第三讲细胞连接细胞黏附和细胞外基质

第三讲细胞连接细胞黏附和细胞外基质第1页，共58页，2023年，2月20日，星期一本章目标掌握细胞连接的类型与结构。熟悉细胞粘连特性；构成细胞外基质化学组成成分及其主要功能。了解细胞外基质大分子结构特点及作用。2第2页，共58页，2023年，2月20日，星期一紧密连接间隙连接桥粒连接黏着连接半桥粒中间丝第一节细胞连接3第3页，共58页，2023年，2月20日，星期一紧密连接桥粒间隙连接胞间连丝4第4页，共58页，2023年，2月20日，星期一细胞连接Anchoringjunction锚定连接黏着带黏着斑5第5页，共58页，2023年，2月20日，星期一

细胞连接(celljunction)：指相邻细胞接触区域特化(局部区域特化)形成一定连接装置。细胞连接紧密连接桥粒连接中间连接间隙连接封闭连接黏着连接将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。通过骨架系统将细胞与相邻细胞与基质之间连接起来。通讯连接为动物细胞中最普通的连接方式。化学突触6第6页，共58页，2023年，2月20日，星期一

紧密连接存在于脊椎动物的上皮细胞间的上端，相邻细胞间的质膜紧密结合，没有缝隙。

电镜下可看到连接区域具有蛋白质形成的焊接线(嵴线)网络，封闭细胞间的空隙。

上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。一、封闭／闭锁／紧密连接

(occluding/tightjunction)7第7页，共58页，2023年，2月20日，星期一小肠上皮细胞的紧密连接对Na+的渗漏程度比膀胱上皮大1万倍。8第8页，共58页，2023年，2月20日，星期一细胞膜细胞间隙蛋白质索（嵴线）

相邻细胞膜紧密相贴，没有间隙，似乎融合在一起。

广泛分布于上皮细胞向腔端，形成一条封闭带。P面凸出的嵴网；相邻细胞由跨膜连接糖蛋白组成对合封闭链。一、紧密连接9第9页，共58页，2023年，2月20日，星期一

功能：使细胞连接在一起，并能起封闭细胞间隙的作用，阻止物质从细胞之间通过，保证转运活动的方向性，对维持上皮细胞层选择性屏障作用至关重要。肿瘤↓。最新的研究认为紧密连接是多组分的、多功能的复合体，参与调控不同的生理功能，如基因表达、肿瘤抑制及细胞增殖等。10第10页，共58页，2023年，2月20日，星期一二、黏着连接（adheringjunction）黏着连接又称锚定连接(anchoringj.)，机体组织内分布很广泛，尤其在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中含量最为丰富。

锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与细胞外基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。11第11页，共58页，2023年，2月20日，星期一构成锚定连接的蛋白质分为两类细胞内附着蛋白：具有将特定蛋白骨架（中间丝或微丝）附着于连接点的作用。跨膜连接糖蛋白：其胞内部分与附着蛋白相连，胞外部分与相邻细胞的的跨膜连接糖蛋白结合，或与细胞外基质结合。细胞内附着蛋白跨膜连接糖蛋白12第12页，共58页，2023年，2月20日，星期一锚定连接与中间丝相关的的锚定连接桥粒与半桥粒desmosomeandhemi-与肌动蛋白纤维相关的锚定连接粘着带和粘着斑adhesionbeltandfocaladhesion根据参与连接的细胞骨架成分黏着连接又可分为：与肌动蛋白纤维相关的黏着连接(黏着带，黏着斑)，与中间丝相关的黏着连接（桥粒，半桥粒）。13第13页，共58页，2023年，2月20日，星期一粘着带位于紧密连接下方

粘着带（adhesionbelt）呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方。在粘着带处相邻细胞的间隙约15～20nm。1.粘着带、粘着斑14第14页，共58页，2023年，2月20日，星期一黏着带（中间连接）：位于上皮细胞紧密连接的下方,在相邻细胞间形成一个连续的带状结构。紧密连接中间连接（黏着带）

