2026年高中生物竞赛知识清单第四节 细胞间的相互作用

细胞生物学讲义——细胞间的相互作用 第4节 细胞间的相互作用 ①多细胞生物体内有三种特异性的识别系统：抗原与抗体、酶与底物、细胞与细胞或细胞与分子之间的识别 ②多细胞生物体内，细胞间的相互作用可分为细胞通讯、细胞黏着、细胞连接 1、 细胞通讯 ①配体 1°凡是能够与受体蛋白发生特异性非共价结合的任何物理或化学因素，都称为配体，起信号的作用 2°物理配体的本质有：电、光、温度、压力等等 3°化学配体的本质可以是蛋白质、氨基酸及其衍生物、糖类和脂类等多种多样的有机物，也可以是Na+、K+、Cl-等多种无机物 ②受体 1°凡是能够与配体发生特异性非共价结合，进而发生构象改变并引起特异性细胞学效应的蛋白质或糖蛋白分子，都称为受体 2°受体可以位于生物膜上、细胞质中或细胞核中 3°受体引起的特异性的细胞学效应包括细胞发生内吞或外排、离子或小分子进出细胞、基因的选择性表达、代谢途径改变等、因而受体起转导信号的作用后 ③配体和受体之间的识别与结合，是非共价的，具有高专一性、高亲和性和可逆性 （1） 细胞通讯的概念及类型 1、 细胞通讯的概念 信号分子或离子经一定的途径到达并与靶细胞质膜上受体或胞内受体识别并结合，引发受体构想改变而活化，进而导致细胞内信号转导通路的建立，最终调节靶细胞的基因表达与代谢，以及结构和功能上的适应性变化，结果表现出靶细胞整体上的生物学效应 2、 细胞通讯的过程 ①信号分子合成、分泌与传递的过程称为信号传导 ②信号分子与受体识别、结合及之后引起的靶细胞整体上的生物学效应，称为信号转导，又称胞内信号通路。 ③细胞信号转导是实现细胞间通讯的关键阶段，广义上的细胞信号转导就是细胞通讯 3、 细胞通讯的方式 ①分泌型信号分子依赖性通讯 1°信号细胞分泌的信号分子经体液传送到达靶细胞并与其受体结合实现通讯 2°如人的腺垂体细胞分泌促性腺激素通过体液传送到达睾丸或卵巢，作用于其中的靶细胞 3°化学突触中的突触前膜分泌的神经递质，通过突出间隙的组织液传送作用于突出后膜，使之发生兴奋或抑制 ②质膜结合型信号分子依赖性通讯 1°此类通讯的信号分子存在于信号细胞一方的质膜上，无需释放和传递 2°这类通讯可以通过细胞黏着、封闭链接和锚定连接，以及细胞与胞外基质相互作用的固定接触而发生 3°由此可以看出细胞黏着、连接等固定接触不仅有形成组织的作用，通常还兼有胞间通讯的功能 4°如被感染细胞质膜上的抗原与细胞毒性T细胞的质膜受体之间的特异性识别和结合；精卵细胞之间接触、识别和结合完成受精 5°接触依赖性通讯在动物胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化命运具有决定性影响。 a、 胚胎发育过程中，胚胎上皮细胞层的个别细胞可以独立分化成神经细胞 b、 这个预分化的神经细胞质膜上存在抑制性因子（称为Delta） c、 神经细胞表面的Delta与周边接触细胞表面的受体相互作用，就会阻止这些细胞也分化为神经细胞 ③胞间连通依赖性通讯 动物细胞间依赖间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝、将离子或分子直接从信号细胞的胞质经通道扩散到靶细胞中，实现电信号的传导或化学信号的传递 （2） 细胞通讯的基本过程 ①分泌型信号分子依赖性通讯 信号发射细胞发出信号——>信号传递——>信号接收细胞探测信号——>靶细胞识别并结合信号分子——>靶细胞作出应答——>信号消除 ②质膜结合型信号分子依赖性通讯 信号接收细胞探测信号——>靶细胞识别并结合信号分子——>靶细胞作出应答——>信号消除 ③胞依赖性通讯 信号细胞生成信号分子——>胞间通道——>靶细胞接收并作出应答——>信号消除 （3） 信号分子及信号传导 ①信号时传递信息的载体，信号可以大致分为物理信号和化学信号 ②物理信号 1°主要包括电、光、温度变化、声音、辐射、磁场及机械压力等 2°其中电信号是动物体内最常见的一种物理信号，神经元就是依靠电信号传递信息的 3°可兴奋性的细胞包括神经元、肌细胞和腺细胞 ③化学信号 1°化学信号指的是生物体之间以及生物体内的细胞之间和细胞内传递信息的化学物质 2°昆虫在种群之中可以通过分泌外激素向其他个体传递信息，昆虫体内的神经元可分泌神经递质向相邻的可兴奋性细胞传递信息 3°化学信号可分为细胞之间传递信息的化学信号分子和细胞内传递信息的化学信号分子，即胞间信号分子和胞内信号分子，又分别称为细胞通讯的第一信使和第二信使 4°胞间化学信号分子的分类：在植物体内胞间化学信号分子可以分为植物激素和植物多肽信号分子。