細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞骨架微絲

1Chapter8cytoskeleton

細(xì)胞骨架當(dāng)前1頁(yè)，總共59頁(yè)。2當(dāng)前2頁(yè)，總共59頁(yè)。Nucleus

microtubulesmicrofilaments3當(dāng)前3頁(yè)，總共59頁(yè)。Nucleus

Microfilaments

intermediatefilaments4當(dāng)前4頁(yè)，總共59頁(yè)。NucleusMicrofilamentsmitochondria5當(dāng)前5頁(yè)，總共59頁(yè)。NucleusMicrofilaments

Golgicomplex6當(dāng)前6頁(yè)，總共59頁(yè)。Nucleus

Microfilamentsperoxisome7當(dāng)前7頁(yè)，總共59頁(yè)。8微管組裝的基本單位——微管蛋白當(dāng)前8頁(yè)，總共59頁(yè)。9單管：微管管壁由13條原纖維包圍而成。纖毛、鞭毛中心粒、基體當(dāng)前9頁(yè)，總共59頁(yè)。10當(dāng)前10頁(yè)，總共59頁(yè)。微管體外組裝——“踏車(chē)現(xiàn)象”當(dāng)前11頁(yè)，總共59頁(yè)。第二節(jié)

微絲(Microfilament，MF)12當(dāng)前12頁(yè)，總共59頁(yè)。13微絲組成微絲（Microfilament，MF），又稱肌動(dòng)蛋白纖維（Actinfilament），是指真核細(xì)胞中由肌動(dòng)蛋白（actin）組成，呈雙股螺旋狀，直徑為7nm的骨架纖維，主要分布在細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。37nm當(dāng)前13頁(yè)，總共59頁(yè)。14微絲(Microfilament，MF)一、組成成分——肌動(dòng)蛋白二、微絲結(jié)構(gòu)與組裝三、微絲結(jié)合蛋白四、微絲的功能五、藥物對(duì)微絲的影響當(dāng)前14頁(yè)，總共59頁(yè)。15

為微絲的基本組成成分分類(lèi)：α-、β-和γ-肌動(dòng)蛋白真核細(xì)胞中含量最豐富，不同物種中最為保守的蛋白質(zhì)之一在裂口處有一個(gè)ATP結(jié)合位點(diǎn)

一、肌動(dòng)蛋白(actin)

當(dāng)前15頁(yè)，總共59頁(yè)。16exchange

ofATPforADPATP→ADP+Pi。TheG-actincanexchangeboundADPforATP.

當(dāng)前16頁(yè)，總共59頁(yè)。17肌動(dòng)蛋白存在方式游離狀態(tài)—球狀肌動(dòng)蛋白（globularactin,G-actin)微絲中—纖維狀肌動(dòng)蛋白（filamentousactin,F-actin)，由球狀肌動(dòng)蛋白組成G-actinF-actinG-actin與F-actin之間可以相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)前17頁(yè)，總共59頁(yè)。18二、微絲的結(jié)構(gòu)兩條肌動(dòng)蛋白單鏈盤(pán)繞而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，直徑約7nm，螺距為37nm。當(dāng)前18頁(yè)，總共59頁(yè)。19肌動(dòng)蛋白與微絲均有極性肌動(dòng)蛋白分子具有極性，有氨基和羧基的暴露一端為正端（plusend），另一端則為負(fù)端（minusend）。裝配時(shí)呈頭尾相連，故微絲也有極性。當(dāng)前19頁(yè)，總共59頁(yè)。20三、微絲的組裝裝配過(guò)程:成核(nucleation)、延伸(elongation)、穩(wěn)定狀態(tài)(steadystate)。1、成核期（Nucleationphase)

