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1、细胞骨架概述细胞骨架概述v 定义：真核细胞细胞质中的蛋白质纤维网架体系，包括微丝、微管和中间纤维。v 细胞骨架执行多种多样的生物学功能v 细胞骨架成分功能异常将导致多种疾病v 细胞骨架是真核生物所特有的结构v 细胞骨架是高度动态的结构体系细细细细 胞胞胞胞 骨骨骨骨 架架架架微管微管微管微管微丝微丝微丝微丝中间纤维中间纤维线粒体线粒体线粒体线粒体核糖体核糖体核糖体核糖体内质网内质网内质网内质网细胞骨架的激光共聚焦显微镜观察细胞骨架的激光共聚焦显微镜观察（一）（一）一、微管蛋白与微管的结构一、微管蛋白与微管的结构第一节第一节 微管微管(microtuble,MT) 微管蛋白（微管蛋白（tubul
2、in）：）：酸性球蛋白，酸性球蛋白， GTP 异二聚体异二聚体 由由微管蛋白微管蛋白 微管蛋白微管蛋白l l 、 微管蛋白上有微管蛋白上有微管蛋白上有微管蛋白上有GTPGTP或或或或GDPGDP、MgMg2+2+和和和和CaCa2+2+、秋水仙素等、秋水仙素等、秋水仙素等、秋水仙素等的结合位点。的结合位点。的结合位点。的结合位点。原纤维原纤维（二）（二）（三）（三）（四）（四）（五）（五）（六）（六）单管单管单管单管( (细胞质）细胞质）细胞质）细胞质）二联管二联管二联管二联管（纤毛、鞭毛）（纤毛、鞭毛）（纤毛、鞭毛）（纤毛、鞭毛）三联管三联管三联管三联管（中心粒、基体）（中心粒、基体）（中心
3、粒、基体）（中心粒、基体）微管的三种存在方式微管的三种存在方式ABABC（一）（一）微管及其辅助蛋白微管及其辅助蛋白MAPMAP具有两个结构域，一为碱性的微管结合结构域，可具有两个结构域，一为碱性的微管结合结构域，可与微管蛋白结合；另一个为酸性结构域，可以横桥方式与微管蛋白结合；另一个为酸性结构域，可以横桥方式与质膜、中间纤维和其它微管纤维连接。与质膜、中间纤维和其它微管纤维连接。（二）（二）（延迟期）（延长期）（稳定期）基基体体杆杆部部(A)(A)中心体的无定形基质中含有中心体的无定形基质中含有 - -微管蛋白环，它是微管生长微管蛋白环，它是微管生长的初始部位；的初始部位；(B)(B)附着有
4、微管的中心体，微管的（附着有微管的中心体，微管的（+ +）端向外发散，（）端向外发散，（- -）端）端埋藏在中心体中。埋藏在中心体中。+- 踏踏车车 v成核期成核期成核期成核期v聚合期聚合期聚合期聚合期v稳定期稳定期稳定期稳定期踏车模型踏车模型微管的体内装配-从微管组织中心发出 间期细胞间期细胞纤毛细胞纤毛细胞神经细胞神经细胞（Mg2+）（6.9）9x3+09x2+2精子运动精子运动精子运动精子运动 纤毛运动纤毛运动纤毛运动纤毛运动微微微微管管管管运运运运动动动动（纤纤纤纤毛毛毛毛、鞭鞭鞭鞭毛毛毛毛摆摆摆摆动动动动）驱动蛋白驱动蛋白动力蛋白动力蛋白第二节第二节 微丝微丝(microfilame
5、nt,MF)微丝：又称肌动蛋白纤维，是指真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成，直径为58nm的螺旋状纤维。分布：以束状、网状或散在等多种形式存在于细胞质，主要分布在质膜下方。电镜下显示微丝电镜下显示微丝一、微丝的成分和结构一、微丝的成分和结构（一）微丝（一）微丝的的化学化学组成组成：1.1.1.1.微丝的化学组成：微丝的化学组成：微丝的化学组成：微丝的化学组成：肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白（actinactinactinactin）。）。）。）。2.2.2.2.肌动蛋白的肌动蛋白的肌动蛋白的肌动蛋白的存在方式：存在方式：存在方式：存在方式：球状肌动蛋白球状肌动蛋白球状肌动蛋白球状肌动蛋白
