细胞生物学细胞环境与互作.pptx

细胞环境与互作细胞环境与互作Chapter 4 4.1.细胞表面细胞表面4.2 细胞外基质细胞外基质4.3 细胞识别与粘着细胞识别与粘着4.4 细胞连接细胞连接纲纲 要要细胞与环境的关系细胞与环境的关系 4.1 细胞表面细胞表面在结构上，包括：在结构上，包括：细胞被细胞被(cell coat)细胞质膜细胞质膜在功能上：在功能上：保护细胞保护细胞,使细胞有一个相对稳定的内环境；使细胞有一个相对稳定的内环境；参与细胞内外的物质交换和能量交换；参与细胞内外的物质交换和能量交换；参与信号的识别和信息的传递；参与信号的识别和信息的传递；参与细胞运动；参与细胞运动；维护细胞的各种形态；维护细胞的各种形态；与免疫、癌变等有十分密切关系。与免疫、癌变等有十分密切关系。细胞被细胞被 覆覆盖盖在在细细胞胞质质膜膜表表面面的的保保护护层层，主主要要成成份份是是糖糖，又又称称糖萼糖萼 Glycocalyx 通常含有两种主要的成份通常含有两种主要的成份:糖蛋白糖蛋白和和蛋白聚糖蛋白聚糖 电镜下的细胞表面电镜下的细胞表面细胞被的功能：细胞被的功能：为细胞提供保护为细胞提供保护 介导细胞与细胞、细胞与基底膜之间的相互作用介导细胞与细胞、细胞与基底膜之间的相互作用 颗粒向质膜运动的屏障颗粒向质膜运动的屏障植物细胞壁植物细胞壁 1 细胞壁的结构组成细胞壁的结构组成植物的植物的细胞壁细胞壁相当于动物细胞的相当于动物细胞的细胞外基质细胞外基质：动物细胞的细胞外基质的主要成分是动物细胞的细胞外基质的主要成分是蛋白质分子蛋白质分子；植物的细胞壁主要是植物的细胞壁主要是多糖多糖，其中最主要的是，其中最主要的是纤维素纤维素。纤维素：纤维素：植物细胞壁的骨架，为细胞壁提供强度和硬度。植物细胞壁的骨架，为细胞壁提供强度和硬度。葡萄糖葡萄糖 纤维素分子纤维素分子(5060个形成一束个形成一束)纤维素微纤维纤维素微纤维(两两堆积两两堆积)大纤维大纤维(具有钢管的强度具有钢管的强度)植物细胞壁中的纤维素植物细胞壁中的纤维素半纤维素半纤维素 半纤维素是半纤维素是几种类型的糖几种类型的糖构成的异质多聚构成的异质多聚体，有分支。体，有分支。半纤维素结合在半纤维素结合在纤维素微纤维纤维素微纤维的表面，交的表面，交联成复杂的网络结构。联成复杂的网络结构。果胶果胶 Pectins：果胶是果胶是半乳糖醛酸及其衍生物半乳糖醛酸及其衍生物形成的多聚体，形成的多聚体，带带负负电荷。电荷。果胶在细胞壁中的作用主要是连接相邻细胞壁，并果胶在细胞壁中的作用主要是连接相邻细胞壁，并且形成细胞外基质，将纤维素包埋在水合胶中。且形成细胞外基质，将纤维素包埋在水合胶中。糖蛋白质糖蛋白质:其中重要一类其中重要一类伸展蛋白伸展蛋白，为植物提供结构支持。，为植物提供结构支持。木质素木质素(lignin(lignin)：是由是由聚合的芳香醇聚合的芳香醇构成的一类物质，构成的一类物质，主要位于纤维素纤维之间，它的作用是主要位于纤维素纤维之间，它的作用是抵抗压力抵抗压力。3 植物细胞壁的分泌合成植物细胞壁的分泌合成中间层形成：中间层形成：主主要要是是果果胶胶。果果胶胶是是相相邻邻两两细细胞胞壁壁所所共共有有，并并且且具具有有将将两两个细胞连接在一起的作用个细胞连接在一起的作用。初生壁形成：初生壁形成：是是细细胞胞正正在在生生长长时时形形成成的的。初初生生壁壁由由纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、果胶和糖蛋白果胶和糖蛋白等松散组成。等松散组成。次生壁形成：次生壁形成：是是在在细细胞胞停停止止生生长长后后分分泌泌形形成成的的。主主要要是是增增加加细细胞胞壁壁的的厚厚度度和和强强度度。次次生生壁壁主主要要纤纤维维素素和和木木质质素素组组成成，在在初初生生壁壁的内层。的内层。PLANT CELL WALLS4.2 细胞外基质细胞外基质由细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细由细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子，胞之间的大分子，主要是一些主要是一些多糖多糖和和蛋白蛋白。