廣義細胞骨架包括細胞質(zhì)骨架

細胞骨架與細胞的運動CytoskeletonandCellmovement細胞骨架與細胞的運動細胞骨架是廣泛存在于真核細胞中的蛋白纖維網(wǎng)架系統(tǒng)。包括細胞質(zhì)骨架（微管、微絲和中間纖維）、細胞核骨架（核基核纖層和枝孔復合物）。廣義的細胞骨架:包括細胞質(zhì)骨架、細胞枋骨架、細胞膜骨架和細胞外基質(zhì)。揭示細胞骨架體系在細胞結(jié)_與生命活動中的重要意義。線粒體細胞質(zhì)膜細胞被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體微伢■細胞骨架對于維持細胞的形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性,以及i細胞運動、物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換、信I傳遞和細胞分化等方面起重要作用。?作為支架,為維持細胞的形態(tài)提供支持結(jié)構(gòu)。?在細胞內(nèi)形成一個框架結(jié)構(gòu),為細胞內(nèi)的各種細胞器提供附著位點。?參與細胞器的運動和細胞內(nèi)物質(zhì)運輸.?參與細胞的運動?促進mRNA翻譯成多肽?參與細胞的信號傳導■細胞骨架的多功能性依賴于三類蛋白質(zhì)纖維:微管、微絲、中間纖維。?每一種纖維由各自的蛋白質(zhì)亞單位形成，三類骨架成分既分散地存在于細胞中，又相互聯(lián)系形成一個完無^骨架承系。?組成:微管microtubule20-30nm?microtilament5-6nm,?肌動蛋白纖維actinfilament?中間纖維intermediatefilament7-1lnm細胞骨架體系是一個高度動態(tài)結(jié)構(gòu),可隨著生理條件的改變不斷進行組裝和去組裝,并受各種結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)以及細胞內(nèi)外各種因素的調(diào)控。一、微管--細胞質(zhì)骨架系統(tǒng)的主要成分■微管是存在于真核細胞中由微管蛋白組裝成的長管狀細胞器,于1光3年首次在動物和植物細胞中發(fā)現(xiàn)并命名。?1.微管直徑為24-26nm,呈中空圓柱狀結(jié)構(gòu),內(nèi)徑為14nm4?2.微管管壁由13條原纖維絲平行排列而成,每條原纖維由a微管蛋白和p微管蛋白形成的異二聚體長鏈組成。?3.微管主要分布在核周,呈放射狀分布.?4.微管的基本單位是微管蛋白,以異二聚體形式存在.4A?(BlprolOfil?rh?n1srncHocuFt細胞內(nèi)微管呈網(wǎng)狀和束狀分布,控制膜性細胞器的定位及胞內(nèi)物質(zhì)的運輸,并能與其他蛋白共同組裝成紡錘體、中心體、纖毛、鞭毛等結(jié)構(gòu),參與細胞形態(tài)的維持、細胞運動和細胞分裂等。P—徽管KrtGDPGTP分*維微GTP徽贊__Mff雉微管是以微管蛋白異源二聚體為基本構(gòu)件構(gòu)成的微管的基本結(jié)構(gòu)單位構(gòu)件一管蛋白(tubulin)微管蛋白是球形分子,有兩種類型:</微管蛋白(a-tubulin)和p微管蛋白(p-tubulin),這兩種微管去白具有相似的三維結(jié)構(gòu),能夠緊密地結(jié)合成二聚體,作為微管組裝的業(yè)基,微管的類型單管:大部分細胞質(zhì)微管是單管微管，它在低溫、Ca2+和秋水仙素作用下容易解聚，屬于不穩(wěn)定微管，二聯(lián)管:常見于特化的細胞結(jié)構(gòu).