细胞连接-外基质 20100227
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细胞间连接和细胞外基质在生物学中的作用
细胞间连接和细胞外基质在生物学中的作用细胞是构成生命的最基本单位，然而，由于生命体的复杂性和多样性，一个个细胞并不是孤立存在的，它们之间有着紧密的联系和协作。
这种联系和协作涉及细胞间连接和细胞外基质的作用。
一、细胞间连接的种类和作用细胞间连接是细胞之间联系的桥梁，不同类型的细胞间连接具有不同的结构和功能。
1、质膜连接质膜连接是一种广泛存在于动物细胞中的连接形式。
它是由细胞膜上的蛋白质和多糖物质组成的。
根据连接蛋白的不同，质膜连接可分为紧密连接、缝隙连接和粘接连接。
紧密连接存在于动物组织中的上皮组织中，可以有效地防止物质的渗透和侵入。
缝隙连接则存在于心肌细胞和神经细胞中，具有传递化学和电信号的作用。
粘接连接则存在于上皮细胞外上基底膜和胆囊壁等组织中。
2、胞间连丝胞间连丝存在于植物和真菌细胞中，它是由蛋白质组成的细胞间连通道，对于细胞间物质的传递和信号的传递起到了关键的作用。
胞间连丝可以调控植物的发育和对环境的适应能力。
3、锚定连接锚定连接存在于不同细胞类型之间，它是由细胞表面的一些蛋白质和骨架蛋白组成的。
锚定连接可以在机体内稳定地维护各种不同类型细胞的形态、结构和功能。
二、细胞外基质的作用细胞外基质是细胞外的一种生物大分子网络，包括蛋白质（如胶原蛋白、纤维素等）、糖类（如透明质酸、硫酸软骨素等）和水分子等成分。
它对于生命体的正常运作起到了很重要的作用。
1、提供支持和保护细胞外基质为细胞提供了支持和保护，对于细胞的生命和运动起到了关键的作用。
例如，细胞外基质可以稳定性维护皮肤的结构和功能，防止物质的侵入。
2、细胞信号传递细胞外基质中的不同蛋白质和糖类物质对于细胞的信号传递起着重要作用。
例如，一些生物大分子可以调节细胞的分化、生长和修复等功能，促进生长发育。
3、调节细胞功能细胞外基质可以直接影响细胞的功能和生命过程。
例如，一些蛋白质可以影响细胞的粘附和运动性，从而影响细胞的分离、迁移和漂浮等过程。
总的来说，细胞间连接和细胞外基质在生命体的正常运作中起到了关键作用。
细胞连接细胞黏着和细胞外基质
紧密连接的功能 形成渗透屏障，具有“闭锁带”作用； 形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，维持上皮细胞极性。
2.锚定连接(anchoring junction)
又称斑形成连接(plaque-bearing junction)，通过细胞骨架系统将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。
1
锚定连接在组织内分布很广泛,在上皮组织,心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富
间隙连接
参与细胞分化：在胚胎发育过程中间隙连接会在特定时间和特定的细胞间出现或消失。间隙连接出现在脊索动物与大多数无脊椎动物胚胎发育的早期。
协调代谢：例如，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。
第15章 细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外基质
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演讲人姓名
第一节 细胞连接
第二节 细胞黏着及其分子基础
第三节 细胞外基质
第一节 细胞连接
细胞连接是在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白，细胞骨架蛋白或胞外基质形成的细胞之间、细胞与胞外基质间的连接结构，是多细胞有机体相邻细胞间协同作用的重要组织方式。
细胞连接
Anchoring junction
紧密连接(tight junction)是封闭连接的主要形式
存在部位：普遍存在于小肠上皮细胞靠近管腔端的相邻细胞膜间。
从结构上看, 通过连接蛋白形成焊接线（嵴线），封闭相邻细胞间的空隙。
1.封闭连接
紧密连接
01
紧密连接嵴线中的两类蛋白
◆ 封闭蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）； ◆ claudin蛋白家族（现已发现20种以上），两者都是跨膜4次的膜蛋白。
2.锚定连接(anchoring junction)
又称斑形成连接(plaque-bearing junction)，通过细胞骨架系统将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。
1
锚定连接在组织内分布很广泛,在上皮组织,心肌和子宫颈等组织中含量尤为丰富
间隙连接
参与细胞分化：在胚胎发育过程中间隙连接会在特定时间和特定的细胞间出现或消失。间隙连接出现在脊索动物与大多数无脊椎动物胚胎发育的早期。
协调代谢：例如，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。
第15章 细胞社会的联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外基质
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演讲人姓名
第一节 细胞连接
第二节 细胞黏着及其分子基础
第三节 细胞外基质
第一节 细胞连接
细胞连接是在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白，细胞骨架蛋白或胞外基质形成的细胞之间、细胞与胞外基质间的连接结构，是多细胞有机体相邻细胞间协同作用的重要组织方式。
