1、THE CYTOSKELETON THE CYTOSKELETON THE CYTOSKELETON第九章第九章 细胞骨架细胞骨架现代细胞骨架概念还现代细胞骨架概念还包括核骨架、核纤层包括核骨架、核纤层和细胞外基质，形成和细胞外基质，形成贯穿于细胞核与质的贯穿于细胞核与质的统一网络体系。统一网络体系。细胞骨架概念细胞骨架概念cytoskeleton指指真核细胞真核细胞中的中的蛋白纤维网络蛋白纤维网络结构。结构。主要由微丝、微管和中间纤维构成。主要由微丝、微管和中间纤维构成。微梁系统微梁系统 Microtrabecular System Microtrabecular System 第九章第九章
2、 细胞骨架细胞骨架讨论讨论1 1 真核细胞为什么需要真核细胞为什么需要细胞骨架体系？请提细胞骨架体系？请提出一些理由。出一些理由。细胞体积增大细胞体积增大多细胞有机体多细胞有机体细胞功能复杂化细胞功能复杂化空间组织空间组织极性与方向极性与方向支持支持微丝微丝由肌动蛋白组成的直径约由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维。又称肌动的骨架纤维。又称肌动蛋白纤维蛋白纤维(actin filament)。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架microfilament第一节第一节微丝和它的结合蛋白以及肌球蛋白（微丝和它的结合蛋白以及肌球蛋白（myosin）三者构成）三者构成化学机械系统化学机械系统，利用化学能产
3、生机械运动。，利用化学能产生机械运动。讨论讨论2 2 你怎样理解你怎样理解 微丝和它的结合蛋白以及微丝和它的结合蛋白以及肌球蛋白三者构成化学机械系统肌球蛋白三者构成化学机械系统第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配1 1 微丝的结构和成分微丝的结构和成分肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维由许多肌动蛋白分子以螺旋形式排列而由许多肌动蛋白分子以螺旋形式排列而成，其形状如双线捻成的绳子。成，其形状如双线捻成的绳子。fibrous actin第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝微丝纤维的负染电镜照片微丝纤维的负染电镜照片 肌动蛋白肌动蛋白单
4、体外观呈哑铃形，称球形肌单体外观呈哑铃形，称球形肌动蛋白动蛋白G-actin；多聚体称为纤维形肌；多聚体称为纤维形肌动蛋白动蛋白F-actin。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配高等动物细胞肌高等动物细胞肌动蛋白据等电点动蛋白据等电点分为分为3类类分布于各种肌肉细胞中分布于各种肌肉细胞中分布于肌细胞和非肌细胞中分布于肌细胞和非肌细胞中分布于肌细胞和非肌细胞中分布于肌细胞和非肌细胞中globular actinActin polymerization2 2 微丝的装配微丝的装配第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一
5、 微丝的组成和装配微丝的组成和装配三个三个actin聚集成一个核心聚集成一个核心随后随后actin分子向核心两端加合分子向核心两端加合微丝具极性，肌动蛋白单体加到（微丝具极性，肌动蛋白单体加到（+）极）极的速度比加到（的速度比加到（-）极的速度快十倍。）极的速度快十倍。微丝极性微丝极性第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配+-第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配TreadmillingTreadmillingATP-肌动蛋白浓度影响组装速度。当处于临界浓肌动蛋白浓度影响组装速度。当
6、处于临界浓度时，度时，ATP-actin可能继续在（可能继续在（+）端添加、而在）端添加、而在（-）端分离，表现出一种）端分离，表现出一种“踏车踏车”现象现象。微丝组微丝组装视频装视频3 3 影响微丝装配的特异性药物影响微丝装配的特异性药物可以切断微丝可以切断微丝,并结合在微丝正极阻抑肌并结合在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合动蛋白聚合,因而导致微丝因而导致微丝解聚解聚。与微丝侧面结合与微丝侧面结合,防止解聚防止解聚。荧光标记的。荧光标记的鬼笔环肽能特异地染出微丝的结构。鬼笔环肽能特异地染出微丝的结构。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配第九章
7、第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配philloidinphilloidincytochalasincytochalasin细胞松弛素细胞松弛素鬼笔环肽鬼笔环肽二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白分离出分离出100多种。结构不同，功能各异；文献里多种。结构不同，功能各异；文献里中文译名不尽相同，分类亦出现差别。中文译名不尽相同，分类亦出现差别。核化蛋白 nucleating protein 单体隐蔽蛋白 monomer sequestering protein 封
8、端蛋白 end-blocking protein 单体聚合蛋白 monomer polymerizing protein 微丝解聚蛋白 actin-filament depolymerizing protein 交联蛋白 cross-linking protein 纤维切断蛋白 filament severing protein 膜结合蛋白 membrane-binding protein 封端（加帽）封端（加帽）交联交联封端（加帽）封端（加帽）交联交联单体隔离单体隔离单体单体膜结合膜结合解聚解聚切断切断成束成束长纤维长纤维成核成核微丝结合蛋白作用方式微丝结合蛋白作用方式成束蛋白成束蛋白将肌将
9、肌动蛋白纤丝交动蛋白纤丝交联成平行的一联成平行的一排成一束结构排成一束结构三三 微丝的功能微丝的功能形成细胞皮层形成细胞皮层形成应力纤维形成应力纤维细胞伪足形成与迁移运动细胞伪足形成与迁移运动形成微绒毛形成微绒毛胞质分裂环胞质分裂环肌细胞收缩运动肌细胞收缩运动物质运输物质运输顶体反应顶体反应细胞器运动细胞器运动物理功能物理功能生物学功能生物学功能强度，韧性强度，韧性固定固定维持形状维持形状细胞各种细胞各种运动有关运动有关第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白1 1 形成细胞皮层形成细胞皮层 cell cortex cell cortex 细胞内大
10、部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区细胞内大部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区域，由微丝结合蛋白交联形成域，由微丝结合蛋白交联形成凝胶状三维网络凝胶状三维网络结构，称为结构，称为细胞皮层细胞皮层。提供质膜强度和韧性，提供质膜强度和韧性，使细胞能够抗张外界压使细胞能够抗张外界压力，维持一定的形状力，维持一定的形状；参与细胞运动。；参与细胞运动。2 2 形成应力纤维形成应力纤维 stress fiber stress fiber 第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能真核细胞广泛存在的微丝束，真核细胞广泛存在的微丝束，反向平行方式排列。反向平行方式排列。应力纤
11、维结构模型应力纤维结构模型 由肌动蛋白由肌动蛋白 和和myosin II、原肌球蛋白、原肌球蛋白、filamin等形等形成。成。体外培养的成纤维细胞体外培养的成纤维细胞具丰富的应力纤维，并具丰富的应力纤维，并通过粘着斑通过粘着斑固定固定在基质在基质上；上；在体内应力纤维使细胞在体内应力纤维使细胞具有具有抗剪切力抗剪切力。 培养的上皮细胞中的应力纤维培养的上皮细胞中的应力纤维（微丝红色、微管绿色）（微丝红色、微管绿色） 第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能3 3 细胞伪足形成与迁移运动细胞伪足形成与迁移运动第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节
12、 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能单细胞生物的变形运动；单细胞生物的变形运动；多细胞生物中的细胞爬行；多细胞生物中的细胞爬行；发育过程中一些细胞的迁移运动。发育过程中一些细胞的迁移运动。肌动蛋白组肌动蛋白组装和去组装装和去组装变形运变形运动视频动视频单细胞生物单细胞生物变形运动变形运动Three types of cortical arrays of actin filaments讨论讨论3 3 形成应力纤维、细胞皮层和伪足中，微丝的形成应力纤维、细胞皮层和伪足中，微丝的排列有什么不同？排列有什么不同？4 4 形成微绒毛形成微绒毛第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三
