医学细胞生物学课件：第十章 细胞连接与细胞粘连

1■定义：在相邻细胞之间、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构。普遍存在。■功能：

◆加强细胞间的机械联系；

◆维持组织的完整性和稳定性；

◆维持和协调细胞间的代谢活动。■重要性：细胞生物学第一节细胞连接第十章细胞连接与细胞粘连■细胞连接的分类：根据组成、结构和功能将细胞连接分为三大类：

◆封闭连接(occludingjunction)：

——紧密连接(Tightjunction)◆锚定连接(anchoringjunction)：

（1）黏合连接：黏合带、黏合斑、隔状连接（2）桥粒(desmosome)与半桥粒(hemidesmosome)◆通讯连接(communicatingjunction)：

——间隙连接(gapjunction)

化学突触胞间连丝2细胞生物学1、紧密连接的结构P面(质膜胞质侧劈裂面）：嵴，为质膜中的嵌入蛋白质成分连接排列而成。

E面(质膜胞外侧劈裂面）：沟，嵴与沟对应互补。嵴与槽相嵌之处正是相邻质膜外层接触融合之处。3细胞生物学一、紧密连接

(tightjunction)封闭连接（occludingjunction）

封闭小带（zonulaoccludens）

不通透连接(impermeablejunction)

紧密连接的结构①质膜上P面的嵴与其E面的网状沟对应嵌合，相邻质膜上的嵌合点互相连接就形成了质膜的

点状融合，封闭了接触点的细胞间隙；②长排的点状融合在对应质膜上互相接触而构成

封闭索；

（宽10nm）③数条交错成网的条索就组成紧密连接。4细胞生物学5细胞生物学6细胞生物学紧密连接嵴线中的两类蛋白：密封蛋白（occludin）：

跨膜四次的膜蛋白（60KD）；封闭蛋白（claudin）家族：1998年发现的，

属于一个多基因家族。目前已知有26个家族成员。相对分子质量为17×103

～27×103。

在组织中表达分布具有一定的特异性。Claudins与恶性肿瘤关系密切。7细胞生物学8细胞生物学92.紧密连接的功能◆机械连接作用◆封闭上皮细胞的间隙：形成渗漏屏障，是构成血脑屏障和血睾屏障的结构基础。◆隔离作用:保证上皮组织内环境的稳定性

维持细胞的极性,保证物质运转的方向性；防止物质双向渗漏，并限制了膜蛋白在脂分子层的流动细胞生物学紧密连接与细胞极性10细胞生物学二、锚定连接(anchoringjunction)11◆主要依靠附着蛋白、跨膜连接糖蛋白和细胞骨架纤维将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。◆

锚定连接在组织内分布很广泛,在上皮组织、心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富◆锚定连接分两类：黏合连接(adheringjunction)：

与肌动蛋白相连。黏合带、黏着斑桥粒连接(desdosomejunction)：

与中间纤维相连。桥粒、半桥粒细胞生物学12细胞生物学13

（一）黏合连接1.黏合带（adhesionbelt）

●是细胞-细胞间粘着的一种方式；●位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成一连续的带状结构。●相邻细胞质膜的间隙为15～30nm，介于紧密连接和桥粒之间,故又称中间连接

（intermendiatejunction）。

细胞生物学14adhesionbelt细胞生物学15◆黏合带的结构：

a.膜下的肌动蛋白丝成分通过锚定蛋白附着于细胞膜上；

b.相邻细胞膜上的跨膜糖蛋白——钙黏素(cadherin)

在细胞间隙内相互作用而使相邻细胞粘合在一起；

c.黏合带质膜的胞质侧，有成束微丝附着，沿质膜延伸成一连续的带，构成“微丝-

附着蛋白-钙粘蛋白-相邻细胞”的跨细胞网络。细胞生物学16锚定蛋白细胞生物学17◆功能：固定组织与细胞

①使细胞群连成整体。②增强组织坚固的联系。电镜形态结构和组成细胞生物学182.黏着斑(adhesionplaqua)

细胞与细胞外基质之间的连接方式。主要特点是：

肌动蛋白纤维通过整合素蛋白同细胞外基质，如纤粘连蛋白等相连，而不是与另一个细胞的表面相连。细胞生物学19（二）桥粒连接1.桥粒（desmosome）

与中间纤维相连的连接铆接相邻细胞，提供细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的作用。●分布：

