第十五章：细胞社会的联系：细胞连接细胞黏....

1、第十五章：细胞连接与细胞外第十五章：细胞连接与细胞外基质基质 细胞连接细胞连接（Cell junction）是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。 根据行使功能的不同，细胞连接可以分为三大类：紧密连接紧密连接 Occluding junctions (tight junctions)锚定连接锚定连接 Anchoring junctions通讯连接通讯连接 Communicating junctions封闭连接（occluding junctions） 以紧密连接紧密连接（tight junction）为典型代表 紧密连接一般存在于上皮细胞间 封闭作用封闭作用

2、 可阻止可溶性物质从上皮细胞层的一侧扩散到另一侧。 隔离和支持隔离和支持 隔离上皮细胞的游离端与，基底面细胞膜上的膜蛋白，以行使各自不同的膜功能。紧密连接功能紧密连接紧密连接由围绕在细胞四周的嵴线网络而成。嵴线是成串排列的特殊跨膜蛋白(occludin，claudin) 锚定连接锚定连接 （anchoring junctionanchoring junction） 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。分为：粘着连接（adhesion junction） 粘合带（adhesion belt）焦点粘着（focal adhesion） 粘合斑（adhesion plaque）桥

3、粒（desmosome）半桥粒（hemidesmosome）锚定连接锚定连接 粘着连接（粘着连接（adhesion junctionadhesion junction）此种连接在质膜胞质一侧与微丝相连在上皮细胞中以粘着带的形式存在 粘着带（adhesion belt）位于某些上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成一个连续的带状结构。跨膜糖蛋白： 钙粘素家族（粘着带处相邻细胞间的相互作用依赖于Ca2+）胞内连接成份： 微丝 与粘着带相连的微丝在细胞中形成平行于细胞膜的可收缩的纤维束。粘着连接粘着连接 焦点粘着通过整合素将细胞的微丝与细胞外基质相连通常是以粘着斑的形式存在 粘着斑粘着斑（adhes

4、ion plaque）是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式。跨膜连接糖蛋白 整合素家族 integrins 行使纤连蛋白受体的功能，并通过纤连蛋白与细胞外基质结合细胞内结构 微丝在粘着斑形成的过程中，GTP结合蛋白Rho激酶起着关键的调节作用。焦点粘着（焦点粘着（focal adhesionfocal adhesion）粘着带与粘着斑粘着带与粘着斑 桥粒在两个细胞间形成钮扣式的结构将相邻细胞铆接在一起 跨膜糖蛋白 钙粘素家族 细胞内锚定成份 中间纤维 细胞质内的中间纤维通过桥粒相互连接形成贯穿于整个组织的整体网络，支持该组织并抵抗外界压力与张力。桥粒（桥粒（desmosomedesmoso

5、me） 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的盘状致盘状致密斑密斑，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。桥粒（桥粒（desmosome）桥粒桥粒半桥粒（半桥粒（hemidesmosomehemidesmosome） 半桥粒通过膜蛋白将上皮细胞固着在基底膜上。跨膜糖蛋白 整合素家族细胞内锚定成份 中间纤维 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。半桥粒半桥粒 细胞骨架在细胞连接中的作用细胞骨架在细胞连接中的作用. 通讯连接（通讯连接（communica

6、ting junctioncommunicating junction） 主要包括间隙连接间隙连接(gap junction)化学突触化学突触(chemical synapse) 神经细胞间胞间连丝胞间连丝(plasmodesmata) 植物细胞中间通讯连接通讯连接gap-junction channel连接子连接子 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。间隙连接间隙连接 电子显微镜观察到的间隙连接电子显微镜观察到的间隙连接 存在于可兴奋细胞间的细胞

7、连接方式，它通过释放神经递质来传递神经冲动并因此而得名。化学突触化学突触小肠上皮细胞连接植物的胞间连丝植物的胞间连丝胞间连丝胞间连丝细胞表面的粘连分子细胞表面的粘连分子 同种类型细胞间的彼此粘连是许多组织结构的基本特征。细胞与细胞间的粘连是由特定的细胞粘连分子所介导的。 粘连分子（CAM）的特征与类型 粘连分子均为整合膜蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连； 多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。 粘连分子类型及细胞间粘着方式类型 粘着方式 粘附因子介导的细胞粘连的粘附因子介导的细胞粘连的3 3种方式种方式 两相邻细胞表面的同种CAM分子间的相互识别与结合（亲同性粘附） 两相邻细胞表面的不同种CAM

