教学ppt第八章细胞骨架

1、1 第第八八章章 细胞骨架细胞骨架2细胞骨架细胞骨架 (Cytoskeleton )狭义细胞骨架：狭义细胞骨架：真核细胞内的真核细胞内的蛋白纤维网架体系。蛋白纤维网架体系。广义细胞骨架：广义细胞骨架：细胞质骨架细胞质骨架 细胞核骨架细胞核骨架 细胞膜骨架细胞膜骨架 3第一节第一节 细胞质骨架的结构细胞质骨架的结构 n微管微管*n微丝微丝*n中间丝中间丝4微管、微丝、中间丝微管、微丝、中间丝微管：微管：是由微是由微管蛋白构成的管蛋白构成的中空圆柱体，中空圆柱体，外径外径25nm。微丝：微丝：是肌动是肌动蛋白的螺旋形蛋白的螺旋形聚合体，直径聚合体，直径7nm。中间丝中间丝：由纤维由纤维蛋白组成的绳

2、状蛋白组成的绳状纤维，直纤维，直10nm。5细胞骨架细胞骨架6细胞骨架的荧光显微镜显示细胞骨架的荧光显微镜显示A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)7中间丝中间丝微管微管微丝微丝8 细胞骨架具有多功能细胞骨架具有多功能 n细胞支架细胞支架 n胞内框架胞内框架 n运输轨道运输轨道n细胞动力源细胞动力源 n细胞分裂细胞分裂 91、微管的结构与组成、微管的结构与组成（1）微管的形态结构）微管的形态结构 Microtubu

3、le, MT10*由微管蛋白组成由微管蛋白组成的中空管状结构。的中空管状结构。 *原纤维由微管原纤维由微管蛋白聚合而成。蛋白聚合而成。 *由由13根原纤维根原纤维构成的中空小管。构成的中空小管。微管的结构特点微管的结构特点11（2）微管的存在形式）微管的存在形式12三种微管的特点三种微管的特点单管：单管：构成纺锤丝等。构成纺锤丝等。对低温、对低温、Ca2、秋水、秋水仙素敏感，易解聚；仙素敏感，易解聚；双联管：双联管：构成纤毛和鞭构成纤毛和鞭毛。对低温、毛。对低温、Ca2和和秋水仙素稳定；秋水仙素稳定；三联管：三联管：构成中心粒和构成中心粒和基体。对低温、基体。对低温、Ca2和秋水仙素稳定；和秋

4、水仙素稳定；13（3）微管的化学组成微管的化学组成 微管蛋白、微管结合蛋白微管蛋白、微管结合蛋白 微管蛋白（微管蛋白（tubulin）*酸性蛋白，进化上保守。酸性蛋白，进化上保守。*占微管总蛋白占微管总蛋白80，*分分3种：种：管蛋白、管蛋白、管蛋白、管蛋白、 管蛋白。管蛋白。 以以异二聚体形式存在；异二聚体形式存在；*含有含有GTP/GDP的结合位点。的结合位点。14 微管结合蛋白（微管结合蛋白（MAP）microtubule-asssociated proteinsn功能：功能：参与微管组成、微管聚合与稳定维持、参与微管组成、微管聚合与稳定维持、 连接微管与其他细胞器；连接微管与其他细胞器

5、；n类型：类型：MAP-1、 MAP-2 、tau、 MAP-4 前前3种存在神经种存在神经C； MAP-4存在广泛存在广泛 nMAP能在微管间形成横桥，使微管成束；能在微管间形成横桥，使微管成束；nTau蛋白蛋白 加速管蛋白聚合加速管蛋白聚合；横向连接微管成束。横向连接微管成束。15微管结合蛋白（微管结合蛋白（MAP）结构）结构nMAP含含2个结构域：个结构域： 碱性的结合微管域碱性的结合微管域 酸性的向外突出域酸性的向外突出域n突出部分可以横桥的突出部分可以横桥的方式与质膜、中间丝方式与质膜、中间丝或其它微管相连。或其它微管相连。162. 微管的组装微管的组装（体外、体内）（体外、体内）

6、微管蛋白微管蛋白通过通过聚合聚合or 解聚解聚使微管组使微管组装装or去组去组装装。17 二聚体在二聚体在2个个GTP、适量、适量Mg2+ 、37时聚合。时聚合。 GTP为聚合供能。为聚合供能。 秋水仙素、秋水仙素、Ca2+、0等等促微管解聚。促微管解聚。管蛋白管蛋白结合的结合的GTP稳定稳定管蛋白管蛋白结合的结合的GTP可转变可转变为为GDP。（1） 微管的体外组装微管的体外组装18 微管的装配过程：微管的装配过程：二聚体二聚体- -短原纤维短原纤维- -片层片层- -短管短管- -继续添加继续添加 装配速度快的一端称为正极装配速度快的一端称为正极19微管延长微管延长（GTP-管蛋白多）管蛋

