细胞连接和细胞外基质课件

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1、第五章第五章细胞连接和细胞外基质细胞连接和细胞外基质第一节第一节细胞连接与细胞黏附细胞连接与细胞黏附 是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间的联结结构。细胞黏附是细胞连接的起始，细胞连接是细胞黏附的发展。细胞黏附是细胞连接的起始，细胞连接是细胞黏附的发展。是细胞间结构和功能联系的基本形式是细胞间结构和功能联系的基本形式。一、细胞连接一、细胞连接 是相邻细胞膜和细胞膜间的区域特化性连接结构。分是相邻细胞膜和细胞膜间的区域特化性连接结构。分为三大类，即：封闭连接、锚定连接和通讯连接。为三大类，即：封闭连接、锚定连接和通讯连接。 （一）（一）封闭连接封闭连接

2、(occluding junction) 又称紧密连接又称紧密连接(tight junction)。见于体内管腔及腺体上。见于体内管腔及腺体上皮细胞顶端，呈带状环绕细胞。皮细胞顶端，呈带状环绕细胞。 连接区域成焊接线样带状网络，相邻质膜紧密结合，连接区域成焊接线样带状网络，相邻质膜紧密结合，没有缝隙。没有缝隙。主要作用：主要作用： 机械作用：将上皮细机械作用：将上皮细胞紧密连合成整体。胞紧密连合成整体。 稳定内环境：封闭相稳定内环境：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶邻细胞间的接缝，防止溶液渗入：液渗入：血脑屏障血脑屏障、血睾血睾屏障屏障。 维持上皮细胞极性：维持上皮细胞极性：上皮细胞膜脂和膜蛋白侧

3、上皮细胞膜脂和膜蛋白侧向扩散的屏障。向扩散的屏障。（二）（二）锚定连接锚定连接(anchoring junction)由细胞骨架参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间由细胞骨架参与、存在于细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接。的细胞连接。主要分布在需承受机械力的组织，如上皮、心肌和子宫颈主要分布在需承受机械力的组织，如上皮、心肌和子宫颈等。等。分两类：与肌动蛋白丝相连的称分两类：与肌动蛋白丝相连的称黏着连接黏着连接（黏着带、黏着（黏着带、黏着斑）、与中间纤维相连接的称斑）、与中间纤维相连接的称桥粒连接桥粒连接（桥粒、半桥粒）（桥粒、半桥粒）1. 黏着带与黏着斑黏着带与黏着斑粘着带（粘着带（

4、adhesion belt） ：细胞与细胞之间的黏着连接。呈带状环绕细胞，位于紧密细胞与细胞之间的黏着连接。呈带状环绕细胞，位于紧密连接和桥粒之间，又称中间连接连接和桥粒之间，又称中间连接(intermediate junction)。相邻细胞间通过相邻细胞间通过钙黏着蛋白钙黏着蛋白与与细胞内锚定蛋白细胞内锚定蛋白和肌动蛋白和肌动蛋白丝相连。丝相连。保持细胞形状、维系组织整体性。保持细胞形状、维系组织整体性。Adhesion belt or Adherens junctionAdhesion Belt粘着斑粘着斑(adhesion plaque)：位于上皮细胞基底部，是细胞与：位于上皮细胞基底

5、部，是细胞与细胞外基质的连接结构。具机械连接和信号转导的功能。细胞外基质的连接结构。具机械连接和信号转导的功能。2. 桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒桥粒桥粒(desmosome)是相邻细胞间形成的纽扣状结构，是一是相邻细胞间形成的纽扣状结构，是一种坚韧、牢固的细胞连接结构，对上皮组织结构的维持非种坚韧、牢固的细胞连接结构，对上皮组织结构的维持非常重要。常重要。特征：桥粒斑（多种胞内锚定蛋白构成），中间纤维的锚特征：桥粒斑（多种胞内锚定蛋白构成），中间纤维的锚定部位。定部位。分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌分布：承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管、心肌中。中。Desmosomes

6、 in spinous layer of human skin半桥粒半桥粒(hemidesmosome)：位于上皮细胞基面与基膜之间，：位于上皮细胞基面与基膜之间，将上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起防止机械力造成上将上皮细胞与其下方的基底膜连接在一起防止机械力造成上皮剥离。皮剥离。Structure of the Skin（三）（三）间隙连接间隙连接 gap junction：又称缝隙连接，具机械连接、：又称缝隙连接，具机械连接、介导细胞间通讯的作用介导细胞间通讯的作用功能：功能：1.影响细胞分化影响细胞分化2.协调细胞代谢协调细胞代谢3.电兴奋传导：神经末电兴奋传导：神经末梢间的间隙连接称