–

限速過(guò)程，又稱延遲期。二聚體（不穩(wěn)定）三聚體（核心形成）當(dāng)前20頁(yè)，總共59頁(yè)。21ATP-actin和ADP-actinATP-actin易于聚合，ATP-actin濃度與其聚合速度成正比，聚合到微絲上后水解為ADP-actin，ADP-actin易于從微絲上解聚下來(lái)。當(dāng)前21頁(yè)，總共59頁(yè)。22生長(zhǎng)期（Growthphase)2、ATP-actin濃度高時(shí)，微絲兩端都加ATP-actin，正極-聚合快，負(fù)極-聚合慢，這樣在正極ATP-actin聚合的速度大于水解成ADP-actin的速度，形成ATP帽。負(fù)極-聚合慢，不形成ATP帽。這樣微絲延長(zhǎng)。

當(dāng)前22頁(yè)，總共59頁(yè)。23動(dòng)態(tài)平衡（steadystate

）3、ATP-actin濃度下降到一定的臨界值，在正極聚合速度下降，仍在延長(zhǎng)。而在負(fù)極聚合速度更慢，小于水解成ADP-actin的速度，ADP-actin暴露，負(fù)極解聚，并且負(fù)極解聚速度等于正極聚合速度，微絲長(zhǎng)度不變。當(dāng)前23頁(yè)，總共59頁(yè)。24踏車(chē)現(xiàn)象(Treadmilling)當(dāng)添加到正極的肌動(dòng)蛋白分子速率=從負(fù)極上失去的速率，此過(guò)程稱為肌動(dòng)蛋白踏車(chē)現(xiàn)象(Treadmilling)當(dāng)前24頁(yè)，總共59頁(yè)。25去組裝——微絲縮短

ATP-actin濃度較低時(shí)，在正極聚合速度小于水解速度，此時(shí)ATP-actin帽子不存在了，ADP-actin在正端暴露，正極也快速解聚，微絲縮短。當(dāng)前25頁(yè)，總共59頁(yè)。26體內(nèi)組裝的特點(diǎn)體內(nèi)裝配時(shí)，微絲呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性，主要取決于游離的G-actin單體濃度與F-actin結(jié)合的ATP水解速度之間的關(guān)系。--ATP-actin:對(duì)纖維末端的親和力高，使纖維延長(zhǎng)；--當(dāng)ATP水解為ADP+Pi，ATP-actin→ADP-actin--ADP-actin對(duì)纖維末端的親和力低，易脫落，使纖維縮短。ATP帽:--ATP-actin濃度與其聚合速度成正比，當(dāng)ATP-actin濃度高時(shí),形成一連串的ATP-actin，被稱為ATP帽；后部為ADP-actin。ADP-actin從F-actin脫落后，其ADP可被ATP置換，重新參加聚合。當(dāng)前26頁(yè)，總共59頁(yè)。27微管達(dá)因蛋白：

微絲組裝中的ATP的作用A.ATP-actin高濃度時(shí)ATP-cap形成B.ATP-actin低濃度時(shí)ATP-cap消失當(dāng)前27頁(yè)，總共59頁(yè)。28四、微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白影響微絲的形態(tài)、功能、組裝和去組裝，還能控制與其他細(xì)胞器的鏈接當(dāng)前28頁(yè)，總共59頁(yè)。（一）肌動(dòng)蛋白單體結(jié)合蛋白

控制細(xì)胞內(nèi)未聚合的肌動(dòng)蛋白數(shù)量，同時(shí)也控制著結(jié)合到肌動(dòng)蛋白上的核苷轉(zhuǎn)換（二）肌動(dòng)蛋白纖維加帽蛋白與肌動(dòng)蛋白纖維的倒刺端或突出端結(jié)合，抑制亞單位聚合和解聚（三）切斷肌動(dòng)蛋白纖維的蛋白（四）肌動(dòng)蛋白纖維交聯(lián)蛋白

交聯(lián)蛋白有兩個(gè)肌動(dòng)蛋白結(jié)合位點(diǎn)，能連接纖維并穩(wěn)定其組裝。當(dāng)前29頁(yè)，總共59頁(yè)。30（五）側(cè)面蛋白