7、白多）与与微管缩短微管缩短（GDP-管蛋白易脱离）管蛋白易脱离）20微管的微管的踏车行为踏车行为微管组装后处于动态平衡的现象微管组装后处于动态平衡的现象21（2）微管的体内组装）微管的体内组装n遵循体外组装的基本规律，但比体外遵循体外组装的基本规律，但比体外复杂得多。复杂得多。n微管的装配和去装配受到严格调控。微管的装配和去装配受到严格调控。n在间期，在间期，微管蛋白主要装配胞质微管微管蛋白主要装配胞质微管n分裂期，分裂期，胞质微管解聚，组装纺锤丝胞质微管解聚，组装纺锤丝22（3）微管组织中心）微管组织中心 ( MTOC ) microtubule organizing center 细胞中，

8、微管的装配在一些特定的位细胞中，微管的装配在一些特定的位点开始。微管装配的发生处称点开始。微管装配的发生处称MTOC 。间期细胞的间期细胞的MTOC： 中心体、基体中心体、基体分裂期细胞的分裂期细胞的MTOC： 中心体、动粒中心体、动粒 23管蛋白管蛋白中心体周围基质，环形，稳定，中心体周围基质，环形，稳定， 为为管蛋白提供起始装配位点管蛋白提供起始装配位点成核位点成核位点 MTOC24（4）微管敏感的药物）微管敏感的药物*秋水仙素秋水仙素（colchicine）*长春新碱长春新碱（vincristine）能结合管蛋白，阻断微管能结合管蛋白，阻断微管的组装，破坏纺锤体结构。的组装，破坏纺锤体结

9、构。*紫杉醇（紫杉酚）紫杉醇（紫杉酚） 促进微管装配，并使已形促进微管装配，并使已形成的微管稳定。成的微管稳定。问题：在临床上有何用途？问题：在临床上有何用途？秋水仙素秋水仙素紫杉醇紫杉醇25 2. 微丝形态结构与组成微丝形态结构与组成 （1）微丝的超微结构）微丝的超微结构 有极性的动态构造有极性的动态构造大多情况下：大多情况下：动态结构动态结构26 （2）微丝的化学成分）微丝的化学成分 肌动蛋白、微丝结合蛋白肌动蛋白、微丝结合蛋白 1、 肌动蛋白（肌动蛋白（actin） 微丝基本单位。微丝基本单位。 河蚌状，有河蚌状，有ATP、ADP、 钙镁结合位；分子有极性钙镁结合位；分子有极性（正极、负

10、极）；（正极、负极）；n球形肌动蛋白球形肌动蛋白（G-actin）n纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白（F-actin ） G-actin 按相同方式头尾相连按相同方式头尾相连 肌动蛋白丝肌动蛋白丝 。 27 肌动蛋白结构与极性肌动蛋白结构与极性 肌动蛋白的类型：肌动蛋白的类型：、 282. 微丝结合蛋白微丝结合蛋白：40 余种余种分为两类：肌细胞的、非肌细胞的分为两类：肌细胞的、非肌细胞的n肌细胞中的微丝结合蛋白肌细胞中的微丝结合蛋白n非肌细胞中的微丝结合蛋白非肌细胞中的微丝结合蛋白291、肌细胞中的微丝结合蛋白、肌细胞中的微丝结合蛋白 肌球蛋白肌球蛋白（myosin） 原肌球蛋白原肌球蛋白（tr

11、opomyosin） 肌钙蛋白肌钙蛋白（troponin）30 肌球蛋白肌球蛋白（myosin）*收缩蛋白，属马达蛋白，收缩蛋白，属马达蛋白，可利用可利用ATP产生机械能。产生机械能。有十几种。有十几种。* 肌球蛋白肌球蛋白II量大，约量大，约占肌细胞蛋白占肌细胞蛋白50%，含含6条肽链条肽链（2H链链4L链）链）n形似豆芽。形似豆芽。n头部有头部有actin结合位。结合位。 具具ATP酶活性酶活性。 n多对尾尾相连，再聚多对尾尾相连，再聚合成束合成束粗肌丝。粗肌丝。31肌球蛋白分子结构肌球蛋白分子结构32肌原纤维：肌原纤维：肌动蛋白肌动蛋白-肌球蛋白肌球蛋白33原肌球蛋白、肌钙蛋白原肌球蛋白

