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肌动蛋白的结构与功能.ppt

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    • 肌动蛋白的结构与功能肌动蛋白的结构与功能(The structure and function of actin ) 肌肌动蛋白的蛋白的结构与功能构与功能(The structure and function of actin ) 目录目录 1细胞骨架的概述胞骨架的概述什么是肌什么是肌动蛋白蛋白23肌肌动蛋白的蛋白的结构构肌肌动蛋白的功能蛋白的功能4 一一 细胞骨架胞骨架•细胞骨架胞骨架(cytoskeleton)(cytoskeleton)是由蛋白纤维交织而成的立体网架结构,它充满整个细胞质的空间,与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系,以保持细胞特有的形状并与细胞运动有关微管微管微管是细胞内的主要支架,并为细胞内物质运输指引方向微丝微丝微丝维持细胞形态特征,使细胞能够运动和收缩中间中间中间纤维纤维纤维是起主要支撑作用的细胞骨架成分,使细胞具有张力和抗剪切力 真核细胞中的细胞骨架:红色色表示微微丝,绿色色表示微管微管,蓝色色表示细胞核胞核 •微微丝(microfilament, MF )又称肌肌动蛋蛋白白纤维,,是普遍存在于真核细胞中由肌肌动蛋蛋白白((actin))组成的直径为5~8nm的螺旋状纤维。

      微微丝是由两条肌是由两条肌动蛋白蛋白单链盘绕而成的双螺旋而成的双螺旋结构 二二 什么是肌什么是肌动蛋白蛋白•肌肌动蛋蛋白白((actinactin))是一种中等大小的蛋白质,由375-377个个氨基酸残基组成,并且是由一个大的、高度保守的大的、高度保守的基因编码•它在生物界有广泛的分布,除肌肉组织外,还存在于几乎所有的真核细胞中,如人的脑组织,血小板和多种植物细胞,在很多菌类中也有发现 单体体 由一条多一条多肽链构成的哑铃形分子, 又称球状肌球状肌动蛋白蛋白(globular actin,G-actin),外形类似花生果直径约,分子量为43kDa肌肌动蛋白蛋白多聚体多聚体 肌动蛋白的多聚体形成肌动蛋白丝,称为纤维状肌状肌动蛋白蛋白(fibros actin,F-actin)在电子显微镜下,F-肌动蛋白呈右手双股右手双股螺旋螺旋状,直径为7nm,13个单体形成37nm的半螺距 细胞胞质型型细胞胞质型型肠平滑肌型平滑肌型目前已目前已发现3种肌种肌动蛋白异构体,人有蛋白异构体,人有6种基因型:种基因型:α肌肌动蛋白蛋白β肌肌动蛋白蛋白γ肌肌动蛋白蛋白横横纹肌型肌型心肌型心肌型血管平滑肌型血管平滑肌型 三 肌肌动蛋白的蛋白的结构构•不不同同种种属属的的肌肌动蛋蛋白白一一级结构构变化化很很小小,例如兔﹑牛﹑鸡的骨骼肌的肌动蛋白的氨基酸的顺序完全一样;鱼类肌动蛋白氨基酸的顺序只有3~5个氨基酸和兔肋骨肌不同;牛的骨骼肌和心肌二者的肌动蛋白的差别仅是第298位和第375位两个地方。

      这些些肌肌动蛋蛋白白基基因因显然然是是从从同同一一个个祖祖先先基基因因进化而来 G-肌肌动蛋白的蛋白的结构域构域大大结构域(左)构域(左)包括145-337氨基酸残基;2小小结构域(右)构域(右)包括1-144和338-375氨基酸残基,N末端和C末端都位于小功能域中TextText1 组成成残残基基组成成残残基基组成成残残基基338--3751—32;;70--14433--69145—180;;270--337181--269结构域一构域一结构域二构域二结构域三构域三结构域四构域四组成成残残基基 •当单体肌动蛋白聚合成纤维状肌动蛋白时,需要一定的一定的盐离子离子浓度度•在KCl浓度达到20mmol/L以上时,单体聚合,盐离子最适宜的浓度是50mmol/L~~100mmol/L•聚合速度依赖于肌动蛋白的浓度,约与浓度的立方成正比•当单体肌动蛋白的浓度降到某一浓度时,即使有盐存在,单体也不会聚合 微微丝能被能被组装和去装和去组装装•当单体上结合的是ATP时,就会有较高的相互亲和力,单体趋向于聚合成多聚体,就是组装装•当ATP水解成ADP后,单体亲和力就会下降,多聚体趋向解聚,即是去去组装装。