微丝束（肌动蛋白纤维）细胞间隙(15-20nm)黏着斑：是细胞与细胞外基质之间的连接方式。介于紧密连接与桥粒之间所以黏着带又称为中间连接总之：锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与细胞外基质相连形成一个坚挺，有序的细胞群体。1．黏着带、黏着斑15第15页，共58页，2023年，2月20日，星期一黏着带结构模型钙黏着蛋白(cadherin)16第16页，共58页，2023年，2月20日，星期一桥粒位于黏着带下方桥粒(desmosome)存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜间的间隙约30nm，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白(desmoplakin)等，形成一厚约15～20nm的致密斑。2.桥粒与半桥粒17第17页，共58页，2023年，2月20日，星期一桥粒与半桥粒细胞膜细胞间隙桥粒蛋白中间纤维桥粒：是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。盘状致密斑(15-20nm)（30nm)桥粒与半桥粒似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来,起支持,附着,抵抗外界压力与张力的作用。18第18页，共58页，2023年，2月20日，星期一桥粒的结构模型19第19页，共58页，2023年，2月20日，星期一半桥粒：形态与桥粒类似，是细胞与其下方的基底膜相连。细胞膜基底膜中间纤维桥粒蛋白半桥粒连接上皮细胞基面和基膜。20第20页，共58页，2023年，2月20日，星期一间隙连接电镜照片三、通讯连接(communicatingjunction)（一）间隙连接(gapjunction)

间隙连接存在于大多数动物组织。在连接处相邻细胞间有2～4nm的缝隙，而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径可达0.3μm。

在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子(connexon)，由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位——连接子蛋白（connexin）环绕而成，直径8nm，中心形成一直径约1.5nm的孔道。21第21页，共58页，2023年，2月20日，星期一（一）间隙连接

连接子（connexon），间隙连接的基本单位。细胞膜细胞间隙2-3nm连接子跨膜蛋白亚单位孔道φ1.5nm个间隙连接单位8-10nm两个连接子为一22第22页，共58页，2023年，2月20日，星期一左，连接子电镜照片；右，间隙连接模型23第23页，共58页，2023年，2月20日，星期一间隙连接结构的蛋白成分

间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～3nm。

连接子(connexon)

中心形成一个直径约1.5nm的孔道。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（

connexin

）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。24第24页，共58页，2023年，2月20日，星期一间隙连接的功能及其调节机制

⑴间隙连接在代谢偶联中的作用允许小分子代谢物和信号分子通过，是胞间代谢偶联(coupling)的基础；代谢偶联在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用。⑵间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用⑶在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用⑷对细胞增殖的控制

25第25页，共58页，2023年，2月20日，星期一

化学突触（synapse）是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式,其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。结构由突触前膜、突触间隙及突触后膜三部分组成。（二）化学突触26第26页，共58页，2023年，2月20日，星期一几类细胞连接的比较27第27页，共58页，2023年，2月20日，星期一第三节细胞外基质28第28页，共58页，2023年，2月20日，星期一

细胞外基质(extracellularmatrix,ECM）也称胞外基质是指个体发育过程中，由细胞合成并分泌到细胞外的各种生物大分子，在细胞之间或细胞表面组装成网络状的高度水合的凝胶结构。

ECM依化学成分可分为三类：①糖胺聚糖(GAG)和蛋白聚糖(PG)；②胶原和弹性蛋白；③黏着蛋白:纤连蛋白(FN)和层粘连蛋白(LN)。

ECM的功能：对细胞和组织除了具有支持、保护和提供营养外，还控制细胞的迁移、增殖、分化、细胞识别、粘着、通讯联络、信号传导、形态建成、代谢、基因的表达与调控等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿瘤转移等病理过程中具有重要的功能和作用。第29页，共58页，2023年，2月20日，星期一

将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官的物质基础就是体内无处不在的ECM。没有ECM的参与，就不能构成一个机体。

ECM不仅将各种组织连接在一起，赋予各种组织、器官的基本结构和形状，也赋予其力学性质，为各种细胞组织提供附着的支架组织。

ECM结构和功能改变将导致病理改变:器官组织纤维化;衰老;肿瘤恶变、转移和侵润;某些遗传性疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所致。细胞外基质30第30页，共58页，2023年，2月20日，星期一一、糖胺聚糖与蛋白聚糖

