细胞外基质与心血管病
细胞外基质（Extracellular Matrix，ECM）是由成纤维细胞、间质细胞、上皮细胞等体内各种组织和细胞合成和分泌的一类大分子物质。主要分为胶元、非胶元糖蛋白、蛋白聚糖和弹性蛋白等四大类，主要分布和聚集在细胞表面和细胞间质，多成复杂网络结构，故称细胞外基质（间质）。它们是细胞和组织赖以生存、活动和调节的外环境：一方面为细胞和组织提供支持、联结、固定、保水、缓冲等物理性的保护作用，另一方面又是细胞与外环境进行物质交换、信息传递和汇集的中介。它可通过各种信号传递系统，调节细胞生长、增殖、迁移、分化、粘附、代谢、损伤修复、组织重构等各种生理功能。被称为是人体细胞和组织内稳态的主要调节者（The Central Regulator of Cell and Tissue Homeostasis）。
细胞外基质的成分十分复杂，除了各型胶元以外，还有各种粘连蛋白（FN）、层连蛋白（LN）、氨基聚糖（GAG）、蛋白聚糖（PG）、弹性蛋白（Elastin）、内动素（Cytotatin）、血栓结合素（Thrombospondin）、整合素（Integrin）、玻连蛋白（Vitronetin VN）、连结蛋白（Connexins）、钙粘素（Cadherins）、选择素（Selectin）、粘附素（细胞粘合素）、细胞粘合素（Cytotatin）等几十个类别。每一种类别又有几种至十几种亚型。细胞不同产生和分泌的基质成分亦不同；组织不同所含的细胞外基质的成分和比例亦不同；即使同一种细胞，同一种组织，在不同的生理、病理和反应条件下，细胞外基质的成分、结构和构型亦不同；结构和构型不同，细胞外基质的功能和作用亦不同；同一类型的细胞外基质，它还可分解成不同的降解片段，也有不同的生理功能。随着基因和蛋白质组生物学的研究进展，新的细胞外基质分子还在不断诞生，其类型、构型、构像还有更多发现，其功能亦在不断的扩展，构成了一个十分复杂的细胞外基质的网络家族和体系。
细胞外基质虽然来源、成分、分型和功能不同，各司其责，但在结构和功能上，它们又排列有序、疏密相间、相互联结、彼此协同，在细胞间质、组织间隙和器官内，形成各种复杂的相对固定的形式和分层网状结构，形成许多不同的功能结构区域，如在血管，可以形成内膜表面的粘附保护层、内膜下层、基底膜层、内弹力层、外弹力层、血管中层和外层系膜结缔组织等等。每一个结构区域都具有其复杂的成分、结构和各自的功能，形成多重通道、支架、隔栅、巢穴或屏障，保护和调节着血管的完整的功能。细胞外基质来源于器官和组织内的不同细胞。细胞不同，产生和分泌的基质亦不同，如在心脏，肌肉细胞可以产生胶元IV、
VI、层连蛋白和蛋白聚糖等；内皮细胞可以产生胶元I、III、IV、LN和FN；成纤维细胞可以产生胶元I、III、FN、Periostin等。组织和器官内的其它细胞，如炎症免疫细胞亦可产生和分泌多种细胞外基质、细胞和生长因子及其相关的蛋白酶等。但是，在这些细胞当中，成纤维细胞仍然是细胞外基质最主要的来源，尤其是在损伤修复和组织重塑的反应中。
细胞外基质是相对稳定的，无论是可溶性或不溶解的大分子物质，在正常生理条件下都有着相对固定的分布和存在形式。但是，其代谢却十分活跃。它们不断生成，又不断降解，时时刻刻都在“吐故纳新”和“新陈代谢”。其中基质金属蛋白酶（MMPs）和金属蛋白酶抑制物(TIMPs)起着十分重要的作用，现已了解体内约有30多种MMP和20多种TIMP。MMPs可以降解多种胶元和细胞外基质分子；而TIMPs可以与各种MMP结合，抑制MMP的作用，以维持细胞外基质的动态平衡。这样在细胞外和组织间隙形成了一个以细胞外基质为中心的ECM－MMP和TIMP的复杂的、动态的、可调的合成、代谢和功能的支架和网络。这个网络体系还可以与多种细胞因子、生长因子和心血管活性物质相结合，聚集和整合多种细胞信息传递的途径，它不仅可以调节细胞和器官的功能活动，也可以调节各种细胞外基质的生成和分泌，调节MMP和TIMP的表达和作用。共同组成了一个复杂的ECM网络调节体系和细胞、组织和器官活动和赖以生存的“微环境”，以保证细胞、组织和器官的正常功能的实施，应对各种生理和病理刺激的反应。它们是细胞和组织生活和居住的“小区”和“物业管理者”，是细胞内外环境的中介、桥梁和调控场所。
细胞外基质作为细胞和组织内稳态的调节者，它不仅可作为干细胞、前体细胞、体细胞的niches参与各种组织、胚胎、器官的形成、发育、修复和再生，而且它又可作为多种细胞因子、生长因子和生物活性调节因子的整合和信息传递者，在细胞分裂、生长、存活、极性、形态、增殖、分化、迁移、自噬、运动和可塑性中发挥重要作用，从而参与肿瘤、炎症、免疫、神经、老化、遗传、呼吸、泌尿、消化等各种疾病的发生和发展过程，尤其在肿瘤的浸润、转移中发挥重要作用。在心血管系统，它与心血管的发育、血管形成、血管再塑、细胞粘附和血栓形成、内膜下迁移和平滑肌细胞的增殖、肌细胞的收缩舒张、缺氧/再灌损伤、炎症免疫、脂质沉着与斑块形成、血管硬化与心肌纤维化等心血管生理和病理过程都有着密切的联系，从而在高血压、动脉粥样硬化、再狭窄、心肌肥厚、心律失常、心肌梗塞、心功能不全、瓣膜病、先心病、糖尿病等各种心血管病的发病中具有重要意义。
在心血管病时，依心血管病发病的过程，细胞外基质呈现时程性的变化：在发病初期，多表现为ECM网络调节的异常，如生长因子、活性物质、MMP/TIMP的表达变化；进而产
