细胞连接与细胞粘连的基础

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1、第十章 细胞连接与细 胞黏附 基础医学院 细胞生物学教研室 林骏 v细胞（cell） v组织（tissue） v器官（organ） v系统（system） 细胞黏附、细胞连接 第一节 细胞黏附 Cell adhesion 内容 v细胞黏附的概念及分型； v黏附分子的类型、结构特点、所介导的黏附 类型及功能。 v1. 概念 细胞黏附(Cell adhesion)是通过细胞表面特定的细胞黏 附分子介导的细胞与细胞或细胞与细胞外基质之间的彼此黏 着。 细胞黏附分子(Cell adhesion molecules, CAM),广泛存 在于细胞膜上的一类穿膜糖蛋白，以受体-配体结合的形式 介导细胞与细胞

2、之间，细胞与细胞外基质之间相互黏附。 胞外区：N端，带糖链 ，与配体识别 穿膜区：单次穿膜 胞质区：C端，与质膜下的细胞 骨架成分或胞内信号分子相连 。 2.黏附分子的结构特点 单次穿膜糖蛋白，N端在胞外，C端在胞内。 多数黏附分子 需要结合2价阳 离子才能起作 用 3.黏附分子介导黏附的方式 4.黏附分子的主要类型 选择素 整联蛋白 钙黏蛋白 免疫球蛋白超家族 4.1 钙黏蛋白/钙粘素（Cadherin） 结构特点：单次穿膜糖蛋白 ，胞外段有Ca2+结合区，以 同源二聚体形式存在。 主要成员：50多种，呈组织 特异性分布，例如：E- Cadherin表达于上皮细胞， N-Cadherin表达

3、于神经细 胞等。 作用特点：依赖于Ca2+，介 导同亲型细胞黏附。 v钙黏蛋白的功能： （1）介导细胞与细胞之间的同亲型黏附； （2）影响细胞分化、组织器官发育及形成； （3）参与构成细胞连接。 v钙黏蛋白与疾病 上皮细胞表达缺失E-钙黏蛋白，导致细胞发生上皮- 间质转化（EMT），细胞迁移能力增加。EMT与癌 前病变、癌细胞转移及器官纤维化病变密不可分。 4.2 选择素 （Selectin） 依赖于Ca2+的异亲型细胞粘附分子 （1）家族成员及结构特点： 单次穿膜糖蛋白，胞外 段（N末端）的凝集素 结构域识别特异糖基。 家族成员有3种，分布 具有组织特异性，并以 此命名，例如： P-Sele

4、ctin(血小板)， E-Selectin(内皮细胞) ， L-Selectin(白细胞) （2）选择素的功能： 参与白细胞、血小板与血管内皮细胞之间的识别 与黏附(弱黏附)，帮助白细胞从血液进入炎症部位 。 4.3 免疫球蛋白超 家族 (Immunoglobin- superfamily,Ig-SF) v结构特点：胞外段含免疫球蛋白（Ig）样结构域，即二硫 键维系的两组反向平行的折叠。 v作用特点：不依赖Ca2，介导同亲型或异亲型粘附。 v主要成员： N-CAM 神经细胞（同亲型） PE-CAM 血小板与血管内皮细胞（同亲型/异亲型） I-CAM 细胞间粘附分子，主要在免疫系统发挥作用（异亲

5、型） V-CAM 血管细胞粘附分子，通过与整联蛋白结合，使白细胞黏 附于血管内皮（异亲型） 4.4 整联蛋白/整合素 （intergrin） 结构特点：由、亚单位经 非共价键形成的异源二聚体。 、亚单位分别为单次穿膜 蛋白，其胞外区识别具有RGD 三肽序列的细胞外基质蛋白， 胞内区则与细胞骨架成分结合 。 作用特点：依赖Ca2、Mg2+， 介导异亲型黏附。 整联蛋白结构示意图 整联蛋白作用示意图 整联蛋白的、亚基分别有若干种亚型，它们相互 组合成不同的整联蛋白，识别不同的配体，如下表： 整联蛋白的功能： 1.介导细胞与细胞外基质之间的粘附（1亚基）（异亲型 ） 2.介导细胞间黏附： 白细胞（2