6、（肌动蛋白单体，（肌动蛋白单体，G-G-actin actin actin actin ）纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白（肌动蛋白聚合体，（肌动蛋白聚合体，（肌动蛋白聚合体，（肌动蛋白聚合体，F-actinF-actinF-actinF-actin）G肌动蛋白肌动蛋白F-肌动蛋白肌动蛋白外观呈哑铃形，具有外观呈哑铃形，具有ATP（或（或ADP）、）、肌球蛋白结合位点肌球蛋白结合位点（二）（二）微丝两端聚合和解聚的速度达到平衡，微丝长度不变微丝两端聚合和解聚的速度达到平衡，微丝长度不变“白毒伞白毒伞”含有鬼笔环肽含有鬼笔环肽由鬼笔鹅膏真菌由鬼笔鹅膏真菌（Amanita
7、phalloides）产生的一种环肽。可与产生的一种环肽。可与F肌动蛋白肌动蛋白结合，使结合，使F肌动蛋白保持稳定。肌动蛋白保持稳定。 肌小节由粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，肌小节由粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，肌小节由粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，肌小节由粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，而细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。而细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。而细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。而细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。肌动蛋白和肌球蛋白的滑动产生肌肉
8、收缩肌动蛋白和肌球蛋白的滑动产生肌肉收缩肌动蛋白和肌球蛋白的滑动产生肌肉收缩肌动蛋白和肌球蛋白的滑动产生肌肉收缩（六）微丝与细胞内信号转导（六）微丝与细胞内信号转导 微丝可作为某些信息传递的介质：微丝可作为某些信息传递的介质： 1.1.细胞外信号细胞外信号 膜下微丝膜下微丝 核膜核膜及核纤层及核纤层 调控调控DNADNA的复制和转录。的复制和转录。 2.2.核内的信息也能通过该途径传递到细胞膜。核内的信息也能通过该途径传递到细胞膜。第三节第三节 中间纤维中间纤维(intermediate filament,IF)中间纤维蛋白具有组织特异性，中间纤维蛋白具有组织特异性， 不同类型细胞含有不同不同
9、类型细胞含有不同IF。通常一种细胞含有一种通常一种细胞含有一种IF，少数，少数 含含2种以上。种以上。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF。中间纤维蛋白的类型中间纤维蛋白的类型中间纤维蛋白及其分布中间纤维蛋白及其分布类型名称分子量细胞定位分布细胞I型酸性角质蛋白4064kd胞质上皮细胞II型碱性角质蛋白5268kd胞质上皮细胞III型波形纤维蛋白结蛋白胶质纤维酸性蛋白周边蛋白55kd53kd5052kd54kd胞质胞质胞质胞质间充质细胞肌细胞神经胶质细胞多种神经细胞IV型-内连蛋白神经纤维蛋白56kd53kd胞质胞质神经细胞神经细胞V型核纤层蛋白A、B、C6070kd胞
10、核所有细胞VI型融合蛋白平行蛋白巢蛋白182kd178kd240kd胞质胞质胞质肌细胞肌细胞神经干细胞，肌细胞未分类phakinin、filensin46kd，83kd胞质晶体细胞中间纤维蛋白单体具有极性，中间纤维蛋白单体具有极性，中间纤维分子不具极性中间纤维分子不具极性中中间间纤纤维维的的组组装装 单体单体（有极性）（有极性）二聚体二聚体四聚体四聚体二个四聚体二个四聚体八个四聚体构成的中空管（无极性）八个四聚体构成的中空管（无极性）v是最稳定的细胞骨架成分，不受秋水仙素和细胞松弛是最稳定的细胞骨架成分，不受秋水仙素和细胞松弛B素影响素影响细胞骨架成分比较细胞骨架成分比较主要特征微管微丝中间纤
