三种动物器官中的细胞连接方式及生理意义生物工程08韩锋 细胞连接（细胞连接（Cell junctionCell junction）是多细胞有机体中相邻细胞之）是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式是是人和动物体内除血细胞和结缔组织等外人和动物体内除血细胞和结缔组织等外 ，相邻细胞之间、，相邻细胞之间、细胞与细胞外基质之间在质膜接触区域特化形成的连接结细胞与细胞外基质之间在质膜接触区域特化形成的连接结构根据行使功能的不同，细胞连接可以分为 ：l 封闭连接（occluding junctions）l锚定连接 （anchoring junction）l通讯连接 （communicating junction） 一封闭连接•紧密连接是封闭连接的主要形式紧密连接是封闭连接的主要形式.将相邻细将相邻细胞的质膜密切的连接在一起胞的质膜密切的连接在一起•组成–由围绕在细胞四周的嵴线网络而成嵴线是成由围绕在细胞四周的嵴线网络而成嵴线是成由围绕在细胞四周的嵴线网络而成嵴线是成由围绕在细胞四周的嵴线网络而成嵴线是成串排列的特殊跨膜蛋白串排列的特殊跨膜蛋白串排列的特殊跨膜蛋白串排列的特殊跨膜蛋白(occludin(occludin(occludin(occludin，，，，claudin)claudin)claudin)claudin)。
紧密连接模紧密连接模紧密连接模紧密连接模式图式图式图式图细胞间隙嵴线 电镜照片 紧密连接形态结构紧密连接形态结构–透射电镜：在紧密连接处，相邻两质膜以透射电镜：在紧密连接处，相邻两质膜以断续的点连断续的点连在一起•扫描电镜显示，两个相邻细胞膜上的嵴线由跨扫描电镜显示，两个相邻细胞膜上的嵴线由跨膜蛋白排列形成的条索，将细胞间隙封闭膜蛋白排列形成的条索，将细胞间隙封闭 冷冻蚀刻显示：分支糖蛋白颗粒形长链，封闭相邻两个细胞冷冻蚀刻显示：分支糖蛋白颗粒形长链，封闭相邻两个细胞膜，形成紧密连接膜，形成紧密连接紧密连接蛋白颗粒在脂双层的胞质面（紧密连接蛋白颗粒在脂双层的胞质面（P P面面）连成的嵴网，）连成的嵴网，在脂双层的质膜面（在脂双层的质膜面（E E面面）有与嵴网对应互补的沟，形成有）有与嵴网对应互补的沟，形成有如拉链一一对应的网状结构，称如拉链一一对应的网状结构，称封闭索封闭索（（ sealing strandsealing strand））vv封闭索环绕每个上皮封闭索环绕每个上皮细胞的顶部，将相邻细细胞的顶部，将相邻细胞紧密连接在一起胞紧密连接在一起vv各种组织的紧密连接各种组织的紧密连接对一些小分子的密封程对一些小分子的密封程度有所不同，这与封闭度有所不同，这与封闭索的层数有关：索的层数有关：肾小管肾小管 1-21-2层，层， 胰腺腺泡细胞胰腺腺泡细胞 3-43-4层，小肠上皮细胞层，小肠上皮细胞 4-64-6层层 有关的照片紧密连接冷冻蚀刻图紧密连接透射电镜图紧密连接模紧式图 紧密连接的存在部位及生理意义•又叫不通透连接它不仅连接相邻的细胞又叫不通透连接它不仅连接相邻的细胞, 而且封闭细胞间隙而且封闭细胞间隙, 使大多数分子难以在细胞间通透。
使大多数分子难以在细胞间通透这这种种连连接接方方式式主主要要存存在在于于小小肠肠上上皮皮细细胞胞之之间间，，还还有有皮皮肤肤等等和和外外界环境直接接触的器官中，防止外界物质进入机体界环境直接接触的器官中，防止外界物质进入机体 紧密连接功能紧密连接功能紧密连接功能紧密连接功能– –把相邻上皮细胞缝合在一起把相邻上皮细胞缝合在一起把相邻上皮细胞缝合在一起把相邻上皮细胞缝合在一起• •封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带– –如如如如 血脑屏障、血脑屏障、血脑屏障、血脑屏障、• •防止上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散，维持上皮细胞的极性防止上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散，维持上皮细胞的极性防止上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散，维持上皮细胞的极性防止上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散，维持上皮细胞的极性– –通过阻碍细胞顶部和侧底部（侧面和底部）的膜蛋白相互移通过阻碍细胞顶部和侧底部（侧面和底部）的膜蛋白相互移通过阻碍细胞顶部和侧底部（侧面和底部）的膜蛋白相互移通过阻碍细胞顶部和侧底部（侧面和底部）的膜蛋白相互移动，保证物质转运的方向性。
