第五章 细胞连接和细胞外基

• 控制细胞的分化： 控制细胞的分化：
细胞通过与特定的胞外基质成分作用而发 生分化。 生分化。
• 参与细胞的迁移： 参与细胞的迁移： 可以控制迁移的方向与速度， 可以控制迁移的方向与速度，为迁移提 供脚手架。 供脚手架。 细胞的迁移依赖于细胞的黏附与细胞骨 架的组装。 架的组装。
小 结
• 细胞连接的分类 • 各种连接的分布、特点 各种连接的分布、 • 细胞外基质的主要组成成分及作用
一、细胞连接分类 连接方式分类： （一）连接方式分类： • 紧密连接 • 桥粒、半桥粒 桥粒、 • 中间连接（黏合带、黏合斑） 中间连接（黏合带、黏合斑） • 间隙连接 执行功能分类： （二）执行功能分类：
• 封闭连接（occluding junction）:紧密连接 封闭连接（ junction） • 锚定连接（anchoring junction）:桥粒、粘合带 锚定连接（ junction） 桥粒、 • 通信连接（communicating junction）:间隙连接 junction） 通信连接（
疏水短肽富含甘氨酸和脯氨酸，但无Gly X—Y重 疏水短肽富含甘氨酸和脯氨酸，但无Gly—X Y 富含甘氨酸和脯氨酸 Gly 复结构，不羟化， 复结构，不羟化，有弹性 螺旋短肽富含丙氨酸及赖氨酸 富含丙氨酸及赖氨酸， α-螺旋短肽富含丙氨酸及赖氨酸，分子间交联
2.分布：脉管壁、肺泡、皮肤、 2.分布：脉管壁、肺泡、皮肤、肌腱等组织 分布
成分：钙粘蛋白、 成分：钙粘蛋白、肌动蛋白 紧密连接的下方， 紧密连接的下方，细胞间隙介于紧密连接与 桥粒之间（ － 桥粒之间（15－20nm） ）
2. 黏着斑：细胞与细胞外基质的连接形 黏着斑： 式
成分：整联蛋白、 成分：整联蛋白、肌动蛋白
小肠上皮细 胞黏合带及 其胞内连接 结构
粘着连接与单层上皮细胞管的形成
细胞外基质的生物学作用
不同的细胞外基质对细胞的增殖影响不同
例如： 例如：
成纤维细胞 纤粘连蛋白 层粘连蛋白 快 慢 上皮细胞 慢 快
肿瘤细胞的增殖丧失了定着依赖性
• 决定细胞的形状： 决定细胞的形状：
游离细胞——呈球形； 呈球形； 游离细胞 呈球形 粘附细胞——多种形状； 多种形状； 粘附细胞 多种形状 上皮细胞——极性 上皮细胞 极性
桥粒
半桥粒： 2. 半桥粒：细胞与基底膜之间的连接
特点： 特点：中间纤维中止于致密斑 成分：整联蛋白（ 成分：整联蛋白（ integrin，整合素）、 ，整合素）、 中等纤维
（二）黏合带与黏着斑： 黏合带与黏着斑： 1. 黏合带又称中间连接，位于上皮细胞， 黏合带又称中间连接，位于上皮细胞， 又称中间连接
糖醛酸
N-乙酰葡萄糖胺 乙酰葡萄糖胺
蛋白聚糖
蛋白聚糖
核心蛋白
连接蛋白
透明质酸
硫酸角质素
硫酸软骨素
细胞外基质的生物学作用
物理学作用：连接、支持、保水、 物理学作用：连接、支持、保水、抗压及保护 基本生命活动：全方位的作用， 基本生命活动：全方位的作用，影响细胞的存 活、生长与死亡 定着依赖性：正常真核细胞，除红细胞外， 定着依赖性：正常真核细胞，除红细胞外，大 多需粘附于特定的细胞外基质上， 多需粘附于特定的细胞外基质上，才能抑制 凋亡而存活。 凋亡而存活。 例如： 例如：上皮细胞及内皮细胞一旦离开细胞外基 则会发生程序性死亡。 质，则会发生程序性死亡。
