细胞生物学第四章细胞外基质

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。

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。

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。

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。

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》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。

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。