《细胞表面》ppt课件

1、 1 1 细胞外表构造、外表特性和外表活性细胞外表构造、外表特性和外表活性 一一. . 细胞外表构造细胞外表构造 生物膜的自主装在很大程度上依赖生物膜的自主装在很大程度上依赖 其构成成分类脂和蛋白质的外表活性，其构成成分类脂和蛋白质的外表活性， 特别是它们所具有的外表活性物质的特别是它们所具有的外表活性物质的 两个根本特征：吸附作用和聚集作用两个根本特征：吸附作用和聚集作用 质膜与内膜系统构成细胞与环境、区间之间的分隔界面或边境，同时这些膜具有明显的外表特性和外表活性，在膜功能上发扬重要作用。 细胞外表是个复杂的构造体系细胞外表是个复杂的构造体系和多功能体系。和多功能体系。 从构造上分三个区：

2、从构造上分三个区： 存在于细胞外空间的糖萼存在于细胞外空间的糖萼 脂双层脂双层 胞浆面的膜骨架复合物胞浆面的膜骨架复合物糖萼：糖萼： (1) (1) 细胞包被：细胞包被： 质膜糖蛋白或糖脂伸向质膜糖蛋白或糖脂伸向胞外部分的糖链。虽是质膜的胞外部分的糖链。虽是质膜的一部分，但在细胞外侧，并能一部分，但在细胞外侧，并能用糖苷酶等将其移去而不使质用糖苷酶等将其移去而不使质膜或细胞遭到致命性损伤。膜或细胞遭到致命性损伤。 2 2细胞外外表粘附物：细胞外外表粘附物： 处于包被外而又与包被处于包被外而又与包被严密粘附的胞外基质蛋白多严密粘附的胞外基质蛋白多糖、糖蛋白。糖、糖蛋白。 实践上这两层构造界限不清

3、，用实践上这两层构造界限不清，用钌红染色时，染成一片，不易分辨，钌红染色时，染成一片，不易分辨，因此细胞膜外缘的两层复合物整体上因此细胞膜外缘的两层复合物整体上称为糖萼。称为糖萼。二二. . 细胞外表特性和外表活性细胞外表特性和外表活性 脂双层固有的特性脂双层固有的特性 生物膜所特有的外表特性与活性生物膜所特有的外表特性与活性1.1.脂双层固有的特性和活性脂双层固有的特性和活性 如外表的物理化学特性、外表张如外表的物理化学特性、外表张力、界面电动力学活性。力、界面电动力学活性。 经过对人工膜模型的研讨获得有经过对人工膜模型的研讨获得有关数据。关数据。 外表张力是最主要的外表活性，外表张力是最主

4、要的外表活性，脂双层的液晶态构造的外表能或外脂双层的液晶态构造的外表能或外表张力是推进生物膜的自我组装、表张力是推进生物膜的自我组装、形状建成及其运动性的根本力量之形状建成及其运动性的根本力量之一。一。2.2.生物膜所特有的外表特性与活性生物膜所特有的外表特性与活性 如如: :生物膜的粘附生物膜的粘附 生物膜的选择性通透生物膜的选择性通透 特异的受体反响特异的受体反响 生物膜中的蛋白生物膜中的蛋白( (载体蛋白、通载体蛋白、通道蛋白、酶、受体蛋白等、外表糖道蛋白、酶、受体蛋白等、外表糖萼、胞浆膜骨架复合物都会对生物膜萼、胞浆膜骨架复合物都会对生物膜所特有的外表特性与活性产生影响。所特有的外表特

5、性与活性产生影响。 在思索膜外表特性的同时还要思在思索膜外表特性的同时还要思索膜其它特性以及细胞的生理和代谢索膜其它特性以及细胞的生理和代谢调理作用。调理作用。外表电荷、脂双层厚度、糖萼厚度、外表电荷、脂双层厚度、糖萼厚度、紧缩系数紧缩系数2 2 细胞电泳细胞电泳1.1.质膜外表带电缘由质膜外表带电缘由 细胞外表存在带电基团，使细胞外表存在带电基团，使其带有电荷固定的外表电荷。其带有电荷固定的外表电荷。大多数动物细胞外表带有静负电大多数动物细胞外表带有静负电荷，糖蛋白上唾液酸的羧基是其荷，糖蛋白上唾液酸的羧基是其负电荷的主要来源。负电荷的主要来源。 细胞外表的净负电荷会吸引周围介质中的正离子接

