细胞与社会联系.pptx

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1、根据行使功能的不同:封闭连接（occludingjunction）可分为三大类锚定连接（anchoringjunction）通讯连接（communicatingjunction）n细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构称为细胞细胞与细胞间或细胞与细胞外基质的联结结构称为细胞连接（连接（cell junctioncell junction）。细胞连接的体积很小，只有）。细胞连接的体积很小，只有在电镜下才能观察到。在电镜下才能观察到。第一节第一节 细胞连接细胞连接第1页/共53页一、封闭连接（tightjunction）（一）紧密连接又称封闭小带，存在于脊椎动物的上皮细胞间（图），长度约50-4

2、00nm，相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。紧密连接位于上皮细胞的上端第2页/共53页在电镜下可以看到连接在电镜下可以看到连接区域具有蛋白质形成的区域具有蛋白质形成的焊接线网络，焊接线也焊接线网络，焊接线也称嵴线（图），封闭了称嵴线（图），封闭了细胞与细胞之间的空隙。细胞与细胞之间的空隙。上皮细胞层对小分子的上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关，透性与嵴线的数量有关，有些紧密连接甚至连水有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。分子都不能透过。紧密连接的模式图第3页/共53页紧密连接的主要作用紧密连接的主要作用是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶是封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分子沿细胞间隙渗

3、入体内，从而保证了机体内环液中的分子沿细胞间隙渗入体内，从而保证了机体内环境的相对稳定。境的相对稳定。消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮细胞之间都存消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮细胞之间都存在紧密连接。后者构成了脑血屏障，能保护这些重要器在紧密连接。后者构成了脑血屏障，能保护这些重要器官和组织免受异物侵害。在各种组织中紧密连接对一些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，例如小肠上皮细胞的紧密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连接对NaNa+的渗漏程度比膀胱上皮大的渗漏程度比膀胱上皮大1 1万倍。万倍。第4页/共53页兔子上皮细胞的

4、紧密连接（冰冻蚀刻）兔子上皮细胞的紧密连接（冰冻蚀刻）第5页/共53页（二）间壁连接（septatejunctions）是存在于无脊椎动物上皮细胞的紧密连接（图）。连接蛋白呈梯子状排列，形状非常规则，连接的细胞内骨架成分为肌动蛋白纤维。在果蝇中一种叫做discs-large的蛋白参与形成间壁连接，突变品种不仅不能形成间壁连接，还产生瘤突。间壁连接存在于无脊椎动物第6页/共53页（一）桥粒（desmosome）与半桥粒桥粒存在于承受强拉桥粒存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、力的组织中，如皮肤、口腔、食管等处的复口腔、食管等处的复层鳞状上皮细胞之间层鳞状上皮细胞之间和心肌中（图）。和心肌中（图）。

5、桥粒位于粘合带下二、锚定连接分散机械力，使细胞承受分散机械力，使细胞承受机械力的能力增强。机械力的能力增强。第7页/共53页n相邻细胞间形成纽扣相邻细胞间形成纽扣状结构，细胞膜之间状结构，细胞膜之间的间隙约的间隙约30nm30nm，质膜，质膜下方有细胞质附着蛋下方有细胞质附着蛋白质，如片珠蛋白、白质，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白等，形成桥粒斑蛋白等，形成一厚约一厚约151520nm20nm的致的致密斑。密斑。桥粒的结构模型第8页/共53页n斑上有中间纤维相连，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（keratinfilaments），在心肌细胞中则为结蛋白丝（desminfilam

