第十四章细胞的社会联系

1、第十四章 细胞的社会(shhu)联系共六十五页第一节 细胞(xbo)连接共六十五页一 细胞连接(cell junction)的功能(gngnng)分类细胞连接即细胞与细胞或细胞外基质间的联结结构。 封闭连接 紧密连接 锚定连接 间隙连接 通讯(tngxn)连接 胞间连丝 化学突触 中间纤维相关 桥粒(desmosome) 半桥粒hemidesmosome) 粘着带(adhesion belt) 粘着斑(focal adhesion)肌动蛋白纤维相关共六十五页动物上皮中的细胞(xbo)连接共六十五页二 封闭(fngb)连接主要形式为紧密连接，见于消化道和膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及(yj)睾丸支

2、持细胞间；电镜下可见由连接蛋白形成的嵴线， 嵴线中的两类蛋白：封闭蛋白（occludin）和claudin蛋白家族，皆为4次跨膜的蛋白 连接处相邻膜间距 2-3 nm共六十五页紧密连接的功能形成渗漏屏障，起封闭作用，保证了机体内环境的相对稳定(wndng)；隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；支持功能； 共六十五页三 锚定(mo dn)连接中间(zhngjin)纤维肌动蛋白桥粒和半桥粒粘着带和粘着斑共六十五页锚定连接广泛存在于上皮组织,心肌(xnj)和子宫颈中结构组成： a)细胞内附着蛋白(attachment proteins)： 将细胞骨架与连接蛋白相连 b)跨膜

3、连接糖蛋白：其胞内端与附着蛋白相连, 胞外端与相邻细胞的连接糖蛋白或胞外基质相连。共六十五页1)桥粒(desmosome)：铆接相邻细胞，提供胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力(zhngl)的作用。构成：骨架蛋白：中间纤维连接蛋白：钙粘素附着蛋白：片珠蛋白(plakoglobin)或桥粒斑蛋白(desmoplakin)致密斑钙粘蛋白角蛋白丝连接处相邻(xin ln)细胞膜间距离 30nm1 桥粒与半桥粒共六十五页2）半桥粒（hemidesmosome）：与桥粒形态类似,但结构、功能和化学组成不同(b tn)：只在质膜内侧形成桥粒斑结构，另一侧为基膜/板；跨膜连接蛋

4、白为整联蛋白（integrin）胞内附着蛋白为桥粒片蛋白样蛋白。共六十五页2 粘着带与粘着斑1）粘着带(adhesion belt) ： 位于紧密连接下方,相邻细胞间形成一个连续的带状结构。也称带状桥粒(belt desmosome)或中间连接。 主要(zhyo)功能是在细胞膜下方形成一个可收缩的纤维束。肌动蛋白钙粘素相邻(xin ln)细胞膜间距离15-20nm连接素共六十五页 2）粘着斑 (focal adhesion) ： 细胞(xbo)通过肌动蛋白纤维和整联蛋白与细胞外基质之间的连接方式。 骨架蛋白：肌动蛋白连接蛋白：踝蛋白（talin）、桩蛋白(paxillin)、粘着斑蛋白(vin

5、culin)和张力蛋白(tensin) 附着蛋白：整联蛋白共六十五页四 通讯(tngxn)连接 1 间隙连接1)结构与成分：基本单位为连接子(connexon)，每个连接子有6个亚单位组成，相邻细胞膜的两个(lin )连接子对接成一个间隙连接单位，也称缝隙/缝管连接。共六十五页2)功能 允许无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸及维生素等小分子通过，蛋白、核酸、多糖等则不能通过。A)代谢偶联：在细胞间交换营养物质、中间代谢物和调节物; B) 神经冲动信息传递：间隙连接及其形成的低电阻通路构成的电突触在细胞间快速传递动作电位；C)参与(cny)早期胚胎发育和分化：发育早期的细胞群内，以分泌源为中心，小信

6、号分子通过间隙连接扩散成一定的浓度梯度，依此决定细胞的“位置” ；D)调节细胞的正常增殖与分化: 一些生长调控信号通过间隙连接传递.间隙连接减少是细胞癌变的重要特征。共六十五页电突触对于某些无脊椎动物和鱼类快速准确的逃避反射是十分重要的。对于协调(xitio)心脏细胞的收缩，协调(xitio)小肠平滑肌的收缩等过程都十分重要。共六十五页连接子开关(kigun)机制示意图3)调节机制： 其通透性受Ca和 pH调节；胞内高Ca, 低pH时关闭, 维持细胞的正常(zhngchng)功能.cytoplasmic共六十五页2 胞间连丝 存在于高等植物细胞(xbo)之间，是由质膜穿壁围成的细胞(xbo)质

