细胞连接和细胞外基质专家讲座.pptx

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（Cell Junction&ECMCell Junction&ECM）细胞连接和细胞外基质第1页 是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间联结结构。是细胞与细胞间或细胞与细胞外基质间联结结构。分为三大类，即：封闭连接（分为三大类，即：封闭连接（occluding junctionoccluding junction）、锚定）、锚定连接（连接（anchoring junctionanchoring junction）和通讯连接（）和通讯连接（communicating communicating junctionjunction）。）。第一节第一节 细胞连接细胞连接细胞连接和细胞外基质第2页细胞连接和细胞外基质第3页一、封闭连接一、封闭连接 occluding junctionsoccluding junctions以紧密连接（以紧密连接（tight junctiontight junction）为经典代表，它）为经典代表，它将相邻细胞质膜亲密地连接在一起阻止溶液中分将相邻细胞质膜亲密地连接在一起阻止溶液中分子沿细胞间隙渗透细胞内。子沿细胞间隙渗透细胞内。紧密连接主要见于体内管腔及腺体上皮细胞近管紧密连接主要见于体内管腔及腺体上皮细胞近管腔面顶端，呈带状围绕细胞。腔面顶端，呈带状围绕细胞。紧密连接处，两相邻细胞质膜并非大片区域紧密紧密连接处，两相邻细胞质膜并非大片区域紧密连接，而是以断续点连在一起，点状接触部位没连接，而是以断续点连在一起，点状接触部位没有缝隙，未接触处还有有缝隙，未接触处还有10-15nm细胞间隙。细胞间隙。细胞连接和细胞外基质第4页紧密连接紧密连接体内管腔及腺体上皮细胞近管腔面顶端体内管腔及腺体上皮细胞近管腔面顶端,由特殊跨膜蛋白成串排列形成蛋白质颗粒由特殊跨膜蛋白成串排列形成蛋白质颗粒条索，进而形成拉链状密闭连接结构条索，进而形成拉链状密闭连接结构-封闭索，这些封闭索交织成网状，围绕在封闭索，这些封闭索交织成网状，围绕在每个上皮细胞顶部，将相邻细胞紧密连接在一起，封闭细胞间隙。每个上皮细胞顶部，将相邻细胞紧密连接在一起，封闭细胞间隙。细胞连接和细胞外基质第5页组成组成由围绕在细胞四面嵴线网络封闭索组成。封闭索：成串排列特殊跨膜蛋白排列形成蛋白质颗粒条索，将细胞间隙封闭起来。细胞连接和细胞外基质第6页细胞连接和细胞外基质第7页功效功效封闭作用封闭作用封闭上皮细胞间隙，阻止细胞外物质无选择封闭上皮细胞间隙，阻止细胞外物质无选择地经过细胞间隙进入组织，或组织中物质回地经过细胞间隙进入组织，或组织中物质回流入腔中，确保组织内环境稳定。流入腔中，确保组织内环境稳定。隔离和支持作用隔离和支持作用形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散屏障，从而维持上皮细胞极性。屏障从而维持上皮细胞极性。如小肠腔内营养物质只能由小肠上皮细胞顶部摄入细胞，而不能穿过紧密连接进入细胞间隙，确保了物质转运方向性，同时使上皮下组织不受异物侵害。