第四章細胞環(huán)境與互作第一節(jié)細胞外被第二節(jié)細胞外基質(zhì)第三節(jié)細胞連接細胞表面：是指包圍在細胞質(zhì)外層的一個復(fù)合的結(jié)構(gòu)體系和多功能體系，是細胞與外界環(huán)境物質(zhì)相互作用、并產(chǎn)生各種復(fù)雜功能的部位。細胞外被質(zhì)膜膜骨架廣義：包括細胞連接和膜的特化結(jié)構(gòu)如鞭毛、纖毛和微絨毛等

第一節(jié)、細胞外被又稱糖萼（glycocalyx)，細胞膜外表面覆蓋的一層粘多糖物質(zhì)，普遍存在于動物細胞表面。用釕紅染色的淋巴細胞表面電鏡細胞被第二節(jié)、細胞外基質(zhì)細胞外基質(zhì)(extracellularmatrix)：分布于細胞外空間，由細胞分泌的蛋白質(zhì)和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)膠體結(jié)構(gòu)體系。只存在于動物組織中，結(jié)締組織中含量最多。植物細胞的細胞壁相當于植物體中的細胞外基質(zhì)。Theconnectivetissueunderlyinganepithelium.Thistissuecontainsavarietyofcellsandextracellularmatrixcomponents.Thepredominantcelltypeisthefibroblast,whichsecretesabundantextracellularmatrix.1、糖胺聚糖及蛋白聚糖1）、氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG，糖胺聚糖）結(jié)構(gòu)：GAG是重復(fù)二糖單位構(gòu)成的無分枝長鏈多糖。二糖單位通常由氨基已糖和糖醛酸組成。分為六種：透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角質(zhì)素。Repeatingdisaccharideunitsofvariousglycosaminoglycans

透明質(zhì)酸1、由葡萄糖醛酸+N-乙酰氨基葡萄糖二糖重復(fù)合成，直鏈，非硫酸化2、分子量大（含幾千個二糖單位）3、表面帶負電荷，伸展、膠體狀4、抗壓性、潤滑作用5、含水多孔，利于遷移木糖AProteoglycanComplex.D-glucuronicacidN-Acetyl-D-galactosamineGAG與ＰＧ的功能1、彈性和抗壓性2、選擇滲透性3、傳遞信息4、角膜的透光性5、抗凝血跨膜蛋白聚糖分子結(jié)構(gòu)模式圖collagenstructureStructuresofthecollagen交聯(lián)：原膠原間共價交聯(lián)，呈階梯狀排列（1/4交替平行排列），形成膠原纖維，在電鏡下可見間隔67nm的橫紋。交聯(lián)鍵是由側(cè)向相鄰的賴氨酸或羥賴氨酸殘基氧化后所產(chǎn)生的兩個醛基間進行縮合而形成的。TEMimageofcollagen2）、彈性蛋白非糖基化纖維蛋白富含甘氨酸、脯氨酸，少羥基化不含Gly-X-Y序列，為不規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)使組織具有彈性、回縮力3、纖連蛋白和層黏連蛋白是細胞外基質(zhì)中的粘著成分，具有與細胞及細胞外其它成分結(jié)合能力，對細胞的粘著、鋪展、遷移、增殖、分化有直接的影響1）、纖連蛋白Fibronectin（FN）類型：血漿FN：V字形二聚體，可溶，存在于血漿、體液。細胞FN：多聚體，不溶，存在于ECM及細胞表面。已鑒定的FN亞單位20種以上。由同一基因編碼，轉(zhuǎn)錄后拼接不同，形成多種異型分子。結(jié)構(gòu)：含糖4.5－9.5％。每條FN有5－7個有特定功能的結(jié)構(gòu)域，如RGD組裝：FN不自發(fā)組裝成纖維，通過細胞表面受體指導(dǎo)下進行。腫瘤細胞表面的FN纖維減少，因細胞表面的FN受體異常所致。功能：FN可將細胞連接到ECM上；FN上的RGD（Arg-Gly-Asp）序列可與細胞表面的整聯(lián)蛋白結(jié)合。人工合成的RGD三肽可抑制細胞在FN基質(zhì)上粘附。FibronectinhelpsconnecttheinsideofthecelltotheoutsideBasallamina第三節(jié)細胞連接封閉連接錨定連接通訊連接細胞黏著分子細胞連接（CellJunction）多細胞有機體中相鄰細胞之間、細胞與胞外基質(zhì)之間通過細胞質(zhì)膜相互聯(lián)系、協(xié)同作用的重要組織方式。依功能可分為三類：封閉連接（occludingjunction)錨定連接（anchoringjunction）通訊連接（communicatingjunction）一、封閉連接封閉連接將上皮細胞縫合在一起（sealcellstogether），阻止物質(zhì)從一側(cè)滲漏到另一側(cè)。