內(nèi)蒙古大學(xué)細胞生物學(xué)講義17細胞的社會聯(lián)系

1、第十七章 細胞的社會聯(lián)系第一節(jié) 細胞連接一、封閉連接緊密連接是封閉連接的主要形式，主要存在于上皮細胞之間；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；支持功能。緊密連接嵴線中的兩類蛋白：封閉蛋白，跨膜四次的膜蛋白（60KD）；claudin蛋白家族（現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)15種以上）。 二、錨定連接錨定連接在組織內(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，1、與中間絲相連的錨定連接橋粒(desmosome)：鉚接相鄰細胞，提供細胞內(nèi)中間絲的錨定位點，形成整體網(wǎng)絡(luò)，起支持和抵抗外界壓

2、力與張力的作用。半橋粒(hemidesmosome)：半橋粒與橋粒形態(tài)類似,但功能和化學(xué)組成不同。它通過細胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合素將上皮細胞固著在基底膜上，在半橋粒中，中間絲不是穿過而是終止于半橋粒的致密斑內(nèi)。2、與肌動蛋白纖維相連的錨定連接粘合帶(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)。間隙約1520nm，也稱帶狀橋粒(belt desmosome)。粘合斑(focal adhesion)：細胞通過肌動蛋白纖維與細胞外基質(zhì)之間的連接方式。 錨定連接的結(jié)構(gòu) 構(gòu)成錨定連接的蛋白可分成兩類:細胞內(nèi)附著蛋白(attachment proteins)，將特定的細

3、胞骨架成分(中間絲或微絲)同連接復(fù)合體結(jié)合在一起；跨膜連接的糖蛋白,其細胞內(nèi)的部分與附著蛋白相連，細胞外的部分與相鄰細胞的跨膜連接糖蛋白相互作用或與胞外基質(zhì)相互作用。三、通訊連接 （一）間隙連接：分布廣泛，幾乎存在于所有的動物組織中。 1、間隙連接結(jié)構(gòu)間隙連接處相鄰細胞質(zhì)膜間的間隙為23nm。連接子(connexon)中心形成一個直徑約1.5nm的孔道。2、間隙連接的蛋白成分 已分離20余種構(gòu)成連接子的蛋白,屬同一蛋白家族,其分子量26-60KD不等；連接子蛋白具有4個-螺旋的跨膜區(qū)，是該蛋白家族最保守的區(qū)域。連接子蛋白的一級結(jié)構(gòu)都比較保守,并有相似的抗原性。3、間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機制 （

4、1）間隙連接在代謝偶聯(lián)中的作用允許小分子代謝物和信號分子通過，是細胞間代謝偶聯(lián)的基礎(chǔ)。代謝偶聯(lián)現(xiàn)象在體外培養(yǎng)細胞中的證實。謝偶聯(lián)在協(xié)調(diào)細胞群體的生物學(xué)功能方面起重要作用。（2）間隙連接在神經(jīng)沖動信息傳遞過程中的作用電突觸(electronic junction) 快速實現(xiàn)細胞間信號通訊間隙連接調(diào)節(jié)和修飾相互獨立的神經(jīng)元群的行為。 （3）間隙連接在早期胚胎發(fā)育和細胞分化過程中的作用：發(fā)育中細胞間的偶聯(lián)提供信號物質(zhì)的通路，從而為某一特定細胞提供它的“位置信息”，并根據(jù)其位置影響其分化。腫瘤細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”。（4）間隙連接的通透性是可以調(diào)節(jié)的降低胞質(zhì)中的

5、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)控及細胞外化學(xué)信號的調(diào)控（二）胞間連絲：高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接,完成細胞間的通訊聯(lián)絡(luò)胞間連絲的功能：實現(xiàn)細胞間由信號介導(dǎo)的物質(zhì)有擇性的轉(zhuǎn)運；實現(xiàn)細胞間的電傳導(dǎo)；在發(fā)育過程中，胞間連絲結(jié)構(gòu)的改變可以調(diào)節(jié)植物細胞間的物質(zhì)運輸。 （三）神經(jīng)細胞間的化學(xué)突觸 存在于可興奮細胞之間的細胞連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。第二節(jié) 細胞黏著及其分子基礎(chǔ)一、細胞表面的粘著因子 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著因子所介導(dǎo)的。粘著因子的特征：粘著因子均為

6、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。二、粘連分子類型鈣粘素（Cadherins）；選擇素（Selectin）；免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF)；整合素（Integrins）；質(zhì)膜整合蛋白聚糖也介導(dǎo)細胞間的粘著。1、鈣粘素（Cadherins）屬同親性依賴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。 2、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(Pl

