第八章 細(xì)胞骨架

1、THE CYTOSKELETON 成分：微絲、微管、中間纖維。單體蛋白以非共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成纖維型多聚體。 微絲確定細(xì)胞表面特征，使細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和收縮。 微管確定細(xì)胞器位置和作為膜泡運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)軌。 中間纖維使細(xì)胞具有張力和抗剪切力。 其它骨架成分：核骨架、核纖層、膜骨架、細(xì)胞外基質(zhì)。 The three types of protein第一節(jié) 微絲 microfilament , MF 又稱actin filament，是兩條肌動(dòng)蛋白鏈形成的螺旋，直徑7nm 。 按等電點(diǎn)分3類：-actin分布于肌細(xì)胞；和分布于各類細(xì)胞。 單體呈啞鈴形，稱G-actin；多聚體稱F-actin。 結(jié)構(gòu)保守，酵母和兔a

2、ctin有88%的同源性。一、結(jié)構(gòu) 條件：ATP、適宜溫度、K+和Mg2+。 過程：2-3個(gè)actin聚集成核心（核化）；ATP-actin分子向核心兩端加合。 具有極性，ATP-actin加到+極的速度快于-極5-10倍，臨界狀態(tài)下、可在+端添加，而在-端分離，稱為 “踏車”現(xiàn)象。二、裝配Treadmilling+- 在體內(nèi)微絲處于動(dòng)態(tài)的組裝狀態(tài)。 細(xì)胞松弛素可切斷微絲纖維，并結(jié)合在微絲末端抑制actin加合到微絲纖維上。 鬼筆環(huán)肽使纖維穩(wěn)定而抑制其功能。熒光標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽可特異性的顯示微絲。 三 、微絲結(jié)合蛋白 已知100多種。 功能：促進(jìn)組裝、去組裝、使纖維交聯(lián)、形成蛋白庫等。 類別：核

3、化蛋白、單體隱蔽蛋白、封端蛋白、單體聚合蛋白、微絲解聚蛋白 、交聯(lián)蛋白、纖維切斷蛋白、膜結(jié)合蛋白。Actin associated proteins微絲解聚蛋白：使微絲去組裝，cofilin單體聚合蛋白：將結(jié)合的單體安裝到纖維，profilin核化蛋白：使游離actin核化，開始組裝，Arp單體隱蔽蛋白：阻止游離actin向纖維添加，thymosin；纖維切斷蛋白：將微絲切斷，gelsolin。交聯(lián)蛋白：fimbrin交聯(lián)蛋白： actinin三、肌肉的組成 肌小節(jié)是肌肉收縮的基本單位。指相鄰兩Z線間的單位。主要結(jié)構(gòu)有： A帶（暗帶）：粗肌絲所在。 H區(qū)：A帶中央色淺部份，此處只有粗肌絲。 I

4、帶（明帶）：只含細(xì)肌絲部分。 Z線：細(xì)肌絲一端游離，一端附于Z線 。Sarcomere（一）肌球蛋白（myosin） 屬于馬達(dá)蛋白，多數(shù)趨向微絲的+極。 已知至少24類（myosin I-XXIV）。 Myosin II構(gòu)成粗肌絲。由2個(gè)重鏈和4個(gè)輕鏈組成，重鏈分為頭、頸、尾三部分，頭部有ATP酶活性。Myosin II structure Two heavy chains, two essential light chains, and two regulatory light chains Heavy chain has head domain, neck region, and tail

5、 domainMyosin I 由一個(gè)重鏈和兩個(gè)輕鏈組成。Myosin V結(jié)構(gòu)類似myosin II，但重鏈有球形尾部。Myosin I、II、V都存在于非肌細(xì)胞中，II型參與形成應(yīng)力纖維和胞質(zhì)收縮環(huán)，I、V型結(jié)合在膜上與膜泡運(yùn)輸有關(guān) 。 （二）原肌球蛋白 每個(gè)Tm長度相當(dāng)于7個(gè)肌動(dòng)蛋白，呈長桿狀。組成兩條平行纖維，位于肌動(dòng)蛋白雙螺旋的溝中，主要作用是加強(qiáng)和穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白絲，抑制肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白結(jié)合。（三）肌鈣蛋白 Troponin（Tn）含三個(gè)亞基； TnC特異地與鈣結(jié)合； TnT與原肌球蛋白有高度親和力； TnI抑制肌球蛋白的ATP酶活性，主要作用是調(diào)節(jié)肌肉收縮。Tropomyosin,