7、为电梢间的间隙连接称为电紧张突触紧张突触(electrotonic synapses)。代谢偶联代谢偶联电偶联电偶联AFM image of connexonA. Open state in Ca2+ free buffer; B. Close化学突触化学突触 synapse 存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传导存在于可兴奋细胞间，通过释放神经递质传导兴奋。兴奋。 由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。由突触前膜、突触后膜、突触间隙组成。 突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。突触前神经元突起末梢膨大，称突触小体。 突触小体内有突触小泡，内含神经递质。突触小体内有突触小泡，内含神经递质。 各

8、类连接的比较各类连接的比较二、二、细胞黏附细胞黏附(Cell Adhesion Molecules，CAMs) 细胞黏附分子细胞黏附分子介导的细胞与细胞、细胞与细胞外基质间介导的细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的彼此黏着。的彼此黏着。 是一类受体分子，为穿膜糖蛋白，由三部分组成：是一类受体分子，为穿膜糖蛋白，由三部分组成： 胞外区，胞外区，N端部分，负责与配体识别；端部分，负责与配体识别； 跨膜区，多为单次跨膜；跨膜区，多为单次跨膜； 胞质区，胞质区，C端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与端部分，与质膜下的骨架成分相连，或与胞内的信号分子相连。胞内的信号分子相连。细胞黏附分子作用机制有三种模式：

9、细胞黏附分子作用机制有三种模式： 同亲型结合同亲型结合(homophilic binding) 异亲型结合异亲型结合(heterophilic binding)1. 连接分子依赖性结合连接分子依赖性结合(linker-dependent binding)（一）、钙黏蛋白（一）、钙黏蛋白(cadherin) 同亲型结合，同亲型结合，Ca2依赖性细胞黏依赖性细胞黏着糖蛋白。着糖蛋白。 胞外部分形成胞外部分形成5个结构域，其中个结构域，其中4个同源，均含个同源，均含Ca2结合部位。结合部位。作用：作用： 介导细胞连接：是同种细胞之间识别和黏附的基础。介导细胞连接：是同种细胞之间识别和黏附的基础。 参

10、与细胞分化及组织器官构建：决定胚胎细胞间的粘附，参与细胞分化及组织器官构建：决定胚胎细胞间的粘附，影响细胞分化。影响细胞分化。 参与细胞特化结构连接：形成细胞连接并参与信号转导参与细胞特化结构连接：形成细胞连接并参与信号转导天疱疮：一种慢性、复发性、严重的表皮内棘刺松解性大天疱疮：一种慢性、复发性、严重的表皮内棘刺松解性大疱性皮肤病。患者体内存在钙粘蛋白的抗体，因此，在正疱性皮肤病。患者体内存在钙粘蛋白的抗体，因此，在正常皮肤或黏膜上出现松弛性水疱常皮肤或黏膜上出现松弛性水疱 哺乳动物细胞表面的主要钙黏蛋白（二）、选择素（二）、选择素(selectin) 异亲型结合、依赖异亲型结合、依赖Ca2

11、参与、与特异糖基识别与粘合参与、与特异糖基识别与粘合 P选择素贮存于血小板及内皮细胞；选择素贮存于血小板及内皮细胞； E选择素存在于活化的血管内皮细胞表面；选择素存在于活化的血管内皮细胞表面； L选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位选择素广泛存在于各种白细胞的表面，参与炎症部位白细胞的出脉管过程。白细胞的出脉管过程。SELECTINSEndothelialLeukocytesPlatelets三、三、免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 Ig-superfamily 含免疫球蛋白（含免疫球蛋白（Ig）样结构域，即二硫键维系的两组反向）样结构域，即二硫键维系的两组反向平行的平行的折叠。折叠

12、。 一般不依赖一般不依赖Ca2，亲同性或亲异性，亲同性或亲异性CAM。 N-CAM存在于神经细胞。存在于神经细胞。 Pe-CAM存在于血小板及大多数免疫细胞。存在于血小板及大多数免疫细胞。 I-CAM及及V-CAM在活化的血管内皮细胞表达。在活化的血管内皮细胞表达。Ig-SF（四）四）整联蛋白整联蛋白(integrin)多为亲异型结合，依赖多为亲异型结合，依赖Ca2或或Mg2+。是。是 亚单位形成异二亚单位形成异二聚体。聚体。介导细胞与细胞外基质或其他细胞的黏着、介导细胞外环境介导细胞与细胞外基质或其他细胞的黏着、介导细胞外环境与细胞内信号转导与细胞内信号转导 含含1的整合素介导细胞与的整合素

