第五章 细胞外基质(1)

第四章第四章 细胞外基质细胞外基质 教学目的教学目的 1 了解质膜的分子模型，掌握质膜的结构特征 2 掌握细胞连接的方式和特点 3 掌握细胞外基质的组成及功能 教学重点教学重点 1、膜的流动性的证明 2、细胞连接的种类、结构和功能 3、细胞外基质的生物学功能 教学难点教学难点 细胞连接的超微结构和细胞外基质的生物学功能 教学方法：教学方法：讲授法 参考资料：参考资料： 1、王金发.细胞生物学M北京：科学出版社，2004 2、汪坤仁.细胞生物学（第二版）M北京师范大学出版社，2002 3、韩贻仁.分子细胞生物学（第二版）M 北京：科学出版社，2002 教学过程：教学过程： 名词解释：细胞外基质 整连蛋白 基膜 糖胺聚糖（GAG） 蛋白聚糖 胶原 序列 基膜 型胶原分子 层黏连蛋白 整联蛋白 细胞基质同细胞外被之间的区别： 细胞外基质的主要作用：生物体的支持和连接结构，它的功能多种多样，如细胞的分化、 增值、形状、迁移和功能活性。 细胞外基质主要构成：凝胶基质和纤维网架构成。 细胞外多糖凝胶的作用（即糖胺聚糖和蛋白聚糖）细胞外基质具有抵抗外力的作用。细胞外多糖凝胶的作用（即糖胺聚糖和蛋白聚糖）细胞外基质具有抵抗外力的作用。 纤维蛋白的作用：形成纤维，起结构张力，有的起粘结作用。形成纤维，起结构张力，有的起粘结作用。 细胞外被，又称糖被、糖萼，普遍存在于各种生物细胞中，如植物细胞的细胞壁、细 菌的荚膜、蓝藻的胶鞘和动物细胞的粘多糖，都属于细胞外被。糖被对膜蛋白有保护作用， 在细胞识别中起关键作用。细胞外基质分布于细胞表面，是由细胞分泌的糖蛋白和蛋白多 糖构成的网络结构。组成细胞外基质的大分子种类繁多，一般包括：胶原、氨基聚糖、蛋 白聚糖、纤连蛋白、层粘连蛋白及弹性蛋白。 2 细胞外基质（细胞外基质（extracellular matrix，ECM）：分布于动物细胞外空间，由细胞分泌的蛋白 和多糖构成的网络结构，是支持细胞的框架，还能通过维持细胞外环境来影响细胞迁移、 增殖、形态变化、分化、保护、组建等。 （图 4-33 略） 细胞外基质存在的部位：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。 细胞外基质：包括：胶原、氨基聚糖和蛋白聚糖、层粘连蛋白和纤粘连蛋白、弹性蛋白 第一节第一节 细胞外基质的化学细胞外基质的化学 动物体包括的组织：4 大组织。上皮组织、肌肉组织、结缔组织、神经组织 细胞外基质的构成及主要作用：多糖（糖胺聚糖 蛋白聚糖） 、纤维蛋白（主要作用：结构 作用 胶原和弹性蛋白；黏合作用：纤连蛋白和层黏连蛋白） 一、多糖的分子结构一、多糖的分子结构 糖胺聚糖（GAG）链构成的网络，形成了水化凝胶，各种蛋白质纤维埋藏于凝胶之中； 蛋白聚糖介导细胞结合到细胞外基质上，并使细胞对生长因子发生反应。 （一）（一） 糖胺聚糖的分子结构糖胺聚糖的分子结构 氨基聚糖（氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG） GAG 是由重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。其二糖单位通常由氨基已糖（氨基葡 萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸组成，但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替。 依组成糖基、连接方式、硫酸化程度及位置的不同可分为六种，即：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。 氨基聚糖是带氨基的多糖，它是由重复的二糖单位构成的无分枝长链多糖。组织中氨基聚 糖主要包括：透明质酸、肝素、硫酸乙酰肝素、硫酸角质素、硫酸皮肤素、4硫酸软骨素、 6硫酸软骨素等。 