醫(yī)學(xué)生物學(xué) 生命的細(xì)胞基礎(chǔ) 細(xì)胞質(zhì) 線粒體 核糖體 骨架蛋白

1、醫(yī)學(xué)生物學(xué)醫(yī)學(xué)生物學(xué)第一篇 生命的基礎(chǔ) 講師：陳晶 QQ：354275129 email:第二章 生命的細(xì)胞基礎(chǔ)第三節(jié) 細(xì)胞質(zhì)“A Busy Factory”二、 線粒體（mitochondria） 1890年R. Altaman首次發(fā)現(xiàn)線粒體，命名為bioblast，以為它可能是共生于細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立生活的細(xì)菌。 1898年Benda首次將這種顆粒命名為mitochondrion。 1900年發(fā)現(xiàn)線粒體具有氧化作用。 Green（1948）證實(shí)線粒體含所有三羧酸循環(huán)的酶，Kennedy和Lehninger（1949）發(fā)現(xiàn)脂肪酸氧化為CO2的過(guò)程是在線粒體內(nèi)完成的。 Hatefi等（1976）純化了

2、呼吸鏈四個(gè)獨(dú)立的復(fù)合體。Mitchell（19611980）提出了氧化磷酸化的化學(xué)偶聯(lián)學(xué)說(shuō)。形態(tài)：線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形、啞鈴形、星形；還形態(tài)：線狀、粒狀、短桿狀；有的圓形、啞鈴形、星形；還 有分枝狀、環(huán)狀等有分枝狀、環(huán)狀等大?。杭?xì)胞內(nèi)較大的細(xì)胞器。一般直徑：大?。杭?xì)胞內(nèi)較大的細(xì)胞器。一般直徑：0.51.0um;0.51.0um;長(zhǎng)度：長(zhǎng)度： 2-3um 2-3um。數(shù)量數(shù)量:在不同類(lèi)型的細(xì)胞中線粒體的數(shù)目相差很大； 在同一類(lèi)型的細(xì)胞中數(shù)目相對(duì)穩(wěn)定。分布分布:在多數(shù)細(xì)胞中，線粒體均勻分布在整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中； 在某些些細(xì)胞中，線粒體的分布是不均一的。線粒體較多分布在需要ATP的部位(如肌細(xì)胞和

3、精細(xì)胞;或較為集中分布在有較多氧化反應(yīng)底物的區(qū)域，如脂肪滴，因?yàn)橹镜沃杏性S多要被氧化的脂肪。 （一）線粒體的亞微結(jié)構(gòu)線粒體線粒體是由是由雙層單位膜雙層單位膜套疊而成的套疊而成的封閉性膜囊結(jié)構(gòu)封閉性膜囊結(jié)構(gòu)內(nèi)膜與外膜套疊形成囊中之囊內(nèi)膜與外膜套疊形成囊中之囊內(nèi)外膜組成線粒體的支架內(nèi)外膜組成線粒體的支架1、外膜（、外膜（outer membrane）脂類(lèi)：蛋白質(zhì)=1:1孔蛋白（porin）通透性好（ATP、NAD、CoA可自由通過(guò)）蛋白質(zhì)和脂類(lèi)的比例約4:1高度的選擇通透性借助載體蛋白控制內(nèi)外物質(zhì)的交換類(lèi)似細(xì)菌質(zhì)膜2、內(nèi)膜（、內(nèi)膜（inner membrane）基粒：內(nèi)膜和嵴膜基質(zhì)面上許多帶柄的

4、小顆粒。每個(gè)基粒：內(nèi)膜和嵴膜基質(zhì)面上許多帶柄的小顆粒。每個(gè)線粒體約線粒體約10104 410105 5個(gè)。與膜面垂直而規(guī)律排列。個(gè)。與膜面垂直而規(guī)律排列?？扇苄缘目扇苄缘腁TPATP酶（酶（F F1 1) )既既是合成酶又是水解酶是合成酶又是水解酶疏水蛋白（疏水蛋白（F F0 0 ) 70 000) 70 000頭部頭部: : 合成合成ATPATP柄部柄部: : 調(diào)節(jié)質(zhì)子通道調(diào)節(jié)質(zhì)子通道基片：質(zhì)子的通道基片：質(zhì)子的通道對(duì)寡酶素敏感蛋白對(duì)寡酶素敏感蛋白（OSCP)OSCP) 基粒是將呼吸鏈電子傳遞中釋放的能量用于使基粒是將呼吸鏈電子傳遞中釋放的能量用于使ADPADP磷酸化生成磷酸化生成ATPAT

5、P的重要部位的重要部位（ATP合酶復(fù)合體）。合酶復(fù)合體）。 4nm4nm長(zhǎng)長(zhǎng)4.5-5nm4.5-5nm 6-11.5nm 6-11.5nm 高高5-6nm5-6nm 9nm9nm 9nm9nm基粒（基粒（elementary particle）基粒由頭部（基粒由頭部（F1偶聯(lián)因子）、柄部和基片（偶聯(lián)因子）、柄部和基片（F0偶聯(lián)因子）構(gòu)成，偶聯(lián)因子）構(gòu)成，F(xiàn)0嵌入線粒體內(nèi)膜。嵌入線粒體內(nèi)膜。 3. 膜間腔（intermembrane space） 酶、底物、輔助因子外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜膜間腔膜間腔嵴間腔嵴間腔嵴內(nèi)空間嵴內(nèi)空間嵴嵴 基?；＃ˋTP酶）酶）線粒體核糖體線粒體核糖體基質(zhì)基質(zhì)（外腔）（外

