醫(yī)學細胞生物學5六章細胞骨架

醫(yī)學細胞生物學第一章第三章第四章第五章第六章第七章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章細胞的概論細胞膜與物質(zhì)運輸細胞內(nèi)膜系統(tǒng)線粒體細胞骨架細胞核細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞增殖與細胞周期細胞分化干細胞細胞衰老與死亡共六十五頁第五章細胞骨架第一節(jié)微管第二節(jié)微絲第三節(jié)中間絲共六十五頁細胞骨架是由位于(wèiyú)細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

細胞質(zhì)骨架(gǔjià)：核骨架：是指細胞核內(nèi)由纖維蛋白構(gòu)成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系

微管微絲中間絲線粒體核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共六十五頁第一節(jié)微管

微管(wēiɡuǎn)→微管(wēiɡuǎn)蛋白微管組裝過程影響組裝因素→微管微管蛋白異二聚體→異二聚體分子特點動態(tài)不穩(wěn)定性微管組織中心過程、特點類型相關(guān)蛋白調(diào)控功能極性特點化學組成共六十五頁球狀α微管(wēiɡuǎn)蛋白異二聚體α-tubulinβ-tubulin二價陽離子、秋水仙素、紫杉醇等的結(jié)合位點（影響(yǐngxiǎng)組裝和去組裝）GTP，可交換位點(可水解為GDP可調(diào)節(jié)微管的組裝和去組裝)特點②特殊的分子結(jié)構(gòu)域①兩種蛋白有35%-40%氨基酸序列同源球狀β微管蛋白GTP不可逆結(jié)合位點分子特點共六十五頁（13根）

α微管(wēiɡuǎn)蛋白β微管(wēiɡuǎn)蛋白異二聚體聚合首尾相連原纖維微管β

α

12345678910111213微管橫斷面

組裝過程共六十五頁三個時相第五章細胞骨架成核期：先由α和β微管蛋白聚合成異二聚體結(jié)構(gòu)，即核心形成聚合(jùhé)期：微管(wēiɡuǎn)蛋白異二聚體向兩端、兩側(cè)聚合形成絲、面、管，此時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

共六十五頁1、GTP–β微管蛋白(dànbái)與微管末端親和力較強GDP–β微管蛋白(dànbái)與微管末端親和力較弱組裝特點但形成的原纖維不能閉合成管狀結(jié)構(gòu)但形成的原纖維能閉合成管狀結(jié)構(gòu)2、游離的微管蛋白異二聚體濃度高于臨界濃度時組裝微管2、微管組裝主要發(fā)生在正極4、各種因素可影響微管的組裝和去組裝共六十五頁GTP＋－GDPGTP帽GDP帽踏車(tàchē)現(xiàn)象當GTP-異二聚體組裝(zǔzhuānɡ)速度＞GTP水解速度，形成GTP-帽當GTP-異二聚體組裝速度＜GTP水解速度，形成GDP-帽動態(tài)不穩(wěn)定性共六十五頁微管組織中心微管在生理狀態(tài)及實驗室處理解聚后重新組裝的啟動之處稱為微管組織中心概念啟動微管組裝決定微管的極性作用Microtubuleorganizingcenter，MTOC共六十五頁中心(zhōngxīn)體：基體(jītǐ)：是組裝纖毛、鞭毛的微管組織中心γ微管蛋白：分裂期組裝紡錘體間期細胞內(nèi)的微管位于中心粒周圍，以環(huán)狀復(fù)合體形式存在，是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)共六十五頁影響組裝的因素★體外多種因素(yīnsù)影響★體內(nèi)受到嚴格的時間(shíjiān)和空間的控制微管蛋白濃度、pH、溫度、能量等時間上：細胞分裂期紡錘體的組裝、去組裝空間上：微管組織中心為微管的裝配提供了始發(fā)區(qū)域★游離微管蛋白的濃度★GTP水解的的速度組裝:組裝:高濃度游離微管蛋白GTP的低速水解共六十五頁第六章細胞骨架★特異性藥物(yàowù)的影響秋水仙素：與異二聚體結(jié)合，阻止微管聚合促進微管的解聚紫杉醇：只與微管結(jié)合，但不影響微管末端的裝配，造成微管不斷地組裝而不解聚共六十五頁微管的化學組成α、β微管(wēiɡuǎn)蛋白微管的特點中空的管狀結(jié)構(gòu)，具有強度彈性(tánxìng)，可彎曲，但無分支共六十五頁α-微管(wēiɡuǎn)蛋白亞基組成的環(huán)為負極β-微管蛋白亞基組成的環(huán)為正極結(jié)構(gòu)(jiégòu)方面

