第六章 细胞骨架

第六章细胞骨架与细胞的运动

医学细胞生物学主要内容微管1微丝2中间丝3教学要求掌握微管的化学组成、结构、组装和功能；1掌握微丝的化学组成、结构、组装和功能；2细胞骨架的概念细胞骨架是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，它对于细胞的形态、细胞的运动、细胞内的物质运输、细胞分裂时染色体分离和胞质分裂等均起到重要作用。微管微丝中间丝细胞骨架分类1、细胞质骨架

2、细胞核骨架微管微丝中间丝核基质核纤层染色体骨架第一节微管微管的组成与形态一微管的装配二微管相关蛋白三微管的功能四微管普遍存在于真核细胞的胞质中，分布于核周围，呈放射状向四周扩散。第一节微管体外培养上皮细胞(红色荧光示微管，黄色荧光示细胞核)

第一节微管一、微管的组成与形态（一）微管蛋白紫杉醇微管蛋白分子结构示意图GTPGDPβ-微管蛋白α-微管蛋白PiGTP一、微管的组成与形态（一）微管蛋白秋水仙碱微管蛋白分子结构示意图β-微管蛋白α-微管蛋白αβ异二聚体一、微管的组成与形态（二）微管的形态原纤维微管：内径15nm,外径24nm（13根）负极（-）正极（+）1、单管微管的种类一、微管的组成与形态2、二联管AB3、三联管ABC一、微管的组成与形态1、单管：单独或成束，不稳定一、微管的组成与形态2、二联管：鞭毛和纤毛的杆部一、微管的组成与形态3、三联管：鞭毛和纤毛的基部，中心粒二、微管的装配微管组装的特点聚合解聚1、GTP-αβ异二聚体亲和力强，聚合成原纤维GDP-αβ异二聚体亲和力弱，促进形成管状，易解聚GTP-αβ异二聚体GDP-αβ异二聚体二、微管的装配微管组装的特点2、游离[GTP-αβ异二聚体]>Cc，微管聚合Cc:聚合速度=解聚速度聚合二、微管的装配3、添加异二聚体的一端为正极（+），解聚的一端为负极（-），微管的组装发生在正极正极（+）负极（-）微管组装的特点二、微管的装配4、聚合：37℃、GTP和Mg2+存在；紫杉醇。解聚：低于4℃、高Ca2+；秋水仙素、长春花碱。微管组装的特点正极（+）负极（-）二、微管的装配（一）微管的装配过程聚合期稳定期条件：GTP、有Mg2+无Ca2+、37℃、pH6.9成核期（限速期）二、微管的装配“踏车现象”（一）微管的装配过程正极（+）负极（-）延长缩短GTP-αβGDP-αβ（二）微管装配的动态不稳定性二、微管的装配GTP帽稳定不稳定GDP帽生物学意义：1、在细胞分裂间期，保持微管与微管蛋白的动态平衡。2、有利于纺锤体的快速聚合与解聚。微管组织中心（microtubuleorganizingcenter,MTOC）是微管聚合的核心位点，主要是中心体、纤毛基体。帮助细胞质中微管在装配中成核，接着微管从微管组织中心开始生长。二、微管的装配（三）微管组织中心二、微管的装配（三）微管组织中心中心体的结构:由两个中心粒和中心粒旁物质构成二、微管的装配（三）微管组织中心ABCABCABCABCABCABCABC中心粒卫星ABCABC中心粒小轮（9×3+0）1、随细胞周期和生理状况处于动态变化之中，频率>体外2、γ-微管蛋白环形复合体存在微管组织中心，帮助微管成核，微管的负端附着于MTOC上，而使负端稳定，微管开始生长、延长或缩短发生在正端。