第十章 细胞连接和细胞粘连学习目的和要求1.掌握细胞连接的分类2.掌握紧密连接、锚定连接和间隙连接的结构特点和功能。3.掌握钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族及整联蛋白家族等细胞黏附分子的结构特点和功能4.熟悉化学突触的基本功能。5.了解细胞连接、细胞黏附分子与疾病的关系名词辨别Cell junctionCell adhesion第一节 细胞连接定义： 细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构功能： 加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性。分类： 封闭连接(occluding junctions) 锚定连接(anchoring junctions) 通讯连接(communicating junctions)一、封闭连接(occluding junctions)紧密连接为典型代表；功能： 将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，阻止溶液分子沿细胞间隙渗入细胞内侧。（一）紧密连接的结构1.分布： 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 2. 结构：连接处两个相邻细胞质膜以断续的点连在一起。跨膜蛋白质形成的焊接线网络，焊接线也称嵴线，封闭了细胞与细胞之间的空隙。 3.存在部位： 每个上皮细胞的顶部。（二）分子组成跨膜蛋白紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成（数十种），主要的跨膜蛋白为封闭蛋白claudin和密封蛋白occludin，另外还有膜的外周蛋白（PDZ，ZO,PATJ,PAR-3,PAR-6)。（三）紧密连接的功能1.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： 脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接，构成了脑血屏障和睾血屏障2.形成上皮细胞质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、锚定连接锚定连接：是一类由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞之间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接作用：形成能够抵抗机械张力的牢固黏合。分布：广泛分布与各种组织，特别是上皮、心肌和子宫颈等需要承受机械压力的组织中尤为丰富。（一）锚定连接的分类与肌动蛋白纤维相连的粘合连接(黏着连接） 粘粘合合带带(adhesion belt) ：位于紧密连接下方,连连接接相相邻邻细细胞胞形成一个连续的带状结构。间隙约1520nm,也称带状桥粒(belt desmosome)。 粘粘合合斑斑: :细细胞胞与与细细胞胞外外基基质质之之间间通过肌动蛋白纤维和整连蛋白的连接方式。 与中间纤维相连的桥粒连接 桥桥粒粒(desmosome) :连连接接相相邻邻细细胞胞，提供细胞内中间纤维的锚定位点，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。 半半桥桥粒粒(hemidesmosome) : 连连接接细细胞胞与与胞胞外外基基质质，与桥粒形态类似,但功能和化学组成不同。（二）锚定连接的蛋白组成两大类蛋白组成：细胞内锚定蛋白 跨膜粘连蛋白（三）肌动蛋白纤维介导的锚定连接粘合带：细胞之间的连接粘合斑：细胞与基质之间的连接1.粘合带介导细胞之间的连接位置：上皮细胞紧密连接下方组成： 跨膜粘连蛋白钙粘素 锚定蛋白、联蛋白、黏着斑 蛋白、斑珠蛋白和 -辅肌动蛋白2.粘合斑-介导细胞与胞外基质的粘着位置：上皮基底部组成： 跨膜粘连蛋白膜整联蛋白 锚定蛋白踝蛋白、 -辅肌动蛋白、细丝蛋白、纽蛋白（四）中间纤维介导的锚定连接桥粒：细胞之间的连接半桥粒：细胞与基质之间的连接1.桥粒细胞之间的连接位置：上皮细胞粘合带下方组成： 跨膜粘连蛋白 钙粘素蛋白（桥粒黏蛋白、桥粒胶蛋白） 锚定蛋白 桥粒珠蛋白、桥粒斑蛋白2.半桥粒细胞与胞外基质的连接位置：上皮细胞与基底膜之间组成： 跨膜粘连蛋白整联蛋白 锚定蛋白网蛋白（形成胞质斑)小结三、通讯连接实现细胞间电信号和化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作协调，这种连接形式成为通讯连接。主要几类： 间隙连接：大多数动物组织中 化学突触：神经细胞间和神经肌肉间 胞间连丝：植物细胞间（一）间隙连接间隙连接处相连细胞膜间的间隙为2-4nm，故又称缝隙连接。1.形态结构基本单位:连接子。每个连接子由6个跨膜蛋白亚单位环绕成，中心是直径约1.5nm的孔道连接单位由两个连接子对接构成。2.通透性可通过分子量1000-1500以下的水溶性小分子。间隙连接的通透性是可以调节的：3.功能相邻细胞膜内连接子颗粒的相互融合，加强了细胞的连接；介导了细胞间的通讯代谢藕联早期胚胎发育和细胞分化过程中起重要作用 ；电藕联离子偶联，神经冲动信息传递。如电突触。