主要细胞类群是主要细胞类群是成纤维细胞成纤维细胞(fibroblast)和其他特和其他特化组织的细胞。化组织的细胞。细胞外基质的组成和可能的结构细胞外基质的组成和可能的结构 细胞外基质的组成可分为三大类细胞外基质的组成可分为三大类 蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)结构蛋白结构蛋白 如如胶胶原原和和弹弹性性蛋蛋白白，它它们们赋赋予予基基质质一一定定的强度和韧性。的强度和韧性。粘着蛋白粘着蛋白(adhesive proteins)如如纤纤连连蛋蛋白白和和层层粘粘连连蛋蛋白白，它它们们促促使使细细胞同基质结合。胞同基质结合。4.2.1 细胞外基质的基础物质细胞外基质的基础物质结构与功能结构与功能 蛋白聚糖是由蛋白聚糖是由糖胺聚糖糖胺聚糖(glycosaminoglycans，GAG)以共以共价的形式同价的形式同线性多肽线性多肽连接而成的多糖和蛋白复合物。连接而成的多糖和蛋白复合物。糖胺聚糖是由糖胺聚糖是由重复二糖单位重复二糖单位构成的无分支长链多糖。构成的无分支长链多糖。糖胺聚糖表面带糖胺聚糖表面带负负电荷，可以结合大量阳离子，进而结合电荷，可以结合大量阳离子，进而结合大量水分子。可在细胞外创造水合的、胶状的材料，形成大量水分子。可在细胞外创造水合的、胶状的材料，形成了细胞外基质的基质。了细胞外基质的基质。蛋白聚糖蛋白聚糖(Proteoglycan,PG)蛋白聚糖蛋白聚糖Proteoglycan 糖胺聚糖存在与糖环相糖胺聚糖存在与糖环相连的连的硫酸盐和羧基基硫酸盐和羧基基团团，具有很高的酸性，具有很高的酸性，糖胺聚糖有糖胺聚糖有7类类 硫硫酸酸软软骨骨素素、硫硫酸酸角角质质素素、肝肝素素、透透明明质质酸酸等。等。糖胺聚糖糖胺聚糖透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)细细胞胞外外基基质质中中发发现现的的大大多多数数糖糖胺胺聚聚糖糖都都是是作作为为蛋蛋白白聚聚糖糖的的一一个个成成分分而而存存在在，惟惟一一例例外外的的是是透透明明质质酸酸，它它在在细细胞胞外外基基质质中中也也可可游游离离存在。存在。透透明明质质酸酸在在结结缔缔组组织织中中起起强强化化、弹弹性性和和润润滑作用滑作用,具有抗压能力具有抗压能力。透明质酸同糖胺聚糖和核心蛋白组成软骨透明质酸同糖胺聚糖和核心蛋白组成软骨组织的蛋白聚糖复合物，称为组织的蛋白聚糖复合物，称为透明质酸透明质酸-蛋白聚蛋白聚糖复合物糖复合物。在这种复合物中，透明质酸作为一。在这种复合物中，透明质酸作为一个长轴，将蛋白聚糖连接在一起，形成更大的个长轴，将蛋白聚糖连接在一起，形成更大的更复杂的蛋白聚糖，使细胞外基质具有更大的更复杂的蛋白聚糖，使细胞外基质具有更大的抗压性抗压性。4.2.2 结构蛋白结构蛋白基本特性：基本特性：是纤维糖蛋白家族构成的，只存在于细胞外基质中，不溶是纤维糖蛋白家族构成的，只存在于细胞外基质中，不溶性水，性水，是构成细胞外基质的骨架，给细胞提供抗张力和弹是构成细胞外基质的骨架，给细胞提供抗张力和弹性。性。具有很高的张力强度具有很高的张力强度 普遍存于动物界，是人体中最丰富的蛋白质普遍存于动物界，是人体中最丰富的蛋白质 主要由成纤维细胞产生。平滑肌细胞和上皮细胞也产生胶主要由成纤维细胞产生。平滑肌细胞和上皮细胞也产生胶原。脊椎动物中腱、软骨和骨中胶原很丰富。原。脊椎动物中腱、软骨和骨中胶原很丰富。1 胶原胶原(Collagen)胶原结构特性胶原结构特性 胶原的基本结构单位是胶原的基本结构单位是原胶原原胶原，原胶原是，原胶原是3条条 链链组成的纤维状蛋白质，螺旋状。组成的纤维状蛋白质，螺旋状。一级结构是一级结构是GlyXY 重复单位，重复单位，Gly 甘氨酸，甘氨酸，X 常是脯氨酸，常是脯氨酸，Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸。常为羟脯氨酸或羟赖氨酸。胶原的组装胶原的组装原原 链链前胶原前胶原胶原胶原胶原原纤维胶原原纤维胶原纤维胶原纤维胶原的合成、装配与运输胶原的合成、装配与运输首首先先是是在在粗粗面面内内质质网网的的核核糖糖体体上上合合成成带带有有信信号号肽肽的的原原 链链。在内质网中在内质网中通过分子间交联，通过分子间交联，3股螺旋胶成股螺旋胶成前胶原前胶原。前胶原在前胶原在高尔基体高尔基体中修饰加工，分泌到细胞外。中修饰加工，分泌到细胞外。前胶原在前胶原在细胞外细胞外被切去两端的前肽，形成被切去两端的前肽，形成胶原胶原。胶原聚合成胶原聚合成胶原原纤维胶原原纤维。胶原原纤维再聚合成胶原原纤维再聚合成胶原纤维胶原纤维。在在胶胶原原纤纤维维内内部部,有有分分子子内内和和分分子子间间的的交交联联。分分子子内内交交联联是是指指原原胶胶原原的的三三条条链链之之间间的的赖赖氨氨酸酸残残基基间间的的交交联联,分分子子间间的的交交联联是是指指不不同同原原胶胶原原间间的的赖赖氨氨酸酸交联。交联。这这种种分分子子间间的的交交联联,使使得得在在胶胶原原纤纤维维内内部部形形成成胶胶原原蛋蛋白白分分子子呈呈1/41/4平平行行交交替替排排列列,即即一一个个原原胶胶原原的的头头部部与与下下一一个原胶原的尾部有一个小的间隙分隔个原胶原的尾部有一个小的间隙分隔。胶原的合成、装配与运输胶原的合成、装配与运输原原 链链前胶原前胶原胶原胶原胶原的作用胶原的作用 胶胶原原是是骨骨、腱腱和和皮皮肤肤组组织织中中的的主主要要蛋蛋白白，在在这这些些组组织织的的细细胞胞外外基基质质中中,胶胶原原起起着着细细胞胞外外基基质质骨骨架作用架作用，刚性和抗张力，刚性和抗张力;胶原具有促进细胞生长的作用胶原具有促进细胞生长的作用;在在细细胞胞分分化化中中，胶胶原原基基质质和和提提纯纯的的胶胶原原底底物物具具有维持并诱导细胞分化的作用。有维持并诱导细胞分化的作用。胶原酶遗传缺陷胶原酶遗传缺陷 某某些些人人具具有有胶胶原原酶酶的的遗遗传传缺缺陷陷，这这样样,他他们们的的胶胶原原纤纤维维就就不不能能正正确确地地装装配配，其其结结果果，皮皮肤肤和和各各种种其其它它的的结结缔缔组组织织就就会会降降低低它它们们的的强强度度变变得得非非常常的的松松弛。弛。皮肤过度松弛症皮肤过度松弛症是弹性纤维是弹性纤维(elastic fibers)的主要成分。的主要成分。功功能能：能能够够赋赋予予细细胞胞外外基基质质弹弹性性，主主要要位位于于韧带和脉管壁韧带和脉管壁。弹弹性性蛋蛋白白也也富富含含甘甘氨氨酸酸和和脯脯氨氨酸酸。与与同同胶胶原原不不同同的的是是，弹弹性性蛋蛋白白的的脯脯氨氨酸酸没没有有羟羟基基化，没有羟脯氨酸的存在。化，没有羟脯氨酸的存在。2 弹性蛋白弹性蛋白(Elastin)弹性蛋白的结构弹性蛋白的结构4.2.3 粘着蛋白粘着蛋白 粘粘着着蛋蛋白白(adhesive protein)是是细细胞胞外外基基中中质质的的第第三三类类成成分分，之之所所以以将将这这些些蛋蛋白白称称为为粘粘着着蛋蛋白白，主主要要是是这这些些蛋蛋白白起起着着将将细细胞胞外外基基质质与与细细胞胞联系起来的桥梁作用联系起来的桥梁作用。存在：存在：高分子量的糖蛋白，高分子量的糖蛋白，广泛存在于动物界广泛存在于动物界;血浆纤连蛋白血浆纤连蛋白，可溶，存于脊椎动物血浆和其它，可溶，存于脊椎动物血浆和其它体液中；体液中；细胞纤连蛋白细胞纤连蛋白，不溶，存于细胞外基质、细胞之，不溶，存于细胞外基质、细胞之间和某些细胞的表面。间和某些细胞的表面。纤连蛋白纤连蛋白(Fibronectin,FN)Fibronectin胶原结合结构域肝素结合结构域纤连蛋白有两个亚单位组成，不同的亚单位是同纤连蛋白有两个亚单位组成，不同的亚单位是同一基因的表达产物，只是在转录后剪接和翻译修一基因的表达产物，只是在转录后剪接和翻译修饰上有差异饰上有差异两亚基通过两亚基通过C端二硫键连接，每个亚基上都有几个端二硫键连接，每个亚基上都有几个结构域组成，有与胶原、细胞表面受体、血纤蛋结构域组成，有与胶原、细胞表面受体、血纤蛋白和硫酸蛋白多糖高亲和结合的位点。