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1、第七章 细胞骨架与细胞运动 （Cytoskeleton and motility）,红色荧光显示微丝、绿色显示微管、蓝色显示细胞核,细胞骨架（Cytoskeleton） 是真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，它对于维持细胞的形状、细胞的运动、细胞内的物质运输、染色体的分离和细胞的分裂起着重要的作用。,概 述,细胞骨架由以下组分构成 微丝（microfilament） 微管（microtubule） 中间纤维（intemediate filament） 广义的细胞骨架还包括 核骨架（nucleoskeleton） 核纤层（nuclear lamina） 细胞外基质（extracellular mat
2、rix） 形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。,第一节 微管（microtubule）,一、微管的形态与结构,1.结构 （1）微管蛋白（tubulin） 微管蛋白 微管蛋白 微管蛋白-微管组织中心（MTOC）,异二聚体原纤维微管（极性结构）,GTP,GTP-GDP,13,13+10,13+10+10,（2）微管 类型 单微管（13） 二联微管（13+10）（纤毛、鞭毛） 三联微管（13+10+10）（基体、中心粒）,二、微管结合蛋白 microtubule-associated protein,MAP,类型：MAP-1 、MAP-2和tau蛋白，存在于神经细胞。 MAP-4在神经
3、细胞与非神经细胞均存在 。 MAP的主要功能是： 参与微管的装配； 增加微管稳定性或强度。,成核期（nucleation phase）-延迟期（lag phase） 微管蛋白聚合成短的寡聚体（核心） 片状 微管 聚合期（polymerization phase）-延长期（elongation phase） 聚合速度大于解聚速度 稳定期（steady phase）： 聚合速度等于解聚速度 （游离管蛋白达到临界浓度）,三、微管的装配,微管的体外组装,1972年Weisenberg小鼠分离微管蛋白体外组装,+,-,踏 车,体外微管装配条件：,微管蛋白浓度：需高于临界浓度（1mg/ml）； GTP的供
4、应； 离子：Ca2+应尽可能除去， Mg 2+为装配所必需； 温度：37异二聚体装配成微管（0解聚为异二聚体）； 最适PH：PH6.9；,微管组织中心 (microtubule organizing center，MTOC) 是微管装配的起始点,概念：微管在生理状态解聚后重新装配的发生处称为 微管组织中心。 作用：帮助微管装配过程中的成核，使微管从 MTOC开始生长。 微管在体内的装配和去组装在时间和空间上是高度有序的,微管的体内组装,细胞中MTOC的常见部位：着丝粒、成膜体、中心体、鞭毛基体均具有微管组织中心的功能。,The Orientation of Microtubules in a
5、Cell,组装的特点,踏车模型（ Tread milling ）： （）端，MT装配而延长； （）端，MT解聚而缩短。,影响微管组装的特异性药物,秋水仙素(colchicine) 阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。 紫杉醇(taxol)、重水(D2O)能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。但这种稳定对细胞有害。 注：为行使正常的微管功能,微管处于动态的装配和解聚是其功能正常发挥的基础。,四、微管的功能,（1）构成细胞内网状支架，支持和维持细胞的形态,（3）参与细胞内物质运输及细胞器的迁移与定位,（4）参与染色体运动，调节细胞分裂,（5）参与细胞内信号转导,（2）参与中心粒、纤毛中心体
