細(xì)胞骨架和運(yùn)動(dòng)

1、 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架與運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng) Cytoskeleton and Cell MovementTight junctionAdhesion beltDesmosome Hemidesmosome Focal adhesion 黏著帶黏著帶黏著斑黏著斑橋粒橋粒半橋粒半橋粒細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(VIDEO)細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞核骨架細(xì)胞核骨架細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞外基質(zhì)狹義狹義 細(xì)胞質(zhì)骨架（微管、細(xì)胞質(zhì)骨架（微管、 微絲微絲 、中間纖維）、中間纖維）廣義廣義微管微管微絲微絲中間纖維中間纖維特點(diǎn)特點(diǎn)彌散性：細(xì)胞的核、質(zhì)、膜都存在彌散性：細(xì)胞的核、質(zhì)、膜都存在整體性：相互連結(jié)成復(fù)雜的聯(lián)合體整體性

2、：相互連結(jié)成復(fù)雜的聯(lián)合體變動(dòng)性：骨架的結(jié)構(gòu)隨生理?xiàng)l件而變動(dòng)性：骨架的結(jié)構(gòu)隨生理?xiàng)l件而 改變，進(jìn)行組裝和去組裝改變，進(jìn)行組裝和去組裝 第一節(jié)第一節(jié) 微微 管管 microtubule, MT微管的組成：由微管的組成：由微管蛋白微管蛋白和和微管結(jié)合蛋白微管結(jié)合蛋白組成。組成。微管的形狀：為微管的形狀：為中空中空的管狀結(jié)構(gòu)。的管狀結(jié)構(gòu)?；竟δ埽杭?xì)胞器的基本功能：細(xì)胞器的定位定位和物質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)輸運(yùn)輸。微管組成的細(xì)胞器：纖毛、鞭毛、基體、中心體、微管組成的細(xì)胞器：纖毛、鞭毛、基體、中心體、 紡綞體等。紡綞體等。微管微管（Microtubule, MT）概述概述一一. .微管的形態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成微管的形

3、態(tài)結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成原纖維原纖維異二異二聚體聚體鳥(niǎo)嘌鳥(niǎo)嘌呤核呤核苷酸苷酸GTP結(jié)合結(jié)合位點(diǎn)位點(diǎn)微管蛋白（微管蛋白（tubulin）：-、-、-微微管蛋白管蛋白-管蛋白管蛋白：位于：位于微管組織中心微管組織中心，對(duì)微管的，對(duì)微管的形成、微管的數(shù)量和位置、微管極性的確形成、微管的數(shù)量和位置、微管極性的確定及細(xì)胞分裂起重要作用。定及細(xì)胞分裂起重要作用。微管的形狀為中空小管，內(nèi)徑約為微管的形狀為中空小管，內(nèi)徑約為15nm，壁厚，壁厚約約5nm。 異二聚體異二聚體微管微管 13根原纖維根原纖維12345678910111213 單管單管(singlet) AB二聯(lián)管二聯(lián)管(doublet) ABC三聯(lián)管三聯(lián)

4、管(triplet)細(xì)胞中大部分細(xì)胞中大部分微管微管不穩(wěn)定不穩(wěn)定構(gòu)成纖毛、構(gòu)成纖毛、鞭毛鞭毛較穩(wěn)定較穩(wěn)定中心粒的組成部分中心粒的組成部分，鞭毛、纖毛的基體鞭毛、纖毛的基體穩(wěn)定穩(wěn)定13根原纖維根原纖維微管類(lèi)型：微管類(lèi)型：纖毛和鞭毛纖毛和鞭毛在電鏡下都可在電鏡下都可見(jiàn)見(jiàn)9+2的結(jié)構(gòu)，中央為一的結(jié)構(gòu)，中央為一組二聯(lián)微管稱(chēng)為中央微管，周?chē)薪M二聯(lián)微管稱(chēng)為中央微管，周?chē)?組二聯(lián)微管。組二聯(lián)微管。中心粒中心粒由由9組三聯(lián)微管組成，中央無(wú)微管組三聯(lián)微管組成，中央無(wú)微管（9+0）。中心粒和中心粒旁物質(zhì)構(gòu)成中心體中心粒和中心粒旁物質(zhì)構(gòu)成中心體二二 . . 微管的組裝微管的組裝 體外組裝體外組裝 +_ 踏車(chē)行為

