第十四章細胞的社會聯(lián)系

1、第十四章 細胞的社會(shhu)聯(lián)系共六十五頁第一節(jié) 細胞(xbo)連接共六十五頁一 細胞連接(cell junction)的功能(gngnng)分類細胞連接即細胞與細胞或細胞外基質(zhì)間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。 封閉連接 緊密連接 錨定連接 間隙連接 通訊(tngxn)連接 胞間連絲 化學突觸 中間纖維相關 橋粒(desmosome) 半橋粒hemidesmosome) 粘著帶(adhesion belt) 粘著斑(focal adhesion)肌動蛋白纖維相關共六十五頁動物上皮中的細胞(xbo)連接共六十五頁二 封閉(fngb)連接主要形式為緊密連接，見于消化道和膀胱上皮、腦毛細血管內(nèi)皮以及(yj)睪丸支

2、持細胞間；電鏡下可見由連接蛋白形成的嵴線， 嵴線中的兩類蛋白：封閉蛋白（occludin）和claudin蛋白家族，皆為4次跨膜的蛋白 連接處相鄰膜間距 2-3 nm共六十五頁緊密連接的功能形成滲漏屏障，起封閉作用，保證了機體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定(wndng)；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；支持功能； 共六十五頁三 錨定(mo dn)連接中間(zhngjin)纖維肌動蛋白橋粒和半橋粒粘著帶和粘著斑共六十五頁錨定連接廣泛存在于上皮組織,心肌(xnj)和子宮頸中結(jié)構(gòu)組成： a)細胞內(nèi)附著蛋白(attachment proteins)： 將細胞骨架與連接蛋白相連 b)跨膜

3、連接糖蛋白：其胞內(nèi)端與附著蛋白相連, 胞外端與相鄰細胞的連接糖蛋白或胞外基質(zhì)相連。共六十五頁1)橋粒(desmosome)：鉚接相鄰細胞，提供胞內(nèi)中間纖維的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡，起支持和抵抗外界壓力與張力(zhngl)的作用。構(gòu)成：骨架蛋白：中間纖維連接蛋白：鈣粘素附著蛋白：片珠蛋白(plakoglobin)或橋粒斑蛋白(desmoplakin)致密斑鈣粘蛋白角蛋白絲連接處相鄰(xin ln)細胞膜間距離 30nm1 橋粒與半橋粒共六十五頁2）半橋粒（hemidesmosome）：與橋粒形態(tài)類似,但結(jié)構(gòu)、功能和化學組成不同(b tn)：只在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為基膜/板；跨膜連接蛋

4、白為整聯(lián)蛋白（integrin）胞內(nèi)附著蛋白為橋粒片蛋白樣蛋白。共六十五頁2 粘著帶與粘著斑1）粘著帶(adhesion belt) ： 位于緊密連接下方,相鄰細胞間形成一個連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。也稱帶狀橋粒(belt desmosome)或中間連接。 主要(zhyo)功能是在細胞膜下方形成一個可收縮的纖維束。肌動蛋白鈣粘素相鄰(xin ln)細胞膜間距離15-20nm連接素共六十五頁 2）粘著斑 (focal adhesion) ： 細胞(xbo)通過肌動蛋白纖維和整聯(lián)蛋白與細胞外基質(zhì)之間的連接方式。 骨架蛋白：肌動蛋白連接蛋白：踝蛋白（talin）、樁蛋白(paxillin)、粘著斑蛋白(vin

5、culin)和張力蛋白(tensin) 附著蛋白：整聯(lián)蛋白共六十五頁四 通訊(tngxn)連接 1 間隙連接1)結(jié)構(gòu)與成分：基本單位為連接子(connexon)，每個連接子有6個亞單位組成，相鄰細胞膜的兩個(lin )連接子對接成一個間隙連接單位，也稱縫隙/縫管連接。共六十五頁2)功能 允許無機鹽離子、糖、氨基酸、核苷酸及維生素等小分子通過，蛋白、核酸、多糖等則不能通過。A)代謝偶聯(lián)：在細胞間交換營養(yǎng)物質(zhì)、中間代謝物和調(diào)節(jié)物; B) 神經(jīng)沖動信息傳遞：間隙連接及其形成的低電阻通路構(gòu)成的電突觸在細胞間快速傳遞動作電位；C)參與(cny)早期胚胎發(fā)育和分化：發(fā)育早期的細胞群內(nèi)，以分泌源為中心，小信

