《细胞生物学》教学课件：15 细胞的社会联系.ppt

第十五章第十五章 细胞的社会联系细胞的社会联系王湘如王湘如E-mail： 农业微生物学国家重点实验室农业微生物学国家重点实验室生猪健康养殖协同创新中心生猪健康养殖协同创新中心u细胞的社会联系体现在细胞与细胞间，细胞与胞外环境细胞的社会联系体现在细胞与细胞间，细胞与胞外环境甚至机体间的相互作用、相互制约和相互依存甚至机体间的相互作用、相互制约和相互依存u细胞的形态结构、生命活动以及在机体中的位置均受到细胞的形态结构、生命活动以及在机体中的位置均受到机体、局部组织、周围细胞以及细胞外信号分子的调节机体、局部组织、周围细胞以及细胞外信号分子的调节与控制u细胞的社会联系在胚胎发育、组织构建等过程中尤为重细胞的社会联系在胚胎发育、组织构建等过程中尤为重要，是组织构建、维持及修复的最主要保障，其破坏往要，是组织构建、维持及修复的最主要保障，其破坏往往导致细胞病变甚至死亡往导致细胞病变甚至死亡概概 述述提纲提纲n第一节第一节 细胞连接细胞连接q封闭连接封闭连接q锚定连接锚定连接 q通讯连接通讯连接 n第二节第二节 细胞黏着细胞黏着q钙黏蛋白钙黏蛋白q选择素选择素q免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族q整连蛋白整连蛋白n第三节第三节 细胞外基质细胞外基质q胶原胶原q弹性蛋白弹性蛋白q糖胺聚糖和蛋白聚糖糖胺聚糖和蛋白聚糖q纤连蛋白和层粘连蛋白纤连蛋白和层粘连蛋白q基膜与细胞外被基膜与细胞外被q植物细胞壁植物细胞壁第一节第一节 细胞连接细胞连接 cell junctionn细胞连接细胞连接是指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、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外基质形成的细胞与细胞之间、细胞骨架蛋白或者胞外基质形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质间的连接结构。

细胞与胞外基质间的连接结构n细胞连接是细胞社会性的结构基础，是多细胞生物体细胞连接是细胞社会性的结构基础，是多细胞生物体相邻细胞之间相邻细胞之间协同作用的重要组织方式协同作用的重要组织方式n封闭连接封闭连接 (occluding junction) n锚定连接锚定连接 (anchoring junction) n通讯连接通讯连接 (communicating junction)一、封闭连接一、封闭连接n将相邻上皮细胞的质膜紧密地连接在一起，阻将相邻上皮细胞的质膜紧密地连接在一起，阻止溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透止溶液中的小分子沿细胞间隙从细胞一侧渗透到另一侧到另一侧n紧密连接紧密连接(tight junction)是封闭连接的典型代是封闭连接的典型代表，如小肠上皮组织的闭锁堤、表，如小肠上皮组织的闭锁堤、血脑屏障血脑屏障形态特征形态特征n紧密连接处的相邻细胞质膜紧紧地靠在一起，紧密连接处的相邻细胞质膜紧紧地靠在一起，没有间隙没有间隙 n由围绕在细胞四周的由围绕在细胞四周的“焊接线焊接线”形成焊接线形成焊接线又称为又称为嵴线嵴线，它由成串排列的相邻细胞的膜整，它由成串排列的相邻细胞的膜整合蛋白组成。

合蛋白组成n相邻细胞的嵴线相互交联封闭了细胞之间的空相邻细胞的嵴线相互交联封闭了细胞之间的空隙隙 主要功能主要功能 n阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙阻止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散到另一侧，形成扩散到另一侧，形成渗透屏障渗透屏障，起到重要的封闭，起到重要的封闭作用 q血脑屏障血脑屏障(blood-brain barrier)n形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞极性障，从而维持上皮细胞极性q小肠上皮细胞是极性细胞：顶面（游离面）、基底面小肠上皮细胞是极性细胞：顶面（游离面）、基底面q游离面：摄取营养物质游离面：摄取营养物质q基底面：输出营养物质基底面：输出营养物质化学组成化学组成n相邻细胞膜上的跨膜蛋白形成嵴线相邻细胞膜上的跨膜蛋白形成嵴线n从紧密连接的嵴线中至少确定了两类蛋白：从紧密连接的嵴线中至少确定了两类蛋白：q闭合蛋白闭合蛋白(occludin)：相对分子质量为：相对分子质量为60000的跨膜的跨膜4次的膜蛋白次的膜蛋白q另一类称密封蛋白（另一类称密封蛋白（claudin），也是跨膜），也是跨膜4次的蛋次的蛋白家族白家族q闭合蛋白和密封蛋白形成嵴线相互作用还依赖于其闭合蛋白和密封蛋白形成嵴线相互作用还依赖于其他蛋白质，如细胞质膜的外周蛋白他蛋白质，如细胞质膜的外周蛋白ZO，将嵴线锚，将嵴线锚定在微丝上等。