动，保证物质转运的方向性动，保证物质转运的方向性动，保证物质转运的方向性– –同时，同时，同时，同时，还能还能还能还能防止小分子物质从细胞侧底部细胞之间的空隙返防止小分子物质从细胞侧底部细胞之间的空隙返防止小分子物质从细胞侧底部细胞之间的空隙返防止小分子物质从细胞侧底部细胞之间的空隙返流 二锚定连接•通过细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来•主要靠黏着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体主要靠黏着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接系将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起在一起 锚定连接的类型和结构1与中间纤维相连的锚定连接与中间纤维相连的锚定连接（（1））桥粒桥粒：：桥粒在两个细胞间形成钮扣式的结构将桥粒在两个细胞间形成钮扣式的结构将相邻细胞铆接在一起相邻细胞铆接在一起•细胞质内的中间纤维通过桥粒相互连接形成贯穿细胞质内的中间纤维通过桥粒相互连接形成贯穿于整个组织的整体网络，支持该组织并抵抗外界于整个组织的整体网络，支持该组织并抵抗外界压力与张力压力与张力•电镜下桥粒处相邻细胞膜间的间隙约电镜下桥粒处相邻细胞膜间的间隙约30nm30nm，在质，在质膜的胞质面有一块厚度为膜的胞质面有一块厚度为15-30nm15-30nm的盘状致密斑，的盘状致密斑，中间纤维直接与其相连；相邻两细胞的致密斑由中间纤维直接与其相连；相邻两细胞的致密斑由跨膜连接糖蛋白相互连接跨膜连接糖蛋白相互连接 桥粒模式图桥粒电镜图中间纤维细胞间中间纤维细胞间隙钙粘素家族蛋白锚定蛋白组成的桥粒斑 （2）半桥粒•半桥粒通过膜蛋白将上皮细胞固着在基底膜 (basement membrane)上，结构仅为桥粒的一半，在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。
•功能：把上皮细胞与其下方的基膜连接在一起，防止机械力造成上皮与下方的组织剥离 半桥粒结构质膜中间纤维桥粒斑胶原胶原丝细胞质细胞外 二二 与与肌动蛋白纤维相连的锚定连接肌动蛋白纤维相连的锚定连接（（1））粘着粘着带带：：位于紧密连接下方位于紧密连接下方,相邻细胞间形成相邻细胞间形成一个连续的带状一个连续的带状 结构间隙约结构间隙约15～～20nm,也称也称带状桥粒带状桥粒– –跨跨膜糖蛋白膜糖蛋白( (胞外连接成分）胞外连接成分）• •钙粘素家族（粘着带处相邻细胞间的相互作用依赖于钙粘素家族（粘着带处相邻细胞间的相互作用依赖于CaCa2+2+））– –胞内连接成份：胞内连接成份：• •微丝微丝• •与粘着带相连的微丝在细胞中形成平行于细胞膜的可收缩的纤与粘着带相连的微丝在细胞中形成平行于细胞膜的可收缩的纤维束 相邻细胞质膜微绒毛紧密连接粘着带 粘着斑（2）粘着斑（adhesion plaque / focal adhesions） 位于上皮细胞基底部，是细胞与细胞外基质之间形成的粘合连接•其跨膜粘连蛋白是整联蛋白，细胞内的连接是锚定蛋白 锚定连接的存在部位和功能•锚定连接在组织内分布很广泛锚定连接在组织内分布很广泛,在上皮组织在上皮组织,心肌等组织中含量尤为丰富心肌等组织中含量尤为丰富•其中的桥粒连接形成一个可以承受很强张力的结构。
