液基细胞学检测都有什么

第七节　细胞外基质

大纲要求

1．掌握细胞外基质的概念及主要成分。

2．了解胶原及弹性蛋白的结构特点及组成。

3．掌握非胶原糖蛋白中纤连蛋白与层粘连蛋白的概念及作用。

4．掌握氨基聚糖与蛋白聚糖的概念及区别。

5．了解细胞外基质与细胞的相互作用。

重点和难点

1．重点

（1）细胞外基质的主要成分。

（2）层粘连蛋白与蛋白聚糖的组成特点及作用。

2．难点：胶原与弹性蛋白的结构特点及组成。

内容精要

一、细胞外基质的概念和作用

1．是生物大分子构成的纤维状蛋白网络结构。

2．分布于细胞与组织之间、细胞周围或形成上皮细胞的基膜。

3．将组织和器官连成统一的整体，不仅具有连接、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，如决定细胞的形状、控制细胞的分化、参与细胞的迁移等。

二、细胞外基质的主要成分

1．胶原：是动物体内含量最丰富的蛋白质，是细胞外基质的框架结构；由3条相同或不同的肽链形成3股螺旋，含有3种结构：螺旋区、非螺旋区及球形结构域。每条肽链均由重复的Gly－X－Y序列构成。

2．弹性蛋白：由两种类型短肽构成，其中疏水短肽赋予分子以弹性，而富含丙氨酸及赖氨酸残基的α螺旋短肽负责相邻分子间形成交联。

3．纤连蛋白（FN）：是一种大的纤维状糖蛋白，分为两种类型：一种是血浆FN，由两个亚单位构成二聚体，两条肽链的C端以二硫键共价相连，形成“V”形分子，以可溶的形式存在于血浆及各种体液中；另一种是细胞FN，由相似亚单位构成多聚体，以不溶的形式存在于细胞外基质及细胞表面。

4．层粘连蛋白（LN）：LN是基膜中的黏着糖蛋白，是胚胎发育过程中出现最早的细胞外基质成分，由3条肽链借二硫键交联成十字形分子。

5．氨基聚糖（GAC）：GAG是重复二糖单位构成的无分支长链多糖，二糖单位通常由氨基己糖和糖醛酸组成。可分为6种：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。

6．蛋白聚糖：是氨基聚糖（除HA外）与核心蛋白质的共价结合物。核心蛋白质的丝氨酸残基在高尔基复合体中装配上GAG链。首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl－Gal－Gal－GlcUA）连接到Ser残基上，然后再延长糖链。

综合练习题

一、名词解释

1．细胞外基质（extracellular matrix，ECM）

2．胶原（collagen）

3．前胶原（procollagen）

4．纤连蛋白（fibronectin，FN）

5．层粘连蛋白（laminin，LN）

6．氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAC）

7．蛋白聚糖（proteoglycan）

8．锚定依赖性（anchorage dependence）

9．基膜（basement membrane）

二、填空题

1．细胞外基质的主要成分可大致分为三大类：________、________和________。

2．在脊椎动物中，纤连蛋白以可溶的形式存在于________和________；以不溶的形式存于________和________。

3．各型胶原都由3条肽链形成3股螺旋，含有3种结构：________、________和________。

4．原胶原的一级结构中具有________的短肽重复序列。

5．氨基聚糖依据组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为6种，即________、________、________、________、________和________。

