細胞骨架(細胞生物學)課件

第七章細胞骨架第七章第一節(jié)概述

第二節(jié)微管第三節(jié)微絲

第四節(jié)中間絲第五節(jié)細胞骨架與疾病

內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、細胞骨架的概念細胞骨架(cytoskeleton)

是指真核細胞中與保持細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和細胞運動有關(guān)的纖維網(wǎng)絡(luò)，包括微管、微絲和中間絲。細胞骨架

微管（microtubule）25nm

微絲(microfilament)5～7nm

中間絲(intermediate）10nm第一節(jié)概述一、細胞骨架的概念細胞骨架微管（m細胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖細胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖廣意的概念細胞質(zhì)骨架細胞核骨架細胞外基質(zhì)二、細胞骨架的功能

1.構(gòu)成細胞內(nèi)支撐和區(qū)域化的網(wǎng)架

2.參與細胞的運動和細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸

3.參與細胞的分裂活動

4.參與細胞內(nèi)信息傳遞廣意的概念細胞質(zhì)骨架二、細胞骨架的功能細胞骨架功能示意圖細胞骨架功能示意圖

第二節(jié)微管

一、微管的化學組成

α微管蛋白、β微管蛋白、γ-微管蛋白

常以αβ微管蛋白異二聚體形式存在

α-微管蛋白

β-微管蛋白1.α和β微管蛋白

第二節(jié)微管常以α在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個GTP結(jié)合位點、Mg2+、Ca2+結(jié)合位點和多個藥物的結(jié)合位點在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個GTP結(jié)合位點、a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象2.γ微管蛋白環(huán)狀復合物（γ-TuRC）由γ微管蛋白和一些其他相關(guān)蛋白構(gòu)成，是微管的一種高效的集結(jié)結(jié)構(gòu)，在中心體中是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)。2.γ微管蛋白環(huán)狀復合物（γ-TuRC）3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的主要存在形式二聯(lián)管主要分布在纖毛和鞭毛的桿狀部分三聯(lián)管主要分布在中心粒及纖毛和鞭毛的基體中3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的二、微管相關(guān)蛋白

(microtubule-associatedprotein，MAP)

這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋白，決定不同類型微管的獨特屬性，參與微管的裝配，是維持微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成份。MAP-1、MAP-2、Tau主要存在于神經(jīng)元中MAP-4廣泛存在于各種細胞中各種MAP的活性主要通過蛋白激酶和磷酸酶控制1．微管相關(guān)蛋白的種類和特點二、微管相關(guān)蛋白這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配（2）增加微管的穩(wěn)定性和強度（3）在細胞內(nèi)沿微管轉(zhuǎn)運囊泡和顆粒（4）作為細胞外信號的靶位點參與信號轉(zhuǎn)導

2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配三、微管的組裝和極性組裝過程分三個時期：成核期、聚合期和穩(wěn)定期成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一個短的寡聚體結(jié)構(gòu)，即核心形成；聚合期：微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延長；穩(wěn)定期：游離微管蛋白濃度下降，達到臨界濃度，微管的組裝與去組裝速度相等，微管長度相對恒定；三、微管的組裝和極性組裝過程分三個時期：成核期、聚合期和穩(wěn)定（一）微管的體外組裝極性裝配：裝配快的一端（β微管蛋白）為（+）極，裝配慢的一端（α微管蛋白）為（-）極組裝條件：微管蛋白異二聚體達到臨界濃度、有Mg2+存在，（無Ca2+）、pH6.9、37℃、異二聚體即組裝成微管，同時需要由GTP提供能量。（一）微管的體外組裝極性裝配：組裝條件：微管的體外組裝過程與踏車現(xiàn)象模式微管的體外組裝過程與踏車現(xiàn)象模式（二）微管的體內(nèi)裝配

