細(xì)胞與社會(huì)聯(lián)系

1、在電鏡下可以看到連接區(qū)域具有蛋白質(zhì)形成的焊接線網(wǎng)絡(luò)，焊接線也稱(chēng)嵴線（圖），封閉了細(xì)胞與細(xì)胞之間的空隙。上皮細(xì)胞層對(duì)小分子的透性與嵴線的數(shù)量有關(guān)，有些緊密連接甚至連水分子都不能透過(guò)。 緊密連接的模式圖緊密連接的主要作用是封閉相鄰細(xì)胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙滲入體內(nèi)，從而保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定。消化道上皮、膀胱上皮、腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間都存在緊密連接。后者構(gòu)成了腦血屏障，能保護(hù)這些重要器官和組織免受異物侵害。在各種組織中緊密連接對(duì)一些小分子的密封程度有所不同，例如小腸上皮細(xì)胞的緊密連接對(duì)Na+的滲漏程度比膀胱上皮大1萬(wàn)倍。兔子上皮細(xì)胞的緊密連接（冰凍蝕刻）（二）間壁連接（sept

2、ate junctions）是存在于無(wú)脊椎動(dòng)物上皮細(xì)胞的緊密連接（圖）。連接蛋白呈梯子狀排列，形狀非常規(guī)則，連接的細(xì)胞內(nèi)骨架成分為肌動(dòng)蛋白纖維。在果蠅中一種叫做discs-large的蛋白參與形成間壁連接，突變品種不僅不能形成間壁連接，還產(chǎn)生瘤突。間壁連接存在于無(wú)脊椎動(dòng)物（一）橋粒（desmosome）與半橋粒橋粒存在于承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管等處的復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞之間和心肌中（圖）。橋粒位于粘合帶下二、錨定連接分散機(jī)械力，使細(xì)胞承受機(jī)械力的能力增強(qiáng)。相鄰細(xì)胞間形成紐扣狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜之間的間隙約30nm，質(zhì)膜下方有細(xì)胞質(zhì)附著蛋白質(zhì)，如片珠蛋白、橋粒斑蛋白等，形成一厚約1520nm

3、的致密斑。橋粒的結(jié)構(gòu)模型斑上有中間纖維相連，中間纖維的性質(zhì)因細(xì)胞類(lèi)型而異，如：在上皮細(xì)胞中為角蛋白絲（keratin filaments），在心肌細(xì)胞中則為結(jié)蛋白絲（desmin filaments）。橋粒中間為鈣粘素。因此相鄰細(xì)胞中的中間纖維通過(guò)細(xì)胞質(zhì)斑和鈣粘素構(gòu)成了穿胞細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)（圖）。半橋粒（hemidesmosome）在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似橋粒，位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間（圖）。它與橋粒的不同之處在于：只在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，其另一側(cè)為基膜；穿膜連接蛋白為整合素而不是鈣粘素，整合素是細(xì)胞外基質(zhì)的受體蛋白；細(xì)胞內(nèi)的附著蛋白為角蛋白。 半橋粒處的64整合素（二）粘合帶與粘合斑粘合帶（adhes

4、ion belt）呈帶狀環(huán)繞細(xì)胞，一般位于上皮細(xì)胞頂側(cè)面的緊密連接下方（圖）。在粘合帶處相鄰細(xì)胞的間隙約1520nm。粘合帶位于緊密連接下方間隙中的粘合分子為E-鈣粘素（圖）。在質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)有幾種附著蛋白與鈣粘素結(jié)合在一起，這些附著蛋白包括：-，-，-連鎖蛋白、粘著斑蛋白-輔肌動(dòng)蛋白和片珠蛋白）。粘合帶結(jié)構(gòu)模型粘合斑（adhesion plaque）位于細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間，通過(guò)整合素（integrin）把細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白束和基質(zhì)連接起來(lái)。連接處的質(zhì)膜呈盤(pán)狀，稱(chēng)為粘合斑。粘合帶處的質(zhì)膜下方有與質(zhì)膜平行排列的肌動(dòng)蛋白束，鈣粘蛋白通過(guò)附著蛋白與肌動(dòng)蛋白束相結(jié)合。于是，相鄰細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白絲束通過(guò)鈣粘蛋

5、白和附著蛋白編織成了一個(gè)廣泛的網(wǎng)絡(luò)，把相鄰細(xì)胞聯(lián)合在一起。三、通訊連接在連接處相鄰細(xì)胞間有24nm的縫隙，而且連接區(qū)域比緊密連接大得多，最大直徑可達(dá)0.3m。在間隙與兩層質(zhì)膜中有大量蛋白質(zhì)顆粒，是構(gòu)成間隙連接的基本單位，稱(chēng)連接子（connexon），中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道。（一）間隙連接（gap junction） 間隙連接存在于大多數(shù)動(dòng)物組織。間隙連接電鏡照片間隙連接的通透性是可調(diào)節(jié)的。在實(shí)驗(yàn)條件下，降低細(xì)胞PH值，或升高鈣離子濃度均可降低間隙連接的通透性。當(dāng)細(xì)胞破損時(shí)，大量鈣離子進(jìn)入，導(dǎo)致間隙連接關(guān)閉，以免正常細(xì)胞受到傷害。通過(guò)向細(xì)胞內(nèi)注射分子量不同的染料，證明間隙連接的通道可