（二）化学突触化学突触（synapse）是存在于可兴奋细胞间的一种连接方式，它通过释放神经递质来传递神经冲动并因此而得名。组成： 由突触前膜、突触后膜和突触间隙三部分组成。间隙的宽度约20-30nm 。（三）胞间连丝（plasmodesmata） 植物细胞特有的通讯连接。由穿过细胞壁的质膜围成的细胞质通道，直径约2040nm。四、几种细胞连接的比较第二节 细胞黏附细胞黏附分子（cell adhesion molecule,CAM)： 广泛存在细胞膜上，介导细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类跨膜糖蛋白。根据起分子结构特点与作用方式，分为四大类： 钙粘素、 选择素、 免疫球蛋白超家族、 整联蛋白家族细胞表面主要的黏附分子家族（一）黏附分子结构都为跨膜糖蛋白，分子结构由三部分组成：1 .胞外区： N端部分。带有糖链，负责与配体识别；2. 跨膜区： 多为一次跨膜；3. 胞质区； C端部分，与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内信号分子相连。 （二）粘附因子介导的细胞识别与粘连的三种模式1.同亲性粘附：两相邻细胞表面的同种CAM分子间的相互识别与结合，如钙粘素；2.异亲性粘附：两相邻细胞表面的不同种CAM分子间的相互识别与结合，如选择素和整联蛋白；3.胞外连接分子依赖型：通过胞外连接分子相互识别与结合。一、钙粘素家族 钙粘素又称钙粘蛋白（200多种） ，是一类依赖Ca2+的同亲型细胞黏附分子.（一）钙粘素分子结构单次跨膜糖蛋白，由700-750个氨基酸残基组成；质膜中常以同源二聚体形式存在；胞外区常折叠成5个重复结构域。可结合Ca2+，赋予钙粘素分子刚性与强度；Ca2+，结合越多，钙粘素刚性越强；（二）钙粘素的功能1介导细胞连接， 在成年脊椎动物，E-钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要细胞黏附分子，是粘合带的主要构成者。2参与细胞分化， 在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与数量可决定胚胎细胞间的相互作用（粘合、分离、迁移、再粘合），从而通过细胞的微环境，影响细胞的分化，参与器官形成过程。3参与细胞间形成稳定的特化连接结构，抑制细胞迁移。 参与形成细胞间的粘合带和桥粒结构。 很多种癌组织中细胞表面的E钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将E钙粘素视为转移抑制分子。 二、选择素选择素是一类依赖Ca2+的异亲型细胞粘附分子，能特异性地识别其他细胞表面寡聚糖链中的特定糖基。选择素家族成员：L-选择素：广泛存在于各种白细胞白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。P-选择素：存在于血小板及内皮血小板及内皮细胞。炎症时活化的内皮细胞表面首先出现P选择素，随后出现E选择素。它们对于召集白细胞到达炎症部位具有重要作用。 E-选择素：存在于活化的血管内皮细胞内皮细胞表面。（一）选择素分子结构单次跨膜糖蛋白胞外区（三个独立的结构域组成）：a.N-末端凝集素结构域：识别特异糖基，参与细胞之间选择性黏附的重要活性部位；b.表皮生长因子（EGF)样结构域；c.补体结合蛋白结构域；胞内区可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合。（二）选择素的功能参与白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别与粘着，帮助白细胞从血液进入炎症部位。三、免疫球蛋白超家族（Ig-SF）免疫球蛋白超家族 分子结构中含有免疫球蛋白（Ig）样结构域的所有分子。免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系的两组反向平行折叠结构 一般不依赖于Ca2 ；多介导淋巴细胞与其他细胞之间的相互作用胎儿酒精综合征NCAM-L1与酒精分子结合新生儿精神异常及颜面畸形四、整联蛋白家族整联蛋白又称整合素（integrin），是一类普遍存在于脊椎动物细胞表面，依赖于Ca2和Mg2的异亲型细胞粘附分子，介导细胞和细胞之间以及细胞与细胞外基质之间的相互识别和粘附。（一）分子结构由和两个亚基形成的异源二聚体糖蛋白。介导细胞与基质、细胞与细胞之间的粘着。和两个亚基均由胞外区，跨膜区和胞内区三个部分组成。胞胞外外区区介导与细胞外基质的粘着，典型结构有黏着斑和半桥粒。胞胞内内区区通过连接蛋白与细胞内的肌动蛋白等细胞骨架成分相互作用。（二）常见的整联蛋白（人类）不同的亚基（24）和不同的亚基（9），相互组合成不同的整联蛋白，可与不同的配体结合。（三）整联蛋白的功能1.介导细胞间的相互作用含2亚单位的整合素主要存在于各种白细胞表面，使白细胞黏附在感染部位血管的内皮细胞，使白细胞得以迁移出血管，进入炎症部位。 2.介导细胞与细胞外基质间的相互作用含1亚单位的整合素为细胞外基质蛋白的受体，其胞外区具有和大多数胞外基质蛋白的RGD三肽序列（Arg-Gly-Asp）结合的位点，使细胞粘附于细胞外基质。3.整联蛋白在信号传递中发挥重要作用（四）整联蛋白与医学The end！