糖胺聚糖：糖胺聚糖： 由重复二糖单位（氨基己糖和糖醛酸）构成的长链多糖；可分为透明脂酸，硫酸软骨素， 硫酸乙酰肝素，肝素，硫酸角质素等 糖胺聚糖的分类糖胺聚糖的分类 1.透明质酸 3 透明质酸（hyaluronic acid,HA）是一种唯一不发生硫酸化的氨基聚糖，其糖链特别长。 （氨基聚糖一般由不到 300 个单糖基组成，而 HA 可含 10 万个糖基） 。 在溶液中 HA 分子呈无规则卷曲状态。如果强行伸长，其分子长度可达 20m。HA 整 个分子全部由葡萄糖醛酸及乙酰氨基葡萄糖二糖单位重复排列构成。由于 HA 分子表面有 大量带负电荷的亲水性基团，可结合大量水分子，因而即使浓度很低也能形成粘稠的胶体， 占据很大的空间，产生膨压。 细胞表面的 HA 受体为 CD44 及其同源分子，属于 hyaladherin 族。所有能结合 HA 的分子都具相似的结构域。 HA 虽不与蛋白质共价结合，但可与许多种蛋白聚糖的核心蛋白质及连接蛋白质借非 共价键结合而参加蛋白聚糖多聚体的构成，在软骨基质中尤其如此。 除 HA 及肝素外，其他几种氨基聚糖均不游离存在，而与核心蛋白质共价结合构成蛋 白聚糖。 （图略） 2.硫酸软骨素和硫酸皮肤素 3.硫酸肝素和肝素 4 硫酸角质素 性质 功能 透明质酸的主要生理功能 表 4-2 氨基聚糖的分子特性及组织分布 氨基聚糖二糖单位硫酸基分布组织 透明质酸葡萄糖醛酸-N 乙酰葡萄糖0结缔组织、皮肤、软骨、玻璃体、 滑液 硫酸软骨素葡萄糖醛酸-N 乙酰半乳糖0.2-2.3软骨、角膜、骨、皮肤、动脉 硫酸皮肤素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸- N-乙酰葡萄糖 1.0-2.0皮肤、血管、心、心瓣膜 硫酸乙酰肝 素 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸- N-乙酰葡萄糖 0.2-3.0肺、动脉、细胞表面 肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸- N-乙酰葡萄糖 2.0-3.0肺、肝、皮肤、肥大细胞 硫酸角质素半乳糖-N 乙酰葡萄糖0.9-1.8软骨、角膜、椎间盘 糖胺聚糖的分子结构特征：糖胺聚糖的分子结构特征： 1.糖链是由二糖单元重复连接而成，且不分支 2 二糖单元中，有一个糖残基必定是氨基糖，即 N-乙酰葡萄糖胺 或 N-乙酰半乳糖胺 3.氨基糖大部分硫酸化 4.二糖单元的另一个糖残基多为糖醛酸，即葡糖醛酸或艾杜糖醛酸. 4 5.多糖链不能折曲，不形成球状结构，能充分展开构象 6.糖胺聚糖具有高亲水性，故浓度低就可以形成凝胶 7.糖链带有大量负电荷可吸引许多阳离子，从而对渗透压有很大的影响 糖胺聚糖的功能：糖胺聚糖的功能：1.具有高膨胀压 2.可耐受很强的压力 透明质酸的功能：透明质酸的功能：1.成体组织和关节肿抵抗压力 2.胚胎发育中起空隙填充物的作用，使结 构保持一定的形状 3.为形成组织结构准备空间 4.起润滑剂的作用 5.伤口愈合 蛋白聚糖(A,B)、糖胺聚糖(C)、软骨中蛋白聚糖(D) （二）蛋白聚糖 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。核心蛋白连接上氨基 聚构成蛋白聚糖的单体，蛋白聚糖的单体通过连接蛋白与透明质酸结合可形成蛋白聚糖的 多聚体。 一个核心蛋白质分子上可以连接 1 至 100 个以上 GAG 链。与一个核心蛋白质分子相连的 GAG 链可以是同种或不同种的。 1.分子结构 中间为透明质酸芯，通过芯上的连接蛋白，核心蛋白与透明质酸芯连接（或 者蛋白聚糖通过连接蛋白与透明质酸相连） 蛋白聚糖和糖蛋白的区别 2.合成和类别 1）核心蛋白在内质网核糖体上进行 2）多糖链在高尔基体囊腔中装配到核 心蛋白上 首先加上的是一个四糖的引物：木糖半乳糖半乳糖葡糖醛酸连接到 核心蛋白的丝氨酸残基上，作为多糖链生成的引子 3）在高尔基体中在专一性的糖基转移 酶将糖基加上去。