《細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器》PPT課件.ppt

1、第十三章 線粒體,mitochondrion, 1890年，Altamann(德)首次發(fā)現(xiàn)，命名為bioblast; 1897年，von Benda根據(jù)它的形態(tài)學(xué)特征命名為mitochondrion，沿用至今； 1900年，Michaelis發(fā)現(xiàn)線粒體具有氧化作用； 1948年，Green，1949年，Kennedy和Lehninger分別發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)和脂肪酸氧化是在線粒體內(nèi)完成的； 19611980年，Mitchell提出了氧化磷酸化的化學(xué)偶聯(lián)假說； 1963年，Nass首次發(fā)現(xiàn)線粒體DNA；,第十三章 線粒體mitochondrion第一節(jié) 線粒體的結(jié)構(gòu),一、線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量及分

2、布,光鏡下線粒體的形態(tài),an TEM image of mitochondrion,二、線粒體的亞微結(jié)構(gòu),線粒體的亞微結(jié)構(gòu)(from De Witt,1977),線粒體立體結(jié)構(gòu)模式圖,第十三章 線粒體mitochondrion第二節(jié) 線粒體的化學(xué)組成及酶定位,一、線粒體的化學(xué)組成,DNA、RNA、核糖體,蛋白質(zhì)脂質(zhì),脂質(zhì) (25%30%),蛋白質(zhì) (65%70%),細(xì)胞色素a(a3、b、c、c1):含血紅素鐵，通過Fe3+/Fe2+變化傳遞電子，其中a、a3含有銅原子。,鐵硫蛋白：分子結(jié)構(gòu)中每個鐵原子和4個硫原子結(jié)合，通過Fe3+/Fe2+互變進(jìn)行電子傳遞，有2Fe-2S和4Fe-4S兩種類型

3、。,二、線粒體中酶的定位分布,線粒體主要酶的分布,第十三章 線粒體mitochondrion第三節(jié) 線粒體的功能,一、細(xì)胞氧化及其基本過程,線粒體中主要代謝反應(yīng)簡略圖,Hans Adolf Krebs Born：25 August 1900, Hildesheim, Germany Died: 22 November 1981, Oxford, United Kingdom Affiliation at the time of the award: Sheffield University, Sheffield, United Kingdom,The Nobel Prize in Physio

4、logy or Medicine 1953 to him:“for his discovery of the citric acid cycle”,二、呼吸鏈,Cytc,Q,胞液側(cè),基質(zhì)側(cè),線粒體內(nèi)膜,Electron Transport Chain,二、呼吸鏈(一).復(fù)合物INADH-CoQ 還原酶,復(fù)合物INADH-CoQ還原酶： 組成：42條肽鏈，分子質(zhì)量：850kDa；呈L型；二聚體(單體：一個FMN，6個以上Fe-S)； 作用：催化NADH的2個電子至CoQ，同時由M(matrix)側(cè)轉(zhuǎn)移4個質(zhì)子至C(cytosol)側(cè)；, 電子傳遞：NADH FMN Fe-S CoQ, NADH

5、+ CoQ + 4H+M NAD+ + CoQH2 + 4H+C,二、呼吸鏈(二).復(fù)合物琥珀酸-CoQ還原酶,復(fù)合物琥珀酸-CoQ還原酶： 組成：由4條不同肽鏈構(gòu)成的跨膜蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量：140kDa；單體：一個FAD，2個Fe-S; 1個cyt b； 作用：催化琥珀酸的低能電子至CoQ，不轉(zhuǎn)移質(zhì)子；, 電子傳遞：琥珀酸 FAD Fe-S CoQ, 琥珀酸 + CoQ 延胡索酸 + CoQH2,二、呼吸鏈(三).復(fù)合物CoQ-細(xì)胞色素c還原酶,復(fù)合物CoQ-細(xì)胞色素c還原酶： 組成：11條肽鏈，分子質(zhì)量：250kDa；二聚體(單體：cyt b566，cyt b562，cyt c1，F(xiàn)e-S)