6、ents）。桥粒中间为钙粘素。因此相邻细胞中的中间纤维通过细胞质斑和钙粘素构成了穿胞细胞骨架网络（图）。第9页/共53页n半桥粒半桥粒（hemidesmosomehemidesmosome）在结构上类似桥在结构上类似桥粒，位于上皮细粒，位于上皮细胞基面与基膜之胞基面与基膜之间（图）。间（图）。它与桥粒的不同之处在于：只在质膜内侧形成桥粒斑结构，其另一侧为基膜；穿膜连接蛋白为整合素而不是钙粘素，整合素是细胞外基质的受体蛋白；细胞内的附着蛋白为角蛋白。第10页/共53页半桥粒处的64整合素第11页/共53页（二）粘合带与粘合斑粘合带（粘合带（adhesion beltadhesion belt）呈

7、带状环绕细胞，一）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（图）。般位于上皮细胞顶侧面的紧密连接下方（图）。在粘合带处相邻细胞的间隙约在粘合带处相邻细胞的间隙约151520nm20nm。粘合带位于紧密连接下方第12页/共53页间隙中的粘合分子为间隙中的粘合分子为E-E-钙粘素（图）。在质膜的钙粘素（图）。在质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起，这些内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起，这些附着蛋白包括：附着蛋白包括：-，-，-连锁蛋白、粘着连锁蛋白、粘着斑蛋白斑蛋白-辅肌动蛋白和片珠蛋白）。辅肌动蛋白和片珠蛋白）。粘合带结构模型第13页/共53页粘合斑（粘合斑（adhesio

8、n adhesion plaqueplaque）位于细胞与）位于细胞与细胞外基质间，通过细胞外基质间，通过整合素整合素（integrinintegrin）把细）把细胞中的肌动蛋白束和胞中的肌动蛋白束和基质连接起来。连接基质连接起来。连接处的质膜呈盘状，称处的质膜呈盘状，称为粘合斑。为粘合斑。n粘合带处的质膜下方有与粘合带处的质膜下方有与质膜平行排列的肌动蛋白质膜平行排列的肌动蛋白束，钙粘蛋白通过附着蛋束，钙粘蛋白通过附着蛋白与肌动蛋白束相结合。白与肌动蛋白束相结合。于是，相邻细胞中的肌动于是，相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白编织成了一个广附着蛋白编织成了一个

9、广泛的网络，把相邻细胞联泛的网络，把相邻细胞联合在一起。合在一起。第14页/共53页三、通讯连接在连接处相邻细胞间有在连接处相邻细胞间有2 24nm4nm的缝隙，而且连接区域比的缝隙，而且连接区域比紧密连接大得多，最大直径紧密连接大得多，最大直径可达可达0.3m0.3m。在间隙与两层。在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，是构成间隙连接的基本单位，称连接子（称连接子（connexonconnexon），中），中心形成一个直径约心形成一个直径约1.5nm1.5nm的孔的孔道。道。（一）间隙连接（gapjunction）间隙连接存在于大多数动物组织。

10、间隙连接电镜照片第15页/共53页间隙连接的通透性是可调节的。在实验条件下，间隙连接的通透性是可调节的。在实验条件下，降低细胞降低细胞PHPH值，或升高钙离子浓度均可降低间隙值，或升高钙离子浓度均可降低间隙连接的通透性。当细胞破损时，大量钙离子进入，连接的通透性。当细胞破损时，大量钙离子进入，导致间隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。导致间隙连接关闭，以免正常细胞受到伤害。n通过向细胞内注射分子量不同的染料，证明间隙连通过向细胞内注射分子量不同的染料，证明间隙连接的通道可以允许分子量小于接的通道可以允许分子量小于1.5KD1.5KD的分子通过。这的分子通过。这表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖

11、、氨基酸、表明细胞内的小分子，如无机盐离子、糖、氨基酸、核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙。核苷酸和维生素等有可能通过间隙连接的孔隙。第16页/共53页左，连接子电镜照片；右，间隙连接模型第17页/共53页间隙连接的功能包括：1.参与细胞分化：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。小分子物质即可在一定细胞群范围内，以分泌源为中调发育和分化。小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，以不同的分子浓度为处于梯度范围心，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胞提供内的细胞提供”位置