-

組裝速度慢為負極組裝速度快為正極

組裝方面微管的極性共六十五頁穩(wěn)定性方面(fāngmiàn)穩(wěn)定狀態(tài)：中心粒、纖毛(xiānmáo)、鞭毛

不穩(wěn)定狀態(tài)：紡錘體微管的類型單管（不規(guī)則排列、平行束狀排列）

如：血管內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞軸突

二聯(lián)管（幾何圖形排列），如：纖毛、鞭毛

三聯(lián)管（幾何圖形排列），如：中心粒

排列形式方面共六十五頁質(zhì)膜軸絲ABABABABABABABABABC2C19×2+2中央(zhōngyāng)微管質(zhì)膜第五章細胞骨架鞭毛(biānmáo)與纖毛

AB二聯(lián)管A動力蛋白具有ATP酶活性B共六十五頁ABCABCABCABCABCABCABC中心粒衛(wèi)星centriolarsatelliteABCABC中心粒小輪(xiǎolún)中心粒

ABC三聯(lián)管（9×3＋0）

共六十五頁維持細胞(xìbāo)的形態(tài)圍繞細胞核向外呈放射狀分布(fēnbù)，形成網(wǎng)狀支架作為纖毛和鞭毛運動的元件參與紡錘體的形成與染色體的運動微管的功能維持細胞器的定位和分布胞內(nèi)物質(zhì)運輸細胞運動細胞分裂確立細胞的極性，細胞器的分布為細胞內(nèi)物質(zhì)運輸提供軌道共六十五頁維持細胞特定的形態(tài)共六十五頁MTOC近端的(duāndì)微管為負極，遠端為正極維持細胞器的定位和分布確立(quèlì)細胞的極性細胞器的分布線粒體、高爾基體、各種囊泡等的分布共六十五頁微管(wēiɡuǎn)被運輸(yùnshū)的物質(zhì)馬達蛋白（具ATP酶活性）胞內(nèi)物質(zhì)運輸以中心體為中心向四周輻射運輸動力蛋白驅(qū)動蛋白馬達蛋白共六十五頁

精子運動

纖毛運動細胞運動參與紡錘體的形成(xíngchéng)與染色體的運動共六十五頁第五章細胞骨架MAP1、MAP2、MAP4、Tau等蛋白(dànbái)由兩個區(qū)域(qūyù)組成：微管相關(guān)蛋白堿性區(qū)：結(jié)合到在微管的表面酸性區(qū)：外延的部分與其他纖維相連功能：可促進微管組裝、抑制解聚、穩(wěn)定微管等例如：酸性區(qū)域堿性區(qū)域●維持微管結(jié)構(gòu)和功能的重要成分●恒定比例結(jié)合在微管的表面共六十五頁第二節(jié)微絲

球狀肌動蛋白單體(dāntǐ)（G-actin）纖維狀肌動蛋白（微絲）（F-actin）微絲→→G-actinF-actin特點組裝及其特點影響組裝因素?極性分布結(jié)合蛋白調(diào)控功能極性特點共六十五頁球狀肌動蛋白（啞鈴(yǎlíng)型）肌動蛋白分子特點有6種肌動蛋白亞型◆差異主要(zhǔyào)在蛋白質(zhì)的氨基末端◆在進化上高度保守◆差異對微絲裝配速度影響很小但卻是特異性微絲結(jié)合蛋白結(jié)合的必須部位第二節(jié)微絲

