细胞生物学 细胞骨架与细胞运动.ppt

第七章 细胞骨架与细胞运动细胞骨架（cytoskeleton）: 真核细胞质中由蛋白纤维交织形成的立体网架构, 充满细胞质空间，维持细胞的形状并参与细胞的运动微管（microtubule, MT）微丝（microfilament, MF）中间纤维（intermediate filament, IF）第一节 微 管（microtubule, MT）由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空圆柱状结构，存在于细胞质中；动态结构基本功能：细胞器的定位和物质运输组成的细胞器：纤毛、鞭毛、纺锤体、中心体α微管蛋白单体 β微管蛋白单体微管蛋白 位于微管组织中心，影响微管成核、定位及极性等一．组成：微管蛋白（tubulin）异二聚体微管二．形态结构：中空圆柱状结构，13根原纤维围成一周， α和β微管蛋白首尾相接，具有极性有三种存在形式： 单管、二联管和三联管三．微管结合蛋白：（microtubule-associated protein, MAP）结合在微管表面的辅助蛋白结构区域 功能：碱性的微管结合区域 加速微管成核作用；酸性的突出区域 与其他骨架纤维联系主要类型：MAP-1（轴突和树突中）MAP-2（胞体和树突中）tau （只存在 于轴突中）MAP-4（大多数细胞中）神经元 细胞四．微管的组装：ＧＴＰ微管蛋白亚基－ →结合紧密－→组装↓水解ＧＤＰ微管蛋白亚基－ →易脱落 －→解聚微管组装过程：成核期（延迟期）： αβ异二聚体→寡聚体 侧面增加 片状带 合拢 一段微管聚合期（延长期）：聚合速度 大于 解聚速度稳定期 ：聚合速度 等于 解聚速度微管组织中心（microtubule organizing center, MTOCs）l是微管形成的核心位点，微管的组装由此开始，常见的微管组织中心有：中心体、鞭毛基体、动粒。

l都具有γ微管蛋白，形成γ微管蛋白环形复合体，刺激微管核心的形成，包裹微管蛋白的负端，防止微管蛋白的掺入l在空间上提供微管装配的始发区域一) 体外组装:Ø 微管踏车模型和非稳态动力模型Ø 微管组装以非稳态动力模型为主，其中微管蛋白的浓度和GTP 是调节微管组装的物质α和β微管蛋白 370C,有GTP和Mg2+ 微管（二）体内组装： 微管装配的起始点是微管组织中心（中心体、鞭毛 和纤毛基体）微管蛋白环行复合体是集结异二聚体的核心，微管从此生长和延长，它与微管的负端结合，使负端稳定三）影响微管组装和去组装因素组装：370C,有GTP和Mg2+游离GTP-微管蛋白浓度↑紫杉醇α和β微管蛋白 微管解聚：40C↓,或Ca2+↑, 游离GTP-微管蛋白浓度↓秋水仙碱和长春新碱微管的聚合与GTP-微管蛋白浓度呈正比六．微管的功能（一）形成网状支架，支持和维持细胞的形态（二）构成纤毛、鞭毛和中心粒，参与细胞运动纤毛和鞭毛是微管形成的细胞特化结构，是细胞 能收缩的附属物纤毛——短而多；鞭毛——少而长 中心粒：成对出现的圆柱形小体，彼此垂直排列 功能：参与微管蛋白的合成与微管的聚合，与细胞分裂、能量代谢有关。

