细胞连接 与粘附分子
细胞接触与粘附的过程与调控
细胞接触与粘附的过程与调控细胞是构成生命的基本单位，它们能够通过接触和粘附与周围环境相互作用，完成各种生理活动。
在多细胞生物中，细胞之间的接触和粘附是维持组织结构和功能的重要因素。
细胞接触与粘附的调控涉及到多种分子信号和生物化学过程，对于生命的正常发展至关重要。
本文将介绍细胞接触与粘附的过程和调控机制，并阐述相关研究的前沿进展。
一、细胞接触的类型细胞接触是指细胞表面的分子和结构通过相互作用使得两个或多个细胞彼此靠近，传递信号和产生相应的生物学反应。
根据细胞间分子相互作用的类型，可以将细胞接触分为三类：直接接触、细胞-基质接触和细胞-细胞接触。
直接接触是指两个细胞通过胞体直接相互接触的现象。
这种接触常见于细胞共生、感染、分裂及生长等环节。
细胞-基质接触是指细胞通过毛细胞连接（如整合素、纤维连接素等）将表面间质与基质（如胶原蛋白、纤维蛋白等）细胞外基质相接触的现象。
基质决定了细胞的力学特性、形态和功能，细胞从基质中获取到生存所需的脏器刺激、细胞外信号转导和支持。
因此，细胞-基质接触对于细胞的生存和活力维持至关重要。
细胞-细胞接触是指细胞膜表面分子的直接相互作用导致细胞间紧密贴合的现象。
这种接触常见于组织细胞间相互识别、信号传递和各种细胞功能的调控。
其中，细胞-细胞的粘附分子是结合蛋白质的一类受体，可以识别特定的相互作用，完成细胞-细胞的黏合和胞外基质的构建。
二、细胞粘附机制细胞粘附是指分子和结构通过相互作用促使细胞与细胞、细胞和基质间的粘附。
在细胞间相互黏附的过程中，需要依赖纤维素酶对黏附蛋白进行降解，从而释放细胞从黏附中解脱的过程。
1.直接粘附直接粘附是指细胞通过细胞表面的特定分子（例如整合蛋白）、抗原、锚定点等与周围细胞进行黏附。
整合蛋白是一类广泛存在于各种细胞表面的受体和黏附蛋白之一，其结构复杂，可以与多种底物相互作用。
整合蛋白参与了众多的生物过程，如在形成细胞-基质和细胞-细胞之间发挥了重要功能。
细胞粘附分子细胞粘附分子的概念
Mac-1 (CD11b/CD18)
P150/95 (CD11c/CD18) 分别是CR3、CR4型补体受体，参与吞噬 调理作用
（三）血小板糖蛋白组（β3）
IIb／b3主要分布于血小板，介导血小板与 ECM中的FB、FN、VIII因子结合，促进血 小板的粘附和凝集。
v／b3分子分布广泛，可促进白细胞向组 织间质移行
IGSF粘附分子的主要成员、分布及配体
IGSF粘附分子 CD2（LFA-2） CD58（LFA-3）
CD4／CD8 MHCII／I类分子 ICAM-1／2／3
NCAM－1 VCAM－1 B7.1/B7.2
CD28 CTLA－4
分布 T、NK Leu, RBC,EC,EP,F
T APC/有核细胞 DC,EC,EP,M,B,T 神经细胞,NK,T APC,基质细胞,EC APC,活化B细胞
T 活化T细胞
配体 LFA-3 CD2 MHCII／I类分子 CD4／CD8 LFA-1 NCAM－1 VLA－4 CD28,CTLA-4 B7.1/B7.2 B7.1/B7.2
（一）CD4／CD8
CD4为55KD的单链跨膜糖蛋白，胞外有4 个Ig样区，近N端的两个功能区与MHC II 类分子的抗原结合槽区域结合。
三、 Ig超家族(Ig superfamily，IGSF)
该家族成员的胞外区均含有1个以上Ig样结 构域，多为细胞表面成分，也有可溶性分 子，分布广泛，有些是互为受体、配体， 或与其它类别中CAM互为受体、配体，还 有的为受体与配体相同。
它们主要介导细胞间的粘附并传递细胞内 信号，与细胞分化、炎症反应、免疫应答 和淋巴细胞再循环等密切相关。
LFA－1
– 表达： 淋巴细胞、粒细胞、单核细胞（除Mφ外），以CTL的 表达量最丰富。
细胞连接
细胞连接一、封闭连接（一）紧密连接（tight junction）又称封闭小带（zonula occludens），存在于脊椎动物的上皮细胞间（图11-1），长度约50-400nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。
在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质形成的焊接线网络，焊接线也称嵴线（图11-2，3），封闭了细胞与细胞之间的空隙。
上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。
紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成，主要的跨膜蛋白为claudin和occludin，另外还有膜的外周蛋白ZO。
紧密连接的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，从而保证了机体内环境的相对稳定；消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。
后二者分别构成了脑血屏障和睾血屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。