8、分子间的相互识别与结合（亲异性粘附）； 两相邻细胞表面的相同CAM分子借细胞外的连接分子相互识别与结合。 类型类型 钙粘素（钙粘素（Cadherins） 选择素（选择素（Selectin） 免疫球蛋白超家族的免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF) 整合素（整合素（Integrins） 质膜整合蛋白聚糖质膜整合蛋白聚糖也介导细胞间的粘着。钙粘素钙粘素 属同亲性依赖Ca2+的细胞粘连糖蛋白，介导依赖Ca2+的细胞粘着和从ECM到细胞质传递信号。对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体组织器官构成具有主要作用。 E- Cadherins(epithelial), N

9、- Cadherins(neural) ， P- Cadherins(placental)， 桥粒钙粘素。 亲同性粘附亲同性粘附homophilic细胞分选选择素选择素 选择素（selectin）属亲异性CAM，其作用依赖于Ca2 主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘合，帮助白血病从血液进入炎症部位。 已知选择素有三种已知选择素有三种L选择素E选择素P选择素选择素结构模型选择素结构模型Cytoplasmic domainTransmembrane domainEGF domainShort consensus repeatLectin domain选择素的类型和分子结构选择素的类型和分子

10、结构P-selectinE-selectinL-selectin选择素的基因表达及其调控选择素的基因表达及其调控Chromosome 1300 kbP-selectinL-selectinE-selectinPlateletesEndothelia cellsIL-1, TNF-a, LPSThrombin, Histamine蛋白酶蛋白酶C活化因子，活化因子，补体蛋白片段补体蛋白片段 activegeneLeukocyteEndothelia cellsActivatingIL-1, TNF-a, LPSActomycin DCycloheximideL-selectinPSGL-1GlyC

11、AM-1CD34MadCAM-1Sgp200Human podocalyxin-like proteinSialyl 6-sulfo Lewis XE-selectinP-selectinPSGL-1Sialyl 6-sulfo Lewis XCD24/HAS(heat stable antigen)E-selectinPSGL-1Sialyl 6-sulfo Lewis XESL-1CD44L-selectin选择素和他们的配体选择素和他们的配体免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）包括分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）样结构域的所有分子

12、 免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系的两组反向平行折叠结构 一般不依赖于Ca2 同亲性&异亲性整合素整合素 整合素（integrin）大多为亲异性细胞粘附分子，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。 膜整联蛋白（整合素） 跨膜糖蛋白 连接细胞骨架和细胞外基质结 构 由两个亚基组成的异二聚体 依赖于钙离子功 能 介导细胞与细胞外基质连接 影响细胞形状、增殖、分化、迁移 信号转导为什么她的皮肤不如年轻的时候那么水润、光滑了？细胞外被与细胞外基质细胞外被与细胞外基质 基本概念 胶原胶原(collagen) 弹性蛋白弹

13、性蛋白(elastin) 氨基聚糖和蛋白聚糖氨基聚糖和蛋白聚糖 层粘连蛋白和纤连蛋白层粘连蛋白和纤连蛋白 植物细胞壁植物细胞壁 细胞外被细胞外被(cell coat)结构组成： 又称糖萼(glycocalyx)指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链。功能：不仅对膜蛋白起保护作用,而且在细胞识别中起重要作用。 细胞外被细胞外被细胞外基质细胞外基质(extracellular matrix) 结构组成： 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 主要功能： 构成支持细胞的框架，负责组织的构建； 胞外基质三维结构及成份的变化,