6、腔）內(nèi)膜和嵴圍成的腔隙，內(nèi)膜和嵴圍成的腔隙，腔內(nèi)充滿(mǎn)較致密的物腔內(nèi)充滿(mǎn)較致密的物質(zhì)質(zhì)線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)。線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)脂脂 類(lèi)類(lèi)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)酶酶 類(lèi)類(lèi)線粒體線粒體 DNA線粒體線粒體DNA線粒體線粒體 mRNA線粒體線粒體 tRNA線粒體核糖體線粒體核糖體4、脊間腔、脊間腔（interscristal space）蛋白質(zhì)：種類(lèi)蛋白質(zhì)：種類(lèi)多，占干重的多，占干重的6570% 。脂類(lèi)：主要是磷脂，構(gòu)成膜。脂類(lèi)：主要是磷脂，構(gòu)成膜。DNA：一個(gè)分子，多個(gè)：一個(gè)分子，多個(gè)拷貝?？截?。其它成分：水、酶、無(wú)機(jī)離子及維生素等。其它成分：水、酶、無(wú)機(jī)離子及維生素等。（二）線粒體化學(xué)組成16線線 粒粒

7、體體 中中 酶酶 的的 分分 布布線粒體中約有線粒體中約有120種酶種酶線粒體主要酶的分布線粒體主要酶的分布部部 位位酶酶 的的 名名 稱(chēng)稱(chēng)外外 膜膜單胺氧化酶、犬尿氨酸羥化酶、單胺氧化酶、犬尿氨酸羥化酶、NADH-細(xì)胞色素細(xì)胞色素C還原酶、還原酶、脂類(lèi)代謝有關(guān)的酶（?；o酶脂類(lèi)代謝有關(guān)的酶（酰基輔酶A合成酶、脂肪酸激酶等）合成酶、脂肪酸激酶等）特征酶：特征酶：?jiǎn)伟费趸竼伟费趸改つ?間間 隙隙腺苷酸激酶、核苷酸激酶、二磷酸激酶、亞硫酸氧化酶腺苷酸激酶、核苷酸激酶、二磷酸激酶、亞硫酸氧化酶特征酶：特征酶：腺苷酸激酶腺苷酸激酶內(nèi)內(nèi) 膜膜細(xì)胞色素氧化酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、琥珀酸脫氫酶

8、、NADH脫氫酶、肉堿酰脫氫酶、肉堿?；D(zhuǎn)移酶、基轉(zhuǎn)移酶、 -羥丁酸和羥丁酸和 -羥丙酸脫氫酶、丙酮酸氧化酶、羥丙酸脫氫酶、丙酮酸氧化酶、ATP合成酶系、腺嘌呤核苷酸載體。合成酶系、腺嘌呤核苷酸載體。特征酶：特征酶：細(xì)胞色素（細(xì)胞色素（c）氧化酶、琥珀酸脫氫酶）氧化酶、琥珀酸脫氫酶基基 質(zhì)質(zhì)檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、蘋(píng)果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫檸檬酸合成酶、烏頭酸酶、蘋(píng)果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶、延胡索酸酶、谷氨酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、酶、延胡索酸酶、谷氨酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶復(fù)合體、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、蛋白質(zhì)和核酸合成酶系、脂肪酸氧天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、蛋白質(zhì)和核酸合成酶系、脂肪酸氧化酶系化

9、酶系特征酶：特征酶：蘋(píng)果酸脫氫酶蘋(píng)果酸脫氫酶氧化還原酶氧化還原酶 37%水解酶水解酶 9%連接酶連接酶 10%生命活動(dòng)中生命活動(dòng)中95%的能量來(lái)自線粒體的能量來(lái)自線粒體細(xì)胞的細(xì)胞的動(dòng)力工廠。動(dòng)力工廠。線粒體是糖、脂肪、氨基酸等能源物質(zhì)最終氧化釋線粒體是糖、脂肪、氨基酸等能源物質(zhì)最終氧化釋放能量的放能量的場(chǎng)所場(chǎng)所細(xì)胞氧化細(xì)胞氧化（cellular oxidation） 。：細(xì)胞：細(xì)胞氧化過(guò)程中，要消耗氧化過(guò)程中，要消耗O2釋放釋放CO2和和H2O細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸（cellular respiration）。（三）線粒體的功能19u線粒體是線粒體是細(xì)胞核以外惟一含細(xì)胞核以外惟一含DNA的細(xì)胞器的細(xì)