①位于黏合带下方。在上皮细胞，桥粒与黏合带及紧密连接共同形成连接复合体(junctioncomplex)。

②或者单独存在。

细胞生物学20细胞生物学21●桥粒结构：

a.桥粒斑（attachmentplaque）：

附着在相邻细胞质膜的胞质面，成分为细胞内附着蛋白，如桥粒珠蛋白和桥粒斑蛋白组成；

b．中间纤维以桥粒斑为折回点形成袢样结构；

c．细胞质中许多这样的中间纤维交错形成一个连续的结构网络；

d．相邻细胞的间隙内充满着中等电子密度的物质和横向联系的细丝。细丝成分为跨膜连接糖蛋白，如桥粒芯糖蛋白和桥粒芯胶蛋白，从而把相邻细胞固

着在一起。细胞生物学22细胞生物学23桥粒连接▲细胞生物学24●桥粒的完整性依赖于Ca2+的存在：胰蛋白酶(trpsin)、胶原酶(collagenase)、透明质酸酶(hyaluronidase)、EDTA等能破坏桥粒的结构，使细胞分散开来。●功能：坚韧的细胞连接点。将相邻细胞连为一体，承受机械压力，使上皮细胞不因外界张力而分离。●病理变化：天疱疮病理：属桥粒结构缺陷病.细胞生物学2.半桥粒（hemidesmosome）:●分布部位：上皮细胞与基底层的连接●结构与生化组成：桥粒在相邻细胞间是对称的，半桥粒只见于细胞的一侧，呈半个桥粒状因而得名。仅上皮细胞基底部胞质侧有桥粒斑、中间纤维及钙粘蛋白。半桥粒将上皮细胞铆接在基膜上。●作用：加强上皮细胞与其下基质的联系，防止细胞在受外力时与基膜分离。25细胞生物学26Hemidesmosomes细胞生物学27Hemidesmosomes细胞生物学28半桥粒与桥粒有两点差别∶●半桥粒参与连接的跨膜蛋白不是钙粘蛋白而是整合素蛋白；●整合素蛋白的细胞外结构域不是与相邻细胞的整联蛋白相连,而是同细胞外基质相连。细胞生物学锚定连接的结构组成

29●通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。锚定连接具有两种不同形式:

与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括黏合带与黏合斑。

与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒；

●构成锚定连接的蛋白可分成两类:

细胞内附着蛋白(attachmentproteins),将特定的细胞骨架成分

(中间纤维或微丝)同连接复合体结合在一起

(desmoplakin)跨膜连接的糖蛋白,其细胞内的部分与附着蛋白相连,细胞外的部分与相邻细胞的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。(desmoglein,desmocollin)细胞生物学30黏合连接的作用细胞生物学三、通讯连接（CommunicationJunction）31◆一种特殊的细胞连接,位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞

◆通讯连接的形式：●间隙连接●化学突触●胞间连丝细胞生物学32●分布：广泛分布于各种动物组织。（一）间隙连接(gapjunction)细胞生物学331.形态结构

间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～4nm

。连接子(connexon)

是间隙连接的基本单位。呈柱状，柱长7.5nm,外径6nm,通道孔径2nm。每个连接子由6个相同或相似连接蛋白（connexin）分子组成。

连接子中心形成一直径约1.5～2nm的孔道。允许分子量在1500道尔顿以下的分子通过。

连接单位由两个连接子

对接构成。细胞生物学34间隙连接细胞生物学35细胞生物学◆间隙连接的蛋白成分36已分离20余种构成连接子的蛋白,属同一蛋白家族,其分子量26—60KD不等；连接子蛋白具有4个α-螺旋的跨膜区，是该蛋白家族最保守的区域。连接子蛋白的一级结构都比较保守,并有相似的抗原性。不同类型细胞表达不同的连接子蛋白，间隙连接的孔径与调控机制有所不同。细胞生物学372.主要功能：(1)机械连接作用(2)介导细胞间通讯1）代谢偶联(Mateboliccoubling)

可允许小分子代谢物和信号分子通过间隙连接，实现物质的快速平均分配。

——协调细胞群体的生物学功能。在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用。细胞生物学38细胞生物学392）电偶联(Electricalcoubling)：电偶联在神经冲动信息传递过程中起重要作用；

a．电突触：

神经元之间或神经元与效应细胞之间的间隙连接及其形成后的低电阻通路。以完成神经冲动的传导。

b．在具有电兴奋性的细胞构成的组织中形成电偶联。细胞生物学40◆间隙连接的通透性调节：

膜电位、PH值、Ca2+浓度、外界化学信号（如肝细胞对胰高血糖素的反应）等。细胞生物学41（二）化学突触（Chemicalsynapse）

存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式,

它通过释放神经递质来传导神经冲动。

结构：突触突起终末突触间隙突触后膜细胞生物学42细胞连接的不同方式细胞生物学43封闭连接紧密连接上皮组织间壁连接只存在于无脊椎动物中锚定连接连接肌动蛋白黏合带上皮组织黏着斑上皮细胞基部连接中间纤维桥粒心肌、表皮半桥粒上皮细胞基部通讯连接间隙连接大多数动物组织中化学突触神经细胞间和神经—肌肉间胞间连丝植物细胞间细胞生物学

