《第十五章细胞社会的联系细胞连接细胞粘着和细胞外基质》教案

1、第十五章细胞社会的联系：细胞连接细胞粘着和细胞外基质15.1学习要点15.1.1细胞连接表15-1各种细胞连接方式的比较细胞连接类型结构特点生物学意义封闭连接紧密连接一般存在于脊椎动物上皮细胞之间 成串的跨膜蛋白构成网络状蛋白质 焊接线，也称嘴线封闭作用，形成“闭锁带”，防止 溶质渗漏形成膜蛋白和膜脂侧向扩散的屏 障，隔离特定区域的蛋白膜蛋白 和膜脂侧，维持上皮细胞极性机械连接装置，发挥支持的功能锚定连接与中间纤维相连桥粒细胞与细胞之间两侧对称 的纽扣式连接胞内锚蛋白形成盘状胞质 致密斑，胞内与中间纤维相 连，胞外与钙粘着蛋白相连通过桥粒连接，使整个上 皮层的中等纤维形成一 个完整的网络，增加

2、了细 胞抵抗外界压力与张力 的能力。半桥粒细胞与胞外基质的连接方式角蛋白纤维通过膜上的整联蛋白(intergrin )与胞外基质的层连蛋白相连将上皮细胞粘着在基底膜 上。与肌动蛋白微丝相连黏合带位于紧密连接的卜方，相邻 细胞相成连续的带状结构 胞质侧与微丝束相连胞外侧靠钙粘着蛋白 cadherin )相成胞间横桥将 相邻细胞连接钙粘着蛋白与细胞骨架之 间靠别的连接蛋白联系在在动物胚胎发育形态建 成中，促使上皮细胞层拶 曲形成神经管等结构。7黏合斑是细胞与细胞外基质之间的连接方 式。参与连接的骨架为肌动蛋白纤维。跨膜粘连蛋白是整联蛋白。体外培养的成纤维细胞通过 黏合斑附在培养皿基质上。有助于维持

3、细胞在运动过程 中的张力以及细胞生长的信 号传递。通讯连接间隙连接连接蛋白六聚体构成连接子 相邻细胞连接子对接，形成直 径约为1.5纳米的通道 孔道的开闭受钙离子的调控间隙连接在代谢偶联中的作用 间隙连接在神经冲动传递过程中 的作用间隙连接在早期胚胎发育和细胞 分化过程中的作用间隙连接是可以随细胞内的变化 而进行开关的动态结构胞间连丝两相邻植物细胞的质膜相连形成管斗犬2 20-40nm）结构内质网从中穿过功能上与动物细胞的间隙连接类 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。某些细胞蛋白和核酸能够通过胞 间连丝进入另外一个细胞化学突触兴奋细胞间的一种连接方式

4、通过释放神经递质来传递神经冲动15.1.2细胞黏着及其分子基础细胞黏着：在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程 在细胞识别过程中，细胞的糖被起重要作用，而引起细胞黏着的主要是整合膜蛋 白。同种组织类型细胞的黏着甚至超越种的界限。细胞黏着方式：同亲型结合：相邻细胞表面同种黏着分子间的识别与黏着。异亲型结合：相邻细胞表面不同种黏着分子间的识别与黏着。衔接分子依赖性结合：相邻细胞表面同种黏着分子借助衔接分子相互识别与 黏着。细胞黏着生物学意义：细胞黏着对胚胎发育以及个体形态发生具有重要作用胚胎发育中通过细胞黏着形成三个不同的胚层在器官形成过程中，通过细胞识别与黏着形成不同的组织合

5、器官 表152不同黏着分子的比较封特点功能钙黏蛋白介导钙依赖的同亲性黏着。钙黏蛋白多是单次跨膜 蛋白，常形成二聚体或者 多聚体，胞外肽链部分折 叠形成重复结构域，与钙 离了结合。具有E-钙黏蛋白，N-钙黏 蛋白，P-钙黏蛋白,VE-钙 黏蛋白等类型。不同细胞及具不同发育阶段钙黏蛋白种 类和数重小同。钙黏蛋白对个体发育具有重要作用，钙 黏蛋白种类和数量的调控决定某些胚胎 细胞的黏着，影响细胞分化，参与器官 建成。选择素介导钙依赖的异亲性黏着。是跨膜蛋白，胞外有保守 的凝集素样结构域。具有L-选择素，P-选择 素，E-选择素三种主要类 型。参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别 与粘着，帮助白细胞聚集

