細(xì)胞連接外基質(zhì)

細(xì)胞連接和細(xì)胞外基質(zhì)項榮

shirlesmile@中南大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系第一節(jié)細(xì)胞連接

(CellJunction)

細(xì)胞連接：多細(xì)胞有機體中，相鄰細(xì)胞之間通過形成各種連接結(jié)構(gòu)，以加強細(xì)胞的機械聯(lián)系和組織的牢固性，同時協(xié)調(diào)細(xì)胞間的代謝活動，這種連接結(jié)構(gòu)稱為細(xì)胞連接。細(xì)胞連接的分類緊密連接(tightjunction)錨定連接(anchoringjunctions)通訊連接(communicatingjunctions)緊密連接(tightjunction)

緊密連接：是封閉連接的主要形式，存在于上皮細(xì)胞之間；緊密連接的結(jié)構(gòu)緊密連接的功能形成滲漏屏障，起重要的封閉作用；隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；錨定連接(anchoringjunctions)

錨定連接在組織內(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；錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能錨定連接的類型、結(jié)構(gòu)與功能

錨定連接將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與基質(zhì)相連形成一個堅固、有序的細(xì)胞群體。與肌動蛋白纖維相連的黏著連接黏著帶：相鄰細(xì)胞間形成一個連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu),間隙約15—20nm；黏著斑:細(xì)胞通過肌動蛋白纖維和整合素(integrin)與細(xì)胞外基質(zhì)之間的連接方式；與中間纖維相連的橋粒連接橋粒：鉚接相鄰細(xì)胞，提供細(xì)胞內(nèi)中間纖維的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。半橋粒：半橋粒與橋粒形態(tài)類似,它通過細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。間隙連接間隙連接的結(jié)構(gòu)間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機制間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的通訊連接(communicatingjunctions)間隙連接：分布廣泛，幾乎所有的動物組織中都存在間隙連接；化學(xué)突觸：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。胞間連絲：高等植物細(xì)胞之間通過其相互聯(lián)接，完成細(xì)胞的通訊聯(lián)絡(luò)。

間隙連接的結(jié)構(gòu)間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為2—3nm；連接子(connexon)是間隙連接的基本單位。每個連接子由6個connexin分子組成；連接單位由兩個連接子對接構(gòu)成；連接子中心形成一個直徑約1.5nm的孔道。間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用間隙連接允許小分子代謝物和信號分子通過，是細(xì)胞間代謝偶聯(lián)的基礎(chǔ)；代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細(xì)胞中的證實（熒光染料）；代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用。間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用電偶聯(lián)實現(xiàn)細(xì)胞間的快速通訊；間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為；協(xié)調(diào)心肌細(xì)胞、小腸平滑肌的收縮。間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過程中的作用胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供信號物質(zhì)的通路,從而為某一特定細(xì)胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化；腫瘤細(xì)胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似“腫瘤抑制因子”。間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的降低胞質(zhì)中的pH值和提高自由Ca2+的濃度都可以使其通透性降低；間隙連接的通透性受兩側(cè)電壓梯度的調(diào)控及細(xì)胞外化學(xué)信號的調(diào)控；這可能是避免由于個別細(xì)胞死亡或損傷而導(dǎo)致整片組織受害的一種保護性措施。緊密連接的結(jié)構(gòu)Adhesionbeltsbetweenepithelialcellsinthesmallintestine.Cadherin：粘連素Catenins：鏈蛋白Actinfilament：肌動蛋白纖維Adhesionplaque踝蛋白

紐蛋白

樁蛋白

desmosome橋粒斑蛋白Constructionofananchoringjunction.

間隙連接的結(jié)構(gòu)

Gapjunctionsasseenintheelectronmicroscope.

Threeclassesofchannelproteins.

電偶聯(lián)

Aproposedmodelforhowgap-junctionchannelsmaycloseinresponsetoariseinCa2+orafallinpHinthecytosol.

化學(xué)突觸

Importanceofthecytoskeletonincelladhesion.

