第十七章細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系

1、第十五章第十五章 細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系：細(xì)胞細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系：細(xì)胞連接、細(xì)胞黏著和細(xì)胞外基質(zhì)連接、細(xì)胞黏著和細(xì)胞外基質(zhì) 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞連接細(xì)胞連接封閉連接、錨定連接、通訊連接封閉連接、錨定連接、通訊連接 第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞黏著及分子基礎(chǔ)細(xì)胞黏著及分子基礎(chǔ)鈣黏著蛋白、選擇素、免疫球蛋白超家族、整鈣黏著蛋白、選擇素、免疫球蛋白超家族、整聯(lián)蛋白聯(lián)蛋白 第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)膠原、彈性蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖、纖連膠原、彈性蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖、纖連蛋白和層粘連蛋白、基膜和細(xì)胞外被、植物細(xì)蛋白和層粘連蛋白、基膜和細(xì)胞外被、植物細(xì)胞壁胞壁第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞連接細(xì)胞連接1、封閉連接、封閉連接(

2、occluding junctions)緊密連接緊密連接(tight junction)2、錨定連接、錨定連接(anchoring junctions)中間纖維附著位點(diǎn)中間纖維附著位點(diǎn)橋粒橋粒(desmosome)和半橋粒和半橋粒(hemidesmosome)肌動(dòng)蛋白附著位點(diǎn)肌動(dòng)蛋白附著位點(diǎn)黏著帶黏著帶(adhesion belt)和黏著和黏著斑斑(focal adhesion)3、通訊連接、通訊連接(communicating junctions)間隙連接間隙連接(gap junction)；神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸(chemical synapse)；植物細(xì)胞中的胞間連絲植

3、物細(xì)胞中的胞間連絲(plasmodesmata)。一、封閉連接一、封閉連接(occluding junctions)緊密連接是封閉連接的主要形式，緊密連接是封閉連接的主要形式，存在于脊椎動(dòng)物存在于脊椎動(dòng)物上皮細(xì)胞之間。上皮細(xì)胞之間。 緊密連接的結(jié)構(gòu)：連接區(qū)域具有緊密連接的結(jié)構(gòu)：連接區(qū)域具有蛋白質(zhì)焊接線，蛋白質(zhì)焊接線，也稱嵴線也稱嵴線，由跨膜細(xì)胞粘附分子構(gòu)成；相鄰細(xì)胞，由跨膜細(xì)胞粘附分子構(gòu)成；相鄰細(xì)胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒(méi)有縫隙。之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒(méi)有縫隙。緊密連接嵴線中的兩類蛋白：緊密連接嵴線中的兩類蛋白：閉合蛋白（閉合蛋白（occludin），），4次跨膜的膜蛋白次跨膜的膜蛋白（60KD）

4、；）；密封蛋白密封蛋白（claudin蛋白家族）蛋白家族）（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)15種種以上）以上） Tight Junction緊密連接的功能：緊密連接的功能：1、形成滲漏屏障，、形成滲漏屏障， 起重要的封閉作用：起重要的封閉作用：構(gòu)成腦構(gòu)成腦血腦屏障和睪血屏障。血腦屏障和睪血屏障。連接作用：連接作用：2、側(cè)向擴(kuò)散的屏障（隔離作用）、側(cè)向擴(kuò)散的屏障（隔離作用）:使游離端與基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；底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；此外，也此外，也具有連接和支持功能具有連接和支持功能 Tight junctions allow cell sheets to se

5、rve as barriers to solute diffusion. (A) Schematic drawing showing how a small extracellular tracer molecule added on one side of an epithelial cell sheet cannot traverse the tight junctions that seal adjacent cells together. (B) Electron micrographs of cells in an epithelium where a small, extracel

6、lular, electron-dense tracer molecule has been added to either the apical side (on the left) or the basolateral side (on the right); in both cases the tracer is stopped by the tight junction. (B, courtesy of Daniel Friend.) The role of tight junctions in transcellular ransport. Transport proteins ar

7、e confined to different regions of the plasma membrane in epithelial cells of the small intestine. This segregation permits a vectorial transfer of nutrients across the epithelial sheet from the gut lumen to the blood. In the example shown, glucose is actively transported into the cell by Na+-driven

8、 glucose symports at the apical surface, and it diffuses out of the cell by facilitated diffusion mediated by glucose carriers in the basolateral membrane. Tight junctions are thought to confine the transport proteins to their appropriate membrane domains by acting as diffusion barriers within the l

9、ipid bilayer of the plasma membrane; these junctions also block the backflow of glucose from the basal side of the epithelium into the gut lumen. Septate junction二、錨定連接二、錨定連接(anchoring junctions) 錨定連接錨定連接在組織內(nèi)分布很廣泛在組織內(nèi)分布很廣泛, 在上皮組織在上皮組織,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富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 錨定連接的