在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮细胞的紧密连接对Na+的渗漏程度比膀胱上皮大1万倍。
图11-1紧密连接位于上皮细胞的上端图11-2兔子上皮细胞的紧密连接（冰冻蚀刻）图11-3 紧密连接的模式图（二）间壁连接（septate junctions）是存在于无脊椎动物上皮细胞的紧密连接（图11-4）。
连接蛋白呈梯子状排列，形状非常规则，连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维。
在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突。
图11-4 间壁连接存在于无脊椎动物二、锚定连接（一）粘合带与粘合斑粘合带（adhesion belt）呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方（图11-5）。
在粘合带处相邻细胞的间隙约15～20nm。
图11-5 粘合带位于紧密连接下方间隙中的粘合分子为E-钙粘素（图11-6）。
在质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起，这些附着蛋白包括：α-，β-，γ-连锁蛋白（catenin）、粘着斑蛋白（vinculin）、α-辅肌动蛋白（α-actinin）和片珠蛋白（plakoslobin）。
细胞粘附名词解释
细胞粘附名词解释
细胞粘附是指细胞通过细胞表面的特化分子相互作用并附着到邻近细胞的过程。
这个过程可以通过细胞表面之间的直接接触（如细胞连接）或间接相互作用发生，其中细胞附着在周围的细胞外基质上，细胞外基质是一种凝胶状结构，含有细胞释放到它们之间的空间中的分子。
细胞粘附发生于细胞粘附分子(CAM)与位于细胞表面的跨膜蛋白之间的相互作用。
跨膜蛋白（transmembrane protein，TP）是一种贯穿生物膜两端的蛋白。
许多跨膜蛋白的功能是作为通道或“装载码头”来实施拒绝或允许某种特定的物质跨过生物膜的运输、进入细胞，同时，也使要废弃的副产品运出细胞。
当对某种分子做出相应时，这些“负责运载”的跨膜蛋白通过特定的折叠和弯曲方式，实现该分子的跨过生物膜的运输。
分子细胞生物学细胞粘附分子及细胞连结
OB-钙粘素 成骨细胞
VB-钙粘素 脉管内皮细胞
desmoglein 桥粒
desmocollin 桥粒
整理课件
6
钙粘素的作用
1．介导细胞连接 E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要
CAM，是粘合带及桥粒中的主要构成成分。
2．参与细胞分化 钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体
组织(尤其是上皮及神经组织)的构筑有重要 作用。
包括：α-，β-，γ-连锁蛋白(catenin)，粘着斑蛋 白(vinculin)、α-辅肌动蛋白(α-actinin)和片珠蛋白 (plakoslobin)等附着蛋白。
◆钙粘素
◆肌动蛋白
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27
粘合斑
粘合斑(adhesion plaque，focal adhesion)位于细胞
与胞外基质间，通过整合素(integrin)把细胞中的肌动 蛋白束和胞外基质连接起来。连接处质膜内侧有附着 蛋白形成盘状胞质斑。
活化的整合素又可失活，导致黏附的细胞相互脱离。
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15
整合素的作用
整合素家族是介导细胞与细胞外基质相互作用的 最主要的分子。
整合素是多数细胞外基质蛋白的受体，能识别、 结合细胞外基质中相应的配体，为细胞黏附提供附着 点，介导细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间的 粘附，使细胞粘在一起，形成一个整体。
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31
（一）间隙连接(gap junction)
间隙连接也称缝隙连接，是细胞通过连接子进行 的细胞连接。 “间隙” 是指相邻质膜间有2～4 nm的 间隙，间隙内有大量微型管道(连接子)，连接细胞的 胞质，允许一些小分子物质直接从一个细胞流入另一 个细胞。
间隙连接存在于脊椎动物的很多成年细胞和正在 发育的细胞中。
细胞粘附分子在生物学中的作用
细胞粘附分子在生物学中的作用细胞粘附分子是一种蛋白质，主要作用是将细胞与周围环境粘附在一起，并促进细胞和细胞之间的黏附。
细胞粘附分子在生物学中扮演着重要的角色，涉及多个方面的细胞活动，如细胞生长、分化、移动、肿瘤侵袭等。
本文将从不同方面探讨细胞粘附分子在生物学中的作用。
1. 细胞黏附及细胞间相互作用细胞粘附分子与细胞膜内的细胞骨架结合，形成所谓的细胞外基质（ECM）与周围环境接触。
这种作用可以保证细胞在外部环境中的定位和连接。
