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第四章 2细胞连接与细胞外基质
异亲型结合:两相邻细胞表面的不同种黏附分子间的相互识 别与黏附,如选择素和整联蛋白;
连接分子依赖性结合:即相邻细胞黏附分子通过连接分子中 介才能相互识别与黏附。
一、钙黏着蛋白家族
钙黏着蛋白是一类依赖于Ca2+的同亲型细胞黏附分子。
名称 E-钙黏着蛋白
N-钙黏着蛋白
P-钙黏着蛋白 VE-钙黏着蛋白
应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重
要生理和病理过程的分子基础。
钙黏着蛋白
选择素 根据其分子结构与功能特性,分为四大类:
免疫球蛋白超家族 整联蛋白家族
细胞表面主要黏附分子家族
黏附分子类型 介导细胞与细胞黏着 钙黏着蛋白
选择素 免疫球蛋白超家族 血细胞整联蛋白 介导细胞-细胞外基质黏着 整联蛋白
紧密连接
粘着带 桥粒
间隙连接 半桥粒
第二节 细胞黏附
1.细胞黏附分子 (CAM)
一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白,是介导细胞与细胞 之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类 细胞表面分子。
粘附分子以受体-配体结合的形式发挥作用,参与细胞的识别,
活化和信号转导,增殖与分化,细胞的伸展与移动,是免疫
胞团或组织的过程
细胞连接、细胞黏附和细胞外基质
第一节 细胞连接
一、封闭连接(occluding junctions) 二、锚定连接(anchoring junction) 三、通讯连接(communicating junction)
一、封闭连接
(一)紧密连接(tight junction)
又称封闭小带,是封闭连接的主要形式。
黏着斑 半桥粒 –
2.细胞黏附分子的组成
① 较长的胞外区:肽链的N端部分,带有糖链,是 与配体识别的部位 ;
② 跨膜区:多为一次穿膜的疏水区; ③ 较小的胞质区:肽链的C端部分,可与质膜下的
细胞骨架成分或与胞内的信号转导蛋白结合。
3.细胞黏附分子介导细胞识别与黏附的方式:
同亲型结合:相邻细胞表面的同种黏附分子间的相互识别与 黏附,如钙黏着蛋白;
单次穿膜糖蛋白,由700~750个氨基酸残基组成。 在质膜中常以同源二聚体的形式存在。 钙黏着蛋白分子结构同源性很高。 胞外区约由110个氨基酸残基组成,常折叠成5个重复结构
功能:把上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起, 防止机械力造成的上皮与其下方的组织剥离。
化学组成:
锚定蛋白——网蛋白,构成胞质斑,可与细胞内 的中间纤维相连。
穿膜黏着蛋白 :①整联蛋白;②穿膜蛋白BP180 可与基底膜中层黏连蛋白(锚定纤维)发生黏附 性结合,从而将细胞与基膜牢固地铆在一起。
桥粒的功能:相邻细胞中的 中间纤维通过细胞桥粒斑和 穿膜黏着蛋白构成了贯穿整 个组织的整体网架,增强了 组织抵抗外界压力与张力的 机械强度。
桥粒的结构 A.桥粒的电镜照片 B.桥粒结构模式图
2.半桥粒 上皮细胞与基底膜(上皮细胞基底面和结缔组织 之间的一附着层膜。由糖蛋白、糖胺多糖和蛋白 质等组成。 )之间的连接结构 ,因其结构仅为 桥粒的一半而得名。形态上与桥粒类似(但只在 一侧形成桥粒斑),但功能与化学组成不同。
①代谢耦联:是指分子量小于1 kD的代谢物和信号分子(如单糖、氨基酸、 核苷酸、维生素、cAMP和IP3等) ,在相邻细胞间通过间隙连接的传递。 在体外培养细胞中得到证实。这种功能在胚胎发育早期和细胞分化过程中 特别重要: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 隙连接明显减少或消失,间隙连接类似“肿瘤抑制因子”。 ②电耦联:也称离子耦联,其连接子是一种离子通道,带电的离子能通过 间隙连接到达相邻细胞。在兴奋性组织的细胞之间,均广泛存在电耦联现 象。电突触可快速实现细胞间信号通讯 。
分子量小于1000-1500Da的物质可以自由通过
(二)突触也是一种细胞通讯连接方式
突触:神经元之间或神经元与效应细胞(如肌细胞)之间通 过突触完成神经冲动的传递。
①电突触:细胞间形成间隙连接,电冲动可直接通过间隙连 接从突触前向突触后传导,突触速度快而准确。
②化学突触:突触前和突触后细胞膜之间存在20nm宽的间隙, 神经冲动通过神经递质小泡释放神经递质作用于突触后细胞, 引起新的神经冲动。有一个“电信号-化学信号-电信号”的转 换过程,是一种间接而慢速的信息传递形式。
钙黏着蛋白家族部分成员
主要分布
与细胞连接关系
上皮细胞
黏着连接
神经、心脏、骨骼 肌及成纤维细胞
黏着连接及化学突触
胎盘、表皮 血管内皮细胞
黏着连接 黏着连接
在小鼠中失活后的表型
胚泡细胞不能聚集在一起, 死于胚泡时期
因心脏缺陷而死于胚胎时期
异常乳腺发育 血管异常发育(由于内皮细 胞凋亡)
1. 钙黏着蛋白分子结构
1. 黏着带 存在部位:位于上皮细胞紧密连接的下方,是相邻细 胞之间形成的一个连续的带状结构。
分子组成: ①穿膜黏着蛋白 ——钙黏着蛋白 ,属于Ca2+依赖性细
