细胞连接与细胞粘连2.ppt

1分布 存在腔道上皮细胞管腔面顶端及脑毛细血管内皮细胞间 一 以紧密连接为特征的封闭连接 3形态 焊接线 嵴线 跨膜蛋白排列形成膜质双层外层胞质面 P面有嵴网 膜质双层内层质膜外侧面 E面有对应的沟 2 电镜下结构紧密连接处 两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起 特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白质颗粒条索 交错成网状 将细胞间隙封闭起来 细胞连接与细胞极性 锚定连接 是一类由细胞骨架纤维参与 存在于细胞之间或细胞与细胞外基质之间的连接结构 分布 广泛分布于各种组织 特别是在上皮 心肌和子宫颈等需要承受机械力的组织中尤为丰富 功能 形成能够抵抗机械张力的牢固黏合 参与组织器官形态和功能的维持 细胞的迁移运动以及发育和分化等多种过程 二 锚定连接 分类 1黏合连接 与肌动蛋白纤维相连黏合带 细胞与细胞之间黏合斑 细胞与细胞外基质之间2桥粒连接 与中间纤维相连桥粒 细胞与细胞之间半桥粒 细胞与细胞外基质之间 锚定连接两类蛋白 一 黏合连接是由肌动蛋白纤维介导的锚定连接1 黏合带 存在部位 位于上皮细胞紧密连接的下方 是相邻细胞之间形成的一个连续的带状结构 分子组成 穿膜黏着蛋白 钙黏着蛋白 cadherin 属于Ca2 依赖性细胞黏附分子 胞内区 通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连 胞外区 与相邻细胞的钙黏着蛋白胞外部分结合 锚定蛋白 联蛋白 黏着斑蛋白 斑珠蛋白和 辅肌动蛋白 功能 使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和穿膜黏着蛋白连成广泛的穿膜网 使组织连为一个坚固的整体 微丝束具有收缩功能 可以使上皮细胞内陷形成管状或泡状原基 从而在胚胎发育形态发生中起重要作用 黏合带 adhesionbelt 2 黏着斑 存在部位 位于上皮细胞基底部 是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏着连接 分子组成 穿膜黏着蛋白 膜整联蛋白 integrin 多数为 5 1 胞外区 与细胞外基质成分相连 胞内区 通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连 锚定蛋白 踝蛋白 talin 辅肌动蛋白 细丝蛋白 filamin 和纽蛋白等 功能 介导细胞与细胞外基质的黏着 参与细胞的迁移 参与细胞信号转导 1 桥粒存在部位 位于上皮细胞黏着带的下方 是相邻细胞间的一种斑点状的锚定连接结构 二 桥粒连接是由中间纤维参与的锚定连接 分子组成 细胞内锚定蛋白 构成桥粒斑 是中间纤维附着的部位 桥粒斑珠蛋白 桥粒斑蛋白 穿膜黏着蛋白 钙黏着蛋白家族 桥粒黏蛋白 桥粒胶蛋白 胞内部分 与细胞内锚定蛋白构成的桥粒斑相连 胞外部分 与相邻细胞的穿膜黏着蛋白相连 通过依赖Ca2 的黏附机制将两个相邻细胞连接在一起 功能 相邻细胞中的中间纤维通过细胞桥粒斑和穿膜黏着蛋白构成了贯穿整个组织的整体网架 增强了组织抵抗外界压力与张力的机械强度 电镜下桥粒处相邻细胞膜间的间隙约30nm 在质膜的胞质面有一块厚度为15 30nm的盘状致密斑 中间纤维直接与其相连 相邻两细胞的致密斑由跨膜连接糖蛋白相互连接 与桥粒相连的中间纤维的成分依据不同的细胞类型而不同 电镜下桥粒 桥粒结构模式图 上皮细胞与基底膜之间的连接结构 因其结构仅为桥粒的一半而得名 形态上与桥粒类似 但功能与化学组成不同 功能 把上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起 防止机械力造成的上皮与其下方的组织剥离 2 半桥粒 化学组成 锚定蛋白 网蛋白 plectin 构成胞质斑 可与细胞内的中间纤维相连 穿膜黏着蛋白 整联蛋白 6 4 穿膜蛋白BP180可与基底膜中层黏连蛋白 锚定纤维 发生黏附性结合 从而将细胞与基膜牢固地铆在一起 Hemidesmosomes Hemidesmosomes 一种特殊的细胞连接 位于特化的具细胞间通讯作用的细胞 具机械的细胞连接作用 在细胞间形成电偶联或代谢偶联 以此来传递信号 通讯连接的方式 间隙连接 