细胞生物学第五章 细胞连接、细胞黏着和细胞外基质（一）.ppt

1、第五章 细胞连接、细胞黏着 和细胞外基质,医学细胞生物学,授课教师：陈红丽 副教授 E-mail：,2,目 录,第五章 细胞连接、细胞黏着 和细胞外基质,第一节 细胞连接,第二节 细胞黏着和细胞外基质,3,前言-细胞社会性,多细胞生物体内，没有一个细胞是“孤立”存在的。细胞形态结构、生命活动以及在机体中的位置受到整个机体、局部组织、周围细胞以及细胞外信号分子的调节与控制，形成和谐的细胞社会。 细胞与细胞间、细胞与胞外环境甚至整个机体间相互作用、相互制约、相互依存,即为细胞社会性。,4,前言-细胞社会性,胚胎细胞通过细胞社会的联系彼此交流信息，以决定每个细胞的命运，包括结构与功能分化、位置及生死

2、抉择。 组织的构建既是细胞分化的结果，也是细胞通过表面分子相互识别、黏着及形成细胞连接的结果。 本章从细胞连接、细胞黏着和细胞外基质讲述细胞的社会性。,5,教学目标与要求,掌握细胞连接的类型 熟悉细胞外基质的化学组成 了解细胞黏着及其分子基础（自学）,6,第一节 细胞连接 (cell junction),一、封闭连接 (occluding junction),二、锚定连接 (anchoring junction）,三、通讯连接 (communicating junction）,7,指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞支架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质间的连接结构。,

3、细胞连接,封闭连接,通讯连接,锚定连接,将相邻上皮细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。,通过骨架系统将细胞与相邻细胞与基质之间连接起来。,介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递。,第一节 细胞连接,8,紧密连接(封闭连接）,间隙连接（属于通讯连接）,桥粒连接,黏着连接,半桥粒,细胞连接模式图,小肠上皮细胞,9,紧密连接是封闭连接的主要形式。存在于脊椎动物的上皮细胞间的上端，相邻细胞间的质膜紧密结合，没有缝隙。,电镜下可看到连接区域具有蛋白质形成的焊接线(嵴线)网络，封闭细胞间的空隙。,一、封闭连接,10,上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚

4、至连水分子都不能透过。,11,细胞膜,细胞间隙,蛋白质索,（嵴线）,相邻细胞膜紧密相贴，没有间隙，似乎融合在一起。,广泛分布于上皮细胞向腔端，形成一条封闭带。P面凸出的嵴网；相邻细胞由跨膜连接糖蛋白组成对合封闭链。,1、紧密连接的结构,12,水闸蛋白Claudin 负责维持离子和溶质选择性渗透,封闭蛋白occludin,嵴线组成蛋白：封闭蛋白和水闸蛋白,13,2、紧密连接的功能,功能一：阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成渗透屏障，起到重要的封闭作用；,14,血脑屏障,紧密连接在大脑毛细血管形成血脑屏障，阻止离子或小分子等通过血管内皮细胞进入大脑，维持大脑内环境的稳定性

5、。,15,功能二：形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向 扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。,不仅是机械连接装置，且保证细胞正常功能。,游离面：葡糖糖分子协同转运载体 基底面：被动运输葡萄糖转运载体,16,3、紧密连接与疾病,胆小管内皮细胞间的紧密连接结构破坏，胆汁溢入窦周隙，进入血窦，引起黄疸。,17,锚定连接将细胞连接到细胞内的骨架纤维上。机体组织内分布很广泛，尤其在那些需要承受机械力的组织如上皮组织，心脏和肌肉等组织中含量最为丰富。,锚定连接,与中间丝的锚定连接,桥粒与半桥粒,与肌动蛋白丝的锚定连接,黏合带和黏合斑,二、锚定连接,18,（一）桥粒和半桥粒,存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、

6、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。 相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜间的间隙约30nm，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白等，形成一厚约1520nm的胞质斑。,桥 粒：细胞与细胞之间 半桥粒：细胞与基底膜之间,19,细胞膜,细胞间隙,桥粒蛋白,中间丝,胞质斑是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。,胞质斑,桥粒似铆钉将相邻细胞牢牢连接起来, 起支持、附着、抵抗外界压力与张力的作用。,1、桥粒,20,桥粒的结构模型,21,桥粒与疾病,天疱疮-患者自身抗体结合桥粒跨膜粘连蛋白，破坏桥粒结构，导致上皮细胞锚定连接丧失，体液渗漏而

7、患上严重的皮肤水泡病。,22,形态与桥粒类似，是细胞与其下方的基底膜相连。,细胞膜,基底膜,中间丝,桥粒蛋白,半桥粒连接上皮细胞基面和基膜。,2、半桥粒,作用：将上皮细胞牢固的铆接在基膜上，防止由于机械力造成上皮细胞与基膜脱落。,23,半桥粒处的64整联蛋白,24,整联蛋白普遍存在于脊椎动物细胞表面，属于异亲型结合，Ca2+或Mg2+依赖性的细胞黏着分子，介导细胞与细胞之间或细胞与胞外基质间的黏着，典型结构有黏合斑和半桥粒。,25,（二） 黏合带与黏合斑,黏合带：细胞与细胞之间；呈带状；Ca2+依赖的跨膜粘连蛋白。 黏合斑：细胞与细胞外基质之间；呈局限性斑状；整联蛋白。,26,位于上皮细胞紧密