生细胞外基质蛋白表达改变、合成和降解平衡失调，ECM组分比例的变化；继而产生ECM 组成、构型、构像的变化，从而影响ECM的支撑、巢穴、屏障、信息汇聚和传递功能，再引起细胞表型和组织结构的变化，最后产生病理形态和组织器官的损伤，而引起各种严重心血管疾病及其并发症。这种时空性的改变是相互交叉、相互诱导、互为因果、前后互通和循环往复的。不同心血管疾病，即使同一种心血管疾病，不同原因，不同危险因子、不同类型、不同病程，细胞外基质的改变亦是不同的。但是，都有细胞外基质网络调节的变化，都有细胞外基质性质、数量、组成、结构和功能的变化。它们是心血管病发生和发展的一个最重要的病生理基础，亦是诊断和防治心血管病的重要的生物标记物和靶分子，亦是研发心血管新药物的重要靶点和目标。
近20年来，细胞外基质的研究取得了飞速发展和惊人的成就（Science 326：1216，2009; Pharmacol Rev 61:198–223, 2009），但是，鉴于细胞外基质众多的成员，多重的生理功能，复杂的网络调节体系和广泛而重要的病生理意义，细胞外基质的研究还是一个“青少年”。还需要不断深入，不断丰富。无论是分子与结构，合成与代谢，聚合与离散，可溶性与不可溶性，分泌和机制，降解与再利用，信息的整合与传递，组成与相互作用，功能和调节，病生理和临床意义，检测技术和生物工程，防治方法和新药开发都需要进一步研究。新的成员、新的结构、新的功能将不断涌现，细胞外基质的网络调节体系将不断完善，不断发展。
实验4 细胞骨架的显示及观察 姓名：李思露 学号：131140040 一、实验目的 1.掌握用考马斯亮蓝R250染色观察动物和植物细胞骨架的原理和方法。 2.了解免疫荧光法检测细胞成分的原理和方法。 二、实验原理 1.细胞骨架：指真核细胞中的蛋白纤维网架体系。广义的细胞骨架包括细胞核骨架、 细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。狭义的细胞骨架是指细胞质骨架，包括微 管（microtubule，MT）、微丝（microfilament，MF）、中间纤维（intermediated filament，IF）。 2.微管微管是细胞内由微管蛋白形成的直径约 呈放射状向胞质四周扩散，主要确定膜性细 胞器的位置和作为膜泡运输的导管。微管蛋 白有α和β两种。αβ异二聚体沿纵向聚 合成丝，原丝成环状排列形成微管的壁。微管 不稳定，对低温（冷冻）、高压等物理因素及 秋水仙素（微管断裂剂）等化学因素敏感。紫 杉醇可以和微管蛋白多聚体结合，抑制微管解 聚。 3.微丝：真核细胞内是主要由肌动蛋白（actin）组 成的直径为5～7nm的骨架纤丝。主要分布在细胞 质膜的内侧，作用是确定细胞表面特征、并与细胞 运动、收缩、内吞等功能有关。脊椎动物肌动蛋白 分为α、β和γ三种类型，不同种类细胞中肌动蛋 白组成不同。肌动蛋白单体为球形，依次连接成链， 两串肌动蛋白链互相缠绕扭曲成一股微丝。细胞松 弛素B为微丝断裂剂。 4.中间纤维：直径介于微丝和微管之间（7~11nm）、由多种不同蛋白组成的细胞骨架
（1）了解细胞骨架与细胞各种功能行使之间的关系。 （2）了解理化因素是否通过影响细胞骨架对细胞功能产生影响，以便趋利避害。 （3）鉴定发育中的细胞及肿瘤的来源。 6. 显示细胞骨架的常用方法：考马氏亮蓝染色法、免疫荧光染色法、鬼笔环肽标记法。 （1）考马斯亮蓝染色法原理及特点 原理：用去垢剂Triton X-100处理细胞适宜 时间，可以溶解膜脂，并与大部分非骨架蛋白 疏水区结合而将其溶解，剩下的纤维状细胞骨 架蛋白比较稳定而不被溶解，然后用蛋白染料 考马斯亮蓝染色即可显示其结构。 特点：非特异蛋白染色，不能区分微管、微丝、 中间纤维 （2）免疫荧光染色法原理及特点 原理：用TritonX-100处理固定处理过 的细胞，可增加细胞膜通透性，使抗体 能够进入细胞内与细胞骨架蛋白结合。接 着用荧光素标记的抗骨架蛋白抗体便可通 过直接免疫荧光法或间接免疫荧光法显示 骨架。 特点：特异显示各种骨架蛋白 （3）鬼笔环肽标记法原理及特点 原理：鬼笔环肽可特异性地结合肌动蛋白， 因此，用荧光素标记的鬼笔环肽可以显示 微丝。 特点：灵敏，能特异显示微丝。 三、 实验材料、试剂及用品 （一） 材料： 洋葱 （二） 试剂 （1）M-缓冲液。 （2）6mM 磷酸盐缓冲液（pH6.8）。 （3）含1%TritonX-100的M-缓冲液。 （4）用M-缓冲液配制的3.0%戊二醛。
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。蛋白聚糖是由氨基聚糖和核心蛋白（透明质酸除外）共价结合形成的巨分子糖蛋白。因其在不同组织中的分布和存在形式的差异而发挥不同的生物学功能。非胶原糖蛋白主要有层黏连蛋白和纤连蛋白两大类。纤连蛋白包括血浆纤连蛋白和细胞纤连蛋白两种类型，是一类由两个或两个以上肽链形成的二聚体或多聚体，主要功能是介导细胞黏着，促进细胞的迁移与分化等。层黏连蛋白是由一条重链（α链）和两条轻链（β链和γ链）组成，并通过二硫键交联结合成非对称的十字形异构三聚体，其具有保持细胞间粘附以及细胞极性的作用。 细胞外基质不仅对组织细胞赋予支持、保护和营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、识别、黏着和迁移等基本生命活动密切相关。 2 与细胞外基质相关的遗传病 2.1 赫勒氏综合征赫勒氏综合征(Hurler syndrome)黏多糖贮存症IH型，是由Hurler于1919年首先报道的一种常染色体隐性遗传病。患者会出现角膜的湿润混浊，生长发育迟缓，肝脾肿大，常伴有严重的关节障碍和智力障碍等症状，患者的皮肤粗厚，尤其是上肢、胸部及指趾皮肤呈结节样增厚。患者还容易发生气道阻塞等呼吸道问题，在治疗不及时的情况下，儿童患者会因呼吸道疾病而在十岁前就死亡。研究显示，该病的发病机制是机体缺乏α-L-艾杜糖醛酸酶（IDUA酶）导致氨基聚糖中的硫酸皮肤素和硫酸肝素降解受阻，并在体内堆积[1]。研究还发现，编码IDUA酶的基因定位于4p16.3，全长19kb，共包含14个外显子和13个内含子，正是该区域基因的突变导致了该病的发生。目前针对赫勒氏综合征的治疗包括骨髓移植(尽可能减少粘多糖的进一步堆积)、酶替代疗法(采用外源补充IDUA)和基因疗法（包括正确基因替代疗法和原位修复IDUA基因疗法）。这几种