6、； 作用：催化電子從CoQ傳給細(xì)胞色素c，每轉(zhuǎn)移1對電子轉(zhuǎn)移4個H至C側(cè)；, 2還原態(tài)cyt c1 + CoQH2 + 4H+M 2氧化態(tài)cyt c1 + CoQ + 4H+C,電子通過復(fù)合物途徑的Q循環(huán),Q cycle,二、呼吸鏈(四).復(fù)合物細(xì)胞色素c氧化酶,復(fù)合物細(xì)胞色素c氧化酶： 組成：13條肽鏈，分子質(zhì)量：160kDa；二聚體(單體：cyt a，cyt a3，2Cu)； 作用：將從細(xì)胞色素c接受的電子傳給氧，每轉(zhuǎn)移一對電子，在M側(cè)消耗2個質(zhì)子，同時轉(zhuǎn)移2個質(zhì)子至C側(cè)；, cyt c CuA hema a a3 CuB O2, 2還原態(tài)cyt c + 4H+M + O2 2氧化態(tài)cyt

7、 c + 2H+C + H2O,molecular basis of oxidation:electron transport chain,三、電子傳遞偶聯(lián)的氧化磷酸化,電子載體的種類： 黃素蛋白(FMN或FAD)； 細(xì)胞色素； 泛醌(UQ)或輔酶Q(CoQ); 鐵硫蛋白; 銅原子;,NADH可以產(chǎn)生3分子ATP；FAD則可以產(chǎn)生2分子ATP。,呼吸鏈的組分、排列及氧化磷酸化的耦聯(lián)部位,電子載體排列順序,電子傳遞鏈中幾種電子載體的氧化還原電位及其形成的自由能；紅色箭頭示質(zhì)子跨膜為形成ATP的部位。, 生物氧化產(chǎn)生ATP的統(tǒng)計: 動物細(xì)胞80%的ATP來源于線粒體；一個葡萄糖分子經(jīng)過細(xì)胞呼吸全過

8、程產(chǎn)生多少ATP？, 丙酮酸氧化脫羧：產(chǎn)生 2NADH(線粒體)，生成： 6ATP, 三羧酸循環(huán)：底物水平 的磷酸化產(chǎn)生(線粒體)： 2ATP,產(chǎn)生6NADH2(線粒體)，生成： 18ATP,產(chǎn)生2FADH2(線粒體)，生成： 4ATP,總計生成： 36或38ATP, 糖酵解：底物水平的磷酸化產(chǎn)生4個ATP，己糖活化消耗2個ATP，脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2個NADH2，經(jīng)電子傳遞鏈生成4或6個ATP，凈產(chǎn)生6或8個ATP; Krebs循環(huán)：底物水平的磷酸化產(chǎn)生2個ATP，脫氫反應(yīng)產(chǎn)生8個NADH2和2個FADH2，8個NADH2經(jīng)電子傳遞鏈生成24個ATP，2個FADH2經(jīng)電子傳遞鏈生成4個ATP，凈產(chǎn)

9、生30個ATP。,關(guān)于物質(zhì)出入線粒體的穿梭機(jī)制: 蘋果酸穿梭系統(tǒng)：通過蘋果酸-天門冬氨酸穿梭(malate-aspartate shuttle)進(jìn)入線粒體，然后將線粒體中NAD+還原成DADH2； 磷酸甘油穿梭系統(tǒng)：通過甘油-磷酸穿梭(glycerol-phosphate shuttle)，將電子傳遞給線粒體的FAD，使其還原形成FADH2；,四、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制(一).化學(xué)滲透假說的主要論點, 1961年，Michell(英)化學(xué)滲透假說(chemi-osmotic coupling hypothesis)，他認(rèn)為： H+不能自由通過線粒體的內(nèi)膜； 電子沿呼吸鏈傳遞時，形成跨內(nèi)膜的電化學(xué)