定在微丝上等 二、锚定连接二、锚定连接n通过细胞质膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞，通过细胞质膜蛋白及细胞骨架系统将相邻细胞，或细胞与胞外基质间连接起来其可分散连接的或细胞与胞外基质间连接起来其可分散连接的作用力，从而增强细胞承受的机械力作用力，从而增强细胞承受的机械力n化学组成：化学组成：q细胞内锚蛋白：细胞内锚蛋白：形成独特的盘状致密斑形成独特的盘状致密斑(胞质斑胞质斑)，一侧，一侧与细胞内的骨架纤维如中间丝或者微丝相连，另一侧与与细胞内的骨架纤维如中间丝或者微丝相连，另一侧与跨膜粘连蛋白相连跨膜粘连蛋白相连q跨膜粘连蛋白：跨膜粘连蛋白：细胞膜蛋白，一端与胞内锚蛋白相连，细胞膜蛋白，一端与胞内锚蛋白相连，另一端与胞外基质蛋白或与相邻细胞特异的跨膜粘连蛋另一端与胞外基质蛋白或与相邻细胞特异的跨膜粘连蛋白相连q细胞骨架和胞外基质细胞骨架和胞外基质分类分类n根据直接参与的细胞骨架纤维种类的不同：根据直接参与的细胞骨架纤维种类的不同：q与与中间丝中间丝相关的锚定连接：相关的锚定连接：桥粒、半桥粒桥粒、半桥粒q与与肌动蛋白微丝肌动蛋白微丝相关的锚定连接：相关的锚定连接：黏合带和黏合斑黏合带和黏合斑（一）桥粒与半桥粒（一）桥粒与半桥粒1. 桥粒桥粒(desmosome) ：n形态特征：形态特征：细胞内锚蛋白形成独特的盘状胞质细胞内锚蛋白形成独特的盘状胞质致密斑致密斑，一侧与细胞内的中间丝相连，另一侧，一侧与细胞内的中间丝相连，另一侧与跨膜的粘连蛋白相连，在两个细胞之间形成与跨膜的粘连蛋白相连，在两个细胞之间形成钮扣样结构钮扣样结构，将相邻细胞铆接在一起。

将相邻细胞铆接在一起 n一个细胞质内的中间丝与另一个细胞内的中间一个细胞质内的中间丝与另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一丝通过桥粒相互作用，从而将相邻细胞形成一个整体，同时还增强了细胞抵抗外界压力与张个整体，同时还增强了细胞抵抗外界压力与张力等机械强度的能力力等机械强度的能力 盘状致密斑盘状致密斑2.半桥粒半桥粒 (hemidesmosome) n半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学组半桥粒在形态上与桥粒类似，但功能和化学组成不同n半桥粒是半桥粒是细胞与胞外基质间细胞与胞外基质间的连接形式的连接形式 ，参与，参与的细胞骨架仍然是中间丝细胞膜上的跨膜蛋的细胞骨架仍然是中间丝细胞膜上的跨膜蛋白是整联蛋白，与整联蛋白相连的胞外基质是白是整联蛋白，与整联蛋白相连的胞外基质是层粘连蛋白层粘连蛋白n半桥粒将上皮细胞黏着在基底膜上半桥粒将上皮细胞黏着在基底膜上 (二二)黏着带与黏着斑黏着带与黏着斑n1. 黏着带黏着带 adhesion beltq黏着带位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间黏着带位于上皮细胞紧密连接的下方，相邻细胞间形成一个连续的带状结构形成一个连续的带状结构。

