细胞社会的联系细胞连接细胞黏着和细胞外基质.pptx

第十五章第十五章 细胞社会的联系：细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞细胞连接、细胞黏着和细胞外基质外基质（Cell Junction&Cell Adhesion）第一节第一节 细胞连接细胞连接（cell junction）第二节第二节 细胞黏着细胞黏着（cell adhesion）第三节第三节 细胞外基质细胞外基质（Extracellular matrix）思考题思考题1.1.植物细胞如何实现细胞连接植物细胞如何实现细胞连接2.2.动物细胞如何实现细胞连接动物细胞如何实现细胞连接第一节第一节 细胞连接细胞连接 细胞连接细胞连接（cell junction）：）：是指在细胞质膜的是指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞外基质形成的外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与细胞外细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质间的连接结构。基质间的连接结构。根据行使功能的不同，细胞连接可以分为三大根据行使功能的不同，细胞连接可以分为三大类：类：一、封闭连接（一、封闭连接（occluding junction）二、锚定连接（二、锚定连接（anchoring junction）三、通讯连接（三、通讯连接（communicating junction）一、封闭连接一、封闭连接 occluding junctions紧密连接（紧密连接（tight junction）为典型代表：）为典型代表：1.1.概念概念：通过相邻细胞质膜上的跨膜整合蛋白形成：通过相邻细胞质膜上的跨膜整合蛋白形成嵴线相互作用，从而将两个细胞的质膜紧密地连接在嵴线相互作用，从而将两个细胞的质膜紧密地连接在一起。一起。又称封闭小带（又称封闭小带（zonula occludenszonula occludens），存在于脊椎动），存在于脊椎动物的上皮细胞间，长度约物的上皮细胞间，长度约50-400nm50-400nm，相邻细胞之间的，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。质膜紧密结合，没有缝隙。2.存在部位：存在部位：一般存在于上皮细胞之间，它将相邻一般存在于上皮细胞之间，它将相邻上皮细上皮细胞胞(是位于皮肤或腔道表层的细胞是位于皮肤或腔道表层的细胞)的质膜紧密地连接在一的质膜紧密地连接在一起阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入细胞内。起阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入细胞内。还存在于血管内皮细胞，尤其是大脑血管内还存在于血管内皮细胞，尤其是大脑血管内皮细胞形成血脑屏障，组织水、离子、药物皮细胞形成血脑屏障，组织水、离子、药物等的进入，但免疫系统的细胞却能进入。等的进入，但免疫系统的细胞却能进入。消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮以及睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。后二者分睾丸支持细胞之间都存在紧密连接。后二者分别构成了血脑屏障和血睾屏障，能保护这些重别构成了血脑屏障和血睾屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例密连接对一些小分子的密封程度有所不同，例如小肠上皮细胞的紧密连接对如小肠上皮细胞的紧密连接对Na+Na+的渗漏程度比的渗漏程度比膀胱上皮大膀胱上皮大1 1万倍。万倍。由绒毛血管壁、绒毛间质、基底膜和绒毛由绒毛血管壁、绒毛间质、基底膜和绒毛上皮组成的胎盘屏障结构，可避免母体免上皮组成的胎盘屏障结构，可避免母体免疫细胞与胎儿组织接触，防止胎儿被母体疫细胞与胎儿组织接触，防止胎儿被母体排斥。排斥。一般弱酸、弱碱性药易于通过；脂溶性大一般弱酸、弱碱性药易于通过；脂溶性大的药易通过；相对分子质量的药易通过；相对分子质量600 600 以下的药以下的药易通过，而相对分子质量易通过，而相对分子质量1000 1000 以上时则通以上时则通过困难。过困难。在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质形成的在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质形成的焊接线网络，焊接线也称嵴线，封闭了细胞与焊接线网络，焊接线也称嵴线，封闭了细胞与细胞之间的空隙。上皮细胞层对小分子的透性细胞之间的空隙。