4）在高尔基体中糖基被修饰 发生硫酸化和差向异构化。 3。蛋白聚糖的功能 1）渗滤功能 ）细胞间化学信号传递 ）调节分泌蛋白的活性 5 ）细胞表面的辅受体 许多蛋白聚糖单体常以非共价键与透明质酸形成多聚体多聚体，分子量可达 108KD 以上，其 体积可超过细菌。软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以凝胶样特性和抗变形 能力； 蛋白聚糖的特性与功能蛋白聚糖的特性与功能 显著特点是多态性多态性：不同的核心蛋白, 不同的氨基聚糖； 蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库胞外的激素富集与储存库，可与多种生长因子结合，完成信号的传 导。 二、纤维蛋白二、纤维蛋白 胶原分子：装配成的片层网架，增强了组织的抗张力，又可形成成熟基膜的主要结构。 弹性蛋白：在基质中形成交联网络，增强了基质的弹性和韧性。 纤连蛋白：结缔组织中，分别同基质中其它分子和细胞结合，不仅在细胞与基质结合中具 有重要作用，而且对细胞的迁移有导向作用。 层粘连蛋白：于基膜中起粘合作用，除起滤筛作用外，还有许多重要功能，如决定细胞的 极性、影响细胞代谢、在细胞质膜附近组织蛋白质结构、诱导细胞分化、引导细胞迁移等。 纤维蛋白可以看作是细胞外基质中的骨架。 细胞基质中的纤维蛋白包括：胶原 弹性蛋白 纤连蛋白 和层黏连蛋白 （一）（一） 胶原胶原 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。胶原遍布于 体内各种器官和组织，是细胞外基质中框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞 及某些上皮细包合成并分泌到细胞外。目前已发现 20 多种胶原类型，IIV 型胶原研究的较 多。各类胶原分子结构有所不同，但基本结构单位均是由 3 条肽链构成的螺旋结构，该螺 旋结构单位称为原胶原。 胶原的功能：是细胞外基质的骨架 使组织牢靠 抗张力 collagen fiber 胶原纤维： 细胞外基质的骨架成分，由胶原分子有序排列并相互交联构成 的纤维，具有很高的抗张力强度。 胶原的分子结构胶原的分子结构 约占人体蛋白 30以上，基质中主要的水不溶性纤维蛋白，主要 I-IV 型，胶原纤维构成肌 腱、皮肤、软骨、韧带、结缔组织等 结构结构：原胶原肽链三条盘绕成三股螺旋结构胶原纤维 胶原分子胶原原纤维胶原原纤维 胶原分子的结构： 合成合成：胶原肽链在内质网合成，胶原纤维装配始于内质网，经高尔基体，在细胞外完成。 6 功能：功能：构成细胞外基质的骨架，与其它组分形成结构和功能的复合体，又很强的抗张力强 度。 细胞外基质的成分细胞外基质的成分 胶原的分泌和装配 7 影响胶原纤维装配的因素影响胶原纤维装配的因素 胶原纤维的装配：胶原纤维的装配：1.胶原在内质网核糖体上合成多肽链的前体链 -链 2.合成的 -链进 入内质网腔 带有信号肽和前导肽，脯氨酸和赖氨酸被羟基化形成羟脯氨酸和羟赖氨酸 3. 在高尔基体内装配成三股螺旋 3.前胶原分泌到细胞外 降解掉前导序列 成为胶原分子，装 配成胶原原纤维，再包装成胶原纤维。 1、常见的胶原类型及其在组织中的分布 胶原是细胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白； 型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非所有胶原都形成纤维； 型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有很强的抗张强度; 型胶原主要存在于软骨中; 型胶原形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松结缔组织; 型胶原形成二维网格样结构型胶原形成二维网格样结构, ,是基膜的主要成分及支架。