第五章 细胞连接与细胞通讯

酶联受体(enzyme linked receptor)
◆受体蛋白既是受体又是酶，一旦被配体 激活即具有酶活性并将信号放大，又称 催化受体(catalytic receptor)。
◆这类受体传导的信号主要与细胞生长、 分裂有关。
⑶效应物(effector)
◆接收信息后能够直接引起反应效应
的物质，通常是酶；
◆磷脂酰肌醇信号通路
cAMP signal pathway
细胞通讯的两个基本概念
细胞信号传导（cell signaling ） Cell signaling conveys the concept that a cell responds to a stimulus from its environment by relaying information to its internal compartment. 强调信号的产生和细胞间的传递。 信号转导（signal transduction ） Signal transduction, which indicates that the stimulus received by the cell-surface receptor is different from the signal released to the cell interior. 强调信号的接收与接收后信号转换的方式（途径） 和结果。
5.1.3 通讯连接
间隙连接：分布广泛，几乎所有的动物组织中 都存在间隙连接。 化学突触 ：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接 方式, 通过释放神经递质来传导神经冲动。 胞间连丝：高等植物细胞之间通过胞间连丝相 互连接,完成细胞间的通讯联络。
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间隙连接(gap junction)
1、间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～４nm 。 2、连接子(connexon) 是间隙连接的基本单位。 每个连接子由6个连接子蛋白（connexin）组 成，它们围成一个直径约1.5nm的孔道，允许分 子量在1000道尔顿以下的分子通过。 3、连接单位由两个连接子对接构成。
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亲脂性信号分子
包括甾类激素和甲状腺素,与细胞质和细胞核受
体结合,形成激素-受体复合物,调节基因表达。
亲水性信号分子
包括神经递质、生长因子、局部化学递质和大
部分激素。与细胞表面受体结合，经信号转导在胞
内产生第二信使，引起细胞的应答反应。
⑵受体（receptor）
受体多为糖蛋白，有与配体结合的区域和产生 效应的区域。 细胞内受体（intracellular receptor）
●是细胞-细胞间黏着的一种方式；
●位于上皮细胞紧密连接的下方；
●靠钙黏蛋白同肌动蛋白相互作用；
●黏着带处相邻细胞质膜的间隙为 20～ 25nm,介于紧密连接和桥粒之间。
■参与连接的组分： ●钙黏蛋白(cadherin) 一种跨膜连接糖蛋白，属Ca2+依赖的细胞细胞黏着分子。
●细胞质斑(cytoplasmic plaque) 含黏着斑蛋白(vinculin)，介导肌动蛋白 与钙黏蛋白相连； ●肌动蛋白
第二信使
第二信使至少有两个特征:
▲是第一信使同其膜受体结合后，最早在细胞膜 内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信 息分子； ▲能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。 目前公认的第二信使有cAMP、DG、IP3、 cGMP和Ca2+。 Ca2+又是磷脂酰肌醇信号通路
的第三信使。
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第二信使学说（second messenger theory）
完 全 桥 粒
Hemidesmosomes
半桥粒与完全桥粒有两点差别∶
●半桥粒参与连接的跨膜蛋白不是钙黏蛋白 而是整联蛋白； ●整联蛋白的细胞外结构域不是与相邻细胞 的整联蛋白相连而是同细胞外基质相连。
Hemidesmosomes
连接方 式
细胞与细胞
黏着因子
胞外配体
胞内细胞 骨架
胞内结合 蛋白
G-蛋白
◆组成: 一般由三个亚基组成, 分别叫α 、β 、γ , β 、γ 两亚基通常紧密结合在一起, 只有在蛋 白变性时才分开。 ◆功能位点: α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点; ② 鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性结构域; ③ ADP-核糖化位点。
G蛋白偶联受体与信号转导
G蛋白偶联受体能够激活心肌质膜的 K+离子通道打开
5.2.2 细胞通讯的方式
细胞间通讯方式可以分为两大类：
◆通过分泌信号分子(by secreted molecules)
包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、脂肪酸
衍生物以及溶解的气体。
◆靠细胞的直接接触(contact-dependent)
细 胞 通 讯 的 两 种 方 式
◆通过细胞接触进行通讯的两种情况：
5.2.4 细胞信号系统的基本组成
信号分子（胞外） 受体
效应物
第二信使（胞内） 靶蛋白
⑴细胞的信号分子（signal molecule）