上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。子都不能透过。可阻止可溶性物质从上皮细胞层的一侧扩散到可阻止可溶性物质从上皮细胞层的一侧扩散到另一侧，形成屏障，起重要的封闭作用。另一侧，形成屏障，起重要的封闭作用。(1)(1)(1)(1)封闭作用封闭作用封闭作用封闭作用:3.3.紧密连接的功能紧密连接的功能（2）形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分）形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性，保持细胞正常功能。胞的极性，保持细胞正常功能。小肠上皮细胞是极性细胞，有面小肠上皮细胞是极性细胞，有面向肠腔的顶面以及基底面。向肠腔的顶面以及基底面。（3）血脑屏障、血睾屏障、胎盘屏障）血脑屏障、血睾屏障、胎盘屏障4.紧密连接的相关蛋白紧密连接的相关蛋白紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构紧密连接的焊接线由跨膜细胞粘附分子构成，主要的跨膜蛋白为成，主要的跨膜蛋白为claudinclaudin（封闭蛋白）（封闭蛋白）和和occludinoccludin（闭锁蛋白），另外还有膜的（闭锁蛋白），另外还有膜的外周蛋白外周蛋白ZOZO。二二.锚定连接锚定连接 anchoring junction1.概念：通过概念：通过细胞质膜蛋白细胞质膜蛋白及及细胞骨架系细胞骨架系统统将相邻细胞，或细胞与细胞外基质间连将相邻细胞，或细胞与细胞外基质间连接起来。接起来。2.分布：锚定连接在机体组织内分布很广分布：锚定连接在机体组织内分布很广泛，在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中泛，在上皮组织，心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富。含量尤为丰富。二、锚定连接二、锚定连接3.类型：类型：根据直接参与细胞连接的骨架纤根据直接参与细胞连接的骨架纤维的性质不同，锚定连接又分为与维的性质不同，锚定连接又分为与中间纤中间纤维相关的锚定连接维相关的锚定连接和与和与肌动蛋白纤维相关肌动蛋白纤维相关的锚定连接的锚定连接。前者包括前者包括后者主要有后者主要有桥粒：细胞与细胞间桥粒：细胞与细胞间半桥粒：细胞与胞外基质间半桥粒：细胞与胞外基质间粘合带：细胞与细胞之间粘合带：细胞与细胞之间粘合斑：细胞与胞外基质之间粘合斑：细胞与胞外基质之间桥粒在两个细胞间形成钮扣式的结构将桥粒在两个细胞间形成钮扣式的结构将相邻细胞铆接在一起相邻细胞铆接在一起跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白钙粘素家族钙粘素家族细胞内锚定成份细胞内锚定成份中间纤维中间纤维细胞质内的中间纤维通过桥粒相互连接细胞质内的中间纤维通过桥粒相互连接形成贯穿于整个组织的整体网络，支持形成贯穿于整个组织的整体网络，支持该组织并抵抗外界压力与张力。该组织并抵抗外界压力与张力。（1 1）桥粒（）桥粒（desmosomedesmosome）桥粒：存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、桥粒：存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。相邻食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间的间隙约30nm30nm，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如桥粒斑珠蛋白、，质膜下方有细胞质附着蛋白质，如桥粒斑珠蛋白、桥粒斑蛋白等，形成一厚约桥粒斑蛋白等，形成一厚约151520nm20nm的致密斑。斑的致密斑。斑上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而上有中间纤维相连，中间纤维的性质因细胞类型而异，如：在上皮细胞中为角蛋白丝，在心肌细胞中异，如：在上皮细胞中为角蛋白丝，在心肌细胞中则为结蛋白丝。桥粒中间为钙粘素。因此相邻细胞则为结蛋白丝。桥粒中间为钙粘素。因此相邻细胞中的中间纤维通过中的中间纤维通过细胞质斑细胞质斑和和钙粘素钙粘素构成了穿胞细构成了穿胞细胞骨架网络。胞骨架网络。（2 2）半桥粒（）半桥粒（hemidesmosome）半桥粒通过膜蛋白将上皮细胞固着在基底半桥粒通过膜蛋白将上皮细胞固着在基底膜膜 (basement membrane)(basement membrane)上。上。跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白整合素家族整合素家族细胞内锚定成份细胞内锚定成份中间纤维中间纤维在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。