细胞连接和细胞外基质第8页细胞间隙封闭细胞间隙封闭,迫使大分子必须经过细胞选择路径被吸收或转运迫使大分子必须经过细胞选择路径被吸收或转运高高 浓浓 度度葡葡 萄萄 糖糖低浓度低浓度低浓度低浓度肠腔肠腔NaNa+驱动葡萄糖驱动葡萄糖协同运输协同运输帮助葡萄糖扩帮助葡萄糖扩散载体蛋白散载体蛋白侧部侧部基部基部紧密紧密连接连接顶部微绒毛顶部微绒毛细胞外液细胞外液核核细胞连接和细胞外基质第9页二、锚定连接二、锚定连接 Anchoring junctionAnchoring junction锚定连接锚定连接是动物各组织中广泛存在一个细胞连接是动物各组织中广泛存在一个细胞连接方式，经过粘着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系方式，经过粘着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系以及细胞外基质相互作用，将相邻细胞或细胞与以及细胞外基质相互作用，将相邻细胞或细胞与细胞外基质细胞外基质连接起来，形成一个坚挺、有序细胞连接起来，形成一个坚挺、有序细胞群体。群体。主要作用主要作用形成能够抵抗机械张力牢靠粘合。形成能够抵抗机械张力牢靠粘合。细胞连接和细胞外基质第10页细胞连接和细胞外基质第11页依据参加连接骨架纤维类型和锚定部位不一样，依据参加连接骨架纤维类型和锚定部位不一样，分为二大类：分为二大类：桥粒连接桥粒连接(desmosome junction)(desmosome junction)黏合连接黏合连接(adhering junction)(adhering junction)黏合带：细胞之间黏合带：细胞之间黏着斑：细胞与基质之间黏着斑：细胞与基质之间桥粒：细胞之间桥粒：细胞之间半桥粒：细胞与基质之间半桥粒：细胞与基质之间细胞连接和细胞外基质第12页桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒 桥粒是在两个细胞间形成纽扣式结构将相邻细胞铆接在桥粒是在两个细胞间形成纽扣式结构将相邻细胞铆接在一起，一起，锚定位点是中间纤维。半桥粒经过细胞膜蛋白（整锚定位点是中间纤维。半桥粒经过细胞膜蛋白（整合蛋白），与基膜中层粘连蛋白发生黏附性结合，从而使合蛋白），与基膜中层粘连蛋白发生黏附性结合，从而使细胞与基膜牢靠地连接在一起。细胞与基膜牢靠地连接在一起。半桥粒与桥粒不一样之处：半桥粒与桥粒不一样之处：l半桥粒只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；半桥粒只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；桥粒两侧都为细胞。桥粒两侧都为细胞。l半桥粒穿膜连接蛋白为整合素；桥粒是钙粘素。半桥粒穿膜连接蛋白为整合素；桥粒是钙粘素。细胞连接和细胞外基质第13页整整 联联 蛋蛋 白白胞质附着蛋白胞质附着蛋白细胞外区细胞外区 细细 胞胞 外外 基基 质质 钙粘蛋白钙粘蛋白中间纤中间纤维丝维丝细胞细胞细胞细胞2 2 2 2细胞细胞细胞细胞1 1 1 1中间丝中间丝质膜质膜keratin细胞连接和细胞外基质第14页细胞连接和细胞外基质第15页电镜下桥粒电镜下桥粒细胞连接和细胞外基质第16页Fig.3ADBC细胞连接和细胞外基质第17页黏合带与黏着斑黏合带与黏着斑黏合带位于紧密连接细胞下方，相邻细胞间形成连续带状结构，黏合带位于紧密连接细胞下方，相邻细胞间形成连续带状结构，跨膜蛋白为跨膜蛋白为钙粘素钙粘素家族。家族。细胞连接和细胞外基质第18页细胞连接和细胞外基质第19页粘着斑（粘着斑（adhesion plaqueadhesion plaque）是肌动蛋白是肌动蛋白(actin)actin)纤维与细胞外基质之间纤维与细胞外基质之间形成点状粘合连接。形成点状粘合连接。跨膜连接蛋白跨膜连接蛋白整合素家族整合素家族 integrinsintegrins胞内部分经过锚定蛋白与肌动蛋白纤维相连。胞内部分经过锚定蛋白与肌动蛋白纤维相连。