13、介导细胞与ECM的粘附。的粘附。 含含2的整合素介导细胞间的相互作用。的整合素介导细胞间的相互作用。 含含3的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。的整合素介导血小板聚集，参与血栓形成。 64整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒。Integrins subunit binds RGD domain on fibronectina subunit binds calcium Ca2+ necessary for substrate bindingHemidesmosomesHemidesmosome TEMKeratin filaments第二节第二节

14、 细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用 细胞外基质细胞外基质(extracelluar matrix, ECM)是细胞外是细胞外大分子构成的网络。包括：胶原、非胶原糖蛋白、大分子构成的网络。包括：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。 结缔组织中含量较高。结缔组织中含量较高。 影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。MACROMOLECULAR ORGANIZATION OF ECM一、细胞外基质的主要组分一、细胞外基质的主要组分（一）氨基聚糖及蛋白聚糖（一）氨基聚糖及蛋白聚糖1氨基聚糖氨基聚糖(

15、glycosaminoglycan, GAG)GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。分为：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝分为：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。素、肝素、硫酸角质素。作用：作用： 维持组织结构和功能的完整性维持组织结构和功能的完整性 除透明质酸及肝素外，其他氨基聚糖不游离存在。除透明质酸及肝素外，其他氨基聚糖不游离存在。 透明质酸是唯一不硫酸化的氨基聚糖，含多达透明质酸是唯一不硫酸化的氨基聚糖，含多达10万个糖基。万个糖基

16、。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性，并具润滑作用。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性，并具润滑作用。 防止细胞过早分化（透明质酸）防止细胞过早分化（透明质酸） 参与蛋白聚糖的构成参与蛋白聚糖的构成 氨基聚糖的分子特性及分布氨基聚糖的分子特性及分布2蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan, PG) 是氨基聚糖与核心蛋白的共价结合物。是氨基聚糖与核心蛋白的共价结合物。 核心蛋白在高尔基体中装配氨基聚糖链。核心蛋白在高尔基体中装配氨基聚糖链。 透明质酸能够以非共价键连接许多蛋白聚糖，形成巨分子。透明质酸能够以非共价键连接许多蛋白聚糖，形成巨分子。 空间填充、机械性能、弹性、抗压性空间填

17、充、机械性能、弹性、抗压性A Proteoglycan Complex.Galactose N-Acetyl-D-glucosamineD-glucuronic acid N-Acetyl-D-galactosamine（二）、胶原与弹性蛋白（二）、胶原与弹性蛋白 胶原胶原(Collagen) 是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的是人体最丰富的蛋白，占蛋白总量的30以上。参与形成以上。参与形成结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。结缔组织，如骨、韧带、基膜、皮肤。 组成：由原胶原交联而成。组成：由原胶原交联而成。 原胶原：原胶原：3条肽链形成的螺旋，含三种结构：螺旋区、非条肽链形成的螺旋，含三种结构：

18、螺旋区、非螺旋区及球形结构域。螺旋区及球形结构域。 合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分合成：由成纤维细胞、软骨细胞、成骨细胞、上皮细胞分泌。泌。Structures of the collagenCollagen fibrils around a fibroblast交联：由侧向相邻的交联：由侧向相邻的lys或或hyl残基氧化后所产生的两个醛残基氧化后所产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈基间进行缩合而成。交联后后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，电镜下可见间隔阶梯状排列，电镜下可见间隔67nm的横纹。的横纹。新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。新生儿

19、的胶原交联程度低而易于抽提。老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。老年人胶原交联程度高，组织僵硬老化。 作用：细胞外基质的骨架作用：细胞外基质的骨架Collagen2. 弹性蛋白弹性蛋白 (elastin ) 构成弹性纤维，由构成弹性纤维，由2类短肽交替排列构成。类短肽交替排列构成。 一种是疏水短肽，赋予分子以弹性；一种是疏水短肽，赋予分子以弹性； 另一种为富丙氨酸及赖氨酸残基的另一种为富丙氨酸及赖氨酸残基的螺旋，负责在相螺旋，负责在相邻分子间交联，形成网状结构。邻分子间交联，形成网状结构。 构象特征：无规则卷曲、疏松网状构象特征：无规则卷曲、疏松网状老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致

