第十三章 细胞连接与细胞黏(徐晋).ppt

第十三章,细胞连接与细胞黏附,(cell junction and cell adhesion),内容,第一节 细胞连接,第二节 细胞黏附,细胞连接,(cell junction),：相邻细胞之间、细胞与细胞外基质,之间,在质膜接触区域特化形成的连接结构。,分布：人和动物体内除结缔组织和血液外的各种组织。,功能：加强细胞间的机械联系，维持组织结构的完整性和协调功能。,第一节 细胞连接,概述,间隙连接,化学突触,2.,锚定连接,3.,通讯连接,1.,封闭连接 紧密连接,黏着连接：黏着带、黏着斑,桥粒连接：桥粒、半桥粒,分类：根据 结构和功能特点分三类,功能分类,结构分类,主要特征,主要分布,封闭连接,紧密连接,相邻细胞膜形成封闭索,上皮细胞,锚定连接,黏着连接,肌动蛋白丝参与的锚定连接,黏着带,细胞,-,细胞连接,上皮细胞,黏着斑,细胞,-,细胞外基质连接,上皮细胞基底面,桥粒连接,中间纤维参与的锚定连接,桥粒,细胞,-,细胞连接,心肌细胞、上皮细胞,半桥粒,细胞,-,细胞外基质连接,上皮细胞基底面,通讯连接,间隙连接,由连接子介导细胞通讯连接,大多数动物细胞,化学突触,神经细胞突触通讯连接,神经元和神经,-,肌细胞间,细胞连接的类型,一、封闭连接,(tight junction),（一）紧密连接,1.,分布 广泛分布于各种上皮细胞，环绕每个上皮细胞顶部。,2.,电镜下结构 两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起，特殊的跨膜蛋白排列形成蛋白质颗粒条索，交错成网状。,电镜下紧密连接结构,3,.,分子组成,闭合蛋白（,occludin,）,密封蛋白（,claudin,）,连接黏附分子（,junctional,adhesion molecules,，,JAMs,）,紧密连接模式图,4.,紧密连接的主要功能,（,1,）封闭上皮细胞间隙，保证组织内环境的稳定。,（,2,）形成上皮细胞质膜蛋白与膜质分子侧向扩散的屏,障，维持上皮细胞的极性。,（,3,）将上皮细胞连接成整体的机械连接作用。,紧密连接限制膜脂和膜蛋白的侧向扩散,二、锚定连接,(,anchoring junction,),锚定连接：,是由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的,细胞之间，或细胞与细胞外基质之间的连接。,分布：,广泛分布，如心肌、上皮、子宫颈等。,功能：,形成能够抵抗机械张力的牢固黏合，参与组织器,官形态和功,能的维持，细胞的迁移运动及发育分,化。,锚定连接包括两大类蛋白质：,细胞内锚定蛋白：,一端将特定的细胞骨架成分与连,接复合体相连接，另一端与穿膜黏着蛋白连接。,穿膜黏着蛋白：,胞内区与细胞内锚定蛋白连接，胞,外区域相邻特异的穿膜黏连蛋白或与细胞外基质蛋,白结合。,锚定连接的两类蛋白示意图,分类：,（一）黏着连接：,与肌动蛋白纤维相连的锚定连接。,包括黏着带和黏着斑。,1.,黏着带,分布部位：,位于上皮细,胞顶端紧密,连接的下方,紧密连接,黏着带,肌动蛋白纤维,细胞间隙,(15-20nm),形态特征：,分子结构组成：,穿膜黏着蛋白：钙黏着蛋白,锚定蛋白：,、,、,联蛋白,，黏着斑蛋白等,功能：,使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和跨膜黏连蛋白连成广泛的跨膜网，连接组织为一个坚固的整体。,小肠上皮细胞之间黏着带结构模式图,2.,黏着斑,存在部位：位于上皮细胞基底部,分子组成：,穿膜黏着蛋白：整联蛋白,锚定蛋白：踝蛋白，肌动蛋白，,黏着斑蛋白,等,功能：介导细胞与细胞外基质的黏着；信号传导功能。,黏着斑的结构与功能,(,二,),桥粒连接：,与中间纤维相连的锚定连接。,包括桥粒和半桥粒。,1.,桥粒,(,desmosome,),分布部位：位于上皮细胞黏着带下方，是相邻细胞接触点上一种类似纽扣状结构。,形态特征：相邻细胞呈纽扣状铆连结构。,桥粒的结构,A.,桥粒的电镜照片,B.,桥粒结构模式图,分子组成：,细胞内锚定蛋白：桥粒斑珠蛋白，桥粒斑蛋白,穿膜黏着蛋白：桥粒黏蛋白，桥粒胶蛋白,功能：形成坚韧、牢固的细胞连接。