細胞骨架(翟中和細胞生物學(xué)全套)

THECYTOSKELETON第九章細胞骨架本文檔共63頁；當前第1頁；編輯于星期二\5點39分成分：microfilament、microtubule、intemediatefilament。單體非共價結(jié)合，構(gòu)成纖維型多聚體。微絲確定細胞表面特征，使細胞能夠運動和收縮。微管確定膜性細胞器的位置和作為運輸導(dǎo)軌。中間纖維使細胞具有張力和抗剪切力。其它骨架成分：核骨架、核纖層、膜骨架、細胞外基質(zhì)。本文檔共63頁；當前第2頁；編輯于星期二\5點39分Thethreetypesofprotein本文檔共63頁；當前第3頁；編輯于星期二\5點39分第一節(jié)微絲又稱肌動蛋白纖維actinfilament，是由兩條線性排列的肌動蛋白鏈形成的螺旋，形狀如雙線捻成的繩子，直徑約7nm。本文檔共63頁；當前第4頁；編輯于星期二\5點39分Microfilament,MF本文檔共63頁；當前第5頁；編輯于星期二\5點39分一、結(jié)構(gòu)與裝配根據(jù)等電點分3類：α-actin分布于肌細胞；β-和γ-分布于所有細胞。單體呈啞鈴形，稱G-actin；多聚體稱F-actin。結(jié)構(gòu)高度保守，酵母和兔子actin有88%的同源性。需要翻譯后修飾，如N-端乙酰化或組氨酸殘基的甲基化。本文檔共63頁；當前第6頁；編輯于星期二\5點39分微絲的裝配條件：ATP、適宜溫度、K+和Mg2+。過程：2-3個actin聚集成核心（核化）；ATP-actin分子向核心兩端加合。極性：ATP-actin加到(+)極的速度要比加到(-)極的速度快5-10倍。踏車行為：單體可同時在(+)端添加，在(-)端分離。本文檔共63頁；當前第7頁；編輯于星期二\5點39分Treadmilling+-本文檔共63頁；當前第8頁；編輯于星期二\5點39分細胞中大多數(shù)微絲結(jié)構(gòu)處于動態(tài)組裝和去組裝過程中，并通過這種方式實現(xiàn)其功能。細胞松弛素（cytochalasin）可切斷微絲纖維，并結(jié)合在微絲末端抑制肌動蛋白加合到微絲纖維上。鬼筆環(huán)肽（phalloidin）與微絲能夠特異性的結(jié)合，使微絲纖維穩(wěn)定而抑制其功能。熒光標記的鬼筆環(huán)肽可特異性的顯示微絲。本文檔共63頁；當前第9頁；編輯于星期二\5點39分二、微絲結(jié)合蛋白已知的的微絲結(jié)合蛋白有100多種，1．核化蛋白：使游離actin核化，開始組裝，Arp2．單體隱蔽蛋白：阻止游離actin向纖維添加，thymosin3．封端蛋白：使纖維穩(wěn)定，CapZ4．單體聚合蛋白：將結(jié)合的單體安裝到纖維，profilin5．微絲解聚蛋白：cofilin6．交聯(lián)蛋白：fimbrin7．纖維切斷蛋白：gelsolin8．膜結(jié)合蛋白：vinculin本文檔共63頁；當前第10頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第11頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第12頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第13頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第14頁；編輯于星期二\5點39分三、肌肉的組成由肌原纖維組成，肌原纖維的粗肌絲主要成分是肌球蛋白，細肌絲主要成分是肌動蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌肉收縮的基本單位是肌小節(jié)（sarcomere）。肌小節(jié)是相鄰兩Z線間的單位。主要結(jié)構(gòu)有：A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。H區(qū)：A帶中央色淺部份，此處只有粗肌絲。I帶（明帶）：只含細肌絲部分。Z線：細肌絲一端游離，一端附于Z線。本文檔共63頁；當前第15頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第16頁；編輯于星期二\5點39分Sarcomere本文檔共63頁；當前第17頁；編輯于星期二\5點39分（一）肌球蛋白（myosin）屬于馬達蛋白，多數(shù)趨向微絲的（+）極。MyosinII構(gòu)成粗肌絲。由2重鏈和4輕鏈組成，具有2球形的頭和1螺旋化的干，頭部有ATP酶活性。MyosinV結(jié)構(gòu)類似myosinII，但重鏈有球形尾部。MyosinI由一個重鏈和兩個輕鏈組成。在非肌細胞中，II型參與形成應(yīng)力纖維和胞質(zhì)收縮環(huán)，I、V型結(jié)合在膜上與膜泡運輸有關(guān)。本文檔共63頁；當前第18頁；編輯于星期二\5點39分MyosinIIstructureTwoheavychains,twoessentiallightchains,andtworegulatorylightchainsHeavychainhasheaddomain,neckregion,andtaildomain本文檔共63頁；當前第19頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第20頁；編輯于星期二\5點39分（二）原肌球蛋白（tropomyosin.Tm）組成兩條平行纖維，位于肌動蛋白雙螺旋的溝中，作用是加強和穩(wěn)定肌動蛋白絲，抑制肌動蛋白與肌球蛋白結(jié)合。（三）肌鈣蛋白（troponin,Tn），含三個亞基，C亞基結(jié)合鈣，T亞基與原肌球蛋白有高度親和力，I亞基抑制肌球蛋白的ATP酶活性。本文檔共63頁；當前第21頁；編輯于星期二\5點39分Tropomyosin,actinandtroponin本文檔共63頁；當前第22頁；編輯于星期二\5點39分（四）肌肉的收縮