10、結(jié)構(gòu)組成錨定連接的結(jié)構(gòu)組成 Construction of an anchoring junction. Highly schematized drawing showing the two classes of proteins that constitute such a junction: intracellular attachment proteins and transmembrane linker proteins. 與中間纖維相連的錨定連接與中間纖維相連的錨定連接橋粒和半橋粒橋粒和半橋粒1、橋粒、橋粒 鉚接相鄰細(xì)胞鉚接相鄰細(xì)胞，提供細(xì)胞內(nèi)中間纖維的錨定位點(diǎn)，形，提供細(xì)胞內(nèi)中間纖

11、維的錨定位點(diǎn)，形成整體網(wǎng)絡(luò)成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。起支持和抵抗外界壓力與張力的作用。分布：分布：承受強(qiáng)拉力的組織中承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管、，如皮膚、口腔、食管、心肌中。心肌中。 通過(guò)質(zhì)膜下的通過(guò)質(zhì)膜下的致密斑致密斑連接到是連接到是中間纖維（角蛋白絲）。中間纖維（角蛋白絲）。 跨膜成為為跨膜成為為鈣粘蛋白家族（鈣粘蛋白家族（cadherin family,包括包括 desmoglein和和desmocollin ）。）。胞內(nèi)成分為胞內(nèi)成分為橋粒斑珠蛋橋粒斑珠蛋白（白（plakoglobin）和和橋粒斑蛋白（橋粒斑蛋白（desmplakin）. Desmoso

12、mes. (A) An electron micrograph of three desmosomes between two epithelial cells in the intestine of a rat. (B) An electron micrograph of a single desmosome between two epidermal cells in a developing newt, showing clearly the attachment of intermediate filaments. (C) A schematic drawing of a desmos

13、ome. On the cytoplasmic surface of each interacting plasma membrane is a dense plaque composed of a mixture of intracellular attachment proteins (including plakoglobin and desmoplakins). Each plaque is associated with a thick network of keratin filaments, which are attached to the surface of the pla

14、que. Transmembrane linker proteins, which belong to the cadherin family of cell-cell adhesion molecules, bind to the plaques and interact through their extracellular domains to hold the adjacent membranes together by a Ca2+-dependent mechanism. (A, from N.B. Gilula, in Cell Communication, pp. 1-29;

15、B, from D.E. Kelly, JCB. 28:51-59) 2、半橋粒、半橋粒 半橋粒與橋粒形態(tài)類似半橋粒與橋粒形態(tài)類似, 但功能和化學(xué)組成不同但功能和化學(xué)組成不同。它通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白為它通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白為整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白(整合素整合素)將將上皮細(xì)胞固著在基底膜（層粘連蛋白）上。上皮細(xì)胞固著在基底膜（層粘連蛋白）上。在半橋粒中，中間纖維不是穿過(guò)而是終止于半橋粒在半橋粒中，中間纖維不是穿過(guò)而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。的致密斑內(nèi)。通過(guò)通過(guò)跨膜粘連蛋白跨膜粘連蛋白與與胞外基質(zhì)胞外基質(zhì)的的層粘連蛋白層粘連蛋白相連。相連。與粘著斑的區(qū)別與粘著斑的區(qū)別：整聯(lián)蛋白的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域而是同細(xì)

16、胞外：整聯(lián)蛋白的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域而是同細(xì)胞外基質(zhì)的基質(zhì)的層粘連蛋白層粘連蛋白相連；相連；粘著斑的整聯(lián)蛋白與胞外基質(zhì)的粘著斑的整聯(lián)蛋白與胞外基質(zhì)的纖連蛋白相連。纖連蛋白相連。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)與功能與肌動(dòng)蛋白纖維相連的錨定連接與肌動(dòng)蛋白纖維相連的錨定連接黏著帶與黏著斑黏著帶與黏著斑3、黏著帶、黏著帶(adhesion belt) 位于緊密連接下方。位于緊密連接下方。 相鄰細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)相鄰細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。 相鄰細(xì)胞間的粘合分子為相鄰細(xì)胞間的粘合分子為鈣黏蛋白鈣黏蛋白(cadherin)。間隙間隙約約30nm. 胞內(nèi)錨蛋白有胞內(nèi)錨蛋白有連環(huán)蛋白（

