细胞生物学课件细胞骨架

细胞生物学课件细胞骨架光镜下显示细胞骨架:红色荧光显示微丝黄色显示微管兰色显示细胞核

细胞骨架由以下组分构成微丝(microfilament)微管(microtubule)中间纤维(intemediatefilament)广义得细胞骨架还包括核骨架(nucleoskeleton)核纤层(nuclearlamina)细胞外基质(extracellularmatrix)形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外得一体化网络结构。微丝,又叫肌动蛋白纤维,就是由肌动蛋白构成得两股螺旋形成得细丝,普遍存在于真核细胞中微管,就是由微管蛋白单体构成得基本组件形成得中空得管状结构。普遍存在于真核细胞中中间纤维,又叫中间丝,粗细位于微丝和肌球蛋白粗丝之间,普遍存在于真核细胞中,就是三种骨架系统中结构最为复杂得一种第一节微丝微丝(microfilament,MF)就是由肌动蛋白(actin)组成得直径约7nm得骨架纤维,又称肌动蛋白纤维actinfilament。微丝和她得结合蛋白(associationprotion)以及肌球蛋白(myosin)三者构成化学机械系统,利用化学能产生机械运动。根据等电点得不同可将高等动物细胞内得肌动蛋白分为3类:α分布于各种肌肉细胞中β和γ分布于肌细胞和非肌细胞中。肌动蛋白纤维就是由两条线性排列得肌动蛋白链形成得螺旋,状如双线捻成得绳子一、微丝得结构和功能1、结构(1)肌动蛋白(actin)*2个结构域,4个亚单位组成ATP(ADP)二价离子构象可改变与微丝得组装与解离有关*极性结构正端(＋)负端(－)结合位点*存在形式游离球状肌动蛋白(G-actin)纤维状肌动蛋白(F-actin)12大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流(2)微丝

结构:由肌动蛋白单体聚合形成双螺旋组装:条件:ATP

盐浓度K+Mg++过程(三个阶段):成核期—微丝组装得限速过程生长期—肌动蛋白在核心两端聚合正端快,负端慢平衡期—聚合速度与解离速度达到平衡动态调节:踏车模型(treadmillingmodel)非稳态动力学模型(dynamicinstabilitymodel)ATP就是调节得主要因素ATP-肌动蛋白对微丝末端亲和性高ADP-肌动蛋白对微丝末端亲和性低ATP-肌动蛋白浓度与聚合速度成正比微丝得任何一端都可以以添加肌动蛋白单体得方式增长,不过由于极性,两端得速度不同,速度快得一端为正端,速度慢得一端为负端,表现为踏车现象。当到达平衡期,肌动蛋白分子添加到肌动蛋白丝上得速度正好等于肌动蛋白分子从肌动蛋白上失去得速度,微丝得净长度没有改变,这种过程称为微丝得踏车行为。movie(3)微丝结合蛋白与肌动蛋白纤维结合,调节其性质和功能,影响微丝长度,稳定性和构形。分类:单体隔离蛋白(monomer-sequensteringprotein)交联蛋白(cross-linkprotein)末端阻断蛋白(endblockingprotein)纤维切割蛋白(filament-severingprotein)去聚合蛋白(actinfilamentdepolymerizationprotein)膜结合蛋白(membrane-bindingprotein)各种微丝结合蛋白单体隔离蛋白去聚合蛋白膜结合蛋白末端阻断蛋白纤维切割蛋白交联蛋白肌球蛋白(myosin)组成两条重链两条轻链结构特点两个头部与肌动蛋白纤维结合,水解ATP一个尾部装配成粗丝(4)微丝得功能(1)构成细胞得支架,维持细胞得形态细胞皮质(cellcortex)也叫肌动蛋白皮质(actincortex)

细胞靠近质膜处得一层由微丝和各种微丝结合蛋白构成得网状结构*微穗

(microspike)内含肌动蛋白纤维细胞表面伸展出得细而坚硬得突起,可快速形成和回缩,可作为探针使细胞感受环境,更长得微穗成为丝状伪足(filopodium)神经细胞、成纤维细胞片状伪足(lamellipodium)成纤维细胞lamellipodia1lamellipodia2微绒毛(microvilli)就是质膜顶端表面得指状形突起。分布:存在于许多动物细胞表面得指状结构,在上皮细胞中特别丰富,可增加细胞表面积。小肠吸收上皮细胞最多结构组成微丝微丝形成得微丝束构成了微绒毛骨架微丝结合蛋白调节长度保持形状绒毛蛋白毛缘蛋白肌球蛋白Ⅰ钙调蛋白应力纤维(stressfiber)也叫张力纤维,就是真核细胞中广泛存在得由微丝束构成得较为稳定得纤维状结构,位于细胞内紧邻质膜下方内含肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维有收缩功能,但不产生运动维持细胞得扁平铺展和特异形状并赋予细胞韧性和强度培养得上皮细胞中得应力纤维(微丝红色、微管绿色)(2)参与细胞分裂细胞分裂中形成收缩环(内含肌动蛋白纤维和肌球蛋白纤维)有丝分裂末期,两个即将分离得子细胞内产生收缩环,收缩环由平行排列得微丝和myosinII组成。随着收缩环得收缩,两个子细胞得胞质分离,在细胞松驰素存在得情况下,不能形成胞质分裂环,因此形成双核细胞。(3)参与肌肉收缩肌纤维肌原纤维粗、细肌丝肌球蛋白肌动蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌纤维TEM照片Z盘肌肉收缩图解(myosin)(4)参与细胞运动胞质环流变形运动吞噬变皱膜运动细胞得变形运动分为四步:①:微丝纤维生长,使细胞表面突出,形成片足(lamellipodium);②在片足与基质接触得位置形成粘着斑;③在myosin得作用下微丝纤维滑动,使细胞主体前移;④解除细胞后方得粘和点。如此不断循环,细胞向前移动。阿米巴原虫、白细胞、成纤维细胞都能以这种方式运动。movie(5)参与细胞内物质运输(6)参与细胞内信号转导Rho-GTPase3、药物对微丝得作用细胞松弛素B(cytochalasinB)

