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1、第17章 细胞的社会联系,多细胞生物体内没有“孤立”的细胞通过细胞通讯、黏着、连接以及细胞与胞外基质的相互作用构成复杂的细胞社会决定细胞的行为和命运，包括结构与功能分化、位置以及生死抉择，维持机体的稳态平衡,维持机体的稳态平衡,第一节 细胞连接,细胞连接(cell junction):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、细胞与胞外基质之间的连接结构。,3 大类：封闭连接 锚定连接 通讯连接,一、紧密连接（tight junction）,一般存在于上皮细胞之间冰冻断裂复型技术显示出它是由围绕在细胞四周的“焊接线”形成,主要功能：形成渗透屏障eg.血脑屏障
2、(BBB),将电子致密物氢氧化镧加入上皮细胞一侧作为示踪物，不能够通过紧密连接进入细胞的另一侧,形成上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，维持上皮细胞极性,紧密连接形成的渗透屏障是相对的，某些小分子可通过紧密连接，以细胞旁路途径从上皮细胞层一侧转运或“渗漏”到另一侧,二、锚定连接,增强组织中细胞承受机械力的能力细胞内锚蛋白+跨膜黏附性蛋白,与中间丝相连的锚定连接：桥粒与半桥粒,桥粒(desmosome)：相邻细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，将相邻细胞连成一体，增强了细胞抵抗外界压力与张力的机械强度中间丝钙黏蛋白,桥粒结构,自身免疫缺陷病-天疱疮:患者自身抗体结合桥粒跨膜黏附性蛋白质，破坏桥粒
3、结构，导致上皮细胞间锚定连接丧失，体液渗漏而产生严重的皮肤水疱病,天疱疮小鼠模型,半桥粒(hemidesmosome)：细胞与胞外基质间的连接中间丝-整联蛋白-层粘连蛋白,通过半桥粒，上细胞可以黏着在基膜上,与肌动蛋白纤维相连的锚定连接：黏着带与黏着斑,黏着带(adhesion belt)推测在动物胚胎发育形态建成过程中促使上皮细胞层弯曲形成神经管等结构：微丝钙黏蛋白,黏着斑(focal adhesion),细胞与胞外基质之间的连接方式微丝整联蛋白维持细胞运动张力以及影响细胞生长信号传递,三、通讯连接,间隙连接(gap junction):在动物组织细胞间分布非常广泛,几乎所有的动物组织细胞都
4、利用间隙连接来进行通讯联系,在神经冲动信息传递中的作用：电突触,与化学突触传递信号不同，电突触的间隙连接有利于细胞间的快速通讯,结构与成分:基本结构单位是连接子,形成一个直径约1.5 nm 的亲水性通道,许多间隙连接单位往往集结在一起形成大小不一的片状结密度梯度离心技术可将质膜上的间隙连接区域的膜片分离出来,功能:,代谢偶联：1103,放射自显影信号放射性标记胸苷,在胚胎早期发育中的作用：间隙连接存在于发育与分化的特定阶段的细胞之间,间隙连接通透性的调节,对小分子物质的通透能力具有底物选择性通透性受细胞质Ca2+浓度和pH调节间隙连接的分布呈现动态变化,G.Gaietta et al.,Sci
5、ence 296,503-507(2002),胞间连丝(plasmodesma),植物细胞间的通讯连接方式,第二节 细胞黏着及其分子基础,细胞连接需要细胞识别与黏着，然后在细胞骨架和跨膜蛋白参与下形成细胞连接同种类型细胞间的彼此黏着是许多组织结构的基本特征,发育过程中，细胞间的识别、黏着、分离以及迁移对胚胎发育及形态建成具有重要作用细胞识别与黏着使具有相同表面特性的细胞聚集在一起形成组织和器官,钙黏蛋白结构与功能,其胞外最后一个重复结构域在Ca2+结合后彼此“嵌合”在一起，从而实现Ca2+依赖性细胞黏着,细胞识别与黏着的分子基础是细胞表面的细胞黏着分子(cell adhesion molecu
6、le),黏着分子是整合膜蛋白，介导细胞与细胞间的黏着或细胞与胞外基质的黏着通过3 种方式介导细胞识别与黏着 同亲型结合、异亲型结合、衔接分子依赖性结合,钙黏蛋白(cadherin),同亲型结合、Ca2+依赖的细胞黏着糖蛋白,钙黏蛋白介导高度选择性的细胞识别与黏着,通过调控钙黏蛋白的种类与数量能影响细胞间的黏着与迁移，从而影响组织分化,小鼠8 细胞胚胎时期，表达E-钙黏蛋白将松散的分裂球细胞变成紧密黏合的细胞。E-钙黏蛋白突变，会导致胚胎细胞的分离和死亡,上皮间质转型涉及E-钙黏蛋白的表达与否,Kalluri R&Weinberg RA,2009,癌细胞演进、干细胞分化与此有关,Kalluri
7、R&Weinberg RA,2009,选择素(selectin),异亲型结合、Ca2+依赖性的细胞黏着分子,选择素是跨膜蛋白，其胞外部分具有高度保守并能识别其他细胞表面特异性 寡糖链的凝集素（lectin）结构域,主要参与白细胞与血管内皮细胞之间的识别与黏着，帮助白细胞经血流进入炎症部位,免疫球蛋白超家族(IgSF),分子结构中具有与免疫球蛋白类似结构域的细胞黏着分子超家族(不依赖于Ca2+)大多介导淋巴细胞和免疫应答所需要的细胞之间的黏着,整联蛋白(integrin),普遍存在于脊椎动物细胞表面，异亲型结合、Ca2+或Mg2+依赖性的细胞黏着分子，主要介导细胞与胞外基质间的黏着,由、两个亚基
