細(xì)胞生物學(xué) 細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動(dòng).ppt

1、第七章 細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動(dòng),細(xì)胞骨架（cytoskeleton）: 真核細(xì)胞質(zhì)中由蛋白纖維交織形成的立體網(wǎng)架構(gòu), 充滿細(xì)胞質(zhì)空間，維持細(xì)胞的形狀并參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。 微管（microtubule, MT） 微絲（microfilament, MF） 中間纖維（intermediate filament, IF）,第一節(jié) 微 管（microtubule, MT） 由微管蛋白和微管結(jié)合蛋白組成的中空?qǐng)A柱狀結(jié)構(gòu)，存在于細(xì)胞質(zhì)中； 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) 基本功能：細(xì)胞器的定位和物質(zhì)運(yùn)輸 組成的細(xì)胞器：纖毛、鞭毛、紡錘體、中心體,微管蛋白單體 微管蛋白單體 微管蛋白位于微管組織中心， 影響微管成核、定位及極性等,一組

2、成：微管蛋白（tubulin）,異二聚體,微管,二形態(tài)結(jié)構(gòu)：中空?qǐng)A柱狀結(jié)構(gòu)，13根原纖維圍成一周， 和微管蛋白首尾相接，具有極性。,有三種存在形式： 單管、二聯(lián)管和三聯(lián)管。,三微管結(jié)合蛋白：（microtubule-associated protein, MAP） 結(jié)合在微管表面的輔助蛋白 結(jié)構(gòu)區(qū)域功能： 堿性的微管結(jié)合區(qū)域加速微管成核作用； 酸性的突出區(qū)域與其他骨架纖維聯(lián)系 主要類型： MAP-1（軸突和樹突中） MAP-2（胞體和樹突中） tau（只存在 于軸突中） MAP-4（大多數(shù)細(xì)胞中）,神經(jīng)元細(xì)胞,四微管的組裝：,微管蛋白亞基 結(jié)合緊密組裝 水解 微管蛋白亞基 易脫落解聚 微管組裝

3、過程： 成核期（延遲期）： 異二聚體寡聚體側(cè)面增加片狀帶 合攏一段微管 聚合期（延長(zhǎng)期）：聚合速度大于解聚速度 穩(wěn)定期 ：聚合速度等于解聚速度,微管組織中心（microtubule organizing center, MTOCs）,是微管形成的核心位點(diǎn)，微管的組裝由此開始，常見的微管組織中心有：中心體、鞭毛基體、動(dòng)粒。 都具有微管蛋白，形成微管蛋白環(huán)形復(fù)合體，刺激微管核心的形成，包裹微管蛋白的負(fù)端，防止微管蛋白的摻入。 在空間上提供微管裝配的始發(fā)區(qū)域。,(一) 體外組裝: 微管踏車模型和非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力模型 微管組裝以非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力模型為主，其中微管蛋白的濃 度和GTP 是調(diào)節(jié)微管組裝的物質(zhì)。 和微管

4、蛋白370C,有GTP和Mg2+微管,（二）體內(nèi)組裝： 微管裝配的起始點(diǎn)是微管組織中心（中心體、鞭毛 和纖毛基體） 微管蛋白環(huán)行復(fù)合體是集結(jié)異二聚體的核心，微管從此生長(zhǎng)和延長(zhǎng)，它與微管的負(fù)端結(jié)合，使負(fù)端穩(wěn)定。,（三）影響微管組裝和去組裝因素,組裝：370C,有GTP和Mg2+ 游離GTP-微管蛋白濃度 紫杉醇 和微管蛋白微管 解聚：40C,或Ca2+, 游離GTP-微管蛋白濃度 秋水仙堿和長(zhǎng)春新堿 微管的聚合與GTP-微管蛋白濃度呈正比,六微管的功能,（一）形成網(wǎng)狀支架，支持和維持細(xì)胞的形態(tài),（二）構(gòu)成纖毛、鞭毛和中心粒，參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng) 纖毛和鞭毛是微管形成的細(xì)胞特化結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞 能收縮的附屬物

5、。 纖毛短而多；鞭毛少而長(zhǎng) 中心粒：成對(duì)出現(xiàn)的圓柱形小體，彼此垂直排列。 功能：參與微管蛋白的合成與微管的聚合， 與細(xì)胞分裂、能量代謝有關(guān)。,（三）維持細(xì)胞器的定位與分布 線粒體的分布與MT平行；游離核糖體位于MT和MF的交叉點(diǎn)上； ER沿微管在細(xì)胞質(zhì)中展開；Gc沿MT向核區(qū)牽拉，定位于細(xì)胞中央。,（四）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸,馬達(dá)蛋白：介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)沿細(xì)胞骨架運(yùn)動(dòng)的蛋白。 動(dòng)力蛋白 MT(+) MT(-) 驅(qū)動(dòng)蛋白 MT(-) MT(+) 肌球蛋白(MF),（五）參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂,（六）參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo),第二節(jié) 微 絲 microfilament , MF,一組成： 基本單位肌動(dòng)