动物体内的胞间化学信号种类繁多，依据不同的分类标准，可有以下类型 a、 根据传递距离分类：激素、局部介质、神经递质 b、 根据化学本质分类：蛋白质、多肽、氨基酸及其衍生物、核苷酸、胆固醇、脂肪酸衍生物，以及可溶于水的气体分子 c、 根据传递途径分类：分泌型信号分子和质膜结合型信号分子 d、 根据溶解性分类：亲水性信号分子和亲脂性信号分子 I 亲水性信号分子不能直接进入靶细胞，其受体是靶细胞质膜上的一类跨膜糖蛋白，结合信号分子的位点位于质膜的外侧 II 亲脂性信号分子可以直接扩散进入靶细胞，其受体定位于细胞质或细胞核中 5°分泌型信号分子的传导方式 a、 激素：根据化学本质，动物激素可以归为蛋白质和肽类、类固醇和氨基酸衍生物三大类 I 蛋白质和肽类激素脊椎动物中种类最多，占据80%左右，通常只与细胞质膜上的受体结合 II 类固醇激素是在光面内质网上利用胆固醇通过酶促反应合成的，不溶于水，在血液中只能以与蛋白质结合的形式而被转运到靶细胞，穿过膜进入胞内，与胞内的受体结合 III 氨基酸衍生物类的激素主要是由酪氨酸衍生而来的小分子激素；水溶性的肾上腺激和它的衍生物作用于质膜上的受体；脂溶性的甲状腺激素则直接穿过膜与胞内受体结合 b、 局部介质 I 这类物质是旁分泌或自分泌的产物，它只作用于信号细胞周围的细胞甚至分泌细胞本身，通讯距离很短，只有几毫米 II 如组织胺、前列腺素、细胞因子、NO等 c、 神经递质 I 神经递质是从神经末梢突触前膜分泌出来的小分子物质，如乙酰胆碱、γ-氨基丁酸、肾上腺素和去甲肾上腺素等 II 神经递质借助突触间隙组织液的极近距离扩散并结合突触后膜上的受体 （4） 受体与信号接收 1、 受体的存在部位 ①细胞表面受体 细胞表面受体多为膜上的功能性跨膜糖蛋白，有的是糖脂，也有的是糖脂和糖蛋白的复合物 它们多与蛋白质和多肽类的亲水性信号分子结合 可以分为兴奋型受体和抑制型受体两大类 也可以分为离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体和其他类型表面受体介导的信号转导 1°离子通道偶联受体 a、 这是一类同时兼有受体和门控离子通道双重身份的多亚基蛋白复合体 b、 如骨骼肌终板膜上的N型乙酰胆碱受体就是一种配体门控型离子通道，乙酰胆碱是配体 2°G蛋白偶联受体 a、 这种受体与G蛋白相邻而偶联，受体蛋白与信号分子结合后会改变构象，再引起相邻G蛋白的构象发生变化，G蛋白再进一步改变酶的活性或离子通道的构象去引起下游的反应 b、 G蛋白偶联受体是一类七次跨膜的膜蛋白，其超家族有1000多个成员，由350-600个氨基酸残基组成，可以分为兴奋型受体和抑制型受体两大类。大多数的蛋白质类和多肽类的激素受体都属于此类 c、 G蛋白 I G蛋白是指能够与GTP结合的所有蛋白质的总称，又称GTP结合蛋白，并且还具有GTP酶的活性，分解GTP，结合GDP。 II 参与G蛋白偶联受体信号转导的主要是异源三聚体G蛋白，由α、β和γ三个亚基组成，α、β和γ三个亚基又有许多不同的类型，所以G蛋白的种类有很多 III 每一种异源三聚体G蛋白的分子构象都具有结合GDP的失活态和结合GTP的激活态两种在信号转导过程中两种构象相互交替，起着分子开关的作用 3°酶偶联受体 a、 这一类受体都是一次跨膜的蛋白质，质膜外侧的结构域能结合配体，胞浆侧结构域通常具有蛋白激酶或磷酸酯酶的特性，或者能够与膜内侧蛋白激酶或磷酸酯酶直接结合。 b、 当胞外信号分子与酶偶联受体结合以后，激活受体胞内酶的活性而对靶蛋白进行磷酸化或去磷酸化修饰，继而调节下游的信号转导 c、 酶偶联受体至少有五类：受体酪氨酸激酶、受体丝氨酸/苏氨酸激酶、受体酪氨酸磷酸酯酶、受体鸟苷酸环化酶、酪氨酸蛋白激酶偶联受体 d、 酶偶联受体因为被信号分子激活以后兼有酶的作用，所以又称为催化型受体。