①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖維分離；②ATP水解，引起頭部與肌動蛋白弱結(jié)合；本文檔共63頁；當前第23頁；編輯于星期二\5點39分Myosinmovement(continued)③Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結(jié)合，頭部向M線方向彎曲，引起細肌絲向M線移動；④ADP釋放ATP結(jié)合上去，頭部與肌動蛋白纖維分離。如此循環(huán)本文檔共63頁；當前第24頁；編輯于星期二\5點39分四、微絲的功能微絲除參與形成肌原纖維外還具有以下功能：1．形成應(yīng)力纖維（stressfiber）：結(jié)構(gòu)類似肌原纖維，使細胞具有抗剪切力。本文檔共63頁；當前第25頁；編輯于星期二\5點39分培養(yǎng)的上皮細胞中的應(yīng)力纖維（微絲紅色、微管綠色）

本文檔共63頁；當前第26頁；編輯于星期二\5點39分2．形成微絨毛。3．細胞的變形運動。本文檔共63頁；當前第27頁；編輯于星期二\5點39分4.胞質(zhì)分裂；5.頂體反應(yīng)（海膽）；6.其他功能：抑制微絲的藥物（細胞松弛素）可增強膜的流動、破壞胞質(zhì)環(huán)流。本文檔共63頁；當前第28頁；編輯于星期二\5點39分第二節(jié)微管微管在胞質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，作為運輸路軌并起支撐作用。微管是由微管蛋白組成的管狀結(jié)構(gòu)，對低溫、高壓和秋水仙素敏感。本文檔共63頁；當前第29頁；編輯于星期二\5點39分Afluorescentlystainedimageofculturedepithelialcellsshowingthenucleus(yellow)andmicrotubules(red)本文檔共63頁；當前第30頁；編輯于星期二\5點39分Microtubule,MT本文檔共63頁；當前第31頁；編輯于星期二\5點39分一、分子結(jié)構(gòu)13條原纖維構(gòu)成的中空管狀結(jié)構(gòu)，直徑22~25nm。每條原纖維由微管蛋白二聚體線性排列而成。二聚體由結(jié)構(gòu)相似的α和β球蛋白構(gòu)成，均可結(jié)合GTP。α球蛋白結(jié)合的GTP從不發(fā)生水解或交換。β球蛋白也是一種G蛋白，結(jié)合的GTP可發(fā)生水解，結(jié)合的GDP可交換為GTP。本文檔共63頁；當前第32頁；編輯于星期二\5點39分E-siteN-site本文檔共63頁；當前第33頁；編輯于星期二\5點39分具有極性，(+)極生長速度快，(-)極生長速度慢。(+)極的最外端是β球蛋白，(-)極是α球蛋白?？尚纬煞€(wěn)定結(jié)構(gòu)，如軸突、纖毛、鞭毛。是微管結(jié)合蛋白的作用和酶修飾的原因。大多數(shù)微管處于動態(tài)組裝和去組裝狀態(tài)（如紡錘體），具有踏車行為。秋水仙素、長春花堿抑制微管裝配。紫杉酚能促進微管的裝配,并使已形成的微管穩(wěn)定。本文檔共63頁；當前第34頁；編輯于星期二\5點39分ThefunctionofGTP-tubulincapGTPhydrolysisisnotrequiredformicrotubuleassembly，WHY？本文檔共63頁；當前第35頁；編輯于星期二\5點39分Antimitosisdrugs本文檔共63頁；當前第36頁；編輯于星期二\5點39分二、微管結(jié)合蛋白