细胞有丝分裂过程中微丝、微管、中间纤维这些细胞骨架 是如何动态调控的？ 有丝分裂，又称为间接分裂，特点是有纺锤体和染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物。有丝分裂过程是一个连续的过程，为了便于描述人为地划分为六个时期：间期，以及前、前中期、中期、后期和末期这5个分裂期。细胞骨架是指真核细胞中由微管、微丝和中间纤维组成的高度动态变化的蛋白质纤维网络结构。大量研究结果表明，细胞骨架在细胞周期进程中扮演着重要角色，尤其是微管骨架和微丝骨架直接参与有丝分裂器的组装及胞质分裂的发生。 在讨论微管，微丝，中间纤维这些细胞骨架在有丝分裂过程中的变化前，要明确在细胞分裂过程中，哪些细胞结构由骨架组成。微管主要以纺锤丝存在，变化就是纺锤丝从细胞两极不断延伸，形成动粒微管和极微管，将染色体拉向细胞两极。微丝可以形成细胞分裂环，参与细胞分裂。中间纤维参与核膜中核纤层的构成，变化就是在分裂前期解聚，在末期聚合形成核膜。 1.微管 微管、微丝是分布在细胞质基质中蛋白纤维网架系统，微管是由微管蛋白组装成的长管状结构,在细胞内呈网状或束状分布,参与纺锤体、中心体、神经元轴突等结构。 图1 染色体运动机制示意图 1.1中心体复制 中心体与微管装配和细胞分裂密切相关，由一对位于细胞中央的中心粒和周围的无定型物质构成，中心粒成圆筒状，圆筒壁由9组三联管构成，分α和β微管蛋白，圆筒的周围有γ蛋白等。中心体连同四射的微管构成“星体”。中心体在间期的G1期末开始复制，S期结束，G2期开始向两级分开。 1.2纺锤体组装及分裂极确立
间期时，微管与胞质中可溶性微管蛋白池相对较慢地交换微管蛋白。有丝分裂开始时，间期的微管网络分解，并被新的纺锤体微管群所代替，这种新的纺锤体微管群动态变化速率是间期细胞骨架中的物管动态变化速率的4-100倍[1]。间期复制的中心体在前期由马达蛋白驱使由中间移向两极。然后负责正向运动的马达蛋白将纺锤体拉长，这样两个中心体逐渐分离。当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，两对中心粒之间已经形成了完整的纺锤体微管，即在两者之间形成了纺锤体，同时确定了分裂极。 1.3染色体移动 纺锤体主要由中心体发出的微管和微管结合蛋白蛋白组成，每根微管都具有极性，负极的一端插入纺锤体极，正极一端从极处向外伸出，有丝分裂过程中纺锤体能够将姐妹染色单体拉向两极[2]。有丝分裂前中期纺锤体微管向细胞核内部侵入，与染色体的着丝点结合，牵引染色体运动。中期染色体排列到赤道面上，极面观染色体呈辐射状排列。 从中心体发出的微管有三种：动粒微管、极体微管、星体微管。动粒微管，连接在着丝点上，着丝点上具有马达蛋白，负责将染色体牵引到纺锤体上。星体微管，末端结合有马达分子，负责两极的分离，同时确定纺锤体纵轴的方向。极体微管，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有马达分子，负责将两极推开。 图2 纺锤体 1.4染色体的分离 染色体的分离是在微管与马达分子的共同作用下实现的。有丝分裂后期染色体分离过程存在后期A和后期B两阶段的假说，后期A指染色体向两极移动的过程，这个过程中连接染色体的微管在着丝点处去组装而缩短，在分子马达的作用下染色体向两极移动。后期B指两极间距离拉大的过程，这个过程中这个过程中极体微管延长，结合在极体微管重叠部分的马达蛋白提供动力，推动两极分离；且星体微管因为去组装而缩短，结合在星体微管正极的马达蛋白牵引两极距离加大。后期A的可能机制:微管蛋白与动粒蛋白有亲和性，微管的正端与动粒的外层可以直接接触，并在此发生去组装。在分子马达的作用下，驱动微管上的动力蛋白向两极移动，从而带动染色体移动。后期B的可能机制:极性微管由于在正端聚合而延长，这时位于两极的极性微管搭桥处的微管重叠部分的马达蛋白提供动力，推动重叠部分的微管滑动，使两极分离。另外，锚定于细胞膜下骨架上的星体微管也会发生去组装而缩短，使两极距离进一步加大。
第十三章细胞增殖及其调控 1 什么是细胞周期？简述细胞周期各时相及其主要事件。 答：细胞周期: 是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。 细胞周期各时相的生化事件： ①G1期：DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，但不合成DNA； ②S期: 开始合成DNA和组蛋白；在真核细胞中新和成的DNA立即与组蛋白结合，组成核小体串珠结构； ③G2期:主要大量合成ATP、RNA和蛋白质，包括微管蛋白和成熟促进因子等； ④M期: 为细胞分裂期，一般包括前期，中期，后期，末期4个时期。 2 细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有何生物学意义？ 答：细胞将染色体排列到赤道板上的机制可以归纳为牵拉假说和外推假说。 ①牵拉假说：染色体向赤道面方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果。动力微管越长，拉力越大，当来自两级的动粒微管拉力相等时，即着丝粒微管形成的张力处于动态平衡时，染色体即被稳定在赤道面上； ②外推假说：染色体向赤道方向移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，推力驱动染色体移到并稳定在赤道板上。 