10、質(zhì)子梯度(electrochemical proton gradient)，所釋放的能量將質(zhì)子從內(nèi)膜基質(zhì)側(cè)(M側(cè))泵至膜間隙(C側(cè))，形成質(zhì)子動力勢； 在質(zhì)子梯度的驅(qū)動下，H+穿過內(nèi)膜上的ATP合成酶流回至基質(zhì)，其能量促使ATP合成酶催化合成ATP，完成氧化磷酸化過程，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換;,胞液側(cè),基質(zhì)側(cè),化學(xué)滲透假說詳細(xì)示意圖,Peter D. Mitchell Born: 29 September 1920, Mitcham, United Kingdom Died: 10 April 1992, Bodmin, United Kingdom Affiliation at the time o

11、f the award: Glynn Research Laboratories, Bodmin, United Kingdom,The Nobel Prize in chemistry 1978 to him：“for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory”,四、氧化磷酸化的偶聯(lián)機(jī)制(二).化學(xué)滲透假說的特點See：P112,質(zhì)子轉(zhuǎn)移與質(zhì)子動力勢的形成： H+的跨內(nèi)膜轉(zhuǎn)移，在內(nèi)膜兩側(cè)形成質(zhì)子濃度

12、差(pH); H+的跨內(nèi)膜轉(zhuǎn)移，在內(nèi)膜兩側(cè)形成電位差(); 和 pH合稱為電化學(xué)梯度(electro-chemical gradient)，以質(zhì)子動力勢(proton motive force, p)來表示。三者關(guān)系如下：,pH=pH梯度， =電位梯度，T=絕對溫度，R=氣體常數(shù)，F(xiàn)為法拉第(Faraday)常數(shù)，當(dāng)溫度為25時P的值為220mV左右。,五、線粒體質(zhì)子泵ATP 合成酶(一).線粒體ATP合成酶的形態(tài)結(jié)構(gòu),ATP偶聯(lián)因子1(coupling factor, F1)的負(fù)染電鏡照片,電鏡照片,立體結(jié)構(gòu)模型,縱剖面及橫剖面,ATP合成酶形態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖,五、線粒體質(zhì)子泵ATP 合成酶(二

13、).線粒體ATP合成酶的分子結(jié)構(gòu),五、線粒體質(zhì)子泵ATP 合成酶(三).線粒體ATP合成酶的工作機(jī)制,線粒體ATP合成酶的工作機(jī)制: 1979年，Boyer提出結(jié)合變化機(jī)制(binding change mechanism)，他認(rèn)為： 質(zhì)子梯度的作用并不是用于形成ATP，而是使ATP從酶分子上解脫出來； F1的3個亞基催化位點，分別有3種不同的分子構(gòu)象，從而使它們對核苷酸具有不同親和性； 質(zhì)子跨膜通過F0時，引起c亞基構(gòu)成的環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動亞基旋轉(zhuǎn)，亞基端部高度不對稱，引起亞基3個催化位點構(gòu)象的周期性變化(L、T、O)，L T O不斷將ADP和Pi加合在一起，形成ATP；復(fù)合體轉(zhuǎn)變成O型則會釋放A

14、TP;,五、線粒體質(zhì)子泵ATP 合成酶(四).線粒體ATP合成酶的工作機(jī)制的證據(jù),Paul D. Boyer Born: 31 July 1918, Provo, UT, USA Affiliation at the time of the award: University of California, Los Angeles, CA, USA,John E. Walker Born: 7 January 1941, Halifax, United Kingdom Affiliation at the time of the award: MRC Laboratory of Molecula

15、r Biology, Cambridge, United Kingdom,The Nobel Prize in chemistry 1997 one half to them： “for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate(ATP)”,Jens C. Skou Born: 8 October 1918, Lemvig, Denmark Affiliation at the time of the award: Aarhus Universi

