细胞生物学第十一章细胞连接与细胞粘附分子

第十一章细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质（ECM）：是由细胞分泌到细胞外空间，由蛋白和多糖构成的精密有序的网络结构。

不仅对组织细胞起支持、保护、营养作用，而且还与细胞的增殖、分化、代谢、识别、黏着、迁移等基本生命活动密切相关。

糖胺聚糖（AGA）：是细胞外基质的主要成分，是由重复的二糖单位构成的直链多糖，过去称为黏多糖，其二糖单位之一是氨基己糖（N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳糖），故又称氨基聚糖，另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸）糖胺聚糖可分为六种：透明质酸HA、硫酸软骨素CS、硫酸皮肤素DS、硫酸乙酰肝素HS、肝素、硫酸角质素KS蛋白聚糖（PG）：是由糖胺聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价结合形成的高分子量复合物，是一种含糖量极高的糖蛋白。

黏多糖累积病：由于基因突变引起先天性缺乏降解糖胺聚糖的酶（如糖苷酶或硫酸酯酶）可导致糖胺聚糖或蛋白聚糖及其降解中间产物在体内一定部位堆积，造成黏多糖累积病如Hunter综合征。

胶原（collagen）：是细胞外基质中的骨架结构，动物体内高度特化的纤维蛋白家族，是人体内含量最丰富的蛋白质，遍布于体内各种器官和组织，在结缔组织中特别丰富，可由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞以及某些上皮细胞合成并分泌到细胞外。

原胶原：典型的胶原分子呈纤维状，是由3条α多肽链盘绕而成的3股螺旋结构，称原胶原。

胶原合成与组装始于内质网，在高尔基体修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维①前α链：在糙面内质网附着核糖体上合成，不仅含有内质网信号肽，而且在其N端和C端各含有一段不含Gly-X-Y序列的前肽。

②前胶原：胶原合成过程中带有前肽的3股螺旋胶原分子称为前胶原，其两端的前肽部分保持非螺旋卷曲。

③原胶原分子：在细胞外，前胶原在前胶原N-蛋白酶和前胶原C-蛋白酶的作用下，分别水解去除两端的前肽，在两端各保留一段非螺旋的端肽区形成原胶原分子。

④胶原原纤维：原胶原分子在细胞外基质中相互呈阶梯式有序排列并发生侧向交联，自组装成胶原原纤维。

第十章细胞连接与细胞黏附封闭连接细胞连接锚定连接通讯连接一封闭连接（紧密连接）分布于各种上皮细胞，如消化道上皮、膀胱上皮、睾丸曲细精管生精上皮的支持细胞基部、腺体的上皮细胞管腔面的顶端侧面区域、脑毛细血管内皮细胞之间等跨膜蛋白颗粒形成的封闭索，交错形成网状，环绕每个上皮细胞的顶部，连接相邻细胞，封闭细胞间隙，防止小分子从细胞一侧经过细胞间隙进入另一侧穿膜蛋白闭合蛋白occludin 45kD的四次穿膜蛋白C端与N端均伸向细胞质封闭蛋白claudin 20-27kD的四次穿膜蛋白C端与N端均伸向细胞质胞质外周蛋白PDZ蛋白、ZO家族。

紧密连接的两个主要功能：1封闭上皮细胞的间隙，形成与外界隔离的封闭带，防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或从组织回流入腔中，保持内环境的稳定。

如：血脑屏障blood-brain barrier、血睾屏障blood-testis barrier保护器官免受异物伤害2形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，维持上皮细胞的极性。