糖胺聚糖

(glycosaminoglycan，GAG)和蛋白聚糖(proteoglycan，PG)是一些高分子的含糖化合物，形成ECM高度亲水性的凝胶。

PG与一般糖蛋白的区别：①PG含糖基种类少；②PG糖链由重复二糖单位组成，无分支，糖基数目多；③PG以糖为主(含量)；④多数PG含有硫酸基团(HA除外)和肝素。31第31页，共58页，2023年，2月20日，星期一

（一）糖胺聚糖

GAG旧称氨基聚糖，是由重复的二糖单位聚合而成的不分支的长链状多糖，也称粘多糖。因二糖单位中一个常为氨基己糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）而得名，另一糖基常为糖醛酸。多数糖基硫酸化。

透明质酸(hyaluronicacid,HA)是一种原始形式的重要的GAG，是唯一能以自由链形式存在于体液中的GAG。HA由N-乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸组成二糖单位，许多二糖单位重复聚合成直链状多糖，非硫酸化，一个HA分子可包含几千个二糖单位。

HA是增殖细胞和迁移细胞的ECM的主要成分，尤其在胚胎组织中。同时也是PG的主要结构组分。HA在结缔组织中起着强化、弹性和润滑作用。32第32页，共58页，2023年，2月20日，星期一硫酸角质素硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸角质素透明质酸蛋白聚糖构成的模式图33第33页，共58页，2023年，2月20日，星期一硫酸角质素透明质酸硫酸软骨素蛋白聚糖蛋白聚糖多聚体34第34页，共58页，2023年，2月20日，星期一（二）蛋白聚糖

PG是GAG与蛋白质构成的共价化合物。构成PG的蛋白质称为核心蛋白(为单链多肽)，一个核心蛋白多肽链可以共价结合1～数百条GAG链(一般在300个糖基以下)。一种PG可含数种不同的GAG。由此可见，PG的种类是难以估量的，几乎具有结构的无限多样性。

PG的生物合成：RER上合成核心蛋白，多肽链未完成即以O-连接或N-连接上糖基。糖链延长、加工修饰在高尔基体上进行，由高度特异的糖基转移酶逐个加上糖基(并不是先合成二糖单位)。35第35页，共58页，2023年，2月20日，星期一GAG和PG的功能⑴使组织具有弹性和抗压性⑵对物质转运有选择渗透性⑶传递信息作用⑷角膜中的PG具有透光性⑸肝素PG具有抗凝血功能⑹形态发生及创伤愈合⑺衰老与疾病随年龄↑，硫酸角质、硫酸皮肤素↑，HA↓；动脉粥样硬化患者：血管内皮细胞表面硫酸皮肤素PG↑，导致脂类沉积。肝硬化和肝癌患者血中HA含量明显升高；粘多糖累积病：先天性缺乏降解GAG的酶.36第36页，共58页，2023年，2月20日，星期一37第37页，共58页，2023年，2月20日，星期一二、胶原

胶原(collagen)是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白，目前已发现的胶原类型有20多种。

Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非所有胶原都形成纤维；

Ⅰ型胶原纤维束,主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有很强的抗张强度;

Ⅱ型胶原主要存在于软骨中;

Ⅲ型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松结缔组织;

Ⅳ型形成二维网格结构,是基膜的主要成分及支架。38第38页，共58页，2023年，2月20日，星期一

胶原分子由3条α-螺旋链组成，其中甘氨酸(Gly)占1/3，富含脯和赖氨酸，几乎不含色、酪和蛋氨酸。

脯、赖氨酸常羟化为羟脯、羟赖氨酸，为胶原所特有。赖氨酸选择性糖基化。特有三肽重复顺序(Gly-X-Y)：X多为Pro、Y多为Hylys和Hyp。胶原的结构与分子组成39第39页，共58页，2023年，2月20日，星期一Ⅳ型胶原与Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型不同点

(1)α-链不含Gly-X-Y

，不形成α-螺旋结构；

(2)分泌到ECM的前胶原分子保留前肽；

(3)以二聚体交联成网(粉色，绿色为层黏连蛋白)，构成基膜的骨架结构。40第40页，共58页，2023年，2月20日，星期一胶原产生与功能

(1)胶原可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成:(RER上合成前体链也称前α-链→Glogi上羟化、糖基化及交联前胶原分子→出胞切去前肽→胶原分子→胶原原纤维→胶原纤维)。