根据其溶解性可分为： 亲脂性信号分子（lipid-soluble molecules） 与细胞内受体结合 亲 水 性 信 号 分 子 （ water-soluble molecules） 与细胞表面受体结合 此外还存在气体信号分子如NO
●通过位于细胞表面的信号分子同靶细胞的接 触 ●通讯连接： 间隙连接和胞间连丝
胞外信号分子的几种作用方式
旁分泌 化学突触
内分泌
自分泌
胞外信号分子的几种作用方式
5.2.3 细胞通讯的一般步骤
1、信号分子的合成 2、信号分子的释放 3、信号分子向靶细胞转运 4、靶细胞对信号分子的识别和检测 5、靶细胞转导出胞内信使 6、胞内信使作用于效应分子，引起细胞变化 7、解除信号，终止细胞应答
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间 隙 连 接
间隙连接的主要功能
●机械连接作用 ●电偶联（Electrical coupling） 在神经冲动信息传递过程中起重要作用 ●代谢偶联（Metabolic coupling） 允许小分子代谢物和信号分子通过
胞间连丝（ Plasmodesma ） 结构：
●植物细胞由相互联结的相邻细胞的质膜共 同构成的直径30-60nm的管状结构。 ●有管状的内质网通过。因此，通过胞间连 丝，使得相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内 质网交融在一起。
胞间连丝的功能
◆允许1000Da以下和离子通过 ◆允许大分子如蛋白质和RNA通过 ◆介导植物信号传导
Plasmodesma
细胞连接的不同方式
5.2 细胞通讯 （Cell Communication）
5.2.1 细胞通讯的概念 5.2.2 细胞通讯的方式 5.2.3 细胞通讯的一般步骤 5.2.4 细胞信号系统的基本组成 5.2.5 由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
由Sutherland等人于70年代提出
内容： 胞外物质不能进入细胞，它作用于细胞 表面的受体，而导致胞内产生第二信使，从 而激发一系列的生化反应，最后产生一定的 生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。
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Signaling cascade
5.2.5 由G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
◆cAMP信号通路
黏着带
钙 黏 蛋 白 （ E- 钙 黏 蛋 白)
相邻细胞的 钙黏蛋白
微丝
黏着斑蛋 白等
桥粒
钙黏蛋白（桥 相邻细胞的 粒芯蛋白、桥 钙黏蛋白 粒芯胶粘蛋白）
中间纤维
桥粒斑蛋白、 桥粒斑珠蛋 白
细胞与胞外基质
黏着斑 半桥粒
整联蛋白 整联蛋白
胞外基质蛋 白 胞外基质蛋 白
微丝
中间纤维
黏着斑蛋 白等 网蛋白
◆细胞连接是细胞质膜局部区域特化形成的，在
结构上包括膜特化部分、质膜下胞质部.1 紧密连接(tight junction)
5.1.2 斑块连接 (plaque-bearing junction) or 锚定连接(anchoring junctions)
Cell Communication
5.2.1 细胞通讯的概念
一个细胞发出的信息通过介质（配体）传 递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作 用，（然后通过细胞信号转导）产生胞内一系 列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物 学效应的过程。
肾上腺素
胰高血糖素
细 胞 质 膜 与 细 胞 通 讯
细 胞 通 讯 的 速 率
紧 密 连 接
紧密连接的功 能
◆连接作用 ◆维持细胞的极性 防止物质双向渗漏，并限制了膜蛋白 在脂分子层的流动
紧 密 连 接 与 细 胞 极 性
5.1.2 斑块连接(plaque-bearing junction)
◆又称为锚定连接(anchoring junctions) 主要靠黏着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系将相邻 两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。
胞内受体的结构
细胞表面受体
◆离子通道偶联受体(ion-channel linked receptor)； ◆G-蛋白偶联受体(G-protein linked receptor)； ◆酶联受体(enzyme-linked receptor)
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三种类型的表面受体
离子通道偶联受体
◆见于可兴奋细胞间的突触信号传递，产生一种
Adhesion belts
黏着斑(adhesion plaque，focal adhesion)
主要特点是： 肌动蛋白纤维通过整联蛋白同细胞外基
质（如纤连蛋白），而不是与另一个细
胞的表面相连。
Focal adhesion
桥粒连接(desmosomes)
◆细胞是通过中间纤维锚定到细胞骨架 上，这种黏着连接方式称为桥粒。 ◆分为： ●(完全)桥粒 ●半桥粒
●黏着连接
●桥粒连接 5.1.3 通讯连接(communicating junctions) 间隙连接(gap junction)； 化学突触(chemical synapse)；