细胞生物学：第十七章 细胞社会的联系

1、第十五章第十五章 细胞社会的联系：细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外基质细胞连接、细胞黏着和细胞外基质第一节 细胞连接 cell junction是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。分为三大类，即：封闭连接（occluding junction）、锚定连接（anchoring junction）和通讯连接（communicating junction）。 一、封闭连接一、封闭连接（一）紧密连接（一）紧密连接存在于脊椎动物的上皮细胞间。连接区域构成焊接线，也称嵴线。相邻质膜紧密结合，没有缝隙。主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液渗入，构成脑血屏障和睾血屏障。Tight Ju

2、nction between two type I pneumocytesTight Junctions Seal off body cavitiesRestrict diffusion of membrane components（二）间壁连接存在于无脊椎动物上皮细胞间。连接蛋白呈梯子状排列。在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突。 Septate junction between gills cell of freshwater mussels二、锚定连接二、锚定连接（一）粘着带与粘着斑（一）粘着带与粘着斑粘着带（adhesi

3、on belt） ：呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。连接的细胞骨架成分为actin。Adhesion belt or Adherens junctionAdhesion Belt粘着斑（adhesion plaque）：位于细胞与ECM间，粘附分子为integrin、胞内骨架成分也是actin。（二）桥粒与半桥粒桥粒（desmosome）是相邻细胞间形成的纽扣状结构。CAM为钙粘素钙粘素。连接中间纤维中间纤维分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中。Desmosomes in spinous layer of human skin半桥粒（hemi

4、desmosome）：位于上皮细胞基面与基膜之间，连接蛋白为整合素。连接的细胞内骨架成分为角蛋白。Structure of the Skin三、通讯连接三、通讯连接（一）间隙连接（一）间隙连接 gap junction连接处有24nm的缝隙。基本单位称连接子，由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位（connexin）环绕而成。允许小于1.5kD的分子通过，通透性可调。功能：功能：1.影响细胞分化影响细胞分化2.协调细胞代谢协调细胞代谢3.电兴奋传导：神经电兴奋传导：神经末梢间的间隙连接称末梢间的间隙连接称为电紧张突触为电紧张突触（electrotonic synapses）。）。Gap juncti

5、onAFM image of connexonA. Open state in Ca2+ free buffer; B. Close（二）胞间连丝（二）胞间连丝 plasmodesmata由穿过细胞壁的原生质构成，直径约2040nm。中央有SER形成的连丝小管。功能上与动物细胞间的间隙连接类似。通透性可调节。某些植物病毒能制造特殊的蛋白质，使胞间连丝的有效孔径扩大。Plasmodesmata of cultured plant cellsPlasmodesmata（三）化学突触 synapse 存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传导兴奋。由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。突触前神经元突起末

6、梢膨大，称突触小体。突触小体内有突触小泡，内含神经递质。 各类连接的比较各类连接的比较第二节第二节 细胞黏着及其分子基础细胞黏着及其分子基础 细胞黏着分子（CAM）介导细胞与细胞、细胞外基质 （ECM间）的连接。 为糖蛋白，分五类，结构由三部分组成：1. 胞外区，N端部分，负责与配体识别；2. 跨膜区，多为单次跨膜；3. 胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与胞内的信号分子相连。 多数CAM依赖二价阳离子，如Ca2，Mg2。作用机制有三种模式：1.亲同性粘附；2.亲异性粘附；3.通过胞外连接分子相互识别与结合。一、钙粘素cadherin亲同性CAM，依赖Ca2。胞外部分形成5个结构域，

7、其中4个同源，均含Ca2结合部位。作用：介导细胞连接：如E-钙粘素。参与细胞分化：决定胚胎细胞间的粘附，影响细胞分化。抑制细胞迁移.Cadherin哺乳动物细胞表面的主要钙粘素分子二、选择素selectin亲异性CAM；依赖Ca2；参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合：P选择素贮存于血小板及内皮细胞；E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。SELECTINSEndothelialLeukocytesPlatelets三、免疫球蛋白超家族 Ig-superfamily含免疫球蛋白（Ig）样结构域，即二硫键维系的两组反向平行的折