(2)在ECM中胶原含量最高。

(3)胶原刚性和抗张强度最大，因而它是ECM的骨架结构。

(4)其他分子可与胶原原纤维结合共同发挥作用。41第41页，共58页，2023年，2月20日，星期一胶原的发生与疾病

在胚胎形态发生时胶原的表达较高，发育不同阶段表达不同类型的胶原。先天性胶原的表达或装配异常导致胶原病：如成骨不全为Ⅰ型胶原合成降低；Marfan综合征为Ⅰ型胶原C端延长；Ehter-Dantons综合征是胶原N端延长或没有切去前肽。各种肝、肺、皮肤病理性纤维化是由于胶原表达过度、分布和比例失调及羟化降低等。免疫性胶原病：如类风湿关节炎、慢性肾炎可能是机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受性，造成自身免疫性胶原损伤引起。肿瘤细胞能释放胶原酶，特异地分解基膜中的Ⅳ型胶原，破坏基膜结构，为肿瘤细胞的转移、侵润提供方便。42第42页，共58页，2023年，2月20日，星期一43第43页，共58页，2023年，2月20日，星期一44第44页，共58页，2023年，2月20日，星期一Marfansyndrome45第45页，共58页，2023年，2月20日，星期一成骨不全Ⅰ型——

AD，发病率1/30,000。骨折、蓝色巩膜、传导性耳聋。46第46页，共58页，2023年，2月20日，星期一47第47页，共58页，2023年，2月20日，星期一Ehlers-Danlos综合征

Ehlers-Danlos综合征:遗传异质性，有各种亚型：EDSⅠ-EDSⅨ等，EDSⅣ型病情最严重(AD或AR)。皮肤弹性过度综合症:

系一种先天性结缔组织缺陷病，临床上主要表现为皮肤弹性过度、皮肤和血管脆弱和关节活动度大三个特点。本病罕见，男多于女，常有家族史，48第48页，共58页，2023年，2月20日，星期一49第49页，共58页，2023年，2月20日，星期一三、层粘连蛋白和纤连蛋白

非胶原糖蛋白(粘着成分)使细胞与ECM相互粘着，同时介导细胞运动迁移，在细胞分化和创伤修复中起重要作用。对细胞的存活、形状、粘着、铺展、迁移、增殖、分化有直接影响。这一大类非胶原糖蛋白已发现数十种，研究较多的是层粘连蛋白和纤连蛋白(fibronectin,FN)。50第50页，共58页，2023年，2月20日，星期一（一）层粘连蛋白(laminin，LN)

LN是由三条大的肽链结合而成的聚合体，肽链通过二硫键构建成“十”字形交叉，链中有各种球状结构域。构成基膜的重要成分，使细胞附着于基膜上。51第51页，共58页，2023年，2月20日，星期一

LN与疾病：糖尿病患者肾小球基膜中LN的含量减低，而血清中出现LN的P1片段；链球菌感染后的肾小球肾炎中出现LN抗体；酒精中毒性肝炎、进行性全身硬化症、某些肿瘤患者的血清中出现LN或其P1片段。阻止癌细胞与LN相结合的物质皆可不同程度地抑制实验性肺癌转移。层粘连蛋白的生物学意义LN与细胞的粘附、生长、迁移、形态发生、细胞的分化、肿瘤的生长与转移、神经系统发育。52第52页，共58页，2023年，2月20日，星期一（二）纤连蛋白(fibronectin，FN)

FN的类型：⑴血浆FN(pFN)：参与血凝、创伤愈合、增强吞噬细胞功能。⑵细胞表面FN(cFN)或寡聚FN(oFN)：与特异受体结合起作用。

⑶基质FN(mFN)：构建间充质，常聚集在基质或沉淀在细胞表面。53第53页，共58页，2023年，2月20日，星期一

FN的结构

由两个相似亚单位形成二聚体，肽链中折叠成各种球状结构域。

二条