10、胞器，具有，具有獨(dú)獨(dú)立合成蛋白質(zhì)立合成蛋白質(zhì)的能力，但一定程度上受細(xì)胞核的控的能力，但一定程度上受細(xì)胞核的控制，因此線粒體是具有半自主性的細(xì)胞器制，因此線粒體是具有半自主性的細(xì)胞器。u線粒體共有線粒體共有37個(gè)基因，均應(yīng)用于線粒體自己。人類(lèi)個(gè)基因，均應(yīng)用于線粒體自己。人類(lèi)的的mtDNA主要編碼線粒體的主要編碼線粒體的tRNA 、mRNA和一些線和一些線粒體蛋白質(zhì)。粒體蛋白質(zhì)。 u線粒體的大多數(shù)酶和蛋白質(zhì)仍由核線粒體的大多數(shù)酶和蛋白質(zhì)仍由核DNA編碼合成之編碼合成之后，轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體。后，轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體。（四）線粒體的半自主性20線粒體線粒體DNA的形態(tài)結(jié)構(gòu)的形態(tài)結(jié)構(gòu)mtDNA為雙鏈結(jié)構(gòu)。為雙鏈結(jié)構(gòu)

11、。 根據(jù)兩條鏈轉(zhuǎn)錄根據(jù)兩條鏈轉(zhuǎn)錄RNA在在CsCl中密度不同，分為重鏈中密度不同，分為重鏈(heavy strand, H) 和輕鏈和輕鏈(light strand, L)。 兩條鏈編碼不同的基因。兩條鏈編碼不同的基因。 mtDNA環(huán)狀形態(tài)，核環(huán)狀形態(tài)，核DNA鏈狀。鏈狀。 mtDNA裸露，不與組蛋白結(jié)合。裸露，不與組蛋白結(jié)合。（五）線粒體與疾病 21三、 核糖體（ribosome）游離在細(xì)胞溶膠中游離核糖體（free ribosome）連接在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上附著核糖體（attached ribosome）細(xì)胞內(nèi)將氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所(分泌性蛋白和細(xì)胞自身結(jié)構(gòu)蛋白)2.結(jié)構(gòu)：由和蛋白質(zhì)組成，無(wú)膜

12、包裹1.形態(tài)：橢圓形的粒狀小體4.功能：3.分類(lèi)多個(gè)核糖體有mRNA串起來(lái)合成蛋白多核糖體（polyribosome）四、細(xì)胞的支持和運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器（一）細(xì)胞骨架 （cytoskeleton） 蛋白纖維構(gòu)成的網(wǎng)架蛋白纖維構(gòu)成的網(wǎng)架體系。體系。廣義：核骨架、核纖層和細(xì)廣義：核骨架、核纖層和細(xì)胞外基質(zhì)，形成貫穿于細(xì)胞外基質(zhì)，形成貫穿于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞外的胞核、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞外的一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狹義：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狹義：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 微管主要分布在核周?chē)?，呈放射狀向胞質(zhì)四周擴(kuò)散。微管主要分布在核周?chē)史派錉钕虬|(zhì)四周擴(kuò)散。 微絲主要分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)。微絲主要分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)

13、。 中間纖維分布在整個(gè)細(xì)胞中。中間纖維分布在整個(gè)細(xì)胞中。 MicrotubuleMicrofilamentIntermediate filament1. 微 管上世紀(jì)50年代，首次在超薄切片中觀察到微管(microtubule ) 。(a) 腦細(xì)胞微管的電鏡照片(b) 微管橫截面的電鏡照片 (c) 微管縱切面模式圖1） 微管微管的結(jié)構(gòu)與組成的結(jié)構(gòu)與組成 微管的外徑微管的外徑24nm，管壁厚度約，管壁厚度約5nm，跨越細(xì)胞，跨越細(xì)胞的整個(gè)長(zhǎng)度或?qū)挾?。的整個(gè)長(zhǎng)度或?qū)挾取?管壁由縱向排列的管壁由縱向排列的13條原纖維構(gòu)成。條原纖維構(gòu)成。 原纖維原纖維由由 , 微管蛋白球狀亞基組成的異二聚體微管蛋白球

14、狀亞基組成的異二聚體裝配而成。裝配而成。每個(gè)裝配單位一端是每個(gè)裝配單位一端是微管蛋白，另一端是微管蛋白，另一端是微管蛋白。微管蛋白。所以原纖維不對(duì)稱(chēng)。所以原纖維不對(duì)稱(chēng)。微管在細(xì)胞中的存在形式微管在細(xì)胞中的存在形式單管：細(xì)胞質(zhì)微管，單管：細(xì)胞質(zhì)微管，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。三聯(lián)管：三聯(lián)管：13+10+10存在于中心粒、基體，存在于中心粒、基體，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。穩(wěn)定。131310131010二聯(lián)管：二聯(lián)管：13+10見(jiàn)于特化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)見(jiàn)于特化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)纖毛和鞭毛的軸絲內(nèi)。纖毛和鞭毛的軸絲內(nèi)。結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。2）微管）微管結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 微管結(jié)合蛋白微管結(jié)合蛋白( microtubule

15、 associated protein, MAP ) 結(jié)合在微管表面的一種輔助蛋白結(jié)合在微管表面的一種輔助蛋白 (accessory proteins)，提高微管的穩(wěn)定性；改變其剛性或影響組裝速率；介導(dǎo)提高微管的穩(wěn)定性；改變其剛性或影響組裝速率；介導(dǎo)微管與其他細(xì)胞器的連接。微管與其他細(xì)胞器的連接。 MAP 具有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域具有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 ( domain ) 一個(gè)結(jié)構(gòu)域結(jié)合到微管蛋白側(cè)面，加速微管的成核。一個(gè)結(jié)構(gòu)域結(jié)合到微管蛋白側(cè)面，加速微管的成核。 另一個(gè)結(jié)構(gòu)域從微管蛋白表面向外延伸，與其他骨架纖維連接。另一個(gè)結(jié)構(gòu)域從微管蛋白表面向外延伸，與其他骨架纖維連接。 MAP1, MAP2, Tau