gapjunction 化学突触 chemicalsynapse 胞间连丝 plasmodesmata plantcellsonly 三 通讯连接 communicatingjunction 一 间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式 电镜下结构 间隙连接部位相邻细胞膜之间有2 3nm的缝隙 因而间隙连接又称缝隙连接 基本结构单位 连接子 connexon 由6个相同或相似的穿膜连接蛋白 连接子蛋白环绕而成 中央形成1 5 2nm的亲水性通道 相邻质膜上的两个连接子相对接而连在一起 通过中央通道使相邻细胞质连通 功能 加强相邻细胞的连接 介导细胞间通讯 间隙连接 相邻细胞膜上的两个连接子对接形成一个间隙连接单位 间隙连接的通透性是可以调节的 间隙连接的功能在代谢偶连 神经冲动信息传递 早期胚胎发育和细胞分化过程中起重要作用 二 突触也是一种细胞通讯连接方式 突触 神经元之间或神经元与效应细胞 如肌细胞 之间通过突触 synapse 完成神经冲动的传递 电突触 electronicsynapse 细胞间形成间隙连接 电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导 突触速度快而准确 化学突触 chemicalsynapse 突触前和突触后细胞膜之间存在20nm宽的间隙 神经冲动通过神经递质小泡释放神经递质作用于突触后细胞 引起新的神经冲动 有一个 电信号 化学信号 电信号 的转换过程 是一种间接而慢速的信息传递形式 电突触结构示意图A 电突触结构示意图B 电突触的间隙连接示意图 化学突触存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式 它通过释放神经递质来传导神经冲动 由突触前膜 presynapticmembrane 突触后膜 postsynapticmembrane 和突触间隙 synapticcleft 三部分组成 细胞连接的类型 CellJunctionandCellAdhesion 第十章细胞连接与细胞黏附 第二节细胞黏附 细胞黏附是普遍的细胞生命现象之一可发生与原核细胞或真核细胞 不同物种的同型细胞之间也可能发生 细胞黏附的介导因子 细胞黏附分子 celladhesionmolecule CAM 一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白 是介导细胞与细胞之间 细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类细胞表面分子 可大致分四类 钙粘素 选择素 免疫球蛋白超家族及整联蛋白家族 共同点 跨膜糖蛋白 分子结构由三部分组成 胞外区 肽链的N端部分 带有糖链 负责与配体的识别 跨膜区 多为一次跨膜 胞质区 肽链的C端部分 一般较小 或与质膜下的骨架成分直接相连 或与胞内的化学信号分子相连 以活化信号转导途径 3 细胞黏附分子介导细胞识别与黏附的方式 同亲型结合 homophilicbinding 相邻细胞表面的同种黏附分子间的相互识别与黏附 如钙黏着蛋白 异亲型结合 heterophilicbinding 两相邻细胞表面的不同种黏附分子间的相互识别与黏附 如选择素和整联蛋白 连接分子依赖性结合 linker dependentbinding 即相邻细胞黏附分子通过连接分子中介才能相互识别与黏附 亲同性 亲异性 借连接分子 单次穿膜糖蛋白 由700 750个氨基酸残基组成 在质膜中常以同源二聚体的形式存在 钙黏着蛋白分子结构同源性很高 胞外区约由110个氨基酸残基组成 常折叠成5个重复结构域 可结合Ca2 赋予钙黏着蛋白分子刚性和强度 Ca2 结合越多 钙黏着蛋白刚性越强 一 钙黏着蛋白家族 钙黏着蛋白是一类依赖于Ca2 的同亲型细胞黏附分子 1 钙黏着蛋白分子结构 钙黏着蛋白的结构与功能A 一个经典钙黏着蛋白B 一个钙黏着蛋白重复子的三维结构C Ca2 对钙黏着蛋白的影响 介导细胞与细胞之间的同亲性细胞黏附 在胚胎和成人组织中 同类细胞需要具备自我标识与彼此黏附的特性 2 钙黏着蛋白的功能 在个体发育过程中影响细胞的分化 参与组织器官的形成 通过调控钙黏着蛋白表达的种类与数量而决定间的相互作用 影响细胞的分化 上皮 间质转型 epithelial