是基膜的主要成分及支架。 2、胶原及其分子结构 胶原纤维的基本结构单位是原胶原； 原胶原是由三条肽链盘绕成的三股螺旋结构； 原胶原肽链具有 Gly-x-y 重复序列，对胶原纤维的高级结构的形成是重要的； 在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈 1/4 交替平行排列,形成周期性横纹。 3、胶原的合成与加工 前体 肽链在粗面内质网合成，并形成前原胶原；前原胶原是原胶原的前体和分泌形 式，在粗面内质网合成、加工与组装，经高尔基体分泌； 8 前原胶原在细胞外由两种专一性不同的蛋白水解酶作用,分别切去 N-末端前肽及 C-末 端前肽,成为原胶原； 原胶原进而聚合装配成胶原原纤维和胶原纤维。 为何膳食中缺乏维生素为何膳食中缺乏维生素 C 可导致坏血病？可导致坏血病？ 前 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脯氨酰-4 羟化酶羟化酶及脯氨酰脯氨酰-3 羟化酶羟化酶的催 化下进行的。维生素维生素 C 是这两种酶所必需的辅助因子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 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。 4、胶原的功能 胶原在胞外基质中含量最高,刚性及抗张力强度最大,构成细胞外基质的骨架结构,细胞 外基质中的其它组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体 在不同组织中，胶原组装成不同的纤维形式,以适应特定功能的需要； 胶原可被胶原酶特异降解，而参入胞外基质信号传递的调控网络中 （二）弹性蛋白的结构（二）弹性蛋白的结构 呈无规则的卷曲状，通过赖氨酸残基相互交联成网状，是弹性纤维的主要成分，主要在脉 管壁、肺、皮肤、肌腱等处。 1、结构（图 4-39 略） 高度疏水，非糖基化蛋白高度疏水，非糖基化蛋白，是弹性纤维的主要成分；主要存在于脉管壁及肺。 两个明显的特征:构象呈无规则卷曲状态；通过 Lys 残基相互交连成网状结构。 弹性蛋白由二种类型短肽段交替排列构成。一种是疏水短肽赋予分子以弹性；另一种 短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的 螺旋，负责在相邻分子间形成交联。弹性蛋白的氨基酸 组成似胶原，也富于甘氨酸及脯氨酸，但很少含羟脯氨酸，不含羟赖氨酸，没有胶原特有 的 Gly-X-Y 序列，故不形成规则的三股螺旋结构。弹性蛋白分子间的交联比胶原更复杂。 通过赖氨酸残基参与的交联形成富于弹性的网状结构（图略） 。 在弹性蛋白的外围包绕着一层由微原纤维微原纤维构成的壳。微原纤维是由一些糖蛋白构成的。 其中一种较大的糖蛋白是 fibrillin，为保持弹性纤维的完整性所必需。在发育中的弹性组 织内，糖蛋白微原纤维常先于弹性蛋白出现，似乎是弹性蛋白附着的框架，对于弹性蛋白 分子组装成弹性纤维具有组织作用。老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组 织失去弹性。 2、功能：弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋予组织以弹性及抗张性弹性及抗张性。 9 （三）非胶原性黏合蛋白（三）非胶原性黏合蛋白 组成：纤连蛋白和层黏连蛋白 纤粘连蛋白(fibronectin，FN) 纤连蛋白广泛存在于动物界，从淡水海绵到人类，在体内的分布十分广泛，如血浆、各 种体液、基膜、细胞间隙、细胞表面。 纤连蛋白的主要功能是介导细胞粘着，作用是：促进细胞迁移，创伤修复中，可促进巨 噬细胞迁移到受损部位；参与血凝反应，血凝过程中参与血小板、红细胞凝聚，促进血 小板附着在血管受损部位。