細胞間連結

細胞間連結

圍繞著細胞端部的帶狀結構,由縱橫交織的封閉條索組成;封閉條索是由相鄰細胞各自提供的蛋白顆粒相連並“焊接”起來形成的。緊密連結一般只限於脊椎動物,特別是上皮組織的細胞之間。由於封閉條索的存在,分子不能通過,因而起著封閉作用。

基本介紹

  • 中文名稱:細胞間連結
  • 定義:圍繞著細胞端部的帶狀結構
  • 意義:起著封閉作用
  • 分類:緊密連結,點狀橋粒等
其功能大致有三,①粘連作用,②屏障作用,③運輸和通訊,主要有以下幾類,緊密連結,帶狀橋粒,點狀橋粒,半橋粒,間隙連結,詳情,

其功能大致有三

①粘連作用

,增強相鄰細胞間的聯繫(粒狀和帶狀橋粒)或將細胞固定在支持組織上(半橋粒);

②屏障作用

,封閉細胞間的縫隙(脊
椎動物的緊密連結、無脊椎動物的間隔連結和植物的卡氏帶);

③運輸和通訊

,提供物質運輸和信息傳遞的通道(動物的間隙連結和植物的胞間連絲)。

主要有以下幾類

緊密連結

封閉的效力與封閉條索的數目有關:腎小管近心端的細胞只有一、二條封閉條索,離子容易通過;膀胱上皮細胞間有六條以上,離子便不易通過。緊密連結也可能與組織伸縮的程度有關:小腸上皮細胞的形狀較為恆定,封閉條索較多並交織成網狀;胃中分泌粘液細胞的形狀因貯食的多寡常常改變,條索也少而且排列稀鬆和不規則。植物根部內皮細胞側壁角質加厚形成不透水的卡氏帶可視為與動物細胞的緊密連結的同功構造。

帶狀橋粒

常位於緊密連結的下方,成帶狀。在細胞膜外側一邊有二價陽離子和細纖維樣的物質,與細胞膜上的糖類緊密地結合著。在細胞膜內側,即細胞質一邊常有與膜平行和垂直的纖維,直徑約70埃,其中有肌動蛋白。將腸上皮細胞含有帶狀橋粒的部分放在含有腺苷三磷酸、Ca2+或Mg2+的溶液中,它能收縮。據此推測它能將細胞箍著並連成一片。如果成片細胞中某些細胞死亡、消失,則帶狀橋粒即行收縮將空隙封閉。

點狀橋粒

常位於緊密連結或帶狀橋粒的下方,它成點狀位於兩個相鄰細胞的膜上。點狀橋粒的直徑約0.5微米,兩層細胞膜之間相距30~50納米,中間有染色較深的顆粒狀物質,其中含有糖蛋白,因此蛋白水解酶等能將橋粒分開。在細胞質一邊(膜的內側)有染色較深的盤狀物。盤狀物與張力纖維相連。張力纖維伸至細胞質中,還可與來自其他點狀橋粒的張力纖維相連。點狀橋粒是相鄰細胞間連結最強的位點,在易受機械壓力的組織如皮膚的上皮細胞間大量存在。當細胞受引力牽引時,張力纖維將引力分散至整個細胞,再借橋粒將引力分散到鄰近細胞,使承受引力的面積增加,單位面積上受到的引力就小了。

半橋粒

出現在與結締組織相鄰的上皮細胞的基膜中,雖然基部會產生和點狀橋粒相似的結構,但相鄰的膠原纖維中沒有與之對稱的結構,故稱半橋粒。

間隙連結

間隙連結是能讓小分子從一個細胞直接進入相鄰細胞的結構。因此能協調細胞間的代謝、生長、分化等活動。間隙連結在多細胞動物的許多細胞中都存在。電鏡觀察指示間隙連結是由許多類似六角形排列的結構單位──連結子組成的片狀結構。它的大小在各種細胞,甚至在同一細胞的不同部位會有差別。連結子為圓筒形,長15~16納米,外徑6納米。每個由12個內部蛋白亞單位組成,每側的細胞膜各自提供6個。6個亞單位相聚處的中央有一個2~3納米寬的通道,細胞之間的物質可直接通過此通道出入於相鄰細胞之間。