6、蛋白（actin）（極性：正/負(fù)端） 6種亞型 肌動(dòng)蛋白 骨骼肌型肌動(dòng)蛋白 心肌型肌動(dòng)蛋白 血管型肌動(dòng)蛋白 肌動(dòng)蛋白 肌動(dòng)蛋白 細(xì)胞質(zhì)型肌動(dòng)蛋白 腸型肌動(dòng)蛋白,存在方式: 球狀肌動(dòng)蛋白（globular actin, G-actin） 纖維狀肌動(dòng)蛋白（filamentous actin, F- actin）,二結(jié)構(gòu)： 可彎曲性蛋白纖維，雙螺旋結(jié)構(gòu)/單根， 具有極性，位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)細(xì)胞皮質(zhì)區(qū),三組裝： 需ATP和K+、Mg2+存在及適宜的溫度,成核期：三聚體核心 生長(zhǎng)期：正極快于負(fù)極（ ATP調(diào)節(jié)） 平衡期：形成速度等于解離速度,踏車模型,影響組裝與去組裝因素 組裝： TP和Mg2+ ，+ -肌

7、動(dòng)蛋白濃度，鬼筆環(huán)肽 -肌動(dòng)蛋白微絲 解聚：Ca2+ -肌動(dòng)蛋白濃度，細(xì)胞松弛素B,四動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)：,五微絲結(jié)合蛋白及其功能： 100余種 調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白單體肌動(dòng)蛋白多聚體微絲 以不同方式與肌動(dòng)蛋白相結(jié)合，形成多種不同的 亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，執(zhí)行不同的功能。,六功能： 1構(gòu)成細(xì)胞支架、維持細(xì)胞形態(tài): 細(xì)胞皮層：細(xì)胞膜下，由微絲和微絲結(jié)合蛋白組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),培養(yǎng)的上皮細(xì)胞 （微絲紅色、微管綠色）,微絨毛,2參與肌肉收縮： 肌小節(jié)肌原纖維：粗肌絲（肌球蛋白）+ 細(xì)肌絲（肌動(dòng)蛋白+原肌球蛋白+肌鈣蛋白）,3參與細(xì)胞分裂： 收縮環(huán)（大量平行排列、不同極性微絲組成),4參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸： 與微管一道進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸

8、,肌球蛋白的功能 （a） 運(yùn)輸小泡；(b)運(yùn)輸微絲。,6參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)： 可作為某些信息傳遞的介質(zhì),5參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)：參與細(xì)胞的各種運(yùn)動(dòng), 如 變形運(yùn)動(dòng),細(xì)胞的內(nèi)吞和外吐等 微絲可以兩種不同的方式產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)： 滑動(dòng)機(jī)制，如微絲與肌球蛋白絲相互滑動(dòng) 微絲束的聚合和解聚,第三節(jié) 中間纖維,直徑介于微絲和微管之間，位于核膜下核纖層（堅(jiān)固）， 胞質(zhì)中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 賦予細(xì)胞強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度，維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。,一化學(xué)組成：至少由50多種異源性纖維狀蛋白 組成， 分為六大類。,具有組織特異性，不同類型細(xì)胞含有不同IF。 通常一種細(xì)胞含有一種中間纖維，少數(shù)含有2種以上。 腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細(xì)胞的IF

9、。,二形態(tài)結(jié)構(gòu)： 長(zhǎng)的線性蛋白。由螺旋化桿狀區(qū)，以及兩端非螺旋化的球形頭（N端） 尾（C端）部構(gòu)成。,角蛋白keratin 波形纖維蛋白vimentin 神經(jīng)纖維蛋白neurofilament protein,三組裝,四組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)： 體內(nèi)：中間纖維蛋白絲氨酸和蘇氨酸的磷酸化體外：低離子強(qiáng)度和微堿性時(shí)明顯解聚， 當(dāng)離子強(qiáng)度和pH恢復(fù)生理水平時(shí)， 裝配成中間纖維。,五中間纖維結(jié)合蛋白及其功能： 使中間纖維交聯(lián)成束、成網(wǎng)， 把中間纖維交聯(lián)到質(zhì)膜或其它骨架成分上 特點(diǎn)：具有細(xì)胞特異性,六中間纖維的功能：1在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng) 2提供細(xì)胞機(jī)械強(qiáng)度作用：比微管、微絲更耐剪切力， 變形時(shí)不斷裂。 3參與細(xì)胞連接4參與細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞與物質(zhì)運(yùn)輸5維持細(xì)胞核膜穩(wěn)定，與DNA的復(fù)制有關(guān)6與細(xì)胞的分化,*胞質(zhì)骨架三種組分的比較*,第五節(jié) 細(xì)胞骨架與疾病 一細(xì)胞骨架與腫瘤 （一）細(xì)胞骨架在腫瘤細(xì)胞中的變化： 惡性腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞骨架被破壞 微管減少甚至缺如。 肌動(dòng)蛋白小體的出現(xiàn)高轉(zhuǎn)移表型 （二）微管和微絲與腫瘤化療 長(zhǎng)春新堿、秋水仙素（與紡錘體微管蛋白結(jié)合） 抑制細(xì)胞增殖,（三）中間纖維與腫瘤診斷： 1.不同類型的中間纖維嚴(yán)格分布在不同類型的細(xì)胞中， 用于區(qū)分上皮細(xì)