二聯(lián)管構(gòu)成纖毛和鞭毛桿狀部分，是運動類型的微管，它對低溫、Ca＞和秋水仙素都比較穩(wěn)定，三聯(lián)管:見于中心粒和基體，對于低溫、Ca2+和秋水仙素的作用是穩(wěn)定的，微管結(jié)合蛋白?微管中除含有微管蛋白外,還有一些結(jié)合在微管表面的輔助蛋白,稱為微管結(jié)合蛋白(microtubule-associatedprotein,MAP)??參與微管的裝配,將微管在胞質(zhì)溶膠中進行交聯(lián)；維持微管的穩(wěn)定及與其他細胞器間的連接；作為微管動力蛋白參與沿微管轉(zhuǎn)運囊泡和顆粒物質(zhì)。MAPs的結(jié)構(gòu)中具有兩個結(jié)構(gòu)域,一個是堿性的微管蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域,另一個是酸性的外伸的結(jié)構(gòu)域.在電子顯微鏡下觀察,外伸的結(jié)構(gòu)域像是從微管壁上伸出的纖維臂。從微管上伸出的臂能與膜、中間纖維及其它微管結(jié)合。微管的組裝與去組裝除了特化細胞的微管外，大多數(shù)細胞質(zhì)微管都是不穩(wěn)定4，能夠很快地組裝（assembly）和去組裝（disassembly），從而改變微管的結(jié)構(gòu)與分布，低溫、提高Ca2+濃度、用某些化學試劑（如秋水仙素）處理活細胞都會破壞細胞質(zhì)微管的動態(tài)變化，這些化學試劑與微管蛋白亞基或同微管多聚體結(jié)合，阻止微管的組裝或去組裝。微管的裝配過程:延遲期（成核期）、聚合期（延長期）、穩(wěn)定期■微管組裝的起始點:微管組織中心(microtubuleorganizingcenters,MTOC)?存在于細胞質(zhì)中決定微管在生理狀態(tài)或?qū)嶒炋幚斫饩酆笾匦陆M裝的結(jié)構(gòu)叫微管組織中心。?MTOC的主要作用是幫助大多數(shù)細胞質(zhì)微管組裝過程中的成核反應，微管從MTOC開始生長，這是細胞質(zhì)微管組裝的一個獨特的性質(zhì)，即細胞質(zhì)微管的組裝受統(tǒng)一的功能位點控制，?MTOC包括中心體、動粒、纖毛和鞭毛的基體等。MTOCs不僅為微管提供了生長的起點,而且還決定了微管的方向性.靠近MTOCs的一端由于生長慢而稱之為負端(minusend),遠離MTOCs一端的微管生長速度快,被稱為正端(plusend),所以(+)端指向細胞質(zhì)基質(zhì),常?？拷毎|(zhì)膜。陰影部分是MTOCs.,包含一對中心粒和一個中心體.圖中標出了生長中微管的正端,靠近MTOCs部分是微管的負端.中心體(centrosome)是動物細胞中決定微管形成的一種細胞器,包括中心粒和中心粒周圍基質(zhì)(pericentriolarmatrix)。在細胞IX期,位于細胞核的附近,在有絲分裂期,位于紡錘體的兩極。中心粒(centrioles)是中心體的主要結(jié)構(gòu),成對存在,即一個中心體含有一對中心粒,且互相垂直形成"L”形排列。圓柱的壁由9組間距均勻的三聯(lián)管組成每個中心粒都是由9個三聯(lián)管組成,外面還有中心粒周圍基質(zhì),微管從中心粒上開始形成微管組織中心（MTOC）4間期:組織胞質(zhì)微管形成分裂期:組織形成紡錘體基體:是纖毛和鞭毛的微管組織中心基體與中心粒具同源性，結(jié)構(gòu)、功能可以互換au1erchr她nMinrwMiln'irwieidynebn100nmfluierd^^bletmKfo4ut>W,■影響微管組裝與解聚的因素GTP濃度、微管蛋白臨界濃度、最適pH、Ca2+濃度、溫度、藥物作用等秋水仙素和長春堿:微管蛋白異二聚體上有秋水仙素和長春堿結(jié)合的位點，與微管蛋白異二聚體結(jié)合之后，使微管蛋白異二聚體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而阻止了微管的聚合，抑制了中期紡錘絲的形成，使細胞不能進入分裂后期而獲得大量中期染色體.