1、第九章 細胞骨架,第一節(jié) 微絲與細胞運動 第二節(jié) 微管及其功能 第三節(jié) 中間絲,狹義的細胞骨架包括：微絲、微管、中間纖維,第一節(jié) 微絲與細胞運動,一、微絲（MF）的組成及其組裝,（一）微絲的結構與成分,外觀呈啞鈴形 具有極性 具有ATP的結合位點,肌動蛋白單體的結構,負極,正極,（二）微絲的裝配,1、微絲裝配的條件 Mg2+、高濃度的Na+、K+離子、G-actin。 在含有鈣離子以及低濃度的鉀、鈉等陽離子的溶液中，微絲趨于解聚。,2、微絲裝配的特點,（1）、肌動蛋白單體裝配時頭尾相連，形成的微絲具有極性。,2、只有與ATP結合的G-actin才能參與微絲的組裝 3、兩極裝配速度正極大于負極，

2、存在“踏車”現(xiàn)象,微絲裝配的特點,微絲裝配的特點,3、G- actin與F-actin存在動態(tài)平衡;,3、微絲裝配的過程,（三）微絲特異性藥物,微絲的功能依賴于肌動蛋白的組裝和去組裝的動態(tài)平衡。,二、微絲網(wǎng)絡動態(tài)結構的調(diào)節(jié)與細胞運動,（一）非肌肉細胞內(nèi)微絲的結合蛋白 暫時性的微絲結構 微絲網(wǎng)絡的形成與微絲結合蛋白有關,（一）非肌肉細胞內(nèi)微絲的結合蛋白,1、大多數(shù)非肌細胞中，微絲是一種動態(tài)結構，它們持續(xù)的行進組裝和去組裝，參與細胞形態(tài)的維持和細胞運動。 細胞內(nèi)微絲網(wǎng)絡的組織形式和功能通常取決于與之結合的微絲結合蛋白，而不是微絲本身。 2、微絲裝配的調(diào)節(jié)：可溶性肌動蛋白的存在狀態(tài)；微絲結合蛋白的種

3、類和存在狀態(tài)。 種類：100多種（成束蛋白、封端蛋白、細絲蛋白、血影蛋白）,二、微絲網(wǎng)絡動態(tài)結構的調(diào)節(jié)與細胞運動,（二）細胞皮層 細胞大部分微絲都集中在緊貼細胞質(zhì)膜的細胞質(zhì)區(qū)域，并由微絲結合蛋白交聯(lián)成凝膠狀三維網(wǎng)絡結構。 細胞皮層可以為細胞質(zhì)膜提供強度與韌性，有助于維持細胞的形態(tài)。 細胞的多種運動（胞質(zhì)環(huán)流、阿米巴運動、變皺膜運動、吞噬、膜蛋白定位）都與皮層內(nèi)肌動蛋白的溶膠態(tài)或凝膠態(tài)轉(zhuǎn)化相關。,（三）應力纖維： 在細胞質(zhì)膜的特定區(qū)域與基質(zhì)之間常形成緊密黏附的黏著斑，在緊貼黏著斑的細胞膜質(zhì)內(nèi)側(cè)有大量的微絲緊密排列成束，這種微絲束成為應力纖維。 應力纖維由大量平行排列的微絲組成，其成分為肌動蛋白、

4、肌球蛋白、原肌球蛋白和輔肌動蛋白。應力纖維與細胞間或細胞與基質(zhì)表面的粘著有密切關系。在細胞形態(tài)發(fā)生、細胞分化和組織的形成等方面具有重要作用。,（四）細胞偽足的形成與遷移運動,阿米巴(變形蟲)，是一種肉眼幾乎看不見的單細胞原生物，其直徑最大不超過0.6厘米。變形蟲能伸出借以向各方向運動的偽足。此行為學術上稱之為“阿米巴運動”，是動物運動的最原始形態(tài)。,阿米巴運動,參與阿米巴運動、胞質(zhì)環(huán)流、吞噬等活動,（五）微絨毛,是腸上皮細胞的指狀突起，用以增加腸上皮細胞表面積，以利于營養(yǎng)的快速吸收。 微絲束對微絨毛的形態(tài)起支撐作用。微絲束內(nèi)不含肌球蛋白、原肌球蛋白和輔肌動蛋白，因而無收縮功能。,（六）胞質(zhì)分裂