胰岛素受体和很多生长因子受体都属于此类，因此这类受体介导的信号与细胞的生长、分裂、分化和生存有关 分子开关 I 在G蛋白偶联受体和酶偶联受体中，当GTP酶（G蛋白）或蛋白激酶/磷酸酯酶接收到信号时，其构象从非活性状态转变为活性状态，从而传递信号 II 当信号传递到下游后，其构象又回复到非活性状态，它们在信号转导过程中就像开关一样，因此将这类酶称为分子开关 III 分子开关是指通过激活或失活机制，精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的蛋白质。其中GTP酶（G蛋白）是一种经典的分子开关 4°其他类型表面受体介导的信号转导 a、 这类跨膜受体本身不具有没酶的活性，当它们与配体结合后可以通过招募胞质中的其他蛋白质，将信号向下游传递，从而产生细胞的应答反应 b、 如整联蛋白受体、细胞因子受体、肿瘤坏死因子等受体 ②细胞内受体 1°根据接收到信号分子的不同进行分类 a、细胞内受体可以是胞外信号分子的受体 b、细胞内受体也可以是，第二信使的受体，这里主要介绍的是胞外信号分子的胞内受体 2°根据胞内受体的位置进行分类 a、 胞内受体少数位于细胞质溶胶中，称为胞质受体，如糖皮质激素受体，它们一定要与信号分子结合以后才能进入核内 b、 核受体 I 胞内受体多数位于细胞核中，甚至在没有配体时，它们是结合在靶基因的调控序列上的，这类受体称为核受体 II 核受体主要分布在后生动物的细胞中，目前在人的细胞中发现了48种核受体；而在植物、原生动物以及真菌中没有发现 III 核受体属于一个配体调控的转录因子家族，其配体通常是性激素、孕酮等类固醇激素，以及甲状腺激素、视黄醛、羟固醇等 3°根据作用方式不同，胞内受体分为三类，但都能介导基因的选择性表达 a、 受体是转录调节因子 I 在没有与信号分子结合时，由抑制蛋白抑制受体与DNA的结合 II 如果有相应的信号分子，便会释放出抑制蛋白，同时形成“受体-信号分子”复合物，继而有选择性地启动基因转录 b、 受体为转录抑制因子 I 如甲状腺激素受体，在没有信号分子结合时，它与共抑制因子一起与特定的DNA结合，抑制基因的转录 II 当存在信号分子时，它与信号分子结合，失去抑制作用 转录调节因子和转录抑制因子主要存在于动物细胞中，全部为单条肽链的DNA结合蛋白，并且都有DNA结合区和信号分子结合区；其识别和结合的胞外信号分子都是脂溶性小分子 c、 受体与蛋白质降解有关 I 主要存在于植物中，如生长素受体、赤霉素受体、茉莉酸受体等 II 它们通常是一类含有F-box蛋白的E3泛素连接酶 III 当它们与相应激素结合以后，将基因的转录抑制因子泛素化修饰，转录抑制因子进而进一步降解，从而调控相关基因表达 2、 信号转导与第二信使 ①胞间的亲水性信号分子又称为第一信使，它们与靶细胞质膜上的受体结合，引起胞内产生相应的另一种信号分子即第二信使，继而使靶细胞产生整体上的生物学效应，这个过程称为狭义上的信号转导 ②第二信使都是小分子或离子，最重要的有：cAMP、cGMP、二酰甘油、肌醇三磷酸、Ca2+等；第二信使只能在胞内起作用，其浓度受到第一信使的调节，它可以瞬时提高也可以快速降低，并由此调节细胞内代谢系统的酶活性，精确控制细胞的生命活动 ③信号应答和信号级联放大 1°信号分子作用于细胞受体后所引起细胞的一系列变化，称为细胞应答 2°细胞应答的过程实际上是一个信号的级联放大的过程 ④第二信使产生的细胞效应，有直接的作用，如Ca2+能直接与骨骼肌的肌钙蛋白结合引起肌肉收缩；也有间接的作用，而且是主要的方式，通过活化蛋白激酶，诱导一些列蛋白质磷酸化，最后引起细胞效应 3、 信号分子、受体和细胞类型及其接收信号后的细胞学效应的复杂关系 ①不同类型的细胞质膜上可能存在相同信号分子对应的相同或不同的受体，但是所引起的生物学效应可能相同也可能不相同； 1°乙酰胆碱是一种神经递质，其受体位于靶细胞的质膜上 2°其受体可以分为两个类型：N型和M型；N型受体位于骨骼肌的质膜上，M型受体位于心肌、平滑肌和腺细胞的质膜上。 