8、叠。一般不依赖Ca2，亲同性或亲异性CAM。N-CAM存在于神经细胞。Pe-CAM存在于血小板及大多数免疫细胞。I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。Ig-SF四、整合素（integrin ）或整联蛋白多为亲异性CAM，依赖Ca2。是 亚单位形成异二聚体。含1的整合素介导细胞与ECM的粘附。含2的整合素介导细胞间的相互作用。含3的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。64整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。Integrins subunit binds RGD domain on fibronectina subunit binds calcium Ca2+ necessary

9、for substrate bindingHemidesmosomesHemidesmosome TEMKeratin filaments五、透明质酸粘素hyaladherin可结合HA的一类分子，如：CD44族。CD44的功能包括： 介导细胞与ECM的粘附；参与细胞对HA的摄取及降解；参与淋巴细胞归巢；参与T细胞活化；促进细胞迁移。CD44往往在肿瘤细胞中高表达，与成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关。第三节 细胞外基质Extracellular Matrixc（ECM） ECM是细胞外大分子构成的网络。包括：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。 结缔组织中含量较高。 影响细胞的

10、存活、死亡、增殖和分化。MACROMOLECULAR ORGANIZATION OF ECMI ECM的成分一、胶原Collagen 是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的30以上。参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。 组成：由原胶原交联而成。 类型：已知至少19种，由不同基因编码。I、II、III、V、XI型为有横纹的纤维结构。 原胶原：3条肽链形成的螺旋，含三种结构：螺旋区、非螺旋区及球形结构域。 原胶原每条链由重复的Gly-X-Y序列构成。X=pro，Y=hyp或hyl，重复序列使链卷曲为左手螺旋。三股链绕成右手超螺旋。Structures of the collagen 合成：由成纤维

11、细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。在RER上合成，形成三螺旋之前于Pro及Lys残基上进行羟基化修饰。 羟化反应由脯氨酰4、脯氨酰3羟化酶催化。 Vc是酶的辅助因子，Vc缺乏导致坏血病。Collagen fibril bundles: a branching assembly unit in tendon morphogenesisCollagen fibrils around a fibroblast 交联：由侧向相邻的lys或hyl残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，电镜下可见间隔67nm的横纹。 新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。

12、老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。 TEM image of collagenCollagen二、纤粘连蛋白 Fibronectin（FN） 含糖4.59.5，有57个有特定功能的结构域。类型： FN有20多种亚单位。同一基因编码，转录后拼接不同，形成异型分子。 血浆FN： V字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。 细胞FN：多聚体，不溶，存在于ECM及细胞表面。 组装： 不自发组装，受细胞表面受体指导。 肿瘤细胞表面FN减少，因受体异常所致。 功能： 连接细胞到ECM上；FN上的RGD（Arg-Gly-Asp）序列可与细胞表面的整合素结合。 人工RGD三肽可抑制细胞在FN基质上粘附。fibr

13、onectin dimerFibronectin helps connect the inside of the cell to the outside三、层粘连蛋白 laminin(LN) 结构： 由3条肽链借二硫键交联成十字形分子。 已知7种LN，8种亚单位，由不同基因编码。 含糖15-28，有50条左右N-连接的糖链。 功能： 组成基膜，是胚胎发育中最早出现的ECM。Laminin StructureBasal lamina四、氨基聚糖及蛋白聚糖 1氨基聚糖glycosaminoglycan GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。 二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。 分为：透明质酸

14、、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。 除透明质酸（ HA ）及肝素外，其他GAG不游离存在。 HA是唯一不硫酸化的GAG，含多达10万个糖基。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性。氨基聚糖的分子特性及分布氨基聚糖的分子特性及分布2蛋白聚糖 是GAG(除HA)与核心蛋白的共价结合物。 核心蛋白在高尔基体中装配GAG链。 先合成4糖连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUA）连接到Ser上（Ser-Gly-X-Gly ），然后延长糖链。 HA能够以非共价键连接许多蛋白聚糖，形成巨分子。A Proteoglycan Complex.Galactose N-Acetyl-D-glucosamineD-glucuronic acid N-Acetyl-D-galactosamine五、弹性蛋白 elastin 构成弹性纤维，由2类短肽交替排列构成。 一种是疏水短肽，赋予分子以弹性； 另一种为富Ala及Lys残基的螺旋，负责在相邻分子间交联，形成网状结构。 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。ElastinIIII 细胞外基质的生物学作用 1影响细胞的存活、死亡：如上皮细胞脱离ECM则发生ano