細胞連接與細胞外基質

關于細胞連接與細胞外基質細胞連接——

細胞與細胞之間表面某些區(qū)域已經

特化形成的各種結構。1、

緊密連接2、

黏合連接（橋粒）3、

間歇連接

第2頁,共46頁，2024年2月25日，星期天緊密連接電鏡圖緊密連接（tightjunction）

存在于脊椎動物的上皮細胞間，長度約50-400nm，相鄰細胞之間的質膜緊密結合，沒有縫隙。第3頁,共46頁，2024年2月25日，星期天相鄰細胞的質膜緊密地連接在一起，無縫隙，阻止溶液中的小分子沿細胞間隙從細胞一側滲透到另一側緊密連接(tightjunction)是封閉連接的主要形式，見于上皮細胞之間連接區(qū)域具有蛋白質焊接線，也稱嵴線，一般認為由成串排列的特殊跨膜蛋白組成，嵴線相互交聯(lián)封閉了細胞的間隙1、封閉連接occludingjunction第4頁,共46頁，2024年2月25日，星期天相鄰細胞的質膜緊密地連接在一起，無縫隙，阻止溶液中的小分子沿細胞間隙從細胞一側滲透到另一側緊密連接(tightjunction)是封閉連接的主要形式，見于上皮細胞之間連接區(qū)域具有蛋白質焊接線，也稱嵴線，一般認為由成串排列的特殊跨膜蛋白組成，嵴線相互交聯(lián)封閉了細胞的間隙1、封閉連接occludingjunction第5頁,共46頁，2024年2月25日，星期天小腸上皮細胞緊密連接結構A小腸上皮細胞緊密連接的冰凍斷裂復型電鏡照片，示細胞微絨毛和細胞緊密連接區(qū)；B透射電鏡照片顯示相鄰細胞的緊密連接處；C緊密連接模式圖，兩個相鄰細胞的細胞質膜通過嵴線緊緊密連接在一起第6頁,共46頁，2024年2月25日，星期天緊密連接的封閉作用第7頁,共46頁，2024年2月25日，星期天錨定連接—帶狀橋粒電鏡圖

橋粒（desmosome）存在承受強拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復層鱗狀上皮細胞之間和心肌中。第8頁,共46頁，2024年2月25日，星期天有人稱為斑塊連接

(plaquejunction)，通過細胞質膜蛋白及細胞骨架系統(tǒng)將相鄰細胞，或細胞與胞外基質間連接起來。動物組織內廣泛存在的細胞連接方式，上皮組織、心肌和子宮頸等組織中含量尤豐2、錨定連接anchoringjunction第9頁,共46頁，2024年2月25日，星期天構成錨定連接的蛋白可分成兩類

細胞內附著蛋白(attachmentproteins)：將特定的細胞骨架成分(中間纖維或微絲)同連接復合體結合在一起;

跨膜連接的糖蛋白：其細胞內的部分與附著蛋白相連,細胞外的部分與相鄰細胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外基質相互作用。第10頁,共46頁，2024年2月25日，星期天與中間纖維相連的錨定連接

橋粒(Desmosome)

半橋粒(Hemidesmosome)與肌動蛋白纖維相連的錨定連接

粘合帶(Adhesionbelt)

粘合斑(Focaladhesion)第11頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞內錨蛋白形成獨特的盤狀胞質致密斑，一側與細胞內中間絲相連，另一側與粘連蛋白相連，在相鄰細胞之間形成紐扣狀結構，分布于承受強拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管、心肌中間纖維成分依細胞類型而異：

上皮細胞－角蛋白

心肌細胞－結蛋白

大腦皮層細胞－波形蛋白相鄰細胞的致密斑由跨膜

粘連蛋白——橋粒蛋白

(屬于鈣黏蛋白家族)相連細胞連接——錨定連接－橋粒desmosome第12頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共46頁，2024年2月25日，星期天半橋粒

(hemidesmosome)為細胞與細胞外基質之間的連接結構，類似半個橋粒胞質內形成盤狀致密斑，與中間纖維相連跨膜連接糖蛋白是整聯(lián)蛋白（不屬于鈣黏蛋白）通過細胞質膜上的膜蛋白整合素將上皮細胞固著在基底膜上細胞連接——錨定連接－半橋粒第14頁,共46頁，2024年2月25日，星期天黏合帶