12、、肌钙蛋白 原肌球蛋白：原肌球蛋白：2条肽链条肽链缠绕成的缠绕成的螺旋。螺旋。 位于位于F-actin 的螺旋沟内，的螺旋沟内， 一一个覆盖个覆盖7个个G-actin，附，附着一个肌钙蛋白。着一个肌钙蛋白。 肌钙蛋白：肌钙蛋白：3亚基：亚基：C、T、I。C可与可与4个钙离子个钙离子结合；结合；T对对原肌球原肌球高亲和；高亲和； I抑制抑制肌球肌球的的ATP酶活性，酶活性，并抑制肌动与肌球头部的并抑制肌动与肌球头部的接触。接触。34原肌球蛋白、肌钙蛋白原肌球蛋白、肌钙蛋白与肌动蛋白的关系与肌动蛋白的关系35(2) 非肌细胞非肌细胞微丝结合蛋白微丝结合蛋白发现发现40余种，功能多样，辅助微丝的装配

13、与功能。余种，功能多样，辅助微丝的装配与功能。膜结合蛋白膜结合蛋白单体隔离蛋白单体隔离蛋白交联蛋白交联蛋白封端蛋白封端蛋白36微丝微丝微丝结合微丝结合蛋白蛋白肌肉收缩系统肌肉收缩系统中的有关蛋白中的有关蛋白非肌肉系统中的非肌肉系统中的有关蛋白有关蛋白肌球蛋白肌球蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白肌球蛋白肌球蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白辅肌动蛋白辅肌动蛋白肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维单体隔离蛋白单体隔离蛋白交联蛋白交联蛋白膜结合蛋白膜结合蛋白373. 微丝的组装与调节微丝的组装与调节38（1）微丝的组装）微丝的组装n体外：体外： G-actin有极性，装配时头尾相有极性，装配时头尾相接，故微丝有极

14、性（正、负）。接，故微丝有极性（正、负）。 nMF正极与负极都能生长，生长快为正极，正极与负极都能生长，生长快为正极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。极快。n在一定条件，微丝正极在一定条件，微丝正极组装组装速度与负极速度与负极去组装去组装相等，表现出相等，表现出踏车现象踏车现象。 39微丝的踏车现象：微丝的踏车现象： 正极装配、负极去装配正极装配、负极去装配40微丝装配机理微丝装配机理*一定条件下，一定条件下，actin形成装配核心；形成装配核心；*ATP-actin迅速在核心两端聚合；当迅速在核心两端聚合；当ATP-actin浓度高时，微丝快长，成帽

15、浓度高时，微丝快长，成帽。*ATP-actin结合到末端后，构象改变，结合到末端后，构象改变，ATP被水解为被水解为ADP；*ADP-actin对末端的亲和力低，易脱落，对末端的亲和力低，易脱落，使微丝变短。使微丝变短。41（2）微丝敏感药物）微丝敏感药物n细胞松弛素细胞松弛素 （cytochalasins） -真菌分泌生物碱，真菌分泌生物碱，可切断微丝，并结合在可切断微丝，并结合在微丝正极、阻止肌动蛋白聚合，使微丝解聚。微丝正极、阻止肌动蛋白聚合，使微丝解聚。n鬼笔环肽鬼笔环肽 （philloidin） -剧毒生物碱。与微丝高亲合，防剧毒生物碱。与微丝高亲合，防MF解聚。解聚。带有荧光标记的

16、鬼笔环肽可以在荧光显微镜带有荧光标记的鬼笔环肽可以在荧光显微镜下显示细胞中的微丝。下显示细胞中的微丝。n说明影响微丝说明影响微丝装配动态性装配动态性的药物对细胞有毒的药物对细胞有毒42 细胞松弛素细胞松弛素n细胞松弛素作用于细胞松弛素作用于细胞后，肌动蛋白细胞后，肌动蛋白纤维消失，移动、纤维消失，移动、吞噬、胞质的分裂吞噬、胞质的分裂消失。消失。n但对微管、肌肉细但对微管、肌肉细胞中的微丝无作用。胞中的微丝无作用。43利用鬼笔环肽染色后显示人成纤维细胞中的利用鬼笔环肽染色后显示人成纤维细胞中的F肌动蛋白肌动蛋白44永久性微丝永久性微丝与与暂时性微丝暂时性微丝45第第9章章 细胞骨架与细胞运动细