6、號分子通過間隙連接擴散成一定的濃度梯度，依此決定細胞的“位置” ；D)調(diào)節(jié)細胞的正常增殖與分化: 一些生長調(diào)控信號通過間隙連接傳遞.間隙連接減少是細胞癌變的重要特征。共六十五頁電突觸對于某些無脊椎動物和魚類快速準確的逃避反射是十分重要的。對于協(xié)調(diào)(xitio)心臟細胞的收縮，協(xié)調(diào)(xitio)小腸平滑肌的收縮等過程都十分重要。共六十五頁連接子開關(kigun)機制示意圖3)調(diào)節(jié)機制： 其通透性受Ca和 pH調(diào)節(jié)；胞內(nèi)高Ca, 低pH時關閉, 維持細胞的正常(zhngchng)功能.cytoplasmic共六十五頁2 胞間連絲 存在于高等植物細胞(xbo)之間，是由質(zhì)膜穿壁圍成的細胞(xbo)質(zhì)

7、通道，可完成細胞(xbo)之間的通訊聯(lián)絡和物質(zhì)運輸。共六十五頁胞間連絲及其結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖胞間連絲連絲微管細胞壁細胞壁光面(un min)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞膜胞質(zhì)環(huán)帶共六十五頁胞間連絲功能： 細胞(xbo)間通訊； 物質(zhì)運輸； 調(diào)節(jié)細胞膨壓； 細胞分化(分生組織含較多胞間連絲)。通透性： 正常只允許分子量1103D，r 0.7 0.8 nm的小分子通過;通透性可受其他因素調(diào)節(jié)：如煙草花葉病毒運動蛋白P30可增加其孔徑；不同(b tn)發(fā)育期通透性也不同(b tn)，早期可透過更大的分子。共六十五頁3 化學(huxu)突觸是存在于可興奮細胞之間的細胞連接方式，其通過釋放神經(jīng)(shnjng)遞質(zhì)來傳

8、導神經(jīng)(shnjng)沖動。 電信號 化學信號 電信號 共六十五頁神經(jīng)沖動 突觸前細胞膜Ca2+電壓(diny)門通道開放， Ca2+流入前細胞內(nèi) 突觸小泡與質(zhì)膜融合 神經(jīng)遞質(zhì)釋放 突觸后細胞膜上的遞質(zhì)門通道開放 離子流動，改變膜電位,將化學信號轉(zhuǎn)為電信號.神經(jīng)末梢(shn jn m sho)突觸小泡神經(jīng)遞質(zhì)突觸間隙突觸前細胞膜突觸后細胞膜共六十五頁第二節(jié) 細胞表面的粘著(zhn zhe)因子共六十五頁 存在于細胞膜上的一些跨膜蛋白,其胞內(nèi)部分與細胞骨架相連,胞外部分與其他細胞上的粘著因子(ynz)或基質(zhì)結(jié)合, 參與細胞間的識別、粘著以及信號的傳遞等。細胞(xbo)表面的粘著因子共六十五頁1

9、細胞間細胞表面分子的連接(linji)機制同親性連接 一個(y )細胞上的連接分子和另一個(y )細胞上的同種連接分子相連。異親性連接 一個細胞上的連接分子和另一個細胞上的不同連接分子相連。通過胞外連接分子的連接 細胞表面的受體通過分泌的多義連接子相連。同親性連接 異親性連接通過胞外連接分子的連接共六十五頁2 粘連分子的特征 粘連分子均為整合(zhn h)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。共六十五頁1）鈣粘素(cadherins) 為同親性，Ca2+依賴的細胞粘連糖蛋白。 在胚胎發(fā)育中的細胞識別，遷移，組織分化(fnhu)，成體組織器官完整性的維持中起重