微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）在空間上為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域，控制著細胞質(zhì)中微管的數(shù)量、位置及方向。包括：中心體、纖毛和鞭毛的基體微管在中心體部位的成核模型（二）微管的體內(nèi)裝配微管組織中心（microtubule微管在中心體上的聚合A.中心體的無定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管蛋白環(huán),它是微管生長的起始部位;B.中心體上的γ微管蛋白環(huán);C.中心體與附著其上的微管,負端被包圍在中心體中,正端游離在細胞質(zhì)中;微管在中心體上的聚合A.中心體的無定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管（三）微管組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動力學模型該模型認為，微管組裝過程不停地在增長和縮短兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)動態(tài)不穩(wěn)定性。微管在體外組裝時，游離微管蛋白的濃度和GTP水解成GDP的速度決定微管的穩(wěn)定性：（三）微管組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動力學模型該模型認為，微當GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GTP的水解速度時,形成GTP帽,微管延長;當GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度，GTP帽不斷縮小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脫落,使微管縮短，導致微管結(jié)構(gòu)上的不穩(wěn)定，當GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GT（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝紫衫酚：阻止微管的去組裝，增強微管穩(wěn)定性秋水仙素與紫衫酚的分子結(jié)構(gòu)（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝秋水仙素四、微管的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)微管圍繞細胞核向外呈放射狀分布，維持細胞的形態(tài)四、微管的功能微管圍繞細胞核向外呈（二）參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通過馬達蛋白完成物質(zhì)運輸任務(wù).1.馬達蛋白（motorprotein）這是一類利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅(qū)動自身攜帶運載物沿著微管或肌動蛋白絲運動的蛋白質(zhì)?？煞譃槿齻€不同的家族：驅(qū)動蛋白（kinesin）動力蛋白（dynein）肌球蛋白（myosin）微管作為運行軌道

肌動蛋白纖維作為運行軌道（二）參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通驅(qū)動蛋白：介導沿微管的（-）極向（+）極的運輸動力蛋白：介導從微管的（+）極向（-）極的運輸驅(qū)動蛋白：介導沿微管的（-）極向（+）極的運輸胞質(zhì)動力蛋白與膜泡的附著胞質(zhì)動力蛋白與膜泡的附著細胞中微管介導的物質(zhì)運輸細胞中微管介導的物質(zhì)運輸（三）維持細胞內(nèi)細胞器的空間定位和分布

參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、紡錘體的定位及分裂期染色體位移、（四）微管參與細胞運動

細胞的變形運動、纖毛、鞭毛運動（三）維持細胞內(nèi)細胞器的空間定位和分布參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾細胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：

9X3+0

纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)細胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風車狀。中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風車狀纖毛和鞭毛動力微管的滑動模型纖毛和鞭毛動力微管的滑動模型（五）微管參與染色體的運動，調(diào)節(jié)細胞分裂（六）微管參與細胞內(nèi)信號傳遞如hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號通路。（五）微管參與染色體的運動，調(diào)節(jié)細胞分裂（六）微管參與細胞內(nèi)第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動蛋白

G-肌動蛋白（G-actin）純化的肌動蛋白單體由單條肽鏈折疊而成，外觀呈啞鈴形，內(nèi)部有ATP（或ADP）結(jié)合位點和一個二價陽離子Mg2+（或Ca2）結(jié)合位點。F-肌動蛋白：每條微絲由2條平行的肌動蛋白單鏈以右手螺旋方式相互盤繞而成，具有極性第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動蛋白F-肌動蛋白：每條肌動蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖

A.G-肌動蛋白三維結(jié)構(gòu);B.F-肌動蛋白分子模型;C.F-肌動蛋白電鏡照片肌動蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖二、肌動蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprotein）

是細胞內(nèi)存在的一大類能與肌動蛋白單體或肌動蛋白纖維結(jié)合的、能改變其特性的蛋白。按其功能可分為三大類：①與F-肌動蛋白的聚合有關(guān)的蛋白；②與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白；③與微絲收縮有關(guān)的蛋白；二、肌動蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprote肌動蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖肌動蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖與微絲收縮相關(guān)的蛋白與微絲收縮相關(guān)的蛋白

三、微絲的組裝

當溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度的K+或Na+時，G-肌動蛋白可自組裝成F-肌動蛋白；當溶液中含有適當濃度的Ca2+以及低濃度的Na+、K+時，肌動蛋白纖維趨向于解聚成肌動蛋白單體。三、微絲的組裝當溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度（一）微絲的體外組裝過程分三個階段：

①成核期②延長期③穩(wěn)定期①成核期②延長期③穩(wěn)定期成核因子通過成核作用來加速肌動蛋白的聚合（一）微絲的體外組裝過程分三個階段：①成核期（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)

微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動蛋白結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)微絲成核蛋白（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動蛋白結(jié)合