6、导炎症发生部 位。参与淋巴细胞归巢现象的实现。免疫球蛋白超家族介导钙不依赖的同亲性 黏着和异亲性黏着。分子结构具有与免疫球 蛋白类似的结构域。大多数细胞黏着分子介导淋巴细胞和免 疫应答细胞间的黏着。V-CAM N-CAM和L1介导非免疫细胞间的 黏着，在在神经组织细胞间的黏着中发 挥主要作用。整联蛋白普遍存在脊椎动物细胞 表囿，介导钙或镁离子依 赖的异亲性黏着分子。介导细胞间或细胞与胞外基质之间的黏着。有两个业基形成跨膜异二聚体。通过与胞内支架蛋白的相互作用介导细 胞与胞外基质之间的黏着。整联蛋白介导的典型结构有黏合斑和半 桥粒。半数的整联蛋白含有结合RGD的结构域，开辟了以受体-配体相互作用

7、为基 础的新的治疗手段。参与信号传导。参与由“内向外”以及“由外向内”两种信号传递。整联蛋白的信号转导功能依赖于 FAK,FAK的活化又依赖于黏合斑的形成。整联蛋白与其他表面受体通过多种协同方式刺激细胞产生多种应答。15.1.3细胞外基质细胞外基质：指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的网络结 构。胞外基质不仅为组织的构建提供了支撑框架，还对于其接触的细胞命运以及 其他功能产生重要的调控作用。主要含有结构蛋白，蛋白聚糖和粘连糖蛋白。细胞外基质功能：1、细胞外基质将细胞粘连在一起构成组织；动物组织的构建既是多细胞相互作 用的结果，也是细胞与胞外基质相互作用的结果。2、提供细胞外网架

8、，在组织中或组织之间起支持作用。3、细胞外基质的三维结构及成分是动态变化的，通过细胞微环境的改变对细胞 形态、生长、分裂、分化和凋亡起到调控作用。细胞外基质的分类：一.胶原(collagen )胶原构成细胞外基质的骨架，也是动物体内含量最丰富的蛋白，约占人体 蛋白质总量的25%以上。是胞外基质中最主要的水不溶性纤维蛋白。在各种动 物中都存在，肌腱、软骨和骨中的胶原非常丰富，含量接近 1/2。胶原含有多种 不同的类型，其分布具有一定的组织特异性。胶原类型：胶原类型多达26种，分为六种(IVI),具有不同的化学结构和免疫性能， 是不 同基因的表达产物。I型常形成较粗的纤维束，分布广泛，如皮肤、肌腱

9、、韧带和骨骼中，有很强的抗张强度；占胶原总量的90%。II型 主要存在于软骨中；III型形成细微的原纤维网，广泛分布于伸展性的组织；IV型形成二维网络样结构，构成基膜。V和VI与I型供分布。胶原的分子结构胶原的基本结构单位原胶原(tropocollagen )。 原胶原是三条肽链形成的三股螺旋；每条链盘绕成呈a链卷曲的左手螺旋；三股链再绕成右手超 螺旋。原胶原分子间共价交联，呈1/4交替平行排列，形成胶原纤维，在电镜下可 见间隔67nm的周期性横纹。胶原的合成、装配胶原合成与组装始于髓面内质网（rER）核糖体上进行。在高尔基体中进行修 饰和加工，最终分泌到细胞外基质中组装成胶原纤维；3条前a链

10、螺旋（前胶原）J分泌原胶原胶原原纤维胶原纤维胶原的组织:同一组织中常含有几种不同类型的胶原，但常以某一种为主。在不同的组织中，胶原组装成不同的纤维形式，以适应特定的功能。多样的排列形式主要与两种因素有关。纤维结合胶原，介导分子间或胶原与胞外基质之间的相互作用，影响排布形式；分泌胶原的细胞对胶原在胞外基质中的排布的影响。胶原的功能:含量高，刚性和抗张强度最大，构成细胞外基质的骨架结构，并与其他组分结合形成结构与功能的复合体；参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤；参与细胞外基质信号传递。二弹性蛋白是弹性纤维（elastic fiber ）的主要成分。主要存在于脉管壁和肺，少量存在于皮肤、肌腱和

11、疏松结缔组织中。与胶原纤维共同存在，弹性纤维赋予组织弹性， 而胶原纤维赋予组织抗张性。胶原和弹性蛋白的重要性在老年个体中表现最为明显。是高度疏水的非糖基化蛋白，富含甘氨酸和脯氨酸。构象呈无规则卷曲状态，通过 Lys 残基相互交联成网状结构。三糖胺聚糖和蛋白聚糖1、糖胺聚糖（glycosaminoglycan ， GAG）组成：GAB重复二糖单位构成的长链多糖。二糖单位为氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）和糖醛酸。分类 ：根据糖基连接的类型和硫酸基团的数量与位置，分为：透明质酸、4硫酸软骨素、6 硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角质素。功能： 糖胺聚糖高度亲水，富含大量负电荷，吸