在组织器官的发育、维护和修复中，细胞间的黏附和相互作用非常重要。
例如，在白血球的迁移过程中，协同作用细胞间的黏附分子能够导致白细胞快速移动到损伤部位发挥抗炎反应。
此外，细胞黏附分子如转铁蛋白受体，可以在身体内储存铁元素并将之转运到全身。
2. 细胞信号传导除了作为白血球移动的驱动力之外，细胞黏附分子还可以参与不同细胞中的信号传递。
例如，当细胞外基质与细胞膜上的黏附分子结合时，可以通过激活胞外信号反应激活内在分子，从而促进细胞活动。
细胞信号传递可以直接影响许多基因表达，从而决定细胞活动的命运。
这种作用与肿瘤发展密切相关。
3. 细胞增殖、分裂和转移在自然状态下，细胞黏附分子在细胞增殖和分裂中起着至关重要的作用。
事实上，细胞形态的改变与各过程之间的联系并不明显。
这表明细胞增殖和分裂过程中细胞黏附分子及其许多相关因素的作用非常重要。
例如，在癌症中，细胞与周围环境的缺失导致病理上不稳定的状态，这必然增加了恶性转移的风险。
因此，分子粘附剂可以直接影响肿瘤转移和代表性肿瘤的样本的生长。
结论总之，细胞黏附分子在生物学中的作用非常重要。
它们极大地促进了细胞的生长和黏附，维持并调节着细胞的外部环境，为细胞的正常功能提供了基础。
此外，细胞黏附分子在致病生物中的作用值得深入研究，因此，细胞黏附分子将会在基础和应用生物学研究领域中继续发挥重要作用。
生物中细胞连接的名词解释
生物中细胞连接的名词解释细胞连接是指存在于生物体内的细胞与细胞之间的结构和通道，用于维持细胞之间的相互联系和相互作用。
细胞连接对于生物体的生存和正常功能发挥起着至关重要的作用。
本文将围绕细胞连接的不同类型和功能进行解释，并探讨其在生物体内的重要作用。
一、细胞连接的类型1. 紧密连接（tight junctions）紧密连接是存在于细胞上皮组织中的连接方式，主要通过细胞膜上的蛋白质与蛋白质之间的相互作用而形成。
它们位于细胞膜的顶部，能够有效阻止液体和溶质从细胞之间穿过，确保细胞层的关键阻隔功能。
紧密连接不仅保护内部环境免受致病微生物和有害物质的侵害，还确保细胞内外液体和离子的恰当分布。
2. 缝隙连接（gap junctions）缝隙连接是一种位于动植物细胞之间的通道连接，通过直径为1.5纳米的通道蛋白——纳克病毒蛋白（connexin）连接，形成通过细胞膜的小孔。
这种连接方式使得邻近细胞之间能够直接交换离子、小分子和信号物质，实现细胞之间的快速沟通和协调。
缝隙连接在调控心肌收缩、神经信号传导等生理过程中起着重要作用。
3. 粘附连接（adherens junctions）粘附连接主要由钙依赖性的粘附分子——卡德赫林（cadherin）组成，它们通过钙依赖性的结合与细胞膜上其他细胞的卡德赫林相互作用，建立细胞与细胞之间的黏附连接。
这种连接方式能够将细胞固定在一个特定的位置，并向组织内传递力量，维持组织的结构和稳定。
二、细胞连接的功能1. 细胞结构维持和支持细胞连接通过连接和支持细胞之间的结构骨架，起到保持细胞形态稳定、维持组织结构和发挥组织功能的作用。
例如，粘附连接通过连接细胞膜上的卡德赫林，增强细胞与细胞之间的黏附力量，确保组织密度和结构的稳定性。
2. 细胞间的信息传递细胞连接通过缝隙连接的通道，使得细胞间能够共享和交换信号物质，从而实现细胞之间的快速沟通。
这种信息传递在机体中的许多重要生理过程中起着关键作用，如神经递质的传递、心肌的收缩协调等。
南开大学细胞生物学课件15第15章 细胞连接 6-22 puyue
选择素的三个结构域，通过凝集素结构 强地结合在一起，并从
域而识别细胞外表的糖蛋白及糖脂分子 相邻的内皮细胞进入组
上的糖配体。
织。
（三）免疫球蛋白超家族
某些成员属于CAM。作用不依赖Ca2+ 。 有的介导同亲性粘合，如各种神经粘附分子； 有的介导异亲性粘合，如细胞间粘附分子及 脉管细胞黏附分子，它们的配体分子为整合 素。
‘’
皮肤、肌肉、结缔组织，
常与I型胶原共分布
Ⅳ [a1(IV)]2[a2(IV)] 390nm 网状 C端球型 不形成纤维束 基膜
V [a1(V)]2[a2(V)] 390nm 细纤维 N端球状 大多间隙组织与I型胶原
[a3(V)]3
共分布
VI [a1(VI)][a2(VI)][a3(VI)]150nm 微纤维 N,C端球状， 大多间隙组织与I型
胶原的组装
细胞内发生的事件
通过分子内 交联
分泌到细胞外发生的事件 分子间交联
三链 装配
前胶原 肽酶
装配
装配
前体肽链 三股螺旋前胶原 胶原
胶原原纤维
胶原纤维
分子内交联
分子间交联
由前体肽转配成前胶原时，是通过分子内的交联完成的。而由 胶原装配成胶原原纤维那么是通过分子间交联。分子内交联是 指前胶原的三条链之间的赖氨酸残基的交联，分子间的交联是 指不同前胶原间的赖氨酸交联。分子间的交联使得在胶原的尾 部有一个小的间隙别离。平行排列的分子通过前胶原分子N端 与相邻原胶原分子C端的赖氨酸或羟赖氨酸间形成共价键加以 稳定。
M-钙粘素 R-粘素 Ksp-钙粘素 OB-钙粘素 VB-钙粘素 桥粒芯蛋白 桥粒芯胶黏蛋 白
哺乳动物细胞外表的主要钙粘素分子
