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细胞骨架(新版)

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  • 上传时间:2019-04-18
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    • 1、第七章 细胞骨架与细胞运动 (Cytoskeleton and motility),红色荧光显示微丝、绿色显示微管、蓝色显示细胞核,细胞骨架(Cytoskeleton) 是真核细胞中的蛋白质纤维网架体系,它对于维持细胞的形状、细胞的运动、细胞内的物质运输、染色体的分离和细胞的分裂起着重要的作用。,概 述,细胞骨架由以下组分构成 微丝(microfilament) 微管(microtubule) 中间纤维(intemediate filament) 广义的细胞骨架还包括 核骨架(nucleoskeleton) 核纤层(nuclear lamina) 细胞外基质(extracellular matrix) 形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。,第一节 微管(microtubule),一、微管的形态与结构,1.结构 (1)微管蛋白(tubulin) 微管蛋白 微管蛋白 微管蛋白-微管组织中心(MTOC),异二聚体原纤维微管(极性结构),GTP,GTP-GDP,13,13+10,13+10+10,(2)微管 类型 单微管(13) 二联微管(13+10)(纤毛、鞭毛) 三联微管(1

      2、3+10+10)(基体、中心粒),二、微管结合蛋白 microtubule-associated protein,MAP,类型:MAP-1 、MAP-2和tau蛋白,存在于神经细胞。 MAP-4在神经细胞与非神经细胞均存在 。 MAP的主要功能是: 参与微管的装配; 增加微管稳定性或强度。,成核期(nucleation phase)-延迟期(lag phase) 微管蛋白聚合成短的寡聚体(核心) 片状 微管 聚合期(polymerization phase)-延长期(elongation phase) 聚合速度大于解聚速度 稳定期(steady phase): 聚合速度等于解聚速度 (游离管蛋白达到临界浓度),三、微管的装配,微管的体外组装,1972年Weisenberg小鼠分离微管蛋白体外组装,+,-,踏 车,体外微管装配条件:,微管蛋白浓度:需高于临界浓度(1mg/ml); GTP的供应; 离子:Ca2+应尽可能除去, Mg 2+为装配所必需; 温度:37异二聚体装配成微管(0解聚为异二聚体); 最适PH:PH6.9;,微管组织中心 (microtubule organizing

      3、center,MTOC) 是微管装配的起始点,概念:微管在生理状态解聚后重新装配的发生处称为 微管组织中心。 作用:帮助微管装配过程中的成核,使微管从 MTOC开始生长。 微管在体内的装配和去组装在时间和空间上是高度有序的,微管的体内组装,细胞中MTOC的常见部位:着丝粒、成膜体、中心体、鞭毛基体均具有微管组织中心的功能。,The Orientation of Microtubules in a Cell,组装的特点,踏车模型( Tread milling ): ()端,MT装配而延长; ()端,MT解聚而缩短。,影响微管组装的特异性药物,秋水仙素(colchicine) 阻断微管蛋白组装成微管,可破坏纺锤体结构。 紫杉醇(taxol)、重水(D2O)能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。但这种稳定对细胞有害。 注:为行使正常的微管功能,微管处于动态的装配和解聚是其功能正常发挥的基础。,四、微管的功能,(1)构成细胞内网状支架,支持和维持细胞的形态,(3)参与细胞内物质运输及细胞器的迁移与定位,(4)参与染色体运动,调节细胞分裂,(5)参与细胞内信号转导,(2)参与中心粒、纤毛中心体

