细胞连接与细胞外基质.ppt

医学细胞生物学 第六章细胞连接与细胞外基质 本章总共2个小节 细胞连接 细胞外基质 学习重点 1结构位置2结构特点3功能 蛋白 纤维 细胞类型 细胞层面 注意功能与结构联系 第一节细胞连接 多细胞生物的细胞已经丧失了很多独立生存的特性 例如 单细胞生物绿眼虫 而它们是作为一个相互联系 相互作用的整体进行生命活动 在完整的生命个体内 各组织器官的细胞之间相互联系 胞内物质相互沟通 细胞信息的相互传递等 使相邻的细胞间密切接触 相互联系统一 并由此特化形成一些特殊结构 称为细胞连接 Celljunction 细胞连接的类型 从功能 结构 分布位置 他们的区别 一 封闭连接 紧密连接 二 锚定连接 一 微丝相关的锚定连接1 黏着带2 黏着斑 二 中间纤维相关的锚定连接1 桥粒2 半桥粒三 通讯连接1 间隙连接2 化学突触3 胞间连丝 见表6 1细胞连接分类 一 紧密连接 tightjunction 又叫封闭连接 它将相邻细胞的质膜密切地联系在一起 阻止溶液中的分子颗粒沿细胞间隙扩散 主要存在于上皮细胞之间 紧密连接模式图 1化学成分 是由一些跨膜蛋白和外周蛋白相结合形成的复杂体系 跨膜蛋白包括封闭蛋白和连接粘合分子 外周蛋白包括鸟苷酸激酶转化蛋白和核酸结合蛋白 2结构 由蛋白构成的脊线将相邻的细胞膜焊接 封闭细胞间隙 3功能 有两项 1 维持细胞极性可防止细胞内外和官腔内外蛋白 脂质分子扩散 如 小肠上皮细胞游离面吸收营养物质 基底面转运分解的物质进入组织液和血液 紧密连接只在其游离侧面 2 维持通透性屏障作用调节离子和大分子物质的跨膜运输 只允许小分子 可溶性物质通过 不允许毒性大分子和微生物通过 例如 书上49页视窗6 1 野生型大肠杆菌可诱使肠上皮细胞紧密连接的封闭蛋白重排 由带状变成点状 细胞电阻率降低 通透性增高 引起病因不明的炎性疾病 无透明的间隙 内壁带组状班 二 锚定连接 anchoringjunting 由相邻细胞间的细胞骨架或细胞外基质连接而成的结构 1化学成分 1 细胞内附着蛋白 有纤维和微丝附着作用 2 跨膜连接糖蛋白 和细胞内外结构相互结合作用 2结构 根据连接的骨架成分将其分为两类 一 黏合连接 由于位于紧密连接和桥之间又称中间连接 分为黏合带和黏合班两种 1 黏合带 是细胞之间的连接 跨膜蛋白是钙黏蛋白 细胞与细胞之间 粘合带 一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方 呈带状环绕细胞 在粘合带处相邻细胞的间隙约15 20nm 介于紧密连接和桥粒之间 所以也被称为中间连接或带状桥粒 beltdesmosome 二 黏合班是细胞与基质的锚定连接 跨膜蛋白是整连蛋白 粘着带 adhesionbelt 和粘着斑 adhesionplaque 二者不同在于 粘着带 1 细胞与细胞之间的锚定连接2 跨膜蛋白为钙粘素3 黏合带有保持细胞形状传递细胞收缩力作用4 位于细胞和细胞间 上皮细胞部黏着班 1 细胞与细胞外基质的锚定连接2 跨膜蛋白为整合素3 黏合班有附着作用 且细胞迁移也不可缺少4 细胞基底 二 桥粒 desmosome 和半桥粒 hemidesmosome 是与中间纤维相连的锚定连接 中间纤维类型因细胞类型不同而不同 桥粒 1 细胞与细胞之间形成的锚定连接 2 跨膜蛋白为钙粘素 cadherins 半桥粒 1 细胞与基膜之间形成的锚定连接 2 跨膜蛋白为整合素 integrin 桥粒 相邻细胞间形成纽扣状结构 细胞膜之间的间隙约30nm 质膜下方有细胞质附着蛋白质 形成厚约15 20nm的致密斑 斑上有中间纤维相连 相邻细胞的致密斑通过跨膜糖蛋白相连 钙粘素 cadherin 中间纤维的性质因细胞类型而异 如 在上皮细胞中为角蛋白丝 在心肌细胞中则为结蛋白丝 大脑表皮细胞中为波形蛋白 半桥粒 hemidesmosome 位于上皮细胞基面与基膜之间 连接蛋白比较桥粒多一个整合素 连接的细胞内骨架成分为角蛋白 小肠上皮细胞中桥粒和半桥粒的分布 功能细胞骨架网络的支持作用抗机榤张力的作用 三 通讯连接 Communicatingjunctions 1 间隙连接 gapjunction 在连接处相邻细胞间有2 3nm的缝隙 构成间隙连接的基本单位 称连接子 connexon 连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成 中心形成一个直径约1 5nm的孔道 相邻细胞膜上的连接子对接形成一个间隙连接单位 也称为缝隙连接 间隙连接进行通讯的机制1 代谢偶联 化学信号 2 电偶联 离子信号 连接子 连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成 中心形成一个直径约1 5nm的亲水性的低电阻通道 因为相邻细胞膜上的连接子对接形成一个间隙连接单位 也称为缝隙连接 间隙连接的通讯功能1 代谢偶联 指相邻细胞间1000 1500分子量的物质通过 2 电偶联指带电离子的通过 这些对于细胞群的统一和协调非常重要 间隙连接的通透性 