17、胞骨架与细胞运动9.1 细胞质骨架的结构与组成细胞质骨架的结构与组成9.2 细胞的运动细胞的运动9.3 核骨架（自学）核骨架（自学）46第二节第二节 细胞质骨架的功能细胞质骨架的功能1. 微管的功能与细胞运动微管的功能与细胞运动2. 微丝的功能与细胞运动微丝的功能与细胞运动471. 微管的功能微管的功能n维持细胞形态与细胞器的定位；维持细胞形态与细胞器的定位；n物质运输与信息传递；物质运输与信息传递；n纺锤体形成与染色体运动；纺锤体形成与染色体运动；n鞭毛纤毛的形成与运动鞭毛纤毛的形成与运动（自学）；（自学）；n中心粒的形成中心粒的形成（自学）；（自学）；481 1、细胞形态维持与细胞器定位细

18、胞形态维持与细胞器定位*微管的刚性对细胞形态有微管的刚性对细胞形态有支撑作用。用秋水仙素处支撑作用。用秋水仙素处理细胞，细胞将变圆。理细胞，细胞将变圆。*细胞突起（纤毛、鞭毛、细胞突起（纤毛、鞭毛、轴突）形成与维持。轴突）形成与维持。*巨噬细胞活动时，微管使巨噬细胞活动时，微管使伪足形成（秋水仙素可以伪足形成（秋水仙素可以阻止）。阻止）。492、物质运输物质运输 n微管在胞内大分子物质微管在胞内大分子物质的运输过程中充当路轨。的运输过程中充当路轨。neg：神经细胞：神经细胞 合成的合成的蛋白沿轴突运到末梢；蛋白沿轴突运到末梢；n变色龙皮肤快速变色，变色龙皮肤快速变色，是色素颗粒快速沿微管是色素

19、颗粒快速沿微管运输的结果。运输的结果。50微管介导的物质运输微管介导的物质运输51细胞内物质的运输机理细胞内物质的运输机理马达蛋白马达蛋白（动力蛋白、驱动蛋白）动力蛋白、驱动蛋白）驱动驱动*动力蛋白动力蛋白（dynein protein）*含含9-12条肽链（条肽链（2重链）重链）的复合体。的复合体。*具具ATP酶活性。酶活性。*沿微管向负端移动。为沿微管向负端移动。为物质运输和纤毛鞭毛的物质运输和纤毛鞭毛的运动提供动力。运动提供动力。52动力蛋白、驱动蛋白与微管动力蛋白、驱动蛋白与微管53动力蛋白、驱动蛋白的功能动力蛋白、驱动蛋白的功能驱动蛋驱动蛋白白动力蛋动力蛋白白54驱动蛋白驱动蛋白（k

20、inesin protein）性质：性质： 一类微管激活的一类微管激活的ATP酶，四聚体蛋白（含酶，四聚体蛋白（含2重链和重链和2轻链）；轻链）；结构结构：两个球形的头部（两个球形的头部（N端）端）螺旋状的杆部；螺旋状的杆部；两个扇子状尾巴（两个扇子状尾巴（C端）端）55驱动蛋白驱动蛋白工作原理工作原理：结合并水解结合并水解ATP，使，使两个头交替与微管结合，沿微管行走两个头交替与微管结合，沿微管行走（向极），（向极），将尾巴上驮的货物转运到其它地方。将尾巴上驮的货物转运到其它地方。n驱动向正极运输；驱动向正极运输；n每步跨幅约每步跨幅约8nm（管蛋白二聚体长度）（管蛋白二聚体长度）n移动速度

21、与移动速度与ATP的的浓度有关；浓度有关；n最快可达最快可达900nm/s563.纺锤体的形成与染色体运动纺锤体的形成与染色体运动*纺锤丝长度改变依纺锤丝长度改变依管蛋白管蛋白的聚合与解聚；的聚合与解聚；*分裂期，构建纺锤体所需分裂期，构建纺锤体所需管蛋白管蛋白来自细胞质来自细胞质微管网的解体；微管网的解体；57染色体运动的分子机制染色体运动的分子机制58纺锤丝微管、马达蛋白纺锤丝微管、马达蛋白与染色体运动与染色体运动592. 微丝功能与细胞运动微丝功能与细胞运动1、细胞形态支撑作用；细胞形态支撑作用；2、参与细胞运动参与细胞运动（1）肌肉收缩）肌肉收缩（2）细胞分裂）细胞分裂（3）变形运动）变形运动3、参与细胞内信息传递。参与细胞内信息传递。 601. 细胞形态支撑作用细胞形态支