6．蛋白聚糖是由________和________形成的共价结合物。

三、是非题

1．弹性蛋白与胶原极为相似，其氨基酸组成中都含有Gly－X－Y重复序列。

2．胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分是胶原。

3．细胞外基质主要用于维持组织结构，对细胞功能的影响不大。

4．原胶原肽链的一级结构中有Gly－X－Y的重复序列，它对胶原纤维高级结构的形成是十分重要的。

5．原胶原与前胶原为同一物质。

6．透明质酸是一种重要的氨基聚糖，是增殖细胞和迁移细胞外基质的主要成分。

7．纤连蛋白以不溶的方式存在于血浆，以可溶的方式存在于细胞外基质。

8．胶原在内质网中是可溶的，在细胞外基质中是不可溶的。

9．在电镜下观察到的层粘连蛋白是一个对称的十字形结构。

10．基膜是由层粘连蛋白与Ⅳ胶原两种蛋白构成的。

11．胶原分子变形后不能复性的原因在于其肽链中不含有前肽。

12．所有的纤连蛋白均由两条肽链的C端以二硫键共价相连，形成“V”形二聚体。

四、选择题

（一）单选题

1．下列物质中除哪项外都是细胞外基质的组成部分

A．胶原　　　　　B．层粘连蛋白　　　　　　C．整联蛋白

D．蛋白聚糖　　　E．弹性蛋白

2．胶原由3条多肽组成，每条链为大约1　000个氨基酸，并且是三联Gly－X－Y的重复，其中“X”多为

A．羟脯氨酸　　　B．赖氨酸　　　　　　　　C．丝氨酸

D．脯氨酸　　　　E．苏氨酸

3．下列都是细胞外基质蛋白，其中___________起细胞外基质骨架的作用

A．胶原　　　　　B．层粘连蛋白　　　　　　C．纤连蛋白

D．蛋白聚糖　　　E．弹性蛋白

4．尽管组成细胞外基质的蛋白家族各不相同，但它们有一个共同点

A．有两个以上具备特异性结合的位点

B．都是来自免疫系统的蛋白

C．都有跨膜结构域

D．都不与细胞相连

E．以上都不是

5．蛋白聚糖由氨基聚糖侧链与核心蛋白_________的残基共价形成的巨型分子

A．脯氨酸　　　　B．酪氨酸　　　　　　　　C．丝氨酸

D．甘氨酸　　　　E．色氨酸

6．胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分是

A．胶原　　　　　B．纤连蛋白　　　　　　　C．层粘连蛋白

D．蛋白聚糖　　　E．氨基聚糖

7．氨基聚糖中唯一不发生硫酸化的是

A．透明质酸　　　B．硫酸软骨素　　　　　　C．硫酸皮肤素

D．肝素　　　　　E．硫酸角质素

8．蛋白聚糖是氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白质的共价结合物，其糖基化发生的部位是

A．rER　　　　　　B．sER　　　　　　C．Golgi　complex

D．lysosome　　　　E．cell　membrane

9．基膜特有的细胞外基质蛋白是

A．胶原　　　　　B．纤连蛋白　　　　C．层粘连蛋白

D．蛋白聚糖　　　E．氨基聚糖

（二）多选题

10．基膜中含有的细胞外基质蛋白是

A．胶原　　　　　B．层粘连蛋白　　　　C．纤连蛋白

D．蛋白聚糖　　　E．弹性蛋白

11．氨基聚糖中可以独立存在的是

A．透明质酸　　　B．硫酸软骨素　　　　C．硫酸皮肤素

D．肝素　　　　　E．硫酸角质素

12．可以与核心蛋白质共价结合构成蛋白聚糖的氨基聚糖包括

A．透明质酸　　　B．硫酸软骨素　　　　C．硫酸皮肤素

D．肝素　　　　　E．硫酸角质素

13．层粘连蛋白的结构特点包括以下哪几项

A．层粘连蛋白分子由1条重链（α）和2条轻链（β、γ）借二硫键交联而成

B．外形呈十字形

C．3条短臂各由3条肽链的N端序列构成

D．每一短臂包括2个球区及2个短杆区

E．长臂也由杆区及球区构成

五、简答题

1．简述胶原的构成特点。

2．弹性蛋白由哪两种短肽构成？各自有何作用？

3．简述纤连蛋白的结构特点。

六、论述题

试述细胞外基质的生物学作用。

参考答案

一、名词解释

1．是机体发育过程中，由细胞合成并分泌到细胞外的生物大分子构成的纤维网状物质，分布于细胞与组织之间、细胞周围或形成上皮细胞的基膜，将细胞与细胞或细胞与基膜相联系，构成组织与器官，使其连成有机整体。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。

2．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、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。