微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成A.纖絲狀肌動蛋白纖維的成核作用；B.微絲成網(wǎng)過程微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成（三）多種藥物影響微絲組裝細胞松弛素（cytochalasin）抑制組裝過程鬼筆環(huán)肽：抑制微絲解聚，使微絲保持穩(wěn)定狀態(tài)

（三）多種藥物影響微絲組裝細胞松弛素（cytochalasi四、微絲的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)如，細胞皮層、應力纖維、微絨毛等A.微絨毛低溫電鏡圖象;B.微絨毛結(jié)構(gòu)示意圖四、微絲的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)A.微絨毛（二）微絲參與細胞的運動參與細胞的多種運動形式：變形運動、胞質(zhì)環(huán)流、細胞的內(nèi)吞和外吐等

細胞變形運動：①肌動蛋白的聚合形成偽足②偽足與基質(zhì)之間行成新的錨定點；③胞質(zhì)溶膠向前流動，收縮、細胞向前移動（肌動蛋白纖維的解聚）。（二）微絲參與細胞的運動細胞變形運動：（三）微絲參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸肌球蛋白（myosin）的馬達蛋白家族它們以微絲作為運輸軌道參與物質(zhì)運輸活動。（三）微絲參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸肌球蛋白（myosin）的馬達蛋滑動機制Motorprotein3滑動機制Motorprotein3細胞骨架(細胞生物學)課件（四）微絲參與細胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過質(zhì)膜下由微絲束形成的收縮環(huán)完成（四）微絲參與細胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過質(zhì)膜下由微絲束形成的收（五）微絲參與肌肉收縮

肌肉組織（五）微絲參與肌肉收縮肌肉組織骨骼肌肌原纖維肌節(jié)粗肌絲、細肌絲骨骼肌細胞骨架(細胞生物學)課件細胞骨架(細胞生物學)課件肌肉收縮是粗肌絲和細肌絲相互滑動的結(jié)果肌肉收縮是粗肌絲和細肌絲相互滑動的結(jié)果5.3肌肉收縮5.3肌肉收縮細胞骨架(細胞生物學)課件細胞骨架(細胞生物學)課件（六）微絲參與受精作用

精子頭端啟動微絲組裝，形成頂體刺突完成受精。（七）微絲參與細胞內(nèi)信息傳遞細胞外的某些信號分子與細胞膜上的受體結(jié)合，可觸發(fā)膜下肌動蛋白的結(jié)構(gòu)變化，從而啟動細胞內(nèi)激酶變化的信號轉(zhuǎn)導過程。主要參與Rho蛋白家族有關(guān)的信號轉(zhuǎn)導（六）微絲參與受精作用精子頭端啟動微絲組裝，形成頂體刺突完課堂思考討論題組裝過程中“踏車現(xiàn)象”極性如何理解細胞骨架的動態(tài)不穩(wěn)定性？這一現(xiàn)象與細胞生命活動過程有什么關(guān)系？課堂思考討論題組裝過程中“踏車現(xiàn)象”第四節(jié)中間絲

中間絲的直徑為10nm，由不同的蛋白質(zhì)分子組成。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大多數(shù)情況下，形成布滿在細胞質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)

中間絲的蛋白質(zhì)分子復雜，不同來源的組織細胞表達不同類型的中間絲蛋白，是三類骨架纖維中化學成分最復雜的一種，分為6種主要類型（見教材中間絲蛋白的主要類型表）一、中間絲的類型第四節(jié)中間絲中間絲的直徑為10nm，由二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長的線性蛋白，由頭部、桿狀區(qū)和尾部三部分組成，各種中間絲蛋白之間的區(qū)別主要取決于頭、尾部的長度和氨基酸順序二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長的線性蛋白，由頭部三、中間絲結(jié)合蛋白(intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP)

是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但其本身不是中間絲結(jié)構(gòu)組分的蛋白。使中間絲之間交聯(lián)成束、成網(wǎng)，并把中間絲交聯(lián)到質(zhì)膜或其他骨架成分上。目前已知約15種，（見教材中間絲結(jié)合蛋白表）IFAP共同特征：①具有中間絲類型特異性；②表達有細胞專一性；③不同的IFAP可存在于同一個細胞中與不同的中間絲組織狀態(tài)相聯(lián)系；④在細胞中某些IFAP的表達與細胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān)。三、中間絲結(jié)合蛋白是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但單體二聚體雙股超螺旋COOHNH2COOHCOOHNH2NH2COOHCOOHNH2NH2四聚體（進一步組裝成原絲）NH2NH2COOHCOOH八聚體即原纖維中間纖維中間纖維平行對齊反向平行