(adhesionbelt)位于某些上皮細胞緊密連接的下方，相鄰細胞間形成連續(xù)的帶狀結構2、錨定連接anchoringjunction相鄰細胞膜的間隙約30nm，介于緊密連接和橋粒之間，也稱為中間連接或帶狀橋粒(beltdesmosome)第15頁,共46頁，2024年2月25日，星期天跨膜連接糖蛋白為鈣黏蛋白(鈣黏素,cadherin)質膜內側多種附著蛋白形成致密斑，連接的細胞骨架成分為肌動蛋白(actin)——微絲，形成平行于細胞膜的可收縮的纖維束第16頁,共46頁，2024年2月25日，星期天黏合斑

(adhesionplaque,focaladhesion)位于細胞與細胞外基質之間跨膜粘連蛋白為

整聯(lián)蛋白(integrin)，

行使纖連蛋白受體

功能，通過纖連蛋

白與胞外基質結合胞內側，整聯(lián)蛋白

通過某些微絲結合

蛋白與肌動蛋白纖

維結合在肌腱和肌肉中常見第17頁,共46頁，2024年2月25日，星期天通訊連接—間隙連接電鏡圖第18頁,共46頁，2024年2月25日，星期天通訊連接

(communicatingjunction)介導相鄰細胞間的物質轉運、化學或電信號的傳遞，除有機械的細胞連接作用之外，還可以在細胞間形成電耦聯(lián)或代謝耦聯(lián)間隙連接(gapjunction)

化學突觸(chemicalsynapse)

胞間連絲(plasmodesmata)3、通訊連接第19頁,共46頁，2024年2月25日，星期天間隙連接分布廣泛，幾乎存在于所有的動物組織中相鄰細胞的膜間隙為2～3nm，也稱縫隙連接連接子(connexon)：構成間隙連接的基本單位，由6個

相同或相似的跨膜連接蛋白connexin環(huán)繞而成，中間孔道直徑約1.5nm連接蛋白均含4個保守的α螺旋跨膜區(qū)（1）、間隙連接(gapjunction)第20頁,共46頁，2024年2月25日，星期天功能

－在代謝耦聯(lián)中的作用：間隙連接能夠允許小分子代謝物和信號分子通過是細胞間代謝耦聯(lián)的基礎，在協(xié)調細胞群體的生物學功能方面起重要作用。

－在神經沖動信息傳遞過程中的作用：神經元之間

或神經元與效應細胞(如肌細胞)之間的電突觸

(electronicsynapse電信號直接通過間隙連接從突觸前向突觸后傳導)，傳導神經沖動速度快

－在卵泡和早期胚胎發(fā)育過程中的作用：卵泡的正常發(fā)育、在胚胎發(fā)育早期，存在于發(fā)育和分化的特定階段的細胞之間，提供位置信息第21頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（2）化學突觸化學突觸(chemicalsynapse)是存在于可興奮細胞間的一種連接方式，通過釋放神經遞質傳導神經沖動在信息傳遞中，有一個將電信號轉化為化學信號、再轉化為電信號的過程，因此表現出動作電位在傳遞中的延遲現象第22頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（3）胞間連絲胞間連絲(plasmodesmata)是由相互連接的相鄰細胞的細胞膜共同組成的直徑20～40nm的管狀結構，中央是由光面內質網延伸形成的鏈樣管，鏈樣管和管狀質膜之間是細胞液構成的環(huán)孔形成細胞間物質運輸通路，介導選擇性物質運輸，可調節(jié)第23頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞連接——幾種連接的比較封閉連接緊密連接上皮組織錨定連接連接肌動蛋白黏合帶上皮組織黏合斑上皮細胞基部連接中間絲橋粒心肌、表皮半橋粒上皮細胞基部通訊連接間隙連接多數動物組織化學突觸神經細胞間、神經-肌肉間胞間連絲植物細胞間第24頁,共46頁，2024年2月25日，星期天幾種連接示意圖第25頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質層粘連蛋白蛋白聚糖纖連蛋白膠原