染色体排列到赤道板上具有重要的生物学意义，染色体排列到赤道板后，Mad2和Bub1消失，才能启动细胞分裂后期，并为染色体成功分开并且平均分配向两极移动做准备。 3 细胞周期有哪些主要检验点？各起何作用？ 答：细胞周期有以下主要检验点： ①G1/S期检验点：检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制，作用是仿制DNA损伤或是突变的细胞进入S期； ②S期检验点：检验DNA复制是否完毕，DNA复制完毕才能进入G2期； ③G2/M期检验点：DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂，作用是使得细胞有充足的时间将损伤的DNA得以修复； ④中-后期检验点：纺锤体组装的检验，作用是抑制着丝点没有正确连接到纺锤体上的染色体，确保纺锤体正确组装。 4、细胞周期时间是如何测定的? 答：测定细胞周期的方法很多，有同位素标记法、细胞计数法等，其中标记有丝分裂百分率法是常用的一种测定方法。 标记有丝分裂百分率法的原理是对测定细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标记细胞，通过统计标记有丝分裂百分数的办法来测定细胞周期。 实验中常用的方法是BrdU渗入测定细胞周期的方法。BrdU（5-溴脱氧尿嘧啶核苷）加入培养基后，可做为细胞DNA复制的原料，经过两个细胞周期后，细胞中两条单链均含BrdU 的DNA将占l/2，反映在染色体上应表现为一条单体浅染。如经历了三个周期，则染色体中约一半为两条单体均浅染，另一半为一深一浅。细胞如果仅经历了一个周期，则两条单体均深染。计算分裂相中各期比例，可算出细胞周期的值。 5、细胞周期同步化有哪些方法? 比较其优缺点? 答：①自然同步化：自然界存在的细胞周期同步化过程。 ②人工同步化包括人工选择同步化和人工诱导同步化两种方法，比较如下：
细胞外基质与心血管病 细胞外基质（Extracellular Matrix，ECM）是由成纤维细胞、间质细胞、上皮细胞等体内各种组织和细胞合成和分泌的一类大分子物质。主要分为胶元、非胶元糖蛋白、蛋白聚糖和弹性蛋白等四大类，主要分布和聚集在细胞表面和细胞间质，多成复杂网络结构，故称细胞外基质（间质）。它们是细胞和组织赖以生存、活动和调节的外环境：一方面为细胞和组织提供支持、联结、固定、保水、缓冲等物理性的保护作用，另一方面又是细胞与外环境进行物质交换、信息传递和汇集的中介。它可通过各种信号传递系统，调节细胞生长、增殖、迁移、分化、粘附、代谢、损伤修复、组织重构等各种生理功能。被称为是人体细胞和组织内稳态的主要调节者（The Central Regulator of Cell and Tissue Homeostasis）。 细胞外基质的成分十分复杂，除了各型胶元以外，还有各种粘连蛋白（FN）、层连蛋白（LN）、氨基聚糖（GAG）、蛋白聚糖（PG）、弹性蛋白（Elastin）、内动素（Cytotatin）、血栓结合素（Thrombospondin）、整合素（Integrin）、玻连蛋白（Vitronetin VN）、连结蛋白（Connexins）、钙粘素（Cadherins）、选择素（Selectin）、粘附素（细胞粘合素）、细胞粘合素（Cytotatin）等几十个类别。每一种类别又有几种至十几种亚型。细胞不同产生和分泌的基质成分亦不同；组织不同所含的细胞外基质的成分和比例亦不同；即使同一种细胞，同一种组织，在不同的生理、病理和反应条件下，细胞外基质的成分、结构和构型亦不同；结构和构型不同，细胞外基质的功能和作用亦不同；同一类型的细胞外基质，它还可分解成不同的降解片段，也有不同的生理功能。随着基因和蛋白质组生物学的研究进展，新的细胞外基质分子还在不断诞生，其类型、构型、构像还有更多发现，其功能亦在不断的扩展，构成了一个十分复杂的细胞外基质的网络家族和体系。 细胞外基质虽然来源、成分、分型和功能不同，各司其责，但在结构和功能上，它们又排列有序、疏密相间、相互联结、彼此协同，在细胞间质、组织间隙和器官内，形成各种复杂的相对固定的形式和分层网状结构，形成许多不同的功能结构区域，如在血管，可以形成内膜表面的粘附保护层、内膜下层、基底膜层、内弹力层、外弹力层、血管中层和外层系膜结缔组织等等。每一个结构区域都具有其复杂的成分、结构和各自的功能，形成多重通道、支架、隔栅、巢穴或屏障，保护和调节着血管的完整的功能。细胞外基质来源于器官和组织内的不同细胞。细胞不同，产生和分泌的基质亦不同，如在心脏，肌肉细胞可以产生胶元IV、
一、细胞通过哪些方式产生社会联系？细胞社会联系有何生物学意 义？ 细胞黏着、细胞连接、细胞通讯以及细胞与胞外基质的相互作用，构成复杂的细胞社会。细胞社会联系在胚胎发育、组织构建等过程中尤为重要。细胞的社会联系体现在细胞与细胞间、细胞与胞外环境甚至机体间的相互作用、相互制约和相互依存。在胚胎发育中，胚胎细胞通过细胞社会的联系彼此交流信息，以决定细胞的行为和命运，包括结构和功能分化、位置以及生死抉择等。细胞社会联系是组织建成、维持及修复的最主要保障。神经细胞、免疫细胞以及内分泌细胞通过社会性联系，共同参与并维持机体的稳态平衡。 二、细胞连接有哪几种类型，各有什么功能？ 动物细胞有三种类型的连接∶紧密连接,粘着连接,间隙连接，每一种连接都具有独特的功能∶封闭(紧密连接)、粘着(斑形成连接)和通讯(间隙连接)。这三种类型的细胞连接中,粘着连接最为复杂,并且易同细胞粘着相混淆。根据粘着连接在连接中所涉及的细胞外基质和细胞骨架的关系又分为四种类型:桥粒、半桥粒、粘着带和粘着斑。 三、细胞黏着分子与胞外基质成分有哪些，分别有什么功能？ 细胞黏着分子可大致分为五类：钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素。钙粘素，选择素，免疫球蛋白超家族，整合素，透明质酸粘素 钙粘素的作用主要有以下几个方面： 1．介导细胞连接，在成年脊椎动物，E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要CAM，是粘合带的主要构成成分。桥粒中的钙粘素就是desmoglein及desmocollin。 2．参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织（尤其是上皮及神经组织）的构筑有重要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可决定胚胎细胞间