细胞黏附分子(celladhesionmolecule,

CAM)：由细胞产生的、介导细胞与细胞之间或细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类分子的统称。44细胞生物学第二节细胞黏附分子与细胞粘连结构：CAM为细胞表面的跨膜糖蛋白,由三部分组成：较长的胞外区、疏水的跨膜区及较短的胞质区构成。胞外区与同种或异种CAM相结合；胞质区与细胞骨架成分或信号传导分子相结合，从而介导细胞－细胞之间及细胞－细胞外基质之间的粘合与黏附。

细胞黏附分子间相互作用的方式有三种1.同亲性结合：相同分子间的识别与结合2.异亲性结合：不同分子间的识别与结合3.连接分子依赖性结合：相邻细胞间借助于一种细胞外的同种分子而相互作用45细胞生物学◆细胞粘附分子（CAM）近年已发现的达百余种，可大致归为四大族：1.钙粘素(Cadherin)族：cell-cell2.选择(凝)素族(Selectin)：cell-cell3.整合素族(Integrin)：cell-matrixandcell-cell4.免疫球蛋白超家族(Ig-superfamily,Ig-SF)：cell-cell46细胞生物学粘附分子之间的同亲性与异亲性相互作用47细胞生物学

钙黏素为作用依赖于Ca2+的同亲性细胞粘附分子。属于这一家族的已发现50余种成员。钙粘素能够通过它们所在的细胞类型进行区别：●E-Cadherins(epithelial),E-钙粘素(表皮)●N-Cadherins(neural)，N-钙粘素(神经)●P-Cadherins(placental)，P-钙粘素(胎盘)●VE-Cadherins（vascularendothelialcadherin）一、钙黏素(Cadherin)家族48细胞生物学1.分子结构：单跨膜糖蛋白:胞外区形成5个结构域，存在4个Ca2+

结合部位。49细胞生物学E-钙黏素存在于细胞的粘合连接处50细胞生物学2.功能（1）介导同种上皮细胞表面同种分子间的识别与结合（同亲性相互作用）：参与上皮细胞间的粘合与粘合连接。E-钙黏素（E-cadherin）存在于上皮细胞带状黏合连接处桥粒芯糖蛋白(Desmoglein)和桥粒芯胶蛋白(Desmocollin)存在于点状黏合（桥粒）处

同亲性相互作用细胞间的黏合带

桥粒（点状黏合）51细胞生物学

敲除了E-钙黏素的胚胎干细胞发育停止于胚泡形成之前，并最终死亡。钙黏素在胚胎发育的早期即有表达（2）影响细胞分化在胚胎发育、形态发生及成体组织，对于保持上皮细胞的分化表型具有重要作用。52细胞生物学在组织分化过程中表达不同亚型的钙粘素E-钙黏素抗体着染N-钙黏素抗体着染53细胞生物学神经嵴细胞迁移、分化过程中N钙黏素的表达变动54细胞生物学

◆钙黏素胞质区序列通过直接与胞质中的-catenin或-cateninn（plakoglobulin）相结合形成复合物，再借助于-catenin

而与细胞骨架蛋白质（微丝或中等纤维体系）相互作用而形成上皮细胞之间稳定的“细胞黏合连接”。还可通过-catenin参与Wnt1信号转导途径，调控基因的表达。（3）参与细胞之间稳定的特化连接结构55细胞生物学作用依赖于Ca2+

的异亲性粘附分子*有三种成员：

L-选择素：存在于各种白细胞，为淋巴细胞归巢受体。

P-选择素：存在于血小板及内皮细胞的储存颗粒，持续表达。细胞活化后迅速转运至细胞表面，并可维持数小时。E-选择素：存在于内皮细胞。细胞活化后从头合成并转运至细胞表面，可维持2—3天。二、选择素（Selectin）56细胞生物学57细胞生物学1.分子结构：*选择素分子的胞外域N端的C型凝集素样结构域识别与结合sLex或sLea糖抗原。

