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1、第五章第五章细胞连接和细胞外基质细胞连接和细胞外基质第一节第一节细胞连接与细胞黏附细胞连接与细胞黏附 是是细细胞胞与与细细胞胞间间或或细细胞胞与与细细胞胞外外基基质质间间的的联联结结结结构构。细细胞胞黏黏附附是是细细胞胞连连接接的的起起始始，细细胞胞连连接接是是细细胞胞黏黏附附的的发发展展。是细胞间结构和功能联系的基本形式是细胞间结构和功能联系的基本形式。一、细胞连接一、细胞连接 是是相相邻邻细细胞胞膜膜和和细细胞胞膜膜间间的的区区域域特特化化性性连连接接结结构构。分分为三大类，即：封闭连接、锚定连接和通讯连接。为三大类，即：封闭连接、锚定连接和通讯连接。 （一）（一）封闭连接封闭连接(occ
2、luding junction) 又称紧密连接又称紧密连接(tight junction)。见于体内管腔及腺体。见于体内管腔及腺体上皮细胞顶端，呈带状环绕细胞。上皮细胞顶端，呈带状环绕细胞。 连接区域成焊接线样带状网络，相邻质膜紧密结合，连接区域成焊接线样带状网络，相邻质膜紧密结合，没有缝隙。没有缝隙。主要作用：主要作用： 机械作用：将上皮细机械作用：将上皮细胞紧密连合成整体。胞紧密连合成整体。 稳定内环境：封闭相稳定内环境：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶邻细胞间的接缝，防止溶液渗入：液渗入：血脑屏障血脑屏障、血睾血睾屏障屏障。 维持上皮细胞极性：维持上皮细胞极性：上皮细胞膜脂和膜蛋白侧上皮细胞
3、膜脂和膜蛋白侧向扩散的屏障。向扩散的屏障。（二）（二）锚定连接锚定连接(anchoring junction)由细胞骨架参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间由细胞骨架参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接。的细胞连接。主要分布在需承受机械力的组织，如上皮、心肌和子宫颈主要分布在需承受机械力的组织，如上皮、心肌和子宫颈等。等。分两类：与肌动蛋白丝相连的称分两类：与肌动蛋白丝相连的称黏着连接黏着连接（黏着带、黏着（黏着带、黏着斑）、与中间纤维相连接的称斑）、与中间纤维相连接的称桥粒连接桥粒连接（桥粒、半桥粒）（桥粒、半桥粒）1. 黏着带与黏着斑黏着带与黏着斑粘着带（粘着带（adhe
4、sion belt） ：细细胞胞与与细细胞胞之之间间的的黏黏着着连连接接。呈呈带带状状环环绕绕细细胞胞，位位于于紧紧密密连接和桥粒之间，又称中间连接连接和桥粒之间，又称中间连接(intermediate junction)。相相邻邻细细胞胞间间通通过过钙钙黏黏着着蛋蛋白白与与细细胞胞内内锚锚定定蛋蛋白白和和肌肌动动蛋蛋白白丝相连。丝相连。保持细胞形状、维系组织整体性。保持细胞形状、维系组织整体性。Adhesion belt or Adherens junctionAdhesion Belt粘粘着着斑斑(adhesion plaque)：位位于于上上皮皮细细胞胞基基底底部部，是是细细胞胞与细胞外
5、基质的连接结构。具机械连接和信号转导的功能。与细胞外基质的连接结构。具机械连接和信号转导的功能。2. 桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒桥桥粒粒(desmosome)是是相相邻邻细细胞胞间间形形成成的的纽纽扣扣状状结结构构，是是一一种种坚坚韧韧、牢牢固固的的细细胞胞连连接接结结构构，对对上上皮皮组组织织结结构构的的维维持持非非常常重要。重要。特特征征：桥桥粒粒斑斑（多多种种胞胞内内锚锚定定蛋蛋白白构构成成），中中间间纤纤维维的的锚锚定部位。定部位。分分布布：承承受受强强拉拉力力的的组组织织中中，如如皮皮肤肤、口口腔腔、食食管管、心心肌肌中。中。DesmosomeDesmosomes in spinous
6、 layer of human skin半半桥桥粒粒(hemidesmosome)：位位于于上上皮皮细细胞胞基基面面与与基基膜膜之之间间，将将上上皮皮细细胞胞与与其其下下方方的的基基底底膜膜连连接接在在一一起起防防止止机机械械力力造造成成上上皮剥离。皮剥离。Structure of the Skin（三三）间间隙隙连连接接 gap junction：又又称称缝缝隙隙连连接接，具具机机械械连连接接、介导细胞间通讯的作用介导细胞间通讯的作用功能：功能：1.影响细胞分化影响细胞分化2.协调细胞代谢协调细胞代谢3.电电兴兴奋奋传传导导：神神经经末末梢梢间间的的间间隙隙连连接接称称为为电电紧紧张张突突触
