細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1細(xì)胞除了含有各種細(xì)胞器外細(xì)胞除了含有各種細(xì)胞器外, ,在細(xì)胞質(zhì)中還有一個(gè)三維的網(wǎng)絡(luò)在細(xì)胞質(zhì)中還有一個(gè)三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)-細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架真核細(xì)胞中的細(xì)胞骨架，紅色真核細(xì)胞中的細(xì)胞骨架，紅色: :肌動(dòng)蛋白纖維，肌動(dòng)蛋白纖維，綠色綠色: :微管，藍(lán)色微管，藍(lán)色: :細(xì)胞核。細(xì)胞核。第1頁/共82頁。 洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞的細(xì)胞骨架洋蔥內(nèi)表皮細(xì)胞的細(xì)胞骨架1963年，發(fā)現(xiàn)微管。當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究中最活躍的年，發(fā)現(xiàn)微管。當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究中最活躍的領(lǐng)域之一，并且這種研究正方興未艾。分子水平：蛋領(lǐng)域之一，并且這種研究正方興未艾。分子水平：蛋白純化、基因表達(dá)白純化、基因表達(dá)第2頁/共82頁功能區(qū)

2、域化功能區(qū)域化: : 內(nèi)膜系內(nèi)膜系統(tǒng)統(tǒng)位置區(qū)域化：細(xì)胞骨位置區(qū)域化：細(xì)胞骨架架維持細(xì)胞的維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)及形態(tài)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性，以有序性，以及在細(xì)胞運(yùn)及在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳換、信息傳遞和細(xì)胞分遞和細(xì)胞分化等方面起化等方面起重要作用。重要作用。第3頁/共82頁第4頁/共82頁第5頁/共82頁繞細(xì)胞核放射狀。繞細(xì)胞核放射狀。功能功能: :確定膜性確定膜性細(xì)胞器的位置、幫助染色體分離和細(xì)胞器的位置、幫助染色體分離和作為膜泡運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)軌。作為膜泡運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)軌。遍布。遍布。功能功能: :增強(qiáng)細(xì)胞彈性增強(qiáng)細(xì)胞彈性- -使使細(xì)胞具有張力和抗剪切力。細(xì)胞具有

3、張力和抗剪切力。膜下墊圈。膜下墊圈。功能功能: :確定細(xì)胞表面確定細(xì)胞表面特征、使細(xì)胞能夠運(yùn)動(dòng)和收縮特征、使細(xì)胞能夠運(yùn)動(dòng)和收縮微絲微絲(microfilament, MF)微管微管（microtubule,MT）中間纖維中間纖維（intermediate filament）第6頁/共82頁第7頁/共82頁第8頁/共82頁第9頁/共82頁第10頁/共82頁第11頁/共82頁長壽的穩(wěn)定微管長壽的穩(wěn)定微管:少數(shù)少數(shù),如如鞭毛鞭毛12345678910111213單管單管 AB二聯(lián)管二聯(lián)管 ABC三聯(lián)管三聯(lián)管第12頁/共82頁第13頁/共82頁Microtubule organizing center

4、s, MTOC中心體中心體(Centrosome):核旁核旁,紡錘體組織中心紡錘體組織中心,L型型基體基體(basal body):纖毛和鞭毛的微管組織中心纖毛和鞭毛的微管組織中心-都有中心粒都有中心粒(Centriole): 2 1微管的極性微管的極性、首首-尾排列方向性尾排列方向性(極性極性)兩端分別稱為兩端分別稱為“+”端端(plus end)和和“-”端端 (minus end)。第14頁/共82頁16 微管蛋白先形成一個(gè)圓環(huán)微管蛋白先形成一個(gè)圓環(huán)(左左)或形成鉤環(huán)結(jié)構(gòu)或形成鉤環(huán)結(jié)構(gòu)(右右), 可指導(dǎo)微可指導(dǎo)微管蛋白二聚體結(jié)合上去并進(jìn)行微管的組裝。管蛋白二聚體結(jié)合上去并進(jìn)行微管的組裝。

5、 第15頁/共82頁17微管蛋白的作用微管蛋白的作用起頭起頭成核位點(diǎn)成核位點(diǎn) 第16頁/共82頁微管如何長出來的？微管如何長出來的？第17頁/共82頁第18頁/共82頁植物細(xì)胞既無中心體，又無中心粒植物細(xì)胞的MTOC是細(xì)胞核外被表面的成膜體。第19頁/共82頁起頭起頭，-二聚體二聚體-原纖維原纖維- 片層片層-13根原纖維合攏形成一段微管根原纖維合攏形成一段微管-延長延長第20頁/共82頁形成形成原纖原纖維維側(cè)向側(cè)向結(jié)合結(jié)合成片成片第21頁/共82頁第22頁/共82頁秋水仙素秋水仙素(colchicine)：結(jié)合在微管蛋白異二聚結(jié)合在微管蛋白異二聚體上，使微管不能繼續(xù)體上，使微管不能繼續(xù)添加微

6、管蛋白添加微管蛋白秋水酰胺秋水酰胺(colcemid)鬼臼素鬼臼素(podophyllotoxin)長春花堿長春花堿(vinblastine)美登本美登本氯丙榛氯丙榛1-苯胺基苯胺基-8-磺酸萘磺酸萘紫杉醇紫杉醇(taxol)促進(jìn)微管裝配促進(jìn)微管裝配, , 穩(wěn)定已形成微管穩(wěn)定已形成微管諾考達(dá)唑諾考達(dá)唑(Nocodazole)重水重水第23頁/共82頁25影響微管穩(wěn)定的因素影響微管穩(wěn)定的因素秋水仙素秋水仙素第24頁/共82頁第25頁/共82頁長度不變長度不變,蛋白總是在換蛋白總是在換第26頁/共82頁一會(huì)長一會(huì)長,一會(huì)短一會(huì)短第27頁/共82頁微管結(jié)合蛋白微管結(jié)合蛋白體外容易組裝體外容易組裝,