Plasmodesmata

TightjunctionAdhesionbeltDesmosome

GapjunctionHemidesmosome第二節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)：指分布于細(xì)胞外空間,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)。成纖維細(xì)胞分泌膠原為什么她的皮膚不如年輕的時候那么水潤、光滑了？細(xì)胞外基質(zhì)的功能構(gòu)成支持細(xì)胞的框架，負(fù)責(zé)組織的構(gòu)建；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)、生長、分裂、分化、遷移、識別、粘著和凋亡等起重要的調(diào)控作用；促進組織創(chuàng)傷后的再生修復(fù)；導(dǎo)致組織的病理改變，與器官組織纖維化、腫瘤轉(zhuǎn)移和浸潤等有關(guān)。纖維連結(jié)蛋白纖維膠原層粘連蛋白粘蛋白蛋白聚糖基底膜蛋白聚糖核心蛋白多糖透明質(zhì)烷細(xì)胞外基質(zhì)分類一、多糖和糖蛋白：

1.氨基聚糖凝膠樣基質(zhì)

2.蛋白聚糖二、結(jié)構(gòu)蛋白：

1.膠原纖維網(wǎng)架

2.彈性蛋白三、粘著糖蛋白

1.纖粘連蛋白粘附成分

2.層粘連蛋白細(xì)胞外基質(zhì)分類膠原蛋白（collagen）彈性蛋白（elastin）纖粘連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）和層粘連蛋白（laminin，LN）氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）和蛋白聚糖（proteoglycan，PG）膠原蛋白（collagen）膠原的結(jié)構(gòu)特征膠原的類型膠原的合成組織中膠原的分布特點膠原的功能膠原的結(jié)構(gòu)特征動物體內(nèi)含量最高的蛋白質(zhì)，纖維狀，不溶于水；膠原蛋白的基本結(jié)構(gòu)單位是膠原分子；膠原分子是由三條α肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)；膠原分子肽鏈具有Gly-x-y(Gly：甘氨酸、x：脯氨酸、y：羥脯氨酸或羥賴氨酸）重復(fù)序列，對膠原蛋白高級結(jié)構(gòu)的形成十分重要；膠原的類型類型分子式

超微結(jié)構(gòu)化學(xué)特征分

布來

源

Ⅰ

[1（Ⅰ）]22(Ⅰ)67nm橫紋纖維低羥賴氨酸、低糖類皮膚、肌鍵、骨、韌帶、眼角膜成纖維細(xì)胞Ⅱ[1(Ⅱ)]3

67nm橫紋纖維高羥賴氨酸、高糖類軟骨、椎間盤、

脊索、眼玻璃體成軟骨細(xì)胞成纖維細(xì)胞Ⅲ[1（Ⅲ）]3

67nm橫紋纖維高羥脯氨酸、低羥賴氨酸、低糖類皮膚、血管、內(nèi)部器官網(wǎng)狀細(xì)胞Ⅳ[1(Ⅳ)]22(Ⅳ)網(wǎng)狀不形成纖維束很高的羥賴氨酸、高糖類

基膜上皮細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞

膠原的合成組織中膠原的分布特點膠原的功能膠原在胞外基質(zhì)中含量最高，剛性及抗張力強度最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細(xì)胞外基質(zhì)中的其它組分通過與膠原結(jié)合形成結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)合體；通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)與細(xì)胞內(nèi)骨架相互作用，影響細(xì)胞的形態(tài)和運動；刺激上皮細(xì)胞分化，維持上皮細(xì)胞生長；細(xì)胞遷移的附著基質(zhì)，并引導(dǎo)細(xì)胞遷移。彈性蛋白(elastin)的特征彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要存在于脈管壁及肺的基底膜。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。彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，具有兩個明顯的特征:由兩種短肽構(gòu)成，構(gòu)象呈無規(guī)則卷曲狀態(tài);通過Lys殘基相互交連成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。纖粘連蛋白(fibronenctin，F(xiàn)N)、

層粘連蛋白(laminin，LN)