3°同为乙酰胆碱的受体，当它们与靶细胞质膜的受体结合以后，可引起骨骼肌收缩、腺细胞分泌，却抑制心肌细胞的收缩 ②一个细胞上的不同类型的受体，应答于不同的胞外信号分子也可以产生相同的细胞学效应 如肝细胞的质膜上既有肾上腺素受体又有胰高血糖素受体，当它们与各自的配体结合并激活以后，都能促进靶细胞中的肝糖原分解 4、 胞外信号刺激效应的解除、终止与调节 ①解除和终止信号就是在信号浓度过高或细胞长时间暴露于某一种信号刺激的情况下，细胞会以不同机制使受体脱敏，这种现象又称为适应 ②细胞适应信号强度的或刺激时间变化概括起来有5种：受体没收、受体下调、受体失活、信号蛋白失活、抑制性蛋白产生 2、 细胞识别与黏着 （1） 细胞识别与黏着的概念 1、 细胞识别的概念 是指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己或异己分子的识别与鉴别 2、 细胞黏着的概念 ①细胞黏着又称为细胞黏附，是指相邻细胞之间或细胞与细胞外基质以非共价的方式粘合在一起，组成组织和器官或与其他组织分开 ②植物体和真菌体内相邻的细胞之间是通过细胞壁相互黏着的 ③动物体内的细胞可以选择性地识别其他某些相邻细胞表面的生物大分子并与其相互作用，同种类型的细胞之间的彼此黏着是许多组织结构的基本特征 （2） 细胞识别与黏着的分子基础 1、 细胞识别是通过质膜糖蛋白或糖脂上的聚糖作为信号物质以“配体-受体”的方式进行的 2、 细胞黏着是通过细胞质膜上特定的细胞黏着分子（CAM）介导的相邻细胞之间，或细胞与细胞外基质之间的彼此黏着 ①动物细胞质膜上的黏附分子多达数百种，它们都是穿膜糖蛋白，可以分为三个部分 1°胞外区：较长，肽链的N端部分共价连接糖链，是配体识别的部位，并以“受体-配体”结合的形式发挥作用 2°穿膜区：为一次穿膜的α-螺旋 3°胞质区：较短，肽链的C端部分可以与质膜下的细胞骨架成分或胞内信号转导蛋白非共价结合 ②根据结构和功能的特性，黏着分子可以分为四大类：钙黏蛋白、选择素、整联蛋白和免疫球蛋白超家族，它们通过三种方式介导细胞识别与黏着 1°同亲型结合，即相邻细胞表面的同种黏附分子间的识别和黏着，如钙黏蛋白、免疫球蛋白超家族 2°异亲型结合，即相邻细胞表面的不同黏附分子间的识别与黏着，如粘连蛋白、选择素 3°连接分子依赖性结合，即相邻细胞表面的黏附分子通过其他连接分子的帮助完成相互识别与黏着，如整联蛋白；但是整联蛋白更多的作用是与胞外基质结合，还参与细胞信号的双向转导，以调节细胞增殖、死亡、黏着、迁移以及生长的过程 ③多数的细胞黏附分子发挥作用还需要依赖Ca2+和Mg2+，这些分子介导的细胞识别与细胞黏着还能在细胞骨架的参与下，形成多种类型的细胞连接，如黏着带、黏着斑、桥粒、半桥粒等 3、 识别是黏着的前提和基础，但并非所有的识别都会导致黏着，有的识别会导致细胞间发生分离 （三）细胞识别引起的细胞反应类型 细胞间识别引起的细胞反应类型大致可以分为三种：内吞、细胞黏着和连接、信号反应 ①内吞，如衰老的红细胞被脾脏细胞识别，而后引起吞噬反应 ②细胞黏着和连接，细胞间先识别后发生黏着反应，并可能会发展为更牢固的黏着——细胞连接 ③信号反应 1°细胞毒性T细胞与被感染的靶细胞接触接触，诱导靶细胞通过一系列的生化反应而裂解 2°某些抗原分子与B细胞质膜上的受体特异性结合，引起B细胞的增殖分化为效应B细胞，合成并分泌大量的抗体 3°精卵细胞之间的识别，导致受精形成受精卵并分裂分化为新的个体 （四）细胞识别与黏着的意义 无论是受精作用，还是胚泡着床、组织发生、器官形成或成体结构与功能的维持，以及内吞、免疫和细胞连接的发生，都离不开细胞的识别与黏着 3、 细胞连接 ①细胞连接是指在细胞质膜的特化区域，通过膜蛋白、细胞骨架蛋白或者胞外基质共同形成的细胞与细胞之间、细胞与胞外基质之间的连接结构，比细胞黏着更加牢固，是多细胞生物体中相邻细胞之间的协同作用的重要组织方式 ②细胞连接存在于细胞紧密靠拢的组织，如上皮组织、心肌组织中 ③根据行使功能的不同，细胞连接可分为三个类别：封闭连接、锚定连接、通讯连接 （1） 封闭连接 1、 封闭连接的分类 