6、actin and troponin（四）肌肉的收縮 Myosin結(jié)合ATP，頭部與actin分離； ATP水解，頭部與actin弱結(jié)合； Myosin movement (continued) Pi釋放，頭部與actin強(qiáng)結(jié)合，彎曲，使actin向M線移動(dòng)； 釋放ADP,結(jié)合ATP,頭部與actin分離。 如此循環(huán) 四、微絲的其它功能 1形成應(yīng)力纖維：使細(xì)胞具有抗剪切力。 stress fiber培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中的應(yīng)力纖維（微絲紅色、微管綠色） 2形成微絨毛。 3形成細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)。 4. 參與胞質(zhì)分裂； 5. 頂體反應(yīng)（海膽 ）； 6. 形成胞質(zhì)環(huán)流。 第二節(jié) 微管 Microtubule,

7、 MT 由微管蛋白組成的管狀結(jié)構(gòu)，對(duì)低溫、高壓和秋水仙素敏感。是胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)穆奋壊⑵鹬巫饔谩 fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red) 13條原纖維構(gòu)成，直徑2225nm。 原纖維由微管蛋白二聚體線性排列而成。 二聚體由結(jié)構(gòu)相似的和球蛋白構(gòu)成，均可結(jié)合GTP。 球蛋白結(jié)合的GTP從不發(fā)生水解或交換。而球蛋白也屬于G蛋白。一、結(jié)構(gòu)E-siteN-site二、特性 具有極性， -極在中心粒，+極指向質(zhì)膜； +極的最外端是，

8、-極最外端是球蛋白； 具有踏車行為； 多數(shù)微管通過動(dòng)態(tài)組裝/去組裝實(shí)現(xiàn)功能； 秋水仙素、長春花堿、紫杉酚可破壞微管功能。 The function of GTP-tubulin capGTP hydrolysis is not required for microtubule assembly，WHY？ Antimitosis drugs三、微管組織中心 是微管組裝的區(qū)域，具有微管球蛋白，如：中心體、鞭毛基體。 中心體由兩個(gè)相互垂直的中心粒構(gòu)成。周圍是無定形物質(zhì)，叫稱外中心粒物質(zhì)（PCM）。microtubule organizing center, MTOCsMicrotubule orie

9、ntation in cells四、微管的組裝 在體內(nèi)：MTOC處微管蛋白以球蛋白復(fù)合體為模板核化、組裝出-極，然后延長。 在體外：微酸性環(huán)境，適宜的溫度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的條件下，微管蛋白能自發(fā)組裝成11條原纖維的微管。 主要功能： 促進(jìn)微管組裝； 增加微管穩(wěn)定性； 促進(jìn)微管聚集成束。五、微管結(jié)合蛋白microtubule associated proteins MAPs 六、微管的功能 1、支架作用 2、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸 作為路軌。 涉及兩類馬達(dá)：驅(qū)動(dòng)蛋白、動(dòng)力蛋白，均需ATP供能。Kinesin walk along microtubule towards plus endD

10、ynein walk along microtubule towards plus end 3、構(gòu)成紡錘體 4、形成纖毛與鞭毛第三節(jié) 中間纖維intermediate filaments，IF 直徑10nm左右，介于微絲和微管之間，故名。 IF是最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分，主要起支撐作用。 IF在細(xì)胞中圍繞著細(xì)胞核分布，成束成網(wǎng)，并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié)。Keratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes 分5類：角蛋白

11、、結(jié)蛋白、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白、波形纖維蛋白、神經(jīng)纖絲蛋白。 具有組織特異性，通常一種細(xì)胞含有一種IF，少數(shù)含2種以上。 腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細(xì)胞的IF。一、類型（一）角蛋白 表皮細(xì)胞特有，分和兩類，角蛋白形成頭發(fā)、指甲等，存在于細(xì)胞 。 分為：酸性角蛋白（I型）、中性或堿性角蛋白（II型）。組裝時(shí)I型和II型組成異二聚體，再形成中間纖維。 （二）結(jié)蛋白 又稱骨骼蛋白，存在于肌肉細(xì)胞中，主要功能是使肌纖維連在一起。 （三）膠質(zhì)原纖維酸性蛋白 存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和許旺細(xì)胞。起支撐作用。 （四）波形纖維蛋白 存在于間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層來源的細(xì)胞。 （五）神經(jīng)纖絲蛋白 異三聚體，使神經(jīng)纖維易于伸展和防止斷裂。二、結(jié)構(gòu)與裝配 （一）結(jié)構(gòu) 由螺旋化桿狀區(qū)，以及兩端非螺旋化的球形頭（N端）尾（C端）部構(gòu)成。 具有兩個(gè)螺旋區(qū)，每個(gè)分為A、B兩個(gè)亞區(qū)。intemediate filaments，IF（二）IF的裝配 兩個(gè)單體形成超螺旋二聚體； 兩個(gè)二聚體反向平行組裝成四聚體； 四聚體組成原纖維； 8根原纖維