7、,但是沒功能但是沒功能, ,因?yàn)闆]有因?yàn)闆]有-(microtubule-associated protein MAP) MAP：是與微：是與微管結(jié)合的輔助蛋管結(jié)合的輔助蛋白，與微管共存白，與微管共存，參與微管的裝，參與微管的裝配。配。第28頁/共82頁微管結(jié)合區(qū)微管結(jié)合區(qū)微管結(jié)合微管結(jié)合區(qū)區(qū)微管結(jié)合微管結(jié)合區(qū)區(qū)第29頁/共82頁的長度，防止微管的解聚。的長度，防止微管的解聚。第30頁/共82頁第31頁/共82頁33是胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)穆奋墶Ｉ婕皟纱箢愸R達(dá)蛋白：驅(qū)動(dòng)蛋白kinesin，動(dòng)力蛋白dyenin，均需ATP供能。Kinesin發(fā)現(xiàn)于1985年，是由兩條輕鏈和兩條重鏈構(gòu)成的四聚體 ，能向著微

8、管（+）極運(yùn)輸小泡 。第32頁/共82頁34第33頁/共82頁軸突中微管發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸?shù)膬煞N方式軸突中微管發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)輸?shù)膬煞N方式第34頁/共82頁第35頁/共82頁微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸輸?shù)?6頁/共82頁第37頁/共82頁第38頁/共82頁第39頁/共82頁第40頁/共82頁鞭毛與纖毛如何運(yùn)動(dòng)？鞭毛與纖毛如何運(yùn)動(dòng)？第41頁/共82頁第42頁/共82頁而非微管收縮的結(jié)果而非微管收縮的結(jié)果第43頁/共82頁有一種男性不育癥是由于精子沒有活力造成的。這種病人同時(shí)還患有有一種男性不育癥是由于精子沒有活力造成的。這種病人同時(shí)還患有慢性支氣管炎，主要是因?yàn)槭潜廾屠w毛沒有動(dòng)力蛋白臂，不能排出慢性支

9、氣管炎，主要是因?yàn)槭潜廾屠w毛沒有動(dòng)力蛋白臂，不能排出侵入肺部的粒子。侵入肺部的粒子。第44頁/共82頁第45頁/共82頁結(jié)構(gòu)比微管簡單結(jié)構(gòu)比微管簡單,一種成分。一種成分。肌肉細(xì)胞中特化為收縮單位肌肉細(xì)胞中特化為收縮單位第46頁/共82頁細(xì)胞中成束的肌動(dòng)蛋白纖維細(xì)胞中成束的肌動(dòng)蛋白纖維（a）微絨毛；）微絨毛； (b) 細(xì)胞質(zhì)中的收縮束；細(xì)胞質(zhì)中的收縮束；（c）運(yùn)動(dòng)細(xì)胞前緣的鞘和指；）運(yùn)動(dòng)細(xì)胞前緣的鞘和指； (d) 細(xì)胞分裂時(shí)的收縮環(huán)。細(xì)胞分裂時(shí)的收縮環(huán)。第47頁/共82頁49第48頁/共82頁50第49頁/共82頁與微管很相似與微管很相似, , 差異差異:ATP/GTP:ATP/GTP第50頁

10、/共82頁第51頁/共82頁第52頁/共82頁成纖維狀肌動(dòng)蛋白。成纖維狀肌動(dòng)蛋白。第53頁/共82頁第54頁/共82頁56第55頁/共82頁第56頁/共82頁58第57頁/共82頁59第58頁/共82頁60第59頁/共82頁61第60頁/共82頁MF也是發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白的軌道也是發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白的軌道第61頁/共82頁Structure of a myosin molecular發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白一定是發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白一定是ATP水解酶水解酶第62頁/共82頁64第63頁/共82頁65Tropomyosin, actin and troponin第64頁/共82頁66第65頁/共82頁67第66頁/共82頁第67頁/共

11、82頁Sliding Filament Model第68頁/共82頁70第69頁/共82頁溶膠溶膠-凝膠和凝膠和“凝膠凝膠-溶膠溶膠”的相互轉(zhuǎn)變的相互轉(zhuǎn)變是肌動(dòng)蛋白纖維單是肌動(dòng)蛋白纖維單體和聚合體的相互體和聚合體的相互轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變單體是可溶的，而單體是可溶的，而纖維是較硬的，流纖維是較硬的，流動(dòng)性自然差。動(dòng)性自然差。第70頁/共82頁72第71頁/共82頁 幾十種成分裝配成幾十種成分裝配成;不是不是motor proteins軌道軌道;沒有找到特異抑制藥物知識(shí)少?zèng)]有找到特異抑制藥物知識(shí)少第72頁/共82頁第73頁/共82頁75第74頁/共82頁76第75頁/共82頁第76頁/共82頁藍(lán)色：中間纖維；藍(lán)色：中間纖維； 紅色：微管紅色：微管綠色；連接微管與微絲的纖維；綠色；連接微管與微絲的纖維； 黃色：網(wǎng)蛋白黃色：網(wǎng)蛋白