5、 短原絲短原絲二聚體二聚體13條原纖維條原纖維加寬加寬一段微管一段微管合攏合攏微管延長(zhǎng)微管延長(zhǎng)兩端增加兩端增加片狀帶片狀帶兩端兩端側(cè)面?zhèn)让骟w外裝配影響因子體外裝配影響因子微管蛋白微管蛋白微管微管20 C以上以上4 C以下以下1. 1. 溫度溫度體外裝配條件體外裝配條件微管蛋白微管蛋白微管微管高高M(jìn)g2+， 低低Ca2+低低Mg2+ ，高，高Ca2+2. 2. 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度體外裝配條件體外裝配條件微管蛋白微管蛋白微管微管D2O，紫杉酚，紫杉酚，GTP秋水仙素，長(zhǎng)春新堿秋水仙素，長(zhǎng)春新堿3. 3. 特異性藥物及其他特異性藥物及其他細(xì)胞生命周期（紡錘絲微管的聚合與解細(xì)胞生命周期（紡錘絲微管的聚合

6、與解聚發(fā)生在細(xì)胞分裂期）。聚發(fā)生在細(xì)胞分裂期）。可受特殊因素的影響：某些特殊蛋白質(zhì)、可受特殊因素的影響：某些特殊蛋白質(zhì)、CaCa2+2+濃度等。濃度等。體內(nèi)組裝體內(nèi)組裝時(shí)間控制時(shí)間控制2.2.微管裝配的特殊始發(fā)區(qū)域的影微管裝配的特殊始發(fā)區(qū)域的影 響（微管組織中心：著絲點(diǎn)、響（微管組織中心：著絲點(diǎn)、 中心體、纖毛和鞭毛的基體）。中心體、纖毛和鞭毛的基體）。1.1.微管的定向、延長(zhǎng)和排列及與微管的定向、延長(zhǎng)和排列及與 細(xì)胞其它成分的連接等。細(xì)胞其它成分的連接等?？臻g控制空間控制微管組織中心微管組織中心（microtubule organizing center MTOC)即微管解聚后重新組裝的發(fā)生

7、處。即微管解聚后重新組裝的發(fā)生處。作用：作用： 確定微管的極性確定微管的極性 （-）端在）端在MTOC處處（+）端離開(kāi)）端離開(kāi)MTOC 確定微管中原纖維的數(shù)目確定微管中原纖維的數(shù)目三三. .微管結(jié)合蛋白微管結(jié)合蛋白（microtubule associated protein MAP)高分子質(zhì)量類(lèi)高分子質(zhì)量類(lèi)（200300KU） MAP-1 MAP-2 低分子質(zhì)量類(lèi)低分子質(zhì)量類(lèi)（5562KU） Tau蛋白蛋白微管結(jié)合區(qū)微管結(jié)合區(qū)以橫橋方式與相以橫橋方式與相鄰微管連接區(qū)鄰微管連接區(qū)Insect cell expressing MAP2 (c) and tau (d)功能： 穩(wěn)定微管。穩(wěn)定微管。2

8、. 2. 協(xié)助微管聯(lián)結(jié)其他細(xì)胞組分。協(xié)助微管聯(lián)結(jié)其他細(xì)胞組分。3. 3. 限定微管在一定的保護(hù)區(qū)。限定微管在一定的保護(hù)區(qū)。4. 4. 參與微管的運(yùn)輸功能。參與微管的運(yùn)輸功能。 四.微管的功能微管的功能（一）（一） 支持功能支持功能 如：如： 神經(jīng)細(xì)胞的軸突和樹(shù)突；神經(jīng)細(xì)胞的軸突和樹(shù)突；精子的尾部等。精子的尾部等。 線粒體線粒體的分布與微管相伴隨；的分布與微管相伴隨； 游離核糖體游離核糖體附著于微管和微絲的交叉點(diǎn)上；附著于微管和微絲的交叉點(diǎn)上； 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)沿微管在細(xì)胞質(zhì)中展開(kāi)分布；沿微管在細(xì)胞質(zhì)中展開(kāi)分布； 高爾基體高爾基體沿微管向核區(qū)牽拉，定位于細(xì)胞中央。沿微管向核區(qū)牽拉，定位于細(xì)胞中央。維

9、持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的定位和分布維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的定位和分布動(dòng)力蛋白沿微管滑動(dòng)動(dòng)力蛋白沿微管滑動(dòng)-膜泡運(yùn)動(dòng)模型膜泡運(yùn)動(dòng)模型（二）（二） 運(yùn)輸功能運(yùn)輸功能如神經(jīng)元軸突運(yùn)輸、胰腺細(xì)胞的分如神經(jīng)元軸突運(yùn)輸、胰腺細(xì)胞的分泌顆粒，色素顆粒的運(yùn)輸?shù)?。泌顆粒，色素顆粒的運(yùn)輸?shù)?。紅色：驅(qū)動(dòng)蛋白紅色：驅(qū)動(dòng)蛋白 藍(lán)色：動(dòng)力蛋白藍(lán)色：動(dòng)力蛋白馬達(dá)蛋白馬達(dá)蛋白是指介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)沿細(xì)胞骨架運(yùn)輸?shù)牡鞍?。是指介?dǎo)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)沿細(xì)胞骨架運(yùn)輸?shù)牡鞍住?主要分三大類(lèi)：主要分三大類(lèi)： 動(dòng)力蛋白動(dòng)力蛋白(cytoplasmic dynein) 驅(qū)動(dòng)蛋白驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin) 肌球蛋白肌球蛋白(myosin) 物質(zhì)沿物質(zhì)沿微管微管運(yùn)輸運(yùn)輸