白和硫酸蛋白多糖高亲和结合的位点。结构特点：结构特点：纤纤连连蛋蛋白白与与细细胞胞结结合合的的结结构构域域中中Arg-Gly-Asp三肽序列，它负责同细胞表面的结合。三肽序列，它负责同细胞表面的结合。Arg-Gly-Asp序序列列(又又称称RGD序序列列)同同样样存存在在于于细细胞胞外外基基质质和和血血液液的的其其它它类类型型的的粘粘着着蛋蛋白白序序列中列中。RGD序列序列FN最最主主要要的的功功能能是是介介导导细细胞胞的的粘粘着着，介介导导细胞外基质和细胞结合，介导细胞迁移。细胞外基质和细胞结合，介导细胞迁移。由由于于FN具具有有同同时时与与细细胞胞外外基基质质各各类类成成分分相相结结合合的的特特点点,并并可可促促进进细细胞胞外外基基质质的的其其它它成成分的沉积分的沉积,故认为故认为FN是细胞外基质的组织者是细胞外基质的组织者。功能：功能：层粘连蛋白是胞外糖蛋白的一个家层粘连蛋白是胞外糖蛋白的一个家族，由族，由3个多肽链通过二硫键连接在个多肽链通过二硫键连接在一起，形似十字架，一起，形似十字架，3个短臂，个短臂，1个个长臂。臂上有球形结构域，可以和长臂。臂上有球形结构域，可以和细胞表面、肝素、细胞表面、肝素、IV型胶原等结合型胶原等结合层粘连蛋白层粘连蛋白 主要存在于主要存在于基膜基膜(basal lamina)结构中，是基膜的主要结构结构中，是基膜的主要结构成分。成分。层粘连蛋白层粘连蛋白(laminin,LN)Laminin首首先先作作为为基基膜膜的的主主要要结结构构成成分分对对基基膜膜的的组组装装起起关关键键作作用用。它它可可作作为为粘粘着着因因子子介介导导细细胞胞粘着于粘着于胶原胶原,使之发生铺展。使之发生铺展。层粘连蛋白对细胞迁移、生长和分化的潜能层粘连蛋白对细胞迁移、生长和分化的潜能具有重要影响具有重要影响层粘连蛋白的功能层粘连蛋白的功能基膜基膜(Basement membrane)一层连续的厚度约为一层连续的厚度约为50200nm的膜的膜 常位于上皮和内皮的基底面。常位于上皮和内皮的基底面。4.2.4 细胞外基质与细胞的相互作用细胞外基质与细胞的相互作用层粘连蛋白层粘连蛋白 是基膜的主要成分，也是基膜的组织者是基膜的主要成分，也是基膜的组织者；型胶原型胶原 基膜的网状钢架基膜的网状钢架巢蛋白巢蛋白(entactin)硫酸肝素糖蛋白。硫酸肝素糖蛋白。型型胶胶原原是是基基膜膜的的核核心心分分子子，排排列列成成网网状状；层层粘粘连蛋白同连蛋白同型胶原结合，覆盖在细胞表层。型胶原结合，覆盖在细胞表层。基膜的组成基膜的组成基膜的结构组成基膜的结构组成型胶原型胶原层粘连蛋白层粘连蛋白巢蛋白巢蛋白基底膜蛋白基底膜蛋白为粘着细胞提供机械支持为粘着细胞提供机械支持作为细胞迁移的基础作为细胞迁移的基础;在器官内分隔相邻组织在器官内分隔相邻组织;防止大分子物质通过的屏障，防止某些游动癌细防止大分子物质通过的屏障，防止某些游动癌细胞的入侵。胞的入侵。基膜的功能基膜的功能 整合膜蛋整合膜蛋白家族，白家族，是是细细胞外基质受体胞外基质受体蛋白蛋白。广泛存。广泛存在于脊椎动物在于脊椎动物几乎所有种类几乎所有种类细胞的表面。细胞的表面。整联蛋白整联蛋白(integrin)异二聚体，有两个跨膜的多肽链，异二聚体，有两个跨膜的多肽链，链和链和 链，非共价连接。链，非共价连接。两个亚基排列成一个球形的胞外头部，通过一对刚性的柄部两个亚基排列成一个球形的胞外头部，通过一对刚性的柄部与膜相连。与膜相连。两个亚基都有一个跨膜的螺旋和一个小的胞质结构域。两个亚基都有一个跨膜的螺旋和一个小的胞质结构域。链的链的N末端有末端有7个重复的模块，各约有个重复的模块，各约有60个氨基酸组成，个氨基酸组成，折叠成平面环状结构，称为七叶折叠成平面环状结构，称为七叶 螺旋桨。螺旋桨。在在5、6、7叶上叶上各有一个钙离子。各有一个钙离子。