細(xì)胞連接細(xì)胞黏著和細(xì)胞外基質(zhì)

細(xì)胞連接細(xì)胞黏著和細(xì)胞外基質(zhì)第1頁/共65頁第一節(jié)細(xì)胞連接第二節(jié)細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)第三節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)第2頁/共65頁細(xì)胞連接是在細(xì)胞質(zhì)膜的特化區(qū)域，通過膜蛋白，細(xì)胞骨架蛋白或胞外基質(zhì)形成的細(xì)胞之間、細(xì)胞與胞外基質(zhì)間的連接結(jié)構(gòu)，是多細(xì)胞有機(jī)體相鄰細(xì)胞間協(xié)同作用的重要組織方式。第一節(jié)細(xì)胞連接第3頁/共65頁根據(jù)行使功能的不同，細(xì)胞有三種類型的細(xì)胞連接∶◆封閉連接(Occludingjunction):

緊密連接(tightjunction)◆

錨定連接(Anchoringjunction):

橋粒、半橋粒、粘著帶、粘著斑◆

通訊連接(Communicatingjunction):

間隙連接(gapjunction)、突觸連接、胞間連絲第4頁/共65頁細(xì)胞連接Anchoringjunction第5頁/共65頁1.封閉連接◆緊密連接(tightjunction)是封閉連接的主要形式◆存在部位：普遍存在于小腸上皮細(xì)胞靠近管腔端的相鄰細(xì)胞膜間。◆從結(jié)構(gòu)上看,通過連接蛋白形成焊接線（嵴線），封閉相鄰細(xì)胞間的空隙。第6頁/共65頁緊密連接第7頁/共65頁緊密連接嵴線中的兩類蛋白◆封閉蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）；◆claudin蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)20種以上），兩者都是跨膜4次的膜蛋白。緊密連接的功能形成滲透屏障，具有“閉鎖帶”作用；形成上皮細(xì)胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴(kuò)散的屏障，維持上皮細(xì)胞極性。第8頁/共65頁2.錨定連接(anchoringjunction)又稱斑形成連接(plaque-bearingjunction)，通過細(xì)胞骨架系統(tǒng)將相鄰兩細(xì)胞或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)連接在一起?！翦^定連接在組織內(nèi)分布很廣泛,在上皮組織,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富◆主要靠黏著蛋白、整聯(lián)蛋白和細(xì)胞骨架體系將相鄰兩細(xì)胞或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)連接在一起。第9頁/共65頁根據(jù)參與的骨架纖維不同，錨定連接有兩種不同的形式：與中間纖維相連的錨定連接，主要包括細(xì)胞與細(xì)胞間的橋粒和細(xì)胞與胞外基質(zhì)之間的半橋粒。與肌動蛋白纖維相連的錨定連接，主要包括細(xì)胞與細(xì)胞間的黏著帶和細(xì)胞與胞外基質(zhì)之間的黏著斑。第10頁/共65頁與中間纖維相連的錨定連接結(jié)構(gòu)與功能 橋粒：鉚接相鄰細(xì)胞，在質(zhì)膜的胞質(zhì)帶是錨蛋白形成的致密斑，細(xì)胞內(nèi)的中間纖維直接與其相連，相鄰兩細(xì)胞的致密斑由跨膜連接糖蛋白（黏著蛋白）相互連接。連接致密斑的糖蛋白為鈣黏著蛋白:包括橋粒芯蛋白和橋粒芯膠黏蛋白。第11頁/共65頁橋粒連接第12頁/共65頁半橋粒：半橋粒與橋粒形態(tài)類似,但功能和化學(xué)組成不同。它通過細(xì)胞質(zhì)膜上的跨膜蛋白-整聯(lián)蛋白將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。第13頁/共65頁半橋粒與橋粒連接的差別∶參與連接的跨膜蛋白不是鈣黏著蛋白而是整聯(lián)蛋白。