于半桥粒的致密斑内。基底膜位于表皮与真皮交界处，为一层厚基底膜位于表皮与真皮交界处，为一层厚约约0.50.51m1m薄膜薄膜,由表皮细胞和真皮结缔由表皮细胞和真皮结缔组织细胞分泌形成。它使表皮与真皮紧密组织细胞分泌形成。它使表皮与真皮紧密连接起来连接起来,并具有渗透和屏障作用，当基底并具有渗透和屏障作用，当基底膜损伤时，炎症细胞、肿瘤细胞和一些大膜损伤时，炎症细胞、肿瘤细胞和一些大分子可通过此层进入表皮。分子可通过此层进入表皮。桥粒桥粒（desmosome）半桥粒半桥粒（hemidesmosome）半桥粒：在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基底半桥粒：在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基底膜之间，它与桥粒的不同之处在于：膜之间，它与桥粒的不同之处在于：只在质膜内侧只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；穿膜连接蛋白穿膜连接蛋白为整合素（为整合素（integrinintegrin）而不是钙粘素，整合素是细胞）而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白；外基质的受体蛋白；细胞内的附着蛋白为角蛋白细胞内的附着蛋白为角蛋白（keratinkeratin）。）。（3）粘合带（）粘合带（adhesion belt）呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的呈带状环绕细胞，一般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方。在粘合带处相邻细胞的间隙约紧密连接下方。在粘合带处相邻细胞的间隙约1520nm。粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白束蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白束相结合。于是，相邻细胞中的肌动蛋白丝束通相结合。于是，相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的网过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广泛的网络，把相邻细胞联合在一起。络，把相邻细胞联合在一起。（4）粘合斑（）粘合斑（adhesion plaque）位于细胞与细胞外基质间，通过位于细胞与细胞外基质间，通过整合素整合素（integrin）把细胞中的把细胞中的肌动蛋白束肌动蛋白束和和基质基质连接起连接起来。连接处的质膜呈盘状，称为来。连接处的质膜呈盘状，称为粘合斑粘合斑。4.组成蛋白：组成蛋白：细胞内锚蛋白（胞内蛋白）细胞内锚蛋白（胞内蛋白）将特定的细胞骨架成分同连接复合体结合在将特定的细胞骨架成分同连接复合体结合在一起，形成盘状致密斑（胞质斑）一起，形成盘状致密斑（胞质斑）跨膜粘连蛋白（跨膜蛋白）跨膜粘连蛋白（跨膜蛋白）其细胞内部分与其细胞内部分与胞内锚蛋白胞内锚蛋白相连相连细胞外部分与相邻细胞的跨膜连接蛋白相互细胞外部分与相邻细胞的跨膜连接蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。作用或与胞外基质相互作用。5.功能：功能：将相邻细胞的骨架系统或细胞与基质相将相邻细胞的骨架系统或细胞与基质相连，形成一个坚挺有序的细胞群体。连，形成一个坚挺有序的细胞群体。由于细胞间或细胞与胞外基质间有锚定由于细胞间或细胞与胞外基质间有锚定分散作用力，因而承受机械力的能力增分散作用力，因而承受机械力的能力增强。强。三三.通讯连接通讯连接 communicating junction主要包括主要包括（一）间隙连接（一）间隙连接(gap junction)（动物细胞间（动物细胞间（二）突触（二）突触（三）胞间连丝（三）胞间连丝(plasmodesmata)植物细胞中间植物细胞中间间隙连接是动物细胞中通过连接子间隙连接是动物细胞中通过连接子(connexons)进行进行的细胞间连接。的细胞间连接。所谓所谓“间隙间隙”,有两层含义有两层含义,其一是在间隙连接处其一是在间隙连接处,相邻细胞质膜间有相邻细胞质膜间有2 23nm3nm的的间隙间隙;其二是在间其二是在间隙连接的连接点处隙连接的连接点处,脂双层并不直接相连脂双层并不直接相连,而是而是由两个由两个连接子连接子对接形成通道，允许小分子的物质对接形成通道，允许小分子的物质直接通过这种间隙通道从一个细胞流向另一个细直接通过这种间隙通道从一个细胞流向另一个细胞。胞。