成分：結構蛋白（膠原、彈性蛋白）、粘連糖蛋白(層粘連蛋白、纖連蛋白)、蛋白聚糖第26頁,共46頁，2024年2月25日，星期天1、膠原(collagen)（1）類型與分布：膠原是動物體內含量最豐富的蛋白質，約占人體蛋白質總量的25％以上遍布于體內各種器官和組織，是細胞外基質中的框架結構，可由成纖維細胞、軟骨細胞、成骨細胞及某些上皮細胞合成并分泌到細胞外成纖維細胞周圍的膠原纖維上皮組織第27頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——膠原已發(fā)現的膠原多達26種，由不同的結構基因編碼，具有不同的化學結構及免疫學特性。Ⅰ~III形成類似的纖維結構，I型占膠原含量的90%。第28頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——膠原（2）基本結構單位為原膠原：由三條多肽鏈盤繞成的三股螺旋結構，長300nm，直徑1.5nm原膠原肽鏈的一級結構具有Gly-x-y重復序列，Gly為甘氨酸，x常為脯氨酸，y常為羥脯氨酸或羥賴氨酸原膠原分子間側向共價交聯(lián)，階梯式有序排列聚合，在電鏡下可見間隔67nm的橫紋第29頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——膠原（3）合成：膠原肽鏈的翻譯在糙面內質網進行，合成帶有信號肽的早前膠原膠原纖維的裝配始于內質網，在高爾基體中繼續(xù)進行（修飾、分泌），組裝完成于細胞外（4）功能：構成細胞外基質的骨架結構膠原纖維具有很高的抗張力強度，膠原纖維束構成肌腱，連接肌肉和骨骼膠原可被膠原酶特異降解，而參入到胞外基質信號傳遞的調控網絡中第30頁,共46頁，2024年2月25日，星期天膠原纖維的結構與形成過程第31頁,共46頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共46頁，2024年2月25日，星期天三、細胞外基質

2、彈性蛋白elastin（1）分布是彈性纖維的主要成分。彈性纖維主要存在于脈管壁及肺，少量存在于皮膚、肌腱及疏松結締組織中（2）功能：彈性纖維與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈性及抗張性第33頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——彈性蛋白（3）結構是高度疏水的非糖基化蛋白，約含750個氨基酸殘基，富含甘氨酸和脯氨酸，沒有Gly-X-Y序列；由疏水區(qū)域和富含丙氨酸和賴氨酸的α螺旋區(qū)交替排列而成特征：構象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài)；通過賴氨酸殘基相互交聯(lián)成網狀結構第34頁,共46頁，2024年2月25日，星期天三、細胞外基質

3、糖胺聚糖和蛋白聚糖（1）糖胺聚糖glycosaminoglycan,GAG是重復二糖單位構成的無分枝長鏈多糖二糖單位通常由氨基已糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)和糖醛酸組成可分為6種：透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角質素透明質酸（HA）是唯一不硫酸化的GAG，含多達10萬個糖基。高度親水性、帶有大量負電荷可結合大量水分子，賦予組織一定的抗壓性第35頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——糖胺聚糖(氨基聚糖)第36頁,共46頁，2024年2月25日，星期天（2）蛋白聚糖proteoglycan見于所有結締組織和細胞外基質及許多細胞表面是糖胺聚糖與核心蛋白共價連接形成的巨分子數百個不同的糖胺聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基連接，形成蛋白聚糖單體aspecificproteoglycan(red)andcellnuclei(blue),cellsfromahumanheartvalve

第37頁,共46頁，2024年2月25日，星期天若干單體通過連接蛋白(linkerprotein)以非共價鍵與透明質酸結合，形成蛋白聚糖多聚體軟骨中的蛋白聚糖是已知的最大巨分子之一，體積比細菌大蛋白聚糖(A,B)、糖胺聚糖(C)、軟骨中蛋白聚糖(D)（2）蛋白聚糖proteoglycan第38頁,共46頁，2024年2月25日，星期天細胞外基質——蛋白聚糖蛋白聚糖單體蛋白聚糖多聚體各種氨基聚糖第39頁,共46頁，2024年2月25日，星期天三、細胞外基質

4、纖連蛋白與層粘連蛋白（1）纖連蛋白fibronectin,FN結構：高分子糖蛋白，各亞單位在C端形成二硫鍵交聯(lián)已鑒定的亞單位20種以上，由同一基因編碼，轉錄后剪接差異產生不同的mRNA，形成不同的亞單位血漿FN為V形二聚體，存在于血漿、體液，可溶

細胞FN為多聚體，存在于細胞表面及胞外基質，不溶每個亞單位由數個結構域構成（不同的結合部位）RGD(Arg-Gly-Asp)三肽序列是細胞識別的最小結構單位第40頁,共46頁，2024年2月25日，星期天