第十七章生物氧化 一、选择题 ⒈关于生物氧化，下列叙述错误的是（） A、生物氧化与体外燃烧的化学本质相同； B、厌氧生物不具有生物氧化功能； C、生物氧化不一定同 磷酸化偶联；D、在细胞外也能进行生物氧化；E、生物氧化最本质的特征是有电子的得失 ⒉关于电子传递链，下列叙述错误的是（） A、NADPH中的氢也可以进入呼吸链氧化； B、1分子铁硫中心（2Fe-2S）每次传递2个电子； C、NADH 脱氢酶是一种黄素蛋白；D、各种细胞色素的吸收光谱均不同；E、在某些情况下电子传递不一顶与磷酸化偶联 ⒊关于氧化磷酸化，下列叙述错误的是（） A、电子传递复合物II不与磷酸化偶联； B、动力势是H+回到膜内的动力； C、解偶联剂不能阻抑电 子传递；D、F1-ATP酶有合成及水解ATP双功能；E、氧化是放能过程，磷酸化是吸能过程 ⒋关于线粒体穿梭系统，下列叙述错误的是（） A、线粒体内膜上有两种NADH脱氢酶分别以FMN和FAD为辅基； B、每对氢经过磷酸甘油酸或苹果酸 穿梭系统进入呼吸炼均能产生3个ATP；C、苹果酸进入线粒体内必须有膜上交换体协助；D、ATP 或ADP穿越线粒体内膜需由腺苷酸转位酶催化；E、Pi离子可与OH-交换进入线粒体 ⒌ F1F0-ATPase的活性中心位于（） A、α亚基； B、β亚基； C、γ亚基； D、δ亚基； E、ε亚基； ⒍下列哪一种物质最不可能通过线粒体内膜？（） A、Pi； B、苹果酸； C、柠檬酸； D、丙酮酸； E、NADH ⒎可作为线粒体内膜标志酶的是（） A、苹果酸脱氢酶； B、柠檬酸合成酶； C、琥珀酸脱氢酶； D、单胺氧化酶； E、顺乌头酸酶 ⒏将离体的线粒体放在无氧的环境中，经过一段时间后，其内膜上的呼吸链的成分将会完全以还原 形式存在，这时如果忽然通入氧气，试问最先被氧化的将是内膜上的哪一种复合体？（） A、复合体I； B、复合体Ⅱ； C、复合体Ⅲ； D、复合体Ⅳ； E、复合体Ⅴ ⒐如果质子不经过F1F0-ATP合成酶回到线粒体基质，则会发生（） A、氧化； B、还原； C、解偶联； D、紧密偶联； E、主动运输 ⒑在离体的完整的线粒体中，在有可氧化的底物的存在下，加入哪一种物质可提高电子传递和氧气摄入量？（） A、NADH； B、更多的TCA循环的酶； C、ADP； D、FADH2； E、氰化物 ⒒下列化合物中，除了哪一种以外都含有高能磷酸键？（） A、NAD+； B、ADP； C、NADPH； D、FMN； E、磷酸烯醇式丙酮酸 ⒓下列反应中，哪一步伴随着底物水平的磷酸化反应（） A、葡萄糖→葡萄糖-6-磷酸； B、甘油-1，3-二磷酸→甘油-3-二磷酸； C、柠檬酸→α酮戊二酸； D、琥珀酸→延胡索酸； E、苹果酸→草酰乙酸 ⒔乙酰CoA彻底氧化过程中的P/O值是（） A、2.0； B、2.5； C、3.0； D、3.5； E、4.0； ⒕肌肉组织中肌肉收缩所需要的大部分能量以哪种形式贮存？（） 1
BD BioCoat TM细胞外基质 细胞与细胞外基质的相互作用对细胞行为的调节起着重要的作用，可促进细胞的增殖与分化。BD的不同细胞外基质成分为细胞提供模拟体内的细胞环境，可用于细胞的形态、生化功能、迁移或侵袭及基因表达等研究。 BD Matrigel TM基底膜基质 促进多种细胞的分化 形成基底膜三维胶质结构 提高人肿瘤细胞在裸鼠上的生长速度 建立评估肿瘤细胞侵袭能力的模型 BD Matrigel是从富含胞外基质蛋白的EHS小鼠肿瘤中提取出基底膜基质，其主要成分有层粘连蛋白、Ⅳ型胶原、巢蛋白、硫酸肝素糖蛋白，还包含生长因子和基质金属蛋白酶等。在室温条件下，Matrigel聚合形成具有生物学活性的三维基质，模拟体内细胞基底膜的结构、组成、物理特性和功能，有利于体外细胞的培养和分化，可用于对细胞形态、生化功能、迁移、侵染和基因表达等的研究。 BD Matrigel基底膜基质形成的三维培养基质，可促进上皮细胞、肝细胞、Sertoli细胞、黑色素瘤细胞、血管内皮细胞、甲状腺细胞及毛囊细胞等的贴壁与分化。同时，Matrigel还能影响乳腺上皮细胞的蛋白表达，支持外周神经的新生和牛输卵管上皮细胞的分化。 不同配方的BD Matrigel可以满足不同的实验要求。低生长因子（GFR）的Matrigel基底膜基质适用于对基质成分要求严格的实验，如细胞信号通路和细胞因子的研究等。不含酚红的Matrigel适用于荧光检测或显色反应等分析。高浓度的Matrigel适用于研究血管生成、肿瘤细胞迁移和体内肿瘤模型的建立等。 产品描述数量特点货号报价 5ml标准型356234 1880 BD Matrigel TM基质基底膜 BD Matrigel TM Basement Membrane matrix 10ml354234 3320 5×10ml356235 14940 10ml高浓度（HC）354248 5200 10ml标准型356237 3360 BD Matrigel TM基底膜基质，无酚红 BD Matrigel TM Matrix Phenol Red-free 10ml高浓度（HC）354262 6000 5ml标准型356230 2560 BD Matrigel TM基底膜基质,低生长因子 Growth factor reduced(GFR)Matrigel matrix 10ml标准型354230 4608 10ml高浓度（HC）354263 6320 BD Matrigel TM基底膜基质,GFR，无酚红10ml标准型356231 3600 来源：EHS小鼠肿瘤
