cellB细胞骨架ppt课件

《cellB细胞骨架ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《cellB细胞骨架ppt课件（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章细胞骨架系统 第一节微管 第二节微丝 第三节中间丝 1 细胞骨架系统 细胞骨架 cytoskeleton 真核细胞内由微管 微丝 中间丝等蛋白纤维组成的网状结构系统 这些网络结构对细胞的形态结构 运动 物质运输 信息传递及增殖与分化等都有重要作用 Kolzoff 1928 提出细胞骨架概念 Shanterback 1963 在水螅细胞中发现微管 目前 细胞骨架研究已进入分子水平 2 微丝微管中间纤维 3 用一定的药物处理细胞 在显微镜下可见一网架结构 如图 证实了细胞骨架的存在 4 光镜下细胞骨架 红色荧光显示微丝 黄色显示微管 兰色显示细胞核 5 电镜下显示微丝 光镜下细胞骨架 黄色荧

2、光显示微管 特点 弥散性 整体性和变动性 6 第一节微管 分散在细胞质中 多数细胞 存在于所有真核细胞胞内呈网状或束状分布平行成束排列 神经细胞 排列为一定的几何图形样结构 中心粒 鞭毛 纤毛 7 一 微管的形态结构和存在形式 中空 管状纤维 外径24 26nm 内径15nm 管壁厚5nm 长短不一 8 9 1 结构 微管蛋白 亚基聚合成异二聚体 异二聚体相连排列而成原纤维 10 由13根原纤维围成中空的微管 每条原纤维由微管蛋白 相间排列而成 12345678910111213 11 微管结构模式 12 2 存在形式 单管 质膜下的微管 不稳定二联管 鞭毛 纤毛的杆部 稳定三联管 中心粒 鞭

3、毛 纤毛的基体部 稳定 13 14 二 微管的分子组成 微管主要由微管蛋白构成 包括微管蛋白 微管蛋白占微管总蛋白量80 95 通常以 异二聚体存在 微管蛋白存在于微管组织中心 微管装配始发区域 微管极性的确定及在细胞分裂中起作用 15 三 微管的组装及调节 一 微管的体外装装配条件 异二聚体达临界浓度 约1mg ml 有Mg2 无Ca2 pH6 9 37 GTP提供能量 装配快 装配慢 踏车运动 一定条件下 组装 去组装 16 17 CharacteristicsofMTassembly Dynamicinstabilityduetothestructuraldifferencesbetwe

4、enagrowingandashrinkingmicrotubuleend GTPcap Catastrophe accidentallossofGTPcap Rescue regainofGTPcap 18 19 二 微管的体内装配 遵循体外装配规律 还受严格时间 空间控制 时间控制 如纺锤丝微管的聚合与解聚发生在细胞分裂期 这是生命活动的特殊时刻 空间控制 微管组织中心 微管装配的特殊始发区域 包括中心体 基体 动粒正常生理状态下 装配先由微管组织中心开始 20 微管组织中心 活细胞中 微管组装时 总是以某部位为中心开始聚集 这个中心称为微管组织中心 包括中心粒 星体和动粒等 微管组织中心

5、决定细胞微管的极性 微管的负端指向微管组织中心 正端离开微管组织中心 TuRC存在于微管组织中心 就像一颗种子 成为更多异二聚体结合上去的核心 微管从此生长 延长 21 MTarenucleatedbyaproteincomplexcontaining tubulin ThecentrosomeisthemajorMTOCofanimalcells 22 三 微管装配的调节体内微管蛋白的合成是可以自我调节的多余的微管蛋白单体结合于合成微管蛋白的核糖体上 导致微管蛋白mRNA降解 微管在体内的装配和去装配 在时间和空间上高度有序 如 细胞分裂期微管的装配 去装配 微管蛋白或 TuRC中的某些蛋白

