4.3 CELL-CELL RECOGNITION AND ADHESION

细胞的识别系统 ◆抗原-抗体的识别 ◆酶与底物的识别 ◆细胞间的识别。

细胞识别的过程多数是指在细胞表面进行的活动。 ◆微生物 细胞识别的结构 细胞识别的过程多数是指在细胞表面进行的活动。 ◆微生物 鞭毛、纤毛、夹膜、以及细胞壁的成分: 脂多糖、 胞壁酸、糖脂等都参与细胞识别; ◆酵母 细胞表面的细胞壁、壁外由甘露糖组成的酵母胶和 几丁质 ◆动物 细胞表面的细胞外基质在细胞识别中起重要作用。 ◆植物 细胞壁内储存着许多专一性很强的信号物质 --寡糖素。

凝集素介导的识别作用

细胞识别的选择性 ◆海绵细胞的识别 黄色与红色海绵的识别 ◆两栖类胚性细胞识别: 分别用蛋白酶将外胚层和中胚层水解成单细胞，并分别标记上不同的颜色，然后将这两种细胞混合; ◆检出(sorting out)。

识别的选择作用

研究细胞识别的方法

细胞识别的机理 1970年, Rosemem提出酶-底物假说解释细胞表面糖蛋白参与的细胞间相互识别的原理：

细胞识别的酶受体假说

识别反应 细胞识别引起的细胞反应, 大致有三种类型: ◆内吞 ◆细胞黏着 ◆信号反应

4.3.2 Cell-cell adhesion 细胞黏着概述 ◆概念： 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。 ◆在细胞识别过程中,细胞的糖被起重要作用，而引起细胞黏着的主要是膜蛋白。

◆细胞黏着的方式

凝集素在细胞黏着中的作用

◆Immunoglobulin superfamily, or IgSF; ◆Integrins; ◆钙黏着蛋白(Cadherins) 。 参与细胞黏着的膜蛋白 ◆选择蛋白(Selectins); ◆Immunoglobulin superfamily, or IgSF; ◆Integrins; ◆钙黏着蛋白(Cadherins) 。 其中①、③、④是钙依赖性的， ②为钙非依赖性的。 ？

Selectins ◆Selectins are a family of integral membrane glycoproteins that recognize and bind to a particular arrangement of sugars in the oligosaccharides that project from the surfaces of other cells. ◆Selectins possess a small cytoplasmic domain, a single membrane-spanning domain, and a large extracellular segment that consists of a number of separate domains, including an outermost domain that acts as the lectin ◆There are three known selectins∶ ●E-selectin, present on endothelial cells; ●P-selectin, present on platelets and endothelial cells; ●L-selectin, present on all types of leukocytes (white blood cells) .

选择蛋白与细胞黏着

Immunoglobulins superfamily,IgSF ◆Most members of the IgSF are involved in various aspects of immune function, but some of these proteins mediate calcium-independent cell-cell adhesion. ◆The discovery of Ig-like domains in cell-adhesion receptors in invertebrates animals that lack a classic immune system suggests that Ig-like proteins originally evolved as cell-adhesion mediators and only secondarily took on their functions as effectors of the vertebrate immune system. ?

免疫球蛋白超家族 ?

Integrins ◆Most integrins facilitate adhesion of cells to their substratum； ◆A few integrins mediate cell-cell adhesion by binding to proteins on other cells. For example: the integrin of α4β1 on the surface of leukocytes binds to VCAM (vascular cell-adhesion molecule， 微管细胞黏着分子), an IgSF protein on the endothelial lining of certain blood vessels.

钙黏着蛋白(cadherins) ◆钙黏着蛋白是一个家族，至少有12个相关的成员，它们介导Ca2+依赖性的细胞黏着。 ◆钙黏着蛋白能够通过它们所在的细胞类型进行区别： ●E-钙黏着蛋白(表皮) ●N-钙黏着蛋白(神经) ●P-钙黏着蛋白(胎盘)

◆钙黏着蛋白的结构 ●细胞外片段含有4个结构域，有一个跨膜区和一个小的细胞质结构域。 ●自我黏着 钙黏着蛋白介导类似细胞间的相互黏着，主要是将在细胞表面都有钙黏着蛋白的细胞黏着起来。 钙黏着蛋白介导的同类细胞的黏着能力能够很好地解释为什么同类细胞具有挑选功能。