16、ty, Aarhus, Denmark,The Nobel Prize in Chemistry 1997 one half to him： “for the first discovery of an ion-transporting enzyme，Na+，K+-ATPase”,第十三章 線粒體mitochondrion第四節(jié) 線粒體的半自主性,一、mtDNA,二、mtDNA的功能,三、線粒體蛋白質(zhì)的運(yùn)送,(一).線粒體蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的特點: 后翻譯轉(zhuǎn)移； 導(dǎo)肽指導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)；導(dǎo)肽的特征: 線粒體前體蛋白質(zhì)N端的一段信號序列稱為導(dǎo)肽；導(dǎo)肽由大約2080個氨基酸構(gòu)成； 含大量堿性氨基酸及其羥基氨基酸

17、(絲)； 不含酸性氨基酸； 形成一個兩性螺旋，帶正電荷和不帶電荷的疏水氨基酸殘基分別位于螺旋的兩側(cè)； 前體蛋白質(zhì)在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)前后，需分子伴侶的參與完成解折疊(unfolding)和重折疊(refolding);,mitochondrial protein import,(二). 轉(zhuǎn)運(yùn)涉及轉(zhuǎn)位因子等多種蛋白: TOM(translocase of outer membrane)復(fù)合體：負(fù)責(zé)通過外膜； TIM(translocase of inner membrane)復(fù)合體：TIM23負(fù)責(zé)將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到基質(zhì)，或安裝在內(nèi)膜上；TIM22負(fù)責(zé)將某些轉(zhuǎn)運(yùn)器蛋白質(zhì)插入內(nèi)膜； OXA復(fù)合體：負(fù)責(zé)將線粒體合成

18、的蛋白質(zhì)和某些進(jìn)入基質(zhì)的蛋白質(zhì)插到內(nèi)膜上; (三).內(nèi)外膜間的接觸點: 線粒體內(nèi)、外膜之間存在著接觸點，導(dǎo)肽牽引蛋白質(zhì)前體運(yùn)送時，可通過內(nèi)外膜的接觸點，一步進(jìn)入基質(zhì);,Contact Sites of Mitochondria,第十三章 線粒體mitochondrion第五節(jié) 線粒體的生物發(fā)生,一、線粒體的增殖,線粒體的分裂增殖,FtsZ ring structures around the division site of a chloroplast and mitochondrion,二、線粒體的起源,第十三章 線粒體mitochondrion第六節(jié) 線粒體與醫(yī)學(xué),第十四章 核糖體ribo

19、some, 1930s年，Claude在暗視野顯微鏡下 發(fā)現(xiàn)；稱之為微體(microsome)； 1955年，Palade在電鏡下觀察腺細(xì)胞 時也發(fā)現(xiàn)，并稱其為Palade particle； 1958年，Roberts命名為ribosome； 核糖體為非膜性的細(xì)胞器。,George E. Palade Born: 19 November 1912, Iasi, Romania Died: 7 October 2008, Del Mar, CA, USA Affiliation at the time of the award: Yale University, School of Medic

20、ine, New Haven, CT, USA,Albert Claude Born: 24 August 1898, Longlier, Belgium Died: 22 May 1983, Brussels, Belgium Affiliation at the time of the award: Universit Catholique de Louvain, Louvain, Belgium,Christian de Duve Born: 2 October 1917, Thames Ditton, United Kingdom Affiliation at the time of

21、the award: Rockefeller University, New York, NY, USA, Universit Catholique de Louvain, Louvain, Belgium,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1974 to them: “for their discoveries concerning the structural and functional organization of the cell”,第十四章 核糖體ribosome第一節(jié) 核糖體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與存在形式,一、形態(tài)結(jié)構(gòu), 非膜性細(xì)胞器;

22、電鏡：高電子密度的圓形或橢圓形致密小顆粒；,真核細(xì)胞核糖體的外形及其剖面,原核生物,大亞基,小亞基,柄,中心突,嵴,平臺,頭部,裂溝,基部,50S,30S,mRNA,mRNA,tRNA,多肽,中央管,真核生物,Venkatraman Ramakrishnan Born: 1952, Chidambaram, Tamil Nadu, India Affiliation at the time of the award: MRC Labo-ratory of Molecular Biology, Cambridge, United Kingdom Field: Biochemistry, stru

23、ctural chemistry,Thomas A. Steitz Born: 23 August 1940, Milwaukee, WI, USA Affiliation at the time of the award: Yale University, New Haven, CT, USA, Howard Hughes Medical Institute Field: Biochemistry, structural chemistry,Ada E. Yonath Born: 22 June 1939, Jerusalem, Israel Affiliation at the time

24、of the award: Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel Field: Biochemistry, structural chemistry,The Nobel Prize in Chemistry 2009 to them:“for studies of the structure and function of the ribosome”,二、存在形式,+,+Mg+110mmol/L,- Mg+1mmol/L,單體 80S,60S,40S,+Mg+10mmol/L,二聚體 120S,多聚核糖體, Mg+,第十四章 核糖體rib

25、osome第二節(jié) 核糖體的基本類型與化學(xué)成分,一、核糖體的基本類型,根據(jù)來源的生物類群不同:,原核生物核糖體,真核生物核糖體,細(xì)胞器核糖體,細(xì)胞質(zhì)核糖體,葉綠體核糖體,線粒體核糖體,二、核糖體的化學(xué)成分,70S核糖體,50S,30S,80S核糖體,60S,40S,23S RNA,16S RNA,28S RNA,5.8S RNA,5S RNA,18S RNA,34種蛋白質(zhì),21種蛋白質(zhì),49種蛋白質(zhì),33種蛋白質(zhì),5S RNA, rRNA的主要作用： 具有肽酰轉(zhuǎn)移酶的活性； 為tRNA提供結(jié)合位點(A位點、P位點和E位點)； 為多種蛋白質(zhì)合成因子提供結(jié)合位點; 在蛋白質(zhì)合成起始時參與同mRNA選

26、擇性地結(jié)合以及在肽鏈的延伸中與mRNA結(jié)合； 核糖體大小亞單位的結(jié)合、校正閱讀(proof reading)、無意義鏈或框架漂移的校正、以及抗菌素的作用等都與rRNA有關(guān);, r蛋白質(zhì)的主要功能： 對rRNA折疊成有功能的三維結(jié)構(gòu)是十分重要的； 在蛋白質(zhì)合成中, 某些r蛋白可能對核糖體的構(gòu)象 起“微調(diào)”作用； 在核糖體的結(jié)合位點上甚至可能在催化作用中, 核糖體蛋白與rRNA共同行使功能;,第十四章 核糖體ribosome第三節(jié) 核糖體的生物發(fā)生與自組裝, 組裝場所：核仁(真核細(xì)胞)； rRNA是高度保守的，有些序列是完全一致的。盡管不同種的rRNA一級結(jié)構(gòu)可能有所不同，但它們都折疊成相似的二級

27、結(jié)構(gòu)；,核糖體小亞單位rRNA的二級結(jié)構(gòu) (a) E.coli 16S rRNA；(紅色為高度保守區(qū)) (b) 酵母菌18S rRNA，它們都具有類似的40個臂環(huán)結(jié)構(gòu);,E. Coli(a).核糖體小亞單位中的部分r蛋白與rRNA的結(jié)合位點 (b).及其在小亞單位上的部位;,核糖體的自我裝配過程,第十四章 核糖體ribosome第四節(jié) 核糖體的功能,一、核糖體的功能位點, 與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的結(jié)合位點與催化位點： 與mRNA的結(jié)合位點； 氨?；稽c（A位點）與新?lián)饺氲陌滨?tRNA的結(jié)合位點； 肽酰基位點（P位點）與延伸中的肽酰-tRNA的結(jié)合位點； E位點（exit site）肽酰轉(zhuǎn)移后與即將

28、釋放的tRNA的結(jié)合位點; 肽酰基轉(zhuǎn)移酶位點（EF-Tu/EF-G）A位點轉(zhuǎn)移到P位點的轉(zhuǎn)移酶的結(jié)合位點;,EF-Tu/EF-G site,二、蛋白質(zhì)合成的基本過程(一).多聚核糖體,二、蛋白質(zhì)合成的基本過程(二).蛋白質(zhì)合成的基本過程,IF3,IF3,IF3 -mRNA-30S 三元復(fù)合物,IF2 -30S-mRNA-fMet-tRNAf,IF2,IF3,IF2,A位,IF3 -mRNA-30S三元復(fù)合物,IF2 GTP,IF3,A位,1. 起始,fMet,U A C,C G G,2. 肽鏈的延長,U G A,U G A,3. 肽鏈合成的終止與釋放,二、蛋白質(zhì)合成的基本過程(三).合成蛋白質(zhì)

29、的類型, 結(jié)構(gòu)蛋白：由游離核糖體合成，多分布細(xì)胞基質(zhì)中。某些結(jié)構(gòu)蛋白（膜鑲嵌蛋白、溶酶體酶蛋白等）是由附著核糖體合成的； 外輸?shù)鞍祝ǚ置诘鞍祝河筛街颂求w合成，大多從細(xì)胞分泌出去；,第十四章 核糖體ribosome第五節(jié) 核糖體與醫(yī)學(xué),第十五章 細(xì)胞骨架,cytoskeleton,細(xì)胞骨架（cytoskeleton）：是指位于細(xì)胞內(nèi)的、由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架系統(tǒng)。是真核細(xì)胞所特有的非膜性細(xì)胞器。,狹義的：指細(xì)胞質(zhì)骨架,微管,中間纖維,微絲,廣義的：,細(xì)胞膜骨架,細(xì)胞外基質(zhì),細(xì)胞核骨架,細(xì)胞質(zhì)骨架,Microtubules in green, actin in red and DNA in b

30、lue,Microtubules in red and DNA in blue,紅色：高爾基復(fù)合體; 藍(lán)色：微絲; 黃色：細(xì)胞核,黃色：高爾基復(fù)合體; 紅色：微絲; 藍(lán)色：細(xì)胞核,第十五章 細(xì)胞骨架cytoskeleton第一節(jié) 微管,一、微管的一般形態(tài)結(jié)構(gòu)及組成,微管的形態(tài)結(jié)構(gòu)：中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)。,從橫切面上看：它是由13根原纖維縱向圍繞而成。,5-9nm,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,微管橫斷面,微管的化學(xué)組成：,微管蛋白(55KDa 450aa),微管蛋白(55KDa 455aa),異二聚體,GTP與GDP結(jié)合位點。,秋水仙素、長春花堿結(jié)合位點。,微管蛋白,

31、Mg2+與Ca2+結(jié)合位點。,微管蛋白(55KDa 455aa)：,以-微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物 (-tubulin ring complex, -TuRC)的形式存 在于微管組織中心；,微管蛋白,微管蛋白,異二聚體,原纖維,微管,（13）,微管的組裝過程,二、微管的組裝(一).微管組裝的條件和影響因素,二、微管的組裝(二).微管蛋白合成與微管組裝的體內(nèi)調(diào)控,二、微管的組裝(三).微管的組裝過程,1972年，Richard Weisenberg從小鼠分離微管蛋 白體外組裝:,+,-,踏 車,微管的體外組裝:,微管組裝和去組裝：踏車現(xiàn)象, 微管組織中心(MTOC)：微管在生理狀態(tài)或?qū)嶒炋幚斫饩酆笾匦卵b