6、质被磷酸化 从而打开 TuRC组织形成微管的能力 23 四 微管敏感的药物紫杉酚 加速聚合 秋水仙素 解聚 长春碱 抑制聚合 nocodazole 阻断聚合 等 24 四 微管结合蛋白 微管结合蛋白 一些同微管结合的辅助蛋白 总与微管共存 参与微管装配 是微管的结构和功能所必需的成分 1 碱性的微管结合区域 与微管结合 加速微管成核作用 2 酸性的突出区域 以横桥的方式与其他骨架纤维相连接 25 高等生物的微管结合蛋白有 MAP1 MAP2 使微管成束时保持较宽的间隔 MAP4 Tau 使微管成束时紧密 26 五 微管的主要功能 一 构成细胞内的网状支架 支持和维持细胞形态 27 二 参与中心

7、粒 纤毛和鞭毛形成 1 中心粒 9组三联管围成圆筒状结构 动物细胞中主要的微管组织中心 28 29 中心粒为成对存在且相互垂直短筒状小体 每个短筒状小体由9组三联体微管斜向排列呈风车状排列而成 为 9 3 结构 30 纵切面 横切面 示1对中心粒电镜照片 31 32 2 鞭毛和纤毛 9组二联管 2个中央微管 33 纤毛和鞭毛形成 34 35 36 纤毛运动 37 三 维持细胞内细胞器的定位和分布使内质网在细胞质中展开分布 使高尔基体靠近细胞核 染色体向两极移动等 四 为细胞内物质运输提供轨道细胞内物质的定向运送 特别是膜泡运输 与微管的存在有关 例如神经递质 细胞分泌颗粒 色素颗粒及线粒体的快

8、速运动都是沿微管进行的 马达蛋白 胞质动力蛋白 驱动蛋白 38 39 马达蛋白 40 动力蛋白沿微管滑动 膜泡运动模型 41 42 马达蛋白 43 驱动蛋白 动力蛋白 44 第二节微丝 一 微丝的形态结构和存在形式 在真核细胞中由肌动蛋白 actin 组成的细丝 实心纤维 直径5 7nm 成束或弥散分布 肌细胞中 微丝形成稳定结构 非肌细胞中 微丝常分布质膜下 是动态结构 45 光镜下上皮细胞 红色显示微丝 46 光镜下绿色显示肌动蛋白 47 48 49 二 微丝的分子组成 G肌动蛋白 肌动蛋白单体 呈哑铃形 ATP 或ADP Mg2 和K 或Na F肌动蛋白 丝形肌动蛋白 50 肌动蛋白分子

9、球形 直径为2 3nm 有三类 即 有极性 单体存在于肌细胞中 和 单体存在于非肌细胞中 51 球形单体G 肌动蛋白的两个亚基 52 肌动蛋白纤维 T型 纤维 倾向于组装 与ATP结合 D型 纤维 倾向于去组装 与ADP结合鬼笔环肽抑制微丝解聚 稳定肌动蛋白纤维 细胞松弛素抑制肌动蛋白的聚合 53 三 微丝的组装及其调节 极性组装 组装速度快的一极为正端 组装速度慢的为负端 在一定条件下 微丝正端组装 负端去组装 表现出踏车现象 微丝体内装配有成核作用 微丝装配受ATP Ca2 Na K 功能 外部信号影响 54 55 2 Invitro Polymerization bothendsofth

10、eMFgrow buttheplusendfasterthantheminus Becauseactinmonomerstendtoaddtoafilament splusendandleavefromitsminusend Tread milling 56 3 DynamicequilibriumbetweentheG actinandpolymericforms whichisregulatedbyATPhydrolysisandG actinconcentration 57 微丝的组装 58 四 微丝结合蛋白 一 肌细胞中的微丝结合蛋白1 原肌球蛋白 由两条平行的多肽链形成的 螺旋结构

11、长约40nm 位于肌动蛋白纤维的螺旋沟内 2 肌钙蛋白 是一种特大的球蛋白 由3个亚基组成 3 肌球蛋白 是一种收缩蛋白 有多种类型 59 原肌球蛋白和肌钙蛋白在横纹肌细肌丝中与肌动蛋白的结合 5 11 60 61 肌动蛋白结合蛋白 有40多种 最重要的是肌球蛋白 62 肌球蛋白常聚合为两极纤维 63 64 65 二 非肌细胞中微丝结合蛋白 有40多种 主要与微丝装配及功能有关 大多以简单的方式与肌动蛋白相结合 形成多种不同的亚细胞结构 并具有多种功能 如 血影蛋白 绒毛蛋白 66 五 微丝的主要功能 一 支撑作用1 形成应力纤维2 支持微绒毛 二 参与细胞运动1 变形运动2 细胞分裂3 肌肉