7、通道，可完成细胞(xbo)之间的通讯联络和物质运输。共六十五页胞间连丝及其结构(jigu)示意图胞间连丝连丝微管细胞壁细胞壁光面(un min)内质网细胞膜胞质环带共六十五页胞间连丝功能： 细胞(xbo)间通讯； 物质运输； 调节细胞膨压； 细胞分化(分生组织含较多胞间连丝)。通透性： 正常只允许分子量1103D，r 0.7 0.8 nm的小分子通过;通透性可受其他因素调节：如烟草花叶病毒运动蛋白P30可增加其孔径；不同(b tn)发育期通透性也不同(b tn)，早期可透过更大的分子。共六十五页3 化学(huxu)突触是存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式，其通过释放神经(shnjng)递质来传

8、导神经(shnjng)冲动。 电信号 化学信号 电信号 共六十五页神经冲动 突触前细胞膜Ca2+电压(diny)门通道开放， Ca2+流入前细胞内 突触小泡与质膜融合 神经递质释放 突触后细胞膜上的递质门通道开放 离子流动，改变膜电位,将化学信号转为电信号.神经末梢(shn jn m sho)突触小泡神经递质突触间隙突触前细胞膜突触后细胞膜共六十五页第二节 细胞表面的粘着(zhn zhe)因子共六十五页 存在于细胞膜上的一些跨膜蛋白,其胞内部分与细胞骨架相连,胞外部分与其他细胞上的粘着因子(ynz)或基质结合, 参与细胞间的识别、粘着以及信号的传递等。细胞(xbo)表面的粘着因子共六十五页1

9、细胞间细胞表面分子的连接(linji)机制同亲性连接 一个(y )细胞上的连接分子和另一个(y )细胞上的同种连接分子相连。异亲性连接 一个细胞上的连接分子和另一个细胞上的不同连接分子相连。通过胞外连接分子的连接 细胞表面的受体通过分泌的多义连接子相连。同亲性连接 异亲性连接通过胞外连接分子的连接共六十五页2 粘连分子的特征 粘连分子均为整合(zhn h)膜蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连； 多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。共六十五页1）钙粘素(cadherins) 为同亲性，Ca2+依赖的细胞粘连糖蛋白。 在胚胎发育中的细胞识别，迁移，组织分化(fnhu)，成体组织器官完整性的维持中起重

10、要作用。质膜肌动蛋白3 粘连分子(fnz)类型参与细胞连接：粘着带和桥粒共六十五页视网膜细胞肝脏细胞标记细胞和聚集细胞混合 钙粘素参与的细胞间连接在同种(tn zhn)组织细胞识别中有重要作用。荧光(ynggung)标记细胞共六十五页2） 选择素(selectin) 异亲性，Ca2+依赖的，能识别(shbi)和结合特异糖基。 参与血细胞和脉管内壁细胞之间的较弱的粘连。糖蛋白糖脂寡糖分子(fnz)血管壁细胞凝集素结构域EGF-like结构域嗜中性粒细胞重复序列选择素Ca+共六十五页 3）整联蛋白（Integrins） 异二聚体跨膜糖蛋白，由、两条链组成; 参与细胞同基质间的粘着; 同配体上的RG

11、D区域(qy)结合，其间的亲和力和特异性受二价阳离子（类型）的调节。二价(r ji)阳离子Ca /Mg/Mn基质结合部位肌动蛋白结合部位质膜共六十五页整联蛋白和胞外基质的相互作用导致(dozh)了组织内细胞的有序排列共六十五页整联蛋白的作用(zuyng)原理白细胞穿壁到达炎症部位受损组织释放化学介质血管内皮细胞表达选择素选择素和白细胞的表面糖抗原形成结合整联蛋白激活血管内皮细胞间连接变松散白细胞和内皮细胞紧密结合趋化因子共六十五页弱粘连 （选择素）强粘连和外移（整联蛋白）选择(xunz)素和整联蛋白参与的淋巴细胞聚结图解淋巴(ln b)细胞共六十五页整联蛋白缺乏引起(ynq)的病症白细胞黏着缺