q黏着带处的相邻细胞质膜间间隙约黏着带处的相邻细胞质膜间间隙约30nm，其间由，其间由Ca2+依赖的跨膜粘连蛋白依赖的跨膜粘连蛋白 (钙黏蛋白钙黏蛋白)形成胞间横桥形成胞间横桥相连接q与黏着带相连的骨架纤维是与黏着带相连的骨架纤维是肌动蛋白微丝肌动蛋白微丝q细胞内的锚蛋白有连环蛋白、纽蛋白及细胞内的锚蛋白有连环蛋白、纽蛋白及-辅肌动蛋辅肌动蛋白等，其中连环蛋白介导钙黏蛋白与微丝的连接白等，其中连环蛋白介导钙黏蛋白与微丝的连接2.2.黏着斑（黏着斑（focal focal adhesionadhesion）n细胞与胞外基质之间的连接方式细胞与胞外基质之间的连接方式n参与的细胞骨架组分是参与的细胞骨架组分是微丝微丝，跨膜粘连蛋白是，跨膜粘连蛋白是整联蛋白整联蛋白，胞外基质主要是胶原和纤连蛋白，胞外基质主要是胶原和纤连蛋白，胞内锚蛋白有踝蛋白、胞内锚蛋白有踝蛋白、-辅肌动蛋白、纽蛋白辅肌动蛋白、纽蛋白等n这种结构有助于维持细胞在运动过程中的张力这种结构有助于维持细胞在运动过程中的张力以及细胞生长的信号传递以及细胞生长的信号传递 三、通讯连接三、通讯连接 communicating junctionn介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的介导相邻细胞间的物质转运、化学或电信号的传递。

传递q动物细胞间的间隙连接动物细胞间的间隙连接(gap junction）q神经元间的化学突触神经元间的化学突触(chemical synapse)q植物细胞间的胞间连丝植物细胞间的胞间连丝(plasmodesmata) （一）间隙连接（一）间隙连接n1结构与成分结构与成分q基本结构单位是连接子基本结构单位是连接子(connexon) q每个连接子由每个连接子由6个相同或相似的间隙连接蛋白个相同或相似的间隙连接蛋白(connexin)呈环状排列，中央形成一个直径约呈环状排列，中央形成一个直径约1.5 nm的亲水性通道相邻细胞质膜上的两个连接子的亲水性通道相邻细胞质膜上的两个连接子对接便形成完整的间隙连接结构对接便形成完整的间隙连接结构 q间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为23 nm，因，因而间隙连接也称缝隙连接而间隙连接也称缝隙连接 2功能功能 (1)间隙连接在代谢耦联中的作用间隙连接在代谢耦联中的作用q间隙连接能够允许小分子代谢物和信号分子通过，间隙连接能够允许小分子代谢物和信号分子通过，是细胞间代谢耦联的基础是细胞间代谢耦联的基础 (2)间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 q神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触完成神经元之间或神经元与效应细胞之间通过突触完成神经冲动的传导神经冲动的传导q突触可分为电突触和化学突触两种基本类型。

电突突触可分为电突触和化学突触两种基本类型电突触是指细胞间形成间隙连接，电信号可直接通过间触是指细胞间形成间隙连接，电信号可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导，信号传递速度快隙连接从突触前向突触后传导，信号传递速度快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 n卵泡的正常发育依赖于间隙连接，滤泡细胞卵泡的正常发育依赖于间隙连接，滤泡细胞-卵母卵母细胞，滤泡细胞细胞，滤泡细胞-滤泡细胞滤泡细胞3 3间隙连接通透性的调节间隙连接通透性的调节（1）间隙连接对小分子物质的通透能力具有底物）间隙连接对小分子物质的通透能力具有底物选择性选择性 q分子量分子量1000q电荷性质：不同蛋白具有不同偏爱性电荷性质：不同蛋白具有不同偏爱性（2）间隙连接通透性受细胞质）间隙连接通透性受细胞质Ca2+浓度和浓度和pH调节调节 q降低胞质中的降低胞质中的pH和提高胞质的自由和提高胞质的自由Ca2+的浓度都会导的浓度都会导致通透性降低致通透性降低（3）还受胞外化学信号的调节，有助于细胞间的）还受胞外化学信号的调节，有助于细胞间的代谢耦联代谢耦联 ( (二二) )胞间连丝胞间连丝 n植物细胞具有坚韧的细胞壁，因此相邻细胞的植物细胞具有坚韧的细胞壁，因此相邻细胞的质膜无法形成像动物细胞间的紧密连接和间隙质膜无法形成像动物细胞间的紧密连接和间隙连接，也不需要形成锚定连接。

连接，也不需要形成锚定连接n植物细胞间通讯依靠胞间连丝植物细胞间通讯依靠胞间连丝形态结构形态结构n胞间连丝穿越细胞壁，由相邻细胞的质膜共同胞间连丝穿越细胞壁，由相邻细胞的质膜共同组成直径为组成直径为20-40nm的管状结构。