ATPADP共六十五頁G-actin、F-actin肌動蛋白存在形式ATP結(jié)合ATP的一端(yīduān)為負極（minusend）ATP-G-actinADP-G-actinADP肌動蛋白的極性共六十五頁聚合（組裝(zǔzhuānɡ)過程）解聚（去組裝(zǔzhuānɡ)）組裝動態(tài)結(jié)構(gòu)F-actinG-actin共六十五頁F-actin三個時相延長(yáncháng)期：平衡(pínghéng)期：快速延長穩(wěn)定期F-actin成核期：緩慢聚合G-actin共六十五頁◆ATP-G-actin與微絲親和力高ADP-G-actin與微絲親和力低◆微絲特異性藥物可影響微絲的組裝和去組裝◆微絲是一個動態(tài)(dòngtài)結(jié)構(gòu)，有極性微絲組裝的特點ATPATPATPADPADP共六十五頁（無細胞實驗(shíyàn)體系）②ATP-F-actinATP-G-actinATP-F-actinADP-G-actin

ADP-F-actin根據(jù)(gēnjù)肌動蛋白與ATP的結(jié)合踏車現(xiàn)象ATP-G-actin①對微絲末端親和性很高④ADP-G-actin對微絲末端親和性很低ADP-F-actin肌動蛋白構(gòu)象改變ATP水解③共六十五頁影響組裝的因素細胞(xìbāo)松弛素B紅海(hónɡhǎi)海綿素鬼筆環(huán)肽～～切斷微絲并結(jié)合到微絲末端，阻斷新的G-actin聚合,破壞了微絲組裝只與G-actin結(jié)合，抑制G-actin加載到F-actin與微絲側(cè)面結(jié)合，抑制微絲解聚，使微絲處于穩(wěn)定狀態(tài)，破壞了微絲的動態(tài)平衡～～共六十五頁◆由球狀肌動蛋白單體組成肌動蛋白纖維◆細胞中呈束狀、網(wǎng)狀或分散(fēnsàn)分布◆兩條平行肌動蛋白纖維向右螺旋形成微絲微絲的特點共六十五頁微絲的極性結(jié)構(gòu)(jiégòu)方面：結(jié)合ATP的一端為負極(fùjí)另一端為正極組裝方面：組裝速度慢為負極組裝速度快為正極Pi結(jié)合ATP的肌動蛋白結(jié)合ADP的肌動蛋白ATP-F-actin

ADP-F-actin共六十五頁分布永久性結(jié)構(gòu)(jiégòu)：肌細胞的細肌絲微絨毛中的軸絲暫時性結(jié)構(gòu)(jiégòu)：胞質(zhì)分裂環(huán)中的微絲精子頂體中的微絲胞質(zhì)環(huán)流細胞遷徙時的偽足等頂體共六十五頁功能(gōngnéng)：調(diào)節(jié)(tiáojié)微絲的動態(tài)變化原肌球蛋白肌鈣蛋白封帽蛋白切割蛋白單體結(jié)合蛋白集束蛋白膠凝蛋白錨定蛋白結(jié)合蛋白的調(diào)控種類：共六十五頁功能(gōngnéng)：調(diào)節(jié)(tiáojié)微絲的動態(tài)變化結(jié)合蛋白的調(diào)控成核蛋白單體隔離蛋白末端阻斷蛋白單體聚合蛋白微絲解聚蛋白交聯(lián)蛋白纖維切割蛋白膜結(jié)合蛋白種類：第六章細胞骨架共六十五頁第六章細胞骨架加帽蛋白Z帽蛋白溶膠蛋白細絲蛋白抑制蛋白胸腺素絲束蛋白絨毛蛋白黏著斑蛋白錨定蛋白ARP復(fù)合體單體聚合蛋白+-+抑制蛋白切絲蛋白凝膠蛋白成束蛋白共六十五頁★維持細胞(xìbāo)形態(tài)功能★肌肉(jīròu)收縮★細胞各種運動★參與細胞分裂★其他功能共六十五頁→→肌肉(jīròu)肌細胞→肌原纖維→Z線肌肉(jīròu)收縮共六十五頁粗肌絲：肌球蛋白（同時(tóngshí)具有ATPase活性）細肌絲：肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白肌原纖維Z線Z線肌原纖維Z線肌球蛋白肌動蛋白等肌小節(jié)由一個暗帶和兩個(liǎnɡɡè)1/2明帶組成暗帶明帶骨骼?。M紋?。┕擦屙摯旨〗z：肌球蛋白（同時(tóngshí)具有ATPase活性）細肌絲：肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白肌原纖維肌球蛋白肌動蛋白等暗帶明帶明帶粗肌絲（ATP酶）（馬達(mǎdá)蛋白）第六章細胞骨架共六十五頁肌肉(jīròu)細胞中Myosin具有(jùyǒu)ATP酶活性第六章細胞骨架共六十五頁肌動蛋白和肌球蛋白的滑動產(chǎn)生(chǎnshēng)肌肉收縮+－肌動蛋白絲肌球蛋白（馬達(mǎdá)蛋白）共六十五頁細胞(xìbāo)各種運動細胞內(nèi)褶巨噬細胞表面的皺褶