半分子長度交錯4個八聚體相互纏繞四、中間絲的組裝單體二聚體COOHNH2COOHCOOHNH2NH2細胞骨架(細胞生物學)課件中間纖維的組裝特點★1.四聚體的組裝是反向平行排列，兩端對稱，故中間纖維無極性?！?.八聚體的組裝遵循半分子長度交錯的原則。3.中間纖維的體外組裝不需要核苷酸或結(jié)合蛋白的輔助。4.在體內(nèi)，絕大部分中間纖維蛋白已裝配成中間纖維，幾乎不存在相應的可溶性蛋白，而微管或微絲組裝時只有30%的蛋白質(zhì)分子處于組裝狀態(tài)。中間纖維的組裝特點★1.四聚體的組裝是反向平行排列，兩端五、中間絲的功能

（一）參與構(gòu)成細胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)

構(gòu)成細胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)，還與細胞核的形態(tài)支持和定位、相鄰細胞之間、細胞與基膜之間連接結(jié)構(gòu)的形成，五、中間絲的功能（一）參與構(gòu)成細胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)構(gòu)（二）為細胞提供機械強度支持（二）為細胞提供機械強度支持（三）參與細胞的分化1.不同類型的IF嚴格地分布在不同類型的細胞中，具有組織細胞的特異性。2.發(fā)育不同階段的細胞，會表達不同類型的中間纖維，是細胞分化的標志。

（四）參與細胞內(nèi)信息傳遞中間纖維與DNA復制、轉(zhuǎn)錄和mRNA的運輸有關(guān)，胞質(zhì)mRNA錨定于中間纖維，可能對其在細胞內(nèi)的定位及是否翻譯起重要作用。（三）參與細胞的分化1.不同類型的IF嚴格地分布在不同類型的

微絲

微管

中間纖維

單體

肌動蛋白

αβ微管蛋白

中間纖維蛋白

結(jié)合核苷酸

ATP

GTP

無

纖維直徑

~7nm

~25nm

10nm

結(jié)構(gòu)

雙鏈螺旋

13根原纖維組成空心管狀纖維

8個4聚體或4個8聚體組成的空心管狀纖維

極性

有

有

無

組織特異性

無

無

有

蛋白庫

有

有

無

踏車形為

有

有

無

動力結(jié)合蛋白

肌球蛋白

動力蛋白，驅(qū)動蛋白

無

特異性藥物

細胞松馳素

鬼筆環(huán)肽

秋水仙素，長春花堿，紫杉醇

無

★胞質(zhì)骨架三種組分的比較微絲微管中間纖維單體肌動蛋白αβ微管蛋第五節(jié)細胞骨架異常與疾病

一、細胞骨架與腫瘤1.腫瘤細胞內(nèi)細胞骨架結(jié)構(gòu)的破壞和解聚，無序紊亂排列造成細胞形態(tài)異常有關(guān)。2.根據(jù)中間絲分布具有組織特異性的特點，用作臨床腫瘤病理診斷工具。第五節(jié)細胞骨架異常與疾病一、細胞骨架與腫瘤1.腫瘤二、細胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病如帕金森病、阿爾茨海默病、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、幼稚性脊柱肌肉萎縮癥等都與神經(jīng)絲蛋白的異常表達與異常修飾有關(guān)。三、細胞骨架與遺傳性疾病人類不動纖毛綜合征、遺傳性皮膚病單純性大皰性表皮松解癥等。二、細胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病三、細胞骨架與遺傳性疾病人類不動纖1.細胞骨架三種組分比較。

2.在細胞骨架的研究中，特異性工具藥起了什么作用？3.細胞的結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)，以細胞骨架在細胞周期活動過程中的作用為例說明之。

4.何謂馬達蛋白?簡述馬達蛋白的三個不同家族成員的物質(zhì)運輸特點。

思考題1.細胞骨架三種組分比較。思考題第七章細胞骨架第七章第一節(jié)概述

第二節(jié)微管第三節(jié)微絲

第四節(jié)中間絲第五節(jié)細胞骨架與疾病

內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、細胞骨架的概念細胞骨架(cytoskeleton)