（三）维持细胞器的定位与分布线粒体的分布与MT平行；游离核糖体位于MT和MF的交叉点上；ER沿微管在细胞质中展开；Gc沿MT向核区牵拉，定位于细胞中央四）参与细胞内物质运输马达蛋白：介导细胞内物质沿细胞骨架运动的蛋白动力蛋白 MT(+) MT(-)驱动蛋白 MT(-) MT(+)肌球蛋白(MF)（五）参与染色体的运动，调节细胞分裂（六）参与细胞内信号传导第二节第二节 微微 丝丝microfilamentmicrofilament , MF , MF一．组成：基本单位——肌动蛋白（actin）（极性：正/负端）6种亚型—— α肌动蛋白 α骨骼肌型肌动蛋白α心肌型肌动蛋白α血管型肌动蛋白β肌动蛋白l γ肌动蛋白 γ细胞质型肌动蛋白l γ肠型肌动蛋白 l 存在方式:球状肌动蛋白（globular actin, G-actin）纤维状肌动蛋白（filamentous actin, F- actin）二．结构： 可弯曲性蛋白纤维，双螺旋结构/单根，具有极性，位于细胞膜内侧——细胞皮质区三．组装： 需ATP和K+、Mg2+存在及适宜的温度成核期 ：三聚体核心生长期 ：正极快于负极（ ATP调节）平衡期 ：形成速度等于解离速度踏车模型影响组装与去组装因素组装： ＡTP和Mg2+ ↑ ，Ｋ+ ↑Ｇ-肌动蛋白浓度↑，鬼笔环肽 Ｇ-肌动蛋白 微丝解聚：Ca2+↑Ｇ-肌动蛋白浓度↓，细胞松弛素B 四．动态调节：五．微丝结合蛋白及其功能：100余种调节肌动蛋白单体→肌动蛋白多聚体→微丝以不同方式与肌动蛋白相结合，形成多种不同的 亚细胞结构，执行不同的功能。

核化蛋白微丝解 聚蛋白单体聚合蛋白六．功能：1．构成细胞支架、维持细胞形态: 细胞皮层：细胞膜下，由微丝和微丝结合蛋白组成网状结构培养的上皮细胞（微丝红色、微管绿色） 微绒毛2．参与肌肉收缩：肌小节—肌原纤维：粗肌丝（肌球蛋白）+ 细肌丝（肌动 蛋白+原肌球蛋白+肌钙蛋白）3．参与细胞分裂：收缩环（大量平行排列、不同极性微丝组成)4．参与细胞内物质运输：与微管一道进行细胞内物质运输肌球蛋白的功能 （a） 运输小泡；(b)运输微丝6．参与细胞内信号转导：可作为某些信息传递的介质5．参与细胞运动：参与细胞的各种运动,如 变形运动,细胞的内吞和外吐等微丝可以两种不同的方式产生运动： Ø 滑动机制，如微丝与肌球蛋白丝相互滑动 Ø 微丝束的聚合和解聚第三节 中间纤维直径介于微丝和微管之间，位于核膜下——核纤层（坚固）， 胞质中——网架结构赋予细胞强大的机械强度，维持细胞的形态结构和功能一．化学组成：至少由50多种异源性纤维状蛋白 组成， 分为六大类具有组织特异性，不同类型细胞含有不同IF通常一种细胞含有一种中间纤维，少数含有2种以上肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF二．形态结构： 长的线性蛋白。

由螺旋化杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（ N端） 尾（C端）部构成•角蛋白keratin • 波形纤维蛋白vimentin• 神经纤维蛋白neurofilament protein三．组装四．组装的动态调节：体内：中间纤维蛋白丝氨酸和苏氨酸的磷酸化 体外：低离子强度和微碱性时明显解聚， 当离子强度和pH恢复生理水平时，装配成中间纤维五．中间纤维结合蛋白及其功能：–使中间纤维交联成束、成网，–把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上–特点：具有细胞特异性六．中间纤维的功能：1．在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 2．提供细胞机械强度作用：比微管、微丝更耐剪切力，变形时不断裂 3．参与细胞连接4．参与细胞内的信息传递与物质运输5．维持细胞核膜稳定，与DNA的复制有关6．与细胞的分化*胞质骨架三种组分的比较*第五节 细胞骨架与疾病一．细胞骨架与肿瘤（一）细胞骨架在肿瘤细胞中的变化：恶性肿瘤细胞的细胞骨架被破坏微管减少甚至缺如肌动蛋白小体的出现——高转移表型（二）微管和微丝与肿瘤化疗长春新碱、秋水仙素（与纺锤体微管蛋白结合）— 抑制细胞增殖（三）中间纤维与肿瘤诊断：1.不同类型的中间纤维严格分布在不同类型的细胞中，用于区分上皮细胞、肌细胞、间质细胞、胶质细胞、神经细胞。

2．细胞出现转化时仍保持原来细胞的特征性中间纤维3．具有与原来组织相关的特异性抗原4．用于区分肿瘤细胞的类型及来源二．细胞骨架蛋白与神经系统疾病阿尔茨海默氏病——大量损伤的神经元纤维（微管蛋白聚集缺陷 信号传递紊乱）三．细胞骨架与遗传性疾病中间纤维增强细胞的强度。