醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)-細(xì)胞連接課件

細(xì)胞生物學(xué)第三章：細(xì)胞微環(huán)境與細(xì)胞連接2022/12/31細(xì)胞環(huán)境包括內(nèi)環(huán)境（細(xì)胞內(nèi)環(huán)境）和外環(huán)境（細(xì)胞外環(huán)境）。細(xì)胞對其環(huán)境的穩(wěn)定性要求很高，其調(diào)節(jié)通過細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與環(huán)境之間的相互作用來實現(xiàn)。作用方式為通過細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互識別、黏著、連接和通訊等…2022/12/3356歲PhyllisJacobson是一位已婚的猶太裔秘書，她近來因口腔持續(xù)潰瘍一種被她自認(rèn)為是頰部的“唇皰疹（coldsores）”困擾兩個月了,口腔及舌咽部有破損和潰瘍，經(jīng)局部治療無效，并出現(xiàn)水泡。給予抗病毒，抗真菌藥物治療無效，并且病情加重。血細(xì)胞計數(shù)檢查正常，額中線的與頭皮交匯處出現(xiàn)許多小的軟水泡。Jacobson太太患得是漸進(jìn)性的尋常性天皰瘡（pemphigusvulgaris）

臨床案例2022/12/35診斷要點：口腔喉部、鼻部粘膜包括非粘膜的皮膚組織損害；尼科爾斯基氏征陽性；血細(xì)胞計數(shù)正常；治療：每日口服60mg強(qiáng)的松；嚴(yán)重的患者需要更進(jìn)一步的抗免疫治療，包括靜脈注射IgG、血漿濾過、氨苯砜（一種抗菌劑），甚至應(yīng)用抗代謝藥物和烷化劑

DiagnosisTreatment一、細(xì)胞表面二、細(xì)胞粘著與細(xì)胞連接

★細(xì)胞粘著分子 ★細(xì)胞連接三、細(xì)胞外基質(zhì)2022/12/36第三章細(xì)胞環(huán)境與互作

一、細(xì)胞表面細(xì)胞被

☆由碳水化合物形成的覆蓋在細(xì)胞質(zhì)膜表面的保護(hù)層，稱為細(xì)胞被，由于這層結(jié)構(gòu)的主要成份是糖,所以又稱為糖萼(glycocalyx)或多糖包被。

☆由細(xì)胞分泌產(chǎn)生的，與質(zhì)膜的蛋白質(zhì)分子、脂類分子共價結(jié)合形成糖蛋白和糖脂分子

☆具有保護(hù)，細(xì)胞識別和血型決定等重要的作用細(xì)胞被的結(jié)構(gòu)及組成★大致分為四類：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族及整聯(lián)蛋白家族。細(xì)胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：①胞外區(qū)，肽鏈的N端部分，帶有糖鏈，負(fù)責(zé)與配體的識別；②跨膜區(qū)，多為一次跨膜；③胞質(zhì)區(qū)，肽鏈的C端部分，一般較小，或與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的化學(xué)信號分子相連，以活化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。

細(xì)胞粘著分子細(xì)胞粘附分子的作用方式

鈣粘素結(jié)構(gòu)模式圖粘著連接鈣粘素-微絲橋粒鈣粘素-中間纖維選擇素（selectin）屬異嗜性CAM，其作用依賴于Ca2＋。主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識別與粘合。已知選擇素有三種：L-選擇素、E-選擇素及P-選擇素。2、選擇素選擇素的分子結(jié)構(gòu)

單次穿膜蛋白胞外區(qū)由三個獨立結(jié)構(gòu)域組成：

N末端凝集素結(jié)構(gòu)域：識別特異糖基，參與細(xì)胞之間選擇性黏附的重要活性部位。

表皮生長因子樣結(jié)構(gòu)域：加強(qiáng)分子間黏附

補(bǔ)體結(jié)合蛋白結(jié)構(gòu)域：參與補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用胞內(nèi)區(qū)可通過錨定蛋白與細(xì)胞內(nèi)微絲結(jié)合。

