细胞生物学 第十章 细胞连接与细胞黏附 提纲

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细胞生物学整理提纲

2为上皮细胞、心肌细胞提供了抗争机械张力的稳固黏合

2黏着斑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合连接

参与黏着斑连接的穿膜黏着蛋白是整联蛋白integrin，也称整合素；其胞外

部分与细胞外基质(纤连蛋白、胶原)相连，胞内部分通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连

黏着斑部位的锚定蛋白有：踝蛋白talin、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白filamin、纽

蛋白vinculin等

黏着斑在肌细胞、肌腱(主要是胶原)形成的连接中很常见

体外培养细胞常通过黏着斑附着于培养皿表面，黏着斑的形成、解离对细

胞的铺展和迁移有重要意义

（二）桥粒连接是由中间纤维介导的锚定连接

桥粒连接广泛分布于承受强拉力的组织中，如皮肤、心肌、消化道、膀胱、子宫、阴道等处的上皮细胞之间；根据分布位置，分为：桥粒、半桥粒两种

1桥粒位于上皮细胞黏着带下方，是相邻细胞接触点上的一种类似斑点状（纽扣）的

结构

桥粒斑（中间纤维附着部位）由多种蛋白组成包括桥粒斑珠蛋白plakoglobin、桥

粒斑蛋白desmoplakin

不同组织的细胞中附着于桥粒斑的中间纤维不同

胰蛋白酶、胶原酶、透明质酸酶、Ca2+螯合剂，均能破坏桥粒结构

桥粒破坏：自身免疫缺陷病——天疱疮

2半桥粒上皮细胞与基膜之间的连接装置，结构仅为桥粒的一半

半桥粒的胞质斑由网蛋白plectin组成，与胞内中间纤维相连；半桥粒的跨膜黏

着蛋白是整联蛋白integrin、穿膜蛋白BP180，与基底膜中的层粘连蛋白结合，

从而将细胞与基底膜稳固锚定在一起

主要功能：把上皮细胞与其下方的基底膜连在一起，防止机械力造成的上皮组

织剥离

半桥粒破坏：大泡性类天疱疮；层粘连蛋白、整联蛋白α6或β4基因突变，均

引起大泡性表皮松懈症，病症类似前者

三通讯连接

通讯连接communicatingjunction：进行细胞间的电信号、化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作与协调

动物组织中有两种通讯连接：间隙连接gapjunction、化学突触chemicalsynapse

(一)间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式

除骨骼肌细胞及血细胞外，几乎所有的动物组织细胞都利用间隙连接进行通讯连接

间隙连接的基本结构单位是连接子connexon，长7.5nm，外径6nm，由6个一致或相像的跨膜蛋白——连接子蛋白connexin（都有4个保守的a螺旋穿膜区）环绕而成，中央是1.5~2nm的亲水性通道

一个连接子可以由不同连接子蛋白构成——异源连接子；也可由一致连接子蛋白构成——同源连接子

不同连接子蛋白构成的连接子，在通透性、导电率、可调理性方面是不同的，其分布具有组织细胞特异性

重要功能是：加强相邻细胞的机械连接介导细胞间通讯

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间隙连接的通讯方式代谢藕联metaboliccoupling

电藕联electriccoupling

1代谢耦联

通过连接子形成亲水性通道，允许如无机离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、维生素、cAMP等从一个细胞迅速进入另一个细胞内，使代谢产物迅速平均分派到相邻细胞中，在胚胎发育早期特别重要

间隙连接的通透性是可以调理的，降低pH，或升高Ca2+离子浓度，均可降低间隙连接的通透性（细胞受损时，Ca2+大量进入细胞，导致间隙连接关闭，以免周边细胞受到伤害；肿瘤细胞间隙连接明显减少或丧失，失去控制）

2电耦联

其连接子是种离子通道，带电的离子能通过间隙连接达到相邻细胞

在具有电兴奋性的组织细胞间，广泛存在电耦联现象；带电离子通过连接子，使动作电位从一个细胞扩散到另一个细胞，速度快而确凿

（二）突触主要存在于神经细胞之间和神经细胞与肌细胞的接触部位

突触电突触细胞间形成间隙连接速度快而确凿

化学突触

化学突触主要存在于神经细胞之间、神经细胞与肌细胞之间的接触部位，突触间隙20nm宽，传递神经递质，引起突触后膜动作电位，速度不及电突触。

钙黏着蛋白Cadherin

细胞黏附分子选择素Selectin

免疫球蛋白超家族Ig-superfamily,Ig-SF

整联蛋白家族integrin

细胞黏附分子可分为三部分：①较长胞外区，其N-端带有糖链，是与配体识别部位；②跨膜区，多为一次性跨膜蛋白；③胞质区，肽链的C-端，一般较小，可与质膜下的细胞骨架成分或胞内的信号转导分子结合，从而介导黏附