（一）间隙连接（一）间隙连接(gap junction)连接子连接子每个连接子由每个连接子由6 6个个4 4次跨膜次跨膜蛋白亚单位环绕成，中心蛋白亚单位环绕成，中心是直径约是直径约1.5nm1.5nm的亲水性的亲水性孔道。孔道。不同类型细胞表达不同的不同类型细胞表达不同的的连接蛋白。的连接蛋白。由由由由6 6 6 6个亚单位个亚单位个亚单位个亚单位构成的连接子构成的连接子构成的连接子构成的连接子相邻细胞的两个连接相邻细胞的两个连接相邻细胞的两个连接相邻细胞的两个连接子形成一个开放通道子形成一个开放通道子形成一个开放通道子形成一个开放通道2-4nm2-4nm2-4nm2-4nm间间间间 隙隙隙隙质膜质膜质膜质膜 1.5nm1.5nm1.5nm1.5nm通道通道通道通道连接子结构模式图连接子结构模式图连接子结构模式图连接子结构模式图间隙连接与间隙连接与间隙连接与间隙连接与连接子的电连接子的电连接子的电连接子的电镜照片镜照片镜照片镜照片含有数百个连接子含有数百个连接子含有数百个连接子含有数百个连接子的一个间隙连接的一个间隙连接的一个间隙连接的一个间隙连接相邻细胞膜上的相邻细胞膜上的两个连接子两个连接子对接形成一个间对接形成一个间隙连接单位。隙连接单位。间隙连接的通透性是可以调节的。多数细胞间隙连接的通透性是可以调节的。多数细胞表达表达1种或几种连接蛋白，它们所组装的间种或几种连接蛋白，它们所组装的间隙连接的孔径与调控机制也有所不同。隙连接的孔径与调控机制也有所不同。间隙连接的功能：间隙连接的功能：1 1代谢偶联：代谢偶联：例如，在体外培养条件下，例如，在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合成核酸的突变把不能利用外源次黄嘌呤合成核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培养，则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核养，则两种细胞都能吸收次黄嘌呤合成核酸。如果破坏细胞间的间隙连接，则突变酸。如果破坏细胞间的间隙连接，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。2 2参与细胞分化：参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞胚胎发育的早期，细胞间通过间隙连接相互协调发育和分化。小间通过间隙连接相互协调发育和分化。小分子物质即可在一定细胞群范围内，以分分子物质即可在一定细胞群范围内，以分泌源为中心，建立起递变的扩散浓度梯度，泌源为中心，建立起递变的扩散浓度梯度，以不同的分子浓度为处于梯度范围内的细以不同的分子浓度为处于梯度范围内的细胞提供胞提供”位置信息位置信息”（positional positional informationinformation），从而诱导细胞按其在胚胎），从而诱导细胞按其在胚胎中所处的局部位置向着一定方向分化。中所处的局部位置向着一定方向分化。间隙连接的功能：间隙连接的功能：3 3间隙连接在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用。间隙连接在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用。卵泡的正常发育依赖于间隙连接，若突变致使卵泡的正常发育依赖于间隙连接，若突变致使 不能间隙连接，则导致不育症。不能间隙连接，则导致不育症。4 4、在神经冲动信息传递过程中的作用：神经元之间或、在神经冲动信息传递过程中的作用：神经元之间或神经元与效应细胞之间通过神经元与效应细胞之间通过突触突触完成神经冲动的传导。完成神经冲动的传导。突触突触胞体胞体细胞核细胞核（二）突触（二）突触（synapse）：两个神经元之间或）：两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。递信息的部位。轴突轴突树突树突synapse来自希腊语，原意是“接触”或“接点”。当轴突末梢与另一神经元的树突或当轴突末梢与另一神经元的树突或胞体形成化学突触时，往往先形成胞体形成化学突触时，往往先形成膨大，称突触扣。扣内可见数量众膨大，称突触扣。扣内可见数量众多的直径在多的直径在3030150150纳米的球形小泡，纳米的球形小泡，称突触泡，还有较多的线粒体。递称突触泡，还有较多的线粒体。递质贮存于突触泡内。电突触没有质贮存于突触泡内。电突触没有突触泡和线粒体的汇聚突触泡和线粒体的汇聚 存在于可兴奋细胞间的细胞连接方式，其存在于可兴奋细胞间的细胞连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。作用是通过释放神经递质来传导兴奋。受刺受刺激后能产生动作电位的细胞，称为可兴奋细胞，一般认为激后能产生动作电位的细胞，称为可兴奋细胞，一般认为神经细胞、肌肉细胞、腺细胞属于可兴奋细胞）神经细胞、肌肉细胞、腺细胞属于可兴奋细胞）化学突触化学突触Chemical synapse 化学突触，神经冲动传递到轴突末端，引起神经递质小泡释放化学突触，神经冲动传递到轴突末端，引起神经递质小泡释放神经递质，然后神经递质作用于突触后细胞，引起神经冲动。