如紧密连接限制膜蛋白、膜脂分子流动性，保证在小肠上皮内胞质营养物质运转的方向性，还将上皮细胞联合成一个整体二锚定连接由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接；主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固粘合；广泛分布于动物各种组织中，特别是上皮、心肌和子宫颈等需要承受机械压力的组织细胞与细胞间的黏着连接黏着带adhesion belt 黏着连接adhering junction 细胞与细胞外基质间的黏合连接黏着斑与肌动蛋白纤维相连的锚定连接adhesion plaque桥粒连接desmosome junction 细胞与细胞间的连接桥粒desmosome与中间纤维相连的锚定连接细胞与细胞外基质间的连接半桥粒hemidesmosome细胞内锚定蛋白intracellular anchor proteins：在细胞膜的胞质面形成一个突出的斑，并将连接复合体与肌动蛋白纤维/中间纤维相连穿膜黏着蛋白transmembrane adhension proteins：其胞质区域连接细胞内锚定蛋白，其细胞外区域与细胞外基质蛋白或相邻细胞特异的穿膜黏着蛋白（一）黏着连接是由肌动蛋白丝参与的锚定连接1黏着带位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续的带状结构参与形成黏着带的穿膜黏着蛋白称：钙黏着蛋白cadherin，是Ca2+依赖性细胞黏附分子胞内锚定蛋白：α、β、γ联蛋白(catenins)，α-辅肌动蛋白(actinin)、黏着斑蛋白(vinculin)等，锚定肌动蛋白丝作用1在维持细胞形态和组织器官完整性2为上皮细胞、心肌细胞提供了抵抗机械张力的牢固黏合2 黏着斑位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏合连接参与黏着斑连接的穿膜黏着蛋白是整联蛋白integrin，也称整合素；其胞外部分与细胞外基质(纤连蛋白、胶原) 相连，胞内部分通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连黏着斑部位的锚定蛋白有：踝蛋白talin、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白filamin、纽蛋白vinculin 等黏着斑在肌细胞、肌腱(主要是胶原) 形成的连接中很常见体外培养细胞常通过黏着斑附着于培养皿表面，黏着斑的形成、解离对细胞的铺展和迁移有重要意义（二）桥粒连接是由中间纤维介导的锚定连接桥粒连接广泛分布于承受强拉力的组织中，如皮肤、心肌、消化道、膀胱、子宫、阴道等处的上皮细胞之间；根据分布位置，分为：桥粒、半桥粒两种1 桥粒位于上皮细胞黏着带下方，是相邻细胞接触点上的一种类似斑点状（纽扣）的结构桥粒斑（中间纤维附着部位）由多种蛋白组成包括桥粒斑珠蛋白plakoglobin、桥粒斑蛋白desmoplakin不同组织的细胞中附着于桥粒斑的中间纤维不同胰蛋白酶、胶原酶、透明质酸酶、Ca2+螯合剂，均能破坏桥粒结构桥粒破坏：自身免疫缺陷病——天疱疮2 半桥粒上皮细胞与基膜之间的连接装置，结构仅为桥粒的一半半桥粒的胞质斑由网蛋白plectin组成，与胞内中间纤维相连；半桥粒的跨膜黏着蛋白是整联蛋白integrin、穿膜蛋白BP180，与基底膜中的层粘连蛋白结合，从而将细胞与基底膜牢固锚定在一起主要功能：把上皮细胞与其下方的基底膜连在一起，防止机械力造成的上皮组织剥离半桥粒破坏：大泡性类天疱疮；层粘连蛋白、整联蛋白α6或β4基因突变，均引起大泡性表皮松懈症，症状类似前者三通讯连接通讯连接communicating junction：进行细胞间的电信号、化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作与协调动物组织中有两种通讯连接：间隙连接gap junction、化学突触chemical synapse(一) 间隙连接是动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式除骨骼肌细胞及血细胞外，几乎所有的动物组织细胞都利用间隙连接进行通讯连接间隙连接的基本结构单位是连接子connexon，长7.5nm，外径6nm，由6个相同或相似的跨膜蛋白——连接子蛋白connexin（都有4个保守的a螺旋穿膜区）环绕而成，中央是1.5~2nm 的亲水性通道一个连接子可以由不同连接子蛋白构成——异源连接子；也可由相同连接子蛋白构成——同源连接子不同连接子蛋白构成的连接子，在通透性、导电率、可调节性方面是不同的，其分布具有组织细胞特异性重要功能是：加强相邻细胞的机械连接介导细胞间通讯间隙连接的通讯方式代谢藕联metabolic coupling电藕联electric coupling1 代谢耦联通过连接子形成亲水性通道，允许如无机离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸、维生素、cAMP等从一个细胞迅速进入另一个细胞内，使代谢产物迅速平均分配到相邻细胞中，在胚胎发育早期特别重要间隙连接的通透性是可以调节的，降低pH，或升高Ca2+离子浓度，均可降低间隙连接的通透性（细胞受损时，Ca2+大量进入细胞，导致间隙连接关闭，以免周围细胞受到伤害；肿瘤细胞间隙连接明显减少或丧失，失去控制）2 电耦联其连接子是种离子通道，带电的离子能通过间隙连接达到相邻细胞在具有电兴奋性的组织细胞间，广泛存在电耦联现象；带电离子通过连接子，使动作电位从一个细胞扩散到另一个细胞，速度快而准确（二）突触主要存在于神经细胞之间和神经细胞与肌细胞的接触部位突触电突触细胞间形成间隙连接速度快而准确化学突触化学突触主要存在于神经细胞之间、神经细胞与肌细胞之间的接触部位，突触间隙20nm宽，传递神经递质，引起突触后膜动作电位，速度不及电突触。