17、連環(huán)蛋白（catenin)，紐蛋白，紐蛋白(vinculin)及及- -輔肌動(dòng)蛋白輔肌動(dòng)蛋白(- - actinin) 也稱帶狀橋粒也稱帶狀橋粒(belt desmosome)或粘著連接（或粘著連接（adherens junction）。參與黏著連接的組分參與黏著連接的組分鈣黏蛋白鈣黏蛋白(cadherin) 粘附分子。一種跨膜連接糖蛋，粘附分子。一種跨膜連接糖蛋，屬屬Ca2+ 依賴的依賴的細(xì)胞細(xì)胞-細(xì)胞粘著分子，它有三個(gè)結(jié)構(gòu)域細(xì)胞粘著分子，它有三個(gè)結(jié)構(gòu)域細(xì)胞質(zhì)斑細(xì)胞質(zhì)斑(cytoplasmic plaque) 含含連環(huán)蛋白（連環(huán)蛋白（catenin）、紐蛋白紐蛋白(vinculin)及及-輔

18、肌動(dòng)蛋白（輔肌動(dòng)蛋白（ -actinin ）肌動(dòng)蛋白絲肌動(dòng)蛋白絲 The folding of an epithelial sheet to form an epithelial tube. It is thought that the oriented contraction of the bundle of actin filaments running along adhesion belts causes the epithelial cells to narrow at their apex and that this plays an important part in the r

19、olling up of the epithelial sheet into a tube (although cellular rearrangements are also thought to play an important part). An example is the formation of the neural tube in early vertebrate development4、黏著斑、黏著斑(focal adhesion)主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 是細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的連接方式是細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的連接方式。胞外基質(zhì)有。胞外基質(zhì)有膠膠原和纖連蛋白原和纖連蛋白 粘附分子為粘

20、附分子為整聯(lián)蛋白（整合素）（整聯(lián)蛋白（整合素）（integrin）。）。胞內(nèi)成分胞內(nèi)成分有踝蛋白（有踝蛋白（talin）, -輔肌動(dòng)蛋白（輔肌動(dòng)蛋白（-actinin ）, 細(xì)絲蛋白（細(xì)絲蛋白（filamin） 和紐蛋白和紐蛋白(vinculin)肌動(dòng)蛋白絲肌動(dòng)蛋白絲通過(guò)通過(guò)整聯(lián)蛋白整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)成分，如與細(xì)胞外基質(zhì)成分，如纖纖連蛋白（連蛋白（fibronectin）之間的連接方式。之間的連接方式。粘著粘著斑斑Focal adhesion黏著斑的作用黏著斑的作用三、通訊連接三、通訊連接(Communicating junctions)間隙連接間隙連接：分布廣泛，幾乎所有的動(dòng)物組織中都分布

21、廣泛，幾乎所有的動(dòng)物組織中都存在間隙連接。存在間隙連接。 化學(xué)突觸化學(xué)突觸：存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式式, 它通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。它通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。胞間連絲胞間連絲：高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互高等植物細(xì)胞之間通過(guò)胞間連絲相互連接連接,完成細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。完成細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)。 胞間連絲結(jié)構(gòu)胞間連絲結(jié)構(gòu) 胞間連絲的功能胞間連絲的功能1、間隙連接（、間隙連接（gap junction）間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為23nm 。 連接子連接子(connexon) 是間隙連接的基本單位。是間隙

22、連接的基本單位。 每個(gè)連接子由每個(gè)連接子由6個(gè)個(gè)connexin(接合素，聯(lián)接蛋白接合素，聯(lián)接蛋白)分分子組成。子組成。 連接子中心形成一個(gè)連接子中心形成一個(gè)直徑約直徑約1.5nm的孔道的孔道。 連接單位由兩個(gè)連接子對(duì)接構(gòu)成。連接單位由兩個(gè)連接子對(duì)接構(gòu)成。 注射染料實(shí)驗(yàn)證明間隙連接可允許分子量小于注射染料實(shí)驗(yàn)證明間隙連接可允許分子量小于1.0KD的分子通過(guò)，但通透性是可調(diào)節(jié)的。的分子通過(guò)，但通透性是可調(diào)節(jié)的。 A model of a gap junction. The drawing shows the interacting plasma membranes of two adjacent

23、 cells. The apposed lipid bilayers (red) are penetrated by protein assemblies called connexons (green), each of which is thought to be formed by six identical protein subunits (called connexins). Two connexons join across the intercellular gap to form a continuous aqueous channel connecting the two

24、cells. Gap junctions as seen in the electron microscope. Thin-section (A) and freeze-fracture (B) electron micrographs of a large and a small gap junction between fibroblasts in culture. In (B) each gap junction is seen as a cluster of homogeneous intramembrane particles associated exclusively with