是指真核細胞中與保持細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和細胞運動有關(guān)的纖維網(wǎng)絡(luò)，包括微管、微絲和中間絲。細胞骨架

微管（microtubule）25nm

微絲(microfilament)5～7nm

中間絲(intermediate）10nm第一節(jié)概述一、細胞骨架的概念細胞骨架微管（m細胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖細胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖廣意的概念細胞質(zhì)骨架細胞核骨架細胞外基質(zhì)二、細胞骨架的功能

1.構(gòu)成細胞內(nèi)支撐和區(qū)域化的網(wǎng)架

2.參與細胞的運動和細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸

3.參與細胞的分裂活動

4.參與細胞內(nèi)信息傳遞廣意的概念細胞質(zhì)骨架二、細胞骨架的功能細胞骨架功能示意圖細胞骨架功能示意圖

第二節(jié)微管

一、微管的化學組成

α微管蛋白、β微管蛋白、γ-微管蛋白

常以αβ微管蛋白異二聚體形式存在

α-微管蛋白

β-微管蛋白1.α和β微管蛋白

第二節(jié)微管常以α在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個GTP結(jié)合位點、Mg2+、Ca2+結(jié)合位點和多個藥物的結(jié)合位點在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個GTP結(jié)合位點、a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象2.γ微管蛋白環(huán)狀復合物（γ-TuRC）由γ微管蛋白和一些其他相關(guān)蛋白構(gòu)成，是微管的一種高效的集結(jié)結(jié)構(gòu)，在中心體中是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)。2.γ微管蛋白環(huán)狀復合物（γ-TuRC）3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的主要存在形式二聯(lián)管主要分布在纖毛和鞭毛的桿狀部分三聯(lián)管主要分布在中心粒及纖毛和鞭毛的基體中3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的二、微管相關(guān)蛋白

(microtubule-associatedprotein，MAP)

這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋白，決定不同類型微管的獨特屬性，參與微管的裝配，是維持微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成份。MAP-1、MAP-2、Tau主要存在于神經(jīng)元中MAP-4廣泛存在于各種細胞中各種MAP的活性主要通過蛋白激酶和磷酸酶控制1．微管相關(guān)蛋白的種類和特點二、微管相關(guān)蛋白這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配（2）增加微管的穩(wěn)定性和強度（3）在細胞內(nèi)沿微管轉(zhuǎn)運囊泡和顆粒（4）作為細胞外信號的靶位點參與信號轉(zhuǎn)導

2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配三、微管的組裝和極性組裝過程分三個時期：成核期、聚合期和穩(wěn)定期成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一個短的寡聚體結(jié)構(gòu)，即核心形成；聚合期：微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延長；穩(wěn)定期：游離微管蛋白濃度下降，達到臨界濃度，微管的組裝與去組裝速度相等，微管長度相對恒定；三、微管的組裝和極性組裝過程分三個時期：成核期、聚合期和穩(wěn)定（一）微管的體外組裝極性裝配：裝配快的一端（β微管蛋白）為（+）極，裝配慢的一端（α微管蛋白）為（-）極組裝條件：微管蛋白異二聚體達到臨界濃度、有Mg2+存在，（無Ca2+）、pH6.9、37℃、異二聚體即組裝成微管，同時需要由GTP提供能量。（一）微管的體外組裝極性裝配：組裝條件：微管的體外組裝過程與踏車現(xiàn)象模式微管的體外組裝過程與踏車現(xiàn)象模式（二）微管的體內(nèi)裝配