12、陷病（leucocyte adhesion deficiency ） 2链参与形成的整联蛋白可使白细胞强有力结合和穿过感染部位的血管内皮细胞（同ICAM相连），缺乏可导致细菌重复感染。病人的中性粒细胞虽正常，但难以穿透血管上皮细胞，且不能留在感染的部位，因此病人易反复(fnf)遭受感染。共六十五页Glanzmanns disease(血小板无力(wl)症 ) 3链参与形成的整联蛋白可让血小板牢固结合在纤维蛋白上，以便在出血时形成血凝块，如缺乏，则受伤时不能有效止血。Von Wiilebrand disease(血管性血友病 ) 患者基因缺陷使血小板膜糖蛋白合成减少、缺乏或质量异常，导致血小板聚

13、集、粘附功能障碍、血块收缩不良。共六十五页 4）免疫球蛋白超家族的细胞粘着因子（CAM） 具有同免疫球蛋白类似的结构域。 可介导同亲性和异亲性细胞间连接，非Ca2+依赖(yli)的。 在发育中起重要作用（如NCAM 缺失可使神经细胞不能成束形成神经纤维）。共六十五页P95共六十五页连接类的细胞粘着(zhn zhe)机制非连接类的粘着(zhn zhe)机制细胞-细胞间细胞-基质间钙粘素整联蛋白共六十五页第三节 细胞(xbo)外被与细胞(xbo)外基质共六十五页一、细胞(xbo)外被共六十五页 细胞外被(cell coat)又称糖萼(glycocalyx)，指与质膜中蛋白和脂类结合并覆盖在其外表面

14、的一层粘多糖物质(wzh)，它林立在细胞表面，是质膜的一部分，但有其独立性。钌红染色后，电镜下可见，厚约1020nm。与质膜类似于“皮与毛”的关系。 共六十五页细胞外被的作用： 保护； 细胞识别（选择素识别糖链）和通信； 同细胞表面的抗原性有关。 红细胞质膜上的糖鞘脂是ABO血型系统的血型抗原(kngyun)，糖链结构基本相同，其末端的糖基决定血型： N-乙酰半乳糖，A型； 半乳糖，B型； 无这两种糖基，O型。共六十五页二、细胞外基质共六十五页 （一）概念：细胞外基质(extracellular matrix): 分布(fnb)于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。其通过与质膜

15、中的胞外受体结合，而同细胞建立相互联系。与膜关系不密切 。 广义的细胞骨架 的一种 功能: 粘连细胞构成组织; 在组织中间起网架支持作 用。共六十五页基膜：动物上皮细胞层基部下方所具有的一薄层细胞外基质（40-120nm），由坐落在其上的细胞分泌。功能：隔离、过滤(gul)、组织再生、细胞导游、组织蛋白的结构等。组分：IV型胶原蛋白、肝素、层粘连蛋白和整联蛋白等。共六十五页糖胺聚糖蛋白聚糖纤维蛋白多 糖胶原蛋白弹性蛋白层粘连蛋白纤连蛋白结构作用黏合作用细胞外基质（二）细胞外基质的组成(z chn)共六十五页1、糖胺聚糖和蛋白聚糖（1） 糖胺聚糖 (glycosaminoglycan) 组成：由

16、重复的二糖单位构成的长链多糖(du tn)，一为氨基己糖(氨基葡萄糖/半乳糖)，一为糖醛酸。 具高亲水性,带大量负电荷，可吸引大量阳离子，故可吸收大量水分，具有高膨胀压；共六十五页类型：透明质酸;(由质膜中的酶直接从细胞表面聚合出)硫酸软骨素和硫酸皮肤素；硫酸乙酰肝素(n s)，肝素(n s)；硫酸角质素等。（后三种皆为胞内合成，分泌到胞外）共六十五页 透明质酸(hyaluronic acid) 特性 含25000多个二糖单位；含大量亲水基团(j tun)，可结合大量水分, 膨大为自身的104倍。 功能 向外膨胀(png zhng)，产生膨胀(png zhng)压，赋予组织抗压力； 组织形态发

17、生和修复中赋予细胞迁移性； 在结缔组织中起强化和润滑作用； 伤口愈合处合成大量透明质酸； 发育中可使细胞保持彼此分离，易于运动迁移 和增殖，阻止细胞分化。重要保湿因子修复凹疤和去皱纹共六十五页 （2） 蛋白聚糖 (proteoglycan) 由糖胺聚糖与核心蛋白(core protein) 的丝氨酸残基共价连接(linji)形成的巨分子，见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面。糖胺聚糖核心(hxn)蛋白丝氨酸连接四糖共六十五页软骨(rung)中的蛋白聚糖结构示意图透明质酸核心(hxn)蛋白连接蛋白糖胺聚糖蛋白聚糖聚合体共六十五页蛋白聚糖功能：赋予所在组织凝胶样特性和抗变形能力；可与多种生长

