細胞信號轉導要求細胞連接與細胞外基質

1、細胞信號轉導要求細胞連接與細胞外基質cell junction and extracellular matrix 【目的要求】1掌握細胞連接的概念和種類；細胞外基質的概念及種類。2熟悉各種細胞連接的結構特點。3了解各種細胞連接存在的部位及功能；細胞外基質的生物學功能。 【教學內容】一、細胞連接的類型和特點（一）封閉連接（二）錨定連接1黏著帶與黏著斑2橋粒與半橋粒（三）通訊連接1間隙連接2化學突觸二、細胞外基質概述1細胞外基質概念2細胞外基質種類3細胞外基質的生物學功能 一、細胞連接的類型和特點細胞是機體結構和功能的基本單位。機體行使的每一項功能都是多個細胞之間甚至多種細胞之間協同作用的結果。細

2、胞間聯系的基本形式接觸型非接觸型細胞連接的概念：在相鄰細胞表面形成的連接結構，以加強細胞的機械聯系和組織的牢固性，同時協助細胞間的代謝活動，這些結構稱為細胞（間）連接。細胞連接的種類種類名稱 封閉連接緊密連接錨定連接連接肌動蛋白黏著帶黏著斑連接中間纖維橋粒半橋粒 通訊連接間隙連接化學突觸細胞連接的概況：（一）封閉連接（occluding junction）即緊密連接（tight junction），又稱閉鎖小帶（zonula occludens）。存在部位：各種上皮細胞管腔面細胞間隙頂端。分布：消化道上皮、膀胱上皮、腦毛細血管內皮以及睪丸支持細胞之間等。緊密連接的電鏡圖 ：結構特點及形成：相鄰

3、細胞膜形成24個點狀融合，形成一條封閉帶，融合處細胞間隙消失。相鄰細胞由跨膜連接糖蛋白組成對合的封閉鏈稱嵴線，嵴線相互交聯封閉了細胞之間的空隙。 緊密連接的模式圖功能：封閉上皮細胞的間隙，防止可溶性物質的反滲，保證機體內環(huán)境的相對穩(wěn)定 。隔開細胞膜兩端不同功能的轉運蛋白，保證物質運轉的方向性。 機械性細胞連接。（二）錨定連接 (anchoring junction)1. 黏著帶與黏著斑（1）黏著帶(adhesion belt)，又稱中間連接(intermediate junction)。存在部位：呈帶狀環(huán)繞細胞頂部，位于上皮細胞的緊密連接下方 。分布：在上皮細胞間和心肌細胞間多見。黏著帶的電鏡

4、圖 ：結構特點及形成：相鄰細胞間有約1520nm的間隙，間隙中有一種稱鈣黏素（cadherin）的跨膜連接糖蛋白，與質膜內側的幾種附著蛋白結合。相鄰細胞中的肌動蛋白絲束通過鈣黏素和附著蛋白編織成了一個廣泛的網絡，把相鄰細胞聯合在一起。 黏著帶的模式圖 功能：有黏著作用；保持細胞形狀；傳遞細胞收縮力。（2）黏著斑（adhesion plaque） 位于細胞與細胞外基質間，通過整合素（integrin）把細胞中的肌動蛋白束和基質連接起來。它與黏著斑的區(qū)別：是黏著斑結構的一半；穿膜連接蛋白為整合素。 2. 橋粒與半橋粒（1）橋粒（desmosome） 存在部位：在上皮細胞黏著帶的下方間隙頂端。分布：

5、易受摩擦的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復層鱗狀上皮細胞之間和心肌中 。橋粒的電鏡圖 ：結構特點及形成：相鄰細胞間有30nm的間隙，形成一種紐扣狀的結構。相鄰細胞中的中間纖維通過細胞質斑和膜間隙內的鈣粘素構成了穿胞細胞骨架網絡 。 橋粒的模式圖功能：橋粒是最牢固的一種細胞連接，起固定和支持作用。（2）半橋粒（hemidesmosome） 在結構上類似橋粒，位于上皮細胞基面與基膜之間。它與橋粒的區(qū)別：是橋粒結構的一半；穿膜連接蛋白為整合素；細胞內的附著蛋白為角蛋白。 （三）通訊連接（communicating junction）1. 間隙連接（gap junction） 分布：除骨骼肌細胞及循