●整聯(lián)蛋白的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域不是與相鄰細(xì)胞的整聯(lián)蛋白相連而是同細(xì)胞外基質(zhì)相連（纖粘連蛋白、層粘連蛋白）。在半橋粒中，中間纖維不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。第14頁/共65頁Hemidesmosomes第15頁/共65頁與肌動蛋白纖維相連的錨定連接黏著帶黏著斑第16頁/共65頁◆粘著帶(adhesionbelts)●是細(xì)胞-細(xì)胞間黏著的一種方式；位于上皮細(xì)胞緊密連接的下方；

●靠鈣黏著蛋白同肌動蛋白纖維相互作用；●黏著帶處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜的間隙為20-30nm,介于緊密連接和橋粒之間。第17頁/共65頁■參與粘著連接的組分∶●黏著蛋白(cadherin)∶

一種跨膜連接糖蛋白，屬Ca2+

依賴的細(xì)胞-細(xì)胞粘著分子?！窦?xì)胞質(zhì)斑(cytoplasmicplaque)∶

含粘著斑蛋白(vinculin)，介導(dǎo)肌動蛋白與粘著蛋白相連；●肌動蛋白actin第18頁/共65頁Adhesionbelts第19頁/共65頁◆粘著斑

(adhesionplaque，focaladhesion)

是肌動蛋白纖維與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式。第20頁/共65頁Focaladhesion第21頁/共65頁黏著帶與黏著斑主要區(qū)別：

參與黏著帶的跨膜蛋白是鈣黏著蛋白，參與黏著斑的是整聯(lián)蛋白；黏著帶實(shí)際上是兩個相鄰細(xì)胞膜上鈣黏著蛋白與黏著蛋白的連接，而黏著斑連接是肌動蛋白纖維通過整聯(lián)蛋白同細(xì)胞外基質(zhì)，如纖粘連蛋白，而不是與另一個細(xì)胞的表面相連。第22頁/共65頁錨定連接的作用第23頁/共65頁3.通訊連接(CommunicationJunction)◆一種特殊的細(xì)胞連接,在細(xì)胞間形成電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián)，以此來傳遞信號?！敉ㄓ嵾B接的方式：

●間隙連接

●化學(xué)突觸

●胞間連絲第24頁/共65頁間隙連接(gapjunction)◆Concept:

廣泛存在于動物細(xì)胞間，幾乎所有的動物細(xì)胞都利用間隙連接實(shí)現(xiàn)細(xì)胞通訊聯(lián)系?！鬋onnexons:

基本結(jié)構(gòu)單位：連接子.

●每個連接子由6個相同或相似跨膜蛋白亞單位環(huán)繞中央形成孔徑為1.5-2nm的水性通道；●相鄰兩細(xì)胞分別用各自的連接子相互對接形成分子間的通道，允許分子量在1000D以下的分子通過第25頁/共65頁間隙連接第26頁/共65頁◆間隙連接的主要功能：1．參與細(xì)胞分化：在胚胎發(fā)育過程中間隙連接會在特定時(shí)間和特定的細(xì)胞間出現(xiàn)或消失。間隙連接出現(xiàn)在脊索動物與大多數(shù)無脊椎動物胚胎發(fā)育的早期。2．協(xié)調(diào)代謝：例如，在體外培養(yǎng)條件下，把不能利用外源次黃嘌呤合成核酸的突變型成纖維細(xì)胞和野生型成纖維細(xì)胞共同培養(yǎng)，則兩種細(xì)胞都能吸收次黃嘌呤合成核酸。如果破壞細(xì)胞間的間隙連接，則突變型細(xì)胞不能吸收次黃嘌呤合成核酸。3、構(gòu)成電緊張突觸：平滑肌、心肌、神經(jīng)末梢間均存在的這種間隙連接，稱為電緊張突觸（electronicsynapses）。電緊張突觸無須依賴神經(jīng)遞質(zhì)或信息物質(zhì)即可將一些細(xì)胞的電興奮活動傳遞到相鄰的細(xì)胞。第27頁/共65頁胞間連絲(plasmodesma)●是相鄰植物細(xì)胞壁上的一個穿過細(xì)胞壁的狹窄通道，有管狀的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（連絲小管）通過。因此，通過胞間連絲，使得相鄰細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)交融在一起?！癜g連絲直徑約20-40nm，允許1000道爾頓以下的分子滲透。第28頁/共65頁P(yáng)lasmodesma第29頁/共65頁細(xì)胞連接的不同方式第30頁/共65頁第二節(jié)細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)第31頁/共65頁通過細(xì)胞識別與細(xì)胞黏著試驗(yàn)證實(shí)：同種類型細(xì)胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細(xì)胞與細(xì)胞間的粘連是由特定的細(xì)胞粘連分子所介導(dǎo)的?！粽尺B分子的特征