25、the cytoplasmic fracture face (P face) of the plasma membrane. (From N.B. Gilula, in Cell Communication R.P. Cox, ed., pp. 1-29) 間隙連接的蛋白成分間隙連接的蛋白成分 已分離已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白余種構(gòu)成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族屬同一蛋白家族, 其分子量其分子量2660KD不等；不等； 連接子蛋白具有連接子蛋白具有4個(gè)個(gè)-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。族最保守的區(qū)域。 連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都比較保守連接子蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)都比

26、較保守, 并有相似的抗并有相似的抗原性。原性。 不同類型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接不同類型細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，間隙連接的孔徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。的孔徑與調(diào)控機(jī)制有所不同。間隙連接的主要功能間隙連接的主要功能（1）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用l間隙連接能夠允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過(guò)是細(xì)胞間代謝間隙連接能夠允許小分子代謝物和信號(hào)分子通過(guò)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(shí)。代謝偶偶聯(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(shí)。代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細(xì)胞群體的生物學(xué)功能方面,可能起更重要的作用可能起更重

27、要的作用（2）間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過(guò)程中的作用）間隙連接在神經(jīng)沖動(dòng)信息傳遞過(guò)程中的作用l電突觸電突觸(electronic junction) 快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間信號(hào)通訊。間隙連快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間信號(hào)通訊。間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元群的行為接調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元群的行為 （3）間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過(guò)程中的作用l胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供信號(hào)物質(zhì)的通路胚胎發(fā)育中細(xì)胞間的偶聯(lián)提供信號(hào)物質(zhì)的通路,從而為某一特定從而為某一特定細(xì)胞提供它的細(xì)胞提供它的“位置信息位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。腫瘤，并根據(jù)其位置影響其分化。腫瘤細(xì)胞之

28、間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似細(xì)胞之間間隙的連接明顯減少或消失，間隙聯(lián)接類似“腫瘤抑腫瘤抑制因子制因子”。 間隙連接的通透性的調(diào)節(jié)間隙連接的通透性的調(diào)節(jié)（1）對(duì)小分子的通透能力具有底物選擇性）對(duì)小分子的通透能力具有底物選擇性（2）降低胞質(zhì)中的）降低胞質(zhì)中的pH值值和提高自由和提高自由Ca2+的濃度的濃度都都可以使其通透性降低；間隙連接的通透性也受可以使其通透性降低；間隙連接的通透性也受兩側(cè)兩側(cè)電壓梯度電壓梯度的調(diào)控及細(xì)胞的調(diào)控及細(xì)胞外化學(xué)信號(hào)外化學(xué)信號(hào)的調(diào)控的調(diào)控 Three classes of channel proteins. The postulated relationsh

29、ip between the number of protein subunits and pore diameter. (Adapted from B. Hille, Ionic Channels of Excitable Membranes, 2nd ed. Sunderland, MA: Sinauer, 1992.) A proposed model for how gap-junction channels may close in response to a rise in Ca2+ or a fall in pH in the cytosol. A small rotation

30、of each subunit closes the channel. The model is based on an image analysis of electron micrographs of rapidly frozen tissue in which the structure of gap junction channels in their presumed open state was compared with their structure in a Ca2+-induced closed state. It is possible that a similar me

31、chanism operates in the opening and closing of the gated ion channels discussed in Chapter 11. (After P.N.T. Unwin and P.D. Ennis, Nature 307:609-613) Summary of the various cell junctions found in animal cell epithelia. This drawing is based on epithelial cells of the small intestine. 2、化學(xué)突觸（、化學(xué)突觸（

32、synapsis） 由突觸前膜、突觸后膜、突觸間隙三部分組成由突觸前膜、突觸后膜、突觸間隙三部分組成。 突觸前神經(jīng)元的突起末梢膨大呈球形，稱突觸小體突觸前神經(jīng)元的突起末梢膨大呈球形，稱突觸小體。 突觸小體內(nèi)有突觸小泡，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)。突觸小體內(nèi)有突觸小泡，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)。3、胞間連絲、胞間連絲(plasmodesma)Plasmodesmata. (A) The cytoplasmic channels of plasmodesmata pierce the plant cell wall and connect all cells in a plant together. (B) Each pl

33、asmodesma is lined with plasma membrane common to two connected cells. It usually also contains a fine tubular structure (20-40nm), the desmotubule, derived from smooth endoplasmic reticulum. Plasmodesmata as seen in the electron microscope. (A) Longitudinal section of a plasmodesma from a water fer

34、n. The plasma membrane lines the pore and is continuous from one cell to the next. Endoplasmic reticulum and its association with the central desmotubule can be seen. (B) A similar plasmodesma in cross-section. (Courtesy of R. Overall.)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是相鄰植物細(xì)胞壁上的一個(gè)穿過(guò)細(xì)胞壁的狹窄通道。是相鄰植物細(xì)胞壁上的一個(gè)穿過(guò)細(xì)胞壁的狹窄通道。有管狀的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通