側(cè)面結(jié)合蛋白穩(wěn)定肌動(dòng)纖維，并調(diào)節(jié)和肌球蛋白的相互作用（六）銜接子蛋白（adapterprotein)

動(dòng)物和真菌細(xì)胞利用多結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)作為肌動(dòng)蛋白和其他蛋白（特別是Rho家族的小GTP結(jié)合蛋白和其他信號(hào)蛋白）的銜接子蛋白，如WASP和VASP當(dāng)前30頁(yè)，總共59頁(yè)。31五、微絲的功能（一）維持細(xì)胞形態(tài)（二）與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)（三）胞質(zhì)分裂（四）參與肌肉收縮（五）參與受精作用（六）參與物質(zhì)運(yùn)輸當(dāng)前31頁(yè)，總共59頁(yè)。32

細(xì)胞皮層（cellcortex）細(xì)胞膜下由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有很高的動(dòng)態(tài)性，與肌動(dòng)蛋白一起為細(xì)胞膜提供強(qiáng)度和韌度，維持細(xì)胞的形態(tài)。帶狀橋粒、微絨毛（一）維持細(xì)胞形態(tài)當(dāng)前32頁(yè)，總共59頁(yè)。33

（二）與細(xì)胞移動(dòng)有關(guān)如胞質(zhì)環(huán)流阿米巴運(yùn)動(dòng)，變皺運(yùn)動(dòng)當(dāng)前33頁(yè)，總共59頁(yè)。34當(dāng)前34頁(yè)，總共59頁(yè)。35

（三）胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂的結(jié)構(gòu)

模式圖當(dāng)前35頁(yè)，總共59頁(yè)。36（四）參與肌肉收縮當(dāng)前36頁(yè)，總共59頁(yè)。37（五）參與受精作用當(dāng)前37頁(yè)，總共59頁(yè)。38

（六）參與物質(zhì)運(yùn)輸當(dāng)前38頁(yè)，總共59頁(yè)。39當(dāng)前39頁(yè)，總共59頁(yè)。六、藥物對(duì)微絲的影響細(xì)胞松弛素B（CytochalasinsB）：破壞微絲，結(jié)合在微絲末端阻抑肌動(dòng)蛋白聚合。鬼筆環(huán)肽（Phalloidin）：抑制解聚，與微絲有強(qiáng)親合力，使肌動(dòng)蛋白纖維穩(wěn)定。當(dāng)前40頁(yè)，總共59頁(yè)。41

第三節(jié)中間纖維(intermediatefilament)當(dāng)前41頁(yè)，總共59頁(yè)。42中間纖維的結(jié)構(gòu)模式圖中間纖維在胞質(zhì)中形成一網(wǎng)狀支架，賦予細(xì)胞強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度，維持細(xì)胞的形態(tài)堅(jiān)固和功能，對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)有重要意義。當(dāng)前42頁(yè)，總共59頁(yè)。43

上皮中的角質(zhì)纖維當(dāng)前43頁(yè)，總共59頁(yè)。44中間纖維一、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)二、中間纖維的類(lèi)型三、中間纖維的組裝和動(dòng)態(tài)四、中間纖維在特異性細(xì)胞中的表達(dá)五、中間纖維的分布和功能當(dāng)前44頁(yè)，總共59頁(yè)。45一、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)

兩端是高度可變的非螺旋頭部和尾部

桿狀結(jié)構(gòu)域，由310個(gè)卷曲螺旋殘基組成。由3個(gè)非螺旋區(qū)隔開(kāi)當(dāng)前45頁(yè)，總共59頁(yè)。46一.中間纖維的分子結(jié)構(gòu)平行且對(duì)齊反向平行四聚體（原絲）進(jìn)一步組裝橫切面上中間纖維有32個(gè)蛋白單體當(dāng)前46頁(yè)，總共59頁(yè)。47二、中間纖維的類(lèi)型

