细胞表面及其特化结构

细胞表面的特化结构
质膜常带有许多特 化的附属结构。如：微 绒毛、褶皱、纤毛、鞭 毛等等，这些特化结构 在细胞执行特定功能方 面具有重要作用。由于 其结构细微，多数只能 在电镜下观察到。
微绒毛
细胞表面伸出的细长指 状突起，广泛存在于动物细 胞表面，直径约为0.1μm。 微绒毛的存在扩大了细胞的 表面积，有利于细胞同外环 境的物质交换，如小肠上的 微绒毛。肿瘤细胞对葡萄糖 和氨基酸的需求量都很大， 因而大都带有大量微绒毛。
人气管上皮细胞表面的纤毛 细菌表面的鞭毛
细胞表面的一种特化结构---细胞连接
相邻细胞表面形成的各种连接装置 ——细胞连接（cell junction)
细胞连接(cell junction）
定 义：各种组织中的细胞按一定的排列方式互相接触,
相邻细胞表面形成的各种连接装置。 人 小 肠 壁 示 意 图
细胞连接的类型
类型 封闭连接 锚定连接
通讯连接
结构分类
主要特征
主要分布
紧密连接
黏合连接 黏合带 黏着斑
桥粒连接 桥粒 半桥粒
相邻细胞膜形成封闭链
肌动蛋白纤维参与锚定 细胞与细胞连接
细胞与外基质连接
上皮细胞、脑微 血管内皮细胞
上皮细胞 上皮细胞基部
中间纤维参与锚定 细胞与细胞连接 细胞与外基质连接
心肌细胞、上皮细胞 上皮细胞基部
微绒毛、褶皱、内褶、纤毛、鞭毛等。 • 细胞连接
1.紧密连接 2.锚定连接 3.通讯连接 • 细胞粘附分子
钙tegrins家族
由和两个亚基形成的异源 二聚体糖蛋白。人体细胞中已 发现24种链和9种链，它们 相互配合形成不同的二聚体整 合素，可与不同的配基结合， 从而介导细胞与基质、细胞与 细胞之间的粘着。
小结
• 细胞表面的结构 细胞膜，细胞外被，膜下溶胶层，细胞连
接和细胞表面的特化结构。 • 细胞表面的特化结构
主要包括：
E- Cadherins(epithelial) N- Cadherins(neural) P- Cadherins(placental)
Selectin
• 异亲性依赖于Ca2+ • 能与特异糖基识别并相结合的糖蛋白 • 胞外部分具有凝集素样结构域(lectin-like domain) • 主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识别与粘着
黏合带 桥粒
间隙连接 黏着斑
进一步学习的阅读资料
细胞连接专业网站：/ 相应的综述文章：
1. Macara, I. G. et al. 2006. Closing the GAP between polarity and vesicle transport. Cell 125: 419-421. 2. Maeda S, et al. 2009. Structure of the connexin 26 gap junction channel at 3.5 A resolution. Nature 458(7238):597-602. 3. Kawasaki A, et al. 2009. Modulation of connexin 43 in rotenone-induced model of Parkinson's disease. Neuroscience 160(1):61-68. 4. Freidin M, et al. 2009. Connexin 32 increases the proliferative response of Schwann cells to
neuregulin-1 (Nrg1). Proc Natl Acad Sci U S A. 106(9):3567-72 5. Jiang, J. X. & Gu, S. 2005. Gap junction- and hemichannel-independent actions of connexins. Biochim. Biophys. Acta 1711: 208-214.
巨噬细胞表面的皱褶
纤毛和鞭毛
纤毛（cilia）和鞭毛 （flagella）是细胞表面伸出 的条状运动装置。二者都来源 于中心粒，由9+2微管构成。 有的细胞靠纤毛（如草履虫） 或鞭毛（如精子和眼虫）在液 体中穿行；如气管和输卵管上 皮细胞的表面纤毛，虽然细胞 本体不动，纤毛的摆动可推动 物质越过细胞表面，进行物质 运送。
细胞粘附
细胞粘附分子——细胞之间或细胞与细胞外基质之间相互结合 并起粘附作用的跨膜糖蛋白。
如：神经细胞粘附分子(N-CAM)； 肝细胞粘附分子(L-CAM)。 特点：均为整合膜蛋白，在胞内与细胞骨架成分相连；
多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。
同类分子间结合
通过连接分子粘着
异嗜性粘着
细胞粘附的三种机制
connexon
细胞表面连接子扫描电镜图
间隙连接的结构组成
连接子 由6个连接子蛋白组成