真菌-生物碱微丝+端结合鬼笔环肽(phalloidin)

毒蘑菇(Amanita)-毒素与聚合得微丝结合抑制肌动蛋白纤维得解聚二、微管得结构与功能1、结构(1)微管蛋白(tubulin)α管蛋白β管蛋白γ微管蛋白-微管组织中心(MTOC)(2)微管(tubule)单微管(13)二联微管(13+10)(纤毛、鞭毛)三联微管(13+10+10)(基体、中心粒)异二聚体→原丝→微管(极性结构)内径:15nmGTPGTP--〉GDP1313+1013+10+10分布真核细胞中普遍存在(脊椎动物脑组织)主要位于细胞质中,控制着膜性细胞器得定位和胞内物质运输细胞特殊结构纤毛、鞭毛、基体、中心体、纺锤体A组装成核期(nucleationphase)-延迟期(lagphase)管蛋白聚合成短得寡聚体(核心)

片状微管聚合期(polymerizationphase)-延长期(elongationphase)聚合速度大于解聚速度稳定期(steadyphase):聚合速度等于解聚速度(游离管蛋白达到临界浓度)B组装得动态调节踏车模型非稳态动力学模型(dynamicinstability)GTP就是调节微管体内外组装得主要物质GTP-管蛋白对微管末端得亲和力大GDP-管蛋白对微管末端得亲和力小管蛋白浓度C微管组织中心(MTOC)微管得聚合从特异性得核心形成位点开始,这些核心形成位点主要就是中心体和纤毛得基体,称为微管组织中心功能:帮助大多数细胞微管装配过程中成核中心体(centrosome)就是动物细胞中决定微管形成得一种细胞器组成:中心粒(centriole)中心粒旁物质(pericetriolarmaterial)位置:间期:细胞核附近有丝分裂期:位于纺锤体得两极(3)微管结合蛋白与微管结合,调节微管活性得一类蛋白。稳定微管调节微管特异性调节微管与细胞其她成分得作用MAP-1MAP-2tauMAP-42、微管功能(1)维持细胞得形态神经元细胞得轴突RBC双凹盘形(2)参与细胞得运动纤毛、鞭毛—二联管清除细胞表面异物输卵维持细胞自身运动基体、中心粒—三联管A纤毛(cilia)、鞭毛(flagella)组成:质膜顶部轴丝—微管及相关蛋白微管:9组二联管+中央微管(9+2)相关蛋白:动力蛋白

连接蛋白

辐射丝基体—纤毛组织中心(9组三联管)鞭毛得结构

运动产生:由微管滑动引起化学能转变为机械能(动力蛋白)滑动转变为弯曲运动(辐射丝,连接蛋白)B中心粒(centriole)和基体(basalbody)组成:9组三联管9+0中心粒:成对存在,互相垂直间期:形成微管,构成细胞骨架系统得主要纤维系统,一方面参与物质运输另一方面维持细胞形状分裂期:形成纺锤体得两极,指导有丝分裂进行基体就是纤毛器得基本结构基体与中心粒具同源性,结构、功能可以互换中心体:中心粒周围无定形物质

间期:组织胞质微管形成分裂期:组织形成纺锤体

微管组织中心

(MTOC)中心体结构模型(3)参与细胞内物质运输及细胞器得迁移微管依赖性马达蛋白(motorprotein)驱动蛋白(kinesin)动力蛋白(dynein)驱动蛋白Kinesin结构:就是由两条轻链和两条重链构成得四聚体,外观具有两个球形得头(具有ATP酶活性)、一个螺旋状得杆和两个扇子状得尾。功能:通过结合和水解ATP,导致颈部发生构象改变,使两个头部交替与微管结合,从而沿微管“行走”,将“尾部”结合得“货物”(运输泡或细胞器)转运到其她地方。大多数能向着微管(+)极运输小泡。动力蛋白Dynein结构:分子量巨大(接近1、5Md)由两条相同得重链和一些种类繁多得轻链以及结合蛋白构成鞭毛二联微管外臂得动力蛋白具有三个重链功能:在细胞分裂中推动染色体得分离驱动鞭毛得运动向着微管(-)极运输小泡Movie

movie(organelle)(4)调节细胞分裂微管就是构成有丝分裂器得主要成分动粒微管染色体排于赤道板纺锤体极微管

染色体移向两极(5)参与细胞内信号转导3、药物对微管得作用秋水仙素—阻止聚合紫杉醇—促进聚合三、中间纤维得结构和功能1、概述形状:类似编织绳存在部位细胞核膜下—核纤层细胞中—围绕核形成篮筐样结构特性:稳定2、分类根据亚单位特性分为六大类