選擇素的功能參與白細(xì)胞或血小板與血管內(nèi)皮的識別，幫助白細(xì)胞進(jìn)入炎癥部位。選擇素及整聯(lián)蛋白介導(dǎo)白細(xì)胞遷移整合素（integrin）專門介導(dǎo)異嗜性黏著，其作用依賴于Ca2＋/Mg2+。介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間的相互作用及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用。幾乎所有動植物細(xì)胞均表達(dá)整合素。異二聚體，可識別RGD序列4、整聯(lián)蛋白家族細(xì)胞黏著四家族，免鈣整聯(lián)選擇素；前二同嗜后二異，一硫三鈣不分離。分布:存在腔道上皮細(xì)胞管腔面頂端及腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間1、以緊密連接為特征的封閉連接電鏡下結(jié)構(gòu):形態(tài):焊接線/嵴線:跨膜蛋白排列形成膜質(zhì)雙層外層胞質(zhì)面/P面有嵴網(wǎng),膜質(zhì)雙層內(nèi)層質(zhì)膜外側(cè)面/E面有對應(yīng)的溝緊密連接限制膜脂和膜蛋白的側(cè)向擴(kuò)散2、錨定連接錨定連接兩類蛋白粘著連接是由肌動蛋白纖維介導(dǎo)的錨定連接1）.粘著帶小腸上皮細(xì)胞之間粘著帶結(jié)構(gòu)模式圖粘著帶（adhesionbelt）2）.粘著斑幫助細(xì)胞運動。粘著斑的結(jié)構(gòu)和功能橋粒連接是由中間纖維介導(dǎo)的錨定連接1）.橋粒存在部位：位于上皮細(xì)胞粘著帶的下方，是相鄰細(xì)胞接觸點上一種類似紐扣狀的結(jié)構(gòu)。橋粒結(jié)構(gòu)模式圖

中間纖維鈣黏著蛋白細(xì)胞質(zhì)斑橋粒斑蛋白親珠蛋白親斑蛋白橋粒芯蛋白橋粒膠蛋白質(zhì)膜中間纖維電鏡下橋粒2）.半橋粒半橋粒結(jié)構(gòu)A.半橋粒結(jié)構(gòu)照片B.半橋粒結(jié)構(gòu)模式圖錨定連接的種類及其化學(xué)組成連接名稱跨膜連接蛋白細(xì)胞外配體結(jié)合細(xì)胞骨架類型細(xì)胞內(nèi)附著蛋白粘著帶鈣粘著蛋白相鄰細(xì)胞鈣粘著蛋白肌動蛋白絲連環(huán)蛋白，粘著斑蛋白粘著斑整聯(lián)蛋白ECM蛋白肌動蛋白絲踝蛋白，粘著斑蛋白，a-輔肌動蛋白橋粒鈣粘著蛋白（橋粒芯和橋粒膠蛋白）相鄰細(xì)胞鈣粘著蛋白中間纖維斑珠蛋白，親斑蛋白半橋粒整聯(lián)蛋白ECM蛋白中間纖維網(wǎng)蛋白◆一種特殊的細(xì)胞連接,位于特化的具細(xì)胞間通訊作用的細(xì)胞◆具機(jī)械的細(xì)胞連接作用◆在細(xì)胞間形成電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián),以此來傳遞信號

◆通訊連接的方式：

●間隙連接(gapjunction)●化學(xué)突觸(chemicalsynapse)

●胞間連絲(plasmodesmata):

植物細(xì)胞所特有（三）、通訊連接（communicatingjunction）1.間隙連接(gapjunction)分布組織：普遍存在與各種組織細(xì)胞中(成熟骨骼肌細(xì)胞和循環(huán)系統(tǒng)中的血細(xì)胞除外),相鄰膜間有2~4nm距離,故又名縫隙連接.結(jié)構(gòu)特點：雙方接觸面積較大的盤狀結(jié)構(gòu)/連接子(Connexons)許多6-8nm的六角形顆粒規(guī)則地排列在質(zhì)膜上每個六角形顆粒稱為一個“連接小體”，是縫隙連接的結(jié)構(gòu)單位每個連接小體由6個穿膜的連接蛋白圍成，中央有直徑2nm的水性通道，相鄰細(xì)胞膜的連接小體一一對接，孔道相通，允許分子量1000以下的物質(zhì)通過。間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的功能：加強(qiáng)細(xì)胞間連接，介導(dǎo)細(xì)胞間通訊。間隙連接連接子間隙連接簇存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式,它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。由突觸前膜(presynapticmembrane)、突觸后膜(postsynapticmembrane)和突觸間隙(synapticcleft)三部分組成2.化學(xué)突觸鈣黏著蛋白突觸前神經(jīng)末端突觸后神經(jīng)末端突觸后膜突觸前膜信號傳遞神經(jīng)分泌小泡突觸間隙軸突樹突分泌小泡受體蛋白分泌小泡?？康鞍纂娢婚l門鈣離子通道Ig家族黏著蛋白神經(jīng)遞質(zhì)受體錨定蛋白神經(jīng)元表面蛋白神經(jīng)元配蛋白突觸前膜突觸后膜離子通道化學(xué)突觸的結(jié)構(gòu)3.胞間連絲胞間連絲是由穿過細(xì)胞壁的質(zhì)膜圍成的細(xì)胞質(zhì)通道，直徑約20~40nm。通道中有一由膜圍成的筒狀結(jié)構(gòu)，稱為連絲小管(desmotubule)。連絲小管是由光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化而成，管的兩端各與一個細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。連絲小管與胞間連絲的質(zhì)膜內(nèi)襯之間，填充有一圈細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)(cytosol)。一些小分子可通過細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)環(huán)在相鄰細(xì)胞間傳遞。胞間連絲結(jié)構(gòu)圖解電鏡下的胞間連絲橫切面胞間連絲胞質(zhì)環(huán)連絲小管胞質(zhì)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)膜初生壁中層功能分類結(jié)構(gòu)分類主要分布主要功能封閉連接緊密連接上皮組織連接相鄰細(xì)胞，封閉細(xì)胞間隙，防止大分子從細(xì)胞間隙通過錨定連接＊連接肌動蛋白絲機(jī)械地將相鄰細(xì)胞或?qū)c基底膜相連形成一個牢固而有序的細(xì)胞群體或組織粘著帶（細(xì)胞間連接）上皮組織粘著斑（細(xì)胞與ECM）上皮細(xì)胞基部＊連接肌動蛋白絲橋粒（細(xì)胞間連接）心肌，表皮半橋粒（細(xì)胞與ECM）上皮細(xì)胞基部通訊連接間隙連接大多數(shù)動物組織中在細(xì)胞間建立電和代謝偶聯(lián)，具有重要的通訊功能化學(xué)突觸神經(jīng)細(xì)胞間或神經(jīng)骨骼肌接頭處胞間連絲植物細(xì)胞間細(xì)胞連接的類型總結(jié)