6、環(huán)血細胞外的細胞之間。間隙連接的電鏡圖結構特點及形成：在連接處相鄰細胞間有24nm的縫隙，在間隙與兩層質膜中有大量蛋白質顆粒，是構成間隙連接的基本單位，稱連接子（connexon），由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞而成，直徑8nm，中心形成一個直徑約的孔道。間隙連接的模式圖功能：1. 代謝偶聯：小分子代謝物和信號分子可通過連接子的通道，由一個細胞進入相鄰的另一個細胞。2. 電偶聯：無須依賴神經遞質或信息物質即可將一些細胞的電興奮活動傳遞到相鄰的細胞。 3. 參與細胞分化：胚胎發(fā)育的早期，細胞間通過間隙連接相互協調發(fā)育和分化。 2. 化學突觸（synapse） 存在部位：可興奮細胞間 。作用

7、：通過釋放神經遞質來傳導興奮。 組成：突觸前膜(presynaptic membrane)突觸后膜(postsynaptic membrane)突觸間隙(synaptic cleft)化學突觸的電鏡圖結構特點及形成：突觸小體內有許多囊泡，稱突觸小泡(synaptic vesicle)，內含神經遞質。當神經沖動傳到突觸前膜，突觸小泡釋放神經遞質，為突觸后膜的受體接受（配體門通道），引起突觸后膜離子通透性改變，膜去極化或超極化。 化學突觸的模式圖二、細胞外基質(一）細胞外基質概述1. 概念細胞外基質（extracellular matrix，ECM）是指由細胞分泌的，位于上皮或內皮細胞下層和結締組

8、織細胞周圍，為組織、器官提供力學支持和物理強度，并對細胞的黏附、遷移、增殖和分化等活動以及胚胎發(fā)生等產生影響的物質。 細胞外基質上皮組織的細胞外基質：2. 細胞外基質種類（1）膠原（collagen）是由多種糖蛋白分子組成的家族。（2）蛋白多糖（proteoglycan）由一個核心蛋白分子與多個糖氨多糖側鏈結合而成的大分子復合物。通過其分子篩形成基質防御屏障。1）硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS）由葡萄糖醛酸與N-乙酰半乳糖胺通過-1,3連接構成基本的重復單位。第4或6位硫酸化。 2）硫酸皮膚素（dermatan sulfate）含有一個或多個艾杜糖酸殘基的硫酸軟骨素鏈

9、。3）硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）由葡萄糖醛酸與N-乙酰葡糖胺通過-1,4連接，兩個殘基可在O-或N-位點上發(fā)生廣泛的硫酸化修飾。4）硫酸角質素（keratan sulfate）半乳糖與N-乙酰葡糖胺通過-1,4連接，每個殘基的第6位上發(fā)生硫酸化修飾。5）透明質酸（hyaluronan，HA）數量不定的多聚體葡糖酸與N-乙酰葡糖胺通過-1,3連接構成。（3）糖蛋白（glycoprotein）黏附性糖蛋白：與細胞的黏附及遷移有關。骨相關基質糖蛋白：調節(jié)離子濃度。彈性蛋白相關糖蛋白：在彈性蛋白的沉積過程中具有重要影響。3. 細胞外基質的生物學功能（1）機械支持功能細胞外基質