7、atelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Lekocyte)選擇素。 3、免疫球蛋白超家族CAM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。介導(dǎo)同親性細胞粘著或介導(dǎo)異親性細胞粘著但其粘著作用不依賴Ca2+，其中N-CAMs在神經(jīng)組織細胞間的粘著中起主要作用。4、整合素（Integrins）由a和b兩個亞基形成的異源二聚體糖蛋白。人體細胞中已發(fā)現(xiàn)16種a鏈和8種b鏈，它們相互配合形成22種不同的二聚體整合素，可與不同的配基結(jié)合，從而介導(dǎo)細胞與基質(zhì)、細胞與細胞之間的粘著。第三節(jié) 細胞外基質(zhì)一、基本概念（一）細胞外被(cell coat)又稱糖萼(glycocalyx)

8、結(jié)構(gòu)組成：指細胞質(zhì)膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，實際指細胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類分子共價結(jié)合的寡糖鏈。功能：不僅對膜蛋白起保護作用，而且在細胞識別中起重要作用。 （二）細胞外基質(zhì)(extracellular matrix) 結(jié)構(gòu)組成：指分布于細胞外空間,由細胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要功能：構(gòu)成支持細胞的框架，負責(zé)組織的構(gòu)建；胞外基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)及成份的變化,改變細胞微環(huán)境從而對細胞形態(tài)、生長、分裂、分化和凋亡起重要的調(diào)控作用；胞外基質(zhì)的信號功能。（三）真核細胞的細胞外結(jié)構(gòu)（extracellular structures）二、膠原(collagen) 膠原是胞外基質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)成份之一

9、，動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白（總量的30以上）。（一）常見的膠原類型及其在組織中的分布-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；型膠原纖維束, 主要分布于皮膚、肌腱、韌帶及骨中，具有很強的抗張強度；型膠原主要存在于軟骨中；型膠原形成微細的原纖維網(wǎng),廣泛分布于伸展性的組織，如疏松結(jié)締組織；型膠原形成二維網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu),是基膜的主要成分及支架。 （二）膠原及其分子結(jié)構(gòu) 膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原；原膠原是由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結(jié)構(gòu)；原膠原肽鏈具有Gly-x-y重復(fù)序列，對膠原纖維的高級結(jié)構(gòu)的形成是重要的； 在膠原纖維內(nèi)部，原膠原蛋白分子呈1/4交替平行排列，形成周期性橫紋

10、。 （三）膠原的合成與加工 前體a肽鏈在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，并形成前原膠原；前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶作用，分別切去N-末端前肽及C-末端前肽，成為原膠原；原膠原進而聚合裝配成膠原原纖維、膠原纖維。 （四）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)成細胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，細胞外基質(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；在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式,以適應(yīng)特定功能的需要； 膠原可被膠原酶特異降解，而參入胞外基質(zhì)信號傳遞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中。三、氨基聚糖和蛋白聚糖（一）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，二糖單位之一是氨基己糖(氨基葡萄

11、糖或氨基半乳糖)+糖醛酸；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(hyalronic acid)及其生物學(xué)功能透明質(zhì)酸增殖細胞和遷移細胞的胞外基質(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)酸使細胞保持彼此分離,使細胞易于運動遷移和增殖并阻止細胞分化。 （二）蛋白聚糖蛋白聚糖見于所有結(jié)締組織和胞外基質(zhì)及許多細胞表面。蛋白聚糖由氨基聚糖與核心蛋白(core protein)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

12、能：顯著特點是多態(tài)性：不同的核心蛋白組成不同的氨基聚糖；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)。 四、層粘連蛋白和纖粘連蛋白（一）層粘連蛋白(laminin)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)成細胞通過層粘連蛋白錨定于基膜上；層粘連蛋白中至少存在兩個不同的受體結(jié)合部位：與型膠原的結(jié)合部位；與細胞質(zhì)膜上的整合素結(jié)合的Arg-Gly-Asp(R-G-D)序列。層粘連蛋白在胚胎發(fā)育及組織分化中具有重要作用；層

13、粘連蛋白也與腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)。（二）纖粘連蛋白(fibronectin)1、纖粘連蛋白是高分子量糖蛋白（220-250KD）2、纖粘連蛋白的主要功能：介導(dǎo)細胞粘著，進而調(diào)節(jié)細胞的形狀和細胞骨架的組織,促進細胞鋪展；在胚胎發(fā)生過程中，纖粘連蛋白對于許多類型細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胞和其它免疫細胞遷移到受損部位；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。3、纖粘連蛋白分型：血漿纖粘連蛋白是二聚體，由兩條相似的A鏈及鏈組成，整個分子呈V形。細胞纖粘連蛋白是多聚體。 纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產(chǎn)物，每個亞單位由數(shù)個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，RGD三肽序列是為細胞識別的最小結(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，在其細胞外功能區(qū)有與RGD高親和性結(jié)合部位。五、彈性蛋白(elastin)彈性蛋白是彈性纖維的主要成分；主要存在于脈管壁及肺。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：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)。六、植物細胞壁（一）植物細胞壁的功能增加細胞強度，提供支持功能；信息儲存庫的功能：產(chǎn)生多種寡糖素作為信號物質(zhì)，或抵抗病、蟲害，或作為細胞生長和發(fā)育的信號物質(zhì)。 （二）植物細胞壁的組成纖維素分子構(gòu)成纖維素微原纖維，為細胞壁提