根据结构和功能特点，封闭连接分为紧密连接和隔状连接 1°紧密连接主要存在于脊椎动物的上皮组织中 2°隔状连接广泛存在于无脊椎动物的上皮组织中，在功能上与紧密连接很类似，还能调节上皮细胞的增殖 3°在某些细胞的连接复合物中，可能同时存在这两种封闭连接，说明二者各司不同的功能 2、紧密连接的结构 1°封闭连接就是通过将相邻细胞的质膜紧密贴合并连接在一起，阻止溶液中的分子或离子沿细胞间隙从细胞的一侧扩散到细胞的另一侧 2°其中相邻细胞之间的两质膜通过排列成链索条状的许多跨膜蛋白质分子的胞外结构域彼此牢固结合，不留空隙，使胞外物质不能从此通过，这种牢固而封闭的结构称为紧密连接 3°脊椎动物上皮组织中，紧密连接环绕各个细胞一周成腰带状，又称嵴线；构成这些嵴线的跨膜蛋白，目前至少鉴定出了24种，并且都是四次跨膜蛋白 3、紧密连接的作用 紧密连接除了加强相邻细胞结构上的机械作用以外，还有以下三个方面的作用： ①建立胞间分子的渗透屏障 1°脑血管的内壁（即内皮）就有紧密连接，血液中的物质只能通过细胞膜而不能从相邻细胞的间隙直接进入脑中，因此这种内皮组织构成了“血—脑”屏障。说白了就是，血液中的物质想要进入脑细胞中，必须经过细胞的选择，从细胞穿过去进入细胞。而不能任意地从细胞的间隙穿过而进入脑细胞 2°尽管离子和小分子物质不能通过血脑屏障，但是免疫细胞却能够顺利通过内皮细胞之间的紧密连接 3°目前认为可能是免疫细胞分泌了信号分子，从而临时解开了紧密连接，也就是说紧密连接并不是一层不变的 4°肠壁上皮细胞间也有紧密连接，确保了选择性吸收 ②形成质膜分子的侧向扩散屏障 1°紧密连接建立了上皮细胞膜蛋白和膜脂分子侧向扩散的屏障，从而维持上皮细胞的极性 2°原理与上面类似，紧密连接确保物质分子只能穿过上皮细胞进入而不能从细胞间隙进入 3°人的小肠上皮细胞是有极性的，游离面质膜有帮助葡萄糖主动吸收的膜蛋白，基底面质膜上有帮助葡萄糖易化扩散的膜蛋白 ③信号传递 参与形成紧密连接的三种跨膜蛋白在细胞质基质的C端可以非共价结合9种以上的结构蛋白（包括肌动蛋白）和10多种信号传递蛋白，帮助传递信号 （2） 锚定连接 ①锚定连接可以承受高强度的机械力，广泛存在于承载机械力较大的组织中，如心肌细胞，以及小肠、皮肤、子宫等处的上皮细胞之间 ②锚定连接有两类蛋白参与：第一类称为胞内锚定蛋白，第二类统称为跨膜黏着蛋白 1°胞内锚定蛋白形成独特的、在电镜下呈纽扣状的盘状致密斑——胞质斑。胞质班一侧与胞内骨架纤维如中间丝或微丝相连，另一侧与跨膜黏着蛋白相连 2°跨膜黏着蛋白肽链的C端与胞内锚定蛋白相连，N端与胞外基质蛋白或与相邻细胞特异的跨膜黏着蛋白相连 ③这样的锚定连接增大了质膜的受力面，而降低了质膜收到的压强 1、 与中间纤维相连的锚定连接：桥粒和半桥粒 ①桥粒 1°桥粒是连接相邻细胞质膜的锚定连接，最显著的特征是在质膜内侧锚定蛋白形成胞质斑 2°胞质斑的一侧与跨膜黏着蛋白（属于钙黏蛋白家族）的C端相连；另一侧与胞内中间丝相连，使相邻细胞的细胞骨架间接地连成骨架网 3°桥粒的功能纯粹是机械性的，像工业上的铆钉或连接点 ②半桥粒 1°半桥粒是细胞与胞外基质的连接方式，参与的细胞骨架仍然是中间丝 2°但是其细胞膜上的跨膜黏着蛋白是整联蛋白，与整联蛋白相连的胞外基质是层粘连蛋白 3°通过半桥粒，上皮细胞可以黏着在基膜上 2、 与肌动蛋白纤维相连的锚定连接：黏着带与黏着斑 ①黏着带 1°黏着带的位置 a、黏着带又称为黏合连接、中间连接，常见于柱状上皮细胞顶部紧密连接的下方，位于紧密连接和桥粒之间 b、黏着带在上皮细胞中比较典型，呈连续带状环绕着上皮细胞，并将细胞和周围相邻的上皮细胞连接 c、因此在上皮细胞中，相邻的细胞之间可以同时通过紧密连接、黏着带和桥粒等三种形式而加强连接 2°黏着带的结构 a、 黏着带处相邻细胞之间的间隙为15-20nm b、 间隙两侧的质膜通过跨膜黏着蛋白的胞外结构域（N）端之间形成横桥而相互连接 c、 跨膜黏着蛋白的胞内结构域（C端）通过黏着带的锚定蛋白与胞内的细胞骨架纤维（肌动蛋白）相连 d、 这样，胞内骨架纤维通过锚定蛋白和跨膜黏着蛋白连成广泛的穿细胞网络，把相邻的细胞联合在一起 ②黏着斑 1°黏着斑又称为粘合斑，存在于上皮细胞的基底部，呈分散而独立的结构，是细胞与细胞外基质之间的连接方式。