14、改变细 胞微环境从而对细胞形态、生长、分裂、 分化和凋亡起重要的调控作用。 胞外基质的信号功能 细胞和细胞外基质共同组成组织器官上皮组织的细胞外基质胶原胶原（ Collagen） 含量最多（25%）、分布广泛 纤维蛋白家族 来源：成纤维细胞 软骨细胞 成骨细胞 上皮细胞等胶原的主要类型胶原的主要类型及分布 类型：26种 由不同的结构基因编码 分布：组织特异性 I型-皮肤肌腱韧带及骨和血管壁等，具有很强的抗张强度。 II型-软骨等 III型形成细微的原纤维网，广泛分布于具有伸展性的 组织如皮肤，血管及内脏等疏松结缔组织； IV型-基膜为什么胶原会呈现周期性横纹？胶原的分子结构 三条多肽链组成的三

15、股螺旋结构 富含Gly（甘）,Pro（脯）和Lys（赖） 三肽重复序列： Gly - X - Y X：Pro；Y：Hypro/Hylys 特征性化学修饰：Pro，Lys羟基化 Lys选择性糖基化链及胶原分子胶原的分子间和分子内交联胶原的分子结构胶原的合成装配与降解胶原的合成装配与降解 来源：成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞等 合成：细胞内（细胞核-内质网-高尔基体-分泌小泡） 装配：细胞外 降解：细胞外（1 1）细胞内合成）细胞内合成 核： hnRNA前体-mRNA RER：前体链-（加前肽）- 前链-（Pro，Lys羟基化）-三螺旋- 前胶原 Golgi体：前胶原（加工修饰） 分泌小

16、泡：前胶原（运输） 前肽（propeptide）：不含Gly-X-Y序列，抑制胶原在胞内组装。 前胶原（procollagen）：带有前肽的三股螺旋胶原分子。细胞外装配细胞外装配 前胶原-（前肽酶切去前肽） 原胶原分子（collagen molecule）-（有序排列） 胶原原纤维（collagen fibril）（EM） -（成束） 胶原纤维（collagen fiber）（LM）胶原的胞外降解 胶原存在分布稳定，更新转换较慢 降解：胶原酶（collagenase）胶原的主要功能 构成胞外基质的骨架结构； 刚性和抗张力很大使组织牢固，不易变形 ； 刺激细胞增殖，诱导细胞分化。为什么几百年前，

17、远航的船员大多会因为大出血而丧命？胶原与疾病 1）胶原病 坏血病：Vc缺乏导致胶原生成障碍，血管、皮肤等变脆易出血。 2）肿瘤弹性蛋白（弹性蛋白（elastin）弹性蛋白弹性蛋白弹性蛋白是弹性纤维的主要成分；主要存在于脉管壁及肺。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。弹性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有两个明显的特征: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（弹性蛋白（elastinelastin）弹性蛋白的结构特点弹性蛋白的结构特点 富含Gly、Pro 很少羟化，无糖基化修饰 不含Gly-X-Y重复序列弹性蛋白的合成与降解 合成与装配： 胞内：可

18、溶性弹性蛋白原 胞外：分子交联装配成弹性纤维网 降解：弹性蛋白酶 弹性纤维（elastic fiber）由弹性蛋白及其表面的微原纤维（microfibils）构成。弹性蛋白的功能 构成弹性纤维网络的主要成分 赋予组织弹性 糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖 高分子量的含糖化合物 氨基聚糖：多糖 蛋白聚糖：糖蛋白 构成亲水性凝胶 赋予组织弹性、抗压性氨基聚糖 （GAG）糖胺聚糖是由重复的糖胺聚糖是由重复的二糖单位二糖单位构成的长链多糖构成的长链多糖二糖单位之一是氨基己糖二糖单位之一是氨基己糖 ( (氨基葡萄糖或氨基半乳糖氨基葡萄糖或氨基半乳糖) + ) + 糖醛酸糖醛酸; ;氨基聚糖氨基聚糖

19、（GAGGAG） 分类 透明质酸（HA） 硫酸软骨素（CS） 硫酸皮肤素（DS） 硫酸乙酰肝素（HS） 肝素 硫酸角质素（KS）透明质酸（HA） 结构：最简单 不发生硫酸化 含有大量亲水基团、负电荷 形态：呈无规则卷曲状 降解：透明质酸酶透明质酸透明质酸( (hyaluronic acid) )及其生物学功能及其生物学功能透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要透明质酸是增殖细胞和迁移细胞的胞外基质主要成分成分, ,也是蛋白聚糖的主要结构组分也是蛋白聚糖的主要结构组分透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用透明质酸在结缔组织中起强化、弹性和润滑作用 透明质酸使细胞保持彼此分离透明质酸使细胞