16、只存在于神經(jīng)元細(xì)胞。只存在于神經(jīng)元細(xì)胞。 MAP4 廣泛分布在哺乳動(dòng)物非神經(jīng)元細(xì)胞中。廣泛分布在哺乳動(dòng)物非神經(jīng)元細(xì)胞中。*結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)中在結(jié)構(gòu)和功能上相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域。神經(jīng)細(xì)胞中的神經(jīng)細(xì)胞中的MAPs MAP2 有有3個(gè)微管蛋白結(jié)個(gè)微管蛋白結(jié)合位點(diǎn)，彼此分開(kāi)，與微合位點(diǎn)，彼此分開(kāi)，與微管壁的管壁的3個(gè)不同微管蛋白個(gè)不同微管蛋白亞基結(jié)合。亞基結(jié)合。 MAP2 的尾部向外伸出，的尾部向外伸出，擁有較長(zhǎng)的突出結(jié)構(gòu)域，擁有較長(zhǎng)的突出結(jié)構(gòu)域，以便與其他骨架纖維相互以便與其他骨架纖維相互作用。作用。 突出結(jié)構(gòu)域的長(zhǎng)度決定微管突出結(jié)構(gòu)域的長(zhǎng)度決定微管束中微管的間距。束中微管的間距。突出結(jié)構(gòu)域突出結(jié)構(gòu)域神經(jīng)細(xì)胞

17、中的神經(jīng)細(xì)胞中的 MAPs MAP2 有有3個(gè)微管蛋白結(jié)合個(gè)微管蛋白結(jié)合位點(diǎn)，彼此分開(kāi)，與微管壁位點(diǎn)，彼此分開(kāi)，與微管壁的的3個(gè)不同微管蛋白亞基結(jié)個(gè)不同微管蛋白亞基結(jié)合。合。 MAP2 的尾部向外伸出，擁的尾部向外伸出，擁有較長(zhǎng)的突出結(jié)構(gòu)域，以便有較長(zhǎng)的突出結(jié)構(gòu)域，以便與其他骨架纖維相互作用。與其他骨架纖維相互作用。 Tau 擁有較短的突出結(jié)構(gòu)域。擁有較短的突出結(jié)構(gòu)域。 細(xì)胞過(guò)量表達(dá)細(xì)胞過(guò)量表達(dá)MAP2, Tau MAP2 過(guò)量表達(dá)的細(xì)胞，保持過(guò)量表達(dá)的細(xì)胞，保持有較寬空間的微管束。有較寬空間的微管束。 Tau 過(guò)量表達(dá)，形成包裹得更過(guò)量表達(dá)，形成包裹得更緊密的微管束。緊密的微管束。3）微管）

18、微管的裝配與動(dòng)力學(xué)的裝配與動(dòng)力學(xué) 微管在正常情況下裝配和去裝配，以適應(yīng)細(xì)胞在不微管在正常情況下裝配和去裝配，以適應(yīng)細(xì)胞在不同時(shí)間的變化需要。同時(shí)間的變化需要。 微管的裝配分為三個(gè)時(shí)期微管的裝配分為三個(gè)時(shí)期 成核期成核期 ( nucleation phase ) , 微管蛋白聚合，形成一個(gè)短的寡聚體微管蛋白聚合，形成一個(gè)短的寡聚體/ /核心。核心。 聚合期聚合期( polymerization phase ) , 微管蛋白異二聚體不斷加到微管正端，使微管延長(zhǎng)。微管蛋白異二聚體不斷加到微管正端，使微管延長(zhǎng)。 穩(wěn)定期穩(wěn)定期( steady state phase ) 游離微管蛋白水平下降，裝配與去裝

19、配達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。游離微管蛋白水平下降，裝配與去裝配達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。微管微管裝配的起始點(diǎn)是裝配的起始點(diǎn)是微管組織中心微管組織中心 在體內(nèi)，微管的成核和組織在體內(nèi)，微管的成核和組織過(guò)程與一些特異的結(jié)構(gòu)相關(guān)，過(guò)程與一些特異的結(jié)構(gòu)相關(guān)，這些結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為微管組織中這些結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為微管組織中心心 ( microtubule-organizing center, MTOC ) 。 MTOC 是微管裝配的起始點(diǎn)是微管裝配的起始點(diǎn)控制微管的數(shù)目、極性控制微管的數(shù)目、極性控制組成微管壁的原纖維數(shù)目控制組成微管壁的原纖維數(shù)目控制微管組裝的時(shí)間和地點(diǎn)控制微管組裝的時(shí)間和地點(diǎn) 常見(jiàn)微管組織中心常見(jiàn)微管組織中心 間期細(xì)胞：中心