3．是指带有前肽的3股螺旋胶原分子。

4．是一种大型的糖蛋白，存在于所有脊椎动物。以可溶的形式存在于血浆及各种体液中，以不溶的形式存在于细胞外基质及细胞表面，可将细胞连接到细胞外基质上。

5．是一种大型的糖蛋白，与Ⅳ胶原一起构成基膜，是胚胎发育过程中出现最早的细胞外基质成分。

6．是重复二糖单位构成的无分支长链多糖，二糖单位通常由氨基己糖和糖醛酸组成，但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。

7．是氨基聚糖（除透明质酸外）与线性多肽形成的共价结合物，能形成水性的胶状物。

8．正常真核细胞除成熟血细胞外，大多需黏附于细胞外基质才能抑制凋亡而存活，称为锚定依赖性。

9．是上皮细胞下方一层柔软的特化的细胞外基质，也存在于肌肉、脂肪和神经膜细胞周围。它不仅起保护和过滤的作用，还决定细胞的极性，影响细胞的代谢、存活、迁移、增殖和分化。

二、填空题

1．胶原和弹性蛋白　非胶原糖蛋白　氨基聚糖与蛋白聚糖

2．血浆　各种体液　细胞外基质　细胞表面

3．螺旋区　非螺旋区　球形结构域

4．Gly－X－Y

5．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

6．核心蛋白　氨基聚糖

三、是非题

1．╳2．╳　3．╳4．√5．╳6．√7．╳8．√9．√10．╳

11．√12．╳

四、选择题

1．C　2．D　3．A　4．A　5．C

6．C　7．A　8．C　9．C　10．A、B

11．A、D　12．B、C、D、E　13．A、B、C、D、E

五、简答题

1．胶原的基本结构单位是原胶原，各型胶原都是由3条相同或不同的肽链形成3股螺旋，每条肽链均由重复的Gly－X－Y序列构成，其中X常为脯氨酸（Pro）残基，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。3股这样的螺旋再相互盘绕成右手超螺旋，即为原胶原。原胶原分子通过侧向共价交联，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。原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。

2．弹性蛋白由两种类型短肽段交联排列构成：一种是疏水短肽赋予分子弹性；另一种短肽为富含丙氨酸及赖氨酸残基的螺旋，负责在相邻分子间形成交联。

3．各种纤连蛋白均由相似的亚单位组成。血浆纤连蛋白是由两条相似的肽链在C端借二硫键联成的“V”字形二聚体。细胞纤连蛋白为多聚体。在人体中目前已鉴定的纤连蛋白亚单位就有20种以上。每条纤连蛋白肽链由3种类型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）的模块重复排列构成。具有5～7个有特定功能的结构域，由对蛋白酶敏感的肽段连接。这些结构域中有些能与其他细胞外基质（如胶原、蛋白聚糖）结合，使细胞外基质形成网络；有些能与细胞表面的受体结合，使细胞附着于细胞外基质上。

六、论述题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，大多须黏附于细胞外基质才能抑制凋亡而存活，称为锚定依赖性。例如，上皮细胞的及内皮细胞一旦脱离了细胞外基质则会发生程序性死亡。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锚定依赖性，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黏附时可表现出完全不同的形状。上皮细胞黏附于基膜上才能显示出其极性。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。不同的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黏附与细胞骨架的组装。细胞黏附于一定的细胞外基质时诱导黏着斑的形成，黏着斑是联系细胞外基质与细胞骨架的“铆钉”。

（5）细胞外基质通过膜整合蛋白将细胞外与细胞内连成了一个整体。

（6）细胞外基质与身体内的其他结构一样，一直处于不断更新的过程中，而且在组织修复和胚胎发育的过程中，细胞外基质更是重要的支撑结构。

（7）细胞外基质在疾病过程中也扮演重要角色，在伤口愈合中，基质是必需的；在慢性炎症或退行性疾病中，过量的细胞外基质沉积会导致器官功能障碍；在肿瘤的发生过程中，细胞外基质反应和沉积与肿瘤血管生成有关，同时细胞外基质分子还参与调节肿瘤的浸润和转移过程。

（潍坊医学院　赵小娟　高志芹）