6、以允許分子量小于1.5KD的分子通過(guò)。這表明細(xì)胞內(nèi)的小分子，如無(wú)機(jī)鹽離子、糖、氨基酸、核苷酸和維生素等有可能通過(guò)間隙連接的孔隙。左，連接子電鏡照片；右，間隙連接模型間隙連接的功能包括：1. 參與細(xì)胞分化：胚胎發(fā)育的早期，細(xì)胞間通過(guò)間隙連接相互協(xié)調(diào)發(fā)育和分化。小分子物質(zhì)即可在一定細(xì)胞群范圍內(nèi)，以分泌源為中心，建立起遞變的擴(kuò)散濃度梯度，以不同的分子濃度為處于梯度范圍內(nèi)的細(xì)胞提供”位置信息”（positional information），從而誘導(dǎo)細(xì)胞按其在胚胎中所處的局部位置向著一定方向分化。2. 協(xié)調(diào)代謝：例在體外培養(yǎng)條件下，把不能利用外源次黃嘌呤合成核酸的突變型成纖維細(xì)胞和野生型成纖維細(xì)胞共同

7、培養(yǎng)，則兩種細(xì)胞都能吸收次黃嘌呤合成核酸。如果破壞細(xì)胞間的間隙連接，則突變型細(xì)胞不能吸收次黃嘌呤合成核酸。3. 構(gòu)成電緊張突觸：平滑肌、心肌、神經(jīng)末梢間均存在的這種間隙連接，稱(chēng)為電緊張突觸（electrotonic synapses）。電緊張突觸無(wú)須依賴(lài)神經(jīng)遞質(zhì)或信息物質(zhì)即可將一些細(xì)胞的電興奮活動(dòng)傳遞到相鄰的細(xì)胞。（二）胞間連絲（plasmodesmata）胞間連絲是植物細(xì)胞特有的通訊連接。是由穿過(guò)細(xì)胞壁的質(zhì)膜圍成的細(xì)胞質(zhì)通道，直徑約2040nm。因此植物體細(xì)胞可看作是一個(gè)巨大的合胞體。通道中有一由膜圍成的筒狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為連絲小管。連絲小管由光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化而成，管的兩端與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。連絲小管與胞

8、間連絲的質(zhì)膜內(nèi)襯之間，填充有一圈細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)。一些小分子可通過(guò)細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)環(huán)在相鄰細(xì)胞間傳遞(圖)。胞間連絲結(jié)構(gòu)模型（三）化學(xué)突觸化學(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細(xì)胞間的一種連接方式，其作用是通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)來(lái)傳導(dǎo)興奮。由突觸前膜、突觸后膜和突觸間隙三部分組成（圖）。化學(xué)突觸的結(jié)構(gòu)（具有小囊泡的一側(cè)為突觸前膜）圖 化學(xué)突觸的結(jié)構(gòu)模型第二節(jié) 細(xì)胞黏著及其分子基礎(chǔ)細(xì)胞粘附分子 細(xì)胞粘附分子（cell adhesion molecule，CAM）是參與細(xì)胞與細(xì)胞之間及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間相互作用的分子。可大致分為五類(lèi)：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族、整合素及透明質(zhì)酸粘素。細(xì)胞粘附分子的作用方式

9、一、鈣粘素 鈣粘素（cadherin）屬親同性CAM，其作用依賴(lài)于Ca2。至今已鑒定出30種以上鈣粘素，分布于不同的組織。鈣粘素結(jié)構(gòu)模型鈣粘素的作用主要有以下幾個(gè)方面：1介導(dǎo)細(xì)胞連接，在成年脊椎動(dòng)物，E-鈣粘素是保持上皮細(xì)胞相互粘合的主要CAM，是粘合帶的主要構(gòu)成成分。2參與細(xì)胞分化，鈣粘素對(duì)于胚胎細(xì)胞的早期分化及成體組織（尤其是上皮及神經(jīng)組織）的構(gòu)筑有重要作用。在發(fā)育過(guò)程中通過(guò)調(diào)控鈣粘素表達(dá)的種類(lèi)與數(shù)量可決定胚胎細(xì)胞間的相互作用（粘合、分離、遷移、再粘合），從而通過(guò)細(xì)胞的微環(huán)境，影響細(xì)胞的分化，參與器官形成過(guò)程。3抑制細(xì)胞遷移，很多種癌組織中細(xì)胞表面的E鈣粘素減少或消失，以致癌細(xì)胞易從瘤塊脫

