细胞生物学[第十五章 细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外基质]课程预习

第十五章细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外

基质

一、细胞连接

细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。共分三类：

(1)封闭连接(occluding junctions)：紧密连接(tight junction)是典型的代表。它将相邻细胞的质膜密切连接在一起阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内。

(2)锚定连接(anchoring junctions)：通过细胞骨架系统将细胞与相邻细胞或细胞与基质之间连接起来。分为两类：①与中间纤维相关的锚定连接，包括桥粒(desmosome)、半桥粒(hemidesmosome)；②与肌动蛋白纤维相关的锚定连接，包括黏合带(adhesion belt)、黏合斑(focal adhesion)。

(3)通讯连接(communicating junctions)：主要包括间隙连接(gap junction)、神经细胞间的化学突触(chemical synapse)和植物细胞中的胞间连丝(plasmodesmata)。

(一)封闭连接

紧密连接是封闭连接的主要形式，一般存在于上皮细胞之间，在光镜下小肠上皮细胞之间的闭锁堤区域便是紧密连接存在的部位。

功能：阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，因此起重要的封闭作用，同时还将上皮细胞的游离端与基底细胞膜上的膜蛋白相互隔离。还具有隔离与支持功能。

焊接线：也称为嵴线，一般认为它由成串排列的特殊跨膜蛋白组成，相邻细胞的嵴线相互交联封闭了细胞之问的空隙。目前已从嵴线中分离出两类蛋白：

(1)封闭蛋白(occludin)，为一个相对分子量为60×103的4次跨膜蛋白。

(2)另一类也称claudin，也是跨膜4次的蛋白家族(现已发现有15种以上)。

(二)锚定连接

锚定连接在机体内分布很广，在上皮组织、心肌和子宫颈等组织中量尤为丰富。功能：通过锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。

锚定的方式有：①与中间纤维相连的锚定连接，主要包括桥粒和半桥粒；②与肌动蛋白纤维相连的锚定连接，主要包括黏合带与黏合斑。

构成锚定连接的蛋白可分成两类：①细胞内附着蛋白(attachment proteins)，将特定的细胞骨架成分(中间纤维或微丝)同连接复合体结合在一起；

②跨膜连接蛋白，其细胞内的部分与附着蛋白连接，细胞外的部分与相邻细胞的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。

(1)桥粒与半桥粒桥粒。

在两个细胞之间形成钮扣式的结构将相邻细胞铆接在一起，同时桥粒也是细胞内中间纤维的锚定位点。

半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学成分不同。它通过细胞膜上的膜蛋白——整联蛋白将上皮细胞固着在基底膜(basement membrane)上，在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。

(2)黏合带与黏合斑。

黏合带位于某些上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞问形成一个连续的带状结构。黏合带处于紧密连接与桥粒之间，故黏合带也被称为中间连接或带状桥粒(belt desmosome)。

黏着斑是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间连接方式。体外培养的成纤维细胞通过黏合斑贴附于瓶壁上。在黏合斑处，跨膜连接糖蛋白行使纤连蛋白受体的功能，并通过纤连蛋白与胞外基质结合，跨膜连接糖蛋白的细胞内结构域则通过某

些微丝结合蛋白与肌动蛋白纤维结合。黏合斑与黏合带均起到细胞附着与支持的功能。

(三)通讯连接

1．间隙连接

间隙连接处相邻细胞膜间的间隙为2～3nm。构成间隙连接的基本单位称连接子(connexon)。每个连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位connexin环绕，中心形成一个直径为1．5nm的孔道。相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位，因此间隙连接也称缝隙连接或缝管连接。间隙连接的功能： (1)间隙连接在代谢偶联中的作用：间隙连接能够允许小分子代谢物和信号分子通过，是细胞间代谢偶联的基础。

(2)间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用：神经元之间或神经元与效应细胞(如肌细胞)之间通过突触(synapse)完成神经冲动的传导。突触分为电突触(electronic junction)和化学突触两类。电突触是指细胞间的某种间隙连接及其形成的低电阻通路，电冲动可直接通过间隙连接从突触向突触后传导。化学突触见后。

(3)间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用：间隙连接出现在脊索动物和大多数脊椎动物胚胎发育的早期。如在小鼠胚胎八细胞阶段，细胞之间普遍建立了电偶联，但当细胞开始分化后，不同细胞群之间电偶联逐渐消失，说明间隙连接存在于发育与分化的特定阶段的细胞之间。

间隙连接通透性的调节：间隙连接的通透性速度很快，一般在几秒内完成，降低胞质中的pH和提高胞质中的游离的Ca2+浓度都可以使通透性降低。在某些组织中，间隙连接的通透性还受到两侧电压梯度的调控及细胞外化学信号的调控。这些现象表明，间隙连接是一种可以随细胞内的变化而进行形状的动态结构，如同离子通道，不过间隙连接形状的频率远不如离子通道高。

2．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。胞间连丝穿越细胞壁，由相互连接的相邻细胞的细胞膜共同组成一个管状结构，中央是由内质网延伸形成的链管结构。

在链管与管状质膜之间是由胞液构成的环带。胞间连丝形成了物质从一个细胞进入到另一个细胞的通路，故在植物细胞的通讯中起非常重要的作用。与间接连接一样，可用荧光染料扩散实验和脉冲电流传导实验来研究胞间连丝的功能。向一个细胞中注入荧光染料，则染料迅速扩散到相邻的细胞内；同样，向某个细胞加上一定大小的脉冲电流，在相邻的细胞中则可检测到脉冲电流的存在，检测到的脉冲电流强度减小的程度与细胞间的胞间连丝数量有关。

胞间连丝介导的细胞间的物质运输是有选择性的，也是可调节的。很多植物病毒编码一种特殊的运动蛋白(movement proteins)可使胞间连丝通透性大大增加，因而使病毒蛋白和核酸通过胞间连丝感染相邻的细胞。

3．化学突触

化学突触是存在于兴奋细胞之间的细胞连接方式，它通过释放神经递质来传导神经冲动。人信息传递中，有一个将电信号转化为化学信号，再将化学信号转化为电信号的过程。因此表现为动物电位在传递中的延迟现象。

二、细胞黏着及其分子基础

(一)钙粘素

钙粘素是一类属于同亲性依赖的细胞粘连糖蛋白，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。不同细胞及其发育不同阶段，其表面的钙粘素的种类与数量均有所不同。目前已发现了几十种钙粘素，多以所存在的组织的英文第一个字母命名，如上皮组织中的钙粘素称E钙粘素。钙粘素的分子由720～750氨基酸残基组成。不同的分子中约有50％～60％的一级序列相同，其分子的胞外N端的5个结构域中，有4个同源性高且均含Ca2+结合部位。

(二)选择素