5、環(huán),有絲分裂末期，在兩個即將分裂的子細胞之間產(chǎn)生一個胞質(zhì)收縮環(huán)。收縮環(huán)是由大量平行排列，但極性方向不同的微絲組成。收縮環(huán)的動力來源于肌球蛋白在極性相反的微絲之間的滑動。隨著收縮環(huán)的收縮，兩個子細胞被縊縮分開.胞質(zhì)分裂完成后,收縮環(huán)即消失.,三、肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達,分子馬達：是分布于細胞內(nèi)部或細胞表面的一類蛋白質(zhì)，它們的構象會隨著與ATP和ADP的交替結合而改變，ATP水解的能量轉(zhuǎn)化為機械能，引起馬達形變，或者是它和與其結合的分子產(chǎn)生移動。分子馬達本質(zhì)上是一類ATP酶。 肌球蛋白屬于肌動蛋白結合的分子馬達蛋白，趨向微絲的正極。 已知15類（myosin I-XV）。 其中Myosin

6、 I、II、V研究較多。 Myosin II被稱為傳統(tǒng)的肌球蛋白,（一）II型肌球蛋白,（二）非傳統(tǒng)類型的肌球蛋白,Myosin I 、V型結合在膜上，與膜泡運輸有關。,四、肌細胞的收縮運動,（一）肌纖維的結構,肌纖維的結構,肌 節(jié),參與肌肉收縮的蛋白質(zhì),肌肉收縮過程中蛋白質(zhì)起主要的作用,肌球蛋白 肌動蛋白、 原肌球蛋白、肌鈣蛋白,原肌球蛋白,每個Tm的長度相當于7個肌動蛋白，呈長桿狀。位于肌動蛋白雙螺旋的溝中，主要作用是加強和穩(wěn)定肌動蛋白絲，調(diào)節(jié)肌動蛋白與肌球蛋白結合。,肌鈣蛋白,含三個亞基，肌鈣蛋白C特異地與鈣結合，肌鈣蛋白T與原肌球蛋白有高度親和力，肌鈣蛋白I抑制肌球蛋白的ATP酶活性，

7、主要作用是調(diào)節(jié)肌肉的收縮。,肌肉收縮的基本過程,神經(jīng)沖動,肌絲相對滑動模型,肌球蛋白結合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖維分離； ATP水解，引起頭部與肌動蛋白弱結合；,肌球蛋白運動,Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結合，頭部向M線方向彎曲，引起細肌絲向M線移動； ADP釋放ATP結合上去，頭部與肌動蛋白纖維分離。 如此循環(huán),肌肉收縮過程,第二節(jié) 微管及其功能,微管：中空的管狀結構 暫時性的微管結構：間期細胞質(zhì)微管、紡錘體微管等 永久性的微管結構：纖毛、鞭毛、神經(jīng)軸突等,一、 微管的組成與極性,、微管蛋白異二聚體，是微管裝配的基本單位。 微管蛋白在生物進化中非常穩(wěn)定。,微管蛋白二聚體具有兩個GTP結合位

8、點 球蛋白結合的GTP從不發(fā)生水解或交換。球蛋白是一種G蛋白，結合的GTP可發(fā)生水解，結合的GDP可交換為GTP。,微管蛋白二聚體線性排列形成一條微管原纖維。 微管是由13 條原纖維構成的中空管狀結構，直徑2225nm。,單管,二聯(lián)管,三聯(lián)管,A,B,A,B,C,纖毛和鞭毛,中心粒和基體,細胞內(nèi)微管的類型,二、微管的組裝和去組裝,（一）微管裝配的過程：成核 聚合 穩(wěn)定 （二）微管裝配的特點： 1、與GTP結合的微管蛋白二聚體參與裝配過程； 2、裝配形成的微管具有極性，正極為微管蛋白，負極為微管蛋白； 3、裝配速度兩極不同，正極快，負極慢； 4、存在踏車現(xiàn)象；,原纖絲組裝,側(cè)面層組裝,微管延伸,