细胞连接和细胞外基质第20页粘合带和粘着斑均起着细胞附着与粘合带和粘着斑均起着细胞附着与支持功效。支持功效。体外培养细胞常经过黏着斑附着于培养皿表面，体外培养细胞常经过黏着斑附着于培养皿表面，它形成与解离对细胞铺展和迁移具主要意义它形成与解离对细胞铺展和迁移具主要意义细胞连接和细胞外基质第21页主要包含主要包含间隙连接间隙连接(gap junction)(gap junction)化学突触化学突触(chemical synapse)(chemical synapse)神经细胞间神经细胞间胞间连丝胞间连丝(plasmodesmata)(plasmodesmata)植物细胞之间植物细胞之间三、通讯连接三、通讯连接（Communicating junction）细胞间电信号和化学信号通讯联络，完成群体细胞间电信号和化学信号通讯联络，完成群体细胞间电信号和化学信号通讯联络，完成群体细胞间电信号和化学信号通讯联络，完成群体细胞间合作和协调细胞间合作和协调细胞间合作和协调细胞间合作和协调细胞连接和细胞外基质第22页细胞连接和细胞外基质第23页Determining the size of a gap-junction channel.细胞连接和细胞外基质第24页（一）间隙连接（一）间隙连接存在于大多数动物组织，存在于大多数动物组织，连接处有连接处有2-4nm缝隙缝隙基本单位是连接子基本单位是连接子（connexon），由），由6个相同或相同跨膜蛋白个相同或相同跨膜蛋白亚单位围绕而成亚单位围绕而成可允许分子量小于可允许分子量小于1.5KD分子经过分子经过细胞连接和细胞外基质第25页细胞连接和细胞外基质第26页相邻细胞膜内连接子颗粒相互融合，加强相邻细胞膜内连接子颗粒相互融合，加强了相邻细胞连接；了相邻细胞连接；介导细胞之间通讯介导细胞之间通讯(cell communication)：指指一个细胞信息经过化学递质或电信号传递给另一个细胞，一个细胞信息经过化学递质或电信号传递给另一个细胞，使靶细胞产生对应效应。通讯方式包含：使靶细胞产生对应效应。通讯方式包含：代谢耦联：使代谢物及第二信使直接在细胞间流通。代谢耦联：使代谢物及第二信使直接在细胞间流通。电耦联：离子耦联，连接子即为离子通道，带电离子经过电耦联：离子耦联，连接子即为离子通道，带电离子经过间隙连接抵达相邻细胞，使电信号从一个细胞传递到另一间隙连接抵达相邻细胞，使电信号从一个细胞传递到另一个细胞。个细胞。间隙连接功效间隙连接功效细胞连接和细胞外基质第27页(二二)化学突触化学突触化学突触结构模型化学突触结构模型细胞连接和细胞外基质第28页化学突触结构（化学突触结构（含有小囊泡一侧为突触前膜）含有小囊泡一侧为突触前膜）化学突触（化学突触（synapsesynapse）是存在于可兴奋细胞间一个连接方式，其是存在于可兴奋细胞间一个连接方式，其作用是作用是经过释放神经递质传导兴奋经过释放神经递质传导兴奋。当神经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经递质，为突触后当神经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经递质，为突触后膜受体接收（配体门通道），引发突触后膜离子通透性增加。膜受体接收（配体门通道），引发突触后膜离子通透性增加。