细胞表面医学宣教专家讲座

细胞表面细胞表面医学宣教专家讲座第1页§1细胞表面结构、表面特征和表面活性一.细胞表面结构

生物膜自主装在很大程度上依赖其组成成份类脂和蛋白质表面活性，

尤其是它们所含有表面活性物质两个基本特征：吸附作用和聚集作用细胞表面医学宣教专家讲座第2页

质膜与内膜系统组成细胞与环境、区间之间分隔界面或边界，同时这些膜含有显著表面特征和表面活性，在膜功效上发挥主要作用。

细胞表面医学宣教专家讲座第3页

细胞表面是个复杂结构体系和多功效体系。从结构上分三个区：

存在于细胞外空间糖萼脂双层胞浆面膜骨架复合物细胞表面医学宣教专家讲座第4页细胞表面医学宣教专家讲座第5页糖萼：(1)细胞包被：质膜糖蛋白或糖脂伸向胞外部分糖链。虽是质膜一部分，但在细胞外侧，并能用糖苷酶等将其移去而不使质膜或细胞受到致命性损伤。

（2）细胞外表面粘附物：处于包被外而又与包被紧密粘附胞外基质（蛋白多糖、糖蛋白）。细胞表面医学宣教专家讲座第6页

实际上这两层结构界限不清，用钌红染色时，染成一片，不易分辨，所以细胞膜外缘两层复合物整体上称为糖萼。细胞表面医学宣教专家讲座第7页二.细胞表面特征和表面活性脂双层固有特征生物膜所特有表面特征与活性细胞表面医学宣教专家讲座第8页1.脂双层固有特征和活性

如表面物理化学特征、表面张力、界面电动力学活性。

经过对人工膜模型研究取得相关数据。细胞表面医学宣教专家讲座第9页

表面张力是最主要表面活性，脂双层液晶态结构表面能或表面张力是推进生物膜自我组装、形态建成及其运动性基本力量之一。细胞表面医学宣教专家讲座第10页2.生物膜所特有表面特征与活性如:生物膜粘附

生物膜选择性通透

特异受体反应

生物膜中蛋白(载体蛋白、通道蛋白、酶、受体蛋白等）、表面糖萼、胞浆膜骨架复合物都会对生物膜所特有表面特征与活性产生影响。细胞表面医学宣教专家讲座第11页

在考虑膜表面特征同时还要考虑膜其它特征以及细胞生理和代谢调整作用。表面电荷、脂双层厚度、糖萼厚度、压缩系数细胞表面医学宣教专家讲座第12页§2细胞电泳1.质膜表面带电原因

细胞表面存在带电基团，使其带有电荷（固定表面电荷）。大多数动物细胞表面带有静负电荷，糖蛋白上唾液酸羧基是其负电荷主要起源。细胞表面医学宣教专家讲座第13页

细胞表面净负电荷会吸引周围介质中正离子靠近细胞表面。而因扩散作用，这些离子又有远离细胞表面倾向。其结果是，离膜表面越远，离子浓度越稀。所以形成一个垂直于细胞表面电位梯度—双电层总电位。细胞表面医学宣教专家讲座第14页

吸附于细胞表面正离子可分为两层：（1）一层为吸附层：这部分离子紧密排列在膜表面，厚度约为1nm。这部分离子不易于离开细胞表面，并会随细胞而运动。

细胞表面医学宣教专家讲座第15页细胞表面医学宣教专家讲座第16页（2）其外侧一层正离子易于离开膜表面扩散，形成扩散层。细胞表面医学宣教专家讲座第17页

两层离子电荷总和等于细胞表面静负电荷总和。从另一个角度来看，细胞表面固定电荷与吸附层电荷净电荷总和与扩散层电荷性质相反，数量相等。细胞表面医学宣教专家讲座第18页

在外加直流电场作用下，吸附层电荷随细胞一起相对于介质而运动，双电层分离，并产生一个电位差—ζ电位。

ζ电位大小与细胞表面电荷性质和数量相关，并随溶液中离子浓度改变而改变。

ζ电位仅在外加电场作用下细胞运动时才能显现。细胞表面医学宣教专家讲座第19页2.细胞电泳给细胞悬液外加直流电场时,细胞向某一电极移动现象称为细胞电泳。

（1）显微镜法

在光学显微镜下观察悬浮于溶液中细胞在外加电场作用下移动。依据有没有移动判断细胞表面是否带有电荷；依据移动方向判断其电荷性质；依据移动速率测定ζ电位和表面电荷密度；细胞表面医学宣教专家讲座第20页（2）电泳光散射法当光作用于移动粒子（细胞）时，会发生散射，散射光频率对入射光而言有一个小改变，即频移。只要测出频移，可计算出电泳迁移率。细胞表面医学宣教专家讲座第21页3.细胞电泳在生物医学中应用免疫学：（1）淋巴细胞电泳行为与表面特征淋巴细胞电泳迁移率有快慢两个峰，其中快峰细胞含有T细胞表面特征和生物学特点；而慢峰细胞含有B细胞表面特征和生物学特点，所以能够用细胞电泳方法将T、B两种细胞分开。细胞表面医学宣教专家讲座第22页