9、（三）微管特異性藥物,秋水仙素抑制微管裝配，長春花堿具有類似的功能。 紫杉醇和重水能促進微管的裝配, 并使已形成的微管穩(wěn)定。 微管的組裝與去組裝與溫度有關,三、微管組織中心（MTOC）,在活細胞內(nèi)，能夠起始微管的成核，并使之延伸的細胞結構。 常見的MTOC：中心體、鞭毛和纖毛的基體。 MTOC決定微管的極性，負極指向MTOC，正極背向MTOC。,中心體(centrosome),中心體(centrosome)結構：中心體由兩個相互垂直的中心粒構成。周圍是一些無定形物質(zhì)，叫做外中心粒物質(zhì)（PCM）。 管蛋白：位于中心體周圍的基質(zhì)中，環(huán)形結構，結構穩(wěn)定，為微管蛋白二聚體提供起始裝配位點，所以又叫成核

10、位點 。,基 體,1,位于鞭毛和纖毛根部的結構稱為基體。是纖毛和鞭毛的MTOC，只含有一個中心粒。,四、微管的動力學性質(zhì),1、微管的動態(tài)不穩(wěn)定性： 在間期細胞，大部分微管與中心體相連，呈輻射狀向細胞四周延伸。一些微管向中心體方向縮短，另一些不斷伸長，到達一定程度又開始縮短或再次伸長，還有一些新的微管從中心體部位產(chǎn)生。 進入分裂期，細胞質(zhì)微管幾乎全部解聚，而裝配形成星微管和紡錘體微管。,2、微管的穩(wěn)定性差異： 源于中心體的微管時刻處于動態(tài)平衡中，并對各種理化因素和化學藥物敏感； 源于基體的微管，結構穩(wěn)定； 神經(jīng)突起內(nèi)的微管，結構穩(wěn)定。,五、微管結合蛋白對微管網(wǎng)絡的調(diào)節(jié),微管結合蛋白microtu

11、bule associated proteins MAPs 1、MAP分子至少包含一個結合微管的結構域和一個向外突出的結構域。突出部位伸到微管外與其它細胞組分（如微管束、中間纖維、質(zhì)膜）結合。 2、主要功能：促進微管組裝。 增加微管穩(wěn)定性。促進微管聚集成束。,六、微管對細胞結構的組織作用,細胞形態(tài)的維持 細胞器的定位和分布 物質(zhì)運輸,七、細胞內(nèi)依賴于微管的物質(zhì)運輸,微管結合的分子馬達：驅(qū)動蛋白、胞質(zhì)動力蛋白,驅(qū)動蛋白(kinesin):通常朝微管的正極方向運動,動力蛋白(dynein)：朝微管的負極運動,八、纖毛和鞭毛的結構與功能,（一）鞭毛和纖毛的結構,纖毛結構模式圖,基體,九、紡錘體與染色

12、體運動,紡錘體微管：1、動粒微管：連接染色體動粒與兩極的微管； 2、極微管：從兩極發(fā)出，在紡錘體中部赤道區(qū)相互交錯重疊的微管； 3、星體微管：中心體周圍呈輻射分布的微管。 染色體的運動有賴于紡錘體微管的組裝和去組裝。,第三節(jié) 中間絲,細胞質(zhì)中間絲圍繞細胞核開始組裝，參與形成細胞連接 細胞核內(nèi)構成核纖層，呈正交網(wǎng)絡形式緊貼內(nèi)層核膜分布 結構穩(wěn)定，抗高鹽和非離子去垢劑抽提 中間絲存在于大多數(shù)動物細胞，但并非所有的真核細胞中都有中間絲結構。,一、IF的主要類型和組成成分,酸性角蛋白 中性和堿性角蛋白 波形蛋白、結蛋白、角質(zhì)纖維酸性蛋白 神經(jīng)元纖維蛋白 核纖層蛋白 巢蛋白 中間絲具有嚴格的組織特異性，被稱為區(qū)分細胞類型的身份證,結 構,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）部構成。 桿狀區(qū)高度保守，由螺旋1和螺旋2構成，每個螺旋區(qū)還分為A、B兩個亞區(qū)。,二、中間纖維的組裝與表達,1、兩條中間絲多肽鏈形成超螺旋二聚體； 2、兩個二聚體反向平行以半交疊方式構成四聚體； 3、四聚體首尾相連形成原纖維； 4、8根原纖維構成圓柱狀的10nm