为整个上皮层提供结构上的连续性和抗张性。,2.,半桥粒,(,hemidesmosome,),存在部位：上皮细胞与基底膜之间,形态结构：与桥粒相似,半桥粒结构,A.,半桥粒结构照片,B.,半桥粒结构模式图,分子组成：,锚定蛋白：网蛋白，构成胞质斑，可与细胞内的中间纤维相连。,穿膜黏着蛋白：整联蛋白，与基底膜层黏连蛋白黏附性结合。,功能：把上皮细胞和基底膜连接在一起，防止机械力造成的上皮与下方的组织剥离。,三、通讯连接（,communicating junction,）,通迅连接：,生物体上大多数组织相邻细胞膜上存在特殊通道，以实现细胞间电信号和化学信号的通迅联系，从而完成群体细胞间的合作与协调，这种连接方式为通迅连接。,类型：,间隙连接与化学突触,910nm,细胞膜,细胞间隙,24nm,连接子,跨膜蛋白亚单位,孔 道,1.5nm,（缝隙连接的基本单位）,（一）间隙连接（,gap junction,）,基本结构单位：,连接子,存在部位：,普遍存在于动物组织细胞间,间隙连接,间隙连接的通讯方式：,代谢偶联,：,小分子代谢物和信号分子（分子量小于,1500kD),即可通过缝隙连接的通道，由一个细胞进入与之相邻的另一个细胞。,电偶联：,带电离子通过缝隙连接通道由一个细胞直接进入另一个细胞，使动作电位迅速在细胞之间传播。,功能：,加强相邻细胞之间的连接，介导细胞间的通讯。,（二）化学突触,(,chemical synapse,),特点,：,化学突触介导的细胞通讯，有一个“电信号,-,化学信号,-,电信号”的转换过程，是一种间接而慢速的信息传递形式。,功能：,可兴奋细胞间的连接方式，通过释放神经递质来传导神经冲动。,存在部位：,神经细胞之间及神经细胞与肌细胞的接触部位,化学突触模式图,细胞连接的不同方式,细胞黏附,（,cell adhesion,）,细胞通过黏附分子介导的细胞与细胞或细胞与细胞,外基质之间的黏着。,细胞黏附分子,(,cell adhesion molecular,，,CAM,),一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，介,导细胞,之间或细胞与细胞外基质之间相互结合，并起黏附,作用的一类细胞表面分子。,第二节 细胞黏附,根据分子结构特点及作用方式，可分为四大类：,钙黏着蛋白（,cadherin,）,选择素（,selectin,）,免疫球蛋白超家族（,IgSF,）,整联蛋白（,integrin,）,细胞黏附分子结构组成：,胞外区（,N,端,),：带有糖链较长，与配体识别的部位。,穿膜区：多为一次穿膜的疏水区。,胞内区（,C,端,),：较短，可与质膜下的细胞骨架成分及与胞内的信号转导分子结合，介导细胞之间、细胞与细胞外基质之间的黏着。,细胞黏附分子介导细胞识别与黏着的方式：,同亲型结合：,相邻细胞表面的同种黏附分子间的相互识别与黏着，如钙黏着蛋白。,异亲型结合：,两相邻细胞表面的不同种黏附分子间的相互识别与黏着，如选择素和整联蛋白。,连接分子依赖性结合：,即相邻细胞黏附分子间的通过连接分子中介才能相互识别与黏着。,一、钙黏着蛋白,（,cadherin,）,是一类依赖于,Ca,2+,的同亲型细胞黏附分子。,1.,分类：,主要有,E-,钙黏着蛋白、,N-,钙黏着蛋白、,P-,钙黏着蛋白、,VE-,钙黏着蛋白等。,2.,分子结构,单次穿膜蛋白，由,700750,个氨基酸残基组成,在质膜中常以同源二聚体的形式存在,具有很高的结构同源性,胞外区常折叠成,5,个重复结构域，可结合钙离子，赋予钙黏着蛋白分子刚度和强度，钙离子结合越多，刚性越强。,A.,钙黏着蛋白分子,B.,钙黏着蛋白重复子的三维结构,C.Ca,2+,对钙黏着蛋白的影响,3.,钙黏着蛋白的功能,介导细胞间同亲型细胞黏附,在个体发育过程中影响细胞分化，参与组织器官形成,参与细胞之间稳定的特化连接结构的形成,4.,钙黏着蛋白与疾病,钙黏素功能的丧失在恶性肿瘤中的扩散中起很重要的作用。如缺失,E-,钙黏素可导致上皮性肿瘤的发生。,二、选择素,（,selectin,）,选择素：,是一类依赖于,Ca,2+,的异亲性细胞黏附分,子，能特异性识别其他细胞表面的寡糖链中的特定,糖基。,1.,选择素家族成员,主要有,L-,选择素、,P-,选择素、,E-,选择素等。