6、近细胞外表。而因分散作用，这些离子又有远离细胞外表的倾向。其结果是，离膜外表越远，离子浓度越稀。因此构成一个垂直于细胞外表的电位梯度双电层总电位。 吸附于细胞外表的正离子可分吸附于细胞外表的正离子可分为两层：为两层：1 1 一层为吸附层：这部分离子一层为吸附层：这部分离子严密陈列在膜外表，厚度约为严密陈列在膜外表，厚度约为1nm1nm。这部分离子不易于分开细胞外表，这部分离子不易于分开细胞外表，并会随细胞而运动。并会随细胞而运动。 2 2其外侧的一层的正离子易于其外侧的一层的正离子易于分开膜外表分散，构成分散层。分开膜外表分散，构成分散层。 两层离子的电荷的总和等于细胞外表的静负电荷总和。从另

7、一个角度来看，细胞外表的固定电荷与吸附层电荷的净电荷总和与分散层电荷的性质相反，数量相等。 在外加直流电场作用下，吸附层电在外加直流电场作用下，吸附层电荷随细胞一同相对于介质而运动，双电荷随细胞一同相对于介质而运动，双电层分别，并产生一个电位差层分别，并产生一个电位差电位。电位。 电位的大小与细胞外表电荷的性电位的大小与细胞外表电荷的性质和数量有关，并随溶液中离子浓度的质和数量有关，并随溶液中离子浓度的改动而改动。改动而改动。 电位仅在外加电场作用下细胞运电位仅在外加电场作用下细胞运动时才干显现。动时才干显现。2. 2. 细胞电泳细胞电泳 给细胞悬液外加直流电场时给细胞悬液外加直流电场时, ,

8、细胞细胞向某一电极向某一电极挪动的景象称为细胞电泳。挪动的景象称为细胞电泳。 1 1显微镜法显微镜法 在光学显微镜下察看悬浮于溶液在光学显微镜下察看悬浮于溶液中的细胞在外加电场作用下的挪动。中的细胞在外加电场作用下的挪动。根据有无挪动判别细胞外表能否带有根据有无挪动判别细胞外表能否带有电荷；电荷；根据挪动的方向判别其电荷性质；根据挪动的方向判别其电荷性质；根据挪动的速率测定根据挪动的速率测定电位和外表电电位和外表电荷密度；荷密度；2 2电泳光散射法电泳光散射法 当光作用于挪动粒子细胞当光作用于挪动粒子细胞时，会发生散射，散射光的频率时，会发生散射，散射光的频率对入射光而言有一个小的改动，对入射

9、光而言有一个小的改动，即频移。即频移。 只需测出频移，可计算出电只需测出频移，可计算出电泳迁移率。泳迁移率。3. 3. 细胞电泳在生物医学中的运用细胞电泳在生物医学中的运用 免疫学：免疫学：1 1淋巴细胞的电泳行为与外表淋巴细胞的电泳行为与外表特征特征 淋巴细胞的电泳迁移率有快慢淋巴细胞的电泳迁移率有快慢两个峰，两个峰，其中快峰的细胞具有其中快峰的细胞具有T T细胞的外表细胞的外表特征和生特征和生物学特点；而慢峰的细胞具有物学特点；而慢峰的细胞具有B B细细胞的外表胞的外表特征和生物学特点，因此可以用细特征和生物学特点，因此可以用细胞电泳胞电泳方法将方法将T T、B B两种细胞分开。两种细胞分

10、开。 呵斥两类淋巴细胞电泳迁移呵斥两类淋巴细胞电泳迁移率差别的缘由是，率差别的缘由是，T T细胞外表带细胞外表带有负电荷的神经氨酸比有负电荷的神经氨酸比B B细胞表细胞表面多，而带正电和的基团那么少面多，而带正电和的基团那么少于于B B细胞外表。细胞外表。2 2淋巴细胞与抗原识别反响的研讨淋巴细胞与抗原识别反响的研讨 当淋巴细胞与抗原接触时，产生当淋巴细胞与抗原接触时，产生淋巴素类物质，其中有些物质可以作淋巴素类物质，其中有些物质可以作用于巨噬细胞外表并使其电泳迁移率用于巨噬细胞外表并使其电泳迁移率变慢。因此细胞电泳可作为检测淋巴变慢。因此细胞电泳可作为检测淋巴细胞免疫反响的一种简便工具，在临