12、引大量的阳离子，吸水产生膨压， 赋予胞外基质抗压的能力；在细胞外形成多孔的水合胶状体，填充了胞外基质的大部分空间，提供机械支持作用。举例： 透明质酸(hyaluronic acid ， HA)是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质的主要成分，可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性。HA使细胞保持彼此分离，并易于迁移和增殖，且阻止细胞分化。2、蛋白聚糖(proteoglycan )组成： 由糖胺聚糖和核心蛋白(core protein )共价连接形成的巨分子，是糖和蛋白质的复合物。含糖量达90 95。存在形式：在很多组织中，以单分子形式存在；具有显著的多态性，可以含有不同的核心蛋白

13、以及长度和成分不同的多糖。分布于细胞表面、所有结缔组织和细胞外基质。功能：形成多孔、吸水的胶状物，保护细胞，抗挤压。可与成纤维细胞生长因子，转化生长因子结合，有利于激素分子与细胞表面受体结合，完成信号转导。部分蛋白聚糖参与基膜的构成。四层粘连蛋白和纤连蛋白层粘连蛋白和纤连蛋白是目前了解最清楚的非胶原蛋白，具有多格结构域，提供了胞外基质中大分子与细胞表面受体特异性结合的位点。1纤连蛋白(fibronectin ， FN)组成：高分子量糖蛋白，由2个亚单位组成，在C端形成两个二硫键交联。已鉴 定的FN亚单位20种以上，纤连蛋白是由同一基因编码，转录后不同方式拼接而 形成的多种异型分子。结构：每条F

14、N有5-7个有特定功能的结构域，具有与细胞表面受体、胶原、血纤蛋白、硫酸蛋白多糖的高亲合性的结合部位。功能：纤连蛋白的表面受体是整联蛋白的家族成员，有的纤连蛋白含有RGD吉构域, 结合细胞表面受体，介导细胞的粘着。通过结合细胞表面受体和胶原等胞外基质成分，将细胞锚定在胞外基质上，参与维持细胞形态。多种癌细胞不能合成纤连蛋白，失去正常的形态，脱离胞外基质。纤连蛋白涉及细胞的癌变与迁移。增强细胞间的粘连及细胞与基质的粘连；参与胚胎发育；参与创伤修复，促进细胞的迁移。2层粘连蛋白(laminin ， LN)组成：是一种高分子糖蛋白，由三条肽链(a、屋丫)借二硫键交联成的十字形分子。功能：是各种动物胚

15、胎和成体组织基膜的主要构成组分。是胚胎发育中最早出现的细胞外基质成分。可与胞外基质成分和整联蛋白结合，在细胞表面形成网络结构并将细胞固定在基膜上。在胚胎发育及组织分化中具有重要作用。五 基膜和细胞外被1基膜是一种特异的胞外基质结构，通常位于上皮层的基底面，约 40 120 纳米厚，将上皮细胞与结缔组织分开。也有的位于肌细胞和脂肪细胞表面，血管内皮细胞下面和施万细胞的表面。成分： IV 型胶原，蛋白聚糖，层粘连蛋白以及巢蛋白。功能： 不仅对结缔组织起支撑作用，同时也是调节分子以及细胞运动和渗透姓屏障。2. 细胞外被定义： 又称糖萼，是细胞质膜表面覆盖的一层粘多糖物质，主要成分为，糖蛋白和糖脂，

16、突出于细胞表面的糖分子形成了糖萼。是细胞质膜的正常结构成分。不仅对质膜起保护作用，在细胞识别中发挥重要作用。六 植物细胞壁细胞壁： 植物，真菌，藻类和原核细胞的胞外基质形成细胞壁。植物细胞壁：植物细胞壁也是由细胞分泌产生的，主要成分为多糖，由纤维素、半纤维素、果胶质，伸展蛋白，木质素等几种大分子组成。由初生细胞壁和次生细胞壁两种主要类型，二者在不同阶段由细胞分泌形成。植物细胞壁功能：植物细胞的细胞壁赋予细胞强度，保护细胞免受损伤和病原体的侵入。发挥渗透屏障作用。为细胞提供胞外支架，对细胞起到支持作用。某些寡糖成分可作为信号物质。15.2 书后习题解答1 细胞通过哪些方式产生社会联系？细胞社会联