紫杉醇:只結(jié)合于聚合的微管上，使微管在細胞內(nèi)大量積累，影響細胞的正常分裂。微管參與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸通過馬達蛋白(motorprotein)?細胞內(nèi)有一類蛋白質(zhì)能夠用ATP供能,產(chǎn)生推動力,介導細胞內(nèi)物質(zhì)沿細胞骨架運輸,這種蛋白分子稱為馬達蛋白,■至今所發(fā)現(xiàn)的馬達蛋白可分為三個不同的家族:肌球蛋白(myosins)家族、驅(qū)動蛋白(kinesins)家族、動力蛋白(dyneins)家族。-其中驅(qū)動蛋白和動力蛋白是以微管作為運行的軌道，而肌球蛋白則是以肌動蛋白纖維作為運行的軌道。尚未發(fā)現(xiàn)以中間纖維為運行軌道的馬達蛋白O二、微絲?微絲（microfilament，MF）是普遍存在于真核細胞中由肌動蛋白（actin）組成的骨架纖維。?微絲的結(jié)構(gòu)單位:肌動蛋白?目前已發(fā)現(xiàn)3種肌動蛋白異構(gòu)體:apY,人有6種基因型?a肌動蛋白:橫紋肌型，心肌型，血管平清肌型■P肌動蛋白:細胞質(zhì)型，存在于非肌肉細胞質(zhì)中■7肌動蛋白:細胞質(zhì)型，腸平潸肌型肌動蛋白的兩種存在方式■肌動蛋白以兩種形式存在,即單體和多聚體,■單體的肌動蛋白是由一條多肽鏈構(gòu)成的球形分子,又稱球狀肌動蛋白(globularactin,G-actin),肌動蛋白的/聚體形成肌動蛋白絲,稱為纖維狀肌動蛋白(fibrosactin,F-actin)?在電子顯微鏡下,F?肌動蛋白呈雙股螺旋狀,直徑為8nm,螺旋間的距離為37nm。單體G-肌動蛋白和纖維狀F-肌動蛋白的結(jié)構(gòu)微絲的組裝過程■三個基本過程:■成核期:G-肌動蛋白慢慢地聚合形成短的、不穩(wěn)定的寡聚體，該過程較慢，■延長期（生長期）:G-肌動蛋白單體快速地從短纖維的兩端添加上去.■平衡期:之所以稱為平衡期，是因為在這個時期，G-肌動蛋白同F(xiàn)?肌動蛋白纖維末端上的亞基進行交換，但不改變F?肌動蛋白纖維的量.G-肌動蛋內(nèi)??F?肌動蛋HF-肌動蛋白(+＞瑚穩(wěn)定狀態(tài)影響微絲組裝的因素G?肌動蛋白濃度、Mg2+濃度、K+濃度、ATP等細胞松馳素B:切斷微絲并結(jié)合于微絲的末端,阻止新的單體加入,抑制其組裝過程。常用于研究微絲的功能。鬼筆環(huán)肽:它同聚合的微絲結(jié)合后，抑制了微絲的解體，因而破壞了微絲的聚合和解聚的動態(tài)平衡。用熒光標記的鬼筆環(huán)肽對細胞進行染色可以在焚光顯微鏡下觀察我絲在細胞中的分希。微絲結(jié)合蛋白(actin-bindingproteins)?純化的肌動蛋白在體外能夠聚合形成肌動蛋白纖維,但是這種纖維不具有相互作用的能力,電鏡下呈雜亂無章的堆積狀態(tài),也不能行使某種功能,原因是缺少微絲結(jié)合蛋白。單體隔離蛋白交聯(lián)蛋白末端阻斷蛋白纖維切割蛋白膜結(jié)合蛋白肌動蛋白纖維去聚合蛋白單體隔離切斷物Y微絲的功能■構(gòu)成細胞的支架，維持細胞的形態(tài)?