细胞生物学细胞骨架与细胞运动.ppt

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1、第七章 细胞骨架与细胞运动,细胞骨架（cytoskeleton）:真核细胞质中由蛋白纤维交织形成的立体网架构,充满细胞质空间，维持细胞的形状并参与细胞的运动。微管（microtubule,MT）微丝（microfilament,MF）中间纤维（intermediate filament,IF）,第一节 微 管（microtubule,MT）由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空圆柱状结构，存在于细胞质中；动态结构 基本功能：细胞器的定位和物质运输 组成的细胞器：纤毛、鞭毛、纺锤体、中心体,微管蛋白单体 微管蛋白单体 微管蛋白位于微管组织中心，影响微管成核、定位及极性等,一组成：微管蛋白（tubul

2、in）,异二聚体,微管,二形态结构：中空圆柱状结构，13根原纤维围成一周，和微管蛋白首尾相接，具有极性。,有三种存在形式：单管、二联管和三联管。,三微管结合蛋白：（microtubule-associated protein,MAP）结合在微管表面的辅助蛋白 结构区域功能：碱性的微管结合区域加速微管成核作用；酸性的突出区域与其他骨架纤维联系主要类型：MAP-1（轴突和树突中）MAP-2（胞体和树突中）tau（只存在 于轴突中）MAP-4（大多数细胞中）,神经元细胞,四微管的组装：,微管蛋白亚基 结合紧密组装水解微管蛋白亚基 易脱落解聚微管组装过程：成核期（延迟期）：异二聚体寡聚体侧面增加片状带

3、 合拢一段微管聚合期（延长期）：聚合速度大于解聚速度稳定期：聚合速度等于解聚速度,微管组织中心（microtubule organizing center,MTOCs）,是微管形成的核心位点，微管的组装由此开始，常见的微管组织中心有：中心体、鞭毛基体、动粒。都具有微管蛋白，形成微管蛋白环形复合体，刺激微管核心的形成，包裹微管蛋白的负端，防止微管蛋白的掺入。在空间上提供微管装配的始发区域。,(一)体外组装:微管踏车模型和非稳态动力模型 微管组装以非稳态动力模型为主，其中微管蛋白的浓 度和GTP 是调节微管组装的物质。和微管蛋白370C,有GTP和Mg2+微管,（二）体内组装：微管装配的起始点是微

4、管组织中心（中心体、鞭毛 和纤毛基体）微管蛋白环行复合体是集结异二聚体的核心，微管从此生长和延长，它与微管的负端结合，使负端稳定。,（三）影响微管组装和去组装因素,组装：370C,有GTP和Mg2+游离GTP-微管蛋白浓度 紫杉醇 和微管蛋白微管 解聚：40C,或Ca2+,游离GTP-微管蛋白浓度 秋水仙碱和长春新碱 微管的聚合与GTP-微管蛋白浓度呈正比,六微管的功能,（一）形成网状支架，支持和维持细胞的形态,（二）构成纤毛、鞭毛和中心粒，参与细胞运动 纤毛和鞭毛是微管形成的细胞特化结构，是细胞 能收缩的附属物。纤毛短而多；鞭毛少而长 中心粒：成对出现的圆柱形小体，彼此垂直排列。功能：参与微

5、管蛋白的合成与微管的聚合，与细胞分裂、能量代谢有关。,（三）维持细胞器的定位与分布 线粒体的分布与MT平行；游离核糖体位于MT和MF的交叉点上；ER沿微管在细胞质中展开；Gc沿MT向核区牵拉，定位于细胞中央。,（四）参与细胞内物质运输,马达蛋白：介导细胞内物质沿细胞骨架运动的蛋白。动力蛋白 MT(+)MT(-)驱动蛋白 MT(-)MT(+)肌球蛋白(MF),（五）参与染色体的运动，调节细胞分裂,（六）参与细胞内信号传导,第二节 微 丝 microfilament,MF,一组成：基本单位肌动蛋白（actin）（极性：正/负端）6种亚型 肌动蛋白 骨骼肌型肌动蛋白 心肌型肌动蛋白 血管型肌动蛋白