,2.,选择素的分子结构,单次穿膜蛋白,胞外区由三个独立结构域组成：,N,末端凝集素结构域,：识别特异糖基，参与细,胞之间选择性黏附的重要活性部位,。,表皮生长因子样结构域：,加强分子间黏附,补体结合蛋白结构域：,参与补体系统调节作,用,胞内区可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合。,三,种,已,知,选,择,素,的,结,构,示,意,图,3.,选择素的功能,参与白细胞或血小板与血管内皮的识别，帮助白细胞进入炎症部位。,选择素及整联蛋白介导白细胞迁移,三、,免疫球蛋白超家族（,IgSF,）,是一类结构中含有类似免疫球蛋白的结构域，不依赖于,Ca,2+,的细胞黏附分子。,1,.,IgSF,家族成员,同亲型黏附分子,：,神经细胞黏附分子（,N-CAM,）,血小板,-,内皮细胞黏附分子（,PE-,CAM,）,异亲型黏附分子,：细,胞间黏附分子（,I-CAM,），血,管细胞黏附分子（,V-CAM,）,2.,IgSF,分子结构,胞外区由一个或多个免疫球蛋白（,Ig,）样结构域组成，每个,Ig,结构域均由,90110,个氨基酸残基形成紧密折叠结构，其间有二硫键相连接。,3.,黏附机制,同亲型黏着机制：,N-CAM,及,PE-CAM,。,异亲型黏着机制：,I-CAM,及,V-CAM,等。,4.,Ig,-SF,黏附分子的功能,（,1,）神经细胞黏附分子（,N-CAM,）,胞外区有,5,个免疫球蛋白样结构域,通过同亲型黏着机制与相邻细胞同类分子结合黏附在一起,神经系统的发育、轴突的生长,及突触的形成有重要作用,。,（,2,）血管细胞黏附分子（,V-CAM,）,通过异亲型细胞黏着机制参与细胞黏附。,与白细胞表面的整联蛋白结合，使白细胞沿内皮滚动并固着于炎症部位的血管内皮，发生铺展，进而分泌水解酶而穿过血管壁。,（,3,）细胞间黏附分子（,I-CAM,）,I-CAM,在淋巴系统抗原识别、细胞毒,T,细胞功能发 挥及淋巴细胞的募集方面起重要作用。,内皮细胞,I-CAM,可通过与白细胞表面的整联蛋白分子结合，在炎症反应中发挥作用。,四、整联蛋白,（,integrin,）,又称整合素，是一类依赖,于,Ca,2+,和,Mg,2+,的异亲性细胞黏附因子，介导细胞之间以及细胞与细胞外基质间的相互黏着和识别,，具有联系细胞外部因素与细胞骨架的作用。,1.,整联蛋白的分子结构,由,和,两个亚基形成的异二聚体跨膜蛋白，,和,亚基均由胞外区、跨膜区和胞内区三个部分组成。,胞外区：,球状头部区，是整联蛋白分子与配体结合部位，可通过自身结构域与含有,Arg-Gly-Asp,（,RGD,）三肽序列的细胞外基质成分结合，介导细胞与细胞外基质的黏着，如黏着斑和半桥粒。,胞内区：,可通过胞内的连接蛋白与细胞内的肌动蛋白丝等细胞骨架成分相互作用。,2.,整联蛋白的功能,介导细胞间的相互作用,介导细胞与细胞外基质的相互作用,在信号传递中发挥作用,细胞内部信号可以调控整联蛋白与配体的结合,3.,整联蛋白与医学,利用整联蛋白胞外区具有通过自身结构域识别含有,RGD,三肽序列配体的特性，开辟以配体,-,受体相互作用为基础的疾病治疗的新手段。,血小板整联蛋白与纤维蛋白原结合介导血小板的相互黏附,思考题,1.,试述动物细胞间特化的连接方式及特点。,2.,什么是细胞黏附，细胞黏附分子的分类作用方式和主要功能。,推荐阅读资料,1.,翟中和，王喜忠，丁明孝,.,细胞生物学,.,第三版,.,北京,:,高等教育出版社，,2007,2.,胡以平,.,医学细胞生物学,.,北京,:,高等教育出版社，,2009,3.,王金发,.,细胞生物学,.,北京,:,科学出版社，,2003,4.Alberts B,et al,.Molecular Biology of the Cell M.5,th,ed.NEW,YORK&LONDON:Garland,Publishing,Inc,2008.,Cell,Nature,Science,EMBO,Annual Review of Cell Biology,Trends in Cell Biology,Cell Research,科学通报,中国科学,主要期刊杂志,生物通,,/,生物谷,,/,生物秀,,/,生物谷论,,