神经递质，然后神经递质作用于突触后细胞，引起神经冲动。突触前细胞突触前细胞突触后细胞突触后细胞突触突触前细胞前细胞借助化学信号，即借助化学信号，即神经递质神经递质，将信息转送到突触将信息转送到突触后细胞后细胞者，称者，称化学突触化学突触；借助于借助于电信号电信号传递信息者，称传递信息者，称电突触电突触 树突树突轴突轴突突触突触电突触：平滑肌、心肌、神经末梢间均电突触：平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触存在的这种间隙连接，称为电紧张突触（electronic synapseselectronic synapses）。电紧张突触）。电紧张突触无须依赖神经递质或信息物质即可将一无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。电兴奋活动电兴奋活动树突树突轴突轴突（三）胞间连丝（三）胞间连丝（plasmodesmata）胞间连丝，是植物细胞特有的通讯连接。是由穿过细胞胞间连丝，是植物细胞特有的通讯连接。是由穿过细胞壁的质膜围成的细胞质通道，直径约壁的质膜围成的细胞质通道，直径约2040nm。因此。因此植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体（植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体（syncytium）。）。封闭连接封闭连接紧密连接紧密连接上皮组织上皮组织间壁连接间壁连接只存在于无脊椎动物只存在于无脊椎动物中中锚定连锚定连接接连接肌动蛋连接肌动蛋白白粘合带粘合带上皮组织上皮组织粘合斑粘合斑上皮细胞基部上皮细胞基部连接中间纤连接中间纤维维桥粒桥粒心肌、表皮心肌、表皮半桥粒半桥粒上皮细胞基部上皮细胞基部通讯连接通讯连接间隙连接间隙连接大多数动物组织中大多数动物组织中化学突触化学突触神经细胞间和神经神经细胞间和神经肌肉间肌肉间胞间连丝胞间连丝植物细胞间植物细胞间胶原纤维细胞表面的蛋白多糖糖胺聚糖细胞粘附分子胞内附着蛋白细胞识别与细胞黏着细胞识别与细胞黏着在多细胞的生命有机体中，不同类型的细胞必须在多细胞的生命有机体中，不同类型的细胞必须组成不同的组织，如脊椎动物中的肌肉组织、上组成不同的组织，如脊椎动物中的肌肉组织、上皮组织、神经组织、结缔组织等。皮组织、神经组织、结缔组织等。从事件发生的次序来说，从事件发生的次序来说，细胞识别细胞识别在先，在先，细胞黏细胞黏着着在后，识别是黏着的基础。在后，识别是黏着的基础。第二节第二节 细胞黏着及其分子基础细胞黏着及其分子基础细胞识别细胞识别（cell recognition）指细胞对同种或异指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己分子种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己分子的认识和鉴别。的认识和鉴别。细胞黏着细胞黏着（cell adhesion）则是指相邻细胞或细则是指相邻细胞或细胞与细胞外基质以某种方式聚合在一起，组成组胞与细胞外基质以某种方式聚合在一起，组成组织或与其他组织分开，这种融合的方式比较松散。织或与其他组织分开，这种融合的方式比较松散。就细胞组成组织而言，组织内各细胞间更为紧密的结合则就细胞组成组织而言，组织内各细胞间更为紧密的结合则是靠各种形式的是靠各种形式的连接连接。在多细胞生物中，单个细胞要组成精密的组织和在多细胞生物中，单个细胞要组成精密的组织和器官以及器官体系，首先必须器官以及器官体系，首先必须具有相互识别具有相互识别的能的能力，然后通过力，然后通过黏着黏着和和连接连接将细胞组织起来。将细胞组织起来。由于不同组织的功能是不同的，所以由于不同组织的功能是不同的，所以识别识别本身本身就意味着就意味着选择选择。生物学家早在生物学家早在19071907年就发现细胞具有相互识别的年就发现细胞具有相互识别的能力能力细胞的识别和黏着细胞的识别和黏着 19071907年年 WilsonWilson通过实验研究两种不同颜色的通过实验研究两种不同颜色的海绵细胞的行为。分别从海绵细胞的行为。分别从黄色海绵黄色海绵和和红色海红色海绵绵中分离单细胞，然后将两种不同颜色的细中分离单细胞，然后将两种不同颜色的细胞类群混合在一起。但是，这两种类型的海胞类群混合在一起。但是，这两种类型的海绵细胞很快就各自分开聚集，红色海绵细胞绵细胞很快就各自分开聚集，红色海绵细胞聚集到一起，黄色海绵细胞也是如此，二者聚集到一起，黄色海绵细胞也是如此，二者互不混淆。互不混淆。分别用蛋白酶将外胚层和中胚层水解成单分别用蛋白酶将外胚层和中胚层水解成单细胞，并分别标记上不同的颜色，然后将细胞，并分别标记上不同的颜色，然后将这两种细胞混合。