第十章细胞连接与细胞黏附细胞连接：人和多细胞动物体内除结缔组织和血液外，各种组织的细胞之间按一定排列方式，在相邻细胞表面形成各种连接结构，以加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性，这种细胞表面与其他细胞或细胞外基质结合的特化区称为细胞连接。

（是细胞质膜局部区域特化形成的细胞间联系结构）紧密连接：通常位于上皮顶端两相邻细胞间，是相邻细胞膜共同构成的一个完全封闭液体流通的屏障，是两个细胞间紧密相连的区域，在紧密连接处的细胞质膜几乎融合并紧紧结合在一起，融合部位细胞间隙消失。

封闭索：两相邻细胞的紧密连接区域是一种“焊接线”样的带状网络，焊接线又称脊线，脊线由成串排列的特殊穿膜蛋白质颗粒构成，这种在相邻细胞膜上形成的特征性结构称封闭索。

锚定连接：是一类由细胞骨架纤维参与，存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的连接结构，其主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固黏合，广泛分布于动物各种组织中，参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动以及发育和分化等多种过程。

黏着连接：与肌动蛋白丝相连接的锚定连接，又可分为黏着带和黏着斑两大类。

黏着带：位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞间形成的一个连续的带状结构，在维持细胞形态和组织器官完整性方面具有重要作用，特别是为上皮细胞和心肌细胞提供了抵抗机械张力的牢固黏合。

黏着斑：位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏着连接，常见于肌细胞与肌腱（主要是胶原）形成的连接中，对细胞铺展和迁移有重要意义，还可参与细胞信号转导。

桥粒连接：与中间纤维相连的锚定连接，又可分为桥粒和半桥粒两类。

桥粒：位于上皮细胞黏着带的下方，是相邻细胞间的一种斑点状的锚定连接结构。

是一种坚韧、牢固的细胞连接结构，对上皮细胞结构的维持非常重要。

桥粒连接处相邻细胞质膜的胞质侧各有一致密的胞质斑（桥粒斑），是由多种胞内锚定蛋白包括桥粒斑珠蛋白和桥粒斑蛋白构成的复合物，是中间纤维附着的部。

第十章细胞连接与细胞黏附[分布！结构！功能！]第一节细胞连接细胞连接cell junction：人和多细胞动物体内除结缔组织和血液外，各种组织的细胞之间按一定的排列方式，在相邻细胞表面形成各种连接结构，以加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性，这种细胞表面与其他细胞或细胞外基质结合的特化区称为细胞连接。

一、紧密连接tight junction封闭连接（occluding junction）的唯一一种。

✧分布：广泛分布在各种上皮细胞，如消化道上皮、膀胱上皮、曲细精管生精上皮的支持细胞基部、腺体的上皮细胞管腔面的顶端区域、脑毛细血管内皮细胞之间等✧特征：“焊接线（嵴线）”两个相邻细胞质膜以断续的点状结构连在一起。

非点接触处有10-15nm的细胞间隙。

“封闭索sealing strand”由跨膜蛋白颗粒形成，交错形成网状，环绕在每个上皮细胞的顶部，连接相邻细胞，封闭细胞间隙，防止小分子从细胞一侧经过细胞间隙进入另一侧。

✧参与蛋白：40+种，主要是穿膜蛋白和胞质外周蛋白。

穿膜蛋白中有两类已确定，闭合蛋白&密封蛋白。

闭合蛋白Occludin 65kD 4次穿膜蛋白自己识别自己C端与N端均伸向细胞质密封蛋白Claudin 20~27kD 肾小管上皮Mg2+✧功能：①封闭上皮细胞的间隙，形成一道与外界隔离的封闭带，防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织，或组织中的物质回流入腔中，保证组织内环境的稳定。

②形成上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性。

二、锚定连接anchoring junction؇定义：一类由细胞骨架纤维参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的连接结构؇主要作用：形成能够抵抗机械张丽的牢固粘合؇主要功能：参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动&发育、分化等过程؇分布：广泛分布在动物各种组织中，尤其需要承受机械力的组织（eg.上皮、心肌、子宫颈）؇蛋白：①细胞内锚定蛋白intracellular anchor protein 在细胞质面与特定的细胞骨架成分（肌动蛋白丝或中间纤维）相连，另一侧与穿膜黏着蛋白连接。

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。