两个亚基的胞外部分都能与胞外蛋白结合两个亚基的胞外部分都能与胞外蛋白结合整联蛋白结构整联蛋白结构整联蛋白整联蛋白整联蛋白类别整联蛋白类别目前已经鉴定的整联蛋白约有目前已经鉴定的整联蛋白约有20种，但只鉴种，但只鉴定到定到18种不同的种不同的亚基和亚基和8种种亚基。亚基。整联蛋白同细胞外基质中粘着蛋白的识别与整联蛋白同细胞外基质中粘着蛋白的识别与结合分为两种类型结合分为两种类型 一类是同一类是同RGD区域结合，区域结合，另一类则不需要另一类则不需要RGD区域。区域。整联蛋白的活性整联蛋白的活性 整联蛋白主要涉及两种活性整联蛋白主要涉及两种活性 介导细胞与基质或其他细胞粘着介导细胞与基质或其他细胞粘着 介导细胞外环境到细胞内的信号转导介导细胞外环境到细胞内的信号转导 整联蛋白胞外域与配体结合，导致整联蛋白胞质域整联蛋白胞外域与配体结合，导致整联蛋白胞质域构象改变构象改变 胞质端的变化也会改变整联蛋白与附近的胞质蛋白胞质端的变化也会改变整联蛋白与附近的胞质蛋白如粘着斑激酶如粘着斑激酶(FAK)的互作方式。的互作方式。整整联联蛋蛋白白与与细细胞胞外外受受体体相相连连细胞与细胞外基质细胞与细胞外基质4.3 细胞识别与粘着细胞识别与粘着细胞的识别系统细胞的识别系统抗原抗原-抗体的识别抗体的识别酶与底物的识别酶与底物的识别细胞间的识别细胞间的识别4.3.1 4.3.1 细胞识别及识别反应细胞识别及识别反应特异性特异性细细胞胞识识别别的的过过程程多多数数是是指指在在细细胞胞表表面面进进行行的的活动。活动。微生物微生物鞭毛、纤毛、夹膜、以及细胞壁的成分鞭毛、纤毛、夹膜、以及细胞壁的成分:脂多糖、脂多糖、胞壁酸、糖脂等都参与细胞识别胞壁酸、糖脂等都参与细胞识别;动物动物细胞表面的细胞外基质在细胞识别中起重要作用。细胞表面的细胞外基质在细胞识别中起重要作用。植物植物细细胞胞壁壁内内储储存存着着许许多多专专一一性性很很强强的的信信号号物物质质-寡寡糖素。糖素。细胞识别的结构细胞识别的结构凝集素介导的识别作用凝集素介导的识别作用感染位点感染位点嗜中性白细胞嗜中性白细胞特异的寡聚糖特异的寡聚糖凝集素凝集素内皮细胞内皮细胞海绵细胞的识别海绵细胞的识别 黄色与红色海绵的识别黄色与红色海绵的识别 两栖类胚性细胞识别两栖类胚性细胞识别:分分别别用用蛋蛋白白酶酶将将外外胚胚层层和和中中胚胚层层水水解解成成单单细细胞胞，并并分分别别标标记记上上不不同同的的颜颜色色，然然后后将将这这两两种种细细胞胞混合混合;拣出拣出(sorting out)。细胞识别的选择性细胞识别的选择性识识别别的的选选择择作作用用 1970年年,Rosemem提提出出酶酶-底底物物假假说说解解释释细细胞胞表表面面糖糖蛋蛋白白参参与与的的细细胞胞间间相相互识别的原理：互识别的原理：细胞识别的机理细胞识别的机理细胞细胞识别识别的酶的酶受体受体假说假说细胞识别引起的细胞反应细胞识别引起的细胞反应,大致有三种类型大致有三种类型:内吞内吞 脾脏吞噬衰老的红细胞脾脏吞噬衰老的红细胞细胞粘着细胞粘着信号反应信号反应 识别后发生信号转导识别后发生信号转导识别反应识别反应4.3.2 细胞粘着细胞粘着 概念：概念：在在细细胞胞识识别别的的基基础础上上,同同类类细细胞胞发发生生聚聚集集形形成成细胞团或组织的过程。细胞团或组织的过程。在在细细胞胞识识别别过过程程中中,细细胞胞的的糖糖被被起起重重要要作作用用，而引起细胞黏着的主要是而引起细胞黏着的主要是膜蛋白膜蛋白。细胞黏着概述细胞黏着概述细胞黏着的方式细胞黏着的方式同种分子同种分子互补的分子互补的分子中介分子中介分子凝集素在细胞黏着中的作用凝集素在细胞黏着中的作用 钙黏着蛋白钙黏着蛋白(Cadherins);选择蛋白选择蛋白(Selectins);整联蛋白家族整联蛋白家族Integrins;免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 IgSF。其其中中、是是钙钙依依赖赖性性的的，介介导导同同嗜嗜性性的的细细胞胞黏黏着着为为钙钙非非依依赖赖性性的的，介介导导异异嗜嗜性性的的细胞细胞黏着为钙依赖性的。