细胞外基质（Extracellular Matrix， ECM）是由成纤维细胞、间质细胞、上皮细胞等体内各种组织和细胞合成和分泌的一类分布和聚集在细胞表面和细 胞间质的大分子物质所构成的复杂网络结构，故称细胞外基质（间质），是细胞和组织赖以生存、活动和调节的外环境。 主要作用：一方面为细胞和组织提供支持、联结、固定、保水、缓冲等物理性的保护作用，另一方面又是细胞与外环境进行物质交换、信息传递和汇集的中介。它可通过各种信号传递系统，调节细胞生长、增殖、迁移、分化、粘附、代谢、损伤修复、组织重构等各种生理功能。被称为是人体细胞和组织内稳态的主要调节者（The Central Regulator of Cell and Tissue Homeostasis）。 细胞外基质的成分十分复杂，除了各型胶原以外，还有各种粘连蛋白（FN）、层连蛋白（LN）、氨基聚糖（GAG）、蛋白聚糖（PG）、弹性蛋白（Elastin）、内动素（Cytotatin）、血栓结合素（Thrombospondin）、整合素（Integrin）、玻连蛋白（Vitronetin VN）、连结蛋白（Connexins）、钙粘素（Cadherins）、选择素（Selectin）、粘附素（细胞粘合素）、细胞粘合素（Cytotatin）等几十个类别。每一种类别又有几种至十几种亚型。 细胞不同产生和分泌的细胞外基质成分亦不同；组织不同所含的细胞外基质的成分和比例亦不同；即使同一种细胞，同一种组织，在不同的生理、病理和反应条件下，细胞外基质的成分、结构和构型亦不同；结构和构型不同，细胞外基质的功能和作用亦不同。随着基因和蛋白质组生物学的研究进展，新的细胞外基质分子还在不断诞生，其类型、构型、构像还有更多发现，其功能亦在不断的扩展，构成了一个十分复杂的细胞外基质的网络家族和体系。 细胞外基质虽然来源、成分、分型和功能不同，各司其责，但在结构和功能上，它们又排列有序、疏密相间、相互联结、彼此协同，在细胞间质、组织间隙和器官内，形成各种复杂的相对固定的形式和分层网状结构，形成许多不同的功能结构区域，如在血管，可以形成内膜表面的粘附保护层、内膜下层、基底膜层、内弹力层、外弹力层、血管中层和外层系膜结缔组织等等。每一个结构区域都具
第十二章 细胞骨架 cytoskeleton 掌握细胞骨架的基本概念；熟悉广义的细胞骨架的组成成分及其结构特点和功能。 1928 Koltzoff 纤维状结构 细胞骨架原始概念 1963 Slauterback 水螅刺细胞 戊二醛 微管 细胞骨架 狭义：细胞质骨架 微管 纤丝: 微丝、中间丝、粗丝 广义的细胞骨架 特点：弥散性、整体性、变动性 微管、纤丝 ? Microtubules are rigid tubes composed of subunits the protein tubulin. ? Microfilaments are solid ,thinner structures comoposed of the protein actin. ? Intermediate filaments are tough,ropelike fibers composed of a variety of related proteins. 细胞骨架的功能 ◆作为支架(scaffold)，形成细胞链接 ◆在细胞内形成一个框架(framework)结构 ◆维持细胞器的空间定位，为细胞内的物质和细胞器的运输运动提供机械支持 ◆为细胞的位置移动提供力 ◆为信使RNA 提供锚定位点，促进 mRNA 翻译成多肽 ◆是细胞分裂的机器 ◆参与信号转导 一. 微管 Micro-tubule, MT （一）形态结构 ◆微管是由微管蛋白异源二聚体为基本构件,螺旋盘绕形成微管的壁 核基质 核纤层-核孔复合体体系 染色体骨架 胶原 非胶原糖蛋白 氨基聚糖和蛋白聚糖 弹性蛋白 微管 纤丝 中间丝 粗丝 细胞外基质 细胞膜骨架 细胞质骨架 细胞核骨架 细胞骨架
细胞间质和细胞外基质的联系与区别 细胞间质是由细胞产生的不具有细胞形态和结构的物质，它包括纤维、基质和流体物质（组织液、淋巴液、血浆等）。细胞间质对细胞起着支持、保护、连结和营养作用，参与构成细胞生存的微环境，也就是说细胞间质是细胞的生活环境。 细胞外基质不只具有连接、支持、保水、抗压及保护等物理学作用，而且对细胞的基本生命活动发挥全方位的生物学作用。 1．影响细胞的存活、生长与死亡 正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性。例如，上皮细胞及内皮细胞一旦脱离了细胞外基质则会发生程序性死亡。此现象称为凋亡。 不同的细胞外基质对细胞增殖的影响不同。例如，成纤维细胞在纤粘连蛋白基质上增殖加快，在层粘连蛋白基质上增殖减慢；而上皮细胞对纤粘连蛋白及层粘连蛋白的增殖反应则相反。肿瘤细胞的增殖丧失了定着依赖性，可在半悬浮状态增殖。 2．决定细胞的形状 体外实验证明，各种细胞脱离了细胞外基质呈单个游离状态时多呈球形。同一种细胞在不同的细胞外基质上粘附时可表现出完全不同的形状。上皮细胞粘附于基膜上才能显现出其极性。细胞外基质决定细胞的形状这一作用是通过其受体影响细胞骨架的组装而实现的。