變皺膜運動細胞變形運動胞質(zhì)環(huán)流細胞的吞吐活動精子的頂體反應(yīng)共六十五頁精子(jīngzǐ)的頂體反應(yīng)頂體細胞(xìbāo)變形運動——阿米巴運動共六十五頁電鏡下顯示微絲維持細胞(xìbāo)形態(tài)培養(yǎng)(péiyǎng)的成纖維細胞的微絲束共六十五頁在非肌細胞中形成(xíngchéng)黏著斑和應(yīng)力纖維黏著(niánzhuó)斑肌動蛋白CytoskeletalfilamentsActineCytoplasmicproteinplaque肌動蛋白CytoskeletalfilamentsActine位于細胞間或細胞與外基質(zhì)間，通過整合素（integrin）把細胞中的肌動蛋白束和基質(zhì)連接起來。連接處的質(zhì)膜呈盤狀，稱為黏著斑。在形成黏著斑的質(zhì)膜下方成束排列的肌動蛋白為應(yīng)力纖維應(yīng)力纖維具有收縮功能，但不能產(chǎn)生運動，只能維持細胞形態(tài)、賦予細胞韌性和強度共六十五頁第六章細胞骨架參與(cānyù)細胞分裂肌動蛋白結(jié)合蛋白收縮環(huán)共六十五頁其他(qítā)功能：細胞內(nèi)物質(zhì)運輸肌球蛋白（唯一沿肌動蛋白運動的馬達(mǎdá)蛋白）它們以微絲作為運輸軌道參與物質(zhì)運輸活動

肌球蛋白小泡F-actin馬達蛋白第六章細胞骨架共六十五頁→第三節(jié)中間絲

中間(zhōngjiān)絲纖維狀蛋白(dànbái)→纖維狀蛋白中間絲纖維類型特點功能基本概況組裝化學組成纖維結(jié)構(gòu)（中等纖維）共六十五頁纖維狀蛋白類型類型蛋白名稱細胞內(nèi)分布Ⅰ角蛋白（酸性、堿性）上皮細胞Ⅱ巢蛋白（神經(jīng)干細胞蛋白）神經(jīng)干細胞Ⅲ膠質(zhì)細胞原纖維酸性蛋白神經(jīng)膠質(zhì)細胞ⅣⅢ型中等纖維蛋白波形蛋白結(jié)蛋白外周蛋白間充質(zhì)細胞、肌肉細胞外周神經(jīng)元Ⅴ神經(jīng)原纖維蛋白成熟神經(jīng)元Ⅵ核纖層蛋白細胞核共六十五頁尾部(wěibù)（C端）桿狀區(qū)頭部（N端）波形蛋白神經(jīng)原纖維蛋白核纖層蛋白角蛋白（高度保守(bǎoshǒu)的α螺旋區(qū)）（高度可變區(qū)）（高度可變區(qū)）纖維狀蛋白結(jié)構(gòu)共六十五頁二聚體四聚體原纖維(xiānwéi)中間(zhōngjiān)絲單體同向反向中等纖維組裝共六十五頁直徑(zhíjìng)介與微管與微絲之間，8～10nm主要圍繞(wéirào)在核周圍，成束成網(wǎng)，并擴展到質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連中等纖維基本概況共六十五頁﹡沒有(méiyǒu)極性﹡分布(fēnbù)具有嚴格的組織特異性﹡堅韌、耐久的蛋白質(zhì)纖維﹡結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，不受秋水仙素、細胞松弛素B影響中間絲特點1、支持作用2、細胞內(nèi)運輸作用3、信息傳遞作用4、在相鄰細胞、細胞與基膜之間形成連接結(jié)構(gòu)中間絲功能5、參與細胞分化共六十五頁上皮細胞中的角蛋白Keratin支持(zhīchí)作用共六十五頁結(jié)締組織(jiédì-zǔzhī)中的波形蛋白纖維共