35、過(guò)。因此，通過(guò)胞間連絲，使得相有管狀的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過(guò)。因此，通過(guò)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)交融在一起胞間連絲直徑約胞間連絲直徑約30-60nm30-60nm，允許，允許80080010001000道爾頓以下道爾頓以下的分子滲透的分子滲透。胞間連絲的功能胞間連絲的功能 實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間由信號(hào)介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間由信號(hào)介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運(yùn)，允許分子量小于允許分子量小于800-1000Da的分子通過(guò)，在相的分子通過(guò)，在相鄰細(xì)胞間起通訊作用。鄰細(xì)胞間起通訊作用。 實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的電傳導(dǎo)；實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的電傳導(dǎo)； 在發(fā)育過(guò)程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的

36、改變可以調(diào)節(jié)在發(fā)育過(guò)程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸。植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸。 某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴(kuò)大。絲的有效孔徑擴(kuò)大。第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)表面的粘著分子（表面的粘著分子（cell dhesion molecule，CAM）Organ-specific adhesion of dissociated vertebrate embryo cells determined by a radioactive cell-binding assay. The rate of c

37、ell adhesion can be measured by determining the number of radioactively labeled cells bound to the cell aggregates after various periods of time. The rate of adhesion is greater between cells of the same kind. In a commonly used modification of this assay, cells labeled with a fluorescent or radioac

38、tive marker are allowed to bind to a monolayer of unlabeled cells in culture. 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。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。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。細(xì)胞粘著分子（細(xì)胞粘著分子（CAM）的特征：）的特征： CAM均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架成分相連，均為整合膜蛋白，在胞內(nèi)與細(xì)胞骨架成分相連， 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間，以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)（介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間，以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)（ECM）間）間的相互

39、作用的相互作用 多數(shù)要依賴多數(shù)要依賴Ca2+或或Mg2+才起作用。才起作用。 為糖蛋白。為糖蛋白。CAM的分子結(jié)構(gòu)：的分子結(jié)構(gòu)： （1）胞外區(qū)，）胞外區(qū)，N端部分，負(fù)責(zé)與配體識(shí)別；端部分，負(fù)責(zé)與配體識(shí)別； （2）跨膜區(qū)，多為一次跨膜；）跨膜區(qū)，多為一次跨膜； （3）胞質(zhì)區(qū)，）胞質(zhì)區(qū)，C端部分，與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，端部分，與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的信號(hào)分子相連。或與胞內(nèi)的信號(hào)分子相連。CAM介導(dǎo)細(xì)胞間粘著方式介導(dǎo)細(xì)胞間粘著方式 （1）同親性粘附；）同親性粘附； （2）異親性粘附；）異親性粘附； （3）通過(guò)胞外連接分子相互識(shí)別與結(jié)合。）通過(guò)胞外連接分子相互識(shí)別與結(jié)合。Three

40、 mechanisms by which cell-surface molecules can mediate cell-cell adhesion. Although all of these mechanisms can operate in animals, the one that depends on an extracellular linker molecule seems to be least common. 1、鈣黏蛋白（、鈣黏蛋白（Cadherins）介導(dǎo)細(xì)胞黏著）介導(dǎo)細(xì)胞黏著 同親性同親性黏著，依賴黏著，依賴Ca2+的細(xì)胞粘連糖蛋白。的細(xì)胞粘連糖蛋白。對(duì)。對(duì)胚胚胎發(fā)育中

41、的細(xì)胞識(shí)別、遷移和組織分化以及成體組胎發(fā)育中的細(xì)胞識(shí)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?？椘鞴贅?gòu)成具有主要作用。 類型：類型：E-(epithelial)鈣黏蛋白鈣黏蛋白, N- (neural)鈣黏蛋白，鈣黏蛋白，P-(placental)鈣黏蛋白，鈣黏蛋白， 橋粒鈣黏素。橋粒鈣黏素。 典型鈣黏蛋白典型鈣黏蛋白：具有細(xì)胞黏著和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能：具有細(xì)胞黏著和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 非典型鈣黏蛋白：非典型鈣黏蛋白：介導(dǎo)細(xì)胞黏著功能。介導(dǎo)細(xì)胞黏著功能。CadherinSchematic drawing of a typical cadherin molecule. The extracellu

42、lar part of the protein is folded into five similar domains, three of which contain Ca2+-binding sites. The extracellular domain farthest from the membrane is thought to mediate cell-cell adhesion; the sequence His-Ala-Val in this domain seems to be involved, as peptides with this sequence inhibit c

43、adherin-mediated adhesion. The cytoplasmic tail interacts with the actin cytoskeleton via a number of intracellular attachment proteins, including three catenin proteins. a-catenin is structurally related to vinculin. X represents uncharacterized attachment proteins involved in coupling cadherins to