20、组织失老年组织中弹性蛋白的生成减少，降解增强，以致组织失去弹性。去弹性。Elastin马方综合征马方综合征 ：常染色体显性遗传常染色体显性遗传病。先天性中胚层发育不病。先天性中胚层发育不良、蜘蛛指征、肢体细长症、内眼疾病和心血管异常。黏良、蜘蛛指征、肢体细长症、内眼疾病和心血管异常。黏多糖堆积，从而影响了弹力纤维和其他结缔组织纤维的结多糖堆积，从而影响了弹力纤维和其他结缔组织纤维的结构和功能，使相应的器官发育不良及出现功能异常构和功能，使相应的器官发育不良及出现功能异常 （三）、非胶原糖蛋白（三）、非胶原糖蛋白1. 纤粘连蛋白纤粘连蛋白 Fibronectin（FN）含糖含糖4.59.5，有，

21、有57个有特定功能的结构域。类型：个有特定功能的结构域。类型：FN有有20多种亚单位。同一基因编码，转录后拼接不同，形多种亚单位。同一基因编码，转录后拼接不同，形成异型分子。成异型分子。血浆血浆FN： V字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。字形二聚体，可溶，存在于血浆、体液。细胞细胞FN：多聚体，不溶，存在于：多聚体，不溶，存在于ECM及细胞表面。及细胞表面。 组装：组装： 不自发组装，受细胞表面受体指导。不自发组装，受细胞表面受体指导。 肿瘤细胞表面肿瘤细胞表面FN减少，因受体异常所致。减少，因受体异常所致。 功能：功能： 调节细胞黏附和细胞行为调节细胞黏附和细胞行为 为胚胎发育中细胞迁移和

22、运动提供基底为胚胎发育中细胞迁移和运动提供基底 凝血、伤口修复、吞噬过程凝血、伤口修复、吞噬过程fibronectin dimerFibronectin helps connect the inside of the cell to the outside2. 层粘连蛋白层粘连蛋白 laminin(LN) 结构：结构： 由由3条肽链借二硫键交联成十字形分子。条肽链借二硫键交联成十字形分子。 已知已知7种种LN，8种亚单位，由不同基因编码。种亚单位，由不同基因编码。 含糖含糖15-28，有，有50条左右条左右N-连接的糖链。连接的糖链。 功能：功能： 组成基膜，是胚胎发育中最早出现的细胞外基质。

23、组成基膜，是胚胎发育中最早出现的细胞外基质。 胚胎期保持细胞间黏附、细胞极性、细胞分化胚胎期保持细胞间黏附、细胞极性、细胞分化Laminin Structure二、细胞外基质的特化结构-基膜基膜是一种复合的细胞外结构，位于上皮细胞基底面与结基膜是一种复合的细胞外结构，位于上皮细胞基底面与结缔组织的膜状结构。是细胞外基质的特异区。具有支持连接缔组织的膜状结构。是细胞外基质的特异区。具有支持连接作用，亦是物质通透的半透膜。调节分子和细胞的运动。作用，亦是物质通透的半透膜。调节分子和细胞的运动。在肾细胞中，基膜可以作为一种过滤器，允许小分子进入在肾细胞中，基膜可以作为一种过滤器，允许小分子进入尿液，

24、却扣下大分子的蛋白质。尿液，却扣下大分子的蛋白质。表皮细胞下的基膜一方面阻止结缔组织的细胞进入表皮，表皮细胞下的基膜一方面阻止结缔组织的细胞进入表皮，另一方面允许白细胞的移动另一方面允许白细胞的移动 。Basal lamina细胞外基质的生物学作用细胞外基质的生物学作用1影响细胞的存活、死亡：如上皮细胞脱离影响细胞的存活、死亡：如上皮细胞脱离ECM则发生失则发生失巢凋亡，称定着依赖性。巢凋亡，称定着依赖性。2决定细胞的形状：不同细胞具有不同的决定细胞的形状：不同细胞具有不同的ECM，介导的细，介导的细胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。胞骨架组装的状况不同，表现出不同的形状。3调节细胞的增殖：如定着依赖性生长调节细胞的增殖：如定着依赖性生长4控制细胞的分化控制细胞的分化5参与细胞的迁移参与细胞的迁移南方医院妇产科产前诊断中心南方医院妇产科产前诊断中心李莉艳李莉艳Email：