細胞連接細胞黏著和細胞外基質(zhì)

細胞連接細胞黏著和細胞外基質(zhì)第1頁/共65頁第一節(jié)細胞連接第二節(jié)細胞黏著及其分子基礎(chǔ)第三節(jié)細胞外基質(zhì)第2頁/共65頁細胞連接是在細胞質(zhì)膜的特化區(qū)域，通過膜蛋白，細胞骨架蛋白或胞外基質(zhì)形成的細胞之間、細胞與胞外基質(zhì)間的連接結(jié)構(gòu)，是多細胞有機體相鄰細胞間協(xié)同作用的重要組織方式。第一節(jié)細胞連接第3頁/共65頁根據(jù)行使功能的不同，細胞有三種類型的細胞連接∶◆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胞靠近管腔端的相鄰細胞膜間?！魪慕Y(jié)構(gòu)上看,通過連接蛋白形成焊接線（嵴線），封閉相鄰細胞間的空隙。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；形成上皮細胞質(zhì)膜蛋白與膜脂分子側(cè)向擴散的屏障，維持上皮細胞極性。第8頁/共65頁2.錨定連接(anchoringjunction)又稱斑形成連接(plaque-bearingjunction)，通過細胞骨架系統(tǒng)將相鄰兩細胞或細胞與細胞外基質(zhì)連接在一起。◆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◆主要靠黏著蛋白、整聯(lián)蛋白和細胞骨架體系將相鄰兩細胞或細胞與細胞外基質(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，主要包括細胞與細胞間的橋粒和細胞與胞外基質(zhì)之間的半橋粒。與肌動蛋白纖維相連的錨定連接，主要包括細胞與細胞間的黏著帶和細胞與胞外基質(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：鉚接相鄰細胞，在質(zhì)膜的胞質(zhì)帶是錨蛋白形成的致密斑，細胞內(nèi)的中間纖維直接與其相連，相鄰兩細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,但功能和化學組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的跨膜蛋白-整聯(lián)蛋白將上皮細胞固著在基底膜上。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)蛋白的細胞外結(jié)構(gòu)域不是與相鄰細胞的整聯(lián)蛋白相連而是同細胞外基質(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)●是細胞-細胞間黏著的一種方式；位于上皮細胞緊密連接的下方；

●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+

依賴的細胞-細胞粘著分子?！窦毎|(zhì)斑(cytoplasmicplaque)∶

含粘著斑蛋白(vinculin)，介導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；黏著帶實際上是兩個相鄰細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)蛋白同細胞外基質(zhì)，如纖粘連蛋白，而不是與另一個細胞的表面相連。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)◆一種特殊的細胞連接,在細胞間形成電偶聯(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:

廣泛存在于動物細胞間，幾乎所有的動物細胞都利用間隙連接實現(xiàn)細胞通訊聯(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：1．參與細胞分化：在胚胎發(fā)育過程中間隙連接會在特定時間和特定的細胞間出現(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胞和野生型成纖維細胞共同培養(yǎng)，則兩種細胞都能吸收次黃嘌呤合成核酸。如果破壞細胞間的間隙連接，則突變型細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)即可將一些細胞的電興奮活動傳遞到相鄰的細胞。第27頁/共65頁胞間連絲(plasmodesma)●是相鄰植物細胞壁上的一個穿過細胞壁的狹窄通道，有管狀的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（連絲小管）通過。因此，通過胞間連絲，使得相鄰細胞的細胞質(zhì)膜、細胞質(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Plasmodesma第29頁/共65頁細胞連接的不同方式第30頁/共65頁第二節(jié)細胞黏著及其分子基礎(chǔ)第31頁/共65頁通過細胞識別與細胞黏著試驗證實：同種類型細胞間的彼此粘連是許多組織結(jié)構(gòu)的基本特征。細胞與細胞間的粘連是由特定的細胞粘連分子所介導的?！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頁細胞粘附分子的作用機制有三種模式：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+的細胞粘連糖蛋白，對胚胎發(fā)育中的細胞識別、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。主要參與白細胞與脈管內(nèi)皮細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，介導細胞與基質(zhì)、細胞與細胞之間的粘著。

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

●保護細胞,使細胞有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；●參與細胞內(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；●參與細胞運動；●維護細胞的各種形態(tài)；第37頁/共65頁1.細胞外被(cellcoat)●是細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頁電鏡下的細胞表面第39頁/共65頁細胞表面結(jié)構(gòu)第40頁/共65頁2.

細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)

指緊臨細胞膜的細胞外空間,是由細胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。●功能：將細胞粘連在一起構(gòu)成組織，提供細胞外網(wǎng)架；胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細胞微環(huán)境從而對細胞形態(tài)、細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)一定的強度和韌性。●粘著蛋白(adhesiveproteins)

如纖連蛋白和層粘蛋白，它們促使細胞同基質(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)的絲氨酸殘基共價連接形成的巨分子.第44頁/共65頁Proteoglycan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,具有很強的抗張強度;

●

Ⅱ型膠原主要存在于軟骨中;

●

Ⅲ型膠原形成微細的原纖維網(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,剛性及抗張力強度最大,膠原起著細胞外基質(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?！窆δ埽耗軌蛸x予細胞外基質(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胞外基質(zhì)與細胞聯(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。細胞是通過層粘連蛋白錨定于基膜上。

層粘連蛋白