mesenchymaltransition EMT 上皮细胞转型为间质细胞或间质细胞转型为上皮细胞是一个受控的可逆过程 是细胞转分化的一种方式 其分子机制是E 钙黏着蛋白的表达与否 细胞分选 参与细胞之间稳定的特化连接结构的形成 如参与形成黏着带等 桥粒钙粘素 中间纤维 粘附连接钙粘素 微丝 钙黏着蛋功能的丧失在恶性肿瘤的扩散中起重要作用 如缺失E 钙黏着蛋可导致上皮性肿瘤的发生 脏器纤维化病变与EMT有关 例如与肾纤维化病变直接相关的肾间质成纤维细胞绝大多数由上皮细胞经EMT而来 3 钙黏着蛋白与疾病 二 选择素 选择素是一类依赖于Ca2 的异亲型细胞粘附分子 能特异性地识别其他细胞表面寡糖链中的特定糖基 1 选择素的分子结构 单次穿膜糖蛋白 胞外区由三个独立的结构域组成 N 末端凝集素样结构域 识别特异糖基 参与细胞之间选择性黏附的重要活性部位表皮生长因子 EGF 样结构域补体调节蛋白 CCP 结构域 具有加强分子间粘附以及参与补体系统调节等作用 胞内区可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合 三种已知选择素的结构示意图A 三种选择素的结构B 这三种选择素都能够识别糖蛋白寡糖链末端的糖基配体并与之结合C 糖基配体的详细结构 参与白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别与黏着 帮助白细胞从血液进入炎症部位 2 选择素的功能 选择素及整联蛋白介导白细胞迁移 免疫球蛋白超家族 Ig superfamily Ig SF 分子结构中含有免疫球蛋白 Ig 的类似结构域 一般不依赖于Ca2 免疫球蛋白结构域是指借二硫键维系的两组反向平行 折叠结构 结构 胞外区由一个或多个免疫球蛋白 Ig 样结构域组成 每一个Ig结构域都是由90 110个氨基酸残基形成的紧密折叠结构 其间有二硫键相连接 三 免疫球蛋白超家族 黏附方式 Ig SF成员复杂 包括多个黏附分子家族 同亲型细胞黏着 神经细胞黏附分子 neuralcelladhesionmolecule N CAM 及血小板 内皮细胞黏附分子 PE CAM 异亲型细胞黏着 细胞间黏附分子 I CAM 及血管细胞黏附分子 V CAM 等 大多数Ig SF黏附分子介导淋巴细胞和免疫应答所需要的细胞 巨噬细胞 其他淋巴细胞和靶细胞 之间的特异的相互作用 但一些Ig SF成员 如N CAM介导非免疫细胞的黏着 Ig SF黏附分子的功能 神经细胞黏附分子 N CAM 胞外区有5个免疫球蛋白样的结构域 通过同亲型黏着机制与相邻细胞同类分子结合黏附在一起 与神经系统的发育 轴突的生长和再生以及突触的形成密切相关 血管细胞黏附分子 V CAM 通过异亲型细胞黏附着机制参与细胞黏附 与白细胞表面的 4 1整联蛋白相结合 使白细胞沿内皮滚动并固着于炎症部位的血管内皮 发生铺展 进而分泌水解酶而穿过血管壁 细胞间黏附分子 I CAM 有多种类型I CAM在淋巴系统抗原识别 细胞毒T细胞功能发挥以及淋巴细胞的募集方面起重要作用 内皮细胞I CAM可通过与白细胞表面的整联蛋白分子结合 在炎症反应中发挥作用 整合素 integrin 大多为异亲性CAM 其作用依赖于Ca2 Mg2 介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用 几乎所有动植物细胞均表达整合素 异二聚体 可识别RGD序列 四 整联蛋白家族 1 整联蛋白是由 和 两个亚基形成的异二聚体穿膜蛋白 整联蛋白 和 亚基均由胞外区 跨膜区和胞内区三个部分组成 胞外区 球状头部区 是整联蛋白分子与配体结合部位 可通过自身结构域与含有Arg Gly Asp RGD 三肽序列的细胞外基质成分 纤连蛋白 层粘连蛋白 胶原等 结合 介导细胞与细胞外基质的黏着 典型结构有黏着斑和半桥粒 胞内区 可通过胞内的连接蛋白 踝蛋白 辅肌动蛋白 细丝蛋白 纽蛋白等 与细胞内的肌动蛋白丝等细胞骨架成分相互作用 粘着斑整联蛋白 微丝 半桥粒整联蛋白 中间纤维 2 整联蛋白的功能 如由 2亚基组成的整联蛋白能使白细胞在感染部位的血管内皮细胞上黏附 白细胞由此得以迁移出血管进入炎症部位 整联蛋白介导细胞间相互作用 整联蛋白介导细胞与细胞外基质间的相互作用 由 1亚基组成的整联蛋白为细胞外基质蛋白的受体 其胞外区具有与大多数细胞外基质蛋白中RGD三