细胞连接
Anchoring junction
紧密连接(tight junction)是封闭连接的主要形式
存在部位：普遍存在于小肠上皮细胞靠近管腔端的相邻细胞膜间。
从结构上看, 通过连接蛋白形成焊接线（嵴线），封闭相邻细胞间的空隙。
1.封闭连接
紧密连接
01
紧密连接嵴线中的两类蛋白
◆ 封闭蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）； ◆ claudin蛋白家族（现已发现20种以上），两者都是跨膜4次的膜蛋白。
细胞连接与细胞外基质
组织损伤过程中，细胞连接和 细胞外基质的改变可以影响组 织的修复和再生。
损伤的组织通过分泌多种生长 因子和细胞因子，促进细胞外 基质的合成和重塑，以实现组 织的修复和再生。
组织损伤和修复过程中，细胞 连接和细胞外基质的异常可以 导致组织纤维化和疤痕形成。
05
展望与未来研究方向
深入研究细胞连接与细胞外基质的分子机制
通讯连接是指细胞之间通过信号分子传递信息的一种连接方式，这种连接方式能够调节细胞的生长、分化和功能。
详细描述
通讯连接主要包括间隙连接、化学突触和胞间连丝等。间隙连接允许小分子物质和离子在细胞间传递信息；化学 突触则通过神经递质传递信息；胞间连丝则是植物细胞间的一种通讯方式。这些通讯连接方式对于维持机体的稳 态和生理功能具有重要作用。
粘附具有重要作用。
03
细胞连接与细胞外基质的生物学 功能
维持组织结构与完整性
细胞连接
细胞连接是细胞间相互作用的一种方 式，通过细胞连接，细胞可以相互连 接形成一个整体，维持组织的结构与 完整性。
细胞外基质
细胞外基质是由细胞分泌的蛋白质和 多糖等组成的复杂网络结构，它能够 提供细胞附着和支撑，同时维持组织 的形态和完整性。
蛋白聚糖
总结词
蛋白聚糖是一种复杂的糖蛋白，由核心蛋白和糖胺聚糖组成，具有高度的亲水性和粘附 性，能够吸水和保有大量水分，对维持组织的湿润度和细胞间的粘附具有重要作用。
详细描述
蛋白聚糖是由核心蛋白和糖胺聚糖组成的复合物，其中核心蛋白可以与多个糖胺聚糖结 合。糖胺聚糖是一种长链的阴离子聚合体，具有高度的亲水性和粘附性。在人体中，蛋 白聚糖主要分布在关节滑液、玻璃体和房水中，对于维持这些组织的湿润度和细胞间的
深入研究细胞连接与细胞外基质之间 的相互作用及其调控机制，包括信号 转导、蛋白质相互作用等。
第四章 2细胞连接与细胞外基质
异亲型结合：两相邻细胞表面的不同种黏附分子间的相互识 别与黏附，如选择素和整联蛋白；
连接分子依赖性结合：即相邻细胞黏附分子通过连接分子中 介才能相互识别与黏附。
一、钙黏着蛋白家族
钙黏着蛋白是一类依赖于Ca2+的同亲型细胞黏附分子。
名称 E-钙黏着蛋白
N-钙黏着蛋白
P-钙黏着蛋白 VE-钙黏着蛋白
应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重
要生理和病理过程的分子基础。
钙黏着蛋白
选择素 根据其分子结构与功能特性，分为四大类：
免疫球蛋白超家族 整联蛋白家族
细胞表面主要黏附分子家族
黏附分子类型 介导细胞与细胞黏着 钙黏着蛋白
选择素 免疫球蛋白超家族 血细胞整联蛋白 介导细胞-细胞外基质黏着 整联蛋白
紧密连接
粘着带 桥粒
间隙连接 半桥粒
第二节 细胞黏附
1.细胞黏附分子 （CAM）
一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，是介导细胞与细胞 之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类 细胞表面分子。
粘附分子以受体-配体结合的形式发挥作用，参与细胞的识别，
活化和信号转导，增殖与分化，细胞的伸展与移动，是免疫
胞团或组织的过程
细胞连接、细胞黏附和细胞外基质
第一节 细胞连接
一、封闭连接（occluding junctions） 二、锚定连接（anchoring junction） 三、通讯连接（communicating junction）
一、封闭连接
（一）紧密连接（tight junction）
又称封闭小带，是封闭连接的主要形式。
黏着斑 半桥粒 –
2.细胞黏附分子的组成
① 较长的胞外区：肽链的N端部分，带有糖链，是 与配体识别的部位 ；
连接分子依赖性结合：即相邻细胞黏附分子通过连接分子中 介才能相互识别与黏附。
一、钙黏着蛋白家族
钙黏着蛋白是一类依赖于Ca2+的同亲型细胞黏附分子。
名称 E-钙黏着蛋白
N-钙黏着蛋白
P-钙黏着蛋白 VE-钙黏着蛋白
应答、炎症发生、凝血、肿瘤转移以及创伤愈合等一系列重
要生理和病理过程的分子基础。
钙黏着蛋白
选择素 根据其分子结构与功能特性，分为四大类：
免疫球蛋白超家族 整联蛋白家族
细胞表面主要黏附分子家族
黏附分子类型 介导细胞与细胞黏着 钙黏着蛋白
选择素 免疫球蛋白超家族 血细胞整联蛋白 介导细胞-细胞外基质黏着 整联蛋白
紧密连接
粘着带 桥粒
间隙连接 半桥粒
第二节 细胞黏附
1.细胞黏附分子 （CAM）
一类广泛存在于细胞膜上的穿膜糖蛋白，是介导细胞与细胞 之间、细胞与细胞外基质之间相互结合并起黏附作用的一类 细胞表面分子。
粘附分子以受体-配体结合的形式发挥作用，参与细胞的识别，
活化和信号转导，增殖与分化，细胞的伸展与移动，是免疫
胞团或组织的过程
细胞连接、细胞黏附和细胞外基质
第一节 细胞连接
一、封闭连接（occluding junctions） 二、锚定连接（anchoring junction） 三、通讯连接（communicating junction）
一、封闭连接
（一）紧密连接（tight junction）
又称封闭小带，是封闭连接的主要形式。
黏着斑 半桥粒 –
2.细胞黏附分子的组成
① 较长的胞外区：肽链的N端部分，带有糖链，是 与配体识别的部位 ；
细胞连接、细胞黏着与细胞外基质.