20、體（動(dòng)態(tài)間期細(xì)胞：中心體（動(dòng)態(tài)微管）微管） 鞭毛、纖毛細(xì)胞：基體鞭毛、纖毛細(xì)胞：基體 ，永久性結(jié)構(gòu)永久性結(jié)構(gòu)中心體中心體 (centrosome) 在動(dòng)物細(xì)胞中，細(xì)胞骨架微在動(dòng)物細(xì)胞中，細(xì)胞骨架微管一般與中心體結(jié)合，組成管一般與中心體結(jié)合，組成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。 含有含有2個(gè)桶狀的中心粒個(gè)桶狀的中心粒 由由9組三聯(lián)管構(gòu)成組三聯(lián)管構(gòu)成 成對(duì)的中心粒垂直排列，成對(duì)的中心粒垂直排列，包埋在中心粒旁物質(zhì)包埋在中心粒旁物質(zhì)( pericentriolar material, PCM )中。中。經(jīng)過(guò)復(fù)制的經(jīng)過(guò)復(fù)制的2對(duì)中心粒對(duì)中心粒微管的成核作用微管的成核作用 -環(huán)形蛋白復(fù)合體環(huán)形蛋白復(fù)合體 (

21、- Tubulin ring complex,-TuRC ) 螺旋化排列的螺旋化排列的13個(gè)個(gè)微管蛋白亞微管蛋白亞基組成一個(gè)開(kāi)放的環(huán)狀模板，基組成一個(gè)開(kāi)放的環(huán)狀模板，在在模板上第一列模板上第一列微管蛋白二聚體微管蛋白二聚體組裝形成組裝形成-TuRC，與微管具有相，與微管具有相同直徑。同直徑。微管生長(zhǎng)時(shí)，正端以開(kāi)口片微管生長(zhǎng)時(shí)，正端以開(kāi)口片狀存在，結(jié)合狀存在，結(jié)合GTP的二聚體的二聚體添加其上。添加其上。 快速生長(zhǎng)階段，微管蛋白二快速生長(zhǎng)階段，微管蛋白二聚體添加速率快于微管蛋白聚體添加速率快于微管蛋白上上GTP水解的速率。微管末水解的速率。微管末端形成端形成GTP帽，有利于添加帽，有利于添加更多

22、的亞基使微管生長(zhǎng)。但更多的亞基使微管生長(zhǎng)。但帶有開(kāi)放末端的微管會(huì)產(chǎn)生帶有開(kāi)放末端的微管會(huì)產(chǎn)生自發(fā)反應(yīng)，導(dǎo)致管口閉合。自發(fā)反應(yīng)，導(dǎo)致管口閉合。管口閉合，迫使結(jié)合的管口閉合，迫使結(jié)合的GTP水解，改變微管蛋白二聚體水解，改變微管蛋白二聚體的構(gòu)像。的構(gòu)像。 當(dāng)原纖維向外翻卷并發(fā)生級(jí)當(dāng)原纖維向外翻卷并發(fā)生級(jí)聯(lián)去組裝時(shí)，聯(lián)去組裝時(shí)，GTP水解形成水解形成的張力被釋放。的張力被釋放。微管特異性藥物微管特異性藥物秋水仙素秋水仙素(colchicine) (colchicine) 阻斷微管蛋白組裝成微阻斷微管蛋白組裝成微管，可破壞紡錘體結(jié)構(gòu)。管，可破壞紡錘體結(jié)構(gòu)。紫杉酚紫杉酚(taxol)(taxol)能促進(jìn)

23、微管的裝配能促進(jìn)微管的裝配, ,并使已形成并使已形成的微管穩(wěn)定。的微管穩(wěn)定。為行使正常的微管功能為行使正常的微管功能, ,微管動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性是微管動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性是其功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)。其功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)?；?體位于鞭毛和纖毛根部的結(jié)構(gòu)ATP酶酶 纖毛和鞭纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力毛的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力4）微管）微管功能功能維持維持細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞形態(tài)細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸（細(xì)胞內(nèi)囊泡運(yùn)動(dòng)）運(yùn)輸（細(xì)胞內(nèi)囊泡運(yùn)動(dòng)）細(xì)胞運(yùn)動(dòng)（鞭毛、纖毛）細(xì)胞運(yùn)動(dòng)（鞭毛、纖毛）細(xì)胞器位移（中心粒、紡錘絲）細(xì)胞器位移（中心粒、紡錘絲）細(xì)胞體動(dòng)力蛋白胞質(zhì)動(dòng)力蛋白復(fù)合物驅(qū)動(dòng)蛋白驅(qū)動(dòng)蛋白受體轉(zhuǎn)運(yùn)泡軸突末端胞質(zhì)動(dòng)力蛋白驅(qū)動(dòng)向負(fù)極運(yùn)輸胞質(zhì)動(dòng)

24、力蛋白驅(qū)動(dòng)向負(fù)極運(yùn)輸2. 微絲（微絲（microfilament）1）結(jié)構(gòu)和組分）結(jié)構(gòu)和組分 微絲是由肌動(dòng)蛋白單體（常稱(chēng)作微絲是由肌動(dòng)蛋白單體（常稱(chēng)作G-肌動(dòng)蛋白）組成的多聚體，直肌動(dòng)蛋白）組成的多聚體，直徑約徑約8nm。 肌動(dòng)蛋白單體由肌動(dòng)蛋白單體由2個(gè)亞基構(gòu)成，個(gè)亞基構(gòu)成，每一亞基含有每一亞基含有375個(gè)氨基酸殘基。個(gè)氨基酸殘基。 肌動(dòng)蛋白單體有肌動(dòng)蛋白單體有 ATP ADP、Mg2+和和K+ Na+以及肌球蛋白的結(jié)以及肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。合位點(diǎn)。肌動(dòng)蛋白纖維的冷凍蝕刻電鏡照片肌動(dòng)蛋白纖維的冷凍蝕刻電鏡照片雙股螺旋結(jié)構(gòu)雙股螺旋結(jié)構(gòu) 每個(gè)每個(gè)肌動(dòng)蛋白亞基都有極性，并且肌動(dòng)蛋白纖肌動(dòng)蛋白亞基都