细胞粘着方式： 3. 细胞粘着方式：
（一）钙粘素
依赖于Ca 依赖于Ca2+的同亲型粘连分子
E-钙粘素：上皮细胞 钙粘素： 钙粘素：神经、 N-钙粘素：神经、肌肉细胞 钙粘素：胎盘、 P-钙粘素：胎盘、表皮 VE-钙粘素： VE-钙粘素：血管内皮细胞
（二）选择素 依赖于Ca2+的异亲型粘连分子，参与白细 Ca 的异亲型粘连分子， 胞迁移肿瘤转移 L-选择素：淋巴细胞、白细胞 P-选择素：血小板、内皮细胞 E-选择素：内皮细胞
间隙连接
分子量小于1000-1500Da的物质可以自由通过 分子量小于1000-1500Da的物质可以自由通过 1000
间隙连接的开放与关闭
几种通道蛋白的比较
（二）化学突触（chemical synapse） synapse） 化学突触（
存在部位： 存在部位：神经细胞之间或神经细胞与效 应细胞之间
三、纤粘连蛋白（fibronectin，FN） 纤粘连蛋白（fibronectin，FN）
1. 分类：血浆 、细胞 分类：血浆FN、细胞FN 2．结构：高分子糖蛋白 ．结构： 以二聚体形式存在， 以二聚体形式存在， 亚单位C-端通过二硫键相连 亚单位 端通过二硫键相连 3．功能：介导细胞粘附 ．功能：
封闭连接：以紧密连接为代表， 一、封闭连接：以紧密连接为代表，细胞 膜通过密封线（焊接线）网络相连。 膜通过密封线（焊接线）网络相连。
成分：封闭蛋白、 成分：封闭蛋白、密封蛋白 特点：封闭细胞间隙，限制物质流动,见于皮 特点：封闭细胞间隙，限制物质流动 见于皮 肤、上皮细胞等组织
二、锚定连接：上皮，子宫颈 锚定连接：上皮， （一）桥粒和半桥粒 1. 桥粒：细胞与细胞之间连接的主要结构 桥粒： 特点：扣状结构， 特点：扣状结构，由跨膜连接蛋白通过相邻 两细胞内的中间纤维连接成牢固， 两细胞内的中间纤维连接成牢固，有序的结 构。 成分：钙粘素、 成分：钙粘素、中等纤维
第三节 细胞外基质
细胞外基质（ECM） 细胞外基质（ECM）
成分： 成分：蛋白和多糖
凝胶样物质：氨基聚糖、蛋白聚糖 凝胶样物质：氨基聚糖、 胶原、弹性蛋白： 胶原、弹性蛋白：支架结构 纤维网架： 纤维网架： 层粘蛋白、纤粘蛋白： 层粘蛋白、纤粘蛋白：粘合作用
分布：细胞外、 分布：细胞外、结缔组织
（一）间隙连接（gap junction) 间隙连接（
1. 基本单位 连接子：6个跨膜蛋白亚单位 基本单位— 连接子： 个跨膜蛋白亚单位 横径7.8nm 横径 2. 功能： 功能： （1）代谢偶联：允许小分子物质交流 ）代谢偶联： （2）电偶联：电信号的传输，存在于节律 ）电偶联：电信号的传输， 性舒缩组织 （3）影响胚胎早期发育及细胞分化。 ）影响胚胎早期发育及细胞分化。
早期脊椎中神经管的形成就是一个典型例子
黏着斑与半桥粒结构比较
间
黏合带
细胞之间
黏着斑
细胞与胞 外基质之 间
连接类型 细胞之间
穿膜连接 钙粘素 整联蛋白 E-钙粘素 整联蛋白 蛋白 胞内连接 中等纤维 肌动蛋白 成分 胞内附着 片层珠蛋白、 片层珠蛋白、 α、β、γ-连环蛋白， 连环蛋白， 角蛋白 纽蛋白 蛋白 桥粒斑蛋白
一、胶 原（collagen)：共十多种，占蛋 ：共十多种，