20、保持彼此分离, ,使细胞易于运动使细胞易于运动迁移和增殖并阻止细胞分化迁移和增殖并阻止细胞分化 蛋白聚糖（蛋白聚糖（PGPG） 结构： 氨基聚糖(除外HA) 与核心蛋白共价结合成的糖蛋白 GAG（除HA） PG（单体） 核心蛋白 连接蛋白 PG（多聚体） HA 蛋白聚糖蛋白聚糖的特性蛋白聚糖的特性显著特点是多态性：不同的核心蛋白显著特点是多态性：不同的核心蛋白, , 不同的氨不同的氨基聚糖；基聚糖；软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, , 赋予软骨赋予软骨以凝胶样特性和抗变形能力；以凝胶样特性和抗变形能力；蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可蛋白聚糖可视为细

21、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。与多种生长因子结合，完成信号的传导。 粘着糖蛋白： 纤连蛋白（fibronectin，FN） 层粘连蛋白（laminin，LN） 功能：连接细胞与细胞外基质层粘连蛋白与纤连蛋白层粘连蛋白与纤连蛋白纤连蛋白纤连蛋白 FNFN 分布广泛： 血浆FN可溶，血浆； 细胞FN不溶，ECM、细胞表面纤连蛋白 分子结构 由两个亚基形成二聚体 血浆FN：两条多肽链由二硫键交联成二聚体 细胞FN：二聚体交联形成多聚体 含有多种大分子结合位点纤连蛋白纤连蛋白纤连蛋白 含有特殊的短肽序列，可被FN受体识别 RGD序列：Arg-Gly-Asp RGDS序列

22、：Arg-Gly-Asp-Ser RGD序列：FN及其他ECM中所含有的可被膜整合素识别的Arg-Gly-Asp三肽序列。纤连蛋白 功能功能 介导细胞与ECM的粘着 有助于维持细胞形态 促进细胞迁移 促进创面修复和血液凝固FN将细胞连接到细胞外基质上 层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin)(laminin)层粘连蛋白是高分子糖蛋白（层粘连蛋白是高分子糖蛋白（820KD）, ,动物胚动物胚胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一胎及成体组织的基膜的主要结构组分之一；层粘连蛋白的层粘连蛋白的结构结构由一条重链和两条轻链构成由一条重链和两条轻链构成细胞通过层粘连蛋白锚定于基膜上；细胞通过层粘连蛋白锚定于

23、基膜上；层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部层粘连蛋白中至少存在两个不同的受体结合部位：位： 与与型胶原的结合部位；型胶原的结合部位； 与细胞质膜上的整合素结合的与细胞质膜上的整合素结合的 Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列序列。层粘连蛋白层粘连蛋白 LNLN 来源：上皮细胞、内皮细胞、肌细胞等 由不同蛋白质分子组成的糖蛋白家族 与IV型胶原共同构成基膜（BM）层粘连蛋白的分子结构 三条多肽链由二硫键交联构成异构三聚体 含有多种大分子结合位点 含有RGD序列层粘连蛋白的功能 构成基膜（basement membrane, BM） 介导上皮细胞粘着于基膜 影响细胞粘附、迁移、分化、增殖等基膜（BM） 特化的细胞外基质 分布：上皮、内皮细胞的基底部 组成：主要由LN、IV型胶原型胶原等构成 作用：隔离细胞与结缔组织 具有分子筛作用基膜（BM）植物细胞壁植物细胞壁植物细胞壁的组成植物细胞壁的组成纤维素分子纤维素分子纤维素微原纤维（纤维素微原纤维（microfibril）,为细胞壁提供了抗张强度为细胞壁提供了抗张强度半纤维素（半纤维素（hemicellulose）: 木糖、半乳糖和葡萄糖木糖、半乳糖和葡萄糖 等组成的高度分支的多糖等组成