11、细胞免疫反响的一种简便工具，在临床上用本法可以预测器官移植的效果。床上用本法可以预测器官移植的效果。 病理学病理学1 1细胞外表电荷与其生物学细胞外表电荷与其生物学 性质的关系性质的关系 多数实验证明，癌细胞外表多数实验证明，癌细胞外表较正较正常细胞带有更多的负电荷，而且常细胞带有更多的负电荷，而且其负其负电荷的多少与癌细胞的恶性程度、电荷的多少与癌细胞的恶性程度、转转移才干等成正相关。移才干等成正相关。2 2细胞、血小板的外表电荷与细胞、血小板的外表电荷与 血栓构成的关系血栓构成的关系 血栓构成中红细胞和血小板的凝集血栓构成中红细胞和血小板的凝集起重要作用，因此与红细胞、血小板起重要作用，因

12、此与红细胞、血小板和血管内皮细胞外表电荷的变化有亲和血管内皮细胞外表电荷的变化有亲密关系。实验阐明，这类病人的红细密关系。实验阐明，这类病人的红细胞和血小板的电泳迁移率都比安康人胞和血小板的电泳迁移率都比安康人要慢。这种变慢是细胞外表电荷减少要慢。这种变慢是细胞外表电荷减少的结果。凡能使外表电荷减少的，例的结果。凡能使外表电荷减少的，例如饱和脂肪酸，均可减慢其电泳迁移如饱和脂肪酸，均可减慢其电泳迁移率并促进红细胞凝集。率并促进红细胞凝集。3 3末梢血细胞的电泳图与血液病末梢血细胞的电泳图与血液病 安康人末梢血细胞电泳图可看到安康人末梢血细胞电泳图可看到三个峰，低速三个峰，低速-S-S峰、中速峰

13、、中速-F-F峰、高速峰、高速-R-R峰。分别相当于白细胞、淋巴细胞、峰。分别相当于白细胞、淋巴细胞、红细胞所在的位置。在各种病理条件红细胞所在的位置。在各种病理条件下，尤其是白细胞异常的各种疾病，下，尤其是白细胞异常的各种疾病，电泳图发生相应的变化。例如：淋巴电泳图发生相应的变化。例如：淋巴细胞增多时，细胞增多时， F F峰明显高于峰明显高于S S峰，并峰，并向左右扩展。向左右扩展。 噬中性粒细胞增多时，噬中性粒细胞增多时， S S峰明显峰明显高于高于F F峰，而慢性粒细胞白血病时电峰，而慢性粒细胞白血病时电泳迁移率会出现一个新的顶峰，主要泳迁移率会出现一个新的顶峰，主要由幼稚细胞所构成。由

14、幼稚细胞所构成。3 3 细胞粘附细胞粘附一一. .当细胞接近于另外的细胞或当细胞接近于另外的细胞或一个固体基质一个固体基质, ,在适宜条件下在适宜条件下, ,借助物化作用借助物化作用, ,它们之间可发生它们之间可发生粘附。粘附。 细胞粘附在多细胞生物的细胞粘附在多细胞生物的发育与组织修复过程中的形状发育与组织修复过程中的形状建成和功能维持上起着非常重建成和功能维持上起着非常重要的作用。要的作用。 根据粘附对象不同，细胞粘附可根据粘附对象不同，细胞粘附可分为两类：分为两类： 细胞与非细胞外表的粘附细胞与非细胞外表的粘附 细胞间的粘附细胞间的粘附 粘附过程涉及粘附过程涉及: 非特异性相互作用非特异

15、性相互作用 特异性相互作用。特异性相互作用。非特异性相互作用：非特异性相互作用： 静电、立体空间、静电、立体空间、Van der Van der WaaleWaale等性质的相互作用等性质的相互作用特异性相互作用：特异性相互作用： 各种粘附因子的作用各种粘附因子的作用 细胞粘附才干差别很大，它不细胞粘附才干差别很大，它不仅取决粘附细胞本身，还取决于被粘仅取决粘附细胞本身，还取决于被粘附细胞或基质，影响相互作用的要素：附细胞或基质，影响相互作用的要素： 细胞或基质的类型细胞或基质的类型 它们的外表特性它们的外表特性 细胞的生理形状和环境条件细胞的生理形状和环境条件二二. .细胞粘附中的作用力细胞