细胞连接和细胞外基质第29页胞间连丝：胞间连丝：植物细胞壁中小开口植物细胞壁中小开口植物细胞壁中小开口植物细胞壁中小开口细胞连接和细胞外基质第30页动物上皮组织表达了上皮细胞各种细胞连接动物上皮组织表达了上皮细胞各种细胞连接细胞连接和细胞外基质第31页第二节第二节 细胞黏附分子与细胞黏附分子与细胞粘连细胞粘连(Cell Adhesion Molecule，CAM)细胞连接和细胞外基质第32页细胞黏附分细胞黏附分细胞黏附分细胞黏附分子子CAMCAM，存在于细胞膜上一类，存在于细胞膜上一类跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白，是介导，是介导细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质ECMECM之间相互结合并起之间相互结合并起黏黏黏黏附附附附作用一类细胞表面分子。作用一类细胞表面分子。细胞与细胞之间粘连是由特定细胞粘附分子介导，细胞之间锚细胞与细胞之间粘连是由特定细胞粘附分子介导，细胞之间锚定连接也需要粘附分子参加定连接也需要粘附分子参加依据分子结构特点可大致分为四类：依据分子结构特点可大致分为四类：钙粘素（钙粘素（cadherin cadherin）锚定连接）锚定连接选择素（选择素（selectin selectin）整合素（整合素（integrin integrin）免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（immunoglobulin superfamilyimmunoglobulin superfamily，Ig-Ig-SF SF细胞连接和细胞外基质第33页 细胞粘附分子作用机制有三种模式：细胞粘附分子作用机制有三种模式：1.1.同亲型结合同亲型结合：同种粘附分子间相互识别与黏着，如钙：同种粘附分子间相互识别与黏着，如钙粘素；粘素；2.2.异亲型结合异亲型结合：不一样种粘附分子间相互识别与黏着，：不一样种粘附分子间相互识别与黏着，如选择素和整联蛋白；如选择素和整联蛋白；3.3.依赖性结合依赖性结合：经过连接分子中介才能相互识别与黏着。：经过连接分子中介才能相互识别与黏着。(1)(2)(3)细胞连接和细胞外基质第34页单次跨膜糖蛋白，其分子结构单次跨膜糖蛋白，其分子结构由三部分组成：由三部分组成：1.胞外区，胞外区，N端，端，5个重复结构域，个重复结构域，负责与配体识别；负责与配体识别；2.跨膜区，多为单次跨膜；跨膜区，多为单次跨膜；3.胞质区，胞质区，C端部分，与质膜下骨端部分，与质膜下骨架成份直接相连，或与胞内信号分架成份直接相连，或与胞内信号分子相连。子相连。Ca2+结合越多，钙粘素刚性超强结合越多，钙粘素刚性超强（1 1）钙粘素（）钙粘素（）钙粘素（）钙粘素（cadherin cadherin）(重复结构域)细胞连接和细胞外基质第35页同亲型结合同亲型结合homophilicCa2+对钙粘素影响对钙粘素影响细胞连接和细胞外基质第36页粘着连接中，经过-,-连接蛋白与肌动蛋白相连，形成黏合带；在桥粒结构中，与中间纤维丝相连。细胞连接和细胞外基质第37页特点：特点：同亲型结合同亲型结合，高度依赖Ca2+。胞外部分常折叠成5个重复结构域，Ca2+结合在重复结构域之间。钙粘素功效：钙粘素功效：介导细胞连接：如上皮细胞中钙粘素。影响细胞分化，参加组织器官形成：决定胚胎细胞间粘附、分离、迁移、再黏合。参加细胞之间特化连接，调整信号传递。