纖維類(lèi)型蛋白亞基細(xì)胞定位組織來(lái)源角蛋白纖維角蛋白，19-22種多肽細(xì)胞質(zhì)上皮細(xì)胞波形纖維波形纖維蛋白，一種多肽細(xì)胞質(zhì)間質(zhì)細(xì)胞和中胚層來(lái)源的細(xì)胞結(jié)蛋白纖維結(jié)蛋白，一種多肽細(xì)胞質(zhì)肌細(xì)胞神經(jīng)元纖維神經(jīng)元纖維蛋白，三種多肽細(xì)胞質(zhì)神經(jīng)元神經(jīng)膠質(zhì)纖維膠質(zhì)纖維酸性蛋白，一種多肽細(xì)胞質(zhì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞核纖層核纖層蛋白（lamina、、），細(xì)胞核大部分細(xì)胞當(dāng)前47頁(yè)，總共59頁(yè)。48膠質(zhì)纖維酸性蛋白（gliafibrillaryacidicprotein，GFAP）

當(dāng)前48頁(yè)，總共59頁(yè)。49三、中間纖維的組裝和穩(wěn)定性helicalarrayoftetramers,madeupof8protofilamentsor16heterodimerstwotetramerspackedtogether當(dāng)前49頁(yè)，總共59頁(yè)。50中等纖維的組裝各型IF的蛋白分子，先以平行且相互對(duì)齊的方式形成雙股超螺旋二聚體(coiled-coildimer)二聚體再以反向平行的方式組裝成四聚體(tetromer)，決定了中等纖維無(wú)極性。四聚體是中等纖維的基本結(jié)構(gòu)單位，首尾相接形成原纖維。8根原纖維相互纏圍攏，形成中等纖維。因此在中等纖維的橫斷面可見(jiàn)32個(gè)蛋白單體。當(dāng)前50頁(yè)，總共59頁(yè)。51中間纖維的穩(wěn)定性

IF的化學(xué)組成非常穩(wěn)定，可以抵抗極端溫度、高鹽和去垢劑的溶解作用IF蛋白亞單位的磷酸化會(huì)對(duì)多聚體的組裝和動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生很大的影響磷酸化增加神經(jīng)纖維蛋白的穩(wěn)定性當(dāng)前51頁(yè)，總共59頁(yè)。52四、中間纖維在特殊細(xì)胞中的表達(dá)

不同類(lèi)型的中間纖維嚴(yán)格地分布在不同類(lèi)型的細(xì)胞中,可以根據(jù)中間纖維的種類(lèi)區(qū)分:癌:細(xì)胞角質(zhì)蛋白;肌肉瘤:結(jié)蛋白；非肌肉瘤：波形纖維蛋白；神經(jīng)膠質(zhì)瘤：神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白；當(dāng)前52頁(yè)，總共59頁(yè)。53五、中間纖維的分布和功能(一)中間纖維提供細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度作用(二).中間纖維維持細(xì)胞和組織完整性的作用(三).中間纖維與DNA復(fù)制有關(guān)當(dāng)前53頁(yè)，總共59頁(yè)。54在細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)維持細(xì)胞器的空間定位增強(qiáng)細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度(一)中間纖維提供細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度作用當(dāng)前54頁(yè)，總共59頁(yè)。55(二)中間纖維維持細(xì)胞和組織完整性的作用

中間纖維結(jié)構(gòu)破壞,細(xì)胞連接破裂當(dāng)前55頁(yè)，總共59頁(yè)。56(二)中間纖維維持細(xì)胞

和組織完整性的作用遺傳性疾病單純性大泡性表皮松懈癥:表達(dá)有缺陷的細(xì)胞角質(zhì)蛋白,輕微擠壓使基底細(xì)胞破壞,出現(xiàn)水皰當(dāng)前56頁(yè)，總共59頁(yè)。核纖層蛋白在其它蛋白的協(xié)助下,與染色體結(jié)合,結(jié)合點(diǎn)可能是核基質(zhì)粘附點(diǎn),DNA復(fù)制位點(diǎn)和端粒

(三)中間纖維與DNA復(fù)制有關(guān)當(dāng)前