主要分布组织 着床前的胚胎、上皮细胞（在带状粘合处特别集中） 胎盘滋养层细胞、心、肺、小肠 胚胎中胚层、神经外胚层、神经系统（脑、神经节）、 心、肺 成肌细胞、骨骼肌细胞 视网膜神经细胞、神经胶质细胞 肾 成骨细胞 脉管内皮细胞 桥粒 桥粒
细胞生物学教程第十一章细胞连接与细胞粘附分子
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
功能： 1、影响细胞分化 2、协调细胞代谢 3、电兴奋传导：神经末 梢间的间隙连接称为电 紧张突触（electrotonic synapses）。
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
Gap junction
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
一、封闭连接
（一）紧密连接
• 存在于脊椎动物的上皮细胞间。也叫zonula occluden • 连接区域具有蛋白质焊接线，也称嵴线，由跨膜细胞粘附
分子构成。 • 相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。 • 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
第一节 细胞连接 cell junction
• 是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。 • 分为三大类，即：封闭连接（occluding junction）、锚定
连接（anchoring junction）和通讯连接（communicating junction）。
各类连接的比较
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
第二节 细胞粘附分子 Cell Adhesion Molecule，CAM
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
• CAM介导细胞与细胞间及细胞与ECM间的相互作用。 • 为糖蛋白、分为五类，分子结构由三部分组成： 1. 胞外区，N端部分，负责与配体识别； 2. 跨膜区，多为单次跨膜； 3. 胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞
Hemidesmosome
细胞生物学教程第十一章细胞连接 与细胞粘附分子
细胞生物化学第11章 细胞连接与细胞粘附
Cell Junction and Cell Adhesion
钙黏着蛋白的结构与功能
A. 一个经典钙黏着蛋白
B. 一个钙黏着蛋白重复子的三维结构
C. Ca2+对钙黏着蛋白的影响
Cell Junction and Cell Adhesion
Cell Junction and Cell Adhesion
1. 选择素的分子结构
单次穿膜糖蛋白；
胞外区由三个独立的结构域组成：
① N-末端凝集素样结构域：识别特异糖基，参与细胞之间选择性黏附的重
要活性部位
② 表皮生长因子(EGF)样结构域
③ 补体调节蛋白（CCP）结构域
具有加强分子间粘附以及 参与补体系统调节等作用。
连接分子依赖性结合（linker-dependent binding）：即相邻 细胞黏附分子通过连接分子中介才能相互识别与黏附。
Cell Junction and Cell Adhesion
细胞间黏附的三种方式（引自Alberts 等，2002）
Cell Junction and Cell Adhesion
第11章
细胞连接与细胞粘附
Cell junction and Cell adhesion
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称为细胞连接。
细胞连接根据其结构和功能特点可分为三大类， 即封闭连接、锚定连接和通讯连接。
细胞连接的类型
一、紧密连接
紧密连接是封闭连接的主要形式，也是人和脊 椎动物体内唯一的一种封闭连接。
桥粒：位于上皮细胞黏合带的下方，是相邻 细胞接触点上一种类似纽扣的结构。桥粒连接处 相邻细胞质膜之间的间隙约30nm。
细胞连接的类型及功能
细胞连接的类型及功能引言：细胞连接是细胞之间进行相互联系和通讯的重要方式，它可以实现细胞的结构稳定性和功能协调性，同时也起到保护和调节细胞内外环境的作用。
本文将介绍细胞连接的主要类型及其功能。
一、紧密连接（Tight junctions）紧密连接是一种位于细胞上皮组织细胞之间的连接形式，通过细胞膜上的蛋白质互相连接而形成。
紧密连接的主要功能是在细胞间形成一个完全密封的屏障，阻止物质在细胞间隙中的自由扩散。
这种连接方式使得细胞上皮组织具有阻挡物质渗透的功能，从而维持组织的完整性和稳定性。
二、间隙连接（Gap junctions）间隙连接是一种通过细胞间的通道连接细胞质的连接方式。
通过这种连接，细胞间可以直接传递离子、小分子和信号分子，实现细胞间的快速沟通和协调作用。
间隙连接在神经系统和心肌细胞等组织中起到重要的作用，使得这些组织能够快速传递电信号和调节心脏收缩。
三、粘附连接（Adherens junctions）粘附连接是一种通过细胞膜上的粘附蛋白相互连接而形成的连接方式。
粘附连接的主要功能是维持细胞之间的结构稳定性，确保细胞能够紧密地连接在一起。
在粘附连接中，细胞膜上的粘附蛋白可以与细胞骨架相互结合，使得细胞间形成一个坚固的连接。
这种连接方式在组织的形成和维持中起到重要的作用。
四、锚定连接（Desmosomes）锚定连接是一种通过细胞膜上的锚定蛋白相互连接而形成的连接方式。
锚定连接的主要功能是增强细胞之间的结构稳定性，使得细胞能够抵抗外界的拉力和压力。
锚定连接在皮肤和肌肉组织等处于受力较大的组织中起到重要的作用，保证了这些组织的正常功能。
五、道路连接（Hemidesmosomes）道路连接是一种通过细胞膜上的连接蛋白相互连接而形成的连接方式。
道路连接的主要功能是将细胞与基底膜连接在一起，确保细胞能够紧密地附着在基底膜上。
这种连接方式在上皮组织和肌肉组织等处于受力较大的组织中起到重要的作用，保证了这些组织的结构稳定性和功能正常。
15细胞极性
既 是 受 体 、 又 是 配 体 ， 即 反 受 体 （ counter receptor）；
既可以是细胞受体，如cadherins，也可以是细胞外 基质受体，如integrins。
3，细胞粘附与细胞粘附分子
3.4, 细胞粘附分子的主要种类: ①钙粘素超家族分子（Cadherin superfamily）：
属感觉纤毛)
光感受器细胞
1根
92+0
无 静止
⑦动迁纤毛 内耳毛细胞
1根
92+0
无 静止
原纤毛（primary cilium）
原纤毛是一种具有“92+0”轴芯的静止纤
毛，普遍存在于脊椎动物的大多数有核细胞 上，每个细胞只有一根原纤毛。
原 纤 毛 的 生 发 以 中 心 粒 （ centriole ） 为 模
主要类型：
微绒毛（microvilli） 长1 m，直径80 nm 听毛：内耳毛细胞上具有30~300根异常粗
大的特化微绒毛即听毛（stereocilia）,其长 度可达5~10 m，并平行排列成内高外低的 弧形。
耳聋的转基因治疗研究。
一、以微丝为支架的特化结构
膜内褶(ivaginations)：骨骼肌细胞的T管
①嗅觉神经元（olfactory neuron） ：6~8
根粗大、弯曲、静止的嗅觉感受器纤毛，其 上布满气味分子受体（odorant receptor）。
②视网膜的光感受器细胞（photoreceptor
cell）：包括连接纤毛及其远端的外节（连 接纤毛为特化的原纤毛，外节由原纤毛远端 变形而成）。
同亲性
②免疫球蛋白超家族细胞粘附分子（IgCAMs）：
细胞粘附分子名词解释
细胞粘附分子1. 介绍细胞粘附分子（cell adhesion molecules，简称CAMs）是一类广泛存在于生物体内的蛋白质，起到细胞与细胞之间或细胞与基质之间相互黏附和相互作用的重要作用。
它们通过参与细胞间的黏附、信号传导、细胞外基质重构等过程，调节多种生物学过程，如组织发育、免疫应答、肿瘤转移等。
2. 结构和分类根据其结构和功能特点，细胞粘附分子可以分为三大类：整合素（integrin）、选择素（selectin）和免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamily）。
这些分子通常由多个亚基组成，并通过不同的结构域实现其功能。
2.1 整合素整合素是一类跨膜受体，由α亚基和β亚基组成。
它们通过连接细胞内的骨架蛋白与外界的基质分子进行相互作用。
整合素在机体中广泛存在，并参与多种重要的生理过程，如血小板聚集、细胞黏附和迁移等。
2.2 选择素选择素是一类单链跨膜蛋白，分为P-选择素、E-选择素和L-选择素等多个亚型。
它们主要参与炎症反应和免疫应答过程中的细胞间黏附。
选择素通过与其配体结合，介导白细胞滚动、粘附和迁移。
2.3 免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族是一类具有相似结构域的蛋白质，包括IgG、IgM、IgA等多种亚型。
这些分子通过其Ig-like结构域参与细胞间的黏附和信号传导。
免疫球蛋白超家族成员在免疫系统中起到重要的作用，如抗原识别、淋巴细胞激活等。
3. 功能和作用3.1 细胞黏附细胞黏附是细胞与细胞之间或细胞与基质之间相互接触并保持连接的过程。
细胞粘附分子通过其特定的配体结合能力，调节细胞间的黏附程度。
细胞黏附不仅参与了组织的构建和稳定，还影响细胞的形态、迁移和信号传导等生物学过程。
3.2 信号传导细胞粘附分子与其配体结合后，可以通过激活多种信号通路来调控细胞的功能。
例如，整合素与基质分子结合后可以激活PI3K/Akt和MAPK等信号通路，影响细胞增殖和存活。
选择素介导的黏附也可以激活下游信号通路，如NF-κB、JNK等，参与炎症反应和免疫应答。
粘附分子和细胞连接
Integrins in normal and malignant cells
Integrin signaling can influence many cell behaviors, including motility, growth and survival.