黏着为钙依赖性的。参与细胞黏着的膜蛋白（细胞粘着分子）参与细胞黏着的膜蛋白（细胞粘着分子）钙钙黏黏着着蛋蛋白白是是一一个个家家族族，至至少少有有12个个相相关关的成员，它们介导的成员，它们介导Ca2+依赖性的细胞黏着。依赖性的细胞黏着。钙钙黏黏着着蛋蛋白白能能够够通通过过它它们们所所在在的的细细胞胞类类型型进行区别：进行区别：E-钙黏着蛋白钙黏着蛋白(表皮表皮)N-钙黏着蛋白钙黏着蛋白(神经神经)P-钙黏着蛋白钙黏着蛋白(胎盘胎盘)钙黏着蛋白钙黏着蛋白(cadherins)钙黏着蛋白钙黏着蛋白细细胞胞外外片片段段含含有有5个个串串联联的的结结构构域域，有有一一个个跨跨膜区和一个小的细胞质结构域。膜区和一个小的细胞质结构域。自我黏着自我黏着 钙钙黏黏着着蛋蛋白白介介导导类类似似细细胞胞间间的的相相互互黏黏着着，主主要要是是将将在在细细胞胞表表面面都都有有钙钙黏黏着着蛋蛋白白的的细细胞胞黏黏着着起来起来。钙钙黏黏着着蛋蛋白白介介导导的的同同类类细细胞胞的的黏黏着着能能力力能能够很好地解释为什么同类细胞具有挑选功能。够很好地解释为什么同类细胞具有挑选功能。钙黏着蛋白的结构钙黏着蛋白的结构72选择蛋白与细胞黏着选择蛋白与细胞黏着是是膜整合糖蛋白膜整合糖蛋白的一个家族，能够识别另一个细胞的一个家族，能够识别另一个细胞表面伸展的表面伸展的特异的糖基团特异的糖基团，与之特异性结合，与之特异性结合包包括括一一个个小小的的细细胞胞质质结结构构域域，一一个个单单次次跨跨膜膜的的结结构构域域，一一个个大大的的细细胞胞外外片片段段，这这个个片片段段分分成成几几个个结结构构域，最外面是域，最外面是有凝集素作用的结构域有凝集素作用的结构域 有三类选择蛋白有三类选择蛋白 E选择蛋白选择蛋白,存在于存在于内皮细胞内皮细胞;P选择蛋白选择蛋白,存在于存在于血小板和内皮细胞血小板和内皮细胞;L选择蛋白选择蛋白,存在于存在于各类白细胞各类白细胞.选择蛋白选择蛋白Selectins大多数整联蛋白有助于细胞粘附到大多数整联蛋白有助于细胞粘附到基质基质上；上；少数整联蛋白通过结合其他细胞上的蛋白介少数整联蛋白通过结合其他细胞上的蛋白介导导细胞与细胞粘附细胞与细胞粘附 例如例如:白细胞表面的整联蛋白白细胞表面的整联蛋白 41 与微管细胞黏着分子结与微管细胞黏着分子结合合,微管细胞黏着分子是血管内皮细胞上的免疫球蛋微管细胞黏着分子是血管内皮细胞上的免疫球蛋白白整联蛋白整联蛋白免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族多数免疫球蛋白是多数免疫球蛋白是膜整合蛋白膜整合蛋白，存于，存于淋巴细胞淋巴细胞的的表面，介导淋巴细胞和表面，介导淋巴细胞和需要进行免疫反应的细胞需要进行免疫反应的细胞之间的粘着之间的粘着但有一些但有一些 IgSF分子介导的细胞与细胞之间的粘分子介导的细胞与细胞之间的粘着着免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族,IgSF4.4 细胞连接细胞连接动物细胞有三种类型的细胞连接动物细胞有三种类型的细胞连接 紧密连接紧密连接(tight junction)：封闭封闭斑块连接斑块连接(plaque-bearing junction)：黏着黏着间隙连接间隙连接(gap junction)：通讯通讯细细胞胞连连接接紧密连接紧密连接桥粒桥粒半桥粒半桥粒黏着带黏着带黏着斑黏着斑斑块连接斑块连接间隙连接间隙连接紧密连接的存在部位和结构特点紧密连接的存在部位和结构特点又又叫叫不不通通透透连连接接(impermeable junction),它它不不仅仅连连接接相相邻邻的的细细胞胞,而而且且封封闭闭细细胞胞间间隙隙,使使大大多多数分子难以在细胞间通透。数分子难以在细胞间通透。这这种种连连接接方方式式普普遍遍存存在在于于腔腔道道上上皮皮细细胞胞靠靠近近管管腔端的相邻细胞膜间腔端的相邻细胞膜间。