微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）在空間上為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域，控制著細胞質(zhì)中微管的數(shù)量、位置及方向。包括：中心體、纖毛和鞭毛的基體微管在中心體部位的成核模型（二）微管的體內(nèi)裝配微管組織中心（microtubule微管在中心體上的聚合A.中心體的無定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管蛋白環(huán),它是微管生長的起始部位;B.中心體上的γ微管蛋白環(huán);C.中心體與附著其上的微管,負端被包圍在中心體中,正端游離在細胞質(zhì)中;微管在中心體上的聚合A.中心體的無定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管（三）微管組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動力學模型該模型認為，微管組裝過程不停地在增長和縮短兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)動態(tài)不穩(wěn)定性。微管在體外組裝時，游離微管蛋白的濃度和GTP水解成GDP的速度決定微管的穩(wěn)定性：（三）微管組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動力學模型該模型認為，微當GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GTP的水解速度時,形成GTP帽,微管延長;當GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度，GTP帽不斷縮小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脫落,使微管縮短，導致微管結(jié)構(gòu)上的不穩(wěn)定，當GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GT（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝紫衫酚：阻止微管的去組裝，增強微管穩(wěn)定性秋水仙素與紫衫酚的分子結(jié)構(gòu)（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝秋水仙素四、微管的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)微管圍繞細胞核向外呈放射狀分布，維持細胞的形態(tài)四、微管的功能微管圍繞細胞核向外呈（二）參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通過馬達蛋白完成物質(zhì)運輸任務(wù).1.馬達蛋白（motorprotein）這是一類利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅(qū)動自身攜帶運載物沿著微管或肌動蛋白絲運動的蛋白質(zhì)。可分為三個不同的家族：驅(qū)動蛋白（kinesin）動力蛋白（dynein）肌球蛋白（myosin）微管作為運行軌道

肌動蛋白纖維作為運行軌道（二）參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸微管為細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸提供軌道,通驅(qū)動蛋白：介導沿微管的（-）極向（+）極的運輸動力蛋白：介導從微管的（+）極向（-）極的運輸驅(qū)動蛋白：介導沿微管的（-）極向（+）極的運輸胞質(zhì)動力蛋白與膜泡的附著胞質(zhì)動力蛋白與膜泡的附著細胞中微管介導的物質(zhì)運輸細胞中微管介導的物質(zhì)運輸（三）維持細胞內(nèi)細胞器的空間定位和分布

參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復合體、紡錘體的定位及分裂期染色體位移、（四）微管參與細胞運動

細胞的變形運動、纖毛、鞭毛運動（三）維持細胞內(nèi)細胞器的空間定位和分布參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾細胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：

9X3+0

纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)細胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風車狀。中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風車狀纖毛和鞭毛動力微管的滑動模型纖毛和鞭毛動力微管的滑動模型（五）微管參與染色體的運動，調(diào)節(jié)細胞分裂（六）微管參與細胞內(nèi)信號傳遞如hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號通路。（五）微管參與染色體的運動，調(diào)節(jié)細胞分裂（六）微管參與細胞內(nèi)第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動蛋白

G-肌動蛋白（G-actin）純化的肌動蛋白單體由單條肽鏈折疊而成，外觀呈啞鈴形，內(nèi)部有ATP（或ADP）結(jié)合位點和一個二價陽離子Mg2+（或Ca2）結(jié)合位點。F-肌動蛋白：每條微絲由2條平行的肌動蛋白單鏈以右手螺旋方式相互盤繞而成，具有極性第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動蛋白F-肌動蛋白：每條肌動蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖

A.G-肌動蛋白三維結(jié)構(gòu);B.F-肌動蛋白分子模型;C.F-肌動蛋白電鏡照片肌動蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖二、肌動蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprotein）

是細胞內(nèi)存在的一大類能與肌動蛋白單體或肌動蛋白纖維結(jié)合的、能改變其特性的蛋白。按其功能可分為三大類：①與F-肌動蛋白的聚合有關(guān)的蛋白；②與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白；③與微絲收縮有關(guān)的蛋白；二、肌動蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprote肌動蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖肌動蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖與微絲收縮相關(guān)的蛋白與微絲收縮相關(guān)的蛋白

三、微絲的組裝

當溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度的K+或Na+時，G-肌動蛋白可自組裝成F-肌動蛋白；當溶液中含有適當濃度的Ca2+以及低濃度的Na+、K+時，肌動蛋白纖維趨向于解聚成肌動蛋白單體。三、微絲的組裝當溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度（一）微絲的體外組裝過程分三個階段：

①成核期②延長期③穩(wěn)定期①成核期②延長期③穩(wěn)定期成核因子通過成核作用來加速肌動蛋白的聚合（一）微絲的體外組裝過程分三個階段：①成核期（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)

微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動蛋白結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)微絲成核蛋白（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動蛋白結(jié)合

微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成A.纖絲狀肌動蛋白纖維的成核作用；B.微絲成網(wǎng)過程微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成（三）多種藥物影響微絲組裝細胞松弛素（cytochalasin）抑制組裝過程鬼筆環(huán)肽：抑制微絲解聚，使微絲保持穩(wěn)定狀態(tài)