10、將物質(zhì)沿將物質(zhì)沿微絲微絲運(yùn)輸運(yùn)輸微管驅(qū)動(dòng)蛋白微管驅(qū)動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 具有具有ATP酶活性，水解酶活性，水解ATP產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量 與微管結(jié)合與微管結(jié)合 尾部尾部與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合運(yùn)輸方式：運(yùn)輸方式：沿微管由負(fù)端向正端移動(dòng)沿微管由負(fù)端向正端移動(dòng) 兩個(gè)球形頭部?jī)蓚€(gè)球形頭部結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 具有具有ATPATP酶活性，水解酶活性，水解ATPATP產(chǎn)生能量產(chǎn)生能量 與微管結(jié)合與微管結(jié)合 尾部尾部與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合兩個(gè)球形兩個(gè)球形頭部頭部運(yùn)輸方式：運(yùn)輸方式：沿微管沿微管由正端向負(fù)端由正端向負(fù)端移動(dòng)移動(dòng) 微管動(dòng)力蛋白微管動(dòng)力蛋白（三）（三） 細(xì)胞器運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器運(yùn)動(dòng) 如：如： 染色體

11、的移動(dòng)染色體的移動(dòng) 精子鞭毛的運(yùn)動(dòng)精子鞭毛的運(yùn)動(dòng) 上皮細(xì)胞纖毛的擺動(dòng)上皮細(xì)胞纖毛的擺動(dòng) 精子運(yùn)動(dòng)精子運(yùn)動(dòng) 纖毛運(yùn)動(dòng)纖毛運(yùn)動(dòng)（四）細(xì)胞吞噬與融合（四）細(xì)胞吞噬與融合（五）信息傳遞（五）信息傳遞細(xì)胞膜上糖脂和糖蛋白起細(xì)胞膜上糖脂和糖蛋白起“接受天線接受天線”的作用，細(xì)胞膜下的微管作為的作用，細(xì)胞膜下的微管作為“導(dǎo)導(dǎo)線線”，共同完成細(xì)胞的信息傳遞。，共同完成細(xì)胞的信息傳遞。第二節(jié)第二節(jié) 微微 絲絲microfilament MF微絲微絲( (microfilament , MF) )微絲的成分：微絲的成分：微絲又稱(chēng)為微絲又稱(chēng)為肌肌動(dòng)蛋白絲動(dòng)蛋白絲(actin filament)，是，是由由肌動(dòng)蛋白肌

12、動(dòng)蛋白(actin)亞單位組成亞單位組成的的螺旋狀纖維螺旋狀纖維一一. .肌動(dòng)蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)肌動(dòng)蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)（一）微絲的形態(tài)（一）微絲的形態(tài) 是一類(lèi)由蛋白纖維組成的實(shí)心是一類(lèi)由蛋白纖維組成的實(shí)心纖維細(xì)絲。纖維細(xì)絲。 5-8nm5-8nm，長(zhǎng)短不一。，長(zhǎng)短不一。肌細(xì)胞中穩(wěn)定肌細(xì)胞中穩(wěn)定，占細(xì)胞總蛋白的占細(xì)胞總蛋白的10%非非肌細(xì)胞穩(wěn)定性因細(xì)胞而異肌細(xì)胞穩(wěn)定性因細(xì)胞而異, ,多不穩(wěn)定，多不穩(wěn)定，占細(xì)胞總蛋白的占細(xì)胞總蛋白的1%5%。微絲可成微絲可成束束、成、成網(wǎng)網(wǎng)或纖維狀或纖維狀分散分散分布分布 （二）分布（二）分布375aa375aa，分子量：，分子量：43kD43kD具有三種異構(gòu)體，分子