10、落，成為侵襲與轉(zhuǎn)移的前提。因而有人將E鈣粘素視為轉(zhuǎn)移抑制分子。二、選擇素選擇素（selectin）屬親異性CAM，其作用依賴(lài)于Ca2。主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與粘合及“淋巴細(xì)胞歸巢”。已知選擇素有三種：L選擇素、E選擇素及P選擇素。選擇素結(jié)構(gòu)模型特異性的糖蛋白免疫球蛋白超家族（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，一般不依賴(lài)于Ca2。免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域系指借二硫鍵維系的兩組反向平行折疊結(jié)構(gòu)。三、免疫球蛋白超家族Ig-SF的結(jié)構(gòu)模型四、整合素整合素（integrin）大多為親異性細(xì)胞粘附分子，其作用依賴(lài)于Ca2。介導(dǎo)細(xì)胞與

11、細(xì)胞間的相互作用及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用（圖）。幾乎所有動(dòng)植物細(xì)胞均表達(dá)整合素。整合素結(jié)構(gòu)模型半橋粒處的64整合素（五）透明質(zhì)酸粘素（hyaladherin）CD44族是其中的一個(gè)成員，分子量范圍為85 KD250KD，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用，同樣是由胞外，跨膜及胞質(zhì)三個(gè)部分構(gòu)成的糖蛋白，糖鏈為硫酸軟骨素及硫酸乙酰肝素。透明質(zhì)酸粘素包括可結(jié)合透明質(zhì)酸糖鏈的一類(lèi)分子，具有相似的氨基酸序列和空間構(gòu)象。CD44的功能包括： 與透明質(zhì)酸、纖粘連蛋白及膠原結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間的粘附；參與細(xì)胞對(duì)透明質(zhì)酸的攝取及降解；參與淋巴細(xì)胞歸巢；參與T細(xì)胞的活化；促進(jìn)細(xì)胞遷移。

12、CD44在很多種腫瘤細(xì)胞的表達(dá)比相應(yīng)正常組織為高，并與腫瘤細(xì)胞的成瘤性、侵襲性及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性有關(guān)。第三節(jié) 細(xì)胞外被與細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如：膜骨架、鞭毛和纖毛、微絨毛及細(xì)胞的變形足等等，分別與細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞的物質(zhì)交換等功能有關(guān)。質(zhì)膜表面寡糖鏈形成細(xì)胞外被（ cell coat ） 或糖萼（glycocalyx）。質(zhì)膜下的表層溶膠中具有細(xì)胞骨架成分組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，除對(duì)質(zhì)膜有支持作用外，還與維持質(zhì)膜的功能有關(guān)，所以這部分細(xì)胞骨架又稱(chēng)為膜骨架。細(xì)胞外被、質(zhì)膜和表層胞質(zhì)溶膠構(gòu)成細(xì)胞表面。一、細(xì)胞外被動(dòng)物細(xì)胞表面的一層富含糖類(lèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為細(xì)胞外被或糖萼。用重金屬染料,如釕紅染

13、色后，在電鏡下可顯示厚約1020nm的結(jié)構(gòu)，邊界不甚明確。作用：保護(hù)、細(xì)胞通信、并與細(xì)胞表面的抗原性有關(guān)。 紅細(xì)胞質(zhì)膜上的糖鞘脂是AB0血型系統(tǒng)的血型抗原，糖鏈結(jié)構(gòu)基本相同，只是糖鏈末端的糖基有所不同。A型血的糖鏈末端為N-乙酰半乳糖；B型血為半乳糖；O型血?jiǎng)t缺少這兩種糖基。Simplified diagram of the cell coat (glycocalyx)三、質(zhì)膜的特化結(jié)構(gòu)質(zhì)膜常帶有許多特化的附屬結(jié)構(gòu)。如：微絨毛、褶皺、纖毛、鞭毛等等，這些特化結(jié)構(gòu)在細(xì)胞執(zhí)行特定功能方面具有重要作用。由于其結(jié)構(gòu)細(xì)微，多數(shù)只能在電鏡下觀察到。健康人的肺纖毛（一）微絨毛 microvilli直徑約為0

14、.1m。內(nèi)芯由肌動(dòng)蛋白絲束組成。肌動(dòng)蛋白絲之間由許多微絨毛蛋白（villin）和絲束蛋白（fimbrin）組成的橫橋相連。微絨毛處質(zhì)膜有myosin I 構(gòu)成的側(cè)臂與肌動(dòng)蛋白絲束相連，從而將肌動(dòng)蛋白絲束固定。作用：擴(kuò)大了細(xì)胞的表面積，有利于細(xì)胞同外環(huán)境的物質(zhì)交換。如小腸上微絨毛，使細(xì)胞表面積擴(kuò)大了30倍。是細(xì)胞表面伸出的細(xì)長(zhǎng)突起，廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞表面。小鼠腎曲管上皮細(xì)胞微絨毛，冰凍蝕刻（二）皺褶（ruffle）細(xì)胞表面的扁形突起，也稱(chēng)為片足（lamellipodia ）。在巨噬細(xì)胞的表面上，普遍存在著皺褶結(jié)構(gòu)，與吞噬顆粒物質(zhì)有關(guān)。SEM image of alveolar (Lung) macrophage at