2
2011-12-13
粘合带结构模型：钙黏蛋 白连接
一种软体动物上皮细胞间 的间壁连接（septate junctions）：间壁连接 是存在于无脊椎动物上皮 细胞的锚定连接。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。
1.3 通讯连接
一种特殊的细胞连接方式，它除了有机械的细胞连接作用之外， 还具有传递信 息功能。
• 细胞间或细胞与基质间 识别、黏着，依赖黏着 分子间或黏着分子与基 质间的识别和黏着。
• 黏着分子均为整合膜蛋 白。
• 黏着分子三种黏着方式： 同亲型结合、异亲型结 合、衔接分子依赖性结 合。
• 黏着分子种类：钙黏蛋 在组织形成的两个最基本的途径：1，细
白（同亲型），选择素 胞分裂后通过细胞间或细胞与基膜等的黏
• 化学突触：可兴奋细胞之间的连接。电信号（动作电位）和化学信号（神经 递质）转换的区域。
， 冷
冻 断 裂
培 养 的 成 纤
维
。细
胞
间 隙
连
接
电 镜 照
片 ：
根据不同Ca2+,H+浓度下连接子电镜图假想的连接子
开闭变化模型：通过连接子但白扭动开关通道。
隙连
连接
接子
模：
型左
，
连
接
子
电
镜
照
片
；
右
荧光分子注射法检测间隙连接通过亲
1
• 与中间丝相连的锚定连接：桥粒、 半桥粒。
• 与肌动蛋白丝相连的锚定连接： 黏合带、黏着斑。
• 连接蛋白：膜整合蛋白钙黏蛋白 或整联蛋白，连接胞内锚定蛋白 和胞外基质蛋白或其他细胞的粘 连蛋白。外周蛋白细胞内锚蛋白 连接粘连蛋白和细胞骨架（中间 丝或微丝）。
2011-12-13
粘合带结构模型：钙黏蛋 白连接
一种软体动物上皮细胞间 的间壁连接（septate junctions）：间壁连接 是存在于无脊椎动物上皮 细胞的锚定连接。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。
1.3 通讯连接
一种特殊的细胞连接方式，它除了有机械的细胞连接作用之外， 还具有传递信 息功能。
• 细胞间或细胞与基质间 识别、黏着，依赖黏着 分子间或黏着分子与基 质间的识别和黏着。
• 黏着分子均为整合膜蛋 白。
• 黏着分子三种黏着方式： 同亲型结合、异亲型结 合、衔接分子依赖性结 合。
• 黏着分子种类：钙黏蛋 在组织形成的两个最基本的途径：1，细
白（同亲型），选择素 胞分裂后通过细胞间或细胞与基膜等的黏
• 化学突触：可兴奋细胞之间的连接。电信号（动作电位）和化学信号（神经 递质）转换的区域。
， 冷
冻 断 裂
培 养 的 成 纤
维
。细
胞
间 隙
连
接
电 镜 照
片 ：
根据不同Ca2+,H+浓度下连接子电镜图假想的连接子
开闭变化模型：通过连接子但白扭动开关通道。
隙连
连接
接子
模：
型左
，
连
接
子
电
镜
照
片
；
右
荧光分子注射法检测间隙连接通过亲
1
• 与中间丝相连的锚定连接：桥粒、 半桥粒。
• 与肌动蛋白丝相连的锚定连接： 黏合带、黏着斑。
• 连接蛋白：膜整合蛋白钙黏蛋白 或整联蛋白，连接胞内锚定蛋白 和胞外基质蛋白或其他细胞的粘 连蛋白。外周蛋白细胞内锚蛋白 连接粘连蛋白和细胞骨架（中间 丝或微丝）。
医学细胞生物学课程第五章细胞连接、细胞黏着以及细胞外基质
医学细胞生物学 6
一、胶原(collagen)
是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白，是体内最丰富 的蛋白质，构成了细胞外基质的结构框架。
类型
➢ Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非所有 胶原都形成纤维；
➢ Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有 很强的抗张强度;
➢ Ⅱ型胶原主要存在于软骨中; ➢ Ⅲ型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松
细胞膜 细胞质
医学细胞生物学 5
细胞外基质的生理功能
➢将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官的 物质基础就是体内无处不在的ECM。
➢ ECM不仅将为组织的构建提供支撑框架，还对接 触细胞的存活、分化、迁移、增殖，形态及其他功 能调控。
➢ ECM结构和功能改变将导致病理改变：器官组织 纤维化；衰老；肿瘤恶变、转移和侵润;某些遗传 性疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所 致。
这一大类非胶原糖蛋白已发现数十种，如纤 连蛋白(fibronectin, FN)和层粘连蛋白 (laminin, LN)，它们都是多功能大分子，具有 分别与细胞及细胞外其他成分结合的多个结构域， 是 ECM 成分的组织者。
医学细胞生物学 21
1、纤连蛋白（fibronectin，FN）
➢由两个相似亚单位形成二聚 体， 二条肽链C端通过二硫键
医学细胞生物学 9
二、弹性蛋白(elastin)
是ECM中非糖基化的纤 维状蛋白，主要存在于韧带 和脉管壁，富含脯、甘，不 含Gly-X-Y重复顺序。
（1）呈无规则的卷曲状态。 （2）肽链之间通过Lys的残基
相互交联形成网络。
一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的α螺旋
医学细胞生物学 10
一、胶原(collagen)
是ECM中最主要的水不溶性纤维蛋白，是体内最丰富 的蛋白质，构成了细胞外基质的结构框架。
类型
➢ Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构；但并非所有 胶原都形成纤维；
➢ Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中,具有 很强的抗张强度;
➢ Ⅱ型胶原主要存在于软骨中; ➢ Ⅲ型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的组织,如疏松
细胞膜 细胞质
医学细胞生物学 5
细胞外基质的生理功能
➢将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官的 物质基础就是体内无处不在的ECM。
➢ ECM不仅将为组织的构建提供支撑框架，还对接 触细胞的存活、分化、迁移、增殖，形态及其他功 能调控。
➢ ECM结构和功能改变将导致病理改变：器官组织 纤维化；衰老；肿瘤恶变、转移和侵润;某些遗传 性疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所 致。
这一大类非胶原糖蛋白已发现数十种，如纤 连蛋白(fibronectin, FN)和层粘连蛋白 (laminin, LN)，它们都是多功能大分子，具有 分别与细胞及细胞外其他成分结合的多个结构域， 是 ECM 成分的组织者。
医学细胞生物学 21
1、纤连蛋白（fibronectin，FN）
➢由两个相似亚单位形成二聚 体， 二条肽链C端通过二硫键
医学细胞生物学 9
二、弹性蛋白(elastin)
是ECM中非糖基化的纤 维状蛋白，主要存在于韧带 和脉管壁，富含脯、甘，不 含Gly-X-Y重复顺序。
（1）呈无规则的卷曲状态。 （2）肽链之间通过Lys的残基
相互交联形成网络。
一种短肽为富丙氨酸及赖氨酸残基的α螺旋
医学细胞生物学 10
细胞的社会联系：细胞连接、细胞黏着和细胞外基质
卵泡的正常发育依赖于间隙连接。卵母细胞 由一层厚厚的胞外基质（透明带）所包围，而透 明带外则是大量的卵泡细胞。正常情况下，滤泡 细胞之间通过连接蛋白43形成间隙连接。同时， 滤泡细胞还要伸出凸起穿过透明带与卵母细胞形 成间隙连接，以保证卵泡的正常发育。
• (3)间隙连接通透性的调节 间隙连接允许相对分子质量小于1 000的无 机离子物质通过，但间隙连接的通透性是 可变的。表现在两个方面 :
结合)
• 目前发现现存在高等动物细胞表面的黏 着分子有上百种，根据其作用方式，可分 为4大类：钙黏蛋白、选择素、免疫球蛋白 超家族及整联蛋白家族。黏着分子多需要 Ca2+ 或Mg2+ 才起作用，这些分子介导的 细胞识别与黏着还能在细胞骨架的参与下， 形成细胞连接，如桥粒、半桥粒、黏合带 以及黏合斑等结构。
1).间隙连接在代谢耦联中的作用:
间隙连接能够容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。代 谢耦联在协调细胞群体性的生物学功能方 面起到重要作用。例如激素促胰液素的作 用，只要部分细胞接受信号分子的作用后， 便可将信号传递至整个胰泡细胞。
2).间隙连接在神经冲动信息传递过程 中的作用
A.神经元之间或神经元与效应细胞间通过 突触完成神经冲动的传导
B.在神经元之间的通讯及中枢神经系统的 整合过程中也起到重要作用。
C.使细胞间形成电耦联，它在协调心肌细 胞的收缩，保证心脏正常跳动，协调小肠 平滑肌的收缩等，也起到重要作用 。
3）.间隙连接在卵泡和早期胚胎发 育过程中的作用
胞间连丝介导的细胞间的物质运输 具有选择性，并且是可调节的。
• 3.化学突触 化学突触是存在与可兴奋细胞间的连
接方式，它通过释放神经递质来传导神 经冲动。
• (3)间隙连接通透性的调节 间隙连接允许相对分子质量小于1 000的无 机离子物质通过，但间隙连接的通透性是 可变的。表现在两个方面 :
结合)
• 目前发现现存在高等动物细胞表面的黏 着分子有上百种，根据其作用方式，可分 为4大类：钙黏蛋白、选择素、免疫球蛋白 超家族及整联蛋白家族。黏着分子多需要 Ca2+ 或Mg2+ 才起作用，这些分子介导的 细胞识别与黏着还能在细胞骨架的参与下， 形成细胞连接，如桥粒、半桥粒、黏合带 以及黏合斑等结构。
1).间隙连接在代谢耦联中的作用:
间隙连接能够容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。代 谢耦联在协调细胞群体性的生物学功能方 面起到重要作用。例如激素促胰液素的作 用，只要部分细胞接受信号分子的作用后， 便可将信号传递至整个胰泡细胞。
2).间隙连接在神经冲动信息传递过程 中的作用
A.神经元之间或神经元与效应细胞间通过 突触完成神经冲动的传导
B.在神经元之间的通讯及中枢神经系统的 整合过程中也起到重要作用。
C.使细胞间形成电耦联，它在协调心肌细 胞的收缩，保证心脏正常跳动，协调小肠 平滑肌的收缩等，也起到重要作用 。
3）.间隙连接在卵泡和早期胚胎发 育过程中的作用
胞间连丝介导的细胞间的物质运输 具有选择性，并且是可调节的。
• 3.化学突触 化学突触是存在与可兴奋细胞间的连
接方式，它通过释放神经递质来传导神 经冲动。
细胞十四章 细胞连接和细胞外基质
整联蛋白 基质
第二节 细胞之间的连接结构
肌动蛋白丝束
胞质 细胞膜 纤粘连蛋白 细胞外基质 纤粘连蛋白受体(整联蛋白)
点接触结构图解
第二节 细胞之间的连接结构
（四）桥粒
(desmosomes)
存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食道 等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。 在连接处细胞间形成 纽扣状结构 ，质膜下方有细胞 质蛋白附着，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白 (desmoplakins) 等，形成一致密的细胞质斑。
可能与紧密连接的构建和同细
胞骨架的连接有关。
第二节 细胞之间的连接结构
2、紧密连接的功能
(1) 封闭作用:
紧密连接的主要作用： 封闭相邻细胞间的接缝，防止一
些大分子在细胞间隙中自由穿行。
由于紧密连接的存在，迫使物质只能穿过细胞进入体内，
从而保证了机体内环境的相对稳定！
消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮（脑血屏障） 以及睾丸支持细胞之间（睾血屏障）都存在紧密连接，保护 这些重要器官和组织避免或减轻来自异物的侵害。
α
质膜
附 着 蛋 白 组
β
钙粘蛋白通过此附着蛋白组与质膜下方
γ
连锁 蛋白
的平行于质膜排列的肌动蛋白丝束相结合。
微丝束
相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白
编织成了一个广泛的穿细胞网，把相邻细胞联合在一起。
微丝束
钙粘蛋白
附 着 蛋 白
附 着 蛋 白
微丝束
质 膜
钙粘蛋白
质 膜
cell 1
cell 2
第二节 细胞之间的连接结构 示踪分子
紧 密 连 接
紧密连接
0.5m
0.5m
第二节 细胞之间的连接结构
肌动蛋白丝束
胞质 细胞膜 纤粘连蛋白 细胞外基质 纤粘连蛋白受体(整联蛋白)
点接触结构图解
第二节 细胞之间的连接结构
（四）桥粒
(desmosomes)
存在于承受强拉力的组织中，如皮肤、口腔、食道 等处的复层鳞状上皮细胞之间和心肌中。 在连接处细胞间形成 纽扣状结构 ，质膜下方有细胞 质蛋白附着，如片珠蛋白、桥粒斑蛋白 (desmoplakins) 等，形成一致密的细胞质斑。
可能与紧密连接的构建和同细
胞骨架的连接有关。
第二节 细胞之间的连接结构
2、紧密连接的功能
(1) 封闭作用:
紧密连接的主要作用： 封闭相邻细胞间的接缝，防止一
些大分子在细胞间隙中自由穿行。
由于紧密连接的存在，迫使物质只能穿过细胞进入体内，
从而保证了机体内环境的相对稳定！
消化道上皮、膀胱上皮、脑毛细血管内皮（脑血屏障） 以及睾丸支持细胞之间（睾血屏障）都存在紧密连接，保护 这些重要器官和组织避免或减轻来自异物的侵害。
α
质膜
附 着 蛋 白 组
β
钙粘蛋白通过此附着蛋白组与质膜下方
γ
连锁 蛋白
的平行于质膜排列的肌动蛋白丝束相结合。
微丝束
相邻细胞中的肌动蛋白丝束通过钙粘蛋白和附着蛋白
编织成了一个广泛的穿细胞网，把相邻细胞联合在一起。
微丝束
钙粘蛋白
附 着 蛋 白
附 着 蛋 白
微丝束
质 膜
钙粘蛋白
质 膜
cell 1
cell 2
第二节 细胞之间的连接结构 示踪分子
紧 密 连 接
紧密连接
0.5m
0.5m
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紧密连接 将相邻细胞的质膜密切地连 封闭连接 接在一起，从而阻止溶液中 的分子沿细胞间隙渗入。 锚定连接 通过骨架系统将细胞与相邻 细胞与基质之间连接起来。 通讯连接 为动物细胞中最普通的连 接方式。
3
细 胞 连 接
桥粒连接
中间连接
缝隙连接
Cell Biology
4
Cell Biology
一、紧密连接
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 (connexon)，由6个相同或相似 的跨膜蛋白亚单位环绕而成， 直径8nm，中心形成一直径约 1.5nm的孔道。
间隙连接电镜照片
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Cell Biology
连接子(connexon)，间隙连接的基本单位。
细胞膜
个两 间个 隙连 连接 接子 单为 位一
30
Cell Biology
间隙连接的功能及其调节机制
1.间隙连接在代谢 偶联中的作用 允许小分子代谢物 和信号分子通过 ，是胞 间代谢偶联(coupling)的 基础；代谢偶联在协调 细胞群体的生物学功能 方面起重要作用。 降低胞质中的pH值和提高自由Ca2+ 的浓度都可 以使其通透性降低。间隙连接的通透性受两侧电压梯 度的调控及细胞外化学信号的调控。
3. 间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程 中的作用 胚胎发育中细胞间 的偶联提供信号物质的 通路, 从而为某一特定 细胞提供它的“位臵信 息”，并根据其位臵影 响其分化；肿瘤细胞之 间间隙的连接明显减少 或消失，间隙联接类似 “肿瘤抑制因子”。
34
Cell Biology
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Cell Biology
Cell Biology
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Cell Biology
将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官 的物质基础就是体内无处不在的ECM。没有ECM 的参与，就不能构成一个机体。 ECM不仅将各种组织连接在一起，赋予各种 组织、器官的基本结构和形状，也赋予其力学性质， 为各种细胞组织提供附着的支架组织。 ECM结构和功能改变将导致病理改变:器官组 织纤维化;衰老;肿瘤恶变、转移和侵润;某些遗传性 疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所 致。
（四）胶原的功能
1.哺乳动物皮肤中的胶原编织成柳条状，分布于皮下结缔组 织中，具多方向的抗张力； 2.肌腱中胶原沿应力主轴呈平行束排列，使其富有强韧性； 3.成熟骨骼、角膜和横隔肌腱中形成有序的胶合板样结构； 4.在腺泡、骨骼肌和平滑肌周围，Ⅲ型胶原组成细纤维网络， 包围于细胞表面； 5.Ⅳ型胶原构成各种上皮细胞基膜的网架结构； 6.胶原通过ECM中各种成分结合，将ECM组织起来，同时 与细胞表面受体结合，连成组织和器官； 7.胶原通过细胞表面受体介导与细胞内骨架相互作用，形成 细胞的形态和运动； 8.胶原有刺激上皮细胞分化，维持上皮细胞生长作用，并成 为细胞相互作用的支架和细胞迁移附着的基质，引导细胞迁移。
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Cell Biology
小肠上皮细胞 的紧密连接对Na+的 渗漏程度比膀胱上 皮大1万倍。
6
Cell Biology
相邻细胞膜紧密 相贴，没有间隙，似 乎融合在一起。
广泛分布于上皮 细胞向腔端，形成一 细胞间隙 条封闭带。P面凸出 蛋白质索 的嵴网；相邻细胞由 （嵴线） 跨膜连接糖蛋白组成 对合封闭链。
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一、胶原
（一）胶原的类型
Cell Biology
胶原(collagen)是ECM中最主要的水不溶性纤维 蛋白，目前已发现的胶原类型有20多种。 Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构； 但并非所有胶原都形成纤维； Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带 及骨中,具有很强的抗张强度; Ⅱ型胶原主要存在于软骨中; Ⅲ型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的 组织,如疏松结缔组织; Ⅳ型形成二维网格样结构,是基膜的主要成分及 支架。 53
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Cell Biology
2.间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 电突触(electronic junction)和化学突触快速实现 细胞间信号通讯；间隙连接调节和修饰相互独立的 神经元群的行为。
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Cell Biology
化学突触的结构（具有小囊泡的一侧为突触前膜）
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Cell Biology
21
Cell Biology
22
Cell Biology
钙粘素 (cadherin)
粘合带结构模型
23
Cell Biology
间隙中的粘合分子为E-钙粘素(cadherin) ，在 质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起 。
24
Cell Biology
粘合斑：是肌动蛋白与细胞外基质之间 的连接方式。位于某些细胞的基底面，呈局 限性斑状。
58
Cell Biology
(五)胶原的发生与疾病
在胚胎形态发生时胶原的表达较高，发育不同 阶段表达不同类型的胶原。 先天性胶原的表达或装配异常导致胶原病：如 成骨不全为Ⅰ型胶原合成降低；Marfan综合征为Ⅰ 型胶原C端延长；Ehter-Dantons综合征是胶原N端延 长或没有切去前肽。 各种肝、肺、皮肤病理性纤维化是由于胶原表 达过度、分布和比例失调及羟化降低等。 免疫性胶原病：如类风湿关节炎、慢性肾炎可 能是机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受性，造成 自身免疫性胶原损伤引起。 肿瘤细胞能释放胶原酶，特异地分解基膜中的 Ⅳ型胶原，破坏基膜结构，为肿瘤细胞的转移、侵 润提供方便。
细胞膜
7
Cell Biology
功能：可封闭上皮细胞间隙，防止与外环境沟通， 保证内环境相对稳定；可溶性物质从上皮细胞一侧扩 散到另一侧起封闭功能；分开膜两端功能蛋白，保证 运输的方向性；肿瘤↓。
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Cell Biology
Occludin(封闭蛋白)
Claudin（水闸蛋白） 9
Cell Biology
肌动蛋白 层粘连蛋白
粘合带和粘合斑，均起着附着与支持的功能。
25
Cell Biology
三、缝隙连接(communicating junction)
缝隙连接又称间隙连接(gap junction)
间隙连接存在于大多数 动物组织。在连接处相邻细 胞间有2～4nm的缝隙，而且 连接区域比紧密连接大得多， 最大直径可达0.3μm。
几类细胞连接的比较
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Cell Biology
第二节
细胞外基质
(Cell Coat and Extracellular Matrix）
细胞外被(cell coat) 又称糖萼(glycocalyx) ， 指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质， 实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子 共价结合的寡糖链。 功能：不仅对膜蛋白起保护作用,而且在 细胞 识别中起重要作用。
(occluding/tight junction) 紧密连接存在于脊 椎动物的上皮细胞间的 上端，相邻细胞间的质 膜紧密结合，没有缝隙。 电镜下可看到连接 区域具有蛋白质形成的 焊接线(嵴线)网络，封 闭细胞间的空隙。
上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关， 有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。
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Cell Biology
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Marfan syndrome
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成骨不全Ⅰ型 —— AD， 发病率1/30,000.骨折、蓝色 巩膜、传导性 耳聋。
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Ehlers-Danlos综合征:遗传异质性，有各种亚 型：EDSⅠ-EDS Ⅸ等，EDS Ⅳ型病情最严重 （AD或AR）。 Ⅰ型：编码Ⅴ型胶原纤维的α1 链胶原基 因COL5 A1、COL5 A2突变 Ⅳ型：COL3 A1基因突变 Ⅵ型：赖氨酰羟化酶基因突变 Ⅶa型：COL1 A1缺陷 Ⅶb型：COL1 A2缺陷 Ⅶc型：前胶原N-肽酶缺陷
55
（三）胶原的形成
RER上合成 前体链(前前胶 原)→ 前肽 (prepeptide)，也 称前α-链 → Glogi 上羟化、糖基化 及交联前胶原分 子 →出胞切去前 肽→胶原分子 → 胶原原纤维 → 胶 原纤维。
Cell Biology
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Cell Biology
二、锚定连接(anchoring junction)
机体组织内分布很广泛，尤其在上皮组织， 心肌和子宫颈等组织中含量最为丰富。 锚定(黏合)连接根据其结构又可分为：带状桥 粒(黏着带，黏着斑)，点状桥粒，半桥粒。 锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质 相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。 锚 与中间纤维的锚定连接 定 连 接 与肌动蛋白纤维的锚定 连接 桥粒与半桥粒 粘着连接
Cell Biology
膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片 （梁凤霞，丁明孝）
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Cell Biology
细胞外基质(ECM)是个体发育过程中，由细胞合 成并分泌到细胞外的各种生物大分子，在细胞之间或 细胞表面组装成网络状的高度水合的凝胶结构。 ECM依化学成分可分为三类：①氨基聚糖(GAG) 和蛋白聚糖(PG) ；②胶原和弹性纤维；③非胶原糖蛋 白:纤粘连蛋白(FN)和层粘连蛋白(LN)。 ECM的功能：支持、保护和提供营养外，还控 制细胞的迁移、增殖、分化、细胞识别、粘着、通讯 联络、信号传导、形态建成、代谢、基因的表达与调 控等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿 瘤转移等病理过程中具有重要的功能和作用。
Cell Biology
第八章 细胞连接与细胞外基质
生命科学技术系 细胞工程教研室 张光谋 E-mail:gmzhang@ Tel：3029114
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细 胞 连 接
桥粒连接
中间连接
缝隙连接
Cell Biology
4
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一、紧密连接
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 (connexon)，由6个相同或相似 的跨膜蛋白亚单位环绕而成， 直径8nm，中心形成一直径约 1.5nm的孔道。
间隙连接电镜照片
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连接子(connexon)，间隙连接的基本单位。
细胞膜
个两 间个 隙连 连接 接子 单为 位一
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Cell Biology
间隙连接的功能及其调节机制
1.间隙连接在代谢 偶联中的作用 允许小分子代谢物 和信号分子通过 ，是胞 间代谢偶联(coupling)的 基础；代谢偶联在协调 细胞群体的生物学功能 方面起重要作用。 降低胞质中的pH值和提高自由Ca2+ 的浓度都可 以使其通透性降低。间隙连接的通透性受两侧电压梯 度的调控及细胞外化学信号的调控。
3. 间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程 中的作用 胚胎发育中细胞间 的偶联提供信号物质的 通路, 从而为某一特定 细胞提供它的“位臵信 息”，并根据其位臵影 响其分化；肿瘤细胞之 间间隙的连接明显减少 或消失，间隙联接类似 “肿瘤抑制因子”。
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将不同的细胞连接在一起，以形成组织、器官 的物质基础就是体内无处不在的ECM。没有ECM 的参与，就不能构成一个机体。 ECM不仅将各种组织连接在一起，赋予各种 组织、器官的基本结构和形状，也赋予其力学性质， 为各种细胞组织提供附着的支架组织。 ECM结构和功能改变将导致病理改变:器官组 织纤维化;衰老;肿瘤恶变、转移和侵润;某些遗传性 疾病是由于基因突变导致ECM结构和功能改变所 致。
（四）胶原的功能
1.哺乳动物皮肤中的胶原编织成柳条状，分布于皮下结缔组 织中，具多方向的抗张力； 2.肌腱中胶原沿应力主轴呈平行束排列，使其富有强韧性； 3.成熟骨骼、角膜和横隔肌腱中形成有序的胶合板样结构； 4.在腺泡、骨骼肌和平滑肌周围，Ⅲ型胶原组成细纤维网络， 包围于细胞表面； 5.Ⅳ型胶原构成各种上皮细胞基膜的网架结构； 6.胶原通过ECM中各种成分结合，将ECM组织起来，同时 与细胞表面受体结合，连成组织和器官； 7.胶原通过细胞表面受体介导与细胞内骨架相互作用，形成 细胞的形态和运动； 8.胶原有刺激上皮细胞分化，维持上皮细胞生长作用，并成 为细胞相互作用的支架和细胞迁移附着的基质，引导细胞迁移。
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小肠上皮细胞 的紧密连接对Na+的 渗漏程度比膀胱上 皮大1万倍。
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相邻细胞膜紧密 相贴，没有间隙，似 乎融合在一起。
广泛分布于上皮 细胞向腔端，形成一 细胞间隙 条封闭带。P面凸出 蛋白质索 的嵴网；相邻细胞由 （嵴线） 跨膜连接糖蛋白组成 对合封闭链。
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一、胶原
（一）胶原的类型
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胶原(collagen)是ECM中最主要的水不溶性纤维 蛋白，目前已发现的胶原类型有20多种。 Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似的纤维结构； 但并非所有胶原都形成纤维； Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带 及骨中,具有很强的抗张强度; Ⅱ型胶原主要存在于软骨中; Ⅲ型形成微细的原纤维网,广泛分布于伸展性的 组织,如疏松结缔组织; Ⅳ型形成二维网格样结构,是基膜的主要成分及 支架。 53
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2.间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 电突触(electronic junction)和化学突触快速实现 细胞间信号通讯；间隙连接调节和修饰相互独立的 神经元群的行为。
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化学突触的结构（具有小囊泡的一侧为突触前膜）
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钙粘素 (cadherin)
粘合带结构模型
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间隙中的粘合分子为E-钙粘素(cadherin) ，在 质膜的内侧有几种附着蛋白与钙粘素结合在一起 。