13、 微丝的功能微丝的功能5 5 胞质分裂环胞质分裂环第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能由平行排列微丝组成。细胞松驰素使胞质由平行排列微丝组成。细胞松驰素使胞质分裂环不能形成，因此形成双核细胞。分裂环不能形成，因此形成双核细胞。 6 6 肌细胞收缩运动肌细胞收缩运动第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能肌肉肌肉肌原纤维肌原纤维粗肌丝粗肌丝细肌丝细肌丝肌球蛋白肌球蛋白肌动蛋白肌动蛋白原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白主要成分主要成分细细肌肌丝丝的的组组成成 原肌球蛋白原肌球蛋白肌钙蛋白肌钙蛋白由两个分子量约
14、由两个分子量约200KD的重链和的重链和4个各个各20KD的的轻链组成，重链形成一轻链组成，重链形成一个双股个双股螺旋，一半呈螺旋，一半呈棒状，另一半与轻链一棒状，另一半与轻链一起折叠成两个球形区域，起折叠成两个球形区域，位于分子一端。位于分子一端。动力结合蛋白动力结合蛋白第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能又称又称肌球蛋白肌球蛋白myosin多种类型。多种类型。 myosin II构成肌纤维的粗肌丝。构成肌纤维的粗肌丝。球形的头部具有球形的头部具有ATP酶活性酶活性水解水解ATP构象改变构象改变产生运动产生运动故称故称分子马达分子马达马达分子马达
15、分子马达蛋白马达蛋白肌球蛋白离肌球蛋白离体实验视频体实验视频讨论讨论4 4 什么叫称分子马达？什么叫称分子马达？肌原纤维结构肌原纤维结构Sarcomere运动模运动模型视频型视频胞质中的网络结构，起支撑作用，如同建筑物中胞质中的网络结构，起支撑作用，如同建筑物中的的栋梁栋梁。微管是由微管蛋白组成的管状结构。微管是由微管蛋白组成的管状结构。微管微管第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 microtubule第二节第二节A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and m
16、icrotubules (red)一一 微管的组成与结构微管的组成与结构 1 1 形态形态第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管管状管状结构，直径为结构，直径为2225nm。外围为致密的皮层，中心染色浅。外围为致密的皮层，中心染色浅。微管皮层由微管皮层由13条条原纤丝原纤丝（protofilament）构成）构成微管可以组装成单管，二联管和三联管。微管可以组装成单管，二联管和三联管。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 一一 微管的组成与结构微管的组成与结构2 2 成分成分第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 一一 微管的组成与结构微管的组成
17、与结构微管蛋白具有微管蛋白具有三种亚基三种亚基。微管由微管由和和两个亚基组成，两个亚基组成，与与微管微管组装有关。组装有关。微管蛋白二聚体含有与微管蛋白二聚体含有与GDP和和GTP的结合位点，的结合位点，与与GTP的结合疏松，很快发生交换。的结合疏松，很快发生交换。有与秋水仙素和长春花碱的结合位点。有与秋水仙素和长春花碱的结合位点。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 一一 微管的组成与结构微管的组成与结构二二 微管的组装微管的组装微酸性环境（微酸性环境（pH6.9），适宜温度、），适宜温度、GTP、Mg2+和去除和去除Ca2+。装配条件装配条件装配过程装配过程 二聚体头尾相
18、接先形成环状；二聚体头尾相接先形成环状； 环解开形成一直线状原纤维；环解开形成一直线状原纤维； 13条原纤丝并列成一层薄片；条原纤丝并列成一层薄片； 原纤丝层卷成一条微管；原纤丝层卷成一条微管； 二聚体在两端添加使微管延长。二聚体在两端添加使微管延长。自发组装自发组装第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 二二 微管的组装微管的组装第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 二二 微管的组装微管的组装微管也有极性。微管蛋白在（微管也有极性。微管蛋白在（+）极的添加速度大大）极的添加速度大大高于（高于（-）极，）极，当微管蛋白的浓度低到一定程度时，负极表现为去组当微管
19、蛋白的浓度低到一定程度时，负极表现为去组装，而正极仍缓慢添加，表现为一种装，而正极仍缓慢添加，表现为一种“踏车现象踏车现象”。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 二二 微管的组装微管的组装第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 二二 微管的组装微管的组装结合秋水仙素的微管蛋白亚基可加合到微管结合秋水仙素的微管蛋白亚基可加合到微管上，阻止其他微管蛋白单体继续添加，但不上，阻止其他微管蛋白单体继续添加，但不影响去组装，从而破坏纺锤体结构。影响去组装，从而破坏纺锤体结构。作用于微管的特异性药物作用于微管的特异性药物第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管
