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参考书目参考书目 细胞生物学细胞生物学 细胞生物学在线教程细胞生物学在线教程 第一章第一章 细胞连接与细胞外基质 cell junction and extracellular matrix 【目的要求目的要求】1掌握细胞连接的概念和种类；细胞外基掌握细胞连接的概念和种类；细胞外基质的概念及种类。质的概念及种类。2熟悉各种细胞连接的结构特点。熟悉各种细胞连接的结构特点。3了解各种细胞连接存在的部位及功能；了解各种细胞连接存在的部位及功能；细胞外基质的生物学功能。细胞外基质的生物学功能。【教学内容教学内容】一、细胞连接的类型和特点一、细胞连接的类型和特点（一）封闭连接（一）封闭连接（二）锚定连接（二）锚定连接 1黏着带与黏着斑黏着带与黏着斑 2桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒（三）通讯连接（三）通讯连接 1间隙连接间隙连接 2化学突触化学突触 二、细胞外基质概述二、细胞外基质概述 1细胞外基质概念细胞外基质概念 2细胞外基质种细胞外基质种类类 3细胞外基质的生物学功能细胞外基质的生物学功能 一、细胞连接的类型和特点一、细胞连接的类型和特点 细胞是机体结构和功能的基本单位。细胞是机体结构和功能的基本单位。机体行使的每一项功能都是多个细胞之间机体行使的每一项功能都是多个细胞之间甚至多种细胞之间协同作用的结果。甚至多种细胞之间协同作用的结果。细胞间联系的基本形式细胞间联系的基本形式 接触型接触型 非接触型非接触型 细胞连接的概念：细胞连接的概念：在相邻细胞表面形成的连接结构，以在相邻细胞表面形成的连接结构，以加强细胞的机械联系和组织的牢固性，同加强细胞的机械联系和组织的牢固性，同时协助细胞间的代谢活动，这些结构称为时协助细胞间的代谢活动，这些结构称为细胞（间）连接。细胞（间）连接。细胞连接的种类细胞连接的种类 种类种类 名称名称 封闭连接封闭连接 紧密连接紧密连接 锚定连接锚定连接 连接肌动蛋白连接肌动蛋白 黏着带黏着带 黏着斑黏着斑 连接中间纤维连接中间纤维 桥粒桥粒 半桥粒半桥粒 通讯连接通讯连接 间隙连接间隙连接 化学突触化学突触 细胞连接的概况：细胞连接的概况：（一）封闭连接（一）封闭连接（occluding junction）即紧密连接即紧密连接（tight junction），），又称闭锁又称闭锁小带小带（zonula occludens）。存在部位：各种上皮细胞管腔面细胞间隙存在部位：各种上皮细胞管腔面细胞间隙顶端。顶端。分布：消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血分布：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等。管内皮以及睾丸支持细胞之间等。紧密连接的电镜图紧密连接的电镜图：结构特点及形成：结构特点及形成：相邻细胞膜形成相邻细胞膜形成24个点状融合，形成一个点状融合，形成一条封闭带，融合处细胞间隙消失。条封闭带，融合处细胞间隙消失。相邻细胞由跨膜连接糖蛋白组成对合的相邻细胞由跨膜连接糖蛋白组成对合的封闭链称嵴线，嵴线相互交联封闭了细胞封闭链称嵴线，嵴线相互交联封闭了细胞之间的空隙。之间的空隙。紧密连接的模式图紧密连接的模式图 功能：功能：封闭上皮细胞的间隙，防止可溶性物质封闭上皮细胞的间隙，防止可溶性物质的反渗，的反渗，保证机体内环境的相对稳定保证机体内环境的相对稳定。隔开细胞膜两端不同功能的转运蛋白，隔开细胞膜两端不同功能的转运蛋白，保证物质运转的方向性。保证物质运转的方向性。机械性细胞连接。机械性细胞连接。（二）锚定连接（二）锚定连接(anchoring junction)1.黏着带与黏着斑黏着带与黏着斑（1）黏着带）黏着带(adhesion belt)，又称中间连接又称中间连接(intermediate junction)。存在部位：呈带状环绕细胞顶部，位于上存在部位：呈带状环绕细胞顶部，位于上皮细胞的紧密连接下方皮细胞的紧密连接下方。分布：在上皮细胞间和心肌细胞间多见。分布：在上皮细胞间和心肌细胞间多见。黏着带的电镜图黏着带的电镜图：结构特点及形成：结构特点及形成：相邻细胞间有约相邻细胞间有约1520nm的间隙，的间隙，间隙间隙中有一种称钙黏素中有一种称钙黏素（cadherin）的跨膜连的跨膜连接糖蛋白，与质膜内侧的几种附着蛋白结接糖蛋白，与质膜内侧的几种附着蛋白结合。