6、亚基）血管内皮细胞（异亲型） 血小板（3亚基）纤维蛋白原血小板（ 3亚基） （连接分子依赖型） 3.参与细胞信号转导。 v整联蛋白与医学 根据整联蛋白胞外段识别RGD三肽序列的原理，研制出人 工RGD合成肽用以阻断整联蛋白与纤维蛋白原结合，从而实 现抗血小板凝集，预防血栓形成。 同亲型 异亲型 同亲型/异亲型 异亲型 异亲型 小结：细胞黏附 1.什么是细胞黏附？ 2.细胞黏附分子的分类、作用方式和主要功能。 第二节 细胞连接 Cell Junctions 内容 v细胞连接的概念； v细胞连接的类型； v每种类型的结构特点、分布及功能； v（一）概念 在组织细胞之间按一定排列方式，在相邻细胞膜表

7、面，由细 胞膜局部区域特化形成的连接装置，其作用是加强细胞间的 机械联系，维持组织结构的完整性与协调性。 v（二）细胞连接的类型 细胞1 细胞2 紧密连接 封闭索 1.封闭连接（Occluding junction） 封闭相邻细胞之间的间隙,又称紧密连接（Tight junction） 。主要见于腺上皮及管腔被覆上皮细胞的顶端侧面，呈带状 环绕细胞。 紧密连接的结构特点：由相邻细胞膜上成串排列的穿膜 蛋白相互结合形成封闭索（sealing strand），封闭相 邻细胞之间的空隙。 v功能： 1.连接上皮细胞； 2.封闭细胞间隙，防止物质无选择地通过，维持内环 境稳定； v功能： 3.形成膜蛋

8、白扩散屏 障，维持上皮细胞 的极性。 v结构特点：由相邻细胞膜上的穿膜蛋白（occludin ，claudin 等）形成封闭索 v分布：围成管腔的上皮细胞之间（靠近管腔端） v功能： 1.连接细胞； 2.封闭细胞间隙，防止物质无选择地通过； 3.形成膜蛋白扩散屏障，维持上皮细胞的极性。 小结：紧密连接（Tight junction） 2.锚定连接(anchoring junction) 细胞骨架纤维 胞内锚定蛋白 穿膜黏附蛋白 v概念：相邻细胞之间 或细胞与细胞外基质 之间，有细胞骨架纤 维参与的细胞连接， 作用为抵抗机械张力 。 v分布：广泛存在，特 别是需承受机械力的 组织。 v构成： 细

9、胞骨架胞内锚定蛋白穿膜黏附 蛋白（黏附分子） v分类： 细胞骨架 类型 分布 肌动蛋白纤维 （微丝） 中间纤维 黏着连接桥粒连接 细胞之间黏着带桥粒 细胞与细胞外 基质之间 黏着斑半桥粒 （1）黏着带（Adhesion junction） 由微丝参与的细胞与细胞之间的锚定连接 分布：上皮细胞、心肌细胞等顶端的侧面，紧密连接的下方。 电镜显示，黏着带处细胞间隙约15-20nm。 黏着带的构成： 穿膜黏附蛋白：钙黏蛋白 胞内锚定蛋白：、联蛋白 ，黏着斑蛋白，斑珠蛋白，-辅肌 动蛋白 骨架纤维：微丝 分布：上皮细胞 基底部，肌细胞 与肌腱连接处。 功能：使细胞牢 固附着 穿膜黏附蛋白为 整联蛋白。

10、(2)粘着斑（adhesion plaque） 由微丝参与的细胞与细胞外基质之间的锚定连接。 整联蛋白（ 整合素） 细胞外基质胞质 胞膜 (3)桥粒（Desmosome） 由中间纤维参与的细胞间锚定连接。 v结构特点：穿膜黏附蛋白是钙粘蛋白；连接的细胞骨架是 中间纤维；胞内锚定蛋白在细胞膜下形成桥粒斑（胞质斑） ；细胞间隙大于30nm。 分布： 皮肤、心肌、消化道、膀胱、子宫颈等承受机械力的 上皮细胞之间，位于黏着带下方（因此又将黏着带称 为中间连接） v功能： 抗机械张力 细胞细胞外基质 (4)半桥粒（hemidesmosome） 由中间纤维参与的上皮细胞与基底膜之间的锚定连接。 v半桥粒的