細胞皮層:指細胞膜下由微絲和微絲結(jié)合蛋白相互作用形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為細胞提供了強度和韌性，維持細胞的形態(tài)，?應力纖維:細胞中由大量平行的微絲束構(gòu)成的纖維狀結(jié)II參與細胞的運動?變形運動、胞質(zhì)環(huán)流、細胞的內(nèi)呑和外吐、細胞的運備等參與細胞質(zhì)的分裂?胞質(zhì)分裂通過收縮環(huán)來完成，由大量平行排列的微絲組成，?動力:肌動蛋白和肌球蛋白的相對滑動；微絲參與受精作用參與肌肉收縮三、中間纖維■中間纖維是細胞的第三種骨架成分,由于這種纖維的平均直徑介于微管和微絲之間,故稱為中間嶺維,由于其X徑約為10nm,故又#10nm并維。微管與微絲都是由球形蛋白裝配起來的,而中間纖維則是由長的、桿狀的蛋白裝配的,■中間纖維是一種堅韌的、耐久的蛋白質(zhì)纖維。它相對較為穩(wěn)定,既不受細胞松弛素影響也不受秋水仙素的影響。角蛋白結(jié)蛋白波形纖維蛋白膠質(zhì)纖維酸性蛋白神經(jīng)纖絲蛋白20pmroc*domainiminoEsrnimis310aak*riflintwinwntinPVUfQ^lBCTWHtpFQlotn*非螺旋區(qū),高度可變中間纖維蛋白結(jié)構(gòu)頭部區(qū)—氨基端-尾部區(qū)一致基端桿狀區(qū)_310aa中心區(qū)（螺旋區(qū)＞形成聚合體的關(guān)鍵部位塵I豳t______ragwnikeo?it?inin^r*0**|*中間纖維的組裝*兩個單體形成雙股超螺旋—二聚體*兩個二聚體反向平行形成四聚體—原纖絲*兩個四聚體交錯排列—原纖維?四個原纖維互相纏繞—中間纖維單體箱超螺旋（平行對齊）中間纖維組裝的動態(tài)調(diào)節(jié):通過中間纖維蛋白特殊氨基酸殘基(Ser,Thr)的磷酸化作用完成。單純性大泡性表皮松懈癥角蛋白基因變異（表皮基底層細胞）btKAlcpidffr_hACTWFHAMTbfTS^3nm_mji^T*A，th,l<l#??■>(HisCdilvutikuWfHi蠡U#WVlU?niC*?<j朽<O??ld?p>nlvrFi|0raofth<irinckinTh?va,_llna.<l>lnMtr,M?ziL?i*?._hih畤diarnolO*<ilE>Wnrri-Itltflntetrts|?-k|irni.1k_，ic?nwnrmVvIkitotBI>U:-M.||I<?*..誦wriKlirtrMsn?.kKi--knliniol-workB?F>cittl□?di4Ti_<!■4cri1drfmo-I*.AiftiQ^ut'?&linfil.artMHTiw,<■?<d^9|uwB4dlitiruuf^lw-utt”必ovlluilra>av???rtw%*4irw^ihivconc#nii.fAEMtirt囑a±nr-p?<u|M*IttwplBvrrnmomtirflnflMltROTUBUlF93Oknm2&_押》u■iil(?"!,=1upi<lMUlI^Rihjwcfii^xivvIPttsaa|>irt?4r?ini>L(ifiWtlh'?HiUL<tartd^lairwlvrufrarvkrnramiia^hrnor^fr^jiditi^n*utlH<fHAinnrklA.MicroiubtiiMBer*蠡氣elwncliv^'**'lvlw*v?m辦??■!nrin^iTIOrttoACinatCia>r^|*FiirinornrvtarrMTOC)r?jl|wi_伸州f陽_iHnwn.INTEHMtr^AriILAMifM13lf