细胞连接、细胞黏着与细胞外基质

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名词解释1、细胞连接cell junction是指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞支架蛋白或胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间的连接结构。

细胞连接是多细胞生物体相邻细胞之间协同作用的重要组织方式。

2、封闭连接occluding junction将相邻上皮细胞的质膜紧密的连接在一起，组织溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透到另一侧，紧密连接是这种连接的代表。

3、锚定连接anchoring junction通过细胞质膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞或细胞与细胞外基质间连接起来。

4、通讯连接communicating junction介导细胞间的物质转运、化学或电信号的传递，主要包括间隙连接、神经元间的化学突触和植物细胞间的胞间连丝。

5、紧密连接tight junction上皮细胞间的一种特殊的封闭连接，阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧扩散到另一侧，形成渗透屏障，其重要的封闭作用，也形成了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。

6、半桥粒hemidesmosome位于上皮细胞基底面的一种特化的黏着结构，将细胞黏附到基膜上。

7、胞外基质extracellular matrix分布于细胞外空间、由细胞分泌的蛋白质和多糖形成的网状结构，如胶原和蛋白聚糖等，在决定细胞形状和活性过程中起着一种整合作用。

8、蛋白聚糖proteoglycan由一个核心蛋白和多个糖胺聚糖链组装成的蛋白-多糖复合物。

蛋白聚糖可吸附大量水分子形成一个多孔的亲水性凝胶，赋予组织抗压特性。

9、钙黏蛋白cadherin介导钙依赖性的细胞与细胞黏着的相关糖蛋白家族成员。

10、钙调蛋白calmodulin一种高度保守、广泛分布的小分子钙结合蛋白，参与许多钙依赖性的生理反应与信号传导，每个钙调蛋白分子有四个钙离子结合位点。

11、间隙连接gap junction在动物细胞间专司细胞间通信的连接方式。

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。

细胞16.细胞的社会联系知识考点●细胞连接多细胞生物体内，细胞间通过细胞通信、细胞黏着、细胞连接以及细胞与胞外基质的相互作用构成复杂的细胞社会●cell junction 细胞连接●定义：在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白、胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间的连接结构●功能：细胞社会性的结构基础，是多细胞有机体中相邻细胞之间协同作用的重要组织方式，主要存在于上皮细胞间●occluding junction 封闭连接（tight junction 紧密连接）●定义：相邻上皮细胞的质膜紧密地连接在一起，阻止溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透到另一侧的连接方式，典型代表：紧密连接●结构特点●一般存在与上皮细胞之间，紧密连接处的相邻细胞质膜紧紧地靠在一起，没有间隙●成串排列的特殊跨膜蛋白在相邻细胞间形成嵴线，嵴线相互交联封闭了细胞之间的间隙●有关蛋白质：occludin 闭合蛋白、claudin 密封蛋白●功能●形成渗透屏障，阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过细胞间隙扩散到另一侧，起封闭作用●小肠上皮细胞的阻碍●血脑屏障大脑毛细血管内皮细胞形成血脑屏障，阻止离子或水分子等通过血管内皮进入大脑，保证大脑内环境的稳定性但免疫细胞通过分泌信号分子可以打开紧密连接●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小肠上皮细胞游离面与基底面的膜蛋白以及膜脂分子只能够在各自的膜区域流动●anchoring junction 锚定连接●定义：通过细胞膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞，或细胞与胞外基质间黏着起来的连接方式，分为与中间丝相关的锚定连接（桥粒、半桥粒）和与肌动蛋白纤维相关的锚定连接（黏着带、黏着斑）●功能：细胞间或细胞与胞外基质间通过锚定连接分散作用力，从而增强细胞承受机械力的能力●蛋白质构成●anchor protein 细胞内锚蛋白●形成盘状致密斑（胞质斑）●一侧与胞内骨架纤维（中间丝、微丝）相连，另一侧与跨膜黏附性蛋白相连●adhesion protein 跨膜黏附性蛋白质●细胞膜蛋白●一端与胞内膜蛋白相连，另一端与胞外基质蛋白或与相邻细胞特异的跨膜黏附性蛋白质相连●与中间丝相连的锚定连接●desmosome 桥粒连接相邻细胞间的锚定连接方式●最明显的形态特征：细胞内锚蛋白形成独特的盘状致密斑，一侧与细胞内的中间丝相连，另一侧与跨膜黏着蛋白质相连，在两个细胞之间形成纽扣样结构，将相邻细胞铆接在一起●功能：一个细胞内的中间丝与相邻细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞连成一体，增强了细胞抵抗外界压力与张力的机械强度●hemidesmosome 半桥粒胞内到胞外：中间丝-盘状致密斑-整联蛋白-层粘连蛋白-胶原●细胞骨架是中间丝●跨膜黏附性蛋白质是integrin 整联蛋白，与其相连的胞外基质是laminin,LN 层粘连蛋白●功能：通过半桥粒，上皮细胞可以黏着在基膜上●与肌动蛋白纤维相连的锚定连接●adhesion belt 