黏着斑在肌肉和肌腱中很常见 2°参与构成黏着斑的分子： a、 跨膜黏着蛋白——整联蛋白 b、 黏着斑的锚定蛋白——钮蛋白、踝蛋白、α-辅肌动蛋白 c、 跨膜整联蛋白的胞内结构域还与锚定蛋白和蛋白激酶结合，因此具有信号传递的作用 3°黏着斑和半桥粒的对比 a、 半桥粒和黏着斑都位于上皮细胞的基底部，在结构上也具有一定的相似性，但是在化学组成和功能方面有明显的差异 b、 半桥粒的作用是加强上皮与细胞外基质之间的结合强度 c、 黏着斑不仅有机械上的作用，在细胞与细胞外基质间还建立了信号传递通路，参与细胞内的信号传递 （3） 通讯连接 ①通讯连接就是能够保持相邻细胞在化学信号或电信号上存在联系的连接通道 ②包括动物组织细胞间的间隙连接和化学突触 ③以及植物细胞之间的胞间连丝 ④这里着重介绍间隙连接，间隙连接又称为缝隙连接，是动物组织中最多的一种细胞连接方式，除骨骼肌和血细胞以外，几乎所有的动物组织细胞都利用间隙连接来进行细胞通讯 1、 间隙连接的结构 ①连接子 1°间隙连接的基本结构单位是连接子 2°连接子是由间隙连接蛋白形成的六聚体结构，呈中空的管状结构，中央管是一个直径约为1.5nm的亲水性通道，这个通道的大小还可以通过留个间隙连接蛋白构象的改变而调节 3°相邻细胞之间的连接子相互对接在一起，形成一个完整的间隙连接结构，这种结构为两细胞之间提供了通道 4°间隙连接处相邻细胞质膜之间的间隙大小在2-3nm，因此间隙连接又称为缝隙连接 ②间隙连接蛋白（连接子蛋白） 1°间隙连接蛋白目前发现已经有20多种，他们属于同一个蛋白家族，都是四次跨膜的蛋白，C、N端都在胞内 2°构成连接子的六个连接蛋白可以是相同的也可以是不同的，因此连接子有很多种类型，它们在通透性和可调节性上时有差别的 3°连接子在种类和分布密度上具有组织特异性，许多间隙连接往往集结在一起形成大小不一的片状结构，因而使得不同细胞之间通透性有差异 2、 间隙连接的功能——间隙连接的通讯作用主要体现在代谢偶联和电偶联 ①代谢偶联 1°间隙连接通道可以允许相对分子质量小于1000的亲水小分子或离子通过，而蛋白质、核酸和多糖等大分子一般不能通过 2°这样，组织细胞之间可以通过间隙连接互通有无实现代谢上的偶联，如cAMP作为胞内的第二信使，极少量的激素可以使得引起大片组织细胞发生反应，显然与cAMP在细胞间的迅速传播密切相关 ②电偶联 1°神经元之间或神经元与肌细胞、腺细胞之间也有间隙连接，神经元的胞内离子可以通过间隙连接的通道直接到达另一个细胞，实现电信号的传递，这种间隙连接称为电突触，这种关系称为电偶联或者离子偶联。 2°此外，间隙连接在协调心肌细胞的收缩，保证心脏的正常跳动，协调小肠平滑肌的收缩，控制小肠蠕动等过程中，也都能通过电偶联的方式来协调细胞群体的行为 ③代谢偶联与细胞分化和肿瘤发生联系紧密 1°间隙连接在胚胎发育的早期就会出现，但是当细胞开始分化以后，不同细胞群之间的电偶脸就会逐渐消失。很可能是胚胎发育中细胞间的代谢偶联或电偶联为影响细胞分化的信号传递提供了重要的通路 2°肿瘤细胞之间的间隙连接明显减少或消失，提示不同细胞之间通讯功能的关闭，可能是肿瘤细胞因此失去正常细胞的调控而获得自主生长的原因 3°最近还发现间隙连接蛋白与胞内微丝相互作用，说明这些间隙连接还兼有细胞黏着功能 3、 间隙连接选择通透性及其调节 ①间隙连接对离子和小分子通透具有选择性并且是可以受到调控的，如豚鼠耳蜗支持细胞间的间隙连接对阳离子的通透性明显大于阴离子 ②降低胞质pH或者提高胞质中的自由的Ca2+的浓度，都可以降低间隙连接的通透性 ③有的胞外化学信号，如胰高血糖素结合到肝细胞质膜上的受体后，会让胞内产生较多的cAMP，cAMP活化蛋白激酶而让间隙连接蛋白发生磷酸化修饰，间隙连接因此增大对cAMP等物质的通透性，实现细胞间的代谢偶联 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $细胞生物学讲义——细胞间的相互作用 江苏省常州高级中学 第4节 细胞间的相互作用（默写） 1、 多细胞生物体内的特异性识别系统包括抗原与抗体、 酶与底物 、细胞与细胞或细胞与分子之间的识别三类；细胞间的相互作用主要分为 细胞通讯 、 细胞黏着 、 细胞连接 三种形式。 