二、微管的装配体内组装特点微管结合蛋白(MAPs)是一类参与微管装配的辅助蛋白与微管结合：微管结合结构域（碱性）与其他组分结合：突出结构域（酸性）三、微管相关蛋白主要存在神经元和非神经元细胞中三、微管相关蛋白种类(1)促进微管组装(2)增加微管稳定性(3)促进微管聚集成束三、微管相关蛋白功能（二）参与细胞内的物质运输（五）参与纺锤体的形成与染色体的运动（四）组成中心粒、纤毛和鞭毛运动的元件（一）通过支架作用维持细胞的形态（三）维持细胞器的定位和分布四、微管的功能（六）参与细胞内信号转导（一）通过支架作用维持细胞的形态（一）通过支架作用维持细胞的形态（二）参与细胞内的物质运输动力蛋白肌球蛋白驱动蛋白头部尾部头部尾部（二）参与细胞内的物质运输轨道：微管、微丝动力：马达蛋白和ATP、GTP头部与细胞骨架结合具有ATP（GTP）酶活性水解ATP(GTP)产生能量，驱动蛋白尾部杆部头部（-）（+）驱动蛋白沿微管运输物质转运囊泡驱动蛋白微管（二）参与细胞内的物质运输动力蛋白驱动蛋白肌球蛋白（二）参与细胞内的物质运输微管中间丝微丝线粒体的分布与微管相伴随游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上内质网沿微管在细胞质中展开分布（三）维持细胞器的定位和分布鞭毛纤毛微管微管（四）组成纤毛和鞭毛运动的元件基体:9×3+0结构杆部:9×2+2结构纤毛和鞭毛的结构（四）组成纤毛和鞭毛运动的元件外周二联微管动力臂细胞膜中央微管放射辐条连丝蛋白A管B管中央鞘纤毛和鞭毛的结构基体:9×3+0结构杆部:9×2+2结构原纤维微管基部（四）组成纤毛和鞭毛运动的元件微管是构成有丝分裂器的主要成分（五）参与纺锤体的形成与染色体的运动动粒微管（五）参与纺锤体的形成与染色体的运动信号分子可直接与微管作用或通过马达蛋白和一些支架蛋白与微管作用。（六）微管参与细胞内信号转导参与JNK，Wnt，ERK及PAK蛋白激酶信号转导通路。第二节微丝微丝的组成和形态一微丝的装配二肌动蛋白结合蛋白三四微丝的生物学功能微丝以束状、网状或散在等多种方式有序地存在于细胞质的特定空间位置，维持细胞形态，参与细胞运动。微丝微丝微丝电镜下显示微丝微丝肌肉细胞中的微丝:占细胞总蛋白的10%2、F-肌动蛋白1、G-肌动蛋白一、微丝的组成和形态（一）肌动蛋白ATP结合位点一、微丝的组成和形态（二）微丝的形态结构两条F-肌动蛋白右手螺旋方式缠绕，直径：7nm螺距：37nm或14个G-肌动蛋白有极性：生长快的一端为正极，生长慢的一端为负极电镜下的微丝ATPADPG-肌动蛋白F-肌动蛋白1、游离的ATP-G-actin与F-actin末端亲和力高，ADP-G-actin间亲和力弱，所以微丝是不稳定易解聚的结构。二、微丝的装配微丝的装配特点2、微丝两端生长速度不同，正极明显快于负极。3、特异性药物处理会阻止微丝的组装或去组装，破坏两者之间的平衡。（细胞松弛素、鬼笔环肽）ATP-G-actinADP-G-actinPiPi条件：肌动蛋白临界浓度、ATP、有Mg2+高Na+、高K+

二、微丝的装配（一）微丝的装配过程成核期（限速期）延长期平衡期ATPADPADP-actinATP-actinATP-actin+-+-+-踏车现象：微丝延长和缩短相等，肌动蛋白丝的净长度不变+-（二）微丝装配的动态调节二、微丝的装配二、微丝的装配（三）微丝体内装配的成核作用ARPARP激活因子F-actinG-actin70°ADP-G-actinATP-G-actin肌动蛋白相关蛋白（ARP）做为“核心”，以70°组装新微丝