功能分類有三種，一封二錨三通訊；結(jié)構(gòu)分類有八種，一緊二帶三黏斑；四橋五半六間隙，七化八胞植物間；通透極性要封緊，牢固要靠錨定連。二、細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞之間精密有序的胞間網(wǎng)絡(luò)——由蛋白質(zhì)和多糖大分子構(gòu)成——細(xì)胞外基質(zhì)分布于細(xì)胞外空間，細(xì)胞分泌的由蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成的高度水合性纖維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)。細(xì)胞外基質(zhì)定義：

功能：

對細(xì)胞支持、連接、保護(hù)、營養(yǎng)與細(xì)胞各種生命活動有關(guān)與組織細(xì)胞病理過程有關(guān)（創(chuàng)傷修復(fù)、纖維化、細(xì)胞惡變侵潤轉(zhuǎn)移）來源：成纖維細(xì)胞（主）特化組織細(xì)胞含量種類差別大、決定組織物理性狀適合其功能上皮組織肌組織腦、脊髓含量少：含量多：結(jié)締組織平滑肌動物各種組織中的ECM雖然在量和形態(tài)上各不相同，分子組成也不同，但大致可歸納為三大類：蛋白聚糖、結(jié)構(gòu)蛋白和黏著蛋白。主要是糖類物質(zhì)組成的凝膠樣結(jié)構(gòu)蛋白聚糖(Proteoglycan)：水溶性物質(zhì)，也叫糖胺聚糖主要是膠原和彈性蛋白，提供強(qiáng)度和韌性主要是纖連蛋白和層粘連蛋白，促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)和ECM蛋白聚糖：結(jié)構(gòu)蛋白：具有抵抗壓力的作用起結(jié)構(gòu)或粘結(jié)作用黏著蛋白：植物體的組織結(jié)構(gòu)與動物差別很大，它不具有像動物組織那樣的ECM，但植物細(xì)胞的細(xì)胞壁相當(dāng)于動物體中的ECM-纖維素。植物細(xì)胞壁中的纖維素(Cellulose)黏著蛋白：粘接作用結(jié)構(gòu)蛋白：結(jié)構(gòu)作用功能彈性蛋白(elastin)膠原(collagen)纖連蛋白(fibronectin)層粘連蛋白(laminin)糖胺聚糖(GAG)蛋白聚糖(PG)ECM糖胺聚糖纖維蛋白凝膠基質(zhì)-纖維網(wǎng)架-組成（一）、ECM的化學(xué)組成透明質(zhì)酸(HA)葡糖醛酸(glucuronicacid)或艾杜糖醛酸(iduronicacid)（1）.糖胺聚糖不分支糖鏈N-乙酰葡糖胺(N-acetyl-glucosamine)或N-乙酰半乳糖胺(N-acetylgalactosamine)大都硫酸化ABABAB(glycosaminoglycan,

GAG)(曾稱粘多糖)糖殘基上帶有羧基或磺酸基呈強(qiáng)負(fù)電性氨基糖糖醛酸(uronicacid)1.多糖的分子結(jié)構(gòu)-糖胺聚糖與蛋白聚糖糖胺聚糖可在細(xì)胞外創(chuàng)造水合的、膠狀的材料，形成了所謂的細(xì)胞外基質(zhì)的基質(zhì)(Groundsubstance)①透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)；②硫酸軟骨素(chondroitinsulfate)和