●

粘連分子均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架成分相連；

●多數(shù)要依賴Ca2+或Mg2+才起作用。

第32頁/共65頁細(xì)胞粘附分子的作用機(jī)制有三種模式：1.同親性粘附：同種黏著分子間的相互識別與結(jié)合；2.異親性粘附：不同種黏著分子間的相互識別與結(jié)合；3.銜接分子依賴性結(jié)合：相同的黏著分子借助細(xì)胞外連接分子相互識別與結(jié)合。第33頁/共65頁粘連分子類型鈣粘素（Cadherins）:屬同親性CAM，依賴Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白，對胚胎發(fā)育中的細(xì)胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構(gòu)成具有主要作用。

選擇素（Selectin）:屬異親性依賴于Ca2+的能與特異糖基識別并相結(jié)合的糖蛋白，其胞外部分具有一凝集素（lectin）結(jié)構(gòu)域。主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識別與粘著。P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Leukocyte)選擇素。

第34頁/共65頁粘連分子類型免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF):分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域的CAM超家族，一般不依賴Ca2+。免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域指二硫鍵維系的反向平行β折疊結(jié)構(gòu)。

整聯(lián)蛋白（Integrins）:異親型結(jié)合、Ca2+、Mg2+依賴性的黏著分子。由和兩個亞基形成的異源二聚體糖白，介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)、細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘著。

第35頁/共65頁非錨定連接的細(xì)胞粘連分子及其作用部位（深色）第36頁/共65頁第三節(jié)細(xì)胞外被及細(xì)胞外基質(zhì)◆細(xì)胞表面（細(xì)胞膜+細(xì)胞外被+細(xì)胞外基質(zhì)），其功能：

●保護(hù)細(xì)胞,使細(xì)胞有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；●參與細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換和能量交換；●參與信號的識別和信息的傳遞；●參與細(xì)胞運(yùn)動；●維護(hù)細(xì)胞的各種形態(tài)；第37頁/共65頁1.細(xì)胞外被(cellcoat)●是細(xì)胞外表面覆蓋的一層粘多糖的物質(zhì)，又稱為多糖包被。往往與膜蛋白或膜脂共價(jià)結(jié)合?！窆δ埽?/p>

Mediatecell-cellandcell-substratuminteractions；

Providemechanicalprotectiontocells。糖萼（Glycocalyx)形成糖脂或糖蛋白第38頁/共65頁電鏡下的細(xì)胞表面第39頁/共65頁細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)第40頁/共65頁2.

細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

指緊臨細(xì)胞膜的細(xì)胞外空間,是由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。●功能：將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織，提供細(xì)胞外網(wǎng)架；胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細(xì)胞微環(huán)境從而對細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞的生命活動起重要的調(diào)控作用。第41頁/共65頁TypicalExtracellularmatrix膠原纖連蛋白層粘連蛋白蛋白聚糖第42頁/共65頁3.