黏着带●位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成一个连续的带状结构，由cadhesin 钙黏蛋白形成胞间横桥而相连●结构组分●细胞内锚蛋白包括联蛋白、黏着斑蛋白及α-辅肌动蛋白等●与黏着带相连的骨架纤维是肌动蛋白纤维●功能：在动物胚胎发育形态建成过程中，黏着带能促使上皮细胞层弯曲形成神经管等结构●focal adhesion 黏着斑●结构组分●胞内锚蛋白包括踝蛋白、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白和纽蛋白等●跨膜黏附性蛋白质是integrin 整联蛋白，与其相连的胞外基质主要是胶原和纤连蛋白●细胞骨架组分是微丝●功能：有助于维持细胞在运动过程中的张力以及影响细胞生长的信号传递●communicating junction 通信连接●定义：介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递的连接方式，主要包括间隙连接、化学突触和胞间连丝●gap junction 间隙连接●结构连接子蛋白→ 连接子→ 间隙连接●基本结构单位是连接子，每个连接子由6个连接子蛋白呈环状排列而成●相邻细胞质膜上的两个连接子对接便形成完整的间隙连接结构●功能●代谢偶联间隙连接允许通过小分子代谢物和信号分子，以实现细胞间代谢偶联或细胞通信●神经冲动信息传递神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触完成神经冲动的传导，间隙连接在电突触中形成，使电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导●胚胎早期发育间隙连接出现在动物胚胎发育的早期，其建立的电偶联为影响细胞分化的信号物质的传递提供了重要的通路●通透性的调节●间隙连接对小分子物质的通透能力具有底物选择性●间隙连接通透性受细胞质Ca^{2+}浓度、pH调节Ca^{2+}浓度升高、pH降低可以使间隙连接通透性降低●两侧电压梯度的调控、细胞外化学信号的调控●plasmodesma 胞间连丝●定义：高等植物细胞间的通信连接方式，胞间连丝形成了物质从一个细胞进入另一个细胞的通路，在植物细胞的物质运输和信号传递中起作用●结构特点●胞间连丝穿越细胞壁，由相邻细胞的细胞质膜共同组成直径为20~40nm的管状结构，中央是由光面内质网延伸形成的链样管（desmotubule）●链样管与管状质膜之间是由细胞液构成的环孔，两端狭窄用以调节细胞间的物质交换●物质运输有选择性，并且可以调节●功能●在植物细胞的物质运输和信号传递中起着非常重要的作用●在协调其基因表达与生理功能中起重要的作用●细胞黏着及其分子基础●cell adhesion 细胞黏着●定义：通过细胞表面的细胞黏着分子（CAM），介导细胞与细胞间的黏着或细胞与细胞外基质间的黏着，细胞黏着有助于胚胎发育和形态建成●细胞识别与黏着的分子基础是细胞表面的cell adhesion molecule, CAM 细胞黏着分子●黏着分子作用的方式●同亲型结合——同种黏着分子间的相互识别与黏着●异亲型结合——不同黏着分子间的相互识别与黏着●衔接分子依赖性结合——同种黏着分子借助其他衔接分子的相互识别与黏着●cell adhesion molecule, CAM 细胞黏着分子整合膜蛋白，介导细胞与细胞间的黏着或细胞与细胞外基质间的黏着●cadhesin 钙黏蛋白●定义：一种同亲型结合、Ca^{2+}依赖的细胞黏着糖蛋白，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重要作用●分类●典型钙黏蛋白具有细胞黏着和信号转导功能，其胞内或胞外结构域在序列组成上高度相似 E-、N-、P-钙黏蛋白●非典型钙黏蛋白序列上组成差异较大，主要功能是介导细胞黏着原钙黏蛋白、桥粒芯蛋白、桥粒芯胶黏蛋白●功能●介导高度选择性的细胞识别与黏着，通过调控钙黏蛋白的种类与数量能影响细胞间的黏着与迁移，从而影响组织分化●epothelial-mesenchymal transition, EMT 上皮-间质转型定义：上皮细胞与间质细胞间相互转化的受控的可逆的过程，其分子机制涉及E-钙黏蛋白的表达在表达E-钙黏蛋白后，分散的间质细胞会聚集在一起形成上皮组织，不表达E-钙黏蛋白的上皮细胞则转化为游离的间质细胞●selectin 选凝素●定义：一类异亲型结合，Ca^{2+}依赖性的细胞黏着分子，能与特异糖基识别并结合，其胞外部分具有高度保守并能识别其他细胞表面特异性寡糖链的凝集素（lectin）结构域●功能：主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别与黏着，帮助白细胞经血流进入炎症部位由于选凝素与白细胞表面特异亲和力较小，加上血流速度的影响，白细胞在血管中不断黏着-分离，呈现滚动式运动，直到活化自身整联蛋白后，最终于血管内皮细胞较强地结合●immunoglobulin superfamily, IgSF 免疫球蛋白超家族●定义：分子结构中具有与免疫球蛋白类似结构域的细胞黏着分子超家族，介导不依赖于Ca^{2+}的同亲型细胞黏着或者异亲型细胞黏着●功能●大多数IgSF细胞黏着分子介导淋巴细胞和免疫应答所需要的细胞之间的黏着●一些IgSF成员介导非免疫细胞的黏着，在神经系统发育中有重要作用●integrin 整联蛋白●定义：普遍存在于脊椎动物细胞表面，属于异亲型结合、Ca^{2+}或Mg^{2+}依赖性的细胞黏着分子，主要介导细胞与胞外基质间的黏着●相连的结构●胞内：肌动蛋白纤维●胞外：含有RGD三肽序列的胞外基质成分●介导黏着的结构：focal adhesion 黏着斑、hemidesmosome 半桥粒●信号传递方向●“由内向外”信号传递细胞内信号传递启动后，PIP_2激活踝蛋白，引起踝蛋白与整联蛋白β链结合能力增强，整联蛋白胞外构象的改变而增强与其他胞外配体的结合能力，最后介导细胞黏着●“由外向内”信号传递一旦与配体结合，整联蛋白快速与肌动蛋白骨架产生联系，聚集在一起形成黏着斑，FAK被募集到黏着斑部位，为胞内酪氨酸激酶家族提供位点。