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粘合斑：是肌动蛋白与细胞外基质之间 的连接方式。位于某些细胞的基底面，呈局 限性斑状。
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(五)胶原的发生与疾病
在胚胎形态发生时胶原的表达较高，发育不同 阶段表达不同类型的胶原。 先天性胶原的表达或装配异常导致胶原病：如 成骨不全为Ⅰ型胶原合成降低；Marfan综合征为Ⅰ 型胶原C端延长；Ehter-Dantons综合征是胶原N端延 长或没有切去前肽。 各种肝、肺、皮肤病理性纤维化是由于胶原表 达过度、分布和比例失调及羟化降低等。 免疫性胶原病：如类风湿关节炎、慢性肾炎可 能是机体丧失对自身胶原结构的免疫耐受性，造成 自身免疫性胶原损伤引起。 肿瘤细胞能释放胶原酶，特异地分解基膜中的 Ⅳ型胶原，破坏基膜结构，为肿瘤细胞的转移、侵 润提供方便。
细胞膜
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Cell Biology
功能：可封闭上皮细胞间隙，防止与外环境沟通， 保证内环境相对稳定；可溶性物质从上皮细胞一侧扩 散到另一侧起封闭功能；分开膜两端功能蛋白，保证 运输的方向性；肿瘤↓。
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Cell Biology
Occludin(封闭蛋白)
Claudin（水闸蛋白） 9
Cell Biology
肌动蛋白 层粘连蛋白
粘合带和粘合斑，均起着附着与支持的功能。
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三、缝隙连接(communicating junction)
缝隙连接又称间隙连接(gap junction)
间隙连接存在于大多数 动物组织。在连接处相邻细 胞间有2～4nm的缝隙，而且 连接区域比紧密连接大得多， 最大直径可达0.3μm。
几类细胞连接的比较
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第二节
细胞外基质
(Cell Coat and Extracellular Matrix）
细胞外被(cell coat) 又称糖萼(glycocalyx) ， 指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖物质， 实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子 共价结合的寡糖链。 功能：不仅对膜蛋白起保护作用,而且在 细胞 识别中起重要作用。
(occluding/tight junction) 紧密连接存在于脊 椎动物的上皮细胞间的 上端，相邻细胞间的质 膜紧密结合，没有缝隙。 电镜下可看到连接 区域具有蛋白质形成的 焊接线(嵴线)网络，封 闭细胞间的空隙。
上皮细胞层对小分子的透性与嵴线的数量有关， 有些紧密连接甚至连水分子都不能透过。
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Cell Biology
Marfan syndrome
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成骨不全Ⅰ型 —— AD， 发病率1/30,000.骨折、蓝色 巩膜、传导性 耳聋。
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Ehlers-Danlos综合征:遗传异质性，有各种亚 型：EDSⅠ-EDS Ⅸ等，EDS Ⅳ型病情最严重 （AD或AR）。 Ⅰ型：编码Ⅴ型胶原纤维的α1 链胶原基 因COL5 A1、COL5 A2突变 Ⅳ型：COL3 A1基因突变 Ⅵ型：赖氨酰羟化酶基因突变 Ⅶa型：COL1 A1缺陷 Ⅶb型：COL1 A2缺陷 Ⅶc型：前胶原N-肽酶缺陷
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（三）胶原的形成
RER上合成 前体链(前前胶 原)→ 前肽 (prepeptide)，也 称前α-链 → Glogi 上羟化、糖基化 及交联前胶原分 子 →出胞切去前 肽→胶原分子 → 胶原原纤维 → 胶 原纤维。
Cell Biology
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二、锚定连接(anchoring junction)
机体组织内分布很广泛，尤其在上皮组织， 心肌和子宫颈等组织中含量最为丰富。 锚定(黏合)连接根据其结构又可分为：带状桥 粒(黏着带，黏着斑)，点状桥粒，半桥粒。 锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质 相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。 锚 与中间纤维的锚定连接 定 连 接 与肌动蛋白纤维的锚定 连接 桥粒与半桥粒 粘着连接
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膀胱上皮细胞表面的糖被，钌红染色的电镜超薄切片 （梁凤霞，丁明孝）
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Cell Biology
细胞外基质(ECM)是个体发育过程中，由细胞合 成并分泌到细胞外的各种生物大分子，在细胞之间或 细胞表面组装成网络状的高度水合的凝胶结构。 ECM依化学成分可分为三类：①氨基聚糖(GAG) 和蛋白聚糖(PG) ；②胶原和弹性纤维；③非胶原糖蛋 白:纤粘连蛋白(FN)和层粘连蛋白(LN)。 ECM的功能：支持、保护和提供营养外，还控 制细胞的迁移、增殖、分化、细胞识别、粘着、通讯 联络、信号传导、形态建成、代谢、基因的表达与调 控等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿 瘤转移等病理过程中具有重要的功能和作用。
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第八章 细胞连接与细胞外基质
生命科学技术系 细胞工程教研室 张光谋 E-mail:gmzhang@ Tel：3029114