詳情

間隙連結能讓離子和小分子通過。將微電極插入有間隙連結相連的鄰近細胞中,其電阻遠比細胞內外的小,表示細胞間有離子直接通過。注射螢光素至一個細胞中,它能很快地擴散到有間隙連結相連的鄰近細胞中,其速度比透過細胞膜快。經測定,分子量在1000以下的分子如核苷酸、環腺苷酸、維生素等都能通過。這些物質的大小不超過2納米,正好與連結子的通道直徑相符。
間隙連結在胚胎和成體的多種細胞中都存在。但是成體骨骼肌和大多數的神經細胞之間沒有這種結構。分散培養的心肌細胞各自獨立收縮,當細胞聚集在一起出現間隙連結後,則出現同步收縮;一般認為這是由於間隙連結能使動作電位在細胞間通過。水晶體沒有血管供應,細胞間的間距又小,它的營養是通過間隙連結來供應的。拉施-尼翰綜合徵患者的成纖維細胞缺乏次黃嘌呤 -鳥嘌呤轉磷酸核糖基酶次黃嘌呤不能變成次黃核苷酸,因此不能參入核酸。如果將它與正常成纖維細胞一起培養,彼此形成間隙連結,則患者的細胞可利用來自正常細胞的次黃核苷參入到核酸中去。患者的成纖維細胞在次黃嘌呤的有毒類似物──硫代鳥嘌呤存在時能夠存活,如與正常細胞形成間隙連結,由於正常細胞能將硫代鳥嘌呤變成硫代鳥核苷而進入患者的成纖維細胞,則二種細胞都要死亡。
間隙連結通道的開啟和關閉,其調節與細胞間的Ca2+濃度有關:Ca2+濃度逐漸增高,可通過間隙連結的物質的分子量逐漸減小,直至離子都不能通過。相鄰細胞受傷或死亡時,細胞外的Ca2+大量流入,通道關閉,從而保護了成活的細胞。通道的開關與能量供應有關:抑制氧化磷酸化,通道關閉;加入腺苷三磷酸(ATP),通道開啟。有人認為關閉是由於細胞外的Ca2+流入,線粒體中的Ca2+流出,使細胞溶質中的Ca2+增加。推測ATP提供能量,將細胞溶質中的Ca2+排出。pH亦是一種調節因素,細胞浸於HCO婣緩衝液中,通道關閉。當pH回復至生理條件下,通道又開啟。通道的開閉在形態上亦反映出來,關閉時,連結子排列成較為整齊的六角形,開啟時,則較不規則。
間隙連結的形成過程是先出現板塊,該處細胞間的距離減小,膜內出現大的顆粒(可能是連結子的前身),然後連結子聚集和排列起來。如果將兩個有間隙連結相連的細胞分開,再將它們放在一起,在不到一分鐘時間內就能出現間隙連結而不需要蛋白質的合成。推測在細胞分開時連結子仍舊留在細胞膜中,在細胞再度接觸時,g通過擴散,與相鄰細胞的連結子一起聚集而成。間隙連結的形成可能受遺傳控制,如將不能形成間隙連結的一種小鼠細胞株與能形成連結的人體細胞株融合,異核體細胞間能出現電的偶聯,繼續傳代時,有的細胞失去偶聯,也失去了人的染色體。細胞間的這種偶聯是通過小分子實現的,而保持細胞特性的大分子不能通過間隙連結。因此兩種不同的細胞間也能形成間隙連結,但兩種細胞的特性並未改變。
間隙連結已分離出來,其中蛋白質和脂類幾乎各占一半(重量比)。脂類中,中性脂肪約占1/5,主要是膽固醇;蛋白質主要是分子量接近30000的一種。用免疫反應已經探明,由肝細胞的間隙連結提取的蛋白質和由晶體的間隙連結提取的,並不完全相同。

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