促进细胞铺展，与胚胎发育、细胞分化、肿瘤发生有关。 纤连蛋白的作用？细胞与基质的结合以及对细胞的迁移导向作用 FN 是一种大型的糖蛋白（220-250KD） ，存在于所有脊椎动物，分子含糖 4.59.5， 糖链结构依组织细胞来源及分化状态而异。FN 以可溶形式可溶形式存在于血浆（03mg/ml）及各种 体液中；以不溶形式不溶形式存在于细胞外基质及细胞表面。前者总称血浆 FN；后者总称细胞 FN， 可将细胞连接到细胞外基质上。 1、结构： 纤连蛋白含糖量在 4.59.5%，血浆纤连蛋白为二聚体，由 2 条肽链（A 链和 B 链）组 成，链间通过二硫键连接，整个分子呈“V”字型。各种 FN 均由相似的亚单位（220KD 左 右）组成。血浆 FN（450KD）是由二条相似的肽链在 C 端借二硫键联成的 V V 字形二聚体字形二聚体。细 胞 FN 为多聚体多聚体。在人体中目前已鉴定的 FN 亚单位就有 20 种以上。它们都是由同一基因编 码的产物。转录后由于拼接上的不同而形成多种异型分子。 FN 肽链中的 RGD 序列为细胞表面的各种 FN 受体识别与结合的最小结构单位。 RGD 序列：指某些细胞外基质蛋白中所含有的-Arg-Gly-Asp-三肽序列，是细胞表面某 些整合素受体识别与结合的部位。 （图 4-35 略） 细胞表面及细胞外基质中的 FN 分子间通过二硫键相互交联，组装成纤维。与胶原不同，FNFN 不能自发组装成纤维不能自发组装成纤维，而是通过细胞表面受体指导下进行的，只存在于某些细胞（如成纤 维细胞）表面。转化细胞及肿瘤细胞表面的转化细胞及肿瘤细胞表面的 FNFN 纤维减少或缺失系因细胞表面的纤维减少或缺失系因细胞表面的 FNFN 受体异受体异 常所致。常所致。 （）纤连蛋白的分子结构 分子是由两个亚基组成的二聚体（2）纤连蛋白异构型的多样 化 2、功能 （1）介导细胞粘着（将细胞与细胞外基质相连） （2）影响细胞的迁移（血凝块形成、创伤修复） 癌细胞的扩散癌细胞的扩散 10 介导细胞粘着，进而调节细胞的形状和细胞骨架的组织,促进细胞铺展； 在胚胎发生过程中,纤粘连蛋白对于许多类型细胞的迁移和分化是必须的； 在创伤修复中,纤粘连蛋白促进巨噬细胞和其它免疫细胞迁移到受损部位； 在血凝块形成中,纤粘连蛋白促进血小板附着于血管受损部位。 2 2、层粘连蛋白（、层粘连蛋白（lamininlaminin，LNLN） 一种大型的糖蛋白（820KD），含糖量很高（占 15-28），具有 50 条左右 N 连接的糖链， 是迄今所知糖链结构最复杂的糖蛋白迄今所知糖链结构最复杂的糖蛋白。现已发现 7 种 LN 分子，8 种亚单位。与 FN 不同的是， 这 8 8 种亚单位分别由种亚单位分别由 8 8 个结构基因编码。个结构基因编码。是各种动物胚胎和成体组织基膜的主要结构组分， 细胞常通过层粘连蛋白固定于基膜上 纤粘连蛋白：高分子量糖蛋白，是多聚体，20 种以上，受体是整合蛋白家族，介导细胞粘 附，促成细胞迁移 1、结构： 层粘连蛋白的结构： 层粘连蛋白由 3 条肽链（a、）组成，通过二疏链交联形成了一 个不对称的“十字”分子，分子量约 820KDa，其中 为重链（A 链） ，、 为轻链（B1 链和 B2链） 。十字形分子的 3 条短臂各由 3 条肽链的 N 端序列构成，每一短臂包括 2 个球区 及 2 个短杆区；长臂由 3 条肽链的近 C 端序列共同构成杆区。末端大球区由 链 C 端序列 卷曲而成，是与肝素结合的部位。层粘连蛋白含糖量占 1528%，它的作用：与胚胎发育、 细胞分化、肿瘤细胞转移有关。 由一条重链和两条轻链构成； 至少存在两个不同的受体结合部位： a 与型胶原的结合部位；b 与细胞质膜上的整合素结合的 RGD 序列。 2、功能 （1）细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上； 动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一基膜的主要结构组分之一，与型胶原一起构成基膜，是胚胎胚胎 发育发育中出现最早的细胞外基质成分最早的细胞外基质成分。 