13、量相同。具有三種異構(gòu)體，分子量相同。肌動(dòng)蛋白（心肌、骨骼肌、肌動(dòng)蛋白（心肌、骨骼肌、 平滑肌細(xì)胞）平滑肌細(xì)胞）肌動(dòng)蛋白（非肌細(xì)胞）肌動(dòng)蛋白（非肌細(xì)胞）肌動(dòng)蛋白（平滑肌、非肌細(xì)胞）肌動(dòng)蛋白（平滑肌、非肌細(xì)胞）（三）肌動(dòng)蛋白（三）肌動(dòng)蛋白（actin)單體：球形肌動(dòng)蛋白單體：球形肌動(dòng)蛋白 ( globular actin, G-actin )聚合體：纖維狀肌動(dòng)蛋白聚合體：纖維狀肌動(dòng)蛋白 ( fibrous actin, F-actin ) 由多個(gè)單體聚合形成由多個(gè)單體聚合形成 雙螺旋而成細(xì)絲狀。雙螺旋而成細(xì)絲狀。比例：比例：1:1腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸( (ATP或或ADP) )結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)

14、球形肌動(dòng)蛋白球形肌動(dòng)蛋白纖維狀肌動(dòng)蛋白纖維狀肌動(dòng)蛋白首尾相接首尾相接極性極性指向端指向端禿端禿端1.1.單體隔離蛋白單體隔離蛋白( (隔絕蛋白隔絕蛋白) )二二. .微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白抑制蛋白、胸腺素G-actin庫(kù)5.5.肌動(dòng)蛋白纖維解聚蛋白肌動(dòng)蛋白纖維解聚蛋白2.2.交聯(lián)蛋白交聯(lián)蛋白集束蛋白（成束因子）集束蛋白（成束因子）3.3.末端阻斷蛋白末端阻斷蛋白( (封端蛋白封端蛋白) )能特異地結(jié)合到微絲的端部，阻止肌動(dòng)蛋能特異地結(jié)合到微絲的端部，阻止肌動(dòng)蛋白單體在末端的添加或減少。白單體在末端的添加或減少。加帽蛋白4.纖維切割蛋白（截?cái)嗟鞍祝├w維切割蛋白（截?cái)嗟鞍祝┘用奔用?6.6.膜結(jié)

15、合蛋白膜結(jié)合蛋白營(yíng)養(yǎng)不良蛋白成核蛋白成核蛋白G-actinDimerTrimerF-actin+end-end三三 、 微絲的組裝微絲的組裝G-actinTrimerDimerG-actinDimer-end+endF-actinTrimerG-actinDimer-end+endF-actinTrimer1. 1. 成核作用（種子形成）成核作用（種子形成）（穩(wěn)定）（穩(wěn)定）2. 2. 聚合延長(zhǎng)階段聚合延長(zhǎng)階段G-actinG-actin在種子兩端聚合，聚合快的一端在種子兩端聚合，聚合快的一端為正極（為正極（+ +），慢的一端為負(fù)極（），慢的一端為負(fù)極（）。）。(一）一） 組裝過(guò)程組裝過(guò)程G-a

16、ctin二聚體二聚體三聚體（種子）三聚體（種子）（不穩(wěn)定）（不穩(wěn)定）3. 3. 穩(wěn)定期穩(wěn)定期(一）一） 組裝過(guò)程組裝過(guò)程聚合速度與解離速度達(dá)到聚合速度與解離速度達(dá)到平衡平衡踏車(chē)行為非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué) （二）微絲組裝的影響因素（二）微絲組裝的影響因素G-actinF-actin高高M(jìn)g2+ 、 Na+、K+高高Ca2+ 、 低低Na+、K+1. 1. 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度（二）微絲組裝的影響因素（二）微絲組裝的影響因素鬼筆環(huán)肽鬼筆環(huán)肽細(xì)胞松弛素細(xì)胞松弛素BG-actinF-actin2. . 特異性藥物特異性藥物成束肌肉細(xì)胞成束肌肉細(xì)胞單個(gè)單個(gè)肌肉肌肉細(xì)胞細(xì)胞肌節(jié)肌節(jié)肌原肌原纖維纖維四四. .微絲的功能微

17、絲的功能（一）肌肉的收縮（一）肌肉的收縮 由細(xì)肌絲和粗肌絲相互滑動(dòng)引起由細(xì)肌絲和粗肌絲相互滑動(dòng)引起C亞單位亞單位（Tn-C)肌原纖維肌原纖維粗肌絲粗肌絲肌球蛋白肌球蛋白細(xì)肌絲細(xì)肌絲肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白肌鈣蛋白T T亞單位亞單位（Tn-T)Tn-T)I I亞單位亞單位（Tn-I)Tn-I)myosin肌球蛋白肌球蛋白粗肌絲粗肌絲分子量分子量460kD，6條多肽條多肽鏈組成鏈組成兩個(gè)肌球蛋白分子尾兩個(gè)肌球蛋白分子尾對(duì)尾排列成雙頭纖維對(duì)尾排列成雙頭纖維2030個(gè)肌球蛋白個(gè)肌球蛋白分子聚集成短纖維分子聚集成短纖維肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白肌鈣蛋白I 亞單位亞單