      4、:、鞭毛的形成,中心体:,中心粒 周围无定形物质,间期:组织胞质微管形成 分裂期:组织形成纺锤体,纤毛(cilia)、鞭毛(flagella),组成: 质膜 顶部 轴丝 微管及相关蛋白 微管: 9组二联管+中央微管(9+2) 相关蛋白: 动力蛋白 连接蛋白 辐射丝 基体 纤毛组织中心( 9组三联管),基体(basal body ),位于鞭毛和纤毛根部称为基体,是鞭毛和纤毛内部微管起源的地方。 其壁由9组三联体微管构成,与中心粒相同。 中心粒和基体均具有自我复制性质。,例:神经元轴突运输的类型及运输模式 色素颗粒的运输,微管依赖性马达蛋白(motor protein) 驱动蛋白(kinesin) 通过结合和水解ATP,向着微管(+)极运输小泡。 动力蛋白( dynein ),第二节 微 丝(microfilament, MF),微丝(microfilament,MF)概念 是由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤维,又称肌动蛋白纤维actin filament。 肌动蛋白类型:根据等电点的不同为3类: 分布于各种肌肉细胞中 和分布于肌细胞和非肌细胞中。,一、微丝概念与化学成分

      5、,二、微丝的结构和组装,1结构 (1)肌动蛋白(actin) * 2个亚基组成 * 极性结构 正端();负端() *存在形式 游离 球状肌动蛋白 (G-actin) 纤维状肌动蛋白(F-actin),(2)微丝 结构:由肌动蛋白单体聚合形成双螺旋,2 组装:,条件: ATP;盐浓度 K+ Mg+ 过程(三个阶段): 成核期 微丝组装的限速过程 生长期 肌动蛋白在核心两端聚合 正端快,负端慢 平衡期 聚合速度与解离速度达到平衡,动态调节:,踏车模型(treadmilling model),三、微丝的功能,(1)构成细胞的支架,维持细胞的形态 微绒毛 应力纤维,(2)参与细胞分裂,细胞分裂中形成收缩环(内含肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维),(3)参与肌肉收缩,由肌原纤维组成,肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝,粗肌丝主要成分是肌球蛋白,细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球 蛋白和肌钙蛋白。,肌肉的组成,(4)参与细胞运动 胞质环流、变形运动、吞噬 (5)参与细胞内物质运输 (6)参与细胞内信号转导,五.药物对微丝的作用,细胞松弛素B(cytochalasin B) 真菌-生物碱 微丝+端结合 鬼笔环肽

      6、(phalloidin) 毒蘑菇(Amanita)-毒素 与聚合的微丝结合 抑制肌动蛋白纤维的解聚,第三节 中间纤维(intermediate filaments,IF),1.概述 形状:类似编织绳 存在部位 细胞核膜下 核纤层 细胞中 围绕核形成篮筐样结构 特性:稳定,2.分类,根据亚单位特性分为六大类 角质蛋白 核纤层蛋白 结蛋白 神经胶质纤维 波形纤维蛋白 神经元纤维,3.中间纤维蛋白结构,头部区 氨基端 尾部区 羧基端 杆状区 310 aa 中心区 (螺旋区) 形成聚合体的关键部位,4.中间纤维的组装,组装: 两个单体形成双股超螺旋 二聚体 两个二聚体形成四聚体 原纤丝 两个四聚体交错排列 原纤维 四个原纤维互相缠绕 中间纤维,5.功能,(1)在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 (2)为细胞提供机械强度支持 (3)参与细胞连接 (4)参与细胞内信息传递及物质运输 (5)维持细胞核膜稳定 (6)参与细胞分化,思考题,1为什么说细胞骨架是细胞内的一种动 态结构。 2在细胞骨架各种纤维系统中的结合蛋 白质有何重要作用。 3细胞骨架和医学有何关系。,重点及难点,重点 1掌握微管、微丝和中间纤维的结构特征和 功能。 难点 1微管体内组装和体外组装的特点 2微丝组装的调节 3微丝结合蛋白的作用,Cytoskeleton 细胞骨架 Microfilament, MF 微丝;microtubule, MT 微管 Intermediate filament, IF 中间纤微 Actin 肌动蛋白 Myosin 肌球蛋白 Tubulin 微管蛋白 Centrosome 中心体 Microtubule organizing center, MTOC 微管组织中心 Microtubule-associated protein, MAP 微管相关蛋白,本章主要词汇,

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