合。相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙黏素相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙黏素和附着蛋白编织成了一个广泛的网络，把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。相邻细胞联合在一起。黏着带的模式图黏着带的模式图 功能：功能：有黏着作用；有黏着作用；保持细胞形状；保持细胞形状；传递细胞收缩力。传递细胞收缩力。（2）黏着斑）黏着斑（adhesion plaque）位于细胞与细胞外基质间，通过整合位于细胞与细胞外基质间，通过整合素（素（integrin）把细胞中的肌动蛋白束和基）把细胞中的肌动蛋白束和基质连接起来。质连接起来。它与黏着斑的区别：它与黏着斑的区别：是黏着斑结构的一半；是黏着斑结构的一半；穿膜连接蛋白为整合素。穿膜连接蛋白为整合素。2.桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒（1）桥粒）桥粒（desmosome）存在部位：在上皮细胞黏着带的下方间隙存在部位：在上皮细胞黏着带的下方间隙顶端。顶端。分布：分布：易受摩擦的组织中，如皮肤、口腔、易受摩擦的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌食管等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中中。桥粒的电镜图桥粒的电镜图：结构特点及形成：结构特点及形成：相邻细胞间有相邻细胞间有30nm的间隙，形成一种纽的间隙，形成一种纽扣状的结构。扣状的结构。相邻细胞中的中间纤维通过细胞质斑和相邻细胞中的中间纤维通过细胞质斑和膜间隙内的钙粘素构成了穿胞细胞骨架网膜间隙内的钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络络。桥粒的模式图桥粒的模式图 功能：功能：桥粒是最牢固的一种细胞连接，起固定桥粒是最牢固的一种细胞连接，起固定和支持作用。和支持作用。（2）半桥粒（）半桥粒（hemidesmosome）在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面在结构上类似桥粒，位于上皮细胞基面与基膜之间。与基膜之间。它与桥粒的区别：它与桥粒的区别：是桥粒结构的一半；是桥粒结构的一半；穿膜连接蛋白为整合素；穿膜连接蛋白为整合素；细胞内的附着蛋白为角蛋白。细胞内的附着蛋白为角蛋白。（三）通讯连接（三）通讯连接 （communicating junction）1.间隙连接间隙连接（gap junction）分布：除骨骼肌细胞及循环血细胞外的分布：除骨骼肌细胞及循环血细胞外的细胞之间。细胞之间。间隙连接的电镜图间隙连接的电镜图 结构特点及形成：结构特点及形成：在连接处相邻细胞间有在连接处相邻细胞间有24nm的缝隙，的缝隙，在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子是构成间隙连接的基本单位，称连接子（connexon），由），由6个相同或相似的跨膜个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环绕而成，直径蛋白亚单位环绕而成，直径8nm，中心形，中心形成一个直径约成一个直径约1.5nm的孔道的孔道。间隙连接的间隙连接的模式图模式图 功能：功能：1.代谢偶联：小分子代谢物和信号分子可代谢偶联：小分子代谢物和信号分子可通过连接子的通道，由一个细胞进入相邻通过连接子的通道，由一个细胞进入相邻的另一个细胞。的另一个细胞。2.电偶联：无须依赖神经递质或信息物质电偶联：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即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。的细胞。3.参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞参与细胞分化：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。间通过间隙连接相互协调发育和分化。