11、结构特点： 跨膜黏附蛋白是整联蛋白； 由中间纤维参与； 胞内锚定蛋白形成致密胞质斑； v分布： 上皮细胞与基底膜之间 v功能： 抗机械张力， 防止上皮与下方组织脱离。 v桥粒连接与疾病 大泡性类天疱疮（bullous pemphigoid）：由抗半桥粒 蛋白的自身抗体所导致的一种自身免疫性疾病。 大泡性表皮松懈症（epidermolysis bullosa）:由层黏 连蛋白和整联蛋白6或4基因突变所引起。 v结构特点：细胞骨架-胞内锚定蛋白-跨膜黏 附蛋白 v分类：黏着带、黏着斑、桥粒、半桥粒 v分布：承受机械张力的上皮组织细胞 v功能：抵抗机械张力 小结：锚定连接（Anchoring jun

12、ction） 3.通讯连接 （Communication junction） v实现细胞间电信号与化学信号的通讯联系 间隙连接 化学突触 (生理学) 结构：由相邻细胞膜上的连接 子对接构成亲水性通道。 连接子 间隙连接（gap junction） 连接子由6个 连接蛋白组成 电耦联（带电离子） 间隙连接 代谢耦联（分子量1kD的水溶性分子，如氨基酸、 单糖、维生素、cAMP、钙离子等） v类型 v功能： 通过代谢分子或带电离子在细胞间的快速分配，协调 相同组织细胞间的功能活动，例如：肝细胞对胰高血 糖素的应答；心肌细胞、消化道平滑肌细胞的同步收 缩、舒张。 v分布： 代谢偶联：胚胎发育早期的细

13、胞、肝细胞 电偶联：心肌细胞、消化道平滑肌细胞、神经细胞等 。 小结：细胞连接 封闭连接 锚定连接 通讯连接 紧密连接 黏着连接 桥粒连接 间隙连接 化学突触 黏合带黏着斑 桥粒半桥粒 功能分类 细胞-细胞细胞-细胞外基质 结构分类 黏着带 黏着斑 桥粒 半桥粒 v复习题: 1.以下哪些黏附分子参与构成细胞连接？ A.钙黏蛋白 B.选择素 C.免疫球蛋白 D.整合蛋白 2.以下哪种细胞骨架与细胞连接无关？ A.微管 B.微丝 C.中间纤维 D.肌动蛋白丝 3.构成桥粒连接的细胞骨架是_。 4. 间隙连接可分为_和_两种，其中_主要分布于可兴奋 细胞。 5. 从小肠上皮细胞的顶端到基底部分布的细

14、胞连接依次是_、_、 _和_。 6.位于细胞与细胞外基质之间的细胞连接有_和_。 第十一章 细胞外基质 Extracellular Matrix (ECM) v概念：分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白质和多糖构成 的高度水合性纤维网络凝胶结构。 vECM来源：成纤维细胞（为主） 特化组织细胞,如软骨细胞、成骨细胞等。 vECM功能：对细胞起支持、连接、保护、营养作用； 与细胞各种生命活动有关； 与组织细胞病理过程有关； （创伤修复、纤维化、细胞恶变侵润转移） ECM含量少：上皮组织、肌组织、脑 组织、脊髓、肝等 ECM含量多：结缔组织，如皮下组织 、软骨、肌腱等。 平滑肌 vECM特点：含量与

15、质地因组织种类不同而差异巨大。 上皮组织 软骨 含量差异： 质地差异： 角膜ECM：透明柔软 肌腱、韧带：坚韧如绳索 vECM的成分： （填充物 ） （框架结构 ） 糖胺聚糖 一、糖胺聚糖和蛋白聚糖 （一）糖胺聚糖（氨基聚糖） 1、结构：由重复二糖单位（氨基己糖和糖醛酸 ）构成的直链多糖。 氨基己糖 糖醛 酸 2、种类： 透明质酸; （分子量最大、含量最多 ） 硫酸软骨素; 硫酸皮肤素; 硫酸已酰肝素; 肝素; 硫酸角质素 v透明质酸的特点： 1.携带大量负电荷，相互排斥使分子膨胀， 赋予组织良好的弹性与抗压性； 2.含有大量亲水基团，可结合大量水分子， 形成凝胶样基质。 结构： 糖胺聚糖+蛋白质 蛋白聚糖单体 蛋白聚糖多聚体 共价结合 非共价结合 蛋白聚糖多聚体 蛋白聚糖单体 连接蛋白 透明质酸 特点：多态性大分子 （二）蛋白聚糖 核心蛋白 糖胺聚糖 共价结合 v糖胺聚糖与蛋白聚糖的作用： 赋予组织弹性和抗压性；