18、位肌鈣蛋肌鈣蛋白白C亞單亞單位位肌鈣蛋白肌鈣蛋白T 亞單位亞單位肌球蛋白肌球蛋白Ca2+Ca2+細(xì)肌絲細(xì)肌絲肌肉收縮肌肉收縮滑動(dòng)絲模型滑動(dòng)絲模型（二）支撐功能（支架作用）（二）支撐功能（支架作用）小腸上皮細(xì)胞小腸上皮細(xì)胞微絨毛微絨毛的核心是一束的核心是一束同向平行排列的肌動(dòng)蛋白纖維。同向平行排列的肌動(dòng)蛋白纖維。培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中的應(yīng)力纖維培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中的應(yīng)力纖維（微絲紅色、微管綠色）微絲體內(nèi)裝配的成核作用發(fā)生在微絲體內(nèi)裝配的成核作用發(fā)生在質(zhì)膜質(zhì)膜細(xì)胞皮層細(xì)胞皮層（cell cortexcell cortex）：質(zhì)膜下具有較高密度、）：質(zhì)膜下具有較高密度、由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

19、該結(jié)構(gòu)由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有很高的動(dòng)態(tài)性，為細(xì)胞膜提供具有很高的動(dòng)態(tài)性，為細(xì)胞膜提供強(qiáng)度和韌性強(qiáng)度和韌性，維持，維持細(xì)胞的形態(tài)。細(xì)胞的形態(tài)。細(xì) 胞 皮 層 可 推 動(dòng) 細(xì) 胞 膜 形 成 細(xì) 長(zhǎng) 的細(xì) 胞 皮 層 可 推 動(dòng) 細(xì) 胞 膜 形 成 細(xì) 長(zhǎng) 的 微 刺微 刺（microspikemicrospike），在神經(jīng)細(xì)胞軸突的生長(zhǎng)端可形成更），在神經(jīng)細(xì)胞軸突的生長(zhǎng)端可形成更長(zhǎng)的微穗即長(zhǎng)的微穗即絲狀偽足絲狀偽足（filopodiafilopodia），還可形成），還可形成片狀片狀偽足偽足（lamellipodialamellipodia）。）。 多種細(xì)胞的應(yīng)力纖維

20、是一種較穩(wěn)定的微多種細(xì)胞的應(yīng)力纖維是一種較穩(wěn)定的微絲束結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞維持一定的形狀。絲束結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞維持一定的形狀。2.2.變皺膜運(yùn)動(dòng)變皺膜運(yùn)動(dòng) 例如培養(yǎng)的動(dòng)物例如培養(yǎng)的動(dòng)物 細(xì)胞細(xì)胞3.3.胞質(zhì)環(huán)流運(yùn)動(dòng)胞質(zhì)環(huán)流運(yùn)動(dòng) 細(xì)胞器及內(nèi)含物自細(xì)胞器及內(nèi)含物自 發(fā)連續(xù)運(yùn)動(dòng)發(fā)連續(xù)運(yùn)動(dòng) 變形運(yùn)動(dòng)變形運(yùn)動(dòng) 例如變形蟲(chóng)、白細(xì)例如變形蟲(chóng)、白細(xì) 胞、巨噬細(xì)胞等胞、巨噬細(xì)胞等（三）（三） 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)（非肌細(xì)胞）細(xì)胞運(yùn)動(dòng)（非肌細(xì)胞）微絲參與運(yùn)動(dòng)微絲參與運(yùn)動(dòng)4. 4. 精卵融合的頂體運(yùn)動(dòng)精卵融合的頂體運(yùn)動(dòng)（四）（四） 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂微絲、肌球蛋白微絲、肌球蛋白（六）（六） 信息傳遞信息傳遞細(xì)胞外某些信號(hào)細(xì)胞外某些信號(hào)膜受體

21、膜受體膜下微絲系統(tǒng)膜下微絲系統(tǒng)核膜核膜核骨架核骨架DNADNA遺傳系統(tǒng)遺傳系統(tǒng)(五五) 參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸微絲在微絲結(jié)合蛋白介導(dǎo)下可與微管一起進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)微絲在微絲結(jié)合蛋白介導(dǎo)下可與微管一起進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸。物質(zhì)運(yùn)輸。 第三節(jié)第三節(jié) 中間纖維中間纖維 Intermediate filament ,IF中間纖維中間纖維(intermediate filaments, IF)概述概述特點(diǎn)：特點(diǎn)：直徑直徑10nm左右，介于微絲和微管之間，左右，介于微絲和微管之間， 是是最穩(wěn)定最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分。的細(xì)胞骨架成分。功能：功能：主要起主要起支撐支撐作用。作用。分布：分布：在細(xì)胞中在細(xì)胞