8、连接的下方,在相邻细胞间形成连续的带状结构。,紧密连接,黏合带,肌动蛋白丝,细胞间隙,1、黏合带,功能：动物胚胎发育形态建成过程中，促使上皮细胞层弯曲形成神经管等结构。,27,2、黏合斑,是肌动蛋白丝与细胞外基质之间的连接方式，呈局限性斑状。 功能： 有助于维持细胞在运动过程中的张力及细胞生长的细胞传递。 其形成对细胞迁移是不可缺少的。体外培养的细胞常通过粘着斑粘附于培养皿上。,胶原,细胞外,细胞内,整联蛋白,层黏连蛋白,黏合斑激酶,微丝,28,间隙连接电镜照片,存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有23nm的缝隙，而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达0.3m。 在间隙与两层质膜中有

9、大量蛋白质颗粒，是构成缝隙连接的基本单位，称连接子(connexon) 由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径8nm，中心形成一直径约1.5nm的亲水孔道。,三、通讯连接,（一）间隙连接,29,连接子是间隙连接的基本单位。,细胞膜,细胞间隙,连接子,跨膜蛋白亚单位,孔道1.5nm,个间隙连接单位,6-8nm,两个连接子为一,1、间隙连接结构,30,左，连接子电镜照片；右，间隙连接模型,31,2、间隙连接的功能,(1)在代谢偶联中的作用 允许小分子代谢物和信号分子通过，是胞间代谢偶联的基础,代谢偶联在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用。 部分细胞接受信号分子的作用后，便可使整个腺泡细

10、胞几乎同时向外分泌消化酶。,32,（2） 在神经冲动信息传递过程中的作用。 神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触完成神经冲动的传导，电突触和化学突触快速实现细胞间信号通讯； 间隙连接在神经元之间的通讯及中枢神经系统的整合过程中起重要作用，以此调节和修饰相互独立的神经元群的行为，如心肌细胞的收缩。,33,(3)缝隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用,胚胎发育中细胞间的偶联提供信号物质的通路, 从而为某一特定细胞提供它的“位置信息”，并根据其位置影响其分化； 肿瘤细胞之间间隙的连接明显减少或消失，间隙联接类似“肿瘤抑制因子”。,34,间隙连接与疾病,正常宫颈上皮细胞含有225个间隙连接，

11、宫颈鳞状上皮细胞癌的间隙连接明显减少和消失，通过促进肿瘤细胞与正常细胞间的连接通讯治疗肿瘤是新的治疗途径。,35,3、间隙连接通透性的调节,对小分子物质的通透能力具有底物选择性，不同连接蛋白对离子或者小分子物质的通透性不同。如豚鼠耳蜗细胞间隙连接对阳离子通透性比阴离子大。连接蛋白的分布具有组织特异性。 受细胞质钙离子浓度和pH值调节，降低胞质中pH和提高胞质的钙离子浓度都会导致通透性降低。 受胞外化学信号的调节，有助于细胞间的代谢耦联。,注意：间隙连接通道是一种动态结构，其构象可发生可逆性变化,36,（二） 胞间连丝,植物细胞具有细胞壁，无法形成紧密连接和间隙连接，也不需要形成锚定连接。 细胞

12、之间通过胞间连丝相互连接，完成细胞间的通讯联络。 胞间连丝穿越细胞壁，由相邻细胞的细胞质膜共同组成管状结构，中央是由光面内质网延伸形成的链样管。,37,胞间连丝的功能,实现细胞间由信号介导的物质有选择性的转运(胞间连丝定位信号)；实现细胞间的电传导；在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节植物细胞间的物质运输。,形成了物质从一个细胞进入另一个细胞的通路，在植物细胞的物质运输和信号传递中起了重要作用。,38,（三） 化学突触,存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式，通过释放神经递质来传到神经冲动。 相对于电突触而言，两者共同完成可兴奋细胞间的通讯。,39,细胞连接指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞支架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质间的连接结构。,细胞连接,封闭连接,通讯连接,锚定连接,紧密连接,桥粒和半桥粒 黏着带和黏着斑,间隙连接 胞间连丝 化学突触,本节小结,40,三类细胞连接的比较,注意：细胞连接的基础是细胞膜上的糖蛋白，并且细胞连接装置往往不是单独存在的，而是多种细胞连接联合形成细胞连接复合体。,41,思考题,1、名词解释：connexon；cell junction；嵴线 2、细胞连接有几种方式，各有何特点? 3、紧密连接有何功能，有何临床意义？,42,参考文献及