7、触(electrotonic synapses)。代谢偶联代谢偶联电偶联电偶联AFM image of connexonA. Open state in Ca2+ free buffer; B. Close化学突触化学突触 synapse 存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传导存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传导兴奋。兴奋。由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。突触小体内有突触小泡，内含神经递质。突触小体内有突触小泡，内含神经递质。 各类连接的比较各类连接的比较二、二、细胞黏附细
8、胞黏附(Cell Adhesion Molecules，CAMs) 细胞黏附分子细胞黏附分子介导的细胞与细胞、细胞与细胞外基质间介导的细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的彼此黏着。的彼此黏着。 是一类受体分子，为穿膜糖蛋白，由三部分组成：是一类受体分子，为穿膜糖蛋白，由三部分组成： 胞外区，胞外区，N端部分，负责与配体识别；端部分，负责与配体识别； 跨膜区，多为单次跨膜；跨膜区，多为单次跨膜； 胞质区，胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与胞内的信号分子相连。胞内的信号分子相连。细胞黏附分子作用机制有三种模式：细胞黏附分子作用机制有三种模式：1.同亲型结
9、合同亲型结合(homophilic binding)2.异亲型结合异亲型结合(heterophilic binding)3.连接分子依赖性结合连接分子依赖性结合(linker-dependent binding)（一）、钙黏蛋白（一）、钙黏蛋白(cadherin) 同亲型结合，同亲型结合，Ca2依赖性细胞黏依赖性细胞黏着糖蛋白。着糖蛋白。 胞外部分形成胞外部分形成5个结构域，其中个结构域，其中4个同源，均含个同源，均含Ca2结合部位。结合部位。作用：作用：介导细胞连接：是同种细胞之间识别和黏附的基础。介导细胞连接：是同种细胞之间识别和黏附的基础。参与细胞分化及组织器官构建：决定胚胎细胞间的粘附
10、，参与细胞分化及组织器官构建：决定胚胎细胞间的粘附，影响细胞分化。影响细胞分化。参与细胞特化结构连接：形成细胞连接并参与信号转导参与细胞特化结构连接：形成细胞连接并参与信号转导天天疱疱疮疮：一一种种慢慢性性、复复发发性性、严严重重的的表表皮皮内内棘棘刺刺松松解解性性大大疱疱性性皮皮肤肤病病。患患者者体体内内存存在在钙钙粘粘蛋蛋白白的的抗抗体体，因因此此，在在正正常皮肤或黏膜上出现松弛性水疱常皮肤或黏膜上出现松弛性水疱 哺乳动物细胞表面的主要钙黏蛋白（二）、选择素（二）、选择素(selectin) 异亲型结合、依赖异亲型结合、依赖Ca2参与、与特异糖基识别与粘合参与、与特异糖基识别与粘合P选择素
11、贮存于血小板及内皮细胞；选择素贮存于血小板及内皮细胞；E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；L选选择择素素广广泛泛存存在在于于各各种种白白细细胞胞的的表表面面，参参与与炎炎症症部部位位白细胞的出脉管过程。白细胞的出脉管过程。SELECTINSEndothelialLeukocytesPlatelets三、三、免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 Ig-superfamily含含免免疫疫球球蛋蛋白白（Ig）样样结结构构域域，即即二二硫硫键键维维系系的的两两组组反反向向平行的平行的折叠。折叠。一般不依赖一般不依赖Ca2，亲同性或亲异性，亲同性或亲异性CAM。N-CA
12、M存在于神经细胞。存在于神经细胞。Pe-CAM存在于血小板及大多数免疫细胞。存在于血小板及大多数免疫细胞。I-CAM及及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。在活化的血管内皮细胞表达。Ig-SF（四）四）整联蛋白整联蛋白(integrin)多为亲异型结合，依赖多为亲异型结合，依赖Ca2或或Mg2+。是。是 亚单位形成异二亚单位形成异二聚体。聚体。介导细胞与细胞外基质或其他细胞的黏着、介导细胞外环境介导细胞与细胞外基质或其他细胞的黏着、介导细胞外环境与细胞内信号转导与细胞内信号转导含含1的整合素介导细胞与的整合素介导细胞与ECM的粘附。的粘附。含含2的整合素介导细胞间的相互作用。的整合素介导细胞间