从从结结构构上上看看,通通过过连连接接蛋蛋白白形形成成焊焊接接线线，封封闭闭相相邻细胞间的空隙。邻细胞间的空隙。P1574.4.1 紧密连接紧密连接(tight junction)紧紧密密连连接接连接作用连接作用 防防止止物物质质双双向向渗渗漏漏，并并限限制制膜膜蛋白在脂分子层的流动蛋白在脂分子层的流动.维持细胞的极性维持细胞的极性紧密连接的功能紧密连接的功能紧紧密密连连接接与与细细胞胞极极性性又称锚定连接又称锚定连接(anchoring junction)；主主要要靠靠黏黏着着蛋蛋白白、整整联联蛋蛋白白和和细细胞胞骨骨架架体体系系将将相相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。斑块连接分为：斑块连接分为：黏着连接黏着连接 桥粒桥粒4.4.2 斑块连接斑块连接(plaque-bearing junction)斑块连接斑块连接连接肌动蛋白连接肌动蛋白连接中间纤维连接中间纤维细胞与细细胞与细胞胞粘粘着着连连接接粘着带粘着带桥桥粒粒连连接接桥粒桥粒细胞与胞细胞与胞外基质外基质粘着斑粘着斑半桥粒半桥粒细细胞胞间间的的连连接接作作用用与与细细胞胞骨骨架架系系统统的的肌肌动蛋白动蛋白相关称为黏着连接。相关称为黏着连接。黏着带黏着带 黏着斑黏着斑 黏着连接黏着连接(adherens junctions)黏着连接黏着连接肌动蛋白肌动蛋白是细胞是细胞-细胞间黏着的一种方式；细胞间黏着的一种方式；位于位于上皮细胞紧密连接上皮细胞紧密连接的下方；的下方；靠靠钙黏着蛋白钙黏着蛋白同同肌动蛋白肌动蛋白相互作用；相互作用；黏黏着着带带处处相相邻邻细细胞胞质质膜膜的的间间隙隙为为2025nm,介于紧密连接和桥粒之间。介于紧密连接和桥粒之间。黏着带黏着带(adhesion belts)钙黏着蛋白钙黏着蛋白(cadherin)一一种种跨跨膜膜连连接接糖糖蛋蛋白白，属属Ca2+依依赖赖的的细细胞胞-细细胞胞黏黏着着分分子，它有三个结构域：子，它有三个结构域：细胞质斑细胞质斑(cytoplasmic plaque)含含黏黏着着斑斑蛋蛋白白(vinculin)，介介导导肌肌动动蛋蛋白白与与黏黏着着蛋蛋白白相相连；连；肌动蛋白肌动蛋白 参与黏着连接的组分参与黏着连接的组分 粘着带粘着带肌动蛋白肌动蛋白细胞质斑细胞质斑钙黏着蛋白钙黏着蛋白主要特点是：主要特点是：肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维通过通过整联蛋白整联蛋白同细胞外基同细胞外基质，如纤连蛋白，而不是与另一个细胞质，如纤连蛋白，而不是与另一个细胞的表面相连。的表面相连。黏着斑黏着斑(adhesion plaqua，focal adhesion)粘着斑粘着斑肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维整联蛋白整联蛋白纤连蛋白纤连蛋白细细胞胞是是通通过过中中间间纤纤维维锚锚定定到到细细胞胞骨骨架架上上，这这种黏着连接方式称为桥粒。种黏着连接方式称为桥粒。分为：分为：桥粒桥粒 半桥粒半桥粒。桥粒桥粒(desmosomes)桥粒连接桥粒连接两个皮肤细胞桥粒连接两个皮肤细胞桥粒连接 电子照片电子照片中间纤维中间纤维钙黏着蛋白钙黏着蛋白半桥粒与桥粒连接有两点差别半桥粒与桥粒连接有两点差别 半半桥桥粒粒参参与与连连接接的的跨跨膜膜蛋蛋白白不不是是钙钙黏黏着着蛋蛋白白而而是是整联蛋白整联蛋白；整整联联蛋蛋白白的的细细胞胞外外结结构构域域不不是是与与相相邻邻细细胞胞的的整整联蛋白相连，而是同联蛋白相连，而是同细胞外基质细胞外基质相连。相连。半桥粒半桥粒(Hemidesmosomes)Hemidesmosomes中间纤维中间纤维整联蛋白整联蛋白Hemidesmosomes共有六种不同的方式的细胞表面作用：共有六种不同的方式的细胞表面作用：四种细胞间黏着四种细胞间黏着两种细胞与细胞外基质的互作两种细胞与细胞外基质的互作 细胞黏着小结细胞黏着小结通过细胞表面发生的六种作用方式通过细胞表面发生的六种作用方式细胞骨架在黏着连接的作用细胞骨架在黏着连接的作用细胞骨架细胞骨架的参与，使同一组织的细胞能够紧密的结合在一起。