12、信息位置信息”（positional informationpositional information），从而诱），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导细胞按其在胚胎中所处的局部位置向着一定方向分化。2.协调代谢：例在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合例在体外培养条件下，把不能利用外源次黄嘌呤合成核酸的突变型成纤维细胞和野生型成纤维细胞共同培养，则两种细成核酸的突变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酸。如果破坏细胞间的间隙连接，则突变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，则突变型细胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。型细

13、胞不能吸收次黄嘌呤合成核酸。3.构成电紧张突触：平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间平滑肌、心肌、神经末梢间均存在的这种间隙连接，称为电紧张突触（隙连接，称为电紧张突触（electrotonic synapseselectrotonic synapses）。电紧张突）。电紧张突触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触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。相邻的细胞。第18页/共53页（二）胞间连丝（plasmodesmata）胞间连丝胞间连丝是是植物细胞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，特有的通讯连接。是由穿过

14、细胞壁的质膜围成的细胞质通道，直径约直径约202040nm40nm。因此植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体。因此植物体细胞可看作是一个巨大的合胞体。通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连丝小管。连丝小管由通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连丝小管。连丝小管由光面内质网光面内质网特化而特化而成，管的两端与内质网相连。连丝小管与胞间连丝的质膜内衬之间，填充有一成，管的两端与内质网相连。连丝小管与胞间连丝的质膜内衬之间，填充有一圈细胞质溶质。一些小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间传递圈细胞质溶质。一些小分子可通过细胞质溶质环在相邻细胞间传递(图图)。第19页/共53页胞间连丝结构模型胞间连丝结构模型

15、第20页/共53页（三）化学突触化学突触（化学突触（synapsesynapse）是存）是存在于可兴奋细胞间的一种在于可兴奋细胞间的一种连接方式，其作用是通过连接方式，其作用是通过释放神经递质来传导兴奋。释放神经递质来传导兴奋。由突触前膜、突触后膜和由突触前膜、突触后膜和突触间隙三部分组成（图）。突触间隙三部分组成（图）。化学突触的结构（具有小囊泡的一侧为突触前膜）第21页/共53页图图 化学突触的结构模型化学突触的结构模型第22页/共53页第二节第二节 细胞黏着及其分子基础细胞黏着及其分子基础第23页/共53页细胞粘附分子 细胞粘附分子（细胞粘附分子（cell adhesion molecu

16、lecell adhesion molecule，CAMCAM）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。可大致分为五类：钙粘素、选择间相互作用的分子。可大致分为五类：钙粘素、选择素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素。素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明质酸粘素。第24页/共53页细胞粘附分子的作用方式细胞粘附分子的作用方式第25页/共53页一、钙粘素 钙粘素（钙粘素（cadherincadherin）属亲同性属亲同性CAMCAM，其作用依，其作用依赖于赖于CaCa2 2。至今已鉴定。至今已鉴定出出3030种以上钙粘素，分种以上钙粘

17、素，分布于不同的组织。布于不同的组织。钙粘素结构模型第26页/共53页钙粘素的作用主要有以下几个方面：1 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-钙粘素钙粘素是保持上皮细胞相互粘合的主要是保持上皮细胞相互粘合的主要CAMCAM，是粘合带，是粘合带的主要构成成分。的主要构成成分。第27页/共53页n2 2参与细胞分化，钙粘素对于胚胎细胞的早期分化及参与细胞分化，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）的构筑有重要作用。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数量可决定在发育过程中通过调控钙粘素表达

18、的种类与数量可决定胚胎细胞间的相互作用（粘合、分离、迁移、再粘合），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，影响细胞的分化，参与器官形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。成过程。第28页/共53页3 3抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面抑制细胞迁移，很多种癌组织中细胞表面的的E E钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块钙粘素减少或消失，以致癌细胞易从瘤块脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将脱落，成为侵袭与转移的前提。因而有人将E E钙粘素视为转移抑制分子。钙粘素视为转移抑制分子。第29页/共53页二、选择素选择素（选择素（selectins