相邻细胞间两个连接子对接形成通道
连接子蛋白
四次跨膜蛋白，种类多于20种 组织细胞特异性：心肌细胞为Cx43
传导细胞为Cx40
连接子的类型及对接方式
异源连接子：由不同的连接子蛋白构成
同源连接子：由6个相同的连接子蛋白构成
间隙连接的功能
加强细胞机械连接 介导细胞之间通讯
代谢偶联：亲水性通道 离子偶联：离子通道
离子
离子
例子 间隙连接介导细胞通讯参与心脏有节律按次序收缩与舒张
间隙连接新功能的发现
间隙连接蛋白的粘附功能
神经迁移 肿瘤细胞转移？
化学突触 chemical synapse
肌动蛋白纤维 中间纤维
半桥粒
紧密连接
粘附分子的主要类型
钙粘素家族 （Cadherins） 选择素（Selectin） 免疫球蛋白超家族 (Ig-Superfamily，IgSF) 整合素家族 （Integrins）
Cadherins 家族
• 50多个成员的糖蛋白家族 • 属同亲性依赖Ca2+的细胞粘连糖蛋白 • 对胚胎发育中的细胞识别、迁移和组织分化以及成体 组织器官构成具有主要作用
运动迁移，物质转运，信号转导，衰老病变等。
细胞外被
糖单位
脂双层
胞质溶胶
细胞识别
细胞与细胞之间相互辨认和鉴别。
举 例： 受精（结合素）；
巨噬细胞吞噬衰老的红细胞（唾液酸失去）； 抗原提呈细胞激活T细胞（细胞表面分子）。
接触抑制
体外培养的正常细胞,当贴壁生长成单层，细胞到达一 定密度相互接触时，细胞表面糖基转移酶活性增强，细胞外 被糖基化作用加快，糖链接触延伸，使细胞表面许多反应受 到遮蔽，抑制表面调节装置（膜受体——溶胶层的微丝和微 管）的功能活动，细胞的生长和增殖受到抑制。
细胞表面及其特化结构
细胞表面(cell surface)
定 义：包围在细胞质外层的复合的结构体系和多功能体系，是
细胞之间或细胞与环境相互作用并产生各种复杂功能的部位。
细胞表面的结构和功能
结 构: 细胞膜，细胞外被，膜下溶胶层，细胞连接和细胞表
面的特化结构(如鞭毛，纤毛，微绒毛，细胞内褶)。
功 能: 支持保护，细胞识别，细胞粘附，免疫应答，
结构分类结构分类主要特征主要特征紧密连接紧密连接锚定连接锚定连接黏合连接黏合连接黏合带黏合带黏着斑黏着斑桥粒连接桥粒连接桥粒桥粒半桥粒半桥粒通讯连接通讯连接间隙连接间隙连接化学突触化学突触相邻细胞膜形成封闭链相邻细胞膜形成封闭链肌动蛋白纤维参与锚定肌动蛋白纤维参与锚定细胞与细胞连接细胞与细胞连接细胞与外基质连接细胞与外基质连接中间纤维参与锚定中间纤维参与锚定细胞与细胞连接细胞与细胞连接细胞与外基质连接细胞与外基质连接由连接子介导细胞通讯由连接子介导细胞通讯神经突触通讯神经突触通讯封闭连接封闭连接上皮细胞脑微上皮细胞脑微血管内皮细胞血管内皮细胞上皮细胞上皮细胞上皮细胞基部上皮细胞基部心肌细胞上皮细胞心肌细胞上皮细胞上皮细胞基部上皮细胞基部大多数动物组织细胞大多数动物组织细胞神经元和神经神经元和神经肌细胞间肌细胞间主要分布主要分布紧密连接tightjunctions紧密连接示意图锚定连接anchoringjunction上皮组织中的锚定连接黏合带和黏着斑黏合带和黏着斑桥粒半桥粒细胞表面连接子扫描电镜图细胞表面连接子扫描电镜图间隙连接gapjunctionconnexonconnexon动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式间隙连接的结构组成相邻细胞间两个连接子对接形成通道相邻细胞间两个连接子对接形成通道由由66个连接子蛋白组成个连接子蛋白组成连接子连接子四次跨膜蛋白种类多于四次跨膜蛋白种类多于2020种种组织细胞特异性
间隙连接 化学突触
由连接子介导细胞通讯 大多数动物组织细胞
神经突触通讯
神经元和神经-肌细胞间
紧密连接 Tight junctions
紧密连接示意图
锚定连接 anchoring junction
上皮组织中的锚定连接
黏合带和黏着斑
桥粒 半桥粒
间隙连接(gap junction) 动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式
主要包括：
P(Platelet)选择素 E(Endothelial)选择素 L(Leukocyte)选择素
Ig-Superfamily家族
* 分子结构中具有与免 疫球蛋白类似的结构域 的CAM超家族。 * 介导同亲性细胞粘着 或异亲性细胞粘着 * 粘着作用不依赖Ca2+ * N-CAMs 在神经组织细 胞间粘附中起主要作用。
皱褶和内褶
细胞表面有一种扁形突起
，称为皱褶（ruffle）或片足
（lamllipodia）。皱褶在形 态上不同于微绒毛，它宽而扁 ，在巨噬细胞的表面上普遍存 在着皱褶结构，与吞噬颗粒物 质有关。
内褶（infolding）是质膜
由细胞表面内陷形成的结构， 同样具有扩大细胞表面积的作 用。这种结构常见于液体和离 子交换活动比较旺盛的细胞。