的参与，使同一组织的细胞能够紧密的结合在一起。4.4.3 通讯连接通讯连接一一种种特特殊殊的的细细胞胞连连接接,位位于于特特化化的的具具有有细细胞胞间间通通讯讯作用的细胞作用的细胞 具机械的细胞连接作用具机械的细胞连接作用在细胞间形成在细胞间形成电偶联电偶联或或代谢偶联代谢偶联,以此来传递信号以此来传递信号 通讯连接的方式：通讯连接的方式：间隙连接间隙连接 动物细胞动物细胞 胞间连丝胞间连丝 植物细胞植物细胞间间隙隙连连接接一种跨膜蛋白一种跨膜蛋白每个连接子由每个连接子由6个相同或相似连接蛋白个相同或相似连接蛋白(connexin)亚单位环绕中央形成孔径为亚单位环绕中央形成孔径为1.5-2nm的的水性通道水性通道；相邻两细胞分别用各自的连接子相互对接形成分相邻两细胞分别用各自的连接子相互对接形成分子间的通道，允许分子量在子间的通道，允许分子量在1200道尔顿以下的道尔顿以下的分子通过。分子通过。间隙连接间隙连接(gap junction)连接子连接子机械连接作用；机械连接作用；电偶联：电偶联：电偶联在神经冲动信息传递过程中起重要作用；电偶联在神经冲动信息传递过程中起重要作用；代谢偶联代谢偶联 代代谢谢偶偶联联可可允允许许小小分分子子代代谢谢物物和和信信号号分分子子通通过过间间隙隙连连接接，从从一一个个细细胞胞转转移移到到另另一一个个细细胞胞。如如cAMP和和Ca2+能能通通过过间间隙隙连连接接从从一一个个细细胞胞进进入入到到相相邻邻细细胞胞，因因此此，只只要要有有部部分分细细胞胞接接受受信信号号分子的作用，可使整个细胞群发生反应。分子的作用，可使整个细胞群发生反应。间隙连接的主要功能：间隙连接的主要功能：细胞连接的不同方式细胞连接的不同方式胞间连丝的结构胞间连丝的结构 是是相邻植物细胞壁上相邻植物细胞壁上的一个狭窄细胞壁通道的一个狭窄细胞壁通道 有有管管状状的的内内质质网网通通过过。因因此此，通通过过胞胞间间连连丝丝，使使得得相相邻邻细细胞胞的的细细胞胞质质膜膜、细细胞胞质质、内内质质网网交交融融在在一一起起，物质运输和传递信息的重要渠道。物质运输和传递信息的重要渠道。胞胞间间连连丝丝直直径径约约30-60nm，允允许许1000道道尔尔顿顿以以下下的的分分子子渗渗透透。孔孔可可以以扩扩张张，可可以以允允许许蛋蛋白白质质和和RNA通过。通过。胞间连丝胞间连丝(plasmodesma)胞间连丝胞间连丝本章重点1.细胞通过表面发生的作用包括细胞识别、细胞粘着、细胞连细胞通过表面发生的作用包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接、细胞通讯等。了解细胞表面的概念、结构特点、与质膜接、细胞通讯等。了解细胞表面的概念、结构特点、与质膜的关系等。的关系等。2.学习细胞外基质，重点是学习构成细胞外基质的三大类成份学习细胞外基质，重点是学习构成细胞外基质的三大类成份的组成、相互间以及与细胞质膜的关系。的组成、相互间以及与细胞质膜的关系。3.细胞识别在先细胞识别在先,细胞粘着在后细胞粘着在后,识别是粘着的基础。重点要掌识别是粘着的基础。重点要掌握各种粘着蛋白的结构和功能。握各种粘着蛋白的结构和功能。4.细胞在识别和粘着的基础上进行细胞连接。细胞连接有三细胞在识别和粘着的基础上进行细胞连接。细胞连接有三种方式种方式:紧密连接、斑块连接、通讯连接。比较复杂的是斑紧密连接、斑块连接、通讯连接。比较复杂的是斑块连接块连接,它又可分为四种连接方式它又可分为四种连接方式:粘着带、粘着斑、桥粒、粘着带、粘着斑、桥粒、半桥粒。对它们的区别主要是根据连接蛋白与细胞骨架的关半桥粒。对它们的区别主要是根据连接蛋白与细胞骨架的关系系,以及是否是细胞与细胞的连接以及是否是细胞与细胞的连接,还是细胞与细胞外基质的还是细胞与细胞外基质的连接，这是本章的学习重点，也是难点。连接，这是本章的学习重点，也是难点。