2.化学突触（化学突触（synapse）存在部位：可兴奋细胞间存在部位：可兴奋细胞间。作用：通过释放神经递质来传导兴奋。作用：通过释放神经递质来传导兴奋。组成：组成：突触前膜突触前膜(presynaptic membrane)突触后膜突触后膜(postsynaptic membrane)突触间隙突触间隙(synaptic cleft)化学突触的电镜图化学突触的电镜图 结构特点及形成：结构特点及形成：突触小体内有许多囊泡，称突触小泡突触小体内有许多囊泡，称突触小泡(synaptic vesicle)(synaptic vesicle)，内含神经递质。当神，内含神经递质。当神经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经经冲动传到突触前膜，突触小泡释放神经递质，为突触后膜的受体接受（配体门通递质，为突触后膜的受体接受（配体门通道），引起突触后膜离子通透性改变，膜道），引起突触后膜离子通透性改变，膜去极化或超极化。去极化或超极化。化学突触的模式图化学突触的模式图 二、细胞外基质二、细胞外基质(一）细胞外基质概述一）细胞外基质概述 1.概念概念 细胞外基质细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是指由细胞分泌的，位于上皮或内是指由细胞分泌的，位于上皮或内皮细胞下层和结缔组织细胞周围，为组织、皮细胞下层和结缔组织细胞周围，为组织、器官提供力学支持和物理强度，并对细胞器官提供力学支持和物理强度，并对细胞的黏附、迁移、增殖和分化等活动以及胚的黏附、迁移、增殖和分化等活动以及胚胎发生等产生影响的物质。胎发生等产生影响的物质。细胞外基质细胞外基质 上皮组织的细胞外基质：上皮组织的细胞外基质：2.细胞外基质种类细胞外基质种类（1）胶原（）胶原（collagen）是由多种糖蛋白分子组成的家族。是由多种糖蛋白分子组成的家族。（2）蛋白多糖（）蛋白多糖（proteoglycan）由一个核心蛋白分子与多个糖氨多糖由一个核心蛋白分子与多个糖氨多糖侧链结合而成的大分子复合物。通过其分侧链结合而成的大分子复合物。通过其分子筛形成基质防御屏障。子筛形成基质防御屏障。1）硫酸软骨素（）硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS）由葡萄糖醛酸与由葡萄糖醛酸与N-乙酰半乳糖胺通过乙酰半乳糖胺通过-1,3连接构成基本的重复单位。第连接构成基本的重复单位。第4或或6位位硫酸化。硫酸化。2）硫酸皮肤素（）硫酸皮肤素（dermatan sulfate）含有一个或多个艾杜糖酸残基的硫酸软含有一个或多个艾杜糖酸残基的硫酸软骨素链。骨素链。3）硫酸乙酰肝素（）硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）由葡萄糖醛酸与由葡萄糖醛酸与N-乙酰葡糖胺通过乙酰葡糖胺通过-1,4连接，两个残基可在连接，两个残基可在O-或或N-位点上发生位点上发生广泛的硫酸化修饰。广泛的硫酸化修饰。4）硫酸角质素（）硫酸角质素（keratan sulfate）半乳糖与半乳糖与N-乙酰葡糖胺通过乙酰葡糖胺通过-1,4连接，连接，每个残基的第每个残基的第6位上发生硫酸化修饰。位上发生硫酸化修饰。5）透明质酸（）透明质酸（hyaluronan，HA）数量不定的多聚体葡糖酸与数量不定的多聚体葡糖酸与N-乙酰葡乙酰葡糖胺通过糖胺通过-1,3连接构成。连接构成。（3）糖蛋白（）糖蛋白（glycoprotein）黏附性糖蛋白：与细胞的黏附及迁移黏附性糖蛋白：与细胞的黏附及迁移有关。有关。骨相关基质糖蛋白：调节离子浓度。骨相关基质糖蛋白：调节离子浓度。弹性蛋白相关糖蛋白：在弹性蛋白的弹性蛋白相关糖蛋白：在弹性蛋白的沉积过程中具有重要影响。沉积过程中具有重要影响。3.细胞外基质的生物学功能细胞外基质的生物学功能 （1）机械支持功能）机械支持功能 细胞外基质是构成基膜和结缔组织及各细胞外基质是构成基膜和结缔组织及各种器官被膜的主要成分，具有维持机体结种器官被膜的主要成分，具有维持机体结构的完整性和为机体提供支架结构的作用。构的完整性和为机体提供支架结构的作用。（2）参与细胞黏附与迁移）参与细胞黏附与迁移 细胞外基质分子中的细胞黏附位点与细细胞外基质分子中的细胞黏附位点与细胞膜上的相应的受体特异性结合，触发跨胞膜上的相应的受体特异性结合，触发跨膜信号转导，对细胞的基因表达及细胞表膜