不同细胞具有不同的细胞外基质，介导的细胞骨架组装的状况不同，从而表现出不同的形状。3．控制细胞的分化 细胞通过与特定的细胞外基质成分作用而发生分化。例如，成肌细胞在纤粘连蛋白上增殖并保持未分化的表型；而在层粘连蛋白上则停止增殖，进行分化，融合为肌管。 4．参与细胞的迁移 细胞外基质可以控制细胞迁移的速度与方向，并为细胞迁移提供“脚手架”。例如，纤粘连蛋白可促进成纤维细胞及角膜上皮细胞的迁移；层粘连蛋白可促进多种肿瘤细胞的迁移。细胞的趋化性与趋触性迁移皆依赖于细胞外基质。这在胚胎发育及创伤愈合中具有重要意义。细胞的迁移依赖于细胞的粘附与细胞骨架的组装。细胞粘附于一定的细胞外基质时诱导粘着斑的形成，粘着斑是联系细胞外基质与细胞骨架“铆钉”。 由于细胞外基质对细胞的形状、结构、功能、存活、增殖、分化、迁移等一切生命现象具有全面的影响，因而无论在胚胎发育的形态发生、器官形成过程中，或在维持成体结构与功能完善（包括免疫应答及创伤修复等）的一切生理活动中均具有不可忽视的重要作用。 两者一个是生存环境，一个则是对生命活动有更深的影响。
第六章细胞连接与细胞外基质答案 一、名词解释 1、细胞连接：多细胞生物题的细胞已经丧失了某些独立性，而作为一个紧密连接的整体进行生命活动，为达到各细胞的统一和促进细胞间所必需的联系，相邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结构。 2、tight junction：紧密连接位于上皮细胞顶部侧壁，是由一系列跨膜蛋白和外周蛋白相互作用而形成的一个复杂的蛋白体系，多呈带状分布，具有维持细胞极性和通透性屏障作用。 3、锚定连接：是由一个细胞的骨架系统成分与相邻细胞的骨架成分或细胞外基质相连接而成的结构。根据起参与连接的细胞骨架成分，将锚定连接分为两类，一类是与肌动蛋白丝相连的，包括黏合带、黏合斑及隔状连接。另一类是与中间丝相连的，包括桥粒和半桥粒。 4、桥粒：是细胞内中间丝的锚定位点，它在细胞间形成钮扣式结构，将相邻细胞铆接在一起。桥粒连接处相邻细胞膜间的间隙约30nm，质膜的胞质侧有一致密斑，其成分为细胞内附着蛋白。桥粒斑上有中间纤维相连。通过桥粒，相邻细胞内的中间纤维连成了一个广泛的细胞骨架网络。 5、gap junction：间隙连接的基本单位为连接子。每个连接子是由6个连接蛋白环绕而成，中央形成直径约为1．5nm的亲水性低电阻通道。相邻细胞膜上的连接子对接便形成胞间连接，间隙连接常呈斑块状，一个间隙连接斑块内可含有几个甚至成千上万对连接子。 6、extracellular matrix：细胞外基质是由细胞分泌到细胞外空间的分泌蛋白和多糖类物质构成的精密有序的网络结构。细胞通过细胞外基质行使多种功能，两者之间相互依存，使细胞与细胞、细胞与基膜之间紧密联系，构成了各种组织与器官，使之成为一个完整的有机体。 二、选择题 【A1型题】 1、C 2、B 3、E 4、B 5、C 6、B 7、E 8、E 9、B10、B 11、A 12、C 13、C14、D 15、B 16、A 17、B 18、B 【A2型题】 1、A 2、E 3、E 4、C 5、C 【B型题】 1、B 2、A 3、D 4、C 5、E 6、A 7、E 8、E 9、A10、A11、C12、C13、B14、D15、D 【C型题】 1、C 2、D 3、A 4、B 【X型题】 1、ADE 2、ABCE 3、ACD 4、ABCDE 三、填空题 1、封闭连接锚定连接通讯连接 2、中间纤维肌动蛋白 3、间隙连接胞间连丝化学突触 4、桥粒半桥粒黏着带黏着斑 5、胶原蛋白和弹性蛋白氨基聚糖和蛋白聚糖层黏连蛋白和纤黏连蛋白 6、氨基己糖糖醛酸 7、细胞骨架细胞骨架细胞外基质 8、连接子6个连接蛋白环绕 9、氨基聚糖核心蛋白 四、判断题
细胞骨架 细胞骨架（cytoskeleton）是指真核细胞中的蛋白纤维网络结构。发现较晚，主要是因为一般电镜制样采用低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到20世纪60年代后，采用戊二醛常温固定，才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。 细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动（图9-1），如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白细胞的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。 细胞骨架由微丝（microfilament）、微管（microtubule）和中间纤维（intemediate filament）构成。微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。微管确定膜性细胞器 （membrane-enclosed organelle）的位置和作为膜泡运输的导轨。中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。 微丝、微管和中间纤维位于细胞质中，又称胞质骨架，它们均由单体蛋白以较弱的非 共价键结合在一起，构成纤维型多聚体，很容易进行组装和去组装，这正是实现其功能所必需的特点。 广义的细胞骨架还包括核骨架（nucleoskeleton）、核纤层（nuclear lamina）和细胞外基质（extracellular matrix），形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。
