质的结构
1.细胞质基质是一个高度有序的体系；
2.细胞质基质是种黏稠的胶体，多数的水分子以水化物形式紧密结合在蛋白质和其他大分子表面的极性部位，只有部分水分子以游离态存在，起溶剂作用。

3.细胞质基质中蛋白质分子和颗粒性物质的扩散速率仅为水溶液的1/5，更大的结构如分泌泡和细胞器等固定在细胞质基质的某些部位上，或沿细胞骨架定向运动。

5.2.2.理解细胞质基质的功能
1.为某些蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所。

细胞内所有的蛋白质合成的起始步骤都发生在细胞质基质中游离的核糖体上，具有特殊的N端信号序列分泌蛋白合成起始后多核糖体很快转移到内质网膜上，边合成边转移到内质网腔，然后再以膜泡运输的方式由内质网转移到高尔基体并进一步完成蛋白质的分选。

其他蛋白质的合成均在细胞质基质中游离的核糖体上合成，并根据蛋白质自身携带的信号，分别转运到线粒体、叶绿体、微体以及细胞核中，也有些蛋白质驻留在细胞质基质中，构成本身的结构成分。

2.与细胞质骨架相关：细胞质骨架作为细胞质基质的主要结构成分，不仅与维持细胞的形态、细胞的运动、细胞内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高锚定位点。

3.与细胞膜相关：一是细胞内各种膜相细胞器使细胞质基质产生区室化，从而通过生物膜结构将蛋白质等生物大分子限定在膜的二维平面上，促进反应高效而有序的进行；二是依靠细胞膜或细胞器膜上的泵蛋白和离子通道维持细胞内外跨膜的离子梯度，依靠细胞膜某些协同转运蛋白调节细胞质基质的PH稳态。

4.细胞质基质对蛋白质的修饰、加工与降解有重要作用。

（1）细胞质基质中可对蛋白质进行各种修饰。

eg：酶蛋白与辅因子的结合、蛋白质的磷酸化与去磷酸化、糖基化、甲基化等
（2）细胞质基质对蛋白质的寿命起到调控作用，真核细胞中存在泛素化降解途径。

泛素是指真核细胞中高度保守的一类小分子蛋白质，能够通过与靶蛋白N 端的Lys 残基共价结合，指导其进入蛋白酶体中降解。

泛素降解途径的组成：E1（泛素激活酶）、E2（泛素结合酶）、E3（泛素连接酶）
通过该途径进行降解的蛋白质主要有两类：1.错误折叠或异常的蛋白2.需要进行存量调控和不稳定的蛋白。

蛋白酶体泛素降解途径的过程：
①泛素活化酶（E1）通过形成酰基-腺苷酸中介物使泛素分子C端被激活，该反应需要ATP
②转移活化的泛素分子与泛素结合酶（E2）的半胱氨酸残基结合
③异肽键的形成，即与E2结合的泛素羧基和靶蛋白赖氨酸侧链的氨基之间形成异肽键，
该反应由泛素连接酶（E3）催化。

当泛素化的靶蛋白其泛素自身的赖氨酸残基也被泛素化时，便形成具有寡聚泛素链的泛素化蛋白。

泛素化标签被蛋白酶体帽识别，并利用ATP水解提供的能量驱动泛素分子的切除和靶蛋白的解折叠，去折叠的蛋白质转移到蛋白酶体的核心腔内被降解。

多聚泛素链解聚行成单体，可重复利用。

（3）细胞质基质中能够降解变性与错误折叠的蛋白质。

（4）细胞质基质中，变性或错误折叠的蛋白质能够在分子伴侣的协助下恢复构象。

分子伴侣是指一类能够协助多肽链正确折叠与分选的蛋白质，且在基因的行为，细胞骨架的组装与细胞信号转导中起重要作用。

eg：hsp 70。