造成两类淋巴细胞电泳迁移率差异原因是，T细胞表面带有负电荷神经氨酸比B细胞表面多，而带正电和基团则少于B细胞表面。细胞表面医学宣教专家讲座第23页（2）淋巴细胞与抗原识别反应研究当淋巴细胞与抗原接触时，产生淋巴素类物质，其中有些物质能够作用于巨噬细胞表面并使其电泳迁移率变慢。所以细胞电泳可作为检测淋巴细胞免疫反应一个简便工具，在临床上用本法能够预测器官移植效果。细胞表面医学宣教专家讲座第24页病理学（1）细胞表面电荷与其生物学性质关系多数试验证实，癌细胞表面较正常细胞带有更多负电荷，而且其负电荷多少与癌细胞恶性程度、转移能力等成正相关。细胞表面医学宣教专家讲座第25页（2）细胞、血小板表面电荷与血栓形成关系血栓形成中红细胞和血小板凝集起主要作用，因而与红细胞、血小板和血管内皮细胞表面电荷改变有亲密关系。试验表明，这类病人红细胞和血小板电泳迁移率都比健康人要慢。这种变慢是细胞表面电荷降低结果。凡能使表面电荷降低，比如饱和脂肪酸，均可减慢其电泳迁移率并促进红细胞凝集。细胞表面医学宣教专家讲座第26页（3）末梢血细胞电泳图与血液病

健康人末梢血细胞电泳图可看到三个峰，低速-S峰、中速-F峰、高速-R峰。分别相当于白细胞、淋巴细胞、红细胞所在位置。在各种病理条件下，尤其是白细胞异常各种疾病，电泳图发生对应改变。比如：淋巴细胞增多时，F峰显著高于S峰，并向左右扩展。细胞表面医学宣教专家讲座第27页

噬中性粒细胞增多时，S峰显著高于F峰，而慢性粒细胞白血病时电泳迁移率会出现一个新高峰，主要由幼稚细胞所组成。细胞表面医学宣教专家讲座第28页§3细胞粘附一.当细胞靠近于另外细胞或一个固体基质,在适宜条件下,借助物化作用,它们之间可发生粘附。细胞粘附在多细胞生物发育与组织修复过程中形态建成和功效维持上起着非常主要作用。细胞表面医学宣教专家讲座第29页

依据粘附对象不一样，细胞粘附可分为两类：细胞与非细胞表面粘附细胞间粘附粘附过程包括:非特异性相互作用特异性相互作用。细胞表面医学宣教专家讲座第30页非特异性相互作用：

静电、立体空间、VanderWaale等性质相互作用特异性相互作用：

各种粘附因子作用

细胞表面医学宣教专家讲座第31页

细胞粘附能力差异很大，它不但取决粘附细胞本身，还取决于被粘附细胞或基质，影响相互作用原因：细胞或基质类型它们表面特征细胞生理状态和环境条件细胞表面医学宣教专家讲座第32页二.细胞粘附中作用力静电斥力因立体结构稳定性而产生斥力VanderWaale力

细胞表面医学宣教专家讲座第33页

细胞间非特异VanderWaale相互吸引力总是远小于静电斥力和立体稳定性所产生斥力。所以没有某种原因使细胞间斥力减小或使其克服，单靠VanderWaale力不足以发生细胞粘附。细胞表面医学宣教专家讲座第34页

细胞重力、运动、细胞表面一些特化结构以及细胞粘附一些步骤都可成为克服细胞斥力原因。细胞表面医学宣教专家讲座第35页三.细胞粘附过程

细胞粘附是一个复杂生命现象。细胞间粘附或细胞与固体基质间粘附包括各种不一样作用力。在多数情况下，这一过程还包含了粘附因子之间特异性相互作用。尽管它们粘附过程有许多差异，但它们都包括以下几个共同或相同步骤。细胞表面医学宣教专家讲座第36页（1）细胞之间相互靠近

