导图社区 十三、细胞连接与细胞粘附
细胞连接与细胞粘附知识整理，包括：细胞连接的定义、分布、功能、三类和细胞分类的黏附、结构、功能。
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细胞间结构和功能联系的基本形式
细胞连接
定义：细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间在质膜接触区域特化形成的连接结构
分布：人和动物体内除结缔组织和血液外的各种组织。
功能：加强细胞间的机械联系和维持组织结构的完整性、协调性
三类
封闭连接（紧密连接）
分布:上皮细胞，脑毛细血管内皮细胞
参与连接的分子
穿膜蛋白
密封蛋白和闭合蛋白：4次穿膜的膜整合蛋白，C-末端和N-末端均伸向细胞质（对紧密连接的形成和功能起重要作用）
胞质外周蛋白
PDZ蛋白、ZO家族等：起连接和调节作用
主要功能
1||| 封闭上皮细胞的间隙，形成一道与外界隔离的封闭带，保证组织内环境的稳定
防止细胞外物质无选择地通过细胞间隙进入组织
防止组织中的物质回流入腔中
2||| 形成上皮细胞质膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性
锚定连接
定义:由细胞骨架纤维参与，存在于相互接触的细胞间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接
分布:主要是上皮，心肌，子宫颈等需要承受机械压力的组织
功能:形成能够抵抗机械张力的牢固粘合，参与组织器官形态和功能的维持、细胞的迁移运动以及发育和分化
分类
黏着连接
定义:肌动蛋白纤维介导的锚定连接
黏着带(细胞与细胞之间)
位于上皮细胞紧密连接的下方，是相邻细胞之间形成的一个连续的带状结构
分子组成
跨膜粘连蛋白：钙粘素——Ca2+依赖性细胞黏附分子
胞外区：与相邻细胞的钙黏着蛋白胞外部分结合
胞内区：通过细胞内锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
锚定蛋白：α、β、γ联蛋白、黏着斑蛋白、斑珠蛋白、和α-辅肌动蛋白
功能
为上皮细胞、心肌细胞提供了抵抗机械张力的牢固黏合； 在维持细胞形态和组织器官完整性方面具有重要作用； 由于微丝束具有收缩功能，在动物胚胎发育中使上皮内陷形成管状、泡状器官原基，对形态发生起重要作用
黏着班(细胞与细胞外基质)
位于上皮细胞基底部，是细胞通过局部黏附与细胞外基质之间形成的黏合连接
跨膜粘连蛋白：膜整联蛋白（整合素）
胞外区：与细胞外基质成分相连
受体与配体间的识别与结合
胞内区：通过锚定蛋白与肌动蛋白丝相连
锚定蛋白：黏着斑蛋白、踝蛋白、α-辅肌动蛋白、细丝蛋白和纽蛋白等
介导细胞与细胞外基质的黏着
参与肌细胞和肌腱的连接
参与细胞的铺展和迁移
参与细胞信号转导
桥粒连接
定义:中间纤维介导的锚定连接
桥粒(细胞与细胞之间)
位于上皮细胞黏着带下方，是相邻细胞接触点上的一种类似纽扣状的结构
跨膜粘连蛋白：钙粘素家族——桥粒黏蛋白、桥粒胶蛋白
胞外区：与相邻细胞的穿膜黏着蛋白相连，通过依赖Ca2+的黏附机制将两个相邻细胞连接在一起
胞内区：与细胞内锚定蛋白构成的桥粒斑相连
细胞内锚定蛋白：桥粒珠蛋白、桥粒斑蛋白——构成桥粒斑，是中间纤维附着的部位
桥粒斑