这两种游离的细胞迅速这两种细胞混合。这两种游离的细胞迅速重新聚集成团后，同种细胞形成独立的聚重新聚集成团后，同种细胞形成独立的聚合体，每种聚合体只含一种颜色的细胞，合体，每种聚合体只含一种颜色的细胞，这种现象称为拣出（这种现象称为拣出（sorting out）这一实）这一实验说明了细胞的识别具有选择性，非同类验说明了细胞的识别具有选择性，非同类的细胞不会混合聚集。的细胞不会混合聚集。两栖动物早期胚胎两栖动物早期胚胎识别反应识别反应细胞识别引起的细胞反应，细胞识别引起的细胞反应，大致有大致有3 3种类型：种类型：内吞内吞信号反应信号反应细胞黏着细胞黏着识别后的第三种反应则是发生识别后的第三种反应则是发生黏着黏着，包括细胞，包括细胞同细胞外基质的同细胞外基质的黏着黏着以及细胞与细胞的以及细胞与细胞的黏着黏着。进一步发展就成为进一步发展就成为细胞连接细胞连接。在发育过程中，细胞间的识别、黏着、分离以在发育过程中，细胞间的识别、黏着、分离以及对胚胎发育及个体形态发生具有重要作用。及对胚胎发育及个体形态发生具有重要作用。受精、胚泡植入、形态发生、器官形成受精、胚泡植入、形态发生、器官形成细胞黏附分子细胞黏附分子（cell adhesion molecule，CAM）是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质之间相互作用的分子，均为整合膜蛋白。可大致间相互作用的分子，均为整合膜蛋白。可大致分为四类：分为四类：一、钙粘素一、钙粘素Cadherins 二、选择素二、选择素Selectins三、免疫球蛋白超家族三、免疫球蛋白超家族Ig-superfamily，Ig-SF 四、整联蛋白四、整联蛋白Integrins 细胞黏附分子细胞黏附分子为跨膜蛋白为跨膜蛋白共同的分子结构由三部分组成：共同的分子结构由三部分组成：（1 1）胞外区，胞外区，N N端部分，负责与配体识别；端部分，负责与配体识别；（2 2）跨膜区，跨膜区，多为一次跨膜；多为一次跨膜；（3 3）胞质区，胞质区，C C端部分，与质膜下的骨架成端部分，与质膜下的骨架成分直接相连，或与胞内信号分子相连。分直接相连，或与胞内信号分子相连。这些分子介导的细胞识别与黏着还能在这些分子介导的细胞识别与黏着还能在细细胞骨架胞骨架的参与下，形成的参与下，形成细胞连接细胞连接，如桥粒、，如桥粒、半桥粒、黏合带以及黏合斑等结构。半桥粒、黏合带以及黏合斑等结构。细胞黏着分子的作用机制有三种模式：细胞黏着分子的作用机制有三种模式：1.1.同亲性黏着同亲性黏着：两相邻细胞表面的同种：两相邻细胞表面的同种CAMCAM的的相互识别与结合；相互识别与结合；2.2.异亲性黏着：异亲性黏着：两相邻细胞表面的不同种两相邻细胞表面的不同种CAMCAM的相互识别与结合；的相互识别与结合；3.3.两相邻细胞表面的相同两相邻细胞表面的相同CAMCAM分子分子借细胞外借细胞外的连接分子的连接分子相互识别与结合。相互识别与结合。细胞黏附分子粘附因子介导的细胞粘连的粘附因子介导的细胞粘连的3 3种方式种方式同同亲性粘附亲性粘附异异亲性粘附亲性粘附胞外连接分子相胞外连接分子相互识别与结合互识别与结合 一一.钙粘蛋白钙粘蛋白是一个大的糖蛋白家族，介导是一个大的糖蛋白家族，介导钙离子依赖钙离子依赖性性的的同亲型细胞黏着同亲型细胞黏着。三种最初发现的钙粘素是根据它们发现的三种最初发现的钙粘素是根据它们发现的组织所命名的组织所命名的在胚胎组织早期是主要的细胞聚集在一起在胚胎组织早期是主要的细胞聚集在一起的方式的方式钙黏蛋白家族部分成员钙黏蛋白家族部分成员名称名称主要分布主要分布细胞连接关系细胞连接关系在小鼠中失活后在小鼠中失活后的表型的表型E-E-钙黏蛋白钙黏蛋白 上皮细胞上皮细胞黏合连接黏合连接胚泡细胞不能聚胚泡细胞不能聚集在一起，死集在一起，死于胚泡时期于胚泡时期N-N-钙黏蛋白钙黏蛋白神经、心脏、神经、心脏、骨骼肌及成骨骼肌及成纤维细胞纤维细胞黏合连接、化学突黏合连接、化学突触触因心脏缺陷而死因心脏缺陷而死于胚胎时期于胚胎时期P-P-钙黏蛋白钙黏蛋白 胎盘、表皮胎盘、表皮黏合连接黏合连接异常乳腺发育异常乳腺发育VE-VE-钙黏蛋钙黏蛋白白内皮细胞内皮细胞黏合连接黏合连接血管异常发育血管异常发育（因为内皮细（因为内皮细胞凋亡）胞凋亡）两两个细个细胞质胞质膜突膜突出两出两个相个相同类同类型的型的钙黏钙黏素之素之间的间的相互相互作用作用引起引起的细的细胞黏胞黏着示着示意图意图钙黏蛋白二聚体A 典型的钙黏蛋白分子为单次跨膜蛋白，形成同源二聚体，典型的钙黏蛋白分子为单次跨膜蛋白，形成同源二聚体，胞外肽链折叠形成胞外肽链折叠形成5或或6个重复结构域，个重复结构域，Ca2+就结合在重复就结合在重复结构域之间。结构域之间。C Ca2+对钙黏蛋白胞外部分刚性的影响，低浓度对钙黏蛋白胞外部分刚性的影响，低浓度（0.05mmol/L)Ca2+导致钙黏蛋白胞外部分刚性丧失。