胞黏附分子。 胞内区:通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连;蛋白:α、β、γ联蛋白、黏着斑蛋白、斑 珠蛋白、和α-辅肌动蛋白。
A. 质膜横切面显示间隙连接 B. 质膜冷冻蚀刻显示间隙连接成片分布区域 C.间隙连接三维结构示意图 D. 连接子蛋白与连接子
间隙连接的功能:加强相邻细胞的连接,介导细胞 间通讯。
细胞通讯是指一个细胞的信息通过化学递质或电信 号传递给另一个细胞,协调相邻细胞间的 功能活动。
间隙连接的通讯方式:代谢耦联和电耦联。
1. 分布:广泛分布于各种上皮细胞,如消化道上皮细胞、膀胱 上皮细胞、脑毛细血管内皮细胞(脑血屏障)、睾丸支持细胞 (睾血屏障)等,环绕每个上皮细胞的顶部。
2. 电镜下结构 紧密连接处,两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起。 特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白质颗粒条索,交错成网状 (嵴线),将细胞间隙封闭起来。
黏着带功能:
①使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和 穿膜黏着蛋白连成广泛的穿膜网,使组织连为 一个坚固的整体; ②微丝束具有收缩功能,可以使上皮细胞内陷 形成管状或泡状原基,从而在胚胎发育形态发 生中起重要作用。
小肠上皮细胞之间黏着带结构示意图
A. 黏着带示意图 B. 黏着带组成结构模式图
2. 黏着斑
肌动蛋白丝参与的锚定连 接 细胞-细胞连接 细胞-细胞外基质连接 中间纤维参与的锚定连接
主要分布 上皮细胞、脑微血管 内皮细胞
上皮细胞 上皮细胞基底面
细胞-细胞连接
心肌细胞、上皮细胞
细胞-细胞外基质连接
由连接子介导细胞通讯连 接
神经细胞突触通讯连接
上皮细胞基底面 大多数动物组织细胞
神经元和神经-肌细 胞间
实现细胞间由信号介导的物质有选择性的转运;
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。
功能分类 结构分类 封闭连接 紧密连接
锚定连接 黏着连接
黏着带 黏着斑 桥粒连接 桥粒 半桥粒 通讯连接 间隙连接
突触连接
细胞连接的类型
主要特征 相邻细胞膜形成封闭索
第四章 细胞连接与细胞外基质
细胞连接与细胞黏附 是细胞间结构和功能联系的基 本形式。
细胞连接:细胞表面与其他细胞或细胞外基质结合的特化区 分布:人和动物体内除结缔组织(充满大量细胞间质)外的 各种组织。 功能:加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协
调性。
细胞黏附:在细胞识别的基础上,同类细胞发生聚集形成细
存在部位: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
形成的黏着连接。
分子组成:
① 穿膜黏着蛋白 :膜整联蛋白 胞外区:与细胞外基质成分相连; 胞内区:通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连。
② 细胞内锚定蛋白:踝蛋白、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白和纽蛋白等。
黏着斑的功能:
介导细胞与细胞外基质的黏着; 参与细胞的迁移; 参与细胞信号转导。
联蛋白 黏着斑蛋白
纽蛋白
三、通讯连接
生物体大多数组织相邻细胞膜上存在特殊的连接通 道,以实现细胞间电信号和化学信号的通讯联系,从而 完成群体细胞间的合作协调。
通讯连接 间隙连接(gap junction) 突触( synapse)
(一)间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式
电镜下结构:间隙连接部位相邻细胞膜之间有2~3nm 的缝隙,因而间隙连接又称缝隙连接。
基本结构单位——连接子(connexon)。 由6个相同或相似的穿膜连接蛋白 ——连接子 蛋白环绕而成,中央形成1.5~2nm的亲水性通道。 相邻质膜上的两个连接子相对接而连在一起, 通过中央通道使相邻细胞质连通。
A
B
C
D
同源连接子
连接子蛋白 异源连接子
相邻细胞连接子 对接形成通道
间隙连接的结构
紧密连接模式图
A.相邻质膜上蛋白颗粒连成的封闭索 B.紧密连接中的两种穿膜蛋白
4. 紧密连接的主要功能
(1)封闭上皮细胞的间隙,形成一道与外界隔离的 封闭带,保证组织内环境的稳定。
防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织; 防止组织中的物质回流入腔中。 (2)形成上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏
植物细胞间的间隙连接
由穿过植物细胞壁的原生质构成,直径约20-40nm。中央有滑 面内质网(SER)形成的连丝小管。 功能与动物细胞间隙连接类似。允许分子量小于800Da的分子 通过,在相邻细胞间起通讯作用。 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。
胞间连丝的功能
障,从而维持上皮细胞的极性(细胞的两端在结构 和功能上具有明显的差别)。
二、锚定连接