• Normal cells can only grow and divide on a solid substratum. They will die if placed in suspension cultures------their integrins cannot interact with extracellular substrates and cannot transmit life-saving signals to the interior of the cell.
细胞黏附和细胞连接
Cell Adhesion and Cell Junction
张春梅（email:zhangcm499@)
本章内容
• 概述 • 第一节 细胞黏附 • 第二节 细胞连接
何谓细胞社会性 ？
在生物个体的发生、发育或成体的生命过程中，任何 细胞的生命活动都 非孤立进行的，每个细胞都有其社 会生活，并达到彼此协调一致。
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α 和β两个亚基形成的异二聚体跨膜蛋白，α
和β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。
细胞黏附分子的作用机制与应用
细胞黏附分子的作用机制与应用细胞黏附分子是一类广泛存在于生物体内的蛋白质，它们负责在细胞间、细胞和基质之间进行细胞黏附和黏附分子应答。
细胞黏附分子的作用机制及其在生物医学领域中的应用是生物科技研究中的热点和难点之一。
一、细胞黏附分子的分类按其分子结构和作用方式的不同，细胞黏附分子可分为四大类：整合素、选择素、黏附素和免疫球蛋白超家族（IgSF）黏附分子。
1.整合素整合素是由细胞膜上的蛋白质和外域蛋白组成的一种亚单位膜蛋白复合物，负责将细胞与外界环境连接在一起。
整合素能够识别并结合到细胞外基质内的蛋白质，使细胞形成数目庞大的群体性生长。
2.选择素选择素是一种黏附蛋白，它能够通过在白细胞和内皮细胞表面的相互作用中发挥作用。
选择素可向循环中运动的白细胞提供信号，使其能够定向地进入炎症部位，从而对免疫系统起到重要作用。
3.黏附素黏附素是一种膜结构蛋白质，参与了类似基底膜和上皮细胞等组织的形成。
它在组织内和生物体内分明有不同的作用，如在组织内起粘贴并支持细胞迁移，而在生物体外起着维持细胞外基质的稳定性等作用。
4.IgSF黏附分子IgSF黏附分子是一类包含免疫球蛋白结构域的蛋白质，多带有紫外-可见光谱的氨基酸残基。
在免疫系统中，IgSF黏附分子被认为是黏附分子的重要组成部分。
它们通过与内皮细胞、白细胞和外界环境的结合，调节了细胞信号传递和细胞间的相互作用。
二、细胞黏附分子的作用机制细胞黏附分子的作用机制是复杂的，它涉及多种信号传递途径、多种生物学过程的协同作用。
在许多细胞类型中，黏附分子可通过多种的信号通路实现它的作用，例如：整合素可以通过信号转导通路抑制凋亡过程和上皮-间质转变（EMT）等过程。
以选择素为例，它可与IgSF型粘附分子和P-selectin相互作用。
在粘附的同时，它可使白细胞和内皮细胞，并在下一个步骤中引发细胞抗炎反应。
三、细胞黏附分子的应用基于细胞黏附分子的生物医用领域应用向来引起过人关注，其具有广泛的应用前景。
第10章 细胞连接与细胞黏附
1．参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相 互协调发育和分化。小分子物质即可在一定细胞群范围内，以 分泌源为中心，建立起递变的扩散浓度梯度，以不同的分子浓 度为处于梯度范围内的细胞提供”位置信息”（positional information），从而诱导细胞按其在胚胎中所处的局部位置 向着一定方向分化。 2．协调代谢：在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤 合成核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培养， 则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核酸。如果破坏细胞间的间 隙连接，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。
存在于大多数动 物组织。在连接处 相邻细胞间有2～ 3nm的缝隙，而且 连接区域比紧密连 接大得多，最大直 径可达0.3μm。
间隙连接电镜照片
在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接 的基本单位，称连接子（connexon）。
将大小不同的荧光分
子注入由间隙连接耦 联的两个细胞之一中 去时，小于1200道尔 顿的分子可到另一细
互作用的分子。高等动物的细胞表面黏附分子已发现
上百种，可分为四大家族，两大类： 四大家族：钙黏蛋白、选择素、整联蛋白家族和免疫
球蛋白超家族
两大类：依赖于Ca2+,不依赖于Ca2+。
细胞黏附分子结构
细胞黏附分子都是跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成： ①胞外区，肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识 别； ②跨膜区，多为一次跨膜的α-螺旋； ③胞质区，肽链的C端部分，一般较小，或与质膜下的骨 架成分直接相连，或与胞内的化学信号蛋白分子相连，以
皮细胞的基底面，连接处的质膜呈盘状。在黏着斑的形成过程
中，GTP结合蛋白Rho激酶起着关键的调节作用。
黏着带（adhesion belt）
