细胞连接与细胞外基质

关于细胞连接与细胞外基质细胞连接——

细胞与细胞之间表面某些区域已经

特化形成的各种结构。1、

紧密连接2、

黏合连接（桥粒）3、

间歇连接

第2页,共46页，2024年2月25日，星期天紧密连接电镜图紧密连接（tightjunction）

存在于脊椎动物的上皮细胞间，长度约50-400nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。第3页,共46页，2024年2月25日，星期天相邻细胞的质膜紧密地连接在一起，无缝隙，阻止溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透到另一侧紧密连接(tightjunction)是封闭连接的主要形式，见于上皮细胞之间连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，一般认为由成串排列的特殊跨膜蛋白组成，嵴线相互交联封闭了细胞的间隙1、封闭连接occludingjunction第4页,共46页，2024年2月25日，星期天相邻细胞的质膜紧密地连接在一起，无缝隙，阻止溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透到另一侧紧密连接(tightjunction)是封闭连接的主要形式，见于上皮细胞之间连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，一般认为由成串排列的特殊跨膜蛋白组成，嵴线相互交联封闭了细胞的间隙1、封闭连接occludingjunction第5页,共46页，2024年2月25日，星期天小肠上皮细胞紧密连接结构A小肠上皮细胞紧密连接的冰冻断裂复型电镜照片，示细胞微绒毛和细胞紧密连接区；B透射电镜照片显示相邻细胞的紧密连接处；C紧密连接模式图，两个相邻细胞的细胞质膜通过嵴线紧紧密连接在一起第6页,共46页，2024年2月25日，星期天紧密连接的封闭作用第7页,共46页，2024年2月25日，星期天锚定连接—带状桥粒电镜图

桥粒（desmosome）存在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。第8页,共46页，2024年2月25日，星期天有人称为斑块连接

(plaquejunction)，通过细胞质膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞，或细胞与胞外基质间连接起来。动物组织内广泛存在的细胞连接方式，上皮组织、心肌和子宫颈等组织中含量尤丰2、锚定连接anchoringjunction第9页,共46页，2024年2月25日，星期天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;

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。第10页,共46页，2024年2月25日，星期天与中间纤维相连的锚定连接

桥粒(Desmosome)

半桥粒(Hemidesmosome)与肌动蛋白纤维相连的锚定连接

粘合带(Adhesionbelt)

粘合斑(Focaladhesion)第11页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞内锚蛋白形成独特的盘状胞质致密斑，一侧与细胞内中间丝相连，另一侧与粘连蛋白相连，在相邻细胞之间形成纽扣状结构，分布于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中间纤维成分依细胞类型而异：

上皮细胞－角蛋白

心肌细胞－结蛋白

大脑皮层细胞－波形蛋白相邻细胞的致密斑由跨膜

粘连蛋白——桥粒蛋白

(属于钙黏蛋白家族)相连细胞连接——锚定连接－桥粒desmosome第12页,共46页，2024年2月25日，星期天第13页,共46页，2024年2月25日，星期天半桥粒

(hemidesmosome)为细胞与细胞外基质之间的连接结构，类似半个桥粒胞质内形成盘状致密斑，与中间纤维相连跨膜连接糖蛋白是整联蛋白（不属于钙黏蛋白）通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将上皮细胞固着在基底膜上细胞连接——锚定连接－半桥粒第14页,共46页，2024年2月25日，星期天黏合带

(adhesionbelt)位于某些上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成连续的带状结构2、锚定连接anchoringjunction相邻细胞膜的间隙约30nm，介于紧密连接和桥粒之间，也称为中间连接或带状桥粒(beltdesmosome)第15页,共46页，2024年2月25日，星期天跨膜连接糖蛋白为钙黏蛋白(钙黏素,cadherin)质膜内侧多种附着蛋白形成致密斑，连接的细胞骨架成分为肌动蛋白(actin)——微丝，形成平行于细胞膜的可收缩的纤维束第16页,共46页，2024年2月25日，星期天黏合斑

(adhesionplaque,focaladhesion)位于细胞与细胞外基质之间跨膜粘连蛋白为

整联蛋白(integrin)，

行使纤连蛋白受体

功能，通过纤连蛋

白与胞外基质结合胞内侧，整联蛋白

通过某些微丝结合

蛋白与肌动蛋白纤

维结合在肌腱和肌肉中常见第17页,共46页，2024年2月25日，星期天通讯连接—间隙连接电镜图第18页,共46页，2024年2月25日，星期天通讯连接

(communicatingjunction)介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，除有机械的细胞连接作用之外，还可以在细胞间形成电耦联或代谢耦联间隙连接(gapjunction)

化学突触(chemicalsynapse)

胞间连丝(plasmodesmata)3、通讯连接第19页,共46页，2024年2月25日，星期天间隙连接分布广泛，几乎存在于所有的动物组织中相邻细胞的膜间隙为2～3nm，也称缝隙连接连接子(connexon)：构成间隙连接的基本单位，由6个

相同或相似的跨膜连接蛋白connexin环绕而成，中间孔道直径约1.5nm连接蛋白均含4个保守的α螺旋跨膜区（1）、间隙连接(gapjunction)第20页,共46页，2024年2月25日，星期天功能