8、形成跨膜异二聚体,整联蛋白通过与胞内骨架蛋白的相互作用介导细胞与胞外基质的黏着这一黏着通过自身结构域与纤连蛋白、层粘连蛋白等含有RGD三肽的胞外基质成分结合,R-精氨酸G-甘氨酸D-天冬氨酸,整联蛋白介导的信号传递,整联蛋白参与的信号传递方向有“由内向外”及“由外向内”两种形式涉及细胞内外配体活化细胞表面整联蛋白,血液凝固过程：“由内向外”传递信号,血小板结合于受损血管或被其他可溶性信号分子作 用后引起细胞内信号的传递，活化整联蛋白构象发生改变而被激活。活化的整联蛋白与血液凝固蛋白纤维蛋白原结合后导致血小板彼此粘连在一起形成血凝块,黏着斑介导的锚定依赖性生长：“由外向内”,其典型信号转导通路依
9、赖细胞内酪氨酸激酶黏着斑激酶(FAK)调节细胞增殖、生长、生存、凋亡等重要生命活动,第三节 细胞外基质,多细胞生物除细胞外，还包括由细胞分泌的蛋白质和多糖所构成的细胞外基质细胞外基质在结缔组织中含量最为丰富,结缔组织(Connective Tissue)：骨、软骨、角膜、肌腱、真皮,动物细胞的胞外基质成分主要有3 种类型：结构蛋白：胶原和弹性蛋白，分别赋予胞外基质强度和韧性；蛋白聚糖：由蛋白质和多糖共价形成，高度亲水，赋予胞外基质抗压能力；粘连糖蛋白：纤连蛋白和层粘连蛋白，有助于细胞粘连到胞外基质上,胞外基质不仅为组织的构建提供了支撑框架，还对与其接触的细胞的存活、发育、迁移、增殖、形态以及其
10、他功能产生重要的调控作用,胶原(collagen),结构与类型,是胞外基质最基本成分，也是动物体内含量最丰富的蛋白质基本结构单位是原胶原，由3条 链多肽盘绕成3 股螺旋结构链的一级结构具有Gly-X-Y三肽重复序列,合成与装配,与大多数分泌蛋白的合成、修饰类似，胶原的合成与组装始于内质网，并在高尔基体中进行修饰，最后在细胞外组装成胶原纤维,ER合成前体肽链，装配成前胶原(procollagen)前体 链两端无Gly-X-Y重复序列 前胶原在胞外被前胶原肽酶切除N-及C-末端前肽,形成胶原分子胶原分子1/4聚合装配成胶原原纤维(collagen fibril)、胶原纤 维(collagen fi
11、ber),脯氨酸和赖氨酸残基的羟基化有助于羟基间形成氢键，以稳定胶原3 股螺旋结构缺少维生素C（抗坏血酸）时，脯氨酸的羟基化受到影响，导致胞外基质中胶原不断丢失而引起血管脆性增加从而引起坏血病,胶原的功能,胞外基质中的其他组分通过与胶原结合形成结构与功能的复合体，赋予组织刚性及抗张力强度,成骨缺陷病：型胶原发生突变,弹性蛋白(elastin),主要存在于脉管壁及肺组织构象呈无规则卷曲状态,通过Lys 残基相互交连成网状结构,与胶原纤维共同存在，分别赋予组织弹性及抗张性,随着年龄增加，弹性蛋白不断流失，胶原铰链程度增加，导致关节不灵活、皮肤起皱、失去弹性,摄于新疆,糖胺聚糖,糖胺聚糖是由重复的二
12、糖单位构成的不分支的长链多糖组成：氨基己糖+糖醛酸,高度亲水性的糖胺聚糖带有大量负电荷，能够吸引大量的阳离子，结合大量水分子糖胺聚糖像海绵一样吸水产生膨压，赋予胞外基质抗压的能力,蛋白聚糖由糖胺聚糖(除透明质酸外)与核心蛋白的丝氨酸残基共价连接形成的大分子,蛋白聚糖,软骨中蛋白聚糖借助连接蛋白以非共价键的形式与透明质酸结合形成复合体，赋予软骨凝胶样特性和抗变形能力蛋白聚糖与多种生长因子结合，有利于激素分子与细胞表面受体结合,纤连蛋白和层粘连蛋白,具有多个结构域，提供胞外基质和细胞表面受体结合位点，帮助细胞粘连在胞外基质上,发挥“分子桥”的作用,纤连蛋白(fibronectin),有数个结构域,
13、能识别并结合胞外基质组分还能识别并结合细胞表面受体(通过自身RGD 三肽序列),层粘连蛋白(laminin),有多个不同的结构域与型胶原、肝素、整联蛋白等结合,通过自身的RGD 三肽序列与细胞质膜上的整联蛋白结合，将细胞锚定在基膜上,基膜与细胞外被,成分为型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白以及基膜蛋白聚糖等对组织起结构支撑、调节通透性等作用,基膜(basal lamina，basement membrane),细胞外被(cell coat)糖萼(glycocalyx),细胞质膜外表面覆盖的一层黏多糖物质，是细胞质膜的正常结构组分保护细胞膜，并在细胞识别中起重要作用,植物细胞壁,植物、真菌、藻类和原核细胞的胞外基质形成不同类型的细胞壁赋予植物细胞强度，保护细胞免受机械损伤以及病原体感染发挥渗透屏障作用,细胞壁的化学组成与结构,植物细胞壁与动物细胞胞外基质的来源一样，也是由细胞分泌的。植物细胞壁由大分子构成，主要成分是多糖，包括纤维素、半纤维素、果胶质等,初生细胞壁与次生细胞壁,初生细胞壁是在细胞生长时期合成的，由纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋白等组成次生细胞壁还含有木质素，但基本不含有果胶,Thanks for yourattention!,