图9-1 细胞骨架的主要功能（图片来自G. Karp 2002） 第一节微丝 微丝（microfilament，MF）是由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤维，又称肌动蛋白纤维actin filament。微丝和它的结合蛋白（association protion）以及肌球蛋白（myosin）三者构成化学机械系统，利用化学能产生机械运动。 一、分子结构 根据等电点的不同可将高等动物细胞内的肌动蛋白分为3类，α分布于各种肌肉细胞中，β和γ分布于肌细胞和非肌细胞中。 肌动蛋白纤维是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，状如双线捻成的绳子（图9-2、3），肌动蛋白的单体为球形分子，称为球形肌动蛋白G-actin(globular actin)，它的多聚体称为纤维形肌动蛋白F-actin (fibrous actin)。
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。三股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即原胶原。 原胶原分子间通过侧向共价交联，相互呈阶梯式有序排列聚合成直径50~200nm、长150nm至数微米的原纤维，在电镜下可见间隔67nm的横纹。胶原原纤维中的交联键是由侧向相邻的赖氨酸或羟赖氨酸残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而形成的。 原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。胚胎及新生儿的胶原因缺乏分子间的交联而易于抽提。随年龄增长，交联日益增多，皮肤、血管及各种组织变得僵硬，成为老化的一个重要特征。 人α1（Ⅰ）链的基因含51个外显子，因而基因转录后的拼接十分复杂。翻译出的肽链称为前α链，其两端各具有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。三条前α链的C端前肽借二硫键形成链间交联，使三条前α链“对齐”排列。然后从C端向N端形成三股螺旋结构。前肽部分则呈非螺旋卷曲。带有前肽的三股螺旋胶原分子称为前胶原（procollagen）。胶原变性后不能自然复性重新形成三股螺旋结构，原因是成熟胶原分子的肽链不含前肽，故而不能再进行“对齐”排列。 前α链在粗面内质网上合成，并在形成三股螺旋之前于脯氨酸及赖氨酸残基上进行羟基化修饰，脯氨酸残基的羟化反应是在与膜结合的脯氨酰-4羟化酶及脯氨酰-3羟化酶的催化下进行的。维生素C是这两种酶所必需的辅助因子。维生素C缺乏导致胶原的羟化反应不能充分进行，不能形成正常的胶原原纤维，结果非羟化的前α链在细胞内被降解。因而，膳食中缺乏维生素C可导致血管、肌腱、皮肤变脆，易出血，称为坏血病。 二、纤粘连蛋白（fibronectin，FN） FN是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物，分子含糖4.5－9.5％，糖链结构依组织细胞来源及分化状态而异。FN可将细胞连接到细胞外基质上（图10-5）。
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
抗菌肽的作用机理 研究表明，抗菌肽的作用机理分为两种，即膜结构破坏型机制和非膜结构破坏型机制。 1. 膜结构破坏型机制 膜结构破坏型机制被广泛认为是抗菌肽的主要作用机理，该机制认为带阳离子的抗菌肽具有膜结合活性。细胞壁上的镁离子能被抗菌肽取代，然后与负电性的脂多糖紧紧结合或者中和细胞壁上某一区域的电荷，导致细胞壁结构变形，抗菌肽可以穿过细胞壁，然后通过静电作用结合到细胞膜表面，随后抗菌肽疏水尾部插入细胞膜中的疏水区域[4]，穿过细胞外膜，然后通过以下三种方式杀死细菌[5]：（1）形成离子通道。抗菌肽在细胞膜表面聚集到一定程度后，以垂直方式重新定位作用于细胞膜，从而形成有规则结构的离子通道，破坏细胞膜的完整性，导致胞内大量的K+和内容物外流；（2）毯式学说。抗菌肽先是聚集在膜的表面，多个肽分子形成肽聚体，直至触发浓度，肽聚体相互协作，向内部塌陷，毁坏了膜屏障。（3）抗菌肽穿过细胞膜或核膜，定位于细胞内相应的位点，作用于胞内大分子，如DNA、RNA和蛋白质分子，可导致其合成受抑制，阻碍或抑制细胞组分的合成，影响代谢从而引起细胞死亡。 2．非膜结构破坏型机制 研究表明，有些抗菌肽能够通过复杂的机制抑制靶细胞壁组分的合成，或是破坏细胞壁结构，从而杀死靶细胞，有些抗菌肽可以通过抑制细胞呼吸、抑制细胞外膜蛋白的合成杀死细菌[6]。如溶菌酶就是一种通过非膜结构破坏机制抑制细菌的抗菌肽，其作用机理主要有两种，一是溶菌酶水解细胞中的β-1，4糖苷键，破坏了细胞壁结构使细胞壁出现部分缺失，失去了对细胞的保护作用，细胞质解体出现空腔；另外一种作用是溶菌酶通过渗透进入细胞内，吸附细胞内带有阴离子的细胞质，并发生絮凝作用，扰乱细胞正常的生理活动，从而杀灭细菌[7]。 四、抗菌肽的临床意义 目前对抗菌肽的研究结论主要有以下几点： 1．先天进化形成的生物古老的防御机制，是除表皮和粘膜之外的机体第二道免疫防线。 2．刺激免疫因子，激活细胞免疫( T细胞)和体液免疫(B细胞), 促进化学因子的表达和辅助淋巴细胞的增殖反应，提高机体的免疫水平，清除病原。 3．趋化T细胞、单核细胞、中性粒细胞在病变部位大量积聚，增强单核细胞、中性粒细胞等吞噬功能。 4．促进巨噬细胞及激活的淋巴细胞的凋亡。 5．增强T 辅助淋巴细胞的增殖反应和对特异性抗原的免疫应答。 6．抑制细菌产物(如脂多糖、脂壁酸) 诱导产生对宿主有害的细胞因子,避免内毒素血症。