22、中圍繞著細(xì)胞核圍繞著細(xì)胞核成束成網(wǎng)分布，成束成網(wǎng)分布， 并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié)與質(zhì)膜相連結(jié)。( (一一) )中間纖維是絲狀蛋白多聚體中間纖維是絲狀蛋白多聚體中中間間纖維的基本組成單位纖維的基本組成單位中中間間纖維單體纖維單體共同結(jié)構(gòu)域共同結(jié)構(gòu)域 -螺旋桿狀區(qū)螺旋桿狀區(qū)非螺旋區(qū)非螺旋區(qū)： 310 個(gè)個(gè) 氨氨 基基 酸酸 殘殘 基基頭部（頭部（N-端）端）尾部（尾部（C-端）端）L1連連接接區(qū)區(qū)L12連連接接區(qū)區(qū)L2連連接接區(qū)區(qū) 8-14 8 16-17N-端端C-端端1A -螺旋螺旋1B -螺旋螺旋2A -螺旋螺旋2B -螺旋螺旋35 1 0 1 9 121一一. .中

23、間纖維的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型中間纖維的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型大小結(jié)構(gòu)關(guān)鍵區(qū)1. 根據(jù)其免疫和電泳性質(zhì)分類(lèi)根據(jù)其免疫和電泳性質(zhì)分類(lèi)( (一一) )中間纖維的類(lèi)型中間纖維的類(lèi)型名名 稱(chēng)稱(chēng) 分子量分子量(kD) (kD) 多肽數(shù)多肽數(shù) 組織分布組織分布酸性角蛋白酸性角蛋白 40-57 40-57 15 15 上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞堿性角蛋白堿性角蛋白 53-67 53-67 15 15 上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞結(jié)蛋白結(jié)蛋白 53 53 1 1 肌細(xì)胞肌細(xì)胞 波形蛋白波形蛋白 57 1 57 1 間充質(zhì)細(xì)胞間充質(zhì)細(xì)胞外周蛋白外周蛋白 57 1 57 1 神經(jīng)元神經(jīng)元神經(jīng)纖維神經(jīng)纖維 成熟的外周成熟的外周蛋白蛋白 和中樞神經(jīng)元和中樞神經(jīng)元

24、核纖層核纖層蛋白蛋白A.B.C A.B.C 膠質(zhì)纖維酸膠質(zhì)纖維酸性蛋白性蛋白50 1 50 1 神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞膠質(zhì)細(xì)胞膠質(zhì)細(xì)胞60-70 3 60-70 3 真核細(xì)胞真核細(xì)胞62-110 362-110 32. 根據(jù)氨基酸順序同源性分類(lèi)根據(jù)氨基酸順序同源性分類(lèi)二、中間纖維的組裝二、中間纖維的組裝單體單體二聚體超螺旋二聚體超螺旋四聚體四聚體亞絲亞絲八聚體原纖維八聚體原纖維中等纖維中等纖維兩種學(xué)說(shuō)兩種學(xué)說(shuō)間間2個(gè)個(gè) 4 根根 2個(gè)個(gè)中間纖維的組裝和去組裝是通過(guò)中間纖維的組裝和去組裝是通過(guò)磷酸化磷酸化和和去去磷酸化磷酸化進(jìn)行控制的。進(jìn)行控制的。中間纖維蛋白（中間纖維蛋白（N N端）端）絲氨酸絲氨酸

25、和和蘇氨酸殘基蘇氨酸殘基的的磷酸化作用磷酸化作用是中間纖維是中間纖維動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)最常見(jiàn)最常見(jiàn)最有效的調(diào)節(jié)方式。最有效的調(diào)節(jié)方式。 組裝和去組裝調(diào)控機(jī)制組裝和去組裝調(diào)控機(jī)制中中間間纖維裝配的特點(diǎn)：纖維裝配的特點(diǎn)：1. 反向平行反向平行，半分子，半分子交錯(cuò)交錯(cuò)排列，兩端對(duì)排列，兩端對(duì) 稱(chēng)，故稱(chēng)，故無(wú)無(wú)極性。極性。2. 體外組裝不需要核苷酸和結(jié)合蛋白的體外組裝不需要核苷酸和結(jié)合蛋白的 輔助。輔助。3. 中中間間纖維蛋白合成后絕大部分已裝配纖維蛋白合成后絕大部分已裝配 成中成中間間纖維，幾乎不存在相應(yīng)的可溶纖維，幾乎不存在相應(yīng)的可溶 性蛋白庫(kù)性蛋白庫(kù)。4. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)踏車(chē)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)踏車(chē)現(xiàn)