19、electin）属）属亲异性亲异性CAMCAM，其作用依赖，其作用依赖于于CaCa2 2。主要参与白细胞。主要参与白细胞与脉管内皮细胞之间的识与脉管内皮细胞之间的识别与粘合及别与粘合及“淋巴细胞归淋巴细胞归巢巢”。已知选择素有三种：。已知选择素有三种：L L选择素、选择素、E E选择素及选择素及P P选选择素。择素。选择素结构模型特异性的特异性的糖蛋白糖蛋白第30页/共53页免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（Ig-Ig-superfamilysuperfamily，Ig-SFIg-SF）包）包括分子结构中含有免疫球括分子结构中含有免疫球蛋白（蛋白（IgIg）样结构域的所）样结构域的所有分子，

20、一般不依赖于有分子，一般不依赖于CaCa2 2。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组系指借二硫键维系的两组反向平行反向平行折叠结构。折叠结构。三、免疫球蛋白超家族Ig-SFIg-SF的结构模型的结构模型第31页/共53页四、整合素整合素（整合素（integrinintegrin）大）大多为亲异性细胞粘附分多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于子，其作用依赖于CaCa2 2。介导细胞与细胞间的相介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外互作用及细胞与细胞外基质间的相互作用（图）基质间的相互作用（图）。几乎所有动植物细胞。几乎所有动植物细胞均表达整合素。均表达整合素。整合素结构

21、模型整合素结构模型第32页/共53页半桥粒处的64整合素第33页/共53页（五）透明质酸粘素（hyaladherin）CD44CD44族族是其中的一个成员，分子量范是其中的一个成员，分子量范围为围为85 KD85 KD250KD50KD，介导细胞与细胞，介导细胞与细胞间及细胞与细胞外基质间的相互作用，间及细胞与细胞外基质间的相互作用，同样是由胞外，跨膜及胞质三个部分同样是由胞外，跨膜及胞质三个部分构成的糖蛋白，糖链为硫酸软骨素及构成的糖蛋白，糖链为硫酸软骨素及硫酸乙酰肝素。硫酸乙酰肝素。n透明质酸粘素包括可结合透明质酸糖链的一类透明质酸粘素包括可结合透明质酸糖链的一类分子，具有相似的氨基酸序列

22、和空间构象。分子，具有相似的氨基酸序列和空间构象。第34页/共53页nCD44CD44的功能包括：的功能包括：与透明质酸、纤粘连蛋白及胶原结与透明质酸、纤粘连蛋白及胶原结合，介导细胞与细胞外基质之间的粘附；合，介导细胞与细胞外基质之间的粘附；参与细胞对参与细胞对透明质酸的摄取及降解；透明质酸的摄取及降解；参与淋巴细胞归巢；参与淋巴细胞归巢；参与参与T T细胞的活化；细胞的活化；促进细胞迁移。促进细胞迁移。nCD44CD44在很多种肿瘤细胞的表达比相应正常组织为高，并在很多种肿瘤细胞的表达比相应正常组织为高，并与肿瘤细胞的成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性有关。与肿瘤细胞的成瘤性、侵袭性及淋巴结转移性

23、有关。第35页/共53页第三节 细胞外被与细胞外基质细胞表面的特化结构如：膜骨架、鞭毛和纤毛、细胞表面的特化结构如：膜骨架、鞭毛和纤毛、微绒毛及细胞的变形足等等，分别与细胞形态的微绒毛及细胞的变形足等等，分别与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。第36页/共53页质膜表面寡糖链形成细胞外被（质膜表面寡糖链形成细胞外被（cell coat cell coat）或或糖萼（糖萼（glycocalyxglycocalyx）。）。质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络结构，除对质膜有支持作用外，还