－在代谢耦联中的作用：间隙连接能够允许小分子代谢物和信号分子通过是细胞间代谢耦联的基础，在协调细胞群体的生物学功能方面起重要作用。

－在神经冲动信息传递过程中的作用：神经元之间

或神经元与效应细胞(如肌细胞)之间的电突触

(electronicsynapse电信号直接通过间隙连接从突触前向突触后传导)，传导神经冲动速度快

－在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用：卵泡的正常发育、在胚胎发育早期，存在于发育和分化的特定阶段的细胞之间，提供位置信息第21页,共46页，2024年2月25日，星期天（2）化学突触化学突触(chemicalsynapse)是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，通过释放神经递质传导神经冲动在信息传递中，有一个将电信号转化为化学信号、再转化为电信号的过程，因此表现出动作电位在传递中的延迟现象第22页,共46页，2024年2月25日，星期天（3）胞间连丝胞间连丝(plasmodesmata)是由相互连接的相邻细胞的细胞膜共同组成的直径20～40nm的管状结构，中央是由光面内质网延伸形成的链样管，链样管和管状质膜之间是细胞液构成的环孔形成细胞间物质运输通路，介导选择性物质运输，可调节第23页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞连接——几种连接的比较封闭连接紧密连接上皮组织锚定连接连接肌动蛋白黏合带上皮组织黏合斑上皮细胞基部连接中间丝桥粒心肌、表皮半桥粒上皮细胞基部通讯连接间隙连接多数动物组织化学突触神经细胞间、神经-肌肉间胞间连丝植物细胞间第24页,共46页，2024年2月25日，星期天几种连接示意图第25页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质层粘连蛋白蛋白聚糖纤连蛋白胶原

成分：结构蛋白（胶原、弹性蛋白）、粘连糖蛋白(层粘连蛋白、纤连蛋白)、蛋白聚糖第26页,共46页，2024年2月25日，星期天1、胶原(collagen)（1）类型与分布：胶原是动物体内含量最丰富的蛋白质，约占人体蛋白质总量的25％以上遍布于体内各种器官和组织，是细胞外基质中的框架结构，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外成纤维细胞周围的胶原纤维上皮组织第27页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——胶原已发现的胶原多达26种，由不同的结构基因编码，具有不同的化学结构及免疫学特性。Ⅰ~III形成类似的纤维结构，I型占胶原含量的90%。第28页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——胶原（2）基本结构单位为原胶原：由三条多肽链盘绕成的三股螺旋结构，长300nm，直径1.5nm原胶原肽链的一级结构具有Gly-x-y重复序列，Gly为甘氨酸，x常为脯氨酸，y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸原胶原分子间侧向共价交联，阶梯式有序排列聚合，在电镜下可见间隔67nm的横纹第29页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——胶原（3）合成：胶原肽链的翻译在糙面内质网进行，合成带有信号肽的早前胶原胶原纤维的装配始于内质网，在高尔基体中继续进行（修饰、分泌），组装完成于细胞外（4）功能：构成细胞外基质的骨架结构胶原纤维具有很高的抗张力强度，胶原纤维束构成肌腱，连接肌肉和骨骼胶原可被胶原酶特异降解，而参入到胞外基质信号传递的调控网络中第30页,共46页，2024年2月25日，星期天胶原纤维的结构与形成过程第31页,共46页，2024年2月25日，星期天第32页,共46页，2024年2月25日，星期天三、细胞外基质

2、弹性蛋白elastin（1）分布是弹性纤维的主要成分。弹性纤维主要存在于脉管壁及肺，少量存在于皮肤、肌腱及疏松结缔组织中（2）功能：弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋予组织以弹性及抗张性第33页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——弹性蛋白（3）结构是高度疏水的非糖基化蛋白，约含750个氨基酸残基，富含甘氨酸和脯氨酸，没有Gly-X-Y序列；由疏水区域和富含丙氨酸和赖氨酸的α螺旋区交替排列而成特征：构象呈无规则卷曲状态；通过赖氨酸残基相互交联成网状结构第34页,共46页，2024年2月25日，星期天三、细胞外基质

3、糖胺聚糖和蛋白聚糖（1）糖胺聚糖glycosaminoglycan,GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖二糖单位通常由氨基已糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)和糖醛酸组成可分为6种：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素透明质酸（HA）是唯一不硫酸化的GAG，含多达10万个糖基。高度亲水性、带有大量负电荷可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性第35页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——糖胺聚糖(氨基聚糖)第36页,共46页，2024年2月25日，星期天（2）蛋白聚糖proteoglycan见于所有结缔组织和细胞外基质及许多细胞表面是糖胺聚糖与核心蛋白共价连接形成的巨分子数百个不同的糖胺聚糖与核心蛋白(coreprotein)的丝氨酸残基连接，形成蛋白聚糖单体aspecificproteoglycan(red)andcellnuclei(blue),cellsfromahumanheartvalve

第37页,共46页，2024年2月25日，星期天若干单体通过连接蛋白(linkerprotein)以非共价键与透明质酸结合，形成蛋白聚糖多聚体软骨中的蛋白聚糖是已知的最大巨分子之一，体积比细菌大蛋白聚糖(A,B)、糖胺聚糖(C)、软骨中蛋白聚糖(D)（2）蛋白聚糖proteoglycan第38页,共46页，2024年2月25日，星期天细胞外基质——蛋白聚糖蛋白聚糖单体蛋白聚糖多聚体各种氨基聚糖第39页,共46页，2024年2月25日，星期天三、细胞外基质

4、纤连蛋白与层粘连蛋白（1）纤连蛋白fibronectin,FN结构：高分子糖蛋白，各亚单位在C端形成二硫键交联已鉴定的亚单位20种以上，由同一基因编码，转录后剪接差异产生不同的mRNA，形成不同的亚单位血浆FN为V形二聚体，存在于血浆、体液，可溶

细胞FN为多聚体，存在于细胞表面及胞外基质，不溶每个亚单位由数个结构域构成（不同的结合部位）RGD(Arg-Gly-Asp)三肽序列是细胞识别的最小结构单位第40页,共46页，2024年2月25日，星期天