NeuAc

23Gal

14（3）

GlcNAc——寡糖

3（4）sLex（a）抗原Fuc1

58细胞生物学2.功能*P-选择素及E－选择素的功能为介导炎症时白细胞及转移时癌细胞与内皮细胞的粘附，即出脉管过程的第一步。白细胞表面具有sLex.59细胞生物学

Ig-SF为含有Ig分子特有结构域(由170个左右AA残基组成的肽片段，借-S-S-键形成反平行结构)的CAM。三、免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily,Ig-SF）60细胞生物学

1.功能：

（1）Ig-SF中的同亲性CAM

*N-CAM

(NeuralCellAdhesionMolecule)介导同亲性细胞粘合，在神经发育中具有重要作用。

*胚胎细胞及肿瘤细胞的

N-CAM的糖链具有多聚唾液酸。61细胞生物学

SchematicdrawingoffourformsofNCAM.

Theextracellularpartofthepolypeptidechainineachcaseisfoldedintofiveimmunoglobulinlikedomains(andoneortwootherdomainscalledfibronectintypeIIIrepeatsforreasonsthatwillbecomeclearlater).Disulfidebonds(showninred)connecttheendsofeachloopformingeachIg-likedomain.NCAM62细胞生物学*V-CAM（Vascularcelladhesionmolecule）：在活化的内皮细胞表达。其配体为41整合素（VLA－4）。在白细胞及一些肿瘤细胞表达。*PE-CAM：在血小板、单核细胞、中性粒细胞、内皮细胞及多数免疫细胞表达。其配体为与肿瘤进展相关的v3。*Ig-SF家族的一些成员与癌转移相关。（2）Ig-SF中的异亲性CAM63细胞生物学2.Ig-SF与医学Ig-SF家族的一些成员与神经系统发育、肿瘤转移、免疫反应等相关。有一些Ig-SF介导异亲性细胞粘合,如炎症时脉管内皮细胞表面的I-CAM及V-CAM与白细胞表面的整合素分子识别并结合。整联蛋白=整合素作用依赖于Ca2+的异亲性细胞粘附分子,也是一类受体。*介导细胞-细胞及细胞－细胞外基质间的相互作用四、整联蛋白（Integrin）家族64细胞生物学1.整联蛋白的结构*由、

两种亚单位构成的异二聚体。已发现24多种-亚单位和9种-亚单位组合成20余种整合素1亚单位组成的整合素为细胞外基质蛋白质的受体

2

亚单位组成的整合素介导白细胞的粘合

3亚单位组成的整合素介导血小板的粘合

65细胞生物学Integrin

familiesFn,Vn,Fgen,OP,BSPLm,vWF,dCo,TSPaEE-cadb1b3b2avb7b5b6b8b4a1

Co,Lma2

Co,Lma3LmVa4Fn,CAM-1,MadCAMa5Fn,Invasin,L1a6Lma7

Lma8

Fn,Vna9Tna10Coa11CoFn,Vn,OPaIIbaL

ICAM-1,2and3aM

C3bi,factorX,Fgen,ICAM-1aXC3biaD?Vn,LAPVn,Fgen,Vn,Fn,vWFFn,Tn,LAP66细胞生物学*不同整联蛋白对其配体的特异性不同。

单特异性者:51为fibronectin(FN)的受体

61，64为laminin(LN)的受体

多特异性者:v3的配体有vitronectin,laminin,fibronectin,fibrin,vWF

及thrombospondin,等。*一种细胞外基质蛋白质也可有若干种整联蛋白受体。如，

FN：9种(31,41,47,51,v1,v3,v5,v6及2b3)LN：9种(11,21,31,61,64,71,91,v3及2b3)整联蛋白配体的特异性有很大差异67细胞生物学例如：31、51、v1、v3、v5、v6、b23等均识别

RGD三肽。

(Arg—Gly—Asp)整联蛋白大多识别配体的短肽序列68细胞生物学ActivatingAbMn2+Mg2+InhibitoryAbCa2+LigandRGDIntracellularSignalsActivationofintegrinsinvolveschangesinintegrinconformation69细胞生物学2.整联蛋白的功能（1）介导细胞间相互作用

血小板细胞表面的αIIbβ3整合素识别并结合血浆中纤维蛋白原分子中的RGD序列，并介导血小板的凝集。

可利用RGD短肽及其衍生物作为药物抑制血栓形成及癌细胞转移。70细胞生物学（2）介导细胞与细胞外基质间的相互作用整合素介导细胞在基膜上(BasementMembrane)黏附71细胞生物学*整合素与其配体结合后集合成簇，不但借以形成稳定的牢固结合，并可启动信号转导。*整合素与配体结合并丛集后其胞质域可通过一些连