17、系有何生物学意义？2 细胞连接有哪几种类型，各有何功能？. 紧密连接可阻止可溶性物质从上皮细胞层一端扩散到另一端，因此起到重要的封闭作用；同时还将上皮细胞的游离端与基底面细胞膜上的膜蛋白相互隔离，以行使其各自不同的膜功能，因此紧密连接还具有隔离和一定的支持功能。桥粒存在于两相邻细胞之间,细胞与细胞间两侧对称出现加厚成板状的致密斑，上附中间纤维，通过 Ca2+粘素连接。桥粒连接使整个上皮层的中等纤维形成了一个完整的网络，增加了整体的强度。半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学组成不同。它通过细胞膜上的膜蛋白整联蛋白将上皮细胞固着在基底膜上， 在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内

18、。间隙连接分布广泛，几乎所有动物组织中均存在间隙连接。间隙连接为点阵排列的颗粒，基本结构单位为连接子，每个连接子由6 个相同或相似的跨膜蛋白亚单位connexin 环绕，中心形成一个直径约1.5nm 的孔道。 相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成了一个间隙连接单位。间隙连接的功能有：细胞粘着，细胞彼此连接在一起；细胞通讯，间隙连接在物质的通道具有选择性，形成细胞间的代谢偶联，同时连接处的电阻抗很低，形成细胞间的电偶联可以使细胞群的活动同步化。3 细胞粘着分子有哪些，分别有什么功能？答：见学习要点表15 2 不同黏着分子的比较4 细胞基质的组成，分子结构以及生物学功能？一、名词翻译并解释1. Ce

19、ll coat2. Extracellular matrix3. Hyaluronic acid4. Anchoring junction5. Cell adhension6. Connexon二、判断对错题1 .通常细胞不直接与IV型胶原或蛋白聚糖结合，而是通过层粘连蛋白将细胞锚定于基膜上。()2 . 层粘连蛋白是高分子量糖蛋白。3 . 纤连蛋白的主要功能是介导细胞粘着4 . 层粘连蛋白促进细胞迁移。5 .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。（）6 .弹性蛋白是高度亲水的非糖基化蛋。（）7 .植物细胞壁也含有少量糖蛋白。（）8.整联蛋白是细胞表面的跨膜蛋白，由 a,b两个

20、亚基组成的异二聚体，其胞外具有多种胞外基质组分的结合位点如纤连蛋白，层粘连蛋白，和蛋白聚糖。（）9阳离子螯合剂EDTA可以破坏钙离子或镁离子依赖的细胞黏着。（）10整联蛋白介导的细胞玉胞外基质的黏着的典型结构为黏合斑与桥粒。（）三、选择题1 .细胞外被又称。A.糖被B.细胞膜C.糖脂D.糖萼2 . 是胞外基质最基本成分之一。A.胶原B.糖胺聚糖C.纤连蛋白D.弹性蛋白3 .原胶原是由（）条多肽链盘旋成的三股螺旋结构。A. 一B.二C.三D.四4 .胶原纤维具有很高的抗张力强度，特别是（）型胶原。a. Ib. nc.mD.w5 . 是各种动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一。A.胶原B.纤

21、连蛋白C.层粘连蛋白D.弹性蛋白6 . 能促进细胞迁移。A.弹性蛋白B.层粘连蛋白C.纤连蛋白D.胶原7 .个体发生中出现最早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8 . 可以与多种生长因子结合，作为胞外激素富集与贮存库。A.胶原B.层粘连蛋白C.蛋白聚糖D.纤连蛋白9 .紧密连接存在于。A.结缔组织B.肌肉细胞间C.上皮细胞间D.神经细胞间10 .能够封闭细胞间隙的连接是 。A.桥粒B.紧密连接C.半桥粒 D.缝隙连接11 .能够使细胞锚定静止又能诱导细胞运动迁移的是 。A.蛋白聚糖B.层粘连蛋白C.弹性蛋白D.纤连蛋白12 .参与粘着斑形成的是 。A.纤连蛋白

22、B.弹性蛋白C.层粘连蛋白D.胶原13 .上皮细胞与基质的连接是 。A.桥粒B.半桥粒C.紧密连接D.缝隙连接14 .下列物质能够通过间隙连接的是 。矿物质蛋白质氨基酸维生素多糖A. B.C.D.15 .影响间隙连接通道开闭的因素有 。pH Ca2+浓度 膜电位 细胞受损 连接蛋白变构A. B.C.D.全部16 .依赖间隙连接完成的生命活动有 。神经元间的电突触处冲动传导细胞吞噬心肌收缩细胞分裂小肠平滑肌蠕动A.B.C.D.全部17 .体外培养的成纤维细胞的贴壁生长与 有关。A桥粒B.半桥粒C.粘着带D.粘着斑18 .白细胞是通过 粘着因子的作用滚动式地集中到炎症发生部位。A.钙粘素B.选择素