      •微丝的两端组装速度并不一样正极比负极快上5到10倍•当ATP浓度达一定临界值时,可以观察到正极组装而负极同时去组装的现象,被命为“踏踏车现象象((tread milling) 肌肌动蛋白的踏蛋白的踏车现象象 微微丝的的组装装过程程Ø成核期成核期:: G-肌动蛋白开始聚合,其二聚体不稳定,易水解,只有形成三聚体才稳定,即核心形成Ø延延长期(生期(生长期):期):一旦核心形成,G-肌动蛋白单体快速地在核心两端添加上去Ø平衡期平衡期::微丝延长到一定时期,肌动蛋白掺入微丝的速度与其从微丝上解离的速度达到平衡,此时即进入平衡期,微丝长度基本不变 四四 肌肌动蛋白的功能蛋白的功能 (微(微丝的功能)的功能)(一)构成细胞的支架,(一)构成细胞的支架, 维持细胞形态维持细胞形态 1.微丝参与细胞骨架的形成 2.构成细胞皮层 细胞胞皮皮层(cell cortex)::细胞内大部分微丝集中分布于紧贴质膜下的胞质区域,并有微丝结合蛋白交联成凝胶状的三维网络结构,该区域称为细胞皮层 (二)微丝参与细胞运动(二)微丝参与细胞运动 细胞的各种运胞的各种运动如:如:胞胞质环流、流、变形运形运动、、细胞的吞噬活胞的吞噬活动等都与微等都与微丝有关。

      有关1.1.微丝纤维生长微丝纤维生长 ,使细胞表面突,使细胞表面突出,形成片足;出,形成片足;2.2.在片足与基质在片足与基质接触的位置形成接触的位置形成粘着斑;粘着斑;3.3.在肌球蛋白的在肌球蛋白的作用下微丝纤维作用下微丝纤维滑动;滑动;4.4.解除细胞后方解除细胞后方的粘和点的粘和点 收收缩环:有丝分裂末期,两个即将分离的子细胞内产生收缩环,收缩环由大量平行排列但具有不同极性的微丝组成随着收缩环的收缩,两个子细胞的胞质分离三)微丝参与细胞分裂(三)微丝参与细胞分裂 (四)微丝参与肌肉收缩(四)微丝参与肌肉收缩 •①①肌球蛋白结合肌球蛋白结合ATPATP,引起头部与,引起头部与肌动蛋白纤维分离;肌动蛋白纤维分离;•②②ATPATP水解,引起水解,引起头部与肌动蛋白弱头部与肌动蛋白弱结合;结合; 肌肉收缩的机制肌肉收缩的机制 •③③Pi释放,释放,•④④ADP释放,释放,ATP结合上去,头部与结合上去,头部与肌动蛋白纤维分离肌动蛋白纤维分离 (五)参与细胞内物(五)参与细胞内物(五)参与细胞内物(五)参与细胞内物质运输质运输质运输质运输 微微丝丝在微在微丝结丝结合合蛋白介蛋白介导导下可与微管下可与微管一起一起进进行行细细胞内物胞内物质质运运输输。

      如小鼠黑色素如小鼠黑色素细细胞中黑色素胞中黑色素颗颗粒的粒的运运输输依依赖赖于肌球蛋白于肌球蛋白六)微丝参与细胞内(六)微丝参与细胞内信号转导信号转导微微丝可作可作为某些信息某些信息传递的的介介质::1.细胞外信号 膜下微丝 核膜及核纤层 调控DNA的 复制和转录2.核内的信息也能通过该途径传递到细胞膜 谢谢大家大家! 。

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