医学细胞生物学之细胞连接
一．细胞连接定义：相邻细胞膜和细胞膜间的区域特化性连接结构分类：分为三大类，即：封闭连接（occluding junction ）、锚定连接（anchoring junction ）和通讯连接（communicating junction ）。
1. 封闭连接（1）主要位置：体内管腔及腺体上皮细胞近管腔面的顶端（2）连接方式：由特殊的跨膜蛋白成串排列形成蛋白质颗粒条索，进而形成拉链状的密闭连接结构--封闭索，这些封闭索交织成网状，环绕在每个上皮细胞的顶部，将相邻细胞紧密连接在一起，封闭细胞间隙，未接触处尚有10-15nm 的细胞间隙。
（3）功能：封闭上皮细胞的间隙，阻止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或组织中的物质随意回流入肠腔中，同时也很好地维持了上皮细胞的极性，保证物质转运的方向性和组织内环境的稳定性。
2. 锚定连接（1）定义：是动物各组织中广泛存在的一种细胞连接方式，通过钙粘蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系以及细胞外基质的相互作用，将相邻细胞或细胞与细胞外基质连接起来，形成一个坚挺、有序的细胞群体。
（2）主要作用：形成能够抵抗机械张力的牢固粘合（3）构成蛋白：（4）分类：根据参与连接的骨架蛋白和锚定部位的不同，分为二大类：1）黏着连接——黏着带1.定义：上皮细胞之间连续的带状黏附连接2.位置：位于上皮细胞靠顶部的侧面、紧密连接的下方。
细胞内锚定蛋白：这类蛋白一侧在细胞质内与特定的细胞骨架成分连接，另一侧与跨膜黏着蛋白连接 跨膜黏着蛋白：是一类细胞黏附分子，其细胞内部分与胞内锚定蛋白相连，细胞外部分与相邻细胞的穿膜黏着蛋白或与细胞外基质结合3.具体连接方式：相邻细胞的钙黏着蛋白外结构域相互结合，其细胞内结构域通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连，从而使相邻细胞的微丝束通过细胞内锚定蛋白和跨膜黏着蛋白连成广泛的穿细胞网，使上皮组织连成一个整体。
4.胞内锚定蛋白分类：α、β粘蛋白、黏着斑蛋白、α-辅肌动蛋白等2）黏着连接——黏着斑定义：是分散而独立的细胞与细胞外基质之间形成的黏着连接位置：位于上皮细胞基底部参与黏着斑连接的跨膜黏着蛋白-整联蛋白：胞外区域与细胞外基质成分相连，胞内部分通过锚定蛋白和黏着斑蛋白介导与肌动蛋白丝相连。
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三、化学突触 synapse
• 存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传 导兴奋。 • 由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。 • 突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。
• 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。
Various Cell Junctional Complexes
Various Cell Junctional Complexes
变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突。
Septate junction between gills cell of freshwater mussels
二、锚定连接
• （一）粘着带与粘着斑 • 粘着带（adhesion belt） ：
– 呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。
– 相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。 – 连接的细胞骨架成分为actin。
各类连接的比较
紧密连接 封闭连接 间壁连接 粘着带 连接肌动蛋白 粘着斑
锚定连接
上皮组织 只存在于无脊椎动物中 上皮组织 上皮细胞基部 心肌、表皮 上皮细胞基部 大多数动物组织中 神经细胞间和神经—肌肉间 植物细胞间
桥粒 连接中间纤维 半桥粒 间隙连接 通讯连接 化学突触 胞间连丝
第二节 细胞粘附分子
一、封闭连接
• （一）紧密连接 • 存在于脊椎动物的上皮细胞间。 • 连接区域CAM构成焊接线，也称嵴线。相 邻质膜紧密结合，没有缝隙。 • 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止
溶液渗入，构成脑血屏障和睾血屏障。
Tight Junction between two type I pneumo经细胞、神经胶质细胞 Ksp-cadherin 肾 OB-cadherin 成骨细胞 VB-cadherin 脉管内皮细胞 desmoglein 桥粒
desmocollin 桥粒
二、选择素selectin
• 亲异性CAM；依赖Ca2＋ ；参与白细胞与脉 管内皮细胞之间的识别与粘合：
Structure of the Skin
三、通讯连接
• （一）间隙连接 gap junction • 连接处有2~4nm的缝隙。 • 基本单位称连接子，由6个相同或相似的跨 膜蛋白亚单位（connexin）环绕而成。
• 允许小于1.5kD的分子通过，通透性可调。
功能：
1.影响细胞分化 2.协调细胞代谢
– CAM为钙粘素。
– 连接中间纤维
– 分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、