细胞黏附分子通过三种方式介导细胞识别与黏着：

①同亲型结合homophilicbinding，相邻细胞表面的同种黏附分子间的识别与黏着；如钙

黏着蛋白主要以这种方式介导细胞黏附

②异亲型结合hetrophilicbinding，不同种黏附分子间的识别与黏着，选择素和整联蛋白主

要靠这种方式介导细胞黏附；

③连接分子依靠性结合linker-dependentbinding，相邻细胞的黏附分子通过连接分子介导，

才能相互识别与黏着

一钙黏着蛋白家族

一类依靠于Ca2+的同亲型细胞黏附分子，在胚胎发育中的细胞识别、迁移、分化，以及组织器官构筑中起重要作用

典型钙黏着蛋白上皮组织的E-钙粘素epithelialcadherin

神经组织的N-钙粘素

胎盘(乳腺、表皮)P-钙粘素（细胞黏着、信号转导）

血管内皮细胞VE-钙粘素等

非典型钙黏着蛋白桥粒中的介导细胞黏着

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1钙黏着蛋白分子结构

单次跨膜糖蛋白在质膜中常以同源二聚体形式存在

钙粘素的胞外区约110氨基酸残基，常折叠成5个重复结构域，

Ca2+结合在重复结构之间，将胞外区锁定在一起，形成棒状结构，

赋予钙粘素分子以强度结合Ca2+越多，钙粘素刚性越强；去除Ca2+，

胞外区便变得松软，易被蛋白酶水解

2钙黏着蛋白的功能

介导细胞与细胞之间的同亲性细胞

在个体发育中影响细胞分化

参与细胞之间稳定的特化连接结构

3钙黏着蛋白与疾病

钙粘素功能的丧失，使恶性肿瘤简单扩散；缺失E-钙粘素可导致上皮肿瘤的发生；E-钙粘素表达越多，细胞转移越少；升高恶性肿瘤细胞中钙粘素的表达，有利于抑制肿瘤

二选择素

依靠于Ca2+的异亲性细胞黏附分子

主要介导白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别和暂时性黏附，帮助白细胞、血小板进入炎症部位

L-选择素(L-selectin)：最早在淋巴细胞被发现，在各种白细胞上都表达

P-选择素(P-selectin)：存在于血小板和内皮细胞

选择素(E-selectin)：存在于活化的内皮细胞中

1选择素的分子结构

单次跨膜糖蛋白

其胞外区由三个独立结构域组成：

N-末端的C型凝集素(Clectin)结构域识别特异糖基，参与细胞间选择性黏附的重要

活性部位

表皮生长因子(EGF)样结构域

补体调理蛋白（CCP）同源结构域

3种选择素均可识别一类特定的糖基，Ca2+参与该识别黏附过程表皮生长因子结构域、补体结合蛋白结构域，具有加强分子间黏附以及参与补体系统调理等作用

胞内区可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合

2选择素的功能

主要功能是参与白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别

与黏附，帮助白细胞进入炎症部位

白细胞在炎症部位的血管中黏附、分开、再黏附、再分开，

随后激活了自身的整联蛋白，由整联蛋白介导白细胞与血

管内皮的紧凑结合，使白细胞经内皮细胞间隙迁移至组织

三免疫球蛋白超家族

分子结构中含有类似的细胞黏附分子

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有的介导同亲型细胞黏着，如各种神经细胞黏附分子neuralcelladhesionmolecule,N-CAM，及血小板-内皮细胞黏附分子PE-CAM

有的介导异亲型细胞黏着，如细胞间粘附分子I-CAM、血管细胞粘附分子V-CAM等大多IgSF介导淋巴细胞和免疫应答细胞之间的特异的相互作用

一些IgSF成员，如N-CAM介导非免疫细胞的黏着

1Ig-SF黏附分子的功能

所有N-CAM的胞外区都有5个Ig样结构域,通过同亲型黏着机制与相邻细胞同类分子结合黏附载一起，与神经系统的发育、轴突的生长和再生、突触的形成关系密切

N-CAM的基因缺陷一些Ig-SF成员通过异亲型细胞黏附机制参与细胞黏附

2Ig-SF黏附分子与医学

神经细胞黏附分子L1(N-CAM-L1)主要在神经细胞表达，与神经元之间的黏附及相互作用有关

I-CAM、V-CAM、PE-CAM在免疫排斥反应中具有重要作用；如I-CAM介导肿瘤细胞与白细胞的黏附，肿瘤细胞I-CAM表达降低可能与肿瘤细胞逃逸免疫监视有关

四整联蛋白家族（整合素）一类普遍存在于脊椎动物细胞表面，依靠Ca2+或Mg2+

细胞1整联蛋白是由α和β两个亚基形成的异二聚体跨膜蛋白

α亚基和β亚基均由胞外区、跨膜区、胞内区三个部分组成；

其胞外区的头部区与配体结合

胞内区很短，只含有30~50个氨基酸，可通过与胞内的一些连接蛋白(踝

蛋白、α辅肌动蛋白、Filamin、纽蛋白)与细胞内的肌动蛋白丝等骨架

成分相互作用

胞外区可与纤粘连蛋白、层粘连蛋白、胶原等含有Arg-Gly-Asp(RGD)

三肽序列的细胞外基质成分结合，介导细胞与细胞外基质的黏着，如黏

着斑、半桥粒。

不同细胞表达的整联蛋白在组成上不尽一致；

一种整联蛋白可以结合多种配体，一种配体也可结合多种整联蛋白

2.整联蛋白的功能

①介导细胞间相互作用

②介导细胞与细胞外基质间的相互作用

③整联蛋白在信号传递中发挥重要作用，整联蛋白参与的信号传递方向有“由内向外〞及“由外向内〞两种形式

3.整联蛋白与医学

整联蛋白的胞外区识别结合RGD三肽序列，人工合成肽的RGD序列能竞争性阻断细胞与纤连蛋白的结合半数的整联蛋白含有结合RGD的结构域，而RGD序列的发现，开拓了以受体-配体相互作用为基础的新的基本治疗手段

药厂设计出“非肽类抗凝血药物〞

Aggrastat等，类似RGD结构，只结合血小板整联蛋白，防止血凝块形成

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作用形式

作用类型

主要的跨膜蛋白整联蛋白整联蛋白钙粘素-钙粘素封闭蛋白(claudin)、密封蛋白(occudin)连接子蛋白(Connexin)钙粘素-钙粘素粘连