23、C.免疫球蛋白超家族类D.整联蛋白19 .细胞粘着中完全不依赖于Ca2+的是。A.钙粘素B.选择素C.免疫球蛋白超家族类D.整联蛋白20整联蛋白广泛参与信号转导。其信号传递功能依赖于细胞内的 ,而该酶的活化 又依赖于整联蛋白与胞外基质配体结合形成黏合斑。A酪氨酸蛋白激酶-黏合斑激酶(FAQ B 蛋白激酶A C受体酪氨酸蛋白激酶D 受体酪氨酸磷酸脂酶 四、填空题1 .是动物体内含量最丰富的蛋白，约占人体蛋白总量的 以上。2 .胶原是细胞外基质中最主要的 纤维蛋白。在细胞外基质中含量最高，刚性及 抗张力强度最大。3 .胶原纤维的基本结构单位是 _ Q4 .糖胺聚糖是由重复的二糖单位构成的长链多糖，

24、其二糖单位是 和5 .糖胺聚糖可分为 、6一硫酸软素、肝 素和硫酸角质素等.。6 .在胚胎发展及组织分化中具有重要作用。7 .纤连蛋白的膜蛋白受体即为 家族成员之一。8 .在胶原纤维内部，原胶原蛋白分子呈 交替 排列。9 .细胞直接根据其功能划分为 、和 3种类型，其中有细胞骨架纤维参与的属于 连接。10 .除极少数特化细胞体， 细胞之间通过胞间连丝相互连接，完成细胞间的通讯 联络。11 .化学突触是存在于 之间的细胞连接方式。12 .通讯连接的方式有 、和。13 .由紧密连接的崎线中分离出的两类蛋白分别是 和。14 .构成间隙连接的基本单位是 。15 .整联蛋白识别的主要部位是配体上的 结构

25、，它是由 、和 三个氨基酸组成的。16 .蛋白聚糖由 的丝氨酸残基共价连接形成的巨分子，蛋白聚糖可与成纤维细胞生长因子，转化生长因子3 ( TGF 3)等多种生长因子结合，因而可视为 有利于激素分子进一步与细胞表面受体结合，有效完成信号的传导。17大多数的免疫球蛋白超家族细胞黏着分子介导 和 之间的应答。18白细胞聚集到炎症部位依赖于 和 识别与黏着。19纤连蛋白的细胞表面受体是 ,胞外功能区具有 结构域。20植物细胞壁最先形成的是 ,分泌合成的第二个区域是 ,细 胞停止生长后，多数细胞还会分泌合成 。五、问答题1试述细胞粘着分子的类型，特点以及与细胞外基质的联系与区别。2细胞表面有哪几种常见

26、的特化结构？膜骨架的基本结构与功能3整联蛋白如何参与信号转导？15.4自测题解答一、名词解释1 .细胞外被一一 又称糖萼，曾用来指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖基质，实际上细胞外 被中的糖与细胞膜的蛋白分子或脂质分子是共价结合的，形成糖蛋白和糖脂，所以，细胞外被应是细胞膜的正常结构组分， 它不仅对膜蛋白起保护作用， 而且在细胞识别中起重要作用。2细胞外基质一一 是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。细 胞外基质将细胞粘连在一起构成组织，同时，提供一个细胞外网架， 在组织中或组织之间起支持作用。3 .透明质酸一一是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞胞外基质的主要成分，

27、尤 其在胚胎组织中。4 .锚定连接一一通过细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。根据参与连接得骨架性质不同，可以分为与中间纤维有关得桥粒和半桥粒以及与微丝有关得粘着带和粘着斑。5 . 细胞粘着 在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集，形成细胞团或组织的过程。6 连接子 构成间隙连接的基本单位。每个连接子由6 个相同和相似得连接子蛋白构成六聚体。 ，中间形成直径约1.5nm 得孔道。相邻细胞膜上得两个连接子对接便形成一个间隙连接单位。二判断题1.对；2.错； 3.对；4.错；5.对；6.错； 7.对； 8 对； 9 对；三选择题1.D; 2.A; 3.C;4.A; 5.C; 6.C; 7.B8.C; 9C; 10.B; 11.D; 12.A ; 13.B; 14.B; 15.D; 16.C; 17.D; 18.B; 19.C ， 20 A四、填空题1. 胶原、 25% 2. 水不溶性3. 原胶原4 氨基己糖、糖醛酸5. 透明质酸、4-硫酸