6、：、鞭毛的形成,中心体：,中心粒 周围无定形物质,间期：组织胞质微管形成 分裂期：组织形成纺锤体,纤毛（cilia）、鞭毛（flagella）,组成： 质膜 顶部 轴丝 微管及相关蛋白 微管： 9组二联管+中央微管（9+2） 相关蛋白： 动力蛋白 连接蛋白 辐射丝 基体 纤毛组织中心（ 9组三联管）,基体(basal body ),位于鞭毛和纤毛根部称为基体，是鞭毛和纤毛内部微管起源的地方。 其壁由9组三联体微管构成，与中心粒相同。 中心粒和基体均具有自我复制性质。,例：神经元轴突运输的类型及运输模式 色素颗粒的运输,微管依赖性马达蛋白（motor protein） 驱动蛋白（kinesin）
7、 通过结合和水解ATP，向着微管（+）极运输小泡。 动力蛋白（ dynein ）,第二节 微 丝(microfilament, MF),微丝（microfilament，MF）概念 是由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤维，又称肌动蛋白纤维actin filament。 肌动蛋白类型：根据等电点的不同为3类： 分布于各种肌肉细胞中 和分布于肌细胞和非肌细胞中。,一、微丝概念与化学成分,二、微丝的结构和组装,1结构 （1）肌动蛋白（actin） * 2个亚基组成 * 极性结构 正端（）；负端（） *存在形式 游离 球状肌动蛋白 （G-actin) 纤维状肌动蛋白(F-actin),
8、（2）微丝 结构：由肌动蛋白单体聚合形成双螺旋,2 组装：,条件： ATP；盐浓度 K+ Mg+ 过程（三个阶段）： 成核期 微丝组装的限速过程 生长期 肌动蛋白在核心两端聚合 正端快，负端慢 平衡期 聚合速度与解离速度达到平衡,动态调节：,踏车模型（treadmilling model）,三、微丝的功能,（1）构成细胞的支架，维持细胞的形态 微绒毛 应力纤维,（2）参与细胞分裂,细胞分裂中形成收缩环（内含肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维）,（3）参与肌肉收缩,由肌原纤维组成，肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝，粗肌丝主要成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球 蛋白和肌钙蛋白。,肌肉的组成,（4
9、）参与细胞运动 胞质环流、变形运动、吞噬 （5）参与细胞内物质运输 （6）参与细胞内信号转导,五.药物对微丝的作用,细胞松弛素B(cytochalasin B) 真菌-生物碱 微丝+端结合 鬼笔环肽 (phalloidin) 毒蘑菇（Amanita）-毒素 与聚合的微丝结合 抑制肌动蛋白纤维的解聚,第三节 中间纤维（intermediate filaments，IF）,1.概述 形状：类似编织绳 存在部位 细胞核膜下 核纤层 细胞中 围绕核形成篮筐样结构 特性：稳定,2.分类,根据亚单位特性分为六大类 角质蛋白 核纤层蛋白 结蛋白 神经胶质纤维 波形纤维蛋白 神经元纤维,3.中间纤维蛋白结构,
10、头部区 氨基端 尾部区 羧基端 杆状区 310 aa 中心区 （螺旋区） 形成聚合体的关键部位,4.中间纤维的组装,组装： 两个单体形成双股超螺旋 二聚体 两个二聚体形成四聚体 原纤丝 两个四聚体交错排列 原纤维 四个原纤维互相缠绕 中间纤维,5.功能,（1）在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 （2）为细胞提供机械强度支持 （3）参与细胞连接 （4）参与细胞内信息传递及物质运输 （5）维持细胞核膜稳定 （6）参与细胞分化,思考题,1为什么说细胞骨架是细胞内的一种动 态结构。 2在细胞骨架各种纤维系统中的结合蛋 白质有何重要作用。 3细胞骨架和医学有何关系。,重点及难点,重点 1掌握微管、微丝和中间纤维的结构特征和 功能。 难点 1微管体内组装和体外组装的特点 2微丝组装的调节 3微丝结合蛋白的作用,Cytoskeleton 细胞骨架 Microfilament, MF 微丝；microtubule, MT 微管 Intermediate filament, IF 中间纤微 Actin 肌动蛋白 Myosin 肌球蛋白 Tubulin 微管蛋白 Centrosome 中心体 Microtubule organizing center, MTOC 微管组织中心 Microtubule-associated protein, MAP 微管相关蛋白,本章主要词汇,