10、要作用。質(zhì)膜肌動蛋白3 粘連分子(fnz)類型參與細胞連接：粘著帶和橋粒共六十五頁視網(wǎng)膜細胞肝臟細胞標記細胞和聚集細胞混合 鈣粘素參與的細胞間連接在同種(tn zhn)組織細胞識別中有重要作用。熒光(ynggung)標記細胞共六十五頁2） 選擇素(selectin) 異親性，Ca2+依賴的，能識別(shbi)和結(jié)合特異糖基。 參與血細胞和脈管內(nèi)壁細胞之間的較弱的粘連。糖蛋白糖脂寡糖分子(fnz)血管壁細胞凝集素結(jié)構(gòu)域EGF-like結(jié)構(gòu)域嗜中性粒細胞重復序列選擇素Ca+共六十五頁 3）整聯(lián)蛋白（Integrins） 異二聚體跨膜糖蛋白，由、兩條鏈組成; 參與細胞同基質(zhì)間的粘著; 同配體上的RG

11、D區(qū)域(qy)結(jié)合，其間的親和力和特異性受二價陽離子（類型）的調(diào)節(jié)。二價(r ji)陽離子Ca /Mg/Mn基質(zhì)結(jié)合部位肌動蛋白結(jié)合部位質(zhì)膜共六十五頁整聯(lián)蛋白和胞外基質(zhì)的相互作用導致(dozh)了組織內(nèi)細胞的有序排列共六十五頁整聯(lián)蛋白的作用(zuyng)原理白細胞穿壁到達炎癥部位受損組織釋放化學介質(zhì)血管內(nèi)皮細胞表達選擇素選擇素和白細胞的表面糖抗原形成結(jié)合整聯(lián)蛋白激活血管內(nèi)皮細胞間連接變松散白細胞和內(nèi)皮細胞緊密結(jié)合趨化因子共六十五頁弱粘連 （選擇素）強粘連和外移（整聯(lián)蛋白）選擇(xunz)素和整聯(lián)蛋白參與的淋巴細胞聚結(jié)圖解淋巴(ln b)細胞共六十五頁整聯(lián)蛋白缺乏引起(ynq)的病癥白細胞黏著缺

12、陷病（leucocyte adhesion deficiency ） 2鏈參與形成的整聯(lián)蛋白可使白細胞強有力結(jié)合和穿過感染部位的血管內(nèi)皮細胞（同ICAM相連），缺乏可導致細菌重復感染。病人的中性粒細胞雖正常，但難以穿透血管上皮細胞，且不能留在感染的部位，因此病人易反復(fnf)遭受感染。共六十五頁Glanzmanns disease(血小板無力(wl)癥 ) 3鏈參與形成的整聯(lián)蛋白可讓血小板牢固結(jié)合在纖維蛋白上，以便在出血時形成血凝塊，如缺乏，則受傷時不能有效止血。Von Wiilebrand disease(血管性血友病 ) 患者基因缺陷使血小板膜糖蛋白合成減少、缺乏或質(zhì)量異常，導致血小板聚

13、集、粘附功能障礙、血塊收縮不良。共六十五頁 4）免疫球蛋白超家族的細胞粘著因子（CAM） 具有同免疫球蛋白類似的結(jié)構(gòu)域。 可介導同親性和異親性細胞間連接，非Ca2+依賴(yli)的。 在發(fā)育中起重要作用（如NCAM 缺失可使神經(jīng)細胞不能成束形成神經(jīng)纖維）。共六十五頁P95共六十五頁連接類的細胞粘著(zhn zhe)機制非連接類的粘著(zhn zhe)機制細胞-細胞間細胞-基質(zhì)間鈣粘素整聯(lián)蛋白共六十五頁第三節(jié) 細胞(xbo)外被與細胞(xbo)外基質(zhì)共六十五頁一、細胞(xbo)外被共六十五頁 細胞外被(cell coat)又稱糖萼(glycocalyx)，指與質(zhì)膜中蛋白和脂類結(jié)合并覆蓋在其外表面

14、的一層粘多糖物質(zhì)(wzh)，它林立在細胞表面，是質(zhì)膜的一部分，但有其獨立性。釕紅染色后，電鏡下可見，厚約1020nm。與質(zhì)膜類似于“皮與毛”的關系。 共六十五頁細胞外被的作用： 保護； 細胞識別（選擇素識別糖鏈）和通信； 同細胞表面的抗原性有關。 紅細胞質(zhì)膜上的糖鞘脂是ABO血型系統(tǒng)的血型抗原(kngyun)，糖鏈結(jié)構(gòu)基本相同，其末端的糖基決定血型： N-乙酰半乳糖，A型； 半乳糖，B型； 無這兩種糖基，O型。共六十五頁二、細胞外基質(zhì)共六十五頁 （一）概念：細胞外基質(zhì)(extracellular matrix): 分布(fnb)于細胞外空間，由細胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。其通過與質(zhì)膜

15、中的胞外受體結(jié)合，而同細胞建立相互聯(lián)系。與膜關系不密切 。 廣義的細胞骨架 的一種 功能: 粘連細胞構(gòu)成組織; 在組織中間起網(wǎng)架支持作 用。共六十五頁基膜：動物上皮細胞層基部下方所具有的一薄層細胞外基質(zhì)（40-120nm），由坐落在其上的細胞分泌。功能：隔離、過濾(gul)、組織再生、細胞導游、組織蛋白的結(jié)構(gòu)等。組分：IV型膠原蛋白、肝素、層粘連蛋白和整聯(lián)蛋白等。共六十五頁糖胺聚糖蛋白聚糖纖維蛋白多 糖膠原蛋白彈性蛋白層粘連蛋白纖連蛋白結(jié)構(gòu)作用黏合作用細胞外基質(zhì)（二）細胞外基質(zhì)的組成(z chn)共六十五頁1、糖胺聚糖和蛋白聚糖（1） 糖胺聚糖 (glycosaminoglycan) 組成：由

16、重復的二糖單位構(gòu)成的長鏈多糖(du tn)，一為氨基己糖(氨基葡萄糖/半乳糖)，一為糖醛酸。 具高親水性,帶大量負電荷，可吸引大量陽離子，故可吸收大量水分，具有高膨脹壓；共六十五頁類型：透明質(zhì)酸;(由質(zhì)膜中的酶直接從細胞表面聚合出)硫酸軟骨素和硫酸皮膚素；硫酸乙酰肝素(n s)，肝素(n s)；硫酸角質(zhì)素等。（后三種皆為胞內(nèi)合成，分泌到胞外）共六十五頁 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid) 特性 含25000多個二糖單位；含大量親水基團(j tun)，可結(jié)合大量水分, 膨大為自身的104倍。 功能 向外膨脹(png zhng)，產(chǎn)生膨脹(png zhng)壓，賦予組織抗壓力； 組織形態(tài)發(fā)

17、生和修復中賦予細胞遷移性； 在結(jié)締組織中起強化和潤滑作用； 傷口愈合處合成大量透明質(zhì)酸； 發(fā)育中可使細胞保持彼此分離，易于運動遷移 和增殖，阻止細胞分化。重要保濕因子修復凹疤和去皺紋共六十五頁 （2） 蛋白聚糖 (proteoglycan) 由糖胺聚糖與核心蛋白(core protein) 的絲氨酸殘基共價連接(linji)形成的巨分子，見于所有結(jié)締組織和細胞外基質(zhì)及許多細胞表面。糖胺聚糖核心(hxn)蛋白絲氨酸連接四糖共六十五頁軟骨(rung)中的蛋白聚糖結(jié)構(gòu)示意圖透明質(zhì)酸核心(hxn)蛋白連接蛋白糖胺聚糖蛋白聚糖聚合體共六十五頁蛋白聚糖功能：賦予所在組織凝膠樣特性和抗變形能力；可與多種生長

18、因子（FGF、TGF)結(jié)合，是細胞外激素富集和儲存庫，利于激素分子進一步與細胞表面受體結(jié)合，以有效(yuxio)完成信號傳導。共六十五頁2、纖維蛋白(xin wi dn bi)（1） 膠原(collagen)是胞外基質(zhì)最基本成分，動物體內(nèi)最豐富的蛋白。 類型： 已發(fā)現(xiàn)20種，研究最多的是I-型膠原。(皮膚，肌腱，韌帶)；(軟骨)；（疏松結(jié)締組織）；（形成基膜中二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(jigu)）。分子結(jié)構(gòu)：膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原。原膠原肽鏈的一級結(jié)構(gòu)具有Glyxy重復序列，x常為脯氨酸(Pro)，y常為羥脯氨酸(Hypro)或羥賴氨酸(Hylys)。共六十五頁功能(gngnng)： 強剛性及抗張

19、力；胞外基質(zhì)骨架；同胞外基質(zhì)中的其他組分結(jié)合形成復合體。 膠原纖維的缺陷可引起疾病。 共六十五頁前鏈合成(hchng)選擇(xunz)Lys, pro羥基化選擇羥Lys糖基化三條前鏈自裝配分泌泡細胞膜前膠原分子原膠原原膠原纖維原膠原纖維聚集成膠原纖維前肽切割自裝配膠原原纖維形成過程及在細胞內(nèi)和細胞外的變化合成共六十五頁（2） 彈性(tnxng)蛋白(elastin)存在于脈管壁及肺，及皮膚、肌腱和疏松結(jié)締組織中。構(gòu)象成無規(guī)則卷曲狀，通過Lys鉸鏈成網(wǎng)狀；彈性纖維(xinwi)與膠原纖維(xinwi)共同存在，分別賦予組織以彈性及抗張性。彈性纖維的拉伸共六十五頁3、層粘連(zhnlin)蛋白和纖

20、連蛋白（1） 層粘連蛋白（laminin） 分布：各種動物胚胎及成體(chn t)組織的基膜中。 組成：一條重鏈(A鏈)和兩條輕鏈(B1，B2鏈)構(gòu)成，MW（820KD)。 整連蛋白結(jié)合位IV膠原結(jié)合位蛋白聚糖結(jié)合位共六十五頁層粘連蛋白功能：連接細胞膜上的整連蛋白和膠原/蛋白聚糖；胚胎發(fā)育中最早出現(xiàn)(chxin)的細胞外基質(zhì)蛋白，在組織分化中具有重要作用；與腫瘤細胞轉(zhuǎn)移有關，侵襲性腫瘤細胞表面的層粘連蛋白的受體數(shù)量增多，而且散布于整個瘤細胞表面。介導細胞(xbo)與基膜之間的粘著共六十五頁（2） 纖連蛋白(fibronectin)結(jié)構(gòu)：纖連蛋白是高分子量糖蛋白，含糖4.5- 9.5%；其亞單位

21、(dnwi)MW (250KD),在C端形成二硫鍵，各含多個特異結(jié)構(gòu)域，同整連蛋白等結(jié)合。血漿(xujing)纖連蛋白二聚體V形分子結(jié)構(gòu)示意圖共六十五頁功能：介導細胞粘著；通過信號轉(zhuǎn)導調(diào)節(jié)(tioji)細胞形狀和細胞骨架的組織，促進細胞鋪展；為發(fā)育過程中許多類細胞遷移和分化所必需；促進巨噬細胞等免疫細胞到達受損部位；促進血小板附于血管受損部位形成血凝塊。介導細胞與基質(zhì)(j zh)之間的粘著共六十五頁共六十五頁（三） 植物(zhw)細胞壁組分:由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等構(gòu)成。功能: 為細胞提供(tgng)一個細胞外網(wǎng)架，對細胞起支持作用。纖維素半纖維素果膠質(zhì)胞間層初生壁細胞膜初生細胞壁結(jié)構(gòu)示意圖 半纖維素通過氫鍵將微原纖維(纖維素束)交錯連接成網(wǎng)絡，同果膠質(zhì)組成的網(wǎng)絡共存，為細胞提供抗張力和抗壓力。共六十五頁1.纖維素 由葡萄糖分子以（1-4）糖苷鍵連接起來的線性多聚體分子,聚集成束，形成長的微原纖維(microfibril)。纖維素分子為細胞壁提供了抗張強度。（膠原）2.半纖維素 由木糖、半乳糖和葡萄糖等組成的高度分支的多糖，通過氫鍵(qn jin)與微原纖維連接。其分支利于將微原纖維彼此連接或介導微原纖維與其他基質(zhì)成分(例如果膠質(zhì))連接，提供抗張力。（彈性蛋白）3.果膠質(zhì) 含大量帶負電荷糖,結(jié)合Ca2+等陽離子，高度水化，形成凝膠。同半纖維素橫向連接，參與胞壁網(wǎng)架形成，使胞