13、的相互作用。含含3的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。64整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。Integrins subunit binds RGD domain on fibronectina subunit binds calcium Ca2+ necessary for substrate bindingHemidesmosomesHemidesmosome TEMKeratin filaments第二节第二节 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用细细胞胞外外基基质质(extr
14、acelluar matrix, ECM)是是细细胞胞外外大大分分子子构构成成的的网网络络。包包括括：胶胶原原、非非胶胶原原糖糖蛋蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。结缔组织中含量较高。结缔组织中含量较高。影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。MACROMOLECULAR ORGANIZATION OF ECM一、细胞外基质的主要组分一、细胞外基质的主要组分（一）氨基聚糖及蛋白聚糖（一）氨基聚糖及蛋白聚糖1氨基聚糖氨基聚糖(glycosaminoglycan, GAG)GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。是重复二糖单位构
15、成的无分枝长链多糖。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。分分为为：透透明明质质酸酸、硫硫酸酸软软骨骨素素、硫硫酸酸皮皮肤肤素素、硫硫酸酸乙乙酰酰肝肝素、肝素、硫酸角质素。素、肝素、硫酸角质素。作用：作用： 维持组织结构和功能的完整性维持组织结构和功能的完整性 除透明质酸及肝素外，其他氨基聚糖不游离存在。除透明质酸及肝素外，其他氨基聚糖不游离存在。 透透明明质质酸酸是是唯唯一一不不硫硫酸酸化化的的氨氨基基聚聚糖糖，含含多多达达10万万个个糖糖基基。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性，并具润滑作用。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性，并具润滑作用。 防止
16、细胞过早分化（透明质酸）防止细胞过早分化（透明质酸） 参与蛋白聚糖的构成参与蛋白聚糖的构成 氨基聚糖的分子特性及分布氨基聚糖的分子特性及分布2蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan, PG)是氨基聚糖与核心蛋白的共价结合物。是氨基聚糖与核心蛋白的共价结合物。核心蛋白在高尔基体中装配氨基聚糖链。核心蛋白在高尔基体中装配氨基聚糖链。透明质酸能够以非共价键连接许多蛋白聚糖，形成巨分子。透明质酸能够以非共价键连接许多蛋白聚糖，形成巨分子。空间填充、机械性能、弹性、抗压性空间填充、机械性能、弹性、抗压性A Proteoglycan Complex.Galactose N-Acetyl-D-gluco
17、samineD-glucuronic acid N-Acetyl-D-galactosamine（二）、胶原与弹性蛋白（二）、胶原与弹性蛋白1. 胶原胶原(Collagen) 是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的30以上。参与形成以上。参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。 组成：由原胶原交联而成。组成：由原胶原交联而成。 原胶原：原胶原：3条肽链形成的螺旋，含三种结构：螺旋区、非螺条肽链形成的螺旋，含三种结构：螺旋区、非螺旋区及球形结构域。旋区及球形结构域。 合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分合成：由成纤维细胞
