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主要内容

细胞连接

各种类型的细胞间连接,包括胞间连丝,紧密连接,细胞缝隙连接,和细胞桥粒。

介绍

如果你建造了一座建筑,你希望房间之间有何种联系?在某些情况下,你希望人们能够从一间房间走到另一个房间,在这种情况下你会建一个门。在另一些情况下,你希望把两个相邻的墙牢牢地接在一起,在这种情况下你可能用一些螺栓来加固。而在其他情况下,你也许需要确保墙壁间被密封——例如,来防止中间漏水。
实际上,当细胞在组织中被安排在其他细胞旁时,它们也面临同样的问题。它们应该在邻居间建门吗?它们应该把自己点焊到邻居上以形成坚固的层,或建立紧密的密封层以防水在组织间流通?行使这些功能的胞间连接都存在于不同种类的细胞中。我们将轮流讨论它们。

胞间连丝

被细胞壁包围的植物细胞,无法和动物细胞一样通过细胞膜的宽延伸联系。然而,它们有一种特殊的连接叫做胞间连丝(plasmodesmata,单数plasmodesma),即细胞壁上允许细胞胞质交换的小孔。
两个被胞间连丝连接的细胞的图片,显示物质如何通过胞间连丝从一个细胞的细胞质到另一个细胞中。
图片来源:OpenStax生物学。
胞间连丝的洞由两细胞间的细胞膜内衬。每个胞间连丝洞由一股细胞质通过,其含有一股更细的内质网丝(图上并未显示)。
小于一定大小(分子量上限)的分子可在胞间连丝通道中自由扩散。分子量上限根据植物种类,甚至根据细胞种类,各有不同。胞间连丝可以选择性地扩张以允许如蛋白质等大分子通过,不过我们对这个过程知之甚少1,2

间隙连接

在功能上,动物细胞的间隙连接与植物细胞的胞间连丝十分相似:它们都是相邻细胞间允许水,离子,和其他物质通过的通道3。然而在结构上。它们十分不同。
在脊椎动物中,当一组六个叫连接蛋白的膜蛋白组成一个伸长的、类似面包圈的结构连接子时,间隙连接形成。当相邻动物细胞的连接子的小孔,即“面包圈孔”,对齐时,细胞间就形成了通道。(无脊椎动物也用类似方法形成间隙连接,但用不同的蛋白质,被称为无脊椎连接蛋白。)4
两个被间隙连接保持在一起的细胞的图片。两个细胞的连接子相接时,它们形成连接两个细胞的通道。
图片来源: OpenStax 生物学,修改自Mariana Ruiz Villareal的作品.
间隙连接在心肌中十分重要:当离子穿过心肌细胞之间的间隙连接时,指示收缩的电信号在细胞间迅速传递,使细胞能够同时收缩。

紧密连接

并不是所有细胞连接都产生胞质连接。两细胞间的紧密连接产生一层防水密封。
在紧密连接处,细胞被许多被称为封闭蛋白的蛋白团紧紧地保持在一起,每一团都与对面细胞膜上的相对蛋白团发生联系。这些蛋白团排列成串并构成网络,其中更多的串成更紧密的连接5
两个细胞膜被紧密连接固定的图片。紧密连接就像铆钉,被排列成多股并形成线段和三角形。
图片来源: OpenStax 生物学,修改自Mariana Ruiz Villareal的作品.
紧密连接的目的是防止水从细胞中流失,允许一层细胞(例如,器官表层)变成不可通过的屏障。例如,膀胱表层的上皮细胞间的紧密连接防止尿液渗透到细胞外基质。

桥粒

动物细胞可能还有叫做桥粒的连接,其就像上皮细胞间焊接的点。一个桥粒中含有很多复杂的蛋白。有些蛋白在膜中伸展,其他的在细胞中固定连接。
钙粘蛋白,专门的连接蛋白,其同时存在于两个细胞的膜上,并通过在它们之间的空间中的相互作用将膜固定在一起。在细胞中,钙粘蛋白与叫做胞质斑的结构连接(右图红色部分),与中间丝连接,并帮助固定连接。
图片来源: OpenStax 生物学,修改自Mariana Ruiz Villareal的作品.
桥粒将相邻的细胞钉在一起,确保需要拉伸的器官和组织,如心肌和皮肤,中的细胞保持连接,形成完整的平滑表面。

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