细胞之间欲发生粘附，必先彼此靠近。细胞之间靠近可能在两种情况下发生:一是受液流驱动。血液、淋巴液内细胞均可在液流驱动下彼此靠近。二是细胞主动运动。粘附于基质上细胞可伸出片足，进行阿米巴式运动，从而彼此靠近。电化学梯度常可诱发这种主动运动。细胞表面医学宣教专家讲座第37页（2）克服细胞初始排斥作用当细胞靠近到一定距离，细胞之间将会产生斥力。这种斥力起源于静电相互作用和表面糖链立体稳定性。另外细胞之间液膜也可阻止细胞间接触。克服这些斥力是细胞形成粘附前提。细胞表面医学宣教专家讲座第38页（3）在接触区第一个健形成细胞最初接触部位是斥力最小或者该部位能够产生一个力足以克服细胞之间排斥作用。这个部位可能在微绒毛尖端或片足边缘。一旦细胞在这么一些特殊部位之间发生接触，并形成第一个健，就会对细胞接触起稳定作用。细胞表面医学宣教专家讲座第39页（4）接触区结构改变及其扩展这是细胞粘附中最复杂一步。由第一个健形成，将会触发膜下细胞骨架，从而引发膜分子侧向移动。其结果将造成特异相互作用粘附分子向接触区移动，使接触区扩大。与此同时，那些相互排斥分子将会被挤出接触区。细胞表面医学宣教专家讲座第40页

这两个过程都会使细胞粘附深入加强。上述步骤与细胞骨架运动亲密相关，因而依赖于细胞代谢。特异分子之间相互作用主要借助于VanderWaale力，这种力仅在分子靠得很近时才能起作用。细胞表面医学宣教专家讲座第41页四.细胞粘附影响原因:细胞代谢细胞间接触时间疏水性细胞表面电荷膜分子侧向运动与细胞表面柔韧性细胞表面医学宣教专家讲座第42页五.细胞表面粘附因子（CAMs）

细胞主要经过其表面CAMs与其它细胞或固体基质粘着。不一样CAMs介导不一样类型细胞粘附。细胞表面医学宣教专家讲座第43页1.整合素：

一类主要细胞粘因子。它是由两条非共价键结合透膜肽链α、β组成二聚体，α、β有长胞外部分，都能与细胞外基质（ECM）等配体结合，其中β链有与RGD（精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸）三肽序列结合部位，α胞外有Ca2+结合位点。细胞表面医学宣教专家讲座第44页

两条肽链胞内部分较短，含有与细胞骨架结合位点。这么整合素能结合膜两侧配体分子，因而能在膜两侧之间传递信息。细胞表面医学宣教专家讲座第45页2.钙粘着蛋白家族

这个家族糖蛋白是严格钙依赖性一次跨膜蛋白,这个家族组员超出30个。不一样钙粘着蛋白有50%-60%同源序列，主要是每种钙粘着蛋白有特征性组织分布。了解较多钙粘着蛋白有E-cadherin、N-cadherin和P-cadherin。细胞表面医学宣教专家讲座第46页

钙粘着蛋白由单一跨膜片段，单一胞浆结构区和由四个结构域组成大胞外部分组成。钙粘着蛋白把相同类型细胞紧密粘着在一起。细胞表面医学宣教专家讲座第47页3.选择素家族存在于白细胞、血小板和血管内皮细胞，分别称为L-、P-、E-selectin。这些分子是单一跨膜蛋白。胞外部分含有各种结构域，他们能识别其它细胞表面特殊糖链结构，而且发生Ca依赖结合。选择粘集素介导血循环中炎症和凝血部位白细胞与血管壁暂时性相互作用。细胞表面医学宣教专家讲座第48页4.免疫球蛋白（lg）超家族（lgSF）共同特点是含有数个lg样结构域，这个家族不一样组员含有不一样数目标lg样结构域。大多数lgSF组员存在于淋巴细胞表面，介导淋巴细胞与巨噬细胞、其它淋巴细胞以及靶细胞等参加免疫反应细胞之间特异相互作用，包括免疫反应许多方面。细胞表面医学宣教专家讲座第49页细胞黏附是黏附与去黏附动态改变过程。细胞表面医学宣教专家讲座第50页六.细胞粘着意义细胞表面医学宣教专家讲座第51页(1)心血管疾病

血栓患者红细胞和血小板粘附性显著高于正常人。细胞表面医学宣教专家讲座第52页(2)肿瘤

肿瘤细胞特点之一是侵润和转移。肿瘤细胞转移包含一系列步骤。比如：黑色素瘤向肺转移过程中，细胞首先要脱离原发部位，穿过基膜，进入间质，随即再穿过毛细血管基膜和细胞间隙进入血循环。在血流中，一些瘤细胞可能发生聚集，这些聚集细胞较分散细胞在远隔部位定居可能性大多。细胞表面医学宣教专家讲座第53页

另首先，随血流转运细胞并非在任何组织和器官都能定居并增殖。黑色素瘤在肺