细胞连接和细胞外基质第38页（2 2）选择素）选择素选择素（选择素（selectinselectin）属异亲型）属异亲型CAMCAM结合，其作用依赖于结合，其作用依赖于CaCa2 2主要参加白细胞与脉管内皮细胞之间识别与粘合主要参加白细胞与脉管内皮细胞之间识别与粘合已知选择素有三种：已知选择素有三种：L-L-选择素：选择素：广泛存在于各种白细胞表面，参加炎症部位白广泛存在于各种白细胞表面，参加炎症部位白 细胞出脉管过程细胞出脉管过程E-E-选择素：选择素：存在于活化血管内皮细胞表面；存在于活化血管内皮细胞表面；P-P-选择素：选择素：贮存于血小板及内皮细胞贮存于血小板及内皮细胞细胞连接和细胞外基质第39页ACBA 3种选择素结构种选择素结构B 这这3种选择素能够识别糖种选择素能够识别糖蛋白寡糖链末端糖基配体蛋白寡糖链末端糖基配体并与之结合并与之结合C 糖基配体详细结构糖基配体详细结构细胞连接和细胞外基质第40页选择素功效：选择素功效：参加白细胞与血管内皮细胞或血参加白细胞与血管内皮细胞或血小板识别与黏着，帮助白细胞从血液进入炎症小板识别与黏着，帮助白细胞从血液进入炎症部位。部位。炎症时内皮表示E选择素，与白细胞和血小板上寡糖链识别，白细胞在炎症部位血管中黏附、分离、再黏附、再分离，展现滚动方式运动，激活本身整联蛋白，介导白细胞和内皮细胞紧密结合，使白细胞经内皮细胞间隙迁移至组织细胞连接和细胞外基质第41页（3）整联蛋白家族整联蛋白家族integrinintegrin一类异源二聚体跨膜黏着蛋白，一类异源二聚体跨膜黏着蛋白，由由 和和 两个亚单位非共价结合两个亚单位非共价结合而成。人有而成。人有24种种 亚基和亚基和9种种 亚基，可组成亚基，可组成20各种不一样整各种不一样整联蛋白。联蛋白。依赖依赖Ca2+或或Mg2+异亲性细异亲性细胞黏附分子。胞黏附分子。细胞连接和细胞外基质第42页胞外区，胞外区，与与RGD结合结合跨膜区跨膜区胞内区，胞内区，与肌动蛋白丝作用与肌动蛋白丝作用细胞连接和细胞外基质第43页整联蛋白：整联蛋白：依赖依赖Ca2+或或Mg2+异亲性细胞黏附分子。异亲性细胞黏附分子。功效：功效：1.整联蛋白介导细胞间相互作用整联蛋白介导细胞间相互作用整联蛋白介导细胞间相互作用整联蛋白介导细胞间相互作用2.2.介导细胞与细胞外基质之间相互作用介导细胞与细胞外基质之间相互作用介导细胞与细胞外基质之间相互作用介导细胞与细胞外基质之间相互作用3.3.在信号传递中发挥主要作用。在信号传递中发挥主要作用。在信号传递中发挥主要作用。在信号传递中发挥主要作用。作为受体传导信号从细胞外环境向细胞内传递作为受体传导信号从细胞外环境向细胞内传递“由外向内由外向内”，激活胞内，激活胞内Ga2+Ga2+、第二信使合成及蛋白质上酪氨酸磷酸、第二信使合成及蛋白质上酪氨酸磷酸化，影响细胞形态、生长、迁移、增殖、分化等；也介导化，影响细胞形态、生长、迁移、增殖、分化等；也介导“由内向外由内向外”传递信号传递信号细胞连接和细胞外基质第44页细胞连接和细胞外基质第45页细胞连接和细胞外基质第46页（4）免疫球蛋白超家族）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-superfamilyIg-superfamily，Ig-Ig-SFSF）包含分子结构中含有免疫球蛋白（）包含分子结构中含有免疫球蛋白（IgIg）样结构域全部分子样结构域全部分子普通不依赖于普通不依赖于CaCa2 2免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系两组免疫球蛋白样结构域系指借二硫键维系两组反向平行反向平行折叠结构折叠结构 神经细胞粘附分子介导同亲性细胞粘合，细胞间粘附分子介导异亲性细胞粘合。如介导如介导淋巴细胞和免疫应答所需要细胞之间特异相淋巴细胞和免疫应答所需要细胞之间特异相互作用互作用细胞连接和细胞外基质第47页思索题思索题1.什么叫细胞连接？细胞连接有哪几个类型？其功效分别是什么？2.图示说明上皮细胞之间及上皮细胞与细胞外基质之间细胞连接特点。3.试述细胞粘附分子作用机制及分类？4.介导细胞粘附是哪四大类粘附分子家族？细胞连接和细胞外基质第48页