2、细胞通讯的信号分子称为 配体 ，其本质可分为 物理配体 （如电、光、温度）和化学配体 （如蛋白质、激素、离子）；能与配体特异性非共价结合并转导信号的分子称为受体 ，可位于 细胞质膜上 、细胞质中或 细胞核 中。 3、细胞通讯的三种方式分别是 分泌型 信号分子依赖性通讯、 质膜结合型 信号分子依赖性通讯、胞间连通依赖性通讯：其中植物细胞通过 胞间连丝 实现胞间连通依赖性通讯，动物细胞通过 间隙连接 实现该类通讯。 4、胞间化学信号分子根据溶解性可分为 亲水性 信号分子和 亲脂性 信号分子，前者不能进入靶细胞，受体位于 细胞质膜 上；后者可直接扩散进入靶细胞，受体位于 细胞质 或 细胞核 。 5、根据传递距离，动物体内的胞间化学信号可分为 激素 、 局部介质 、神经递质；其中 局部介质 通讯距离最短，仅作用于信号细胞周围的细胞或自身。 6、细胞表面受体主要分为 离子通道偶联受体 、 G 蛋白偶联受体 、 酶偶联受体 三类；其中 G 蛋白偶联受体 是七次跨膜蛋白， 酶偶联受体 是一次跨膜蛋白， 离子通道偶联受体 兼具受体和门控离子通道双重功能。 7、G 蛋白又称 GTP 结合蛋白，具有 GTP 酶活性，参与 G 蛋白偶联受体 介导的信号转导；其由 α 、 β 、 γ 三个亚基组成，存在 失活态 （结合 GDP）和 激活态 （结合 GTP）两种构象，起到 分子开关 作用。 8、酶偶联受体又称催化型受体，至少包括 受体酪氨酸激酶 、受体丝氨酸 / 苏氨酸激酶、受体酪氨酸磷酸酯酶 、受体鸟苷酸环化酶、 酪氨酸蛋白激酶 偶联受体五类；胰岛素受体和多数生长因子受体属于 受体酪氨酸激酶 ，介导细胞生长、分裂、分化等过程。 9、胞内受体根据位置可分为 胞质受体 和 核受体 ，其配体多为 脂溶性 小分子（如类固醇激素、甲状腺激素）；根据作用方式可分为三类，均能介导基因的 选择性表达 。 10、 第二信使 是胞内信号分子，主要包括 cAMP 、cGMP、 二酰甘油 、 肌醇三磷酸 、Ca²⁺等；其浓度受第一信使调节，可通过直接作用或活化 蛋白激酶 调控细胞生命活动。 11、细胞对信号刺激的适应机制包括 受体没收 、受体下调、 受体失活 、信号蛋白失活、 抑制性蛋白 产生五种，核心是使受体 脱敏 。 12、细胞黏着的分子基础是 细胞黏着分子 （CAM），均为 跨膜 糖蛋白，根据结构功能可分为 钙黏蛋白 、选择素、 整联蛋白 、免疫球蛋白超家族四类；其介导的黏着方式有 同亲型 结合、 异亲型 结合、 连接分子依赖性 结合三种。 13、多数细胞黏附分子发挥作用依赖 Ca²⁺ 和 Mg²⁺ ；细胞识别是黏着的 前提 和基础，但并非所有识别都会导致黏着，有的识别会引起细胞 分离 。 14、细胞连接根据功能可分为 封闭连接 、 锚定连接 、 通讯连接 三类；其中 封闭连接 主要存在于上皮组织，能阻断溶质流通和维持细胞极性； 锚定连接 能承受机械力，与细胞骨架相连； 通讯连接 可实现细胞间信号或物质通讯。 15、封闭连接包括 紧密 连接和 隔状 连接，前者主要存在于 脊椎 动物上皮组织，构成 “血 - 脑” 屏障和肠壁吸收屏障；后者广泛存在于 无脊椎动物 上皮组织。 16、锚定连接中，与中间丝相连的是 桥粒 和 半桥粒 ，前者连接 相邻细胞 ，后者连接细胞与胞外基质；与肌动蛋白纤维相连的是 黏着带 和 黏着斑 ，前者呈带状环绕上皮 细胞，后者是细胞与胞外基质的连接方式。 17、通讯连接包括动物细胞的 间隙连接 、化学突触和植物细胞的 胞间连丝 ；其中 间隙连接 是动物组织中最常见的细胞连接方式，基本结构单位是 连接子 ，由 6 个 间隙连接蛋白 组成。 18、间隙连接的通道直径约 1.5 nm，允许相对分子质量小于 1000 以下的亲水小分子或离子通过，其功能包括 代谢 偶联（互通代谢物质）和 电 偶联（传递电信号）；降低胞质 pH 或提高胞质中自由 Ca²⁺浓度 可降低其通透性，磷酸化修饰可增大其通透性。 