分布在 皮肤、心肌、消化道、膀胱、 等器官中•其中的粘着带和粘着斑其中的粘着带和粘着斑均起着细胞附着与支持的功能 三 通讯连接大多数组织相邻细胞膜上的特殊通道，以实现细胞间大多数组织相邻细胞膜上的特殊通道，以实现细胞间电信号电信号和和化学信号化学信号的的通讯联系通讯联系，从而完成群体细胞间的合作和协调，从而完成群体细胞间的合作和协调•间隙连接•化学突触 1 间隙连接•间隙连接处相连细胞膜间的间隙为2-3nm•构成间隙连接的基本单位是连接子每个连接子由6个跨膜蛋白亚单位环绕成，中心是直径约1.5nm的孔道 间隙连接细胞膜直径1.5nm的孔道一个连接子由六个连接子蛋白组成 功能间隙连接间隙连接的重要功能就是细胞通讯，即一个细胞的讯息通过化学递质或的重要功能就是细胞通讯，即一个细胞的讯息通过化学递质或电信号传递给另一个细胞，使靶细胞产生相应电信号传递给另一个细胞，使靶细胞产生相应的效应的效应一代谢一代谢偶联（偶联（metabolic couplingmetabolic coupling）） ，间隙连接允许小分子代，间隙连接允许小分子代谢物和信号分子通过比如像谢物和信号分子通过比如像cAMPcAMP和和ca+ca+都可通过间隙连接从都可通过间隙连接从一个细胞进入相邻细胞中，因此只要有部分细胞接受信号分子一个细胞进入相邻细胞中，因此只要有部分细胞接受信号分子作用后，便可以使整个腺泡细胞同时向外分泌相关酶。
作用后，便可以使整个腺泡细胞同时向外分泌相关酶二间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用二间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用l l神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触来完成神经冲动的神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触来完成神经冲动的传导，电突触是指细胞间的某种间隙连接及其形成的低电阻通路，传导，电突触是指细胞间的某种间隙连接及其形成的低电阻通路，电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导，可兴奋细胞电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导，可兴奋细胞间的间隙连接有利于细胞间的快速通信，动作电位可以快速从一间的间隙连接有利于细胞间的快速通信，动作电位可以快速从一个想细胞传到另一个细胞，这对于某些无脊椎动物和鱼类快速逃个想细胞传到另一个细胞，这对于某些无脊椎动物和鱼类快速逃跑十分重要，如龙虾在外界刺激后跑十分重要，如龙虾在外界刺激后15ms15ms内作出反应内作出反应l l另外间隙连接使细胞间形成电偶联，在具有电兴奋性的细胞间，另外间隙连接使细胞间形成电偶联，在具有电兴奋性的细胞间，带电离子通过连接子，由于离子流动而产生相应电位信号变化，带电离子通过连接子，由于离子流动而产生相应电位信号变化，而引起一系列细胞生理学变化，它在协调心肌细胞收缩，保证心而引起一系列细胞生理学变化，它在协调心肌细胞收缩，保证心脏正常跳动，协调小肠平滑肌收缩，控制小肠蠕动等过程中也起脏正常跳动，协调小肠平滑肌收缩，控制小肠蠕动等过程中也起到重要作用。
到重要作用三三 间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中也起到重要作用间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中也起到重要作用vv 电偶联（electric 2 化学突触主要存在于 神经细胞间、神经细胞与肌细胞的接触部位 •由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成由突触前膜、突触后膜、突触间隙三部分组成•突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，称突触小体突触前神经元的突起末梢膨大呈球形，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 突触结构 谢谢 。