26、象。IF 不易溶解、抗消化不易溶解、抗消化1. 形成從細(xì)胞核到細(xì)胞形成從細(xì)胞核到細(xì)胞膜的支持膜的支持網(wǎng)架網(wǎng)架體系。體系。2.與與核核有密切的連接。有密切的連接。（一）骨架功能（一）骨架功能四四. 中中間間纖維的功能纖維的功能Disruption of keratin networks causes blistering（二）提供機(jī)械強(qiáng)度支持（二）提供機(jī)械強(qiáng)度支持1. IF本身是一種信息分子或前體。本身是一種信息分子或前體。2. 與與DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。復(fù)制和轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。IF在體外在體外與單鏈與單鏈DNA、核小體的四種核心蛋白高度、核小體的四種核心蛋白高度親和。親和。（四）參與信息傳遞（

27、四）參與信息傳遞（三）參與細(xì)胞連接（三）參與細(xì)胞連接IF參與粘著連接（橋粒與半橋粒）參與粘著連接（橋粒與半橋粒）(五五) 維持細(xì)胞核膜穩(wěn)定維持細(xì)胞核膜穩(wěn)定在細(xì)胞核內(nèi)膜的下面有一層由核纖層蛋白在細(xì)胞核內(nèi)膜的下面有一層由核纖層蛋白組成的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于細(xì)胞核形態(tài)的維持具有重組成的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于細(xì)胞核形態(tài)的維持具有重要作用，而要作用，而核纖層蛋白是中間纖維的一種核纖層蛋白是中間纖維的一種。不同的中間纖維在各類(lèi)組織中有特異的表不同的中間纖維在各類(lèi)組織中有特異的表達(dá)，可根據(jù)中間纖維的種類(lèi)區(qū)分細(xì)胞。達(dá)，可根據(jù)中間纖維的種類(lèi)區(qū)分細(xì)胞。在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 1. 1. 診斷腫瘤：許多腫瘤表達(dá)來(lái)源于細(xì)診斷腫瘤：許

28、多腫瘤表達(dá)來(lái)源于細(xì)胞的特異性胞的特異性IFIF。 2. 2. 篩選先天畸形：篩選先天畸形： IFIF技術(shù)與羊膜穿刺技術(shù)與羊膜穿刺技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。（六）中間纖維與細(xì)胞分化（六）中間纖維與細(xì)胞分化一、微管與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)一、微管與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)一些細(xì)胞通過(guò)纖毛和鞭毛進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，纖毛和鞭毛一些細(xì)胞通過(guò)纖毛和鞭毛進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng)是一種簡(jiǎn)單的彎曲運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)機(jī)制一般用的運(yùn)動(dòng)是一種簡(jiǎn)單的彎曲運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)機(jī)制一般用微管滑動(dòng)模型微管滑動(dòng)模型解釋。解釋。第四節(jié)第四節(jié) 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng)纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng) A.一根纖毛的拍打運(yùn)動(dòng)；一根纖毛的拍打運(yùn)動(dòng)；B.海鞘精子鞭毛反復(fù)的波浪形運(yùn)海鞘精子鞭毛反復(fù)

29、的波浪形運(yùn)動(dòng)動(dòng) 二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)細(xì)胞主要依賴(lài)于肌動(dòng)蛋白和微絲結(jié)合蛋白的相互作用細(xì)胞主要依賴(lài)于肌動(dòng)蛋白和微絲結(jié)合蛋白的相互作用進(jìn)行移動(dòng)。進(jìn)行移動(dòng)。 細(xì)胞移動(dòng)分為三個(gè)過(guò)程：細(xì)胞移動(dòng)分為三個(gè)過(guò)程：1. 1. 細(xì)胞在其前端或前沿伸出偽足樣突起細(xì)胞在其前端或前沿伸出偽足樣突起 肌動(dòng)蛋白絲在質(zhì)膜下聚合生長(zhǎng)驅(qū)使細(xì)胞膜肌動(dòng)蛋白絲在質(zhì)膜下聚合生長(zhǎng)驅(qū)使細(xì)胞膜向外突出，形成絲狀偽足或片狀偽足。向外突出，形成絲狀偽足或片狀偽足。 微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白ARP2/3 ARP2/3 復(fù)合物促進(jìn)分枝狀肌復(fù)合物促進(jìn)分枝狀肌動(dòng)蛋白絲的形成。動(dòng)蛋白絲的形成。微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成微絲裝配的成核作