16、粘附中的作用力 静电斥力静电斥力 因立体构造稳定性而产生的斥力因立体构造稳定性而产生的斥力 Van der WaaleVan der Waale力力 细胞间非特异的细胞间非特异的Van der WaaleVan der Waale相互吸引力总是远小于静电斥力和相互吸引力总是远小于静电斥力和立体稳定性所产生的斥力。因此没立体稳定性所产生的斥力。因此没有某种缘由使细胞间的斥力减小或有某种缘由使细胞间的斥力减小或使其抑制，单靠使其抑制，单靠Van der WaaleVan der Waale力不力不足以发生细胞粘附。足以发生细胞粘附。 细胞的重力、运动、细胞外表的细胞的重力、运动、细胞外表的某些特化

17、构造以及细胞粘附的某些某些特化构造以及细胞粘附的某些步骤都可成为抑制细胞斥力的缘由。步骤都可成为抑制细胞斥力的缘由。三三. . 细胞粘附过程细胞粘附过程 细胞粘附是一种复杂的生命景象。细胞粘附是一种复杂的生命景象。细胞间的粘附或细胞与固体基质间的细胞间的粘附或细胞与固体基质间的粘附涉及多种不同作用力。在多数情粘附涉及多种不同作用力。在多数情况下，这一过程还包括了粘附因子之况下，这一过程还包括了粘附因子之间的特异性相互作用。虽然它们的粘间的特异性相互作用。虽然它们的粘附过程有许多差别，但它们都涉及以附过程有许多差别，但它们都涉及以下几个共同或类似的步骤。下几个共同或类似的步骤。1 1细胞之间的相

18、互接近细胞之间的相互接近 细胞之间欲发生粘附，必先彼此细胞之间欲发生粘附，必先彼此接近。细胞之间接近能够在两种情况接近。细胞之间接近能够在两种情况下发生下发生: : 一是受液流的驱动。血液、淋巴一是受液流的驱动。血液、淋巴液内的细胞均可在液流的驱动下彼此液内的细胞均可在液流的驱动下彼此接近。接近。 二是细胞的自动运动。粘附于基二是细胞的自动运动。粘附于基质上的细胞可伸出片足，进展阿米巴质上的细胞可伸出片足，进展阿米巴式的运动，从而彼此接近。电化学梯式的运动，从而彼此接近。电化学梯度常可诱发这种自动运动。度常可诱发这种自动运动。2 2抑制细胞的初始排斥作用抑制细胞的初始排斥作用 当细胞接近到一定

19、间隔，细胞之当细胞接近到一定间隔，细胞之间将会产生斥力。这种斥力来源于静间将会产生斥力。这种斥力来源于静电相互作用和外表糖链的立体稳定性。电相互作用和外表糖链的立体稳定性。此外细胞之间的液膜也可阻止细胞间此外细胞之间的液膜也可阻止细胞间的接触。抑制这些斥力是细胞构成粘的接触。抑制这些斥力是细胞构成粘附的前提。附的前提。3 3在接触区第一个健的构成在接触区第一个健的构成 细胞的最初接触部位是斥力最小细胞的最初接触部位是斥力最小的或者该部位可以产生一种力足以抑的或者该部位可以产生一种力足以抑制细胞之间的排斥作用。这个部位能制细胞之间的排斥作用。这个部位能够在微绒毛尖端或片足边缘。够在微绒毛尖端或片

20、足边缘。 一旦细胞在这样一些特殊部位之一旦细胞在这样一些特殊部位之间发生接触，并构成第一个健，就会间发生接触，并构成第一个健，就会对细胞接触起稳定作用。对细胞接触起稳定作用。4 4接触区的构造变化及其扩展接触区的构造变化及其扩展 这是细胞粘附中最复杂的一这是细胞粘附中最复杂的一步。由第一个健的构成，将会触步。由第一个健的构成，将会触发膜下的细胞骨架，从而引起膜发膜下的细胞骨架，从而引起膜分子的侧向挪动。其结果将导致分子的侧向挪动。其结果将导致特异相互作用的粘附分子向接触特异相互作用的粘附分子向接触区挪动，使接触区扩展。与此同区挪动，使接触区扩展。与此同时，那些相互排斥的分子将会被时，那些相互排

21、斥的分子将会被挤出接触区。挤出接触区。 这两个过程都会使细胞粘附这两个过程都会使细胞粘附进一步加强。上述步骤与细胞骨进一步加强。上述步骤与细胞骨架的运动亲密相关，因此依赖于架的运动亲密相关，因此依赖于细胞代谢。细胞代谢。 特异分子之间的相互作用主特异分子之间的相互作用主要借助于要借助于Van der WaaleVan der Waale力，这力，这种力仅在分子靠得很近时才干起种力仅在分子靠得很近时才干起作用。作用。四四. .细胞粘附的影响要素细胞粘附的影响要素: :细胞代谢细胞代谢细胞间的接触时间细胞间的接触时间疏水性疏水性细胞外表电荷细胞外表电荷膜分子的侧向运动与细胞外表的膜分子的侧向运动与

22、细胞外表的柔韧性柔韧性五五. .细胞外表粘附因子细胞外表粘附因子CAMsCAMs 细胞主要经过其外表的细胞主要经过其外表的CAMsCAMs与其它细胞或固体基质粘着的。与其它细胞或固体基质粘着的。 不同不同CAMsCAMs介导不同类型的细介导不同类型的细胞粘附。胞粘附。1.1.整合素：整合素： 一类重要的细胞粘因子。它一类重要的细胞粘因子。它是由两条非共价键结合的透膜肽是由两条非共价键结合的透膜肽链链、组成的二聚体，组成的二聚体，、有长的胞外部分，都能与细胞外有长的胞外部分，都能与细胞外基质基质ECMECM等配体结合，其中等配体结合，其中链有与链有与RGDRGD精氨酸精氨酸- -甘氨酸甘氨酸-

23、-天门天门冬氨酸三肽序列结合的部位，冬氨酸三肽序列结合的部位，胞外有胞外有Ca2+Ca2+结合的位点。结合的位点。 两条肽链胞内部分较短，含有与细胞骨架结合的位点。这样整合素能结合膜两侧的配体分子，因此能在膜两侧之间传送信息。2.2.钙粘着蛋白家族钙粘着蛋白家族 这个家族的糖蛋白是严厉钙这个家族的糖蛋白是严厉钙依赖性的一次跨膜蛋白依赖性的一次跨膜蛋白, ,这个家这个家族成员超越族成员超越3030个。不同的钙粘着个。不同的钙粘着蛋白有蛋白有50%-60%50%-60%的同源序列，重的同源序列，重要的是每种钙粘着蛋白有特征性要的是每种钙粘着蛋白有特征性组织分布。了解较多的钙粘着蛋组织分布。了解较多

24、的钙粘着蛋白有白有E-cadherinE-cadherin、N- cadherinN- cadherin和和P-cadherinP-cadherin。 钙粘着蛋白由单一跨膜片段，单钙粘着蛋白由单一跨膜片段，单一胞浆构造区和由四个构造域组成的一胞浆构造区和由四个构造域组成的大的胞外部分组成。大的胞外部分组成。 钙粘着蛋白把类似类型的细胞严钙粘着蛋白把类似类型的细胞严密粘着在一同。密粘着在一同。3.3.选择素家族选择素家族 存在于白细胞、血小板和血管存在于白细胞、血小板和血管内皮细胞，分别称为内皮细胞，分别称为L-L-、P-P-、E-E-selectinselectin。这些分子是单一跨膜蛋。这些

25、分子是单一跨膜蛋白。胞外部分含有各种构造域，他白。胞外部分含有各种构造域，他们能识别其它细胞外表特殊的糖链们能识别其它细胞外表特殊的糖链构造，并且发生构造，并且发生CaCa依赖的结合。依赖的结合。 选择粘集素介导血循环中炎症选择粘集素介导血循环中炎症和凝血部位的白细胞与血管壁的暂和凝血部位的白细胞与血管壁的暂时性相互作用。时性相互作用。4.4.免疫球蛋白免疫球蛋白lglg超家族超家族lgSFlgSF 共同特点是含有数个共同特点是含有数个lglg样构造样构造域，这个家族不同成员含有不同数域，这个家族不同成员含有不同数目的目的lglg样构造域。样构造域。 大多数大多数lgSFlgSF成员存在于淋巴细成员存在于淋巴细胞外表，介导淋巴细胞与巨噬细胞、胞外表，介导淋巴细胞与巨噬细胞、其他淋巴细胞以及靶细胞等参与免其他淋巴细胞以及靶细胞等参与免疫反响的细胞之间的特异的相互作疫反响的细胞之间的特异的相互作用，涉及免疫反响的许多方面。用，涉及免疫反响的许多方面。 细胞黏附