25、有極性，并且肌動(dòng)蛋白纖維中所有的亞基均指向同一方向，所以整條微維中所有的亞基均指向同一方向，所以整條微絲都有極性。絲都有極性。2）肌動(dòng)蛋白微絲組裝 成核期成核期/延遲期延遲期 成核作用發(fā)生在質(zhì)膜下，由成核作用發(fā)生在質(zhì)膜下，由 ARP2/3 復(fù)合物催化，復(fù)合物催化，是微絲組裝的限是微絲組裝的限速過(guò)程，剛形成的二聚體易水解，形成三聚體核心才穩(wěn)定；速過(guò)程，剛形成的二聚體易水解，形成三聚體核心才穩(wěn)定； 聚合期聚合期 球狀肌動(dòng)蛋白快速地在核心兩端聚合；正端是快速增長(zhǎng)端，負(fù)端是球狀肌動(dòng)蛋白快速地在核心兩端聚合；正端是快速增長(zhǎng)端，負(fù)端是緩慢增長(zhǎng)端。一端添加單體的速率是另一端的緩慢增長(zhǎng)端。一端添加單體的速率是

26、另一端的510倍；倍； 平衡期平衡期 肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白-ATP 亞基傾向于添加到纖維的正端，而肌動(dòng)蛋白亞基傾向于添加到纖維的正端，而肌動(dòng)蛋白-ADP 傾向于離開(kāi)纖維的負(fù)端；聚合與解聚達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。傾向于離開(kāi)纖維的負(fù)端；聚合與解聚達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。3）微絲）微絲的功能的功能 構(gòu)成細(xì)胞支架并維持細(xì)胞的形態(tài)構(gòu)成細(xì)胞支架并維持細(xì)胞的形態(tài) 參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng) 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂 肌肉收縮肌肉收縮 細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸 受精與細(xì)胞受精與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞內(nèi)信號(hào)傳遞構(gòu)成構(gòu)成細(xì)胞支架并維持細(xì)胞的形態(tài)細(xì)胞支架并維持細(xì)胞的形態(tài)每根微絨毛含有25根微絲，通過(guò)絨毛蛋白和絲束蛋白將微絲交聯(lián)成束，使其保持高度有序的排列。

27、參與參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)細(xì)胞運(yùn)動(dòng) 巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞含有豐富的微絲，通過(guò)與微、白細(xì)胞含有豐富的微絲，通過(guò)與微絲結(jié)合蛋白的相互作用，使細(xì)胞表面形成凸起，絲結(jié)合蛋白的相互作用，使細(xì)胞表面形成凸起，如絲足、片足如絲足、片足。 參與參與細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂 有絲分裂有絲分裂后、末后、末期，質(zhì)膜下的微期，質(zhì)膜下的微絲在肌球蛋白的絲在肌球蛋白的作用下，形成帶作用下，形成帶狀束狀束收縮環(huán)，收縮環(huán)，導(dǎo)致細(xì)胞一分為導(dǎo)致細(xì)胞一分為二。二。 參與參與肌肉收縮肌肉收縮 肌細(xì)胞（纖維）由肌細(xì)胞（纖維）由數(shù)百個(gè)肌原纖維組數(shù)百個(gè)肌原纖維組成。成。 每根肌原纖維由細(xì)每根肌原纖維由細(xì)肌絲和粗肌絲重疊肌絲和粗肌絲重疊而形成。而形成。

28、骨胳肌收縮的基骨胳肌收縮的基本結(jié)構(gòu)單位本結(jié)構(gòu)單位肌小節(jié)肌小節(jié)骨骼肌骨骼肌肌束肌束肌纖維肌纖維細(xì)胞核細(xì)胞核肌鞘肌鞘肌原纖維肌原纖維肌節(jié)肌節(jié)肌球蛋白肌球蛋白分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)頭頭頸頸尾尾由一對(duì)重鏈和兩對(duì)輕鏈組成：由一對(duì)重鏈和兩對(duì)輕鏈組成：成對(duì)的重鏈由一個(gè)桿狀尾部和一對(duì)球狀頭部組成，成對(duì)的重鏈由一個(gè)桿狀尾部和一對(duì)球狀頭部組成，尾部的兩條多肽鏈部分互相纏繞形成卷曲螺旋。尾部的兩條多肽鏈部分互相纏繞形成卷曲螺旋。每根粗絲由幾百個(gè)肌球蛋白每根粗絲由幾百個(gè)肌球蛋白(myosin)分子組成。分子組成。粗肌絲和細(xì)肌絲粗肌絲和細(xì)肌絲肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白 肌鈣蛋白肌鈣蛋白 原肌球蛋白原肌球蛋白粗絲的中央由肌球蛋白分子相對(duì)