18、、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。泌。Structures of the collagenCollagen fibrils around a fibroblast交联：由侧向相邻的交联：由侧向相邻的lys或或hyl残基氧化后所产生的两个醛残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，电镜下可见间隔阶梯状排列，电镜下可见间隔67nm的横纹。的横纹。新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。 作用：细胞外基质的
19、骨架作用：细胞外基质的骨架Collagen2. 弹性蛋白弹性蛋白 (elastin )构成弹性纤维，由构成弹性纤维，由2类短肽交替排列构成。类短肽交替排列构成。一种是疏水短肽，赋予分子以弹性；一种是疏水短肽，赋予分子以弹性；另另一一种种为为富富丙丙氨氨酸酸及及赖赖氨氨酸酸残残基基的的螺螺旋旋，负负责责在在相相邻分子间交联，形成网状结构。邻分子间交联，形成网状结构。构象特征：无规则卷曲、疏松网状构象特征：无规则卷曲、疏松网状老老年年组组织织中中弹弹性性蛋蛋白白的的生生成成减减少少，降降解解增增强强，以以致致组组织织失失去弹性。去弹性。Elastin马马方方综综合合征征 ：常常染染色色体体显显性性
20、遗遗传传病病。先先天天性性中中胚胚层层发发育育不不良良、蜘蜘蛛蛛指指征征、肢肢体体细细长长症症、内内眼眼疾疾病病和和心心血血管管异异常常。黏黏多多糖糖堆堆积积，从从而而影影响响了了弹弹力力纤纤维维和和其其他他结结缔缔组组织织纤纤维维的的结结构和功能，使相应的器官发育不良及出现功能异常构和功能，使相应的器官发育不良及出现功能异常 （三）、非胶原糖蛋白（三）、非胶原糖蛋白1. 纤粘连蛋白纤粘连蛋白 Fibronectin（FN）含糖含糖4.59.5，有，有57个有特定功能的结构域。类型：个有特定功能的结构域。类型：FN有有20多多种种亚亚单单位位。同同一一基基因因编编码码，转转录录后后拼拼接接不不
21、同同，形形成异型分子。成异型分子。血浆血浆FN： V字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。细胞细胞FN：多聚体，不溶，存在于：多聚体，不溶，存在于ECM及细胞表面。及细胞表面。组装：组装：不自发组装，受细胞表面受体指导。不自发组装，受细胞表面受体指导。肿瘤细胞表面肿瘤细胞表面FN减少，因受体异常所致。减少，因受体异常所致。功能：功能：调节细胞黏附和细胞行为调节细胞黏附和细胞行为为胚胎发育中细胞迁移和运动提供基底为胚胎发育中细胞迁移和运动提供基底凝血、伤口修复、吞噬过程凝血、伤口修复、吞噬过程fibronectin dimerFibronectin helps
22、connect the inside of the cell to the outside2. 层粘连蛋白层粘连蛋白 laminin(LN)结构：结构：由由3条肽链借二硫键交联成十字形分子。条肽链借二硫键交联成十字形分子。已知已知7种种LN，8种亚单位，由不同基因编码。种亚单位，由不同基因编码。含糖含糖15-28，有，有50条左右条左右N-连接的糖链。连接的糖链。功能：功能：组成基膜，是胚胎发育中最早出现的细胞外基质。组成基膜，是胚胎发育中最早出现的细胞外基质。胚胎期保持细胞间黏附、细胞极性、细胞分化胚胎期保持细胞间黏附、细胞极性、细胞分化Laminin Structure二、细胞外基质的特化
23、结构-基膜基基膜膜是是一一种种复复合合的的细细胞胞外外结结构构，位位于于上上皮皮细细胞胞基基底底面面与与结结缔缔组组织织的的膜膜状状结结构构。是是细细胞胞外外基基质质的的特特异异区区。具具有有支支持持连连接接作作用，亦是物质通透的半透膜。调节分子和细胞的运动。用，亦是物质通透的半透膜。调节分子和细胞的运动。在在肾肾细细胞胞中中，基基膜膜可可以以作作为为一一种种过过滤滤器器，允允许许小小分分子子进进入入尿液，却扣下大分子的蛋白质。尿液，却扣下大分子的蛋白质。表表皮皮细细胞胞下下的的基基膜膜一一方方面面阻阻止止结结缔缔组组织织的的细细胞胞进进入入表表皮皮，另一方面允许白细胞的移动另一方面允许白细胞的移动 。Basal lamina细胞外基质的生物学作用细胞外基质的生物学作用1影响细胞的存活、死亡：如上皮细胞脱离影响细胞的存活、死亡：如上皮细胞脱离ECM则发生失则发生失巢凋亡，称定着依赖性。巢凋亡，称定着依赖性。2决定细胞的形状：不同细胞具有不同的决定细胞的形状：不同细胞具有不同的ECM，介导的细，介导的细胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。3调节细胞的增殖：如定着依赖性生长调节细胞的增殖：如定着依赖性生长4控制细胞的分化控制细胞的分化5参与细胞的迁移参与细胞的迁移南方医院妇产科产前诊断中心南方医院妇产科产前诊断中心李莉艳李莉艳Email：