桥粒斑由两种蛋白组成——中间纤维附着部位：桥粒珠蛋白、桥粒斑蛋白 不同组织的细胞中附着于桥粒斑的中间纤维不同，在上皮细胞中是角蛋白丝，心肌细胞中是结蛋白丝 中间纤维伸向桥粒斑，被更细的纤维牢固连接在桥粒斑上，然后折返形成袢环结构
相邻细胞中的中间纤维通过细胞桥粒斑和穿膜黏着蛋白构成了贯穿整个组织的整体网架，增强了组织抵抗外界压力与张力的机械强度
半桥粒(细胞与细胞外基质)
上皮细胞与基底膜之间的连接装置，结构仅为桥粒的一半
化学组成与桥粒不同：半桥粒的胞质斑由网蛋白组成，与胞内中间纤维相连；半桥粒的跨膜粘连蛋白是整联蛋白
主要功能：把上皮细胞与其下方的基底膜连在一起，防止机械力造成的上皮组织剥离整联蛋白
2种自身免疫缺陷病
天疱疮
体内产生抗桥粒穿膜黏着蛋白抗体， 导致上皮细胞桥粒连接丧失
大泡性类天疱疮
自身抗体破坏了半桥粒结构
蛋白
细胞内锚定蛋白
特定的细胞骨架成分（同连接复合体）——内锚定蛋白——跨膜粘连蛋白
跨膜粘连蛋白
内锚定蛋白——(胞内部分)跨膜粘连蛋白(胞外部分)——细胞外基质蛋白/相邻细胞的跨膜粘连蛋白
通讯连接
大多数组织相邻细胞膜上存在特殊的连接通道，以实现细胞间电信号和化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作、协调，这种连接形式称为通讯连接
间隙连接
结构特点
基本结构单位：连接子（其分布具有组织细胞特异性）
由6个连接子蛋白环绕而成，中央形成亲水性通道； 相邻质膜上的两个连接子相对接而连在一起， 通过中央通道使相邻细胞质连通
一个连接子可以由不同连接子蛋白构成——异源连接子；也可由相同连接子蛋白构成——同源连接子
所有连接子蛋白，均有4个保守跨膜区
I. 加强相邻细胞的机械连接
II. 介导细胞间通讯
细胞通讯：指一个细胞的信息通过化学递质或电信号传递给另一个细胞，使靶细胞产生相应效应
代谢耦联
指分子量小于1kD的代谢物和信号分子（如无机离子、 单糖、氨基酸、核苷酸、维生素、cAMP和IP3等），在相邻细胞间通过间隙连接的传递。这种功能在胚胎发育早期特别重要
电耦联
连接子是种离子通道，带电的离子能通过间隙连接达到相邻细胞； 在具有电兴奋性的组织细胞间广泛存在
动物组织中普遍存在的一种细胞连接方式：除骨骼肌与血细胞外，所有动物细胞都有
突触
定义：神经元之间或神经元与效应细胞（如肌细胞）之间通过突触完成神经冲动的传递
电突触
分布:大多数动物组织细胞，特指存在于电兴奋细胞之间的间隙连接（电偶联）
电冲动可直接通过间隙连接从突触前向突触后传导，突触速度快而准确
化学突触
分布:神经元和神经-肌细胞间接触部位
神经细胞突触通讯连接，神经冲动通过神经递质小泡释放神经递质作用于突触后细胞，引起突触后膜动作电位，产生新神经冲动 “电信号-化学信号-电信号”的转换过程，间接而慢速
细胞黏附
在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集形成细胞团或组织的过程。 通过细胞表面的细胞黏附分子介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质之间的黏着
细胞黏附分子CAM
钙粘素
依赖于Ca2+的同亲型细胞黏附分子
分子结构
单次跨膜糖蛋白、常以同源二聚体形式存在
同源性很高
胞外区常折叠成5个重复结构域，可结合Ca2+，赋予钙黏着蛋白分子刚性和强度
Ca2+结合越多，钙黏着蛋白刚性越强
介导细胞与细胞之间的同亲性细胞黏附
在个体的发育过程中影响细胞的分化，参与组织器官的形成
上皮-间质转型——E-钙粘素的表达与否
参与细胞间稳定的特化连接结构
参与形成黏着带，钙粘素的胞内区与肌动蛋白纤维相连;
桥粒黏蛋白和胶蛋白也属于该家族，形成桥粒连接，通过胞质斑与中间纤维相连
疾病
钙粘素功能的丧失，使恶性肿瘤容易扩散
缺失E-钙粘素可导致上皮肿瘤的发生； E-钙粘素表达越多，细胞转移越少；升高恶性肿瘤细胞中钙粘素的表达，有利于抑制肿瘤
选择素
依赖于Ca2+的异亲型细胞黏附分子，能特异性识别其他细胞表面寡糖链中的特定糖基，介导白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别和暂时性黏附，帮助白细胞、血小板进入炎症部位
单次跨膜糖蛋白
胞内区可通过锚定蛋白与细胞内微丝结合
胞外区由三个独立的结构域组成
1||| N-末端凝集素样结构域
识别特异糖基，参与细胞之间选择性黏附的重要活性部位
2||| 表皮生长因子(EGF)样结构域
3||| 补体调节蛋白(CCP)结构域
具有加强分子间粘附以及参与补体系统调节等作用
参与白细胞与血管内皮细胞或血小板的识别与黏着，帮助白细胞从血液进入炎症部位
家族成员
免疫球蛋白超家族Ig-SF
一类分子结构中含有类似免疫球蛋白结构域、 不依赖Ca2+的细胞粘附分子
胞外区由一个或多个免疫球蛋白(Ig)样结构域 组成(有二硫键)
黏附方式
同亲型细胞黏着：神经细胞黏附分子（N-CAM）及血小板-内皮细胞黏附分子（PE-CAM）
异亲型细胞黏着：细胞间黏附分子（I-CAM）及血管细胞黏附分子（V-CAM）
大多IgSF介导淋巴细胞和免疫应答细胞之间的特异的相互作用；一些IgSF成员，如N-CAM 介导非免疫细胞的黏着
通过同亲型细胞黏着机制参与神经细胞黏附
N-CAM
通过异亲型细胞黏着机制参与血管内皮细胞与白细胞的粘附
V-CAM
参与免疫细胞的识别与黏附
I-CAM
参与血小板和内皮的识别与黏附
PE-CAM
医学
整联蛋白
又称整合素，是一类普遍存在于脊椎动物细胞表面，依赖Ca2+或Mg2+的异亲型细胞粘附分子，介导细胞-细胞或细胞-细胞外基质的相互识别和黏附，具有联系细胞内外的功能
由α和β两个亚基形成的异二聚体跨膜蛋白
α、β亚基均由 胞外区、跨膜区、胞内区 三个部分组成，其胞外区的 头部区 与配体结合
典型结构有黏着斑，半桥粒
介导细胞间相互作用
介导细胞与细胞外基质间的相互作用，将细胞外基质同细胞内的细胞骨架连成一个整体
整联蛋白在信号传递中发挥重要作用：整联蛋白与配体 集结成簇，除建立牢固结合，又可启动信号转导，调节细胞的迁移、 增殖、分化、存活和凋亡等基本生命活动
由内向外
由外向内
利用整联蛋白胞外区 具有通过自身结构域 识别含有RGD三肽序 列配体的特性，开辟 以受体-配体相互作用 为基础的新的治疗疾 病的手段
1||| 较长胞外区
N-端带有糖链，是与配体识别部位
2||| 跨膜区
多为一次性跨膜蛋白
3||| 胞质区
肽链的C-端，一般较小，可与质膜下的细胞骨架成分或胞内的信号转导蛋白结合，从而介导黏附
方式
1||| 同亲型结合
相邻细胞表面的同种黏附分子间的识别与黏着（钙粘素）
2||| 异亲型结合
不同种黏附分子间的识别与黏着（选择素和整联蛋白）
3||| 连接分子依赖性结合
相邻细胞的黏附分子通过连接分子做中介，才能相互识别与黏着
定义：广泛存在于细胞膜上的一类跨膜糖蛋白，是介导细胞与细胞之间、或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