24、与维持质膜的功结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。第37页/共53页一、细胞外被动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼。用重金属染料或糖萼。用重金属染料,如钌红染色后，在电镜下可显示如钌红染色后，在电镜下可显示厚约厚约1020nm1020nm的结构，边界不甚明确。的结构，边界不甚明确。作用：保护、细胞通信、并与细胞表面的抗原性有关。作用：保护、细胞通信、并与

25、细胞表面的抗原性有关。红细胞质膜上的糖鞘脂是红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0AB0血型系统的血型抗原，糖链血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A A型血的糖链末端型血的糖链末端为为N-N-乙酰半乳糖；乙酰半乳糖；B B型血为半乳糖；型血为半乳糖；O O型血则缺少这两种糖基。型血则缺少这两种糖基。第38页/共53页第39页/共53页Simplifieddiagramofthecellcoat(glycocalyx)第40页/共53页三、质膜的特化结构质膜常带有许多特化的附属结构。如：微质膜常带有许多特化的附属结构。如：微绒毛、褶

26、皱、纤毛、鞭毛等等，这些特化绒毛、褶皱、纤毛、鞭毛等等，这些特化结构在细胞执行特定功能方面具有重要作结构在细胞执行特定功能方面具有重要作用。由于其结构细微，多数只能在电镜下用。由于其结构细微，多数只能在电镜下观察到。观察到。第41页/共53页第42页/共53页健康人的肺纤毛健康人的肺纤毛第43页/共53页（一）微绒毛microvilli直径约为直径约为0.1m0.1m。内芯由。内芯由肌动蛋白丝束肌动蛋白丝束组成。组成。肌动蛋白丝之间由许多微绒毛蛋白（肌动蛋白丝之间由许多微绒毛蛋白（villinvillin）和丝束蛋）和丝束蛋白（白（fimbrinfimbrin）组成的横桥相连。）组成的横桥相连

27、。微绒毛处质膜有微绒毛处质膜有myosin I myosin I 构成的侧臂与肌动蛋白丝束构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝束固定。相连，从而将肌动蛋白丝束固定。作用：作用：扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了交换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了3030倍。倍。是细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于动物细胞表面。第44页/共53页第45页/共53页小鼠肾曲管上皮细胞微绒毛，冰冻蚀刻第46页/共53页（二）皱褶（ruffle）细胞表面的扁形突起，也称为片足（lamellipodia）。在巨噬

28、细胞的表面上，普遍存在着皱褶结构，与吞噬颗粒物质有关。SEMimageofalveolar(Lung)macrophageattackingE.coli.(Showruffleonthecellsurface)第47页/共53页（三）内褶（infolding）o内褶是质膜由细胞内褶是质膜由细胞表面内陷形成的结构，表面内陷形成的结构，以相反的方式扩大了以相反的方式扩大了细胞的表面积。这种细胞的表面积。这种结构常见于液体和离结构常见于液体和离子交换活动比较旺盛子交换活动比较旺盛的细胞。的细胞。第48页/共53页纤毛（纤毛（ciliacilia）和鞭毛）和鞭毛（flagellaflagella）是细胞表面）是细胞表面伸出的条状运动装置。二伸出的条状运动装置。二者在发生和结构上并没有者在发生和结构上并没有什么差别。什么差别。纤毛和鞭毛都来源于中心纤毛和鞭毛都来源于中心粒。其详细结构和功能可粒。其详细结构和功能可参见细胞骨架一章。参见细胞骨架一章。（四）纤毛和鞭毛第49页/共53页第50页/共53页四、植物细胞壁植物细胞壁由纤维素、半纤维素、果胶植物细胞壁由纤维素、半纤维素、果胶质等构成。质等构成。功能：为细胞提供一个细胞外网架，对细胞功能：为细胞提供一个细胞外网架，对细胞起支持作用。起支持作用。第51页/共53页第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页