纖粘連蛋白纖粘連蛋白的分子特征纖粘連蛋白的主要功能層粘連蛋白層粘連蛋白的分子特征層粘連蛋白的主要功能

纖粘連蛋白的分子特征根據(jù)存在部位不同，分兩類：血漿纖粘連蛋白：是二聚體，由兩條相似的A鏈及B鏈組成,整個分子呈V形；可溶。細(xì)胞纖粘連蛋白：是多聚體，不可溶。纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達(dá)產(chǎn)物,每個亞單位由數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，RGD（Arg-Gly-Asp）三肽序列是為細(xì)胞識別的最小結(jié)構(gòu)單位；纖粘連蛋白的膜蛋白受體為整合素家族成員之一，在其細(xì)胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位。纖粘連蛋白的主要功能介導(dǎo)細(xì)胞粘著，進而調(diào)節(jié)細(xì)胞的形狀和細(xì)胞骨架的組織，促進細(xì)胞鋪展；在胚胎發(fā)生過程中，纖粘連蛋白對于許多類型細(xì)胞的遷移和分化是必須的；在創(chuàng)傷修復(fù)中，纖粘連蛋白促進巨噬細(xì)胞和其它免疫細(xì)胞遷移到受損部位；在血凝塊形成中，纖粘連蛋白促進血小板附著于血管受損部位。層粘連蛋白的分子特征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的主要結(jié)構(gòu)組分之一；層粘連蛋白的結(jié)構(gòu)由一條重鏈和兩條輕鏈構(gòu)成；層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結(jié)合部位：與Ⅳ型膠原的結(jié)合部位；與細(xì)胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。層粘連蛋白的主要功能是基膜的主要結(jié)構(gòu)成分，對基膜的組裝起關(guān)鍵作用；層粘連蛋白在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用；層粘連蛋白有助于神經(jīng)元在體外存活，在缺乏神經(jīng)生長因子的情況下促神經(jīng)元軸突生長；層粘連蛋白也與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。氨基聚糖氨基聚糖是由重復(fù)的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖二糖單位之：氨基己糖(氨基葡萄糖或氨基半乳糖)+糖醛酸(半乳糖）；氨基聚糖:透明質(zhì)酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素和硫酸角質(zhì)素等。透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)及其生物學(xué)功能透明質(zhì)酸是增殖細(xì)胞和遷移細(xì)胞的胞外基質(zhì)主要成分,也是蛋白聚糖的主要結(jié)構(gòu)組分；透明質(zhì)酸在結(jié)締組織中起強化、彈性和潤滑作用；透明質(zhì)酸使細(xì)胞保持彼此分離,使細(xì)胞易于運動遷移和增殖并阻止細(xì)胞分化。蛋白聚糖蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和細(xì)胞外基質(zhì)及許多細(xì)胞表面；蛋白聚糖由氨基聚糖與核心蛋白(coreprotein)的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子；若干蛋白聚糖單體借連接蛋白以非共價鍵與透明質(zhì)酸結(jié)合形成多聚體；蛋白聚糖的特性與功能：顯著特點是多態(tài)性：不同的核心蛋白,不同的氨基聚糖；軟骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一,賦予軟骨以凝膠樣特性和抗變形能力；蛋白聚糖可視為細(xì)胞外的激素富集與儲存庫，可與多種生長因子結(jié)合，完成信號的傳導(dǎo)。氨基聚糖和蛋白聚糖的功能使組織具有彈性和抗壓性對物質(zhì)轉(zhuǎn)運有選擇滲透性細(xì)胞表面的蛋白聚糖有傳遞信息作用角膜中的蛋白聚糖有透光性抗血凝作用為左手螺旋，每個螺旋含3個氨基酸殘基3條鏈纏繞成超螺旋—右手螺旋Hydroproline的羥基基團是三螺旋結(jié)構(gòu)賴以形成的氫鍵基團；Hydroxylysine形成膠原鏈的鏈內(nèi)和鏈間的共價交聯(lián)。同時還是糖基化的位點。膠原纖維之間的交聯(lián)是在賴