緊密連接(tightjunction)為封閉連接的典型代表，一般存在于脊椎動物上皮細胞之間。Theroleoftightjunctionsintranscellulartransport.上皮細胞層都有一個共同的功能：即作為一個有選擇通透性的屏障，如小腸上皮。封閉連接形成上皮層的選擇通透性屏障（selectivepermeabilitybarriers）。每一個緊密連接由成串排列的跨膜蛋白組成。在相鄰細胞間，這些蛋白的細胞外結(jié)構(gòu)域直接結(jié)合在一起，封閉細胞間的空隙。使得相鄰細胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有縫隙，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內(nèi)。主要的緊密連接跨膜蛋白有：claudin和occludin在冷凍蝕刻電鏡下，緊密連接區(qū)域形成蛋白質(zhì)焊接線的網(wǎng)絡(luò)，也稱嵴線（sealingstrand）無脊椎動物上皮細胞的封閉連接稱為間壁連接（septatejunctions）。連接蛋白呈梯子狀排列，形狀非常規(guī)則。二、錨定連接錨定連接將細胞骨架系統(tǒng)與相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或與胞外基質(zhì)相連，而形成一個堅挺、有序的細胞群體。錨定連接在機體內(nèi)分布廣泛，在上皮組織、心肌和子宮頸等組織中含量尤其豐富。錨定連接主要由兩類蛋白組成：Intracellularanchorproteins和Transmembraneadhesionproteins在功能上，錨定連接有兩種形式adhesionbelt（粘著帶）anddesmosomes（橋粒）細胞與細胞間跨膜粘合分子屬于cadherinFocaladhesions（粘著斑）andhemidesmosomes（半橋粒）細胞與胞外基質(zhì)間跨膜粘合分子屬于integrin在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)，粘著帶、粘著斑是肌動蛋白纖維（actinfilaments）的連接點；而橋粒和半橋粒是中間纖維（intermediatefilaments）的連接點。粘著帶（adhesionbelt)呈帶狀環(huán)繞細胞，位于緊密連接下方。相鄰細胞間的粘合分子為E-鈣粘素。質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有多種附著蛋白形成的致密斑。連接的細胞骨架成分為actin。Itsmostobviousfeatureisacontractilebundleofactinfilamentsrunningalongthecytoplasmicsurfaceofthejunctionalplasmamembrane.

Theseanchorproteinsincludeα-catenin,β-catenin,γ-catenin(alsocalledplakoglobin),α-actinin,andvinculin.橋粒（desmosome)呈鈕扣狀鉚接相鄰細胞。粘合分子為E-鈣粘素。質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有多種附著蛋白形成的致密斑（denseplaque）。連接的細胞骨架成分為keratin。粘著斑（focaladhesion)細胞與胞外基質(zhì)間。粘合分子為整聯(lián)蛋白。肌動蛋白纖維通過多種附著蛋白和整聯(lián)蛋白連接。actin(green)vinculin(red).HemidesmosomeTEM半橋粒（Hemidesmosomes）：上皮細胞基面與基膜之間存在的橋粒結(jié)構(gòu)，但只在細胞中形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，另一側(cè)為基膜。基膜：上皮細胞基面與結(jié)締組織之間有一層由細胞外基質(zhì)組成的特化結(jié)構(gòu)。Keratinfilaments三、通訊連接間隙連接：存在于動物組織中化學(xué)突觸胞間連絲：植物細胞間特有的連接間隙連接（gapjunction）存在于大多數(shù)動物組織。連接處有2~4nm的縫隙?；締挝环Q連接子（connexon），由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單位（connexins）環(huán)繞而成。注射染料證明間隙連接可允許分子量小于1.0KD的分子通過，但通透性是可調(diào)節(jié)的。功能：協(xié)調(diào)細胞代謝電興奮傳導(dǎo)：神經(jīng)末梢間的間隙連接稱為電緊張突觸（electrotonicsynapses）。