肌动蛋白的结构与功能课件

1、肌动蛋白的结构与功能第一页，共25页。肌动蛋白的结构与功能肌动蛋白的结构与功能(The structure and function of actin )第二页，共25页。1细胞骨架的概述细胞骨架的概述什么是肌动蛋白什么是肌动蛋白23肌动蛋白的结构肌动蛋白的结构肌动蛋白的功能肌动蛋白的功能4第三页，共25页。一一 细胞骨架细胞骨架细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)(cytoskeleton)是由蛋白纤维交织而成的立体网架结构，它充满整个细胞质的空间，与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系，以保持细胞特有的形状并与细胞运动有关。是细胞内的主要支架，并为细胞内物质运输指引方向。维持

2、细胞形态特征，使细胞能够运动和收缩。是起主要支撑作用的细胞骨架成分，使细胞具有张力和抗剪切力。第四页，共25页。真核细胞中的细胞骨架：红色红色表示微丝微丝，绿色绿色表示微管微管，蓝色蓝色表示细胞核细胞核第五页，共25页。 微丝微丝（microfilament, MF ）又称肌动蛋白纤肌动蛋白纤维维，是普遍存在于真核细胞中由肌动蛋白肌动蛋白（actin）组成的直径为58nm的螺旋状纤维。微丝是由两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构。微丝是由两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构。第六页，共25页。二二 什么是肌动蛋白什么是肌动蛋白 肌动蛋白（肌动蛋白（actinactin）是一种中等大小的蛋白质，

3、由375-377个个氨基酸残基组成，并且是由一个大的、高度保守的大的、高度保守的基因编码。 它在生物界有广泛的分布，除肌肉组织外，还存在于几乎所有的真核细胞中，如人的脑组织，血小板和多种植物细胞，在很多菌类中也有发现。第七页，共25页。单体单体 由一条多肽链一条多肽链构成的哑铃形分子， 又称球状肌动蛋白球状肌动蛋白(globular actin，G-actin)，外形类似花生果。直径约5.5nm，分子量为43kDa。肌动蛋白肌动蛋白多聚体多聚体 肌动蛋白的多聚体形成肌动蛋白丝，称为纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白(fibros actin，F-actin)。在电子显微镜下，F-肌动蛋白呈右手双股螺

4、旋右手双股螺旋状，直径为7nm，13个单体形成37nm的半螺距。第八页，共25页。细胞质型细胞质型细胞质型细胞质型肠平滑肌型肠平滑肌型目前已发现目前已发现3种肌动蛋白异构体，人有种肌动蛋白异构体，人有6种基因型：种基因型：肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白横纹肌型横纹肌型心肌型心肌型血管平滑肌型血管平滑肌型第九页，共25页。三 肌动蛋白的结构肌动蛋白的结构 不同种属的肌动蛋白一级结构变化很小不同种属的肌动蛋白一级结构变化很小，例如兔牛鸡的骨骼肌的肌动蛋白的氨基酸的顺序完全一样；鱼类肌动蛋白氨基酸的顺序只有35个氨基酸和兔肋骨肌不同；牛的骨骼肌和心肌二者的肌动蛋白的差别仅是第298

5、位和第375位两个地方。这这些肌动蛋白基因显然是从同一个祖先基因些肌动蛋白基因显然是从同一个祖先基因进化而来。进化而来。第十页，共25页。第十一页，共25页。第十二页，共25页。G-肌动蛋白的结构域肌动蛋白的结构域大结构域（左大结构域（左）包括145-337氨基酸残基；2小结构域（右小结构域（右）包括1-144和338-375氨基酸残基，N末端和C末端都位于小功能域中。TextText1第十三页，共25页。组成组成残基残基组成组成残基残基组成组成残基残基338-375132；70-14433-69145180；270-337181-269结构域一结构域一结构域二结构域二结构域三结构域三结构域四

6、结构域四组成组成残基残基第十四页，共25页。 当单体肌动蛋白聚合成纤维状肌动蛋白时，需要一定的盐离子浓度一定的盐离子浓度。 在KCl浓度达到20mmol/L以上时，单体聚合，盐离子最适宜的浓度是50mmol/L100mmol/L。 聚合速度依赖于肌动蛋白的浓度，约与浓度的立方成正比。 当单体肌动蛋白的浓度降到某一浓度时，即使有盐存在，单体也不会聚合。第十五页，共25页。 微丝能被组装和去组装微丝能被组装和去组装 当单体上结合的是ATP时，就会有较高的相互亲和力，单体趋向于聚合成多聚体，就是组装组装。 当ATP水解成ADP后，单体亲和力就会下降，多聚体趋向解聚，即是去组装去组装。 微丝的两端组装

7、速度并不一样。正极比负极快上5到10倍。 当ATP浓度达一定临界值时，可以观察到正极组装而负极同时去组装的现象，被命为“踏车现象踏车现象（tread milling)。第十六页，共25页。肌动蛋白的踏车现象肌动蛋白的踏车现象第十七页，共25页。微丝的组装过程微丝的组装过程成核期成核期： G-肌动蛋白开始聚合，其二聚体不稳定，易水解，只有形成三聚体才稳定，即核心形成。延长期（生长期）：延长期（生长期）：一旦核心形成，G-肌动蛋白单体快速地在核心两端添加上去。平衡期平衡期：微丝延长到一定时期，肌动蛋白掺入微丝的速度与其从微丝上解离的速度达到平衡，此时即进入平衡期，微丝长度基本不变。第十八页，共25

8、页。（一）构成细胞的支架，（一）构成细胞的支架， 维持细胞形态维持细胞形态 1.微丝参与细胞骨架的形成 2.构成细胞皮层 细胞皮层细胞皮层(cell cortex)：细胞内大部分微丝集中分布于紧贴质膜下的胞质区域，并有微丝结合蛋白交联成凝胶状的三维网络结构，该区域称为细胞皮层。第十九页，共25页。 细胞的各种运动如：细胞的各种运动如：胞质环流、变形运动、细胞胞质环流、变形运动、细胞的吞噬活动等都与微丝有关。的吞噬活动等都与微丝有关。第二十页，共25页。收缩环收缩环：有丝分裂末期，两个即将分离的子细胞内产生收缩环，收缩环由大量平行排列但具有不同极性的微丝组成。随着收缩环的收缩，两个子细胞的胞质分离。第二十一页，共25页。第二十二页，共25页。第二十三页，共25页。第二十四页