29、的尾部組成。粗絲的中央由肌球蛋白分子相對(duì)的尾部組成。由于組成粗絲的肌球蛋白分子的交錯(cuò)位置，由于組成粗絲的肌球蛋白分子的交錯(cuò)位置，肌球蛋白的頭部在每根粗絲的末端突出。肌球蛋白的頭部在每根粗絲的末端突出。在肌肉收縮過(guò)程中肌節(jié)的縮短在肌肉收縮過(guò)程中肌節(jié)的縮短 I 帶僅含細(xì)肌絲；帶僅含細(xì)肌絲；H 區(qū)區(qū)只含粗肌絲；只含粗肌絲；H 區(qū)兩側(cè)區(qū)兩側(cè)的的 A 帶代表重疊區(qū)域，帶代表重疊區(qū)域，含有粗肌絲和細(xì)肌絲。含有粗肌絲和細(xì)肌絲。 肌節(jié)在肌肉松弛與收縮狀肌節(jié)在肌肉松弛與收縮狀態(tài)中的差別。態(tài)中的差別。 在收縮過(guò)程中，肌球蛋在收縮過(guò)程中，肌球蛋白交聯(lián)橋與周?chē)募?xì)肌白交聯(lián)橋與周?chē)募?xì)肌絲接觸，細(xì)肌絲被迫向絲接觸，細(xì)肌

30、絲被迫向肌節(jié)中央滑動(dòng)。肌節(jié)中央滑動(dòng)。 交聯(lián)橋非同步活動(dòng)，以致交聯(lián)橋非同步活動(dòng)，以致在任意時(shí)刻都只有一部分在任意時(shí)刻都只有一部分處于活動(dòng)狀態(tài)。處于活動(dòng)狀態(tài)。在肌肉收縮過(guò)程中肌節(jié)的縮短在肌肉收縮過(guò)程中肌節(jié)的縮短 松弛和收縮的肌節(jié)松弛和收縮的肌節(jié)縱切面的電鏡照片?？v切面的電鏡照片。 顯示由于細(xì)肌絲向顯示由于細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑動(dòng)，使肌節(jié)中央滑動(dòng)，使H 區(qū)消失。區(qū)消失。肌肉收縮的分子基礎(chǔ)肌肉收縮的分子基礎(chǔ) +-+-參與參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸肌球蛋白肌球蛋白Va驅(qū)動(dòng)蛋白驅(qū)動(dòng)蛋白色素顆粒色素顆粒微管微管微絲微絲細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞內(nèi)信號(hào)傳遞 細(xì)胞細(xì)胞表面的受體受到外界信號(hào)作用，誘導(dǎo)細(xì)表面的受體受

31、到外界信號(hào)作用，誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)膜下的肌動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)改變，從而啟動(dòng)胞內(nèi)胞質(zhì)膜下的肌動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)改變，從而啟動(dòng)胞內(nèi)激酶變化的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。激酶變化的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。3. 中中 間間 纖纖 維維 ( intermediate filament, IF ) 直徑約直徑約10nm的實(shí)心纖維。的實(shí)心纖維。 存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。 是最堅(jiān)韌持久的細(xì)胞骨架成是最堅(jiān)韌持久的細(xì)胞骨架成分。分。1）中間）中間纖維纖維的類(lèi)型和分布的類(lèi)型和分布 IF 是一類(lèi)形態(tài)上非常相似，而化學(xué)組成上有是一類(lèi)形態(tài)上非常相似，而化學(xué)組成上有明顯差異的蛋白質(zhì)。根據(jù)其組織分布、生化、明顯差異的蛋白質(zhì)。根據(jù)其組織分布、生化、遺傳及

32、免疫學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分為六大類(lèi)。遺傳及免疫學(xué)標(biāo)準(zhǔn)分為六大類(lèi)。 角蛋白角蛋白 結(jié)蛋白結(jié)蛋白 膠質(zhì)原纖維酸性蛋白膠質(zhì)原纖維酸性蛋白 波形纖維蛋白波形纖維蛋白 神經(jīng)纖絲蛋白神經(jīng)纖絲蛋白 核纖層蛋白核纖層蛋白( lamin )中間纖維的類(lèi)型中間纖維的類(lèi)型IF蛋白蛋白序列類(lèi)型序列類(lèi)型 主要組織分布主要組織分布酸性角蛋白酸性角蛋白I 上皮上皮 中性中性/堿性角蛋白堿性角蛋白II 上皮上皮 波形蛋白波形蛋白 III 間充質(zhì)細(xì)胞間充質(zhì)細(xì)胞結(jié)蛋白結(jié)蛋白 III 肌肉肌肉外周蛋白外周蛋白膠質(zhì)原纖維酸性蛋白膠質(zhì)原纖維酸性蛋白IIIIII外周神經(jīng)元外周神經(jīng)元神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 神經(jīng)絲蛋白神經(jīng)絲蛋白(NF-L, M, H)