19、胞间连丝是植物细胞间的通讯通道，使植物体内细胞原生质形成 共质体 ，细胞壁形成 质外体 ；其可允许小分子、离子甚至某些蛋白质等物质通过，还能被 调节颗粒蛋白调控物质交换。 20、 整联蛋白 是锚定连接和细胞与胞外基质相互作用的关键跨膜蛋白，胞外区识别胞外基质中的 RGD序列 ，胞内区与细胞骨架相连，兼具由内向外和由外向内信号转导功能。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $细胞生物学讲义——细胞间的相互作用 第4节 细胞间的相互作用（默写） 1、 多细胞生物体内的特异性识别系统包括抗原与抗体、 、细胞与细胞或细胞与分子之间的识别三类；细胞间的相互作用主要分为 、 、 三种形式。 2、细胞通讯的信号分子称为 ，其本质可分为 （如电、光、温度）和 （如蛋白质、激素、离子）；能与配体特异性非共价结合并转导信号的分子称为 ，可位于 、细胞质中或 中。 3、细胞通讯的三种方式分别是 信号分子依赖性通讯、 信号分子依赖性通讯、胞间连通依赖性通讯：其中植物细胞通过 实现胞间连通依赖性通讯，动物细胞通过 实现该类通讯。 4、胞间化学信号分子根据溶解性可分为 信号分子和 信号分子，前者不能进入靶细胞，受体位于 上；后者可直接扩散进入靶细胞，受体位于 或 。 5、根据传递距离，动物体内的胞间化学信号可分为 、 、神经递质；其中 通讯距离最短，仅作用于信号细胞周围的细胞或自身。 6、细胞表面受体主要分为 、 、 三类；其中 是七次跨膜蛋白， 是一次跨膜蛋白， 兼具受体和门控离子通道双重功能。 7、G 蛋白又称 结合蛋白，具有 酶活性，参与 介导的信号转导；其由 、 、 三个亚基组成，存在 （结合 GDP）和 （结合 GTP）两种构象，起到 作用。 8、酶偶联受体又称催化型受体，至少包括 、受体丝氨酸 / 苏氨酸激酶、 、受体鸟苷酸环化酶、 偶联受体五类；胰岛素受体和多数生长因子受体属于 ，介导细胞生长、分裂、分化等过程。 9、胞内受体根据位置可分为 和 ，其配体多为 小分子（如类固醇激素、甲状腺激素）；根据作用方式可分为三类，均能介导基因的 。 10、 是胞内信号分子，主要包括 、cGMP、 、 、Ca²⁺等；其浓度受第一信使调节，可通过直接作用或活化 调控细胞生命活动。 11、细胞对信号刺激的适应机制包括 、受体下调、 、信号蛋白失活、 产生五种，核心是使受体 。 12、细胞黏着的分子基础是 （CAM），均为 糖蛋白，根据结构功能可分为 、选择素、 、免疫球蛋白超家族四类；其介导的黏着方式有 结合、 结合、 结合三种。 13、多数细胞黏附分子发挥作用依赖 和 ；细胞识别是黏着的 和基础，但并非所有识别都会导致黏着，有的识别会引起细胞 。 14、细胞连接根据功能可分为 、 、 三类；其中 主要存在于上皮组织，能阻断溶质流通和维持细胞极性； 能承受机械力，与细胞骨架相连； 可实现细胞间信号或物质通讯。 15、封闭连接包括 连接和 连接，前者主要存在于 动物上皮组织，构成 屏障和肠壁吸收屏障；后者广泛存在于 上皮组织。 16、锚定连接中，与中间丝相连的是 和 ，前者连接 ，后者连接细胞与胞外基质；与肌动蛋白纤维相连的是 和 ，前者呈带状环绕 细胞，后者是细胞与胞外基质的连接方式。 17、通讯连接包括动物细胞的 、化学突触和植物细胞的 ；其中 是动物组织中最常见的细胞连接方式，基本结构单位是 ，由 个 组成。 18、间隙连接的通道直径约 nm，允许相对分子质量小于 以下的亲水小分子或离子通过，其功能包括 偶联（互通代谢物质）和 偶联（传递电信号）；降低胞质 或提高胞质中自由 可降低其通透性，磷酸化修饰可增大其通透性。 19、胞间连丝是植物细胞间的通讯通道，使植物体内细胞原生质形成 ，细胞壁形成 ；其可允许小分子、离子甚至某些蛋白质等物质通过，还能被 调控物质交换。 20、 是锚定连接和细胞与胞外基质相互作用的关键跨膜蛋白，胞外区识别胞外基质中的 ，胞内区与细胞骨架相连，兼具由内向外和由外向内信号转导功能。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $