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1、翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第细胞生物学（第4版）版）Copyright 高等教育出版社 2011 Cells in their social context细胞的社会联系细胞的社会联系Chapter 17Section 1 Cell JunctionsMolecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)Cell-cell/matrix junctions have important roles in physical attachment and signal transduction Maj
2、or types of cell junctions in animal cellsCommunication junctions通讯连接通讯连接Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 1. Tight junction图 17-1 小肠上皮细胞紧密连接结构Permeability barrier Roles of tight junctions:血脑屏障(BBB) (From the World of the Cell,
3、 2000)Epithelia cells can alter tight junctions transiently to selectively permit the flow of solutes and water-paracellular transport (ions, oligosa, aa)Regulated by G protein and cAMP pathway, or different claudin moleculesDefects in the claudin 16 gene prevent the normal paracellular flow of Mg2+
4、 in the kidney, resulting in an low blood level of Mg2+, leading to convulsions Regulate cell proliferation Block the lateral movement of membrane proteins, maintain cell polarity2. Anchoring junctions 增强组织中细胞承受机械力的能力Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)2.1 Desmosome (
5、桥粒桥粒): Give epithelia mechanical strength形成整体网络，支持和抵抗外界压力与张力形成整体网络，支持和抵抗外界压力与张力 自我免疫缺陷病自我免疫缺陷病天泡疮（天泡疮（pemphiguspemphigus） (Karp. 2010)Antibodies bind to and disrupt the desmosomes, resulting in a severe blistering of the skin, with leakage of body fluids into the loosened epithelium2.2 Hemidesmosome
6、 (半桥粒)Cell-Matrix adhesion junction翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 2.3 Adhesion belt (黏着带)Contractile bundle of actin filaments lies adjacent to the adhesion belt, and provides the motile force for the folding of epithelial cell sheets into tubes, vesiclesMolecular Biology of the Cell, Fifth
7、Edition ( Garland Science 2008)翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 2.4 Focal Adhesion (黏着斑)维持细胞张力细胞生长信号传递 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 3. Communication junctions Animal TissueGap junction Plant TissuePlasmodesma 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 3.1 Gap JunctionsDiffusion1KDElectri
8、cal and Electrical and chemical chemical communicationcommunicationHow to approve the role of gap junction in metabolic coupling TK- Mutant cell TK+ wild cell Coculture in T medium (T is labeled with 32P) Radioactive particles in cells formed gap junctions TTP* entered from wild cell to mutant cell
9、Why?Thymine kinase (TK)TK+TK-Gap junctionMetabolic Coupling 相邻细胞形成间隙连接（相邻细胞形成间隙连接（gap junctiongap junction）后可以实现代谢偶）后可以实现代谢偶联。若将胸苷激酶突变联。若将胸苷激酶突变(TK(TK- -) )的细胞和野生型细胞共培养在含有的细胞和野生型细胞共培养在含有3232P P标记的胸苷的培养基中，放射自显影实验发现标记的胸苷的培养基中，放射自显影实验发现TKTK- -突变细胞核中没突变细胞核中没有放射自显影颗粒信号，而野生型细胞核中有放射自显影信号。有放射自显影颗粒信号，而野生型细胞核
10、中有放射自显影信号。但当但当TKTK- -突变细胞与野生型细胞形成间隙连接后，这两种细胞核中突变细胞与野生型细胞形成间隙连接后，这两种细胞核中都有放射自显影信号。都有放射自显影信号。(1)(1)与正常细胞形成间隙连接的与正常细胞形成间隙连接的TKTK- -突变细胞核中出现放射自显影突变细胞核中出现放射自显影信号，有人认为很可能是野生型细胞中的信号，有人认为很可能是野生型细胞中的TKTK通过间隙连接进入突通过间隙连接进入突变细胞，导致突变细胞也能利用变细胞，导致突变细胞也能利用3232P P标记的胸苷进行标记的胸苷进行DNADNA合成，也有合成，也有人认为是其它的原因，比如野生型细胞中合成的带有
11、放射性标记人认为是其它的原因，比如野生型细胞中合成的带有放射性标记的的DNADNA通过间隙连接进入突变细胞。请你分析其真正的原因是什么。通过间隙连接进入突变细胞。请你分析其真正的原因是什么。(5(5分分) )(2)(2)有一位学者研究发现，将放射性标记的蛋白质有一位学者研究发现，将放射性标记的蛋白质( (分子量比间隙连接允许通过的分子量大得多分子量比间隙连接允许通过的分子量大得多) )显微显微注射到野生型细胞中，结果在与之形成间隙连接的注射到野生型细胞中，结果在与之形成间隙连接的突变细胞中出现了放射自显影信号。该学者认为这突变细胞中出现了放射自显影信号。该学者认为这一结果具有划时代的意义。因此
12、，该学者得出了间一结果具有划时代的意义。因此，该学者得出了间隙连接也能通过蛋白质等生物大分子的结论。但这隙连接也能通过蛋白质等生物大分子的结论。但这一结论是错误的。那么，请你解释为何突变细胞内一结论是错误的。那么，请你解释为何突变细胞内有放射自显影信号？有放射自显影信号？(5(5分分) )(3)(3)如果由你来设计实验，验证蛋白质能如果由你来设计实验，验证蛋白质能否够通过间隙连接从一个细胞进入另一个否够通过间隙连接从一个细胞进入另一个细胞，你将如何设计？细胞，你将如何设计？(5(5分分) ) Electrical CouplingNeurotransmitter destroyed1)Spec
13、ific enzymes2)Reuptake: Na+-dependent neurotrans transporters递质重新吸收有利于保递质重新吸收有利于保持信号传递的快速和时持信号传递的快速和时空精确性，减少对邻近空精确性，减少对邻近细胞的影响细胞的影响化学突触比间隙连接多化学突触比间隙连接多样性样性 escape responsesynchronizes the contractions of heart muscle cells视动反应时间：0.2-0.3S gap-junctional plaque is a dynamic structure that can readily
14、assemble, disassemble, or be remodelledG. Gaietta et al., Science 296, 503 -507 (2002) New connexons are inserted into the plasma membrane by exocytosis翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 3.2 Plasmodesmata(胞间连丝胞间连丝)A plasmodesma is a plasma membrane-lined channel through the cell wall.翟中和 王喜忠 丁明孝
15、 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Section 2 Cell Adhesion Molecules 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 细胞黏细胞黏 着分子（着分子（cell adhesion molecule，CAM）细胞识别与黏着的分子基础是细胞表面的细胞黏着分子细胞黏着分子分为 4 大类：钙黏蛋白、选择素、整联蛋白及免疫球蛋白超家族翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Cell adhesion molecules通过3 种方式介导细胞识别与黏着 同亲型结合、异亲型结合、衔接分子依赖
16、性结合翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 钙黏蛋白家族部分成员钙黏蛋白家族部分成员名名 称称主要分布主要分布参与细胞连参与细胞连接类型接类型在小鼠中失活后的表型在小鼠中失活后的表型E-钙黏蛋白上皮细胞黏着连接胚泡细胞不能聚集在一起，死于胚泡时期N-钙黏蛋白神经、心脏、骨骼肌及成纤维细胞黏着连接、化学突触因心脏缺陷而死于胚胎时期P-钙黏蛋白胎盘、表皮黏着连接异常乳腺发育VE-钙黏蛋白内皮细胞黏着连接血管异常发育（因为内皮细胞凋亡）翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Cadherins(钙黏蛋白参与细胞识别与黏着钙
17、黏蛋白参与细胞识别与黏着)Cadherins mediate Ca2+ dependent cell-cell adhesion in all animalsCadherins take their name from their dependence on Ca2+Mutations that inactivate E-cadherin cause the embryo to fall apart and die early in developmentMolecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)fu
18、ngi and plants, Iack cadherinsRemove Ca2+ in embryonic tissues to let the cells be easily separatedTrypsin to loosen additional connectionsMolecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)Cadherins mediate homophilic adhesionCadherin structure and function翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版）
19、 高等教育出版社 2011 An EMT involves a functional transition of polarized epithelial cells into mobile and ECM componentsecreting mesenchymal cells MarkersEMT associated with tissue regeneration and organ fibrosis EMT associated with cancer progression and metastasis and stem cell differentiation Kalluri R
20、 & Weinberg RA, 2009EMT associated with cancer progression and metastasisKalluri R & Weinberg RA, 2009翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Change conformation of an integrin molecule when binds its ligand2. Integrins(整连蛋白整连蛋白) Anchorage dependenceIntegrin activation, FAK cross PSrc (tyrosine kinas
21、e) Anchorage dependence ensure that each type of cellsurvives and proliferates only when it is in an appropriate situationSignals generated at focal adhesion help regulate cell division, growth, and survival翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Activation of integrins by cross-talk from other signa
22、ling pathways翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Section 3 Extracellular Matrix (胞外基质胞外基质)1. Overview of Extracellular Matrix ECM is an organized network beyond the plasma membrane.Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition ( Garland Science 2008)Connective Tissue (结缔组织)： 骨、软骨、角膜、肌腱、真皮3 types o
23、f ECM components:Collagens(胶原)、Elastins(弹性蛋白)：强度和韧性 Proteoglycans(蛋白聚糖): 抗压的能力 Adhension proteins(粘连糖蛋白): 细胞粘连到ECM翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 2. CollagenStructure: 3 helices -chainGly-X-Y From the World of the cell Synthesis & Assembly ER合成前体肽链，装配成 procollagen；前体 链两端无Gly-X-Y重复序列 修饰加工组装成tr
24、iple helices，Golgi分泌；Procollagen在胞外procollagen peptidase 切去N-及C-末端前肽, 胶原分子；胶原分子1/4聚合装配成胶原原纤维（collagen fibril）（横纹）、胶原纤 维（collagen fiber） Collagen: ECM Resist Tensile StrengthThe basic problem is the mutation of type I collagen that forms bone matrix ( osteogenesis imperfecta, 成骨缺陷病成骨缺陷病 ) 成骨缺陷病成骨缺陷病
25、翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 3. Elastin(弹性蛋白弹性蛋白)： Elasticity and Flexibility to ECM Distributed mainly in Lung tissue, arteries and skin and intestines 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，蔬水区域; 通过Lys残基相互交连成网状结构。弹性蛋白与胶原共同存在弹性蛋白与胶原共同存在, ,分别赋予组织以弹性及抗张性分别赋予组织以弹性及抗张性In old people: Over time,
26、 collagens become increasingly crosslinked and inflexible, and elastins are lost from tissues like skins. 导致关节不灵活、皮肤起导致关节不灵活、皮肤起皱、失去弹性皱、失去弹性翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 4. Glycosaminoglycans & Proteoglycans糖氨聚糖和蛋白聚糖糖氨聚糖和蛋白聚糖 吸水产生膨胀压，赋予胞外基质抗压的能力翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Proteog
27、lycan (蛋白聚糖) 在很多组织中，蛋白聚糖以单分子形式存在 软骨中，蛋白聚糖借助连接蛋白非共价与透明质酸结合Proteoglycans: to trap water molecules -Resistant compression翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 5. Fibronectin & Laminins 纤连蛋白、层粘连蛋白具有多个结构域，提供胞外基质和细胞表面受体结合位点，帮助细胞粘连在胞外基质上 分子“桥”:Molecular Bridge 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Fibron
28、ectinRGD（Arg-Gly-Asp）/ Integrin 多种癌细胞不能合成纤连蛋白 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 Laminin: RGD/Integrin翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 6. Basement Membrane & Cell Coat 基膜、细胞外被E：上皮细胞；：上皮细胞；BL：基膜；：基膜；C：胶原：胶原支撑渗透性屏障 BL翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 基膜的基膜的3种组织形式种组织形式 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 细胞外被(cell coat) Bechara Kachar 惠赠梁凤霞，丁明孝 提供翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 祝键祝键 惠赠惠赠2012.11