18、因子（FGF、TGF)结合，是细胞外激素富集和储存库，利于激素分子进一步与细胞表面受体结合，以有效(yuxio)完成信号传导。共六十五页2、纤维蛋白(xin wi dn bi)（1） 胶原(collagen)是胞外基质最基本成分，动物体内最丰富的蛋白。 类型： 已发现20种，研究最多的是I-型胶原。(皮肤，肌腱，韧带)；(软骨)；（疏松结缔组织）；（形成基膜中二维网格结构(jigu)）。分子结构：胶原纤维的基本结构单位是原胶原。原胶原肽链的一级结构具有Glyxy重复序列，x常为脯氨酸(Pro)，y常为羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸(Hylys)。共六十五页功能(gngnng)： 强刚性及抗张

19、力；胞外基质骨架；同胞外基质中的其他组分结合形成复合体。 胶原纤维的缺陷可引起疾病。 共六十五页前链合成(hchng)选择(xunz)Lys, pro羟基化选择羟Lys糖基化三条前链自装配分泌泡细胞膜前胶原分子原胶原原胶原纤维原胶原纤维聚集成胶原纤维前肽切割自装配胶原原纤维形成过程及在细胞内和细胞外的变化合成共六十五页（2） 弹性(tnxng)蛋白(elastin)存在于脉管壁及肺，及皮肤、肌腱和疏松结缔组织中。构象成无规则卷曲状，通过Lys铰链成网状；弹性纤维(xinwi)与胶原纤维(xinwi)共同存在，分别赋予组织以弹性及抗张性。弹性纤维的拉伸共六十五页3、层粘连(zhnlin)蛋白和纤

20、连蛋白（1） 层粘连蛋白（laminin） 分布：各种动物胚胎及成体(chn t)组织的基膜中。 组成：一条重链(A链)和两条轻链(B1，B2链)构成，MW（820KD)。 整连蛋白结合位IV胶原结合位蛋白聚糖结合位共六十五页层粘连蛋白功能：连接细胞膜上的整连蛋白和胶原/蛋白聚糖；胚胎发育中最早出现(chxin)的细胞外基质蛋白，在组织分化中具有重要作用；与肿瘤细胞转移有关，侵袭性肿瘤细胞表面的层粘连蛋白的受体数量增多，而且散布于整个瘤细胞表面。介导细胞(xbo)与基膜之间的粘着共六十五页（2） 纤连蛋白(fibronectin)结构：纤连蛋白是高分子量糖蛋白，含糖4.5- 9.5%；其亚单位

21、(dnwi)MW (250KD),在C端形成二硫键，各含多个特异结构域，同整连蛋白等结合。血浆(xujing)纤连蛋白二聚体V形分子结构示意图共六十五页功能：介导细胞粘着；通过信号转导调节(tioji)细胞形状和细胞骨架的组织，促进细胞铺展；为发育过程中许多类细胞迁移和分化所必需；促进巨噬细胞等免疫细胞到达受损部位；促进血小板附于血管受损部位形成血凝块。介导细胞与基质(j zh)之间的粘着共六十五页共六十五页（三） 植物(zhw)细胞壁组分:由纤维素、半纤维素、果胶质等构成。功能: 为细胞提供(tgng)一个细胞外网架，对细胞起支持作用。纤维素半纤维素果胶质胞间层初生壁细胞膜初生细胞壁结构示意图 半纤维素通过氢键将微原纤维(纤维素束)交错连接成网络，同果胶质组成的网络共存，为细胞提供抗张力和抗压力。共六十五页1.纤维素 由葡萄糖分子以（1-4）糖苷键连接起来的线性多聚体分子,聚集成束，形成长的微原纤维(microfibril)。纤维素分子为细胞壁提供了抗张强度。（胶原）2.半纤维素 由木糖、半乳糖和葡萄糖等组成的高度分支的多糖，通过氢键(qn jin)与微原纤维连接。其分支利于将微原纤维彼此连接或介导微原纤维与其他基质成分(例如果胶质)连接，提供抗张力。（弹性蛋白）3.果胶质 含大量带负电荷糖,结合Ca2+等阳离子，高度水化，形成凝胶。同半纤维素横向连接，参与胞壁网架形成，使胞