11、维直径25nm67nm15nm构件分子微管蛋白肌动蛋白中间丝蛋白结构13根原纤维形成中空管双链螺旋形成实心纤维8个四聚体形成中空管极性有有无踏车行为有有无特异药物秋水仙素、长春花碱紫杉醇 细胞松弛素鬼笔环肽无运动相关蛋白 动力蛋白、驱动蛋白肌球蛋白无组织特异性无无有第四节 细胞骨架与疾病一、细胞骨架与肿瘤一、细胞骨架与肿瘤肿瘤诊断的辅助指标：肿瘤细胞中的细胞肿瘤诊断的辅助指标：肿瘤细胞中的细胞骨架形态上会发生一些特异性的改变。骨架形态上会发生一些特异性的改变。肿瘤治疗：细胞骨架对药物的敏感性可作肿瘤治疗：细胞骨架对药物的敏感性可作为一种重要治疗手段。为一种重要治疗手段。利用中间纤维利用中间纤维
12、 蛋白具有组织特异性和肿瘤蛋白具有组织特异性和肿瘤细胞转移后仍保留原发肿瘤中间纤维蛋白细胞转移后仍保留原发肿瘤中间纤维蛋白类型的特点，进行肿瘤类型及其来源的诊类型的特点，进行肿瘤类型及其来源的诊断。断。二、细胞骨架与神经系统疾病二、细胞骨架与神经系统疾病Alzheimer型老年痴呆症型老年痴呆症（Alzheimers disease，简称简称AD）是一种常见的老）是一种常见的老年性脑神经退行性疾病，年性脑神经退行性疾病，以不可逆进行性记忆和认知以不可逆进行性记忆和认知功能丧失为主要临床特征。功能丧失为主要临床特征。该病的发生与该病的发生与tau蛋白异蛋白异常有关，导致正常的微管解聚，常有关，导
13、致正常的微管解聚，从而使正常轴突转运受损。从而使正常轴突转运受损。 三、细胞骨架与遗传性疾病三、细胞骨架与遗传性疾病 细胞骨架蛋白的基因发生突变同样也会细胞骨架蛋白的基因发生突变同样也会引起遗传病的发生。引起遗传病的发生。 研究结果已发现研究结果已发现10余种遗传性皮肤病与余种遗传性皮肤病与角蛋白基因突变有关，主要有：单纯性大疱角蛋白基因突变有关，主要有：单纯性大疱性表皮松解症、性表皮松解症、Siemens鱼鳞病、表皮松解鱼鳞病、表皮松解性掌跖角皮症、念珠状毛发等。性掌跖角皮症、念珠状毛发等。 单纯性大泡性表皮松解症：单纯性大泡性表皮松解症：单纯性大泡性表皮松解症：单纯性大泡性表皮松解症： 由
14、于角蛋白基因由于角蛋白基因由于角蛋白基因由于角蛋白基因1414（CK14CK14）突变，患者表达有缺陷的）突变，患者表达有缺陷的）突变，患者表达有缺陷的）突变，患者表达有缺陷的角蛋白，导致患者表皮基底细胞中的角蛋白丝网破坏，角蛋白，导致患者表皮基底细胞中的角蛋白丝网破坏，角蛋白，导致患者表皮基底细胞中的角蛋白丝网破坏，角蛋白，导致患者表皮基底细胞中的角蛋白丝网破坏，从而使皮肤易受机械损伤。从而使皮肤易受机械损伤。从而使皮肤易受机械损伤。从而使皮肤易受机械损伤。 本章节重点本章节重点 1.掌握细胞骨架的概念及基本组成成分。掌握细胞骨架的概念及基本组成成分。 2.掌握微管、微丝的结构、组成、装配及
15、掌握微管、微丝的结构、组成、装配及其功能。其功能。 3.掌握中间纤维不同于微管、微丝的一些掌握中间纤维不同于微管、微丝的一些特性。特性。本章提要本章提要真核细胞内存在一个广泛的细胞骨架体系，包括细胞外基质、细胞膜骨架、细胞质骨架和细胞核骨架，它们共同形成一个统一的骨架体系。但通常所指的细胞骨架是细胞质骨架，包括微丝、微管和中间纤维。微丝是由肌动蛋白单体形成的实心纤维状螺旋结构，多种结合蛋白可调节微丝的组装及其功能执行。微管是由微管蛋白形成的中空管状结构，参与细胞内多种结构的构成，如鞭毛、纤毛、中心体等微管细胞器，参与细胞内物质运输、信号转导以及细胞内结构的空间定位等。中间纤维是由一组具有同源性蛋白形成的中空管状结构，具有细胞及组织特异性。细胞骨架参与细胞多种重要的生命功能，如结构维持、细胞运动、物质运输和信息传递，其功能的异常直接导致细胞功能的异常。
