在分子水平，紧密连接结构性核心蛋白成分主要有跨膜蛋白（transmembrane proteins）和脚手架蛋白（scaffolding proteins）两种。跨膜蛋白细胞外区与相邻细胞同源蛋白外区结合，细胞内侧脚手架蛋白与跨膜蛋白胞内区结合把封闭嵴索锚定到肌动蛋白（actin）细胞骨架。因此，紧密连接将相邻细胞的细胞骨架连结在一起。跨膜蛋白有三个家族，包括密封蛋白（claudins）、与紧密连接相关的含MARVEL结构域蛋白（tight junction-associated marvel domain-containing proteins; TAMPs）和一个单次跨膜蛋白连接黏附分子（junction adheren molecules; JAMs）家族，其中有两个四次跨膜蛋白的家族。它们代表性成员分别是密封蛋白1（claudin1）、闭合蛋白（occludin）和连接黏附分子A（JAM-A）。脚手架蛋白主要是ZO蛋白家族，包括ZO-1、ZO-2和ZO-3等。

紧密连接广泛分布于消化道、呼吸道、肾小管和膀胱等上皮细胞和各种内皮细胞中。有两个主要功能：①细胞间渗漏的封闭作用，限制可溶性大分子物质从上皮细胞层一侧通过细胞间隙扩散到另一侧，但可以选择性通透小分子物质，参与血脑屏障、血睾屏障、视网膜血屏障和气血屏障等组织结构的形成。②阻止上皮细胞膜蛋白与膜脂分子侧向扩散的屏障作用，维持上皮细胞顶-底极性（apical-basolateral polarity）。