44、 actin filaments. Distribution of E- and N-cadherin in the developing nervous system. Immuno-fluorescence micrographs of a cross-section of a chick embryo showing the developing neural tube labeled with antibodies against E-cadherin (A) and N-cadherin (B). Note that the overlying ectoderm cells expr

45、ess only E-cadherin, while the cells in the neural tube have lost E-cadherin and have acquired N-cadherin. (Courtesy of Kohei Hatta and Masatoshi Takeichi.) 鈣粘蛋白的作用主要有以下幾個(gè)方面鈣粘蛋白的作用主要有以下幾個(gè)方面 1介導(dǎo)細(xì)胞連接介導(dǎo)細(xì)胞連接: 在成年脊椎動(dòng)物，在成年脊椎動(dòng)物，E-鈣粘素是保持上皮細(xì)胞鈣粘素是保持上皮細(xì)胞相互粘合的主要相互粘合的主要CAM，是黏著帶的主要構(gòu)成成分。橋粒中的鈣，是黏著帶的主要構(gòu)成成分。橋粒中的鈣粘素就是

46、粘素就是desmoglein及及desmocollin。 2參與細(xì)胞分化參與細(xì)胞分化: 鈣粘素對(duì)于胚胎細(xì)胞的早期分化及成體組織鈣粘素對(duì)于胚胎細(xì)胞的早期分化及成體組織（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有重要作用。在發(fā)育過(guò)程中（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有重要作用。在發(fā)育過(guò)程中通過(guò)調(diào)控鈣粘素表達(dá)的種類與數(shù)量可決定胚胎細(xì)胞間的相互作通過(guò)調(diào)控鈣粘素表達(dá)的種類與數(shù)量可決定胚胎細(xì)胞間的相互作用（粘合、分離、遷移、再粘合），從而通過(guò)細(xì)胞的微環(huán)境，用（粘合、分離、遷移、再粘合），從而通過(guò)細(xì)胞的微環(huán)境，影響細(xì)胞的分化，參與器官形成過(guò)程。影響細(xì)胞的分化，參與器官形成過(guò)程。 3抑制細(xì)胞遷移抑制細(xì)胞遷移: 很多種癌組織

47、中細(xì)胞表面的很多種癌組織中細(xì)胞表面的E鈣粘素減少或鈣粘素減少或消失，以致癌細(xì)胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因消失，以致癌細(xì)胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因而有人將而有人將E鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子。鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子。2、選擇素（、選擇素（Selectin）介導(dǎo)細(xì)胞黏著）介導(dǎo)細(xì)胞黏著 屬屬異親性異親性黏著，依賴于黏著，依賴于Ca2+。能與特異糖基識(shí)能與特異糖基識(shí)別并結(jié)合糖蛋白別并結(jié)合糖蛋白，其胞外部分具有，其胞外部分具有凝集素凝集素（lectin）樣結(jié)構(gòu)域。主要參與樣結(jié)構(gòu)域。主要參與白細(xì)胞白細(xì)胞與脈管與脈管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與粘著。之間的識(shí)別與粘著。類型：類型：P(P

48、latelet)選擇素、選擇素、E(Endothelial)選擇選擇素和素和L(Leukocyte)選擇素選擇素。 Selectin The protein-carbohydrate interaction that initiates the transient adhesion of neutrophils to endothelial cells at sites of inflammation. (A) The lectin domain of P-selectin binds to the specific oligosaccharide shown in (B), which is

49、 present on both cell-surface glycoprotein and glycolipid molecules. The lectin domain of the selectins is homologous to lectin domains found on many other carbohydrate-binding proteins in animals; because the binding to their specific sugar ligand requires extracellular Ca2+, they are called C-type

50、 lectins. A three-dimensional structure of one of these lectin domains, determined by x-ray crystallography, is shown in (C); its bound sugar is colored blue. Gal = galactose; GlcNAc = N-acetylglucosamine; Fuc = fucose; NANA = sialic acid. P選擇素：選擇素：貯存于血小板的貯存于血小板的顆粒及內(nèi)皮細(xì)胞的顆粒及內(nèi)皮細(xì)胞的Weibel-Palade小體。小體。炎癥

51、時(shí)活化的內(nèi)皮細(xì)胞表面首炎癥時(shí)活化的內(nèi)皮細(xì)胞表面首先出現(xiàn)先出現(xiàn)P選擇素，隨后出現(xiàn)選擇素，隨后出現(xiàn)E選擇素。它們對(duì)于召集選擇素。它們對(duì)于召集白細(xì)胞到達(dá)炎癥部位具有重要作用。白細(xì)胞到達(dá)炎癥部位具有重要作用。 E選擇素：選擇素：存在于活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面。炎癥組存在于活化的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面。炎癥組織釋放的白細(xì)胞介素織釋放的白細(xì)胞介素I（IL-1）及腫瘤壞死因子）及腫瘤壞死因子（TNF）等細(xì)胞因子可活化脈管內(nèi)皮細(xì)胞，刺激）等細(xì)胞因子可活化脈管內(nèi)皮細(xì)胞，刺激E選選擇素的合成。擇素的合成。 L選擇素：選擇素：廣泛存在于各種白細(xì)胞的表面，參與炎癥廣泛存在于各種白細(xì)胞的表面，參與炎癥部位白細(xì)胞的部位白細(xì)胞的出

52、脈管過(guò)程出脈管過(guò)程。白細(xì)胞表面。白細(xì)胞表面L選擇素分子選擇素分子上的上的sLeA與活化的內(nèi)皮細(xì)胞表面的與活化的內(nèi)皮細(xì)胞表面的P選擇素及選擇素及E選擇選擇素之間的識(shí)別與結(jié)合，可召集血液中快速流動(dòng)的白素之間的識(shí)別與結(jié)合，可召集血液中快速流動(dòng)的白細(xì)胞在炎癥部位的脈管內(nèi)皮上減速滾動(dòng)細(xì)胞在炎癥部位的脈管內(nèi)皮上減速滾動(dòng) 白細(xì)胞凝集反應(yīng)白細(xì)胞凝集反應(yīng) 3 、 免 疫 球 蛋 白 超 家 族 的免 疫 球 蛋 白 超 家 族 的 C A M ( I g -Superfamily，IgSF)介導(dǎo)細(xì)胞黏著介導(dǎo)細(xì)胞黏著 分子結(jié)構(gòu)中具有與免疫球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域的分子結(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。介

53、導(dǎo)超家族。介導(dǎo)同親性細(xì)胞粘著同親性細(xì)胞粘著或介導(dǎo)或介導(dǎo)異親性細(xì)胞粘著，異親性細(xì)胞粘著，不依賴不依賴Ca2+。其中。其中N-CAMs 在神經(jīng)組織細(xì)胞間的粘著在神經(jīng)組織細(xì)胞間的粘著中起主要作用。中起主要作用。N-CAM由單一基因編碼，瑣的拼接方由單一基因編碼，瑣的拼接方式，產(chǎn)生式，產(chǎn)生20余種余種N-CAM。大多數(shù)大多數(shù)IgSF介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和免疫應(yīng)答所需細(xì)胞之間的介導(dǎo)淋巴細(xì)胞和免疫應(yīng)答所需細(xì)胞之間的微積分學(xué)黏著。也介導(dǎo)非免疫細(xì)胞的黏著。微積分學(xué)黏著。也介導(dǎo)非免疫細(xì)胞的黏著。 Schematic drawing of four forms of NCAM. The extracellular par

54、t of the polypeptide chain in each case is folded into five immunoglobulinlike domains (and one or two other domains called fibronectin type III repeats for reasons that will become clear later). Disulfide bonds (shown in red) connect the ends of each loop forming each Ig-like domain.N-CAM4、整聯(lián)蛋白（、整聯(lián)

55、蛋白（Integrins）介導(dǎo)細(xì)胞黏著）介導(dǎo)細(xì)胞黏著 由由 和和 兩個(gè)亞基形成的異源二聚體糖蛋白兩個(gè)亞基形成的異源二聚體糖蛋白?？膳c不?？膳c不同的配基結(jié)合，從而同的配基結(jié)合，從而介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)黏著。介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)黏著。也介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘著也介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘著。多為親異性細(xì)胞粘多為親異性細(xì)胞粘附分子附分子。作用依賴于作用依賴于Ca2或或Mg2+。 質(zhì)膜整合蛋白聚糖質(zhì)膜整合蛋白聚糖(透明質(zhì)酸粘素透明質(zhì)酸粘素hyaladherin ）也也介導(dǎo)細(xì)胞間的粘著。介導(dǎo)細(xì)胞間的粘著。Integrins subunit binds RGD domain on fibronectin su

56、bunit binds calcium Ca2+ necessary for substrate binding細(xì)胞中主要的粘連分子家族細(xì)胞中主要的粘連分子家族細(xì)胞與細(xì)胞細(xì)胞與細(xì)胞連接連接主要成員主要成員Ca2+或或Mg2+依賴性依賴性胞內(nèi)骨架胞內(nèi)骨架成分成分與細(xì)胞連與細(xì)胞連接關(guān)系接關(guān)系鈣粘素鈣粘素選擇素選擇素免疫球蛋白類免疫球蛋白類血細(xì)胞整合素血細(xì)胞整合素E、N、P- 鈣粘素鈣粘素橋粒鈣粘素橋粒鈣粘素P-選擇素選擇素N-細(xì)胞粘著分細(xì)胞粘著分子子 Lb2+-+Actin纖維纖維中等纖維中等纖維Actin纖維纖維粘著帶粘著帶橋粒橋粒 - - -細(xì)胞與基質(zhì)連細(xì)胞與基質(zhì)連接接 整合素整合素 質(zhì)膜蛋白

57、聚質(zhì)膜蛋白聚糖糖約約20種類型種類型 6b4Syndecans+-Actin 纖維纖維中等纖維中等纖維Actin 纖維纖維粘著斑粘著斑半橋粒半橋粒 -與細(xì)胞錨定連接相關(guān)的粘連分子與細(xì)胞錨定連接相關(guān)的粘連分子細(xì)胞連接類細(xì)胞連接類型型粘連分子粘連分子胞外胞外胞內(nèi)某些結(jié)合胞內(nèi)某些結(jié)合蛋白蛋白細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架類型類型 細(xì)細(xì)胞胞與與細(xì)細(xì)胞胞連連接接橋粒橋粒 鈣粘素鈣粘素 desmogleins desmocollins 相鄰細(xì)胞的鈣相鄰細(xì)胞的鈣粘素粘素desmoplakins plakoglobin中等纖維中等纖維粘著粘著帶帶鈣粘素鈣粘素(E-鈣鈣粘素粘素)同上同上VinculinCatenin微絲微絲

58、 細(xì)細(xì)胞胞與與胞胞外外基基質(zhì)質(zhì)連連接接半橋半橋粒粒整合素整合素（ 6 6 4 4）胞外基質(zhì)蛋白胞外基質(zhì)蛋白(基底膜蛋白）基底膜蛋白） desmoplakin-like蛋白蛋白中等纖維中等纖維粘著粘著斑斑整合素整合素 胞外基質(zhì)蛋白胞外基質(zhì)蛋白talinvinculin-actinin 微絲微絲非錨定連接的細(xì)胞粘連分子及其作用部位（深色）非錨定連接的細(xì)胞粘連分子及其作用部位（深色）非錨定連接的細(xì)胞間粘著方式非錨定連接的細(xì)胞間粘著方式示意圖示意圖1.鈣粘素；鈣粘素；2.免疫球蛋白類細(xì)免疫球蛋白類細(xì)胞粘著分子；胞粘著分子； 3.選擇素；選擇素；4.整整合素；合素；5.質(zhì)膜整合蛋白聚糖質(zhì)膜整合蛋白聚糖

59、第三節(jié) 細(xì)胞外基質(zhì)The Extracellular Matrix1、膠原、膠原(collagen) 2、彈性蛋白、彈性蛋白(elastin) 結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)成分3、糖胺聚糖和蛋白聚糖、糖胺聚糖和蛋白聚糖 4、纖連蛋白與層粘連蛋白、纖連蛋白與層粘連蛋白5、基膜與細(xì)胞外被、基膜與細(xì)胞外被6、植物細(xì)胞壁、植物細(xì)胞壁細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)毛細(xì)管毛細(xì)管彈性纖維彈性纖維肥大細(xì)胞肥大細(xì)胞膠原纖維膠原纖維上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞基膜基膜巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞纖維原細(xì)胞纖維原細(xì)胞糖胺聚糖、糖胺聚糖、蛋白聚糖、糖蛋白蛋白聚糖、糖蛋白細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM) ：指緊臨細(xì)胞

60、：指緊臨細(xì)胞膜的細(xì)胞外空間膜的細(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)。的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。膠原膠原纖連蛋白纖連蛋白層粘連層粘連蛋白聚糖蛋白聚糖細(xì)胞外基質(zhì)功能細(xì)胞外基質(zhì)功能 將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織，提供細(xì)胞外網(wǎng)，提供細(xì)胞外網(wǎng)架；具有架；具有支持、連接、保護(hù)、保水、抗壓、支持、連接、保護(hù)、保水、抗壓、營(yíng)養(yǎng)作用營(yíng)養(yǎng)作用。 細(xì)胞對(duì)細(xì)胞對(duì)ECM的產(chǎn)生具決定性作用的產(chǎn)生具決定性作用，構(gòu)成細(xì)胞，構(gòu)成細(xì)胞外的外的微環(huán)境微環(huán)境，影響細(xì)胞的，影響細(xì)胞的形態(tài)、增殖、分化、形態(tài)、增殖、分化、粘著、遷移等，即胞外基質(zhì)參與的粘著、遷移等，即胞外基質(zhì)參與的信號(hào)