白总量的25-30% 白总量的 （一）分类 肌腱、皮肤、韧带、 Ⅰ型：肌腱、皮肤、韧带、骨骼 Ⅱ型：软骨 血管壁、器官间质、 Ⅲ型：血管壁、器官间质、原纤维网 基膜， Ⅳ型：基膜，呈网状 细胞外周质， Ⅴ型：细胞外周质，无定形
（二）结构
四、层粘连蛋白
（一）层粘连蛋白（laminim）: 基膜主要成分 层粘连蛋白（ ） 1．结构： ．结构： 糖蛋白 轻链（B1、B2链） 轻链（ 、 链 2．功能：细胞与基膜连接的桥梁 ．功能： 基膜—层粘连蛋白 整合素 基膜 层粘连蛋白—整合素（integrin）—细胞 层粘连蛋白 整合素（ ） 细胞 重链（ 链 重链（A链）
隔膜连接
隔膜连接电镜照片
仅存在于无脊椎动物 (From N.B. Gilula, in Cell Communication [R.P. Cox, ed.], pp. 1-29)
通讯连接： 三、通讯连接：
间隙连接: 最为常见， 间隙连接 最为常见，是哺乳动物细胞最普 遍的连接方式. 遍的连接方式 化学触突： 化学触突：神经轴突与效应细胞之间的连接 胞间连丝： 胞间连丝：植物细胞之间的通讯连接
存在形式： 存在形式：胶原纤维 组成单位： 组成单位：胶原原蛋白分子 结构特点：四分之一规则错位， 结构特点：四分之一规则错位，首尾相接 分子结构：Gly—X—Y重复结构 分子结构： 重复结构 Gly： Gly：甘氨酸 脯氨酸（pro） X：脯氨酸（pro） (Hypro)或羟赖氨酸 Y：羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸（Hylys） 羟脯氨酸(Hypro)或羟赖氨酸（Hylys）
第二节 细胞粘附分子
细胞膜上的跨膜糖蛋白 类型： 1. 类型： 钙粘素（cadhelin） 钙粘素（cadhelin） 选择素（selectin） 选择素（selectin） 免疫球蛋白超家族 整联蛋白（integrin） 整联蛋白（integrin） 2. 结构特点： 结构特点： 胞外区长: N胞外区长: N-端 跨膜区：单次跨膜 跨膜区： 胞内区短： 胞内区短：C-端
（三）免疫球蛋白超家族
有免疫球蛋白结构域， 有免疫球蛋白结构域，不依赖Ca2+的粘
连分子 同亲型粘附： CAM、PE同亲型粘附：N-CAM、PE-CAM 异亲型粘附： CAM、 CAM， 异亲型粘附：I-CAM、V-CAM，与整联蛋白粘 附
选 择 素
（四）整联蛋白
依赖Ca 的异亲型粘连分子， 依赖Ca2+的异亲型粘连分子，介 导细胞与细胞之间， 导细胞与细胞之间，细胞与基质之 间的连接 α、β二亚基组成跨膜结构 胞外区含RGD结构，与基膜、 RGD结构 胞外区含RGD结构，与基膜、胶 原、纤粘连分子连接 胞内区：与微丝（肌动蛋白）、 胞内区：与微丝（肌动蛋白）、 中等纤维连接
化学突触
电偶联与 电偶联与 代谢偶联
（三）胞间连丝（plasmadesmata） 胞间连丝（ ）
存在部位： 存在部位： 植物细胞胞之 间 实质是滑面内 实质是滑面内 质网形成的小 质网形成的小 管在两细胞之 间连通
胞间连丝电子显微 结构 (A)纵切面 (A)纵切面 (B)横切面 (B)横切面 (Courtesy of R. Overall.)