30、用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成 培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞爬行過(guò)程模式圖培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞爬行過(guò)程模式圖2.2.這些突起附著在其爬行這些突起附著在其爬行的表面上的表面上 整聯(lián)蛋白與胞外基整聯(lián)蛋白與胞外基質(zhì)中的分子或與另一細(xì)胞質(zhì)中的分子或與另一細(xì)胞表面上的分子結(jié)合，內(nèi)部表面上的分子結(jié)合，內(nèi)部與肌動(dòng)蛋白絲相連，為細(xì)與肌動(dòng)蛋白絲相連，為細(xì)胞提供錨著點(diǎn)。胞提供錨著點(diǎn)。3. 3. 細(xì)胞的其余部分通過(guò)錨著點(diǎn)上的牽引力將自己向前拉細(xì)胞的其余部分通過(guò)錨著點(diǎn)上的牽引力將自己向前拉 該過(guò)程依賴(lài)于肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白的相互作用。該過(guò)程依賴(lài)于肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白的相互作用。 三、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制三、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)制( (一一) ) 細(xì)胞外信號(hào)可

31、以引起細(xì)胞骨架的重排細(xì)胞外信號(hào)可以引起細(xì)胞骨架的重排 許多鑲嵌在質(zhì)膜中的受體蛋白的活化可以引發(fā)細(xì)胞許多鑲嵌在質(zhì)膜中的受體蛋白的活化可以引發(fā)細(xì)胞骨架的重排。所有這些信號(hào)均由一類(lèi)稱(chēng)為骨架的重排。所有這些信號(hào)均由一類(lèi)稱(chēng)為RhoGTPRhoGTP酶酶的的家族所介導(dǎo)。它的成員有：家族所介導(dǎo)。它的成員有：Cdc42Cdc42、RacRac和和RhoRho。A. 靜止細(xì)胞；靜止細(xì)胞；B. Rho活化細(xì)胞；活化細(xì)胞；C. Rac活化細(xì)胞活化細(xì)胞; D. Cdc42活化細(xì)胞活化細(xì)胞 細(xì)胞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制1. 1. 肌動(dòng)蛋白聚合使細(xì)胞表面形成突起肌動(dòng)蛋白聚合使細(xì)胞表面形成突起

32、RacRac和和Cdc42Cdc42活化活化WASP WASPWASP WASP與與Arp2/3 Arp2/3 復(fù)合體和肌復(fù)合體和肌動(dòng)蛋白單體結(jié)合動(dòng)蛋白單體結(jié)合 肌動(dòng)蛋白成核肌動(dòng)蛋白成核 偽足形成。偽足形成。 RacRac和和Cdc42Cdc42活化活化PAK PAK 激活激活LIMK LIMK 失活失活cofilincofilin穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架。穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架。 2. 2. 細(xì)胞的粘附細(xì)胞的粘附 整聯(lián)蛋白與整聯(lián)蛋白與ECMECM蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合整聯(lián)蛋白聚集整聯(lián)蛋白聚集整聯(lián)蛋整聯(lián)蛋白與樁蛋白、紐蛋白、踝蛋白等及細(xì)胞骨架相連，白與樁蛋白、紐蛋白、踝蛋白等及細(xì)胞骨架相連，提供細(xì)胞錨著點(diǎn)

33、。提供細(xì)胞錨著點(diǎn)。 Rac1Rac1和和Cdc42Cdc42激活激活PAK1 PAK1 活化活化FAKFAK招募胞漿中樁招募胞漿中樁蛋白，紐蛋白和踝蛋白等蛋白，紐蛋白和踝蛋白等促進(jìn)粘著斑復(fù)合體的促進(jìn)粘著斑復(fù)合體的形成。形成。3. 3. 細(xì)胞胞體前移細(xì)胞胞體前移 RhoARhoA活化活化ROCK MLCPROCK MLCP活性抑制活性抑制增強(qiáng)增強(qiáng)MLCMLC的磷酸化的磷酸化水平水平 細(xì)胞收縮力增強(qiáng)。細(xì)胞收縮力增強(qiáng)。 Cdc42Cdc42的作用與之類(lèi)似的作用與之類(lèi)似。Rac Rac 激活激活 PAK1 PAK1 失活失活MLCK MLCK 降低降低MLCMLC的磷酸化水平的磷酸化水平 細(xì)胞收縮力降低細(xì)胞收縮力降低 Rac Rac 激活激活 PAK1 PAK1 PAK1PAK1直接磷酸化直接磷酸化MLC MLC 增加細(xì)胞收縮力增加細(xì)胞收縮力 哪種作用占優(yōu)勢(shì)，取決于哪種作用占優(yōu)勢(shì)，取決于PAK1PAK1的空間分布及其活性的空間分布及其活性( (二二) ) 細(xì)胞外信號(hào)可以指導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的方向細(xì)胞外信號(hào)