硫酸皮膚素(heparansulfate)；③硫酸類肝素(heparansulfate)和肝素(heparin)；④硫酸角質(zhì)素(keratansulfate)。根據(jù)糖殘基性質(zhì)、連接方式和磺酸基數(shù)量和存在部位，可將糖胺聚糖(GAG)分為4類：除透明質(zhì)酸外的所有GAG(糖胺聚糖)均可與蛋白質(zhì)共價結(jié)合，形成更加復(fù)雜的高分子量復(fù)合物——蛋白聚糖。所結(jié)合的蛋白質(zhì)稱為核心蛋白(coreprotein)。（2）.蛋白聚糖(PG)≈GAG+核心蛋白分子結(jié)構(gòu)：透明質(zhì)酸的存在方式及其功能：透明質(zhì)酸是唯一既能與蛋白聚糖結(jié)合形成復(fù)合物，又能游離存在細(xì)胞外基質(zhì)中的糖胺聚糖

在軟骨組織的細(xì)胞外基質(zhì)中，透明質(zhì)酸同糖胺聚糖和核心蛋白組成軟骨組織的蛋白聚糖復(fù)合物，作為一個長軸，將蛋白聚糖連接在一起，形成更大的更復(fù)雜的蛋白聚糖，使細(xì)胞外基質(zhì)具有更大的抗壓性。透明質(zhì)酸是細(xì)胞增殖和遷移的主要成分，一旦遷移細(xì)胞停止移動，透明質(zhì)酸就會從細(xì)胞外基質(zhì)中消失，此時細(xì)胞間開始接觸。2、纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)蛋白：結(jié)構(gòu)作用彈性蛋白(elastin)膠原(collagen)黏著蛋白：粘接作用纖連蛋白(fibronectin)層粘連蛋白(laminin)功能結(jié)構(gòu)蛋白膠原是哺乳動物中最豐富的蛋白質(zhì)，其重量約占體內(nèi)蛋白質(zhì)總重的25%-30%。是胞外最重要的水不溶性纖維蛋白，構(gòu)成ECM的骨架，給細(xì)胞提供抗張力和彈性，并在細(xì)胞的遷移和發(fā)育中起作用。膠原(collagen)（1）起結(jié)構(gòu)作用的纖維蛋白?膠原的分子結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原(tropocollagen)，原膠原肽鏈的一級結(jié)構(gòu)具有(Gly-x-y)n重復(fù)序列，

其中X常為脯氨酸(Pro)，

Y常為羥脯氨酸(Hypro)或羥賴氨酸(Hylys)。

原膠原由三條a-肽鏈組成纖維狀蛋白質(zhì)，

相互擰成三股螺旋狀構(gòu)型，

長300nm，

直徑1.5nm?膠原的分子結(jié)構(gòu)合成、裝配與運輸●哺乳動物具有大約20種不同的膠原基因，編碼各種不同組織所需要的膠原?！袷紫仁窃诖置鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成帶有信號肽的前原膠原(preprocollagan)?！衲z原纖維的加工組裝始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、在高爾基體中繼續(xù)進(jìn)行,最后完成于細(xì)胞外。脊椎動物中膠原的合成、裝配與分泌膠原的結(jié)構(gòu)（左模式圖，右電鏡照片）

彈性蛋白是彈性纖維(elasticfibers)的主要成分。彈性纖維主要存在于韌帶和脈管壁。彈性纖維與膠原纖維共同存在，賦予組織以彈性和抗張能力彈性纖維的伸展性比同樣橫截面積的橡皮條至少大5倍。彈性蛋白(elastin)

彈性纖維的主要成分為彈性蛋白(elastin)(750個氨基酸):具有很強(qiáng)的疏水性富含脯氨酸和甘氨酸不發(fā)生羥基化特點彈性蛋白分子網(wǎng)伸縮變化示意圖彈性纖維拉伸方向拉伸方向橫連(Lys間)單個彈性蛋白分子拉伸松弛彈性蛋白分子間的交聯(lián)比膠原更復(fù)雜。通過賴氨酸殘基參與的交聯(lián)形成富于彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)起粘合作用的纖維蛋白分子由多個區(qū)組成，每個區(qū)都含有可同其它ECM分子或細(xì)胞表面受體的專一結(jié)合位點。（2）起粘合作用的纖維蛋白（黏著蛋白）細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞聯(lián)系起來的橋梁作用。在脊椎動物中，研究得最清楚的起粘合作用的纖維蛋白有纖連蛋白(FN)和層粘連蛋白(LN)。是一種非膠原糖蛋白，由兩個亞基組成的二聚體，在近羧基端有1對二硫鍵將兩個亞基連在一起，使兩個亞基排成“V”字形。每個亞基長約2500個氨基酸殘基