生物課件細(xì)胞骨架

細(xì)胞生物學(xué)第七章細(xì)胞骨架

畢慧云細(xì)胞骨架（cytoskeleton）概念是指真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系（微管（microtubule,MT)、微絲(microfilament,MF)及中間纖維(intermediatefilament,IF)組成的體系）。它所組成的結(jié)構(gòu)體系稱為“細(xì)胞骨架系統(tǒng)”，與細(xì)胞內(nèi)的遺傳系統(tǒng)、生物膜系統(tǒng)、并稱“細(xì)胞內(nèi)的三大系統(tǒng)”。廣義的細(xì)胞骨架概念是細(xì)胞核骨架、細(xì)胞質(zhì)骨架、細(xì)胞膜骨架和胞外基質(zhì)所形成的網(wǎng)絡(luò)體系。核骨架、核纖層與中間纖維在結(jié)構(gòu)上相互連接，貫穿于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架體系。細(xì)胞骨架在維持細(xì)胞形態(tài)，承受外力、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性方面起重要作用。參與許多重要的生命活動(dòng)，如：在細(xì)胞分裂中細(xì)胞骨架牽引染色體分離，在細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸中，各類小泡和細(xì)胞器可沿著細(xì)胞骨架定向轉(zhuǎn)運(yùn)在植物細(xì)胞中細(xì)胞骨架指導(dǎo)細(xì)胞壁的合成。細(xì)胞骨架的作用微管（microtubule）在所有哺乳類動(dòng)物細(xì)胞中存在，直徑大于12nm，除了紅細(xì)胞(紅血球)外，所有微管均由約55kD的α及β微管蛋白（tubulin）組成。它們細(xì)胞骨架正常時(shí)以（αβ）二聚體形式存在,并以頭尾相連的方式聚合，形成微管蛋白原纖維（protofilament），一般由13根這樣的原纖維構(gòu)成一個(gè)中空的微管，直徑22~25nm。少數(shù)變異的微管如線蟲等所有的則有其他數(shù)目的原纖維。例如：中心粒(centriole)就是由9組3聯(lián)微管組成的構(gòu)造。真核生物的纖毛(cilium)與鞭毛(flagellum)也是由以微管為9+2結(jié)構(gòu)，即由9個(gè)二聯(lián)微管和一對(duì)中央微管構(gòu)成，其中二聯(lián)微管由AB兩個(gè)管組成，A管由13條原纖維組成，B管由10條原纖維組成，兩者共享5條。A管對(duì)著相鄰的B管伸出兩條動(dòng)力蛋白臂，并向鞭毛中央發(fā)出一條輻?；w的微管組成為9+0，并且二聯(lián)微管為三聯(lián)微管所取代。[1]

組成的軸絲(axoneme)為主體。微管藥物與秋水仙素(colchicine)結(jié)合的微管蛋白可加合到微管上，并阻止其他微管蛋白單體繼續(xù)添加，進(jìn)而破壞紡錘體的結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)春花堿具有類似的功能。紫杉酚(taxol)，能促進(jìn)微管的聚合，并使已形成的微管穩(wěn)定，然而這種穩(wěn)定性會(huì)破壞微管的正常功能。這些藥物可以利用破壞微管功能以阻止細(xì)胞分裂，成為癌癥治療的新希望。微絲（microfilament）主要由肌動(dòng)蛋白（actin）構(gòu)成，和肌球蛋白（myosin，一種???分子馬達(dá)蛋白）一起作用，使細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。普遍存在于所有真核細(xì)胞中，是一個(gè)實(shí)心狀的纖維，直徑為4nm-7nm一般細(xì)胞中含量約占細(xì)胞內(nèi)總蛋白質(zhì)的1%-2%，但在活動(dòng)較強(qiáng)的細(xì)胞中可占20%-30%。在一般細(xì)胞主要分布于細(xì)胞的表面，直接影響細(xì)胞的形狀。它們參與細(xì)胞的變形蟲運(yùn)動(dòng)、植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)與肌肉細(xì)胞的收縮：植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)作用又稱中間絲、中等纖維，直徑介于微管和微絲之間（8nm-10nm)，其化學(xué)組成比較復(fù)雜。構(gòu)成它的蛋白質(zhì)多達(dá)5種，常見(jiàn)的有波形蛋白(vimentin)、角蛋白(keratin)、結(jié)蛋白、神經(jīng)元纖維、神經(jīng)膠質(zhì)纖維。在不同細(xì)胞中，成分變化較大。中間纖維使細(xì)胞具有張力和抗剪切力。中間纖維有共同的基本結(jié)構(gòu)，即構(gòu)建成一個(gè)中央α螺旋桿狀區(qū)，兩側(cè)則細(xì)胞骨架是大小和化學(xué)組成不同的端區(qū)。端區(qū)的多樣性決定了中間纖維外形和性質(zhì)的差異和特異性。中間纖維（intermediatefilament,IF）細(xì)胞在病理情況下常常會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞骨架系統(tǒng)異常。如阿爾茨海默癥患者，在腦神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)有大量扭曲變形的微管和大量受損的中間纖維；在惡性轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中，常表現(xiàn)為微管減少和解聚，細(xì)胞骨架異?？稍鰪?qiáng)癌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力。研究表明，微絲束及其末端黏著斑的破壞以及肌動(dòng)蛋白小體的出現(xiàn)，與腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移特性有關(guān)。[2]

細(xì)胞骨架與疾病

此外，中間纖維的分布具有嚴(yán)格的組織特異性，絕大多數(shù)腫瘤細(xì)胞在發(fā)生轉(zhuǎn)移后仍表現(xiàn)其原發(fā)腫瘤的中間纖維類型，故可作為臨床腫瘤的鑒別診斷和