钙黏着蛋白

4.4 Cell Junction 动物细胞有三种类型的细胞连接∶ ◆紧密连接(tight junction)：封闭 ◆斑形成连接 (plaque-bearing junction)：黏着 ◆间隙连接(gap junction)：通讯

细胞连接

4.4.1 紧密连接(tight junction) 紧密连接的存在部位和结构特点 ◆又叫不通透连接(impermeable junction), 它不仅连接相邻的细胞, 而且封闭细胞间隙, 使大多数分子难以在细胞间通透。 ◆这种连接方式普遍存在于腔道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，封闭相邻细胞间的空隙。

紧密连接

紧密连接的功能 ◆连接作用 ◆维持细胞的极性 防止物质双向渗漏，并限制 了膜蛋白在脂分子层的流动

紧密连接与细胞极性

4.4.2 斑形成连接(plaque-bearing junction) ◆又称锚定连接(anchoring junction)； ◆主要靠黏着蛋白、整联蛋白和细胞骨架体系将相邻两细胞或细胞与细胞外基质连接在一起。 ？ ◆斑形成连接分为： ●黏着连接 ●桥粒

黏着连接 (adherens junctions) 细胞间的连接作用与细胞骨架系统的肌动蛋白相关称为黏着连接。 ●黏着带 ●黏着斑

黏着连接

◆黏着带 (adhesion belts) ●是细胞-细胞间黏着的一种方式； ●位于上皮细胞紧密连接的下方； ●靠钙黏着蛋白同肌动蛋白相互作用； ●黏着带处相邻细胞质膜的间隙为20～25nm, 介于紧密连接和桥粒之间。

■参与黏着连接的组分∶ ●黏着蛋白(cadherin)∶ 一种跨膜连接糖蛋，属Ca2+ 依赖的细胞-细胞黏着分子，它有三个结构域： ●细胞质斑(cytoplasmic plaque)∶ 含黏着斑蛋白(vinculin)，介导肌动蛋白与黏着蛋白相连； ●肌动蛋白∶

Adhesion belts

(adhesion plaqua，focal adhesion) ◆黏着斑 (adhesion plaqua，focal adhesion) 主要特点是： 肌动蛋白纤维通过钙黏着蛋白同细胞外基质，如纤粘连蛋白，而不是与另一个细胞的表面相连。

Focal adhesion

桥粒(desmosomes) ◆细胞是通过中间纤维锚定到细胞骨架上，这种黏着连接方式称为桥粒。 ◆分为： ●(点状)桥粒 ●半桥粒。

桥粒连接

◆Hemidesmosomes 半桥粒与桥粒连接有两点差别∶ ●半桥粒参与连接的跨膜蛋白不是钙黏着蛋白而是整联蛋白； ●整联蛋白的细胞外结构域不是与相邻细胞的整联蛋白相连而是同细胞外基质相连。

Hemidesmosomes

Hemidesmosomes

细胞黏着小结 共有六种不同的方式的细胞黏着： ●四种细胞间黏着 ●两种细胞与细胞外基质的黏着 ？

细胞的六种黏着方式

黏着连接的作用

4.4.3 Communication Junction ◆一种特殊的细胞连接, 位于特化的具有细胞间通讯作用的细胞 ◆具机械的细胞连接作用 ◆在细胞间形成电偶联或代谢偶联, 以此来传递信号 ◆通讯连接的方式： ●间隙连接 ●胞间连丝

间隙连接(gap junction) ◆Concerpt: ◆Connexons ●一种跨膜蛋白 ●每个连接子由6个相同或相似连接蛋白 (connexin)亚单位环绕中央形成孔径为 1.5-2nm的水性通道； ●相邻两细胞分别用各自的连接子相互对 接形成分子间的通道，允许分子量在 1000道尔顿以下的分子通过。

间隙连接

◆间隙连接的主要功能： ●机械连接作用； ●Electrical coubling： 电偶联在神经冲动信息传递过程中起重要作用； ●Matebolic coubling 代谢偶联可允许小分子代谢物和信号分子通过间隙连接

细胞连接的不同方式

胞间连丝(plasmodesma) ◆胞间连丝的结构∶ ●是相邻植物细胞壁上的一个狭窄细胞壁 通道 ●有管状的内质网通过。因此，通过胞间连丝，使得相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起 ●胞间连丝直径约30-60nm，允许1000道尔顿以下的分子渗透。

Plasmodesma