基膜（基膜（basalbasal membranemembrane）：）：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、脂肪和许旺细胞周围。它不仅仅起保护和过滤作用保护和过滤作用，还决定细胞的极性，影响细胞的决定细胞的极性，影响细胞的 代谢、存活、迁移、增殖和分化。代谢、存活、迁移、增殖和分化。基膜是特化的细胞外基质，为一薄而坚韧的网膜。一般 厚 60100nm，作用是将细胞与结缔组织隔离。基膜由 IV 型胶原、层粘连蛋白、nidogen 蛋 白及硫酸乙酰肝素等构成 基膜中除 LN 和型胶原外，还具有 entactin、perlecan、decorin 等多种蛋白，其 中 LN 与 entactin (also called nidogen)形成 1:1 紧密结合的复合物，通过 nidogen 与 11 型胶原结合。 （图 4-37 略） （2）层粘连蛋白在胚胎发育及组织分化中具有重要作用； （3）层粘连蛋白也与肿瘤细胞的转移有关 细胞外被的糖链细胞外被的糖链 层粘连蛋白和纤连蛋白在细胞粘附连接中起重要作用。 三、整联蛋自在细胞与细胞外基质相互关系中的三、整联蛋自在细胞与细胞外基质相互关系中的 整联蛋白：是大多数基质蛋白，如胶原、纤连蛋白、层黏连蛋白等的受体。整联蛋白与细 胞外基质的结合是受体与配体的结合关系。整联蛋白一般为跨膜糖蛋白，外连细胞外基质 （或细胞） ，内连细胞皮层的细胞骨架，因此它是后二者之间的跨膜桥梁。 integrin 整联蛋白: 存在于质膜中的一种由 和 亚基组成的异二聚体穿膜糖蛋白，为 大多数细胞外基质蛋白的受体，其细胞质端经其他蛋白与肌动蛋白丝结合，在介导细胞与 细胞外基质或与其他细胞之间的黏附中具有重要作用 （一）整连蛋白的分子结构 （二）整联蛋白的功能整联蛋白的功能 1.细胞外基质与细胞骨架的桥梁 2.激活细胞反应 3.激活细胞内信 号传递级联途径 总结：细胞外基质的生物学作用总结：细胞外基质的生物学作用 12 （1）结构作用结构作用 具有连接、支持、保水、抗压及保护等物理学作用 （2）影响细胞的存活、生长与死亡影响细胞的存活、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，称为定着依赖性定着依赖性（anchorage dependence） 。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。 定着依赖性生长定着依赖性生长（anchorage dependence growth）：体外培养的细胞只有在一定的 基质上黏附并铺展才能增殖的现象。 细胞只有黏附于一定的基质才能进行蛋白和 RNA 的合成，只有在铺展状态下才能进 行 DNA 的复制。细胞外基质可通过结合生长因子来增强或抑制其活性。 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。肿瘤细胞的增殖丧失了定着依赖性，可在半悬浮状态增殖。 （3）决定细胞的形状决定细胞的形状 体外实验证明，各种细胞脱离了细胞外基质脱离了细胞外基质呈单个游离状态时多呈球形球形。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。 （4）控制细胞的分化控制细胞的分化 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。 （5）参与细胞的迁移参与细胞的迁移 细胞外基质可以控制细胞迁移的速度与方向，并为细胞迁移提供控制细胞迁移的速度与方向，并为细胞迁移提供“脚手架脚手架”。 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