影響細胞分化Gapjunctionsasseenintheelectronmicroscope.(A)Thin-sectionand(B)freeze-fractureelectronmicrographsofalargeandasmallgapjunctionbetweenfibroblastsinculture.In(B),eachgapjunctionisseenasaclusterofhomogeneousintramembraneparticlesassociatedexclusivelywiththecytoplasmicfractureface(Pface)oftheplasmamembrane.Eachintramembraneparticlecorrespondstoaconnexon.胞間連絲（plasmodesmata）穿越細胞壁，由相鄰植物細胞的細胞膜共同構(gòu)成，直徑約20~40nm。中央有SER形成的連絲小管（由光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化而成，管兩端各與一個細胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連）。功能上與動物細胞間的間隙連接類似。允許分子量小于800Da的分子通過，在相鄰細胞間起通訊作用。通透性可調(diào)節(jié)。某些植物病毒能制造特殊的蛋白質(zhì)，使胞間連絲的有效孔徑擴大?；瘜W(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細胞間的一種連接方式，其作用是通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)興奮。由突觸前膜、突觸后膜、突觸間隙三部分組成。突觸前神經(jīng)元的突起末梢膨大呈球形，稱突觸小體。突觸小體內(nèi)有突觸小泡，內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì)。Asummaryofthevariouscelljunctionsfoundinavertebrateepithelialcell.Thedrawingisbasedonepithelialcellsofthesmallintestine.各類連接的比較四、細胞粘附分子

（CellAdhesionMolecule，CAM）CAM介導(dǎo)細胞與細胞間及細胞與ECM間的粘連。為糖蛋白，均為整合膜蛋白，分子結(jié)構(gòu)由三部分組成：胞外區(qū)，N端部分，負責與配體識別；跨膜區(qū)，多為單次跨膜；胞質(zhì)區(qū)，C端部分，與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的信號分子相連。多數(shù)細胞粘附分子依賴二價陽離子，如Ca2＋，Mg2＋。細胞粘附分子的作用機制有三種模式：親同性粘附；親異性粘附；通過胞外連接分子相互識別與結(jié)合。1、鈣粘蛋白（Cadherin）親同性CAM，依賴Ca2＋。胞外部分形成5個結(jié)構(gòu)域，均含Ca2＋結(jié)合部位。作用：介導(dǎo)細胞連接：如E-鈣粘蛋白。參與細胞分化：決定胚胎細胞間的粘附，影響細胞分化。抑制細胞遷移：哺乳動物細胞表面的主要鈣粘素分子2、選擇素（Selectin）選擇素屬親異性CAM；作用依賴于Ca2＋；參與白細胞與脈管內(nèi)皮細胞之間的識別與粘合；已知選擇素有三種：L選擇素、E選擇素及P選擇素。P選擇素貯存于血小板及內(nèi)皮細胞；E選擇素存在于活化的血管內(nèi)皮細胞表面；L選擇素廣泛存在于各種白細胞的表面。SELECTINSEndothelialLeukocytesPlatelets3、免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily）Ig-SF包括分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白（Ig）樣結(jié)構(gòu)域的所有分子，免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域指借二硫鍵維系的兩組反向平行的β折疊結(jié)構(gòu)。一般不依賴于Ca2＋，包括親同性或親異性CAMN-CAM存在于神經(jīng)細胞。Pe-CAM存在于血小板及大多數(shù)免疫細胞。I-CAM及V-CAM在活化的血管內(nèi)皮細胞表達。4、整聯(lián)蛋白（integrin）多為親異性細胞粘附分子。作用依賴于Ca2＋。是α（已發(fā)現(xiàn)16種）β（已發(fā)現(xiàn)8種）亞單位形成異二聚體（22種）。含β1的整合素主要介導(dǎo)細胞與ECM之間的粘附。含β2的整合素主要介導(dǎo)細胞間的相互作用。含β3亞單位的整合素介導(dǎo)血小板聚集，參與血栓形成。α