（三）多種藥物影響微絲組裝細胞松弛素（cytochalasi四、微絲的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)如，細胞皮層、應力纖維、微絨毛等A.微絨毛低溫電鏡圖象;B.微絨毛結(jié)構(gòu)示意圖四、微絲的功能（一）構(gòu)成細胞的支架并維持細胞的形態(tài)A.微絨毛（二）微絲參與細胞的運動參與細胞的多種運動形式：變形運動、胞質(zhì)環(huán)流、細胞的內(nèi)吞和外吐等

細胞變形運動：①肌動蛋白的聚合形成偽足②偽足與基質(zhì)之間行成新的錨定點；③胞質(zhì)溶膠向前流動，收縮、細胞向前移動（肌動蛋白纖維的解聚）。（二）微絲參與細胞的運動細胞變形運動：（三）微絲參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸肌球蛋白（myosin）的馬達蛋白家族它們以微絲作為運輸軌道參與物質(zhì)運輸活動。（三）微絲參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸肌球蛋白（myosin）的馬達蛋滑動機制Motorprotein3滑動機制Motorprotein3細胞骨架(細胞生物學)課件（四）微絲參與細胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過質(zhì)膜下由微絲束形成的收縮環(huán)完成（四）微絲參與細胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過質(zhì)膜下由微絲束形成的收（五）微絲參與肌肉收縮

肌肉組織（五）微絲參與肌肉收縮肌肉組織骨骼肌肌原纖維肌節(jié)粗肌絲、細肌絲骨骼肌細胞骨架(細胞生物學)課件細胞骨架(細胞生物學)課件肌肉收縮是粗肌絲和細肌絲相互滑動的結(jié)果肌肉收縮是粗肌絲和細肌絲相互滑動的結(jié)果5.3肌肉收縮5.3肌肉收縮細胞骨架(細胞生物學)課件細胞骨架(細胞生物學)課件（六）微絲參與受精作用

精子頭端啟動微絲組裝，形成頂體刺突完成受精。（七）微絲參與細胞內(nèi)信息傳遞細胞外的某些信號分子與細胞膜上的受體結(jié)合，可觸發(fā)膜下肌動蛋白的結(jié)構(gòu)變化，從而啟動細胞內(nèi)激酶變化的信號轉(zhuǎn)導過程。主要參與Rho蛋白家族有關(guān)的信號轉(zhuǎn)導（六）微絲參與受精作用精子頭端啟動微絲組裝，形成頂體刺突完課堂思考討論題組裝過程中“踏車現(xiàn)象”極性如何理解細胞骨架的動態(tài)不穩(wěn)定性？這一現(xiàn)象與細胞生命活動過程有什么關(guān)系？課堂思考討論題組裝過程中“踏車現(xiàn)象”第四節(jié)中間絲

中間絲的直徑為10nm，由不同的蛋白質(zhì)分子組成。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大多數(shù)情況下，形成布滿在細胞質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)

中間絲的蛋白質(zhì)分子復雜，不同來源的組織細胞表達不同類型的中間絲蛋白，是三類骨架纖維中化學成分最復雜的一種，分為6種主要類型（見教材中間絲蛋白的主要類型表）一、中間絲的類型第四節(jié)中間絲中間絲的直徑為10nm，由二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長的線性蛋白，由頭部、桿狀區(qū)和尾部三部分組成，各種中間絲蛋白之間的區(qū)別主要取決于頭、尾部的長度和氨基酸順序二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長的線性蛋白，由頭部三、中間絲結(jié)合蛋白(intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP)

是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但其本身不是中間絲結(jié)構(gòu)組分的蛋白。使中間絲之間交聯(lián)成束、成網(wǎng)，并把中間絲交聯(lián)到質(zhì)膜或其他骨架成分上。目前已知約15種，（見教材中間絲結(jié)合蛋白表）IFAP共同特征：①具有中間絲類型特異性；②表達有細胞專一性；③不同的IFAP可存在于同一個細胞中與不同的中間絲組織狀態(tài)相聯(lián)系；④在細胞中某些IFAP的表達與細胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān)。三、中間絲結(jié)合蛋白是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但單體二聚體雙股超螺旋COOHNH2COOHCOOHNH2NH2COOH