32、配的發(fā)生處稱為微管組織中心（microtubule organizing center, MTOC）。 間期細(xì)胞MTOC 中心體（動態(tài)微管）； 分裂細(xì)胞MTOC 有絲分裂紡錘體極（動態(tài)微管）； 鞭毛纖毛細(xì)胞MTOC 基體(永久性結(jié)構(gòu));,三、微管相關(guān)蛋白(一).微管相關(guān)蛋白的主要 類型,微管,微管蛋白,類型I MAPs,微管結(jié)合蛋白(微管相關(guān)蛋白) (MAPs),微管聚合 蛋白(Tua),MAP1A,MAP1B,類型II MAPs,MAP2,MAP4,1.堿性的微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域,2.酸性的突出結(jié)構(gòu)域,作用： 1.抵抗解聚、穩(wěn)定微管、在體外加速微管蛋白聚合。 2.調(diào)節(jié)微管與其他細(xì)胞成分的相互關(guān)系。

33、,NH2,三、微管相關(guān)蛋白(二).微管相關(guān)蛋白的主要 功能, 微管相關(guān)蛋白的主要功能： 對微管組裝的調(diào)節(jié)控制作用； 對細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的建立、穩(wěn)定和增強(qiáng)作用; 參與胞內(nèi)物質(zhì)的軌道定向轉(zhuǎn)運(yùn)過程; 參與和介導(dǎo)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo);,四、微管的存在形式,SEM Microtubules,EM Microtubules,五、微管的主要功能, 構(gòu)成細(xì)胞的網(wǎng)架支架，維持細(xì)胞的形態(tài)，固定和支持細(xì)胞器的位置； 參與細(xì)胞的收縮與變形運(yùn)動，是纖毛和鞭毛等細(xì)胞運(yùn)動器官的主體結(jié)構(gòu)成分； 參與細(xì)胞器的位移和細(xì)胞有絲分裂過程中染色體的定向移動； 參與細(xì)胞內(nèi)大分子顆粒物質(zhì)及囊泡的定向轉(zhuǎn)送運(yùn)輸； 參與細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。,細(xì)胞器的定位,

34、深綠：微管 淺蘭：內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 黃色：高爾基體,上：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)抗體染色 下：微管抗體染色,上：高爾基抗體染色 下：微管抗體染色,引擎（馬達(dá)）蛋白（Motor proteins）,肌球蛋白(myosins)家族：以肌動蛋白纖維作為運(yùn)行軌道;,驅(qū)動蛋白(kinesins)家族:,動力蛋白(dyneins)家族:,以微管作為運(yùn)行軌道;,運(yùn)動方向：（-）（+）,運(yùn)動方向：（+）（-）,六、微管與細(xì)胞病理,第十五章 細(xì)胞骨架cytoskeleton第二節(jié) 微絲,一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)(一).微絲的基本結(jié)構(gòu)成分, 微絲（microfilament）：是一類由蛋白纖維組成的實心纖維細(xì)絲。長短不一。在細(xì)胞中可成束、成

35、網(wǎng)或纖維狀分散分布；,Nucleus and Filamentous Actin,光鏡下平滑肌細(xì)胞：蘭色：細(xì)胞核，紅色：肌動蛋白纖維,紅色：線粒體; 藍(lán)色：微絲; 黃色：細(xì)胞核,黃色：高爾基復(fù)合體; 藍(lán)色：微絲; 紅色：細(xì)胞核,纖維狀肌動蛋白(fibrous actin, F-actin)，為肌動蛋白聚合體;,-肌動蛋白(肌細(xì)胞)；,肌動蛋白,球狀肌動蛋白(globular actin, G-actin)，為肌動蛋白單體；單體呈啞鈴形；,成份：,類型,根據(jù)等電點的不同：,一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)(二).微絲的結(jié)構(gòu)及組裝,G-actin,F-actin,+,-,踏 車,微絲的組裝：G-actin

36、 F-actin 微絲,肌動蛋白的踏車行為,Treadmilling of microfilament,踏車行為：單體可同時在(+)端添加，在(-)端分離。,二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物(一).與肌肉收縮系統(tǒng)直接相關(guān)的幾種微絲結(jié)合蛋白,肌纖維(肌節(jié))TEM照片,1.原肌球蛋白（tropomyosin, Tm）,.肌球蛋白(myosin)：、和型；,型：參與肌絲的滑動；,.肌鈣蛋白(troponin, Tn)：,Tn-C：與Ca2+特異性地結(jié)合；,Tn-T：與原肌球蛋白高度親合；,Tn-I：抑制肌球蛋白ATP的活性，調(diào)節(jié)肌肉的收縮；,二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物(二).與微絲的組裝和功能

37、調(diào)節(jié)密切的其他微絲結(jié)合蛋白P132 表15-1,二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物(三).微絲特異性藥物,影響微絲聚合與解聚的特異性藥物與離子： 細(xì)胞松弛素：特異性的破壞微絲組裝（對肌纖維不起作用？）：同微絲的正端結(jié)合，并引起F-肌動蛋白解聚，阻斷亞基的進(jìn)一步聚合； 鬼筆環(huán)肽：穩(wěn)定微絲、促進(jìn)微絲聚合；抑制了微絲的解體，因而破壞了微絲聚合和解聚的動態(tài)平衡； 在含ATP和Ca2+、低濃度的單價離子(Na+、K+等）溶液中微絲趨向解聚，形成G-actin; 在含Mg2+和高濃度的Na+、K+離子溶液中微絲趨向聚合（G-actin F-actin）;,三、微絲的主要功能,組成細(xì)胞骨架，維持細(xì)胞形態(tài);,應(yīng)

38、力纖維，其結(jié)構(gòu)與骨骼肌細(xì)胞中的肌原纖維相似, 參與細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動； 肌肉收縮； 胞質(zhì)環(huán)流、變形運(yùn)動； 胞質(zhì)分裂； 構(gòu)成細(xì)胞間的連接裝置;,兩個英國研究小組的科學(xué)家們提出滑動絲模型解釋肌收縮的機(jī)理。他們推測:肌節(jié)的縮短并不是因纖絲的縮短而引起, 而是由纖絲互相滑動所致。細(xì)肌絲向肌節(jié)中央滑動, 肌絲滑進(jìn)了A帶之中導(dǎo)致重疊部分增加, 使得I帶和H帶的寬度縮小, 其結(jié)果是縮短了肌節(jié)，減少了肌纖維的長度。,第十五章 細(xì)胞骨架cytoskeleton第三節(jié) 中間纖維, 中間纖維(intermediate filament)： 10nm絲：8-10nm； 中間(等)纖維：大小介于粗肌絲和細(xì)肌絲之間(或微管與微絲

39、之間)； IF結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：既不受秋水仙素也不受細(xì)胞松弛素B影響，并且也沒有極性;,IF in red and Golji complex in yellow,一、中間纖維的類型, 角蛋白、結(jié)蛋白、波形纖維蛋白、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白、神經(jīng)纖絲蛋白： 具有組織特異性，不同類型細(xì)胞含不同IF； 通常一種細(xì)胞含有一種IF，少數(shù)含2種以上; 腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細(xì)胞的IF; 角蛋白(keratin)： 表皮細(xì)胞特有，分和兩類，型存在于細(xì)胞中，型構(gòu)成頭發(fā)、指甲； 單體分為：酸性角蛋白(I型)、中性或堿性角蛋白(型)。通過兩者的異二聚體形成角蛋白纖維；,角蛋白(Keratin), 結(jié)蛋白(desmin)：又稱骨骼蛋白(skeletin),存在于肌肉細(xì)胞中，主要功能是使肌纖維連在一起； 波形纖維蛋白(vimentin)：存在于間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層來源的細(xì)胞中； 膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein)：存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和許旺細(xì)胞,起支撐作用； 神經(jīng)纖絲蛋白(neuro