12、收缩 三 参与胞内信息传递 67 动画演示运动功能 68 肌肉的收缩运动 69 Thickandthinfilamentsslidingmodel 70 Excitation contractioncouplingprocess Actionpotential Ca2 riseincytosol Tn Tm Sliding 71 第三节中间丝 中间丝直径直径8 10nm 介于微管和微丝之间 也称中间纤维 中等纤维 是细胞骨架的一种主要成分在细胞构建 分化等多种生命活动中起重要的作用 72 一 中间丝的形态结构和分布 中空管状结构结构极稳定分布具有高度的组织特异性 73 二 中间丝的化学组成和分

13、类 一 化学组成中间丝蛋白是一个多基因家族 具高度同源性 化学性质各不相同 结构上具有多形性 受发育阶段的调节 头部 位于N 末端 非螺旋结构 球形区域 杆部 四段高度保守 螺旋形成的超螺旋 尾部 C 末端球形区域 74 中间丝的分子结构 75 二 分类1 角蛋白纤维 上皮细胞 毛发 指甲 2 神经元纤维 神经元轴突等 3 波形蛋白样纤维 间质细胞 肌肉细胞 胶质细胞等 4 核纤层蛋白 细胞内层核膜 76 上皮细胞角蛋白Keratin 波形蛋白 Vimentin 分布于间质细胞 77 三 中间丝的组装及其调节 组装 1 二聚体 两相邻亚基对应 螺杆区形成双股超螺旋 2 四聚体亚单位 指向相反的

14、超螺旋二聚体交错排列而成 3 八聚体原纤维 四聚体组装成 4 中空管状中间丝 八聚体疏水侧面相互作用组装成中空管状的中间丝 78 原纤维 四聚体 二聚体 中间纤维 中间丝组装模型 79 IFsassemblefromfibroussubunits 80 81 调节 中间丝组装 去组装机制不清楚 正常条件下 蛋白质磷酸化调节中间去组装 中间丝装配的特点 螺旋是反向平行排列 两端对称 无极性 遵循半分子长度交错原则进行装配 蛋白纤维可形成同种聚合体或异种聚合体 体外装配无需其他物质参与 中等纤维蛋白绝大部分装配成中等纤维 中间丝头尾非螺旋区起稳定中间丝和连接其他结构的作用 是中间丝组装毕不可少的

15、82 四 中间丝结合蛋白 非中间丝组成蛋白 但在结构和功能上与中间丝有密切联系 如 使角蛋白成束的filaggrin 使波形蛋白成束的plectin 另外还有MAP2 血影蛋白 ankyrin desmoplakin 83 五 中间丝的功能 一 细胞内支撑作用 二 参与相邻细胞间 细胞与基膜间的连接 三 参与细胞内信息传递及物质运输 四 与细胞分化有关 84 Summary Cytoskeletalfunctions 85 微管微丝中间纤维组成微管蛋白肌动蛋白角蛋白 结蛋白 微管相关蛋白微丝结合蛋白波形蛋白 胶原纤维蛋白神经丝蛋白直径20 30nm6 7nm7 11nm结构管状双螺旋状管状组装

16、能量GTPATP无作用因素秋水仙素细胞松驰素秋水仙素鬼笔环肽胰酶功能细胞支架 支架 细胞器定位等运动等胞内运输等 微管 微丝 中间纤维的比较 86 细胞骨架与疾病 1 男性不育2 老年痴呆3 进行性肌萎缩 87 88 Alzheimer sdisease neurofibrillarytangle Theneuronsdemonstrateintracytoplasmicproliferationoftwistedfilamentsproducingthevisible neurofibrillarytangle underthemicroscope ThesearecommonlyfoundinthepyramidalcellsoftheHippocampusandthecerebralcortex HandEstain microscopic 89 Alzheimer sdisease neurofibrillarytangle ThetanglesarebestdemonstratedwithBielschowskysilverstainasshownhere microscop