通过向细胞内注射分子量不同的染料 证明间隙连接的通道可以允许分子量小于1 0KD的分子通过 细胞内的小分子 如无机盐离子 糖 氨基酸 核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙 通透性也是可以调节的 书上52页视窗6 2腓骨肌萎缩症是X连锁显性遗传 Cx32基因突变连接子移位 通道改变而受阻 施万细胞无正常间歇连接 髓鞘节节改变成洋葱头状 神经传导异常腓骨肌萎缩 思考题 1试比较几种细胞连接的异同 位置 纤维 跨膜蛋白 功能 2黏着带和黏着班的异同 第四节细胞外基质 是细胞分泌到细胞外空间的分泌蛋白和多糖类物质构成的 排列有序的网状结构 是细胞生存和代谢活动的微环境 是细胞功能的体现者与行使者 又是肌体组织的重要结构成分 对细胞的重要功能有 支持保护 营养运输 分裂 分化 识别 黏着 运动 迁移等 例如胚胎发育和肿瘤 糖类和蛋白主要可分为3类 1氨基聚糖2胶原3非胶原糖蛋白 蛋白聚糖 弹性蛋白 纤粘连蛋白 层纤连蛋白 一 第一类 一 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和糖醛酸组成 但硫酸角质素中糖醛酸由半乳糖代替 透明质酸 hyaluronicacid HA 是唯一不发生硫酸化的氨基聚糖 其糖链特别长 可含10万个糖基 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 占据很大的空间 产生膨压 赋予组织弹性和抗压性 二 蛋白聚糖 Proteoglycan PG 是氨基聚糖和核心蛋白共价结合的大分子复合物 GalactoseN Acetyl D glucosamine D glucuronicacidN Acetyl D galactosamine 氨基聚糖和蛋白聚糖的主要功能 1组织弹性和抗压性 它们构成的细胞外水合凝胶基质赋予组织渗透压和膨胀压 2分子筛作用 对各种离子 营养分子 代谢物 激素 细胞因子有选择渗透 3细胞迁移 增殖 分化 透明质酸的含水凝胶使细胞分离 便于细胞移动 4保水作用 透明质酸和硫酸软骨素有很好的保水作用 5钙化作用 氨基聚糖有结合钙作用 6其他作用 抗凝 脱水 透明 等 氨基聚糖和蛋白聚糖的合成及异常与人类疾病有关 如动脉粥样硬化患者的血管壁内表皮细胞表面硫酸乙酰肝素和硫酸软骨素含量降低 硫酸皮肤素含量增高 低密度蛋白沉积 血管硬化 一 胶原 Collagen 是胶原纤维的简称 属不容性蛋白 是基质主要成分 各组织均含 占人体蛋白30 以上 二 胶原和弹性蛋白 胶原纤维的基本单位是原胶原 原胶原由三条肽链形成三股螺旋长300nm 直径1 5nm 肽链具有由Gly X Y 甘氨酸 脯氨酸 羟脯氨酸 重复序列构成 X常为Pro 脯氨酸 Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸残基 原胶原呈1 4交替平行排列 这种排列在胶原纤维上形成67nm的周期性横纹 上图中的灰色纹带 1胶原的分子结构 见书上56页表6 3 2胶原纤维的类型 3种不同肽链构成特定胶原 分布在不同的组织中 即不同的组织分泌不同的胶原纤维 3功能 1 构成细胞外基质骨架2 对细胞形态产生影响3 对细胞增殖分化的影响 胶原病 胶原的含量 结构 类型和代谢异常导致的疾病 有遗传性的和获得性的 胶原作为机体本身的抗原可以起机体自生的免疫反应 如风湿性关节炎 二 弹性蛋白 elastin 主要存在于脉管壁及肺 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 高度疏水性和非糖基化 狗大动脉的显微照片A 整体 B 部分放大 其它成分被酶或酸消化 结构 2条约830个氨基酸残基组成的短肽链交联形成 所以它有2个明显特征 构象无规则卷曲 赖氨酸残基相互交联成网状 如图6 13功能 组成弹性纤维网赋予组织弹性 三 非胶原糖蛋白 层粘连蛋白和纤粘连蛋白 其包括纤黏连蛋白和层黏连蛋白 另外还有一些骨黏连蛋白 黏结蛋白等 目前 对结构和功能比较了解的是前两者 它们以特殊的结构域和其它成分一起构成细胞外基质 并共同完成细胞运动 分化 修复等功能 纤粘连蛋白 fibronectinFN 1分子结构 FN是一种大型的糖蛋白 各种FN均由相似的亚单位组成 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 在人体中已鉴定的FN亚单位就有20种以上 血浆FN是二聚体 细胞FN为多聚体 2功能 1 细胞黏着 可与多种生物大分子结合 介导细胞间和细胞基质间的黏着 和黏着班共同作用 2 细胞迁移 通过黏着班影响胚胎早期的迁移活动 3 组织创伤修复 血浆中的纤黏连蛋白促进凝血和修复 二 层粘连蛋白 lamininLN 1分子结构 LN也是一种大型的糖蛋白 与 型胶原一起构成基膜 LN分子由一条重链 和二条轻链 借二硫键交联而成 外形呈十字形 三条短臂各由三条肽链的N端序列构成 每一短臂包括二个球区及二个短杆区 长