食管、心肌中。
Desmosome
Desmosomes in spinous layer of human skin
• 半桥粒（hemidesmosome）：位于上皮细胞基面 与基膜之间，连接蛋白为整合素。连接的细胞内 骨架成分为角蛋白。
第一节 细胞连接 cell junction
• 是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联
结结构。 • 分 为 三 大 类 ， 即 ： 封 闭 连 接 （ occluding junction）、锚定连接（anchoring junction） 和通讯连接（communicating junction）。
3.电兴奋传导：神经末梢
间的间隙连接称为电紧 张突触（electrotonic synapses）。
Gap junction
AFM image of connexon
A. Open state in Ca2+ free buffer; B. Close
（二）胞间连丝 plasmodesmata
• CD44往往在肿瘤细胞中高表达，与成瘤性、 侵袭性及淋巴结转移性有关。
Keratin filaments
Hemidesmosomes
Hemidesmosome TEM
五、透明质酸粘素hyaladherin
• 可结合HA的一类分子，如：CD44族。
• CD44的功能包括：
– 介导细胞与ECM的粘附；
– 参与细胞对HA的摄取及降解；
– 参与淋巴细胞归巢；
– 参与T细胞活化；促进细胞迁移。
Tight Junctions
Seal off body cavities Restrict diffusion of membrane components
（二）间壁连接
• 存在于无脊椎动物上皮细胞间。
• 连接蛋白呈梯子状排列。
• 在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形成间壁连接，突
• 含β2的整合素介导细胞间的相互作用。
• 含β3的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。
• α6β4 整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥
粒。
Integrins
β subunit binds RGD domain on fibronectin subunit binds calcium Ca2+ necessary for substrate binding
• 由穿过细胞壁的原生质构成，直径约 20~40nm。中央有SER形成的连丝小管。
• 功能上与动物细胞间的间隙连接类似。
• 通透性可调节。某些植物病毒能制造特殊 的蛋白质，使胞间连丝的有效孔径扩大。
Plasmodesmata of cultured plant cells
Plasmodesmata
Cell Adhesion Molecule，CAM
• CAM介导细胞与细胞、ECM间的连接。
• 为糖蛋白、分五类，结构由三部分组成： 1. 胞外区，N端部分，负责与配体识别；
2. 跨膜区，多为单次跨膜；
3. 胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分相 连，或与胞内的信号分子相连。
• 多数CAM依赖二价阳离子，如Ca2＋ ，Mg2＋ 。
Cadherin
哺乳动物细胞表面的主要钙粘素分子
名称 E-cadherin P-cadherin N-cadherin M-cadherin 主要分布组织 着床前的胚胎、上皮细胞（粘着带处） 胎盘滋养层细胞、心、肺、小肠 胚胎中胚层、神经外胚层、神经系统（脑、神经节） 、心、肺 成肌细胞、骨骼肌细胞
作用机制有三种模式：
1.亲同性粘附； 2.亲异性粘附； 3.通过胞外连接分子相互识别与结合。
一、钙粘素cadherin
• 亲同性CAM，依赖Ca2＋ 。胞外部分形成5个结构域， 其中4个同源，均含Ca2＋结合部位。 • 作用：
– 介导细胞连接：如E-钙粘素。 – 参与细胞分化：决定胚胎细胞间的粘附，影响细胞分化。 – 抑制细胞迁移.
– P选择素贮存于血小板及内皮细胞； – E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；
– L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎
症部位白细胞的出脉管过程。
Leukocytes
Endothelial
SELECTINS
Platelets
三、免疫球蛋白超家族 Ig-superfamily
• 含免疫球蛋白（Ig）样结构域，即二硫键维 系的两组反向平行的β折叠。
Adhesion belt or Adherens junction
Adhesion Belt
粘着斑（adhesion plaque）：位于细胞与ECM 间，粘附分子为integrin、胞内骨架成分也是 actin。
（二）桥粒与半桥粒
• 桥粒（desmosome）是相邻细胞间形成的 纽扣状结构。
• 一般不依赖Ca2＋，亲同性或亲异性CAM。
– N-CAM存在于神经细胞。
– Pe-CAM存在于血小板及大多数免疫细胞。
– I-CAM及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。
Ig-SF
四、整合素integrin
• 多为亲异性CAM，依赖Ca2＋。是α β亚单位形成异 二聚体。
• 含β1的整合素介导细胞与ECM的粘附。