33、IV 中樞神經(jīng)元和外周神經(jīng)中樞神經(jīng)元和外周神經(jīng)核纖層蛋白核纖層蛋白 (lamin) (Lamin A,B,C)V 所有細(xì)胞類(lèi)型（核被膜）所有細(xì)胞類(lèi)型（核被膜） NestinVI 神經(jīng)干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞A 角蛋白角蛋白 人類(lèi)上皮細(xì)胞有人類(lèi)上皮細(xì)胞有20余種不同的角蛋白，分為余種不同的角蛋白，分為和和兩類(lèi)兩類(lèi) 角蛋白又稱(chēng)胞質(zhì)角蛋白，分布于體表、體腔的上角蛋白又稱(chēng)胞質(zhì)角蛋白，分布于體表、體腔的上皮細(xì)胞中。皮細(xì)胞中。 角蛋白為頭發(fā)、指甲等堅(jiān)韌結(jié)構(gòu)所具有。角蛋白為頭發(fā)、指甲等堅(jiān)韌結(jié)構(gòu)所具有。 根據(jù)組成氨基酸的不同，也可分為根據(jù)組成氨基酸的不同，也可分為 酸性角蛋白酸性角蛋白(I型型) 中性中性/堿性角蛋白

34、堿性角蛋白(II型型)B 波形波形纖維蛋白纖維蛋白 存在于間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層來(lái)源的細(xì)胞。存在于間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層來(lái)源的細(xì)胞。 波形蛋白一端與核膜相連，另一端與細(xì)胞表面波形蛋白一端與核膜相連，另一端與細(xì)胞表面處的橋粒或半橋粒相連，將細(xì)胞核和細(xì)胞器維處的橋?；虬霕蛄Ｏ噙B，將細(xì)胞核和細(xì)胞器維持在特定的空間。持在特定的空間。C 結(jié)蛋白結(jié)蛋白 存在于肌肉細(xì)胞，又稱(chēng)骨骼蛋白。存在于肌肉細(xì)胞，又稱(chēng)骨骼蛋白。 主要功能主要功能: 使肌纖維連在一起。使肌纖維連在一起。D 膠質(zhì)原纖維膠質(zhì)原纖維酸性蛋白酸性蛋白 存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和周?chē)窠?jīng)的許旺細(xì)存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和周?chē)窠?jīng)的許旺細(xì)胞，主要起支撐作用。胞，

35、主要起支撐作用。E 神經(jīng)絲蛋白神經(jīng)絲蛋白 由三種分子量不同的多肽組成的異聚體。由三種分子量不同的多肽組成的異聚體。 NF-L ( low,6070KD ) NF-M ( medium ,105110KD ) NF-H ( heavy,135150KD ) 功能：提供彈性使神經(jīng)纖維易于伸展、防止斷裂。功能：提供彈性使神經(jīng)纖維易于伸展、防止斷裂。 2） 中間中間纖維的纖維的裝配裝配3）中間）中間纖維的功能纖維的功能在在細(xì)胞內(nèi)形成完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)形成完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)為為細(xì)胞提供機(jī)械支持細(xì)胞提供機(jī)械支持參與參與細(xì)胞連接細(xì)胞連接參與參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞及物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)信息傳遞及物質(zhì)運(yùn)輸維持維持細(xì)

36、胞核膜穩(wěn)定細(xì)胞核膜穩(wěn)定參與參與細(xì)胞分化細(xì)胞分化在在細(xì)胞內(nèi)形成完整細(xì)胞內(nèi)形成完整的網(wǎng)狀的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)骨架系統(tǒng) 中間中間纖維在靠近核區(qū)域多次分支，且與核纖層相纖維在靠近核區(qū)域多次分支，且與核纖層相連，整個(gè)纖維網(wǎng)架穿過(guò)胞質(zhì)終止于質(zhì)膜連，整個(gè)纖維網(wǎng)架穿過(guò)胞質(zhì)終止于質(zhì)膜。 通過(guò)由纖維網(wǎng)狀蛋白組成的細(xì)長(zhǎng)束狀交聯(lián)橋可見(jiàn)通過(guò)由纖維網(wǎng)狀蛋白組成的細(xì)長(zhǎng)束狀交聯(lián)橋可見(jiàn)中間纖維與微管連接。中間纖維與微管連接。中間纖維中間纖維微管微管為為細(xì)胞提供機(jī)械支持細(xì)胞提供機(jī)械支持 細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)的中間纖維通過(guò)橋粒相互連接形成貫穿于整個(gè)內(nèi)的中間纖維通過(guò)橋粒相互連接形成貫穿于整個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)，支持該組織并抵抗外界壓力與張力。組織的網(wǎng)絡(luò)，支持該組織并抵抗外界壓力與張力。 上皮細(xì)胞中是角蛋白中間纖維。上皮細(xì)胞中是角蛋白中間纖維。 心肌細(xì)胞中是結(jié)蛋白中間纖維心肌細(xì)胞中是結(jié)蛋白中間纖維 大腦表皮細(xì)胞中為波形中間纖維大腦表皮細(xì)胞中為波形中間纖維參與參與細(xì)胞連接細(xì)胞連接 中間中間纖維通過(guò)錨定在橋粒纖維通過(guò)錨定在橋粒和半橋粒上，把一些器官和半橋粒上，把一些器官和皮膚表皮細(xì)胞連接在其和皮膚表皮細(xì)胞連接在其他細(xì)胞或固著在基底膜上。他細(xì)胞或固著在基底膜上。 橋粒介導(dǎo)細(xì)胞橋粒介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞的黏著細(xì)胞的黏著 半橋粒介