microtubuleassociatedproteinsMAPsMAP分子包含一個結(jié)合微管的結(jié)構(gòu)域和一個向外突出的結(jié)構(gòu)域。可與其它細胞組分（如微管束、中間纖維、質(zhì)膜）結(jié)合。主要功能：①促進微管組裝。②增加微管穩(wěn)定性。③促進微管聚集成束。本文檔共63頁；當前第37頁；編輯于星期二\5點39分三、微管組織中心

microtubuleorganizingcenter,MTOCs是微管進行組裝的區(qū)域，都具有γ微管球蛋白，如：中心體、鞭毛基體。本文檔共63頁；當前第38頁；編輯于星期二\5點39分中心體由兩個相互垂直的中心粒構(gòu)成。周圍是無定形物質(zhì)，叫做外中心粒物質(zhì)（PCM）。中心粒由9組3聯(lián)微管構(gòu)成，具有召集PCM的作用。MTOC處微管蛋白以環(huán)狀的γ球蛋白復(fù)合體為模板核化、先組裝出（-）極，然后開始生長。提純的微管，在微酸性環(huán)境，適宜溫度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的條件下能自發(fā)的組裝成11條原纖維的微管。本文檔共63頁；當前第39頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第40頁；編輯于星期二\5點39分TheOrientationofMicrotubulesinaCell本文檔共63頁；當前第41頁；編輯于星期二\5點39分五、微管的功能1.支架作用本文檔共63頁；當前第42頁；編輯于星期二\5點39分2.細胞內(nèi)運輸是胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)穆奋墶Ｉ婕?類馬達蛋白：kinesin、dyenin，需ATP供能。Kinesin發(fā)現(xiàn)于1985年，由兩條輕鏈和兩條重鏈構(gòu)成，向微管（+）極運輸小泡。Kinesinwalkalongmicrotubuletowardsplusend本文檔共63頁；當前第43頁；編輯于星期二\5點39分Dynein發(fā)現(xiàn)于1963年。由兩條相同的重鏈和種類繁多的輕鏈以及結(jié)合蛋白構(gòu)成。作用：推動染色體的分離、驅(qū)動鞭毛的運動、向著微管（-）極運輸小泡。本文檔共63頁；當前第44頁；編輯于星期二\5點39分3.形成紡錘體。本文檔共63頁；當前第45頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第46頁；編輯于星期二\5點39分4.形成鞭毛和纖毛結(jié)構(gòu)：由基體和鞭桿兩部分構(gòu)成；鞭毛中的微管為9+2結(jié)構(gòu)；二聯(lián)微管A管由13條原纖維組成，B管由10條原纖維組成；A管向相鄰B管伸出兩條動力蛋白臂，并向鞭毛中央發(fā)出一條輻；基體的微管組成為9+0。運動原理：動力蛋白臂的dynein水解ATP作功，使相鄰的二聯(lián)微管相互滑動。本文檔共63頁；當前第47頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第48頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第49頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第50頁；編輯于星期二\5點39分第三節(jié)中間纖維直徑10nm左右，介于微絲和微管之間，故名。IF是最穩(wěn)定的細胞骨架成分，主要起支撐作用。IF在細胞中圍繞著細胞核分布，成束成網(wǎng)，并擴展到細胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié)。本文檔共63頁；當前第51頁；編輯于星期二\5點39分intermediatefilaments，IF本文檔共63頁；當前第52頁；編輯于星期二\5點39分本文檔共63頁；當前第53頁；編輯于星期二\5點39分Keratinfilamentsofepithelialcellsaretightlyanchoredtotheplasmamembranesatdesmosmesandhemidesmosomes本文檔共63頁；當前第54頁；編輯于星期二\5點39分一、類型分5類：角蛋白、結(jié)蛋白、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白、波形纖維蛋白、神經(jīng)纖絲蛋白。具有組織特異性，不同類型細胞含有不同IF。通常一種細胞含有一種IF，少數(shù)含2種以上。腫瘤細胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細胞的IF。本文檔共63頁；當前第55頁；編輯于星期二\5點39分（一）角蛋白keratin表皮細胞特有，分α和β兩類，β型存在于細胞中，α型構(gòu)成頭發(fā)、指甲。單體分為：酸性角蛋白（I型）、中性或堿性角蛋白（II型）。通過兩者的異二聚體形成角蛋白纖維。（二）結(jié)蛋白desmin又稱骨骼蛋白skeletin，存在于肌肉細胞中，主要功能是使肌纖維連在一起。本文檔共63頁；當前第56頁；編輯于星期二\5點39分（三）膠質(zhì)原纖維酸性蛋白glialfibrillaryacidicprotein，存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細胞和許旺細胞。起支撐作用。（四）波形纖維蛋白vimentin，存在于間充質(zhì)細胞及中胚層來源的細胞中。（五）神