細(xì)胞外基質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì)◆按組成成分的功能，可分為三大類∶

●蛋白聚糖(proteoglycan),強(qiáng)親水性，賦予胞外基質(zhì)抗壓能力。

●結(jié)構(gòu)蛋白

如膠原和彈性蛋白，它們賦予基質(zhì)一定的強(qiáng)度和韌性?！裾持鞍?adhesiveproteins)

如纖連蛋白和層粘蛋白，它們促使細(xì)胞同基質(zhì)結(jié)合。第43頁/共65頁3.1蛋白聚糖(Proteoglycan,PG)◆結(jié)構(gòu)：●蛋白與多聚糖的復(fù)合物,一個蛋白聚糖由糖胺聚糖（glycosaminoglycans，GAGs)與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基共價(jià)連接形成的巨分子.第44頁/共65頁P(yáng)roteoglycan軟骨中的蛋白聚糖第45頁/共65頁

3.2結(jié)構(gòu)蛋白(一)、膠原(Collagen)◆基本特性：●膠原是細(xì)胞外基質(zhì)中最主要的水不溶性纖維蛋白●膠原是在動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì),(約占總蛋白的30%左右)。●膠原產(chǎn)生于纖維原細(xì)胞.●Collagensarefoundthroughouttheanimalkingdomandarenotedfortheirhightensilestrength,thatis,theirresistancetopullingforces.Itisestimatedthatacollagenfiber1mmindiameteriscapableofsuspendingaweightof10kgwithoutbreaking.第46頁/共65頁◆常見的膠原類型及其在組織中的分布

●Ⅰ型膠原常形成較粗的纖維束,主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中,具有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度;

●

Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中;

●

Ⅲ型膠原形成微細(xì)的原纖維網(wǎng),廣泛分布于伸展性的組織,如皮膚、血管等疏松結(jié)締組織;

●

Ⅳ型膠原形成二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu),是基膜的主要成分及支架。

Ⅰ－Ⅲ型膠原含量最豐富,形成類似的纖維結(jié)構(gòu)；但并非所有膠原都形成纖維；

第47頁/共65頁◆膠原纖維結(jié)構(gòu)特征第48頁/共65頁Structuralfeatures第49頁/共65頁◆膠原的組裝第50頁/共65頁膠原的合成、裝配與運(yùn)輸?shù)?1頁/共65頁◆膠原的作用●

膠原是骨、腱和皮膚組織中的主要蛋白，在胞外基質(zhì)中含量最高,剛性及抗張力強(qiáng)度最大,膠原起著細(xì)胞外基質(zhì)骨架作用;●

在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適應(yīng)特定功能的需要。第52頁/共65頁◆膠原酶遺傳缺陷某些人具有膠原酶的遺傳缺陷，這樣,他們的膠原纖維就不能正確地裝配，其結(jié)果，皮膚和各種其它的結(jié)綈組織就會降低它們的強(qiáng)度，變得非常的松弛。皮膚過渡松弛癥第53頁/共65頁（二）、彈性蛋白(Elastin)●是彈性纖維(elasticfibers)的主要成分，是高度疏水的非糖基蛋白。●功能：能夠賦予細(xì)胞外基質(zhì)彈性?！駨椥缘鞍滓彩歉缓拾彼岷透彼岬牡鞍踪|(zhì)。與膠原不同的是，彈性蛋白的脯氨酸沒有羥基化，所以沒有羥脯（賴）氨酸的存在。第54頁/共65頁彈性蛋白的結(jié)構(gòu)兩個明顯特征:(1）構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲?。。?）通過賴氨酸殘基相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第55頁/共65頁3.3粘著蛋白粘著蛋白(adhesiveprotein)是細(xì)胞外基質(zhì)中的第三類成分，之所以將這些蛋白稱為粘著蛋白，主要是這些蛋白起著將細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞聯(lián)系起來的橋梁作用。是高分子糖蛋白。第56頁/共65頁（一）、層粘連蛋白(laminin,LN)■層粘連蛋白是高分子糖蛋白（820KD）,動物胚胎及成體組織的基膜(basallamina)的主要結(jié)構(gòu)組分之一

基膜：由層粘連蛋白+Ⅳ型膠原+巢蛋白+硫酸肝素糖蛋白等組成。第57頁/共65頁Laminin第58頁/共65頁◆層粘連蛋白的功能●首先作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分對基膜的組裝起關(guān)鍵作用。細(xì)胞是通過層粘連蛋白錨定于基膜上。

層粘連蛋白