导致钙黏蛋白胞外部分刚性丧失。亲同性粘附亲同性粘附homophilic钙黏蛋白的钙黏蛋白的晶体结构晶体结构钙粘素的作用主要有以下几个方面钙粘素的作用主要有以下几个方面：（1）介导细胞连接，在成年脊椎动物，介导细胞连接，在成年脊椎动物，E-E-钙粘素是钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要保持上皮细胞相互粘合的主要CAMCAM，是粘合带的主要，是粘合带的主要构成成分。构成成分。（2 2）参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分）参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及成体组织（尤其是上皮及神经组织）的构筑有重化及成体组织（尤其是上皮及神经组织）的构筑有重要作用。在发育过程中通过调控钙粘素表达的种类与要作用。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。分化，参与器官形成过程。（3 3）抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面的）抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面的E E钙钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将袭与转移的前提。因而有人将E E钙粘素视为转移抑制钙粘素视为转移抑制分子。分子。二、选择素二、选择素选择素（选择素（selectin）属异亲性）属异亲性CAMCAM，其作用依赖，其作用依赖于于CaCa2+2+，是一种跨膜蛋白。是一种跨膜蛋白。主要参与主要参与白细胞白细胞与与脉管内皮细胞脉管内皮细胞之间的识别与之间的识别与黏着，黏着，帮助白细胞从血液进入炎症部位。帮助白细胞从血液进入炎症部位。已知选择素有三种已知选择素有三种L L选择素选择素 各种白细胞各种白细胞E E选择素选择素P P选择素选择素位于内皮细胞位于内皮细胞位于血小板、内皮细胞位于血小板、内皮细胞三、免疫球蛋白超家族三、免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）指分子结构中具有与免指分子结构中具有与免疫球蛋白样结构域疫球蛋白样结构域的细的细胞黏着分子超家族。胞黏着分子超家族。免疫球蛋白样结构域：免疫球蛋白样结构域：系指借二硫键维系的两系指借二硫键维系的两组反向平行组反向平行折叠结构折叠结构 一般不依赖于一般不依赖于Ca2同亲性同亲性&异亲性异亲性免疫细胞黏着免疫细胞黏着和和非免疫细胞黏着非免疫细胞黏着III型纤连蛋白结构域跨膜区域胞内区域胞外区域神经细胞黏神经细胞黏神经细胞黏神经细胞黏着分子着分子着分子着分子:免疫球蛋白免疫球蛋白样结构域：样结构域：系指借二硫系指借二硫键维系的两键维系的两组反向平行组反向平行折叠结构折叠结构 神经细胞黏着分子神经细胞黏着分子nerve cell adhesion molecules,N-CAM其中了解最多的是神经细胞黏着分子，它在神其中了解最多的是神经细胞黏着分子，它在神经组织细胞间的黏着起着主要作用。由单一基经组织细胞间的黏着起着主要作用。由单一基因编码，但由于因编码，但由于其其mRNA剪接不同和糖基化各剪接不同和糖基化各异产生异产生20余种不同的余种不同的N-CAM。所有的。所有的N-CAM的胞外部分都有的胞外部分都有5个免疫球蛋白样的结构域。个免疫球蛋白样的结构域。IgSF的的大多数成员是整合膜蛋白，存在于淋巴细大多数成员是整合膜蛋白，存在于淋巴细胞的表面，参与各种免疫活动。它们中的某些整胞的表面，参与各种免疫活动。它们中的某些整合蛋白参与非钙依赖性的细胞之间的粘着。事实合蛋白参与非钙依赖性的细胞之间的粘着。事实上，在缺少免疫系统的无脊椎动物细胞粘着分子上，在缺少免疫系统的无脊椎动物细胞粘着分子中发现类中发现类IgIg结构域，说明类结构域，说明类IgIg蛋白在原始进化过蛋白在原始进化过程中作为细胞粘着中介物，只是在后来才在脊椎程中作为细胞粘着中介物，只是在后来才在脊椎动物的免疫系统中增加了一项免疫功能。动物的免疫系统中增加了一项免疫功能。一些一些IgSF的成员如血管细胞黏着因子、神经细的成员如血管细胞黏着因子、神经细胞黏着因子和胞黏着因子和L1介导的非免疫细胞的黏着，在介导的非免疫细胞的黏着，在神经系统发育中有重要作用。神经系统发育中有重要作用。病例：新生儿死于致死性脑积水病例：新生儿死于致死性脑积水。（。（L1基因突变）基因突变）失去了两条大的神经管道，一条往返于脑的两半失去了两条大的神经管道，一条往返于脑的两半球之间，另一条往返于脑和脊髓之间。球之间，另一条往返于脑和脊髓之间。