6、肌动蛋白 肌动蛋白 细胞质型肌动蛋白 肠型肌动蛋白,存在方式:球状肌动蛋白（globular actin,G-actin）纤维状肌动蛋白（filamentous actin,F-actin）,二结构：可弯曲性蛋白纤维，双螺旋结构/单根，具有极性，位于细胞膜内侧细胞皮质区,三组装：需ATP和K+、Mg2+存在及适宜的温度,成核期：三聚体核心生长期：正极快于负极（ATP调节）平衡期：形成速度等于解离速度,踏车模型,影响组装与去组装因素 组装：TP和Mg2+，+-肌动蛋白浓度，鬼笔环肽-肌动蛋白微丝解聚：Ca2+-肌动蛋白浓度，细胞松弛素B,四动态调节：,五微丝结合蛋白及其功能：100余种 调节肌动

7、蛋白单体肌动蛋白多聚体微丝 以不同方式与肌动蛋白相结合，形成多种不同的 亚细胞结构，执行不同的功能。,六功能：1构成细胞支架、维持细胞形态:细胞皮层：细胞膜下，由微丝和微丝结合蛋白组成网状结构,培养的上皮细胞（微丝红色、微管绿色）,微绒毛,2参与肌肉收缩：肌小节肌原纤维：粗肌丝（肌球蛋白）+细肌丝（肌动蛋白+原肌球蛋白+肌钙蛋白）,3参与细胞分裂：收缩环（大量平行排列、不同极性微丝组成),4参与细胞内物质运输：与微管一道进行细胞内物质运输,肌球蛋白的功能（a）运输小泡；(b)运输微丝。,6参与细胞内信号转导：可作为某些信息传递的介质,5参与细胞运动：参与细胞的各种运动,如 变形运动,细胞的内吞

8、和外吐等 微丝可以两种不同的方式产生运动：滑动机制，如微丝与肌球蛋白丝相互滑动 微丝束的聚合和解聚,第三节 中间纤维,直径介于微丝和微管之间，位于核膜下核纤层（坚固），胞质中网架结构。赋予细胞强大的机械强度，维持细胞的形态结构和功能。,一化学组成：至少由50多种异源性纤维状蛋白 组成，分为六大类。,具有组织特异性，不同类型细胞含有不同IF。通常一种细胞含有一种中间纤维，少数含有2种以上。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF。,二形态结构：长的线性蛋白。由螺旋化杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（N端）尾（C端）部构成。,角蛋白keratin 波形纤维蛋白vimentin 神经纤维蛋白neurofil

9、ament protein,三组装,四组装的动态调节：体内：中间纤维蛋白丝氨酸和苏氨酸的磷酸化体外：低离子强度和微碱性时明显解聚，当离子强度和pH恢复生理水平时，装配成中间纤维。,五中间纤维结合蛋白及其功能：使中间纤维交联成束、成网，把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上特点：具有细胞特异性,六中间纤维的功能：1在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 2提供细胞机械强度作用：比微管、微丝更耐剪切力，变形时不断裂。3参与细胞连接4参与细胞内的信息传递与物质运输5维持细胞核膜稳定，与DNA的复制有关6与细胞的分化,*胞质骨架三种组分的比较*,第五节 细胞骨架与疾病一细胞骨架与肿瘤（一）细胞骨架在肿瘤细胞中的变化：恶性肿瘤细胞的细胞骨架被破坏 微管减少甚至缺如。肌动蛋白小体的出现高转移表型（二）微管和微丝与肿瘤化疗 长春新碱、秋水仙素（与纺锤体微管蛋白结合）抑制细胞增殖,（三）中间纤维与肿瘤诊断：1.不同类型的中间纤维严格分布在不同类型的细胞中，用于区分上皮细胞、肌细胞、间质细胞、胶质细胞、神经细胞。2细胞出现转化时仍保持原来细胞的特征性中间纤维 3具有与原来组织相关的特异性抗原 4用于区分肿瘤细胞的类型及来源,二细胞骨架蛋白与神经系统疾病 阿尔茨海默氏病大量损伤的神经元纤维（微管蛋白聚集缺陷 信号传递紊乱）三细胞骨架与遗传性疾病,中间纤维增强细胞的强度,