10、是構成基膜和結締組織及各種器官被膜的主要成分，具有維持機體結構的完整性和為機體提供支架結構的作用。（2）參與細胞黏附與遷移細胞外基質分子中的細胞黏附位點與細胞膜上的相應的受體特異性結合，觸發(fā)跨膜信號轉導，對細胞的基因表達及細胞表型和功能產生影響。整合素（3）參與細胞增殖與分化某些類型的細胞外基質如成纖維細胞生長因子具有促有絲分裂原的功能，通過促進層粘連蛋白的合成與釋放，進一步刺激神經細胞的增殖與分化。(二）膠原（collagen）1. 膠原的分子生物學2. 膠原生物合成的特殊性翻譯后加工和修飾：Pro、Lys羥基化羥賴氨酸糖基化Tyr硫酸化二硫鍵的形成鏈間組合等3. 膠原的生物學功能主要是支持

11、和抗拉力。(三）纖連蛋白（fibronectin，FN）1. 纖連蛋白的分子生物學2. 纖連蛋白的生物學功能（1）參與細胞的黏附與遷移細胞的黏附與遷移是細胞與細胞外基質進行特異性識別、結合與作用的結果，這在胚胎發(fā)育、組織形成、損傷修復和腫瘤細胞的浸潤中起重要作用。（2）纖連蛋白與心血管系統(tǒng)FN在心血管系統(tǒng)的正常發(fā)育、正常生理機能的維持中起重要作用，并且與心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展之間也有極為密切的聯系。（3）纖連蛋白與結締組織衰老性疾病結締組織衰老性疾病以動脈粥樣硬化、骨質疏松以及骨關節(jié)炎等最為常見。這些結締組織的變化主要影響蛋白多糖和膠原網絡，FN的質和量的改變也與之有關。（4）纖連蛋白與腫瘤轉

12、移(四）層粘連蛋白（laminin ，LN ）1.層粘連蛋白的分子生物學2. 層粘連蛋白的生物學功能基底膜的主要組成成分；細胞黏附功能；促進大多數類型細胞的生長；在形態(tài)學發(fā)生中有重要作用；對腫瘤的生長與轉移有促進作用。(五）彈性蛋白（elastin）1. 彈性蛋白的分子生物學2. 彈性蛋白的生物學功能形成彈性纖維。借助其彈性回縮作用，在維持呼吸和血壓，保持持續(xù)的血液灌注以及皮膚的彈性等方面有重要意義；促進細胞黏附。(六）親玻粘連蛋白（vitronectin）1.親玻粘連蛋白的分子生物學2.親玻粘連蛋白的生物學功能通過與膜上相應的受體結合，在細胞黏附、細胞遷移、補體結合、凝血鏈式反應、纖維溶解反

13、應、止血、腫瘤轉移、神經元軸突生長等過程中都具有十分重要的作用。(七）粘結蛋白（entactin）1. 粘結蛋白的分子生物學2. 粘結蛋白的生物學功能主要與基底膜各種蛋白分子結合，在基底膜的形成過程中具有十分重要的作用；對細胞功能進行調節(jié)，在血管形成、損傷的修復、肝纖維化的發(fā)生、細胞的黏附及遷移以及腫瘤細胞的外向侵襲等過程中有重要意義。(八）串珠聚糖蛋白（perlecan）1.串珠聚糖蛋白的分子生物學 2.串珠聚糖蛋白的生物學功能與基膜中的膠原和層粘連蛋白作用，構成基膜的基本結構；因其帶負電荷，使基膜具有電荷選擇性超濾功能；介導細胞間的黏附，參與細胞之間的相互作用。(九）凝血酶應答蛋白（thrombospondin，TSP）是指血小板顆粒受到凝血酶刺激后釋放的一種細胞外基質蛋白。1.凝血酶應答蛋白的分子生物學2. 凝血酶應答蛋白的生物學意義介導細胞的黏附、擴散與遷移；抑制體內新血管形成；對細胞內骨架重排有一定作用；在止血過程中具有十分重要的作用；參與損傷修復。(十）馮威勒布蘭德因子（vonWillebrand factor，vWF）1. 馮威勒布蘭德因子的分子生物學2. 馮威勒布蘭德因子的生物學功能在血管損傷處誘導血小板黏附和血栓形成，同時與凝血因子前體結合成- vWF復合物，誘發(fā)止血過程；與腫瘤細胞的黏附