四、整联蛋白四、整联蛋白整合素（整合素（integrinintegrin）大多为亲异性细胞粘）大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于附分子，其作用依赖于CaCa2 2MgMg2+2+介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用胞外基质间的相互作用几乎所有脊椎动物细胞均表达整合素。几乎所有脊椎动物细胞均表达整合素。2424种不同的种不同的亚基亚基和和9 9种种亚基亚基含含11亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质亚单位的整合素主要介导细胞与细胞外基质成分之间的粘附。含成分之间的粘附。含22亚单位的整合素主要存在亚单位的整合素主要存在于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。含于各种白细胞表面，介导细胞间的相互作用。含33亚单位的整合素主要存在于血小板表面，介导亚单位的整合素主要存在于血小板表面，介导血小板的聚集，并参与血栓形成。含血小板的聚集，并参与血栓形成。含44可与肌动可与肌动蛋白及其相关蛋白质结合，含蛋白及其相关蛋白质结合，含6464整合素以层整合素以层粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒粘连蛋白为配体，参与形成半桥粒整联蛋白介导细胞与胞外基质黏着的典型结整联蛋白介导细胞与胞外基质黏着的典型结构有黏着斑和半桥粒构有黏着斑和半桥粒整联蛋白通过与胞内支架蛋白的相互作用介导细整联蛋白通过与胞内支架蛋白的相互作用介导细胞与胞外基质的黏着。胞与胞外基质的黏着。其胞内部分通过踝蛋白等与胞内的肌动蛋白丝相其胞内部分通过踝蛋白等与胞内的肌动蛋白丝相互作用互作用胞外部分则通过自身结构与纤连蛋白、层粘连蛋胞外部分则通过自身结构与纤连蛋白、层粘连蛋白等含有白等含有Arg-Gly-AspArg-Gly-Asp（RGDRGD）三肽序列的胞外基三肽序列的胞外基质成分结合。质成分结合。血小板及白细胞的整联蛋白往往以无活性的形血小板及白细胞的整联蛋白往往以无活性的形式存在于细胞表面，必需被激活后才能介导细式存在于细胞表面，必需被激活后才能介导细胞黏着。（血管受损等）胞黏着。（血管受损等）锚定依赖性生长：锚定依赖性生长：大多数正常细胞必须附着在大多数正常细胞必须附着在胞外基质上才能成功培养，即使培养基中含有胞外基质上才能成功培养，即使培养基中含有刺激细胞生长的因子，如果细胞不能贴附在胞刺激细胞生长的因子，如果细胞不能贴附在胞外基质上也会停止分裂直至死亡。外基质上也会停止分裂直至死亡。第三节第三节 细胞外基质细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是指分布于细胞外空间，由细胞是指分布于细胞外空间，由细胞分泌蛋白分泌蛋白和和多多糖糖所构成的网络结构。所构成的网络结构。细胞外基质细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是是由由大分子大分子构成的错综复杂的网络。为细胞的生构成的错综复杂的网络。为细胞的生存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系统影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖统影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖和分化。和分化。细胞外基质在结缔组织中最丰富细胞外基质在结缔组织中最丰富上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的上皮组织、肌组织及脑与脊髓中的ECMECM含量较含量较少，而结缔组织中少，而结缔组织中ECMECM含量较高含量较高 骨的胞外基质为刚硬的特性，支撑作用骨的胞外基质为刚硬的特性，支撑作用软骨的胞外基质具有韧性软骨的胞外基质具有韧性角膜的胞外基质是透明的保护层角膜的胞外基质是透明的保护层肌腱中的胞外基质胶原纤维平行排列，以抵抗强肌腱中的胞外基质胶原纤维平行排列，以抵抗强拉力。拉力。上皮细胞和结缔组织间的胞外基质形成基底膜。上皮细胞和结缔组织间的胞外基质形成基底膜。动物细胞的胞外基质成分主要有动物细胞的胞外基质成分主要有3 3种：种：一、纤维（结构）蛋白：一、纤维（结构）蛋白：包括胶原和弹性蛋白，包括胶原和弹性蛋白，分别赋予胞外基质强度和韧性。分别赋予胞外基质强度和韧性。二、蛋白聚糖：二、蛋白聚糖：由蛋白和多糖共价形成，具有由蛋白和多糖共价形成，具有高度亲水性，从而赋予胞外基质抗压的能力。高度亲水性，从而赋予胞外基质抗压的能力。三、粘着成分：三、粘着成分：包括纤连蛋白和层粘连蛋白，包括纤连蛋白和层粘连蛋白，有助于细胞粘连到胞外基质上。有助于细胞粘连到胞外基质上。一、结构蛋白一、结构蛋白 （一）胶原（一）胶原胶原是由纤维糖蛋白家族构成的，它只