20、微管 二二 微管的组装微管的组装秋水仙素秋水仙素紫杉酚紫杉酚与微管蛋白结合后，阻止微管去组装，但不与微管蛋白结合后，阻止微管去组装，但不影响微管的装配影响微管的装配, 因而使已形成的微管稳定。因而使已形成的微管稳定。但这种稳定性会破坏微管的正常功能，如细但这种稳定性会破坏微管的正常功能，如细胞周期运转被终止。胞周期运转被终止。二者均可以阻止细胞分裂，用于癌症的治疗。二者均可以阻止细胞分裂，用于癌症的治疗。colchicinetaxol微管开始进行微管开始进行组装的区域组装的区域三三 微管组织中心微管组织中心微管组织中心微管组织中心microtubule organizing center MT
21、OC第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管动物中主要的动物中主要的MTOC是中是中心体，心体，MTOC决定微管的决定微管的极性，微管（极性，微管（）极指向中）极指向中心体心体,（+）级远离中心体）级远离中心体第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管基体基体中心体中心体成膜体成膜体着丝粒着丝粒MTOC第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 三三 微管组织中心微管组织中心The Orientation of Microtubules in a Cell第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 四四 微管结合蛋白微管结合蛋白四四 微管结合蛋
22、白微管结合蛋白微管结合蛋白微管结合蛋白microtubule associated protein （MAP）I 型和型和II型两大类。呈型两大类。呈组织细胞特异性分布。组织细胞特异性分布。MAP主要功能主要功能: 促进微管聚集成束促进微管聚集成束 增加微管稳定性增加微管稳定性 促进微管组装促进微管组装五五 微管的功能微管的功能第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 四四 微管结合蛋白微管结合蛋白鞭毛和纤毛的运动鞭毛和纤毛的运动纺锤体与染色体运动纺锤体与染色体运动支架作用支架作用细胞内运输细胞内运输物理作用物理作用生物学作用生物学作用细胞内强有力的支持系统。对维持细胞形态、细胞
23、极性是不可少的。细胞内强有力的支持系统。对维持细胞形态、细胞极性是不可少的。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能以细胞核为中心向外放射状排列的微管纤维以细胞核为中心向外放射状排列的微管纤维 1 1 支架与空间组织支架与空间组织胞内胞内物质运输轨道物质运输轨道，破坏微管会抑制胞内物质运输。，破坏微管会抑制胞内物质运输。2 2 细胞内运输细胞内运输第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能与微管结合而起与微管结合而起运输作用的马达运输作用的马达蛋白有两大类蛋白有两大类驱动蛋白驱动蛋白向微管（向微管（+）极）极运输
24、小泡运输小泡动力蛋白动力蛋白向微管（向微管（-）极）极运输小泡运输小泡dyenindyeninkinesinkinesin第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能 驱动蛋白：结构驱动蛋白：结构 两条轻链和两条重链构成两条轻链和两条重链构成两个球形头部两个球形头部一个螺旋一个螺旋状杆部状杆部两个扇状两个扇状尾尾部尾尾部微管结微管结合部位合部位具有具有ATP酶活性酶活性 驱动蛋白：运动模型驱动蛋白：运动模型 通过结合和水解通过结合和水解ATP，导致，导致颈部发生构象改变，使两个颈部发生构象改变，使两个头部交替与微管结合，从而头部交替与微管结合，从而沿微管沿
25、微管“行走行走”，将，将“尾部尾部”结合的结合的“货物货物”（小泡或细（小泡或细胞器）转运。胞器）转运。 步行模型步行模型 “ “尺蠖尺蠖”模型模型 hand over hand hand over hand inchworm 水解一个水解一个ATP行走行走16nm水解一个水解一个ATP行走行走8nm 讨论讨论5 5 驱动蛋白在微管上驱动蛋白在微管上是怎样行走的？是怎样行走的？动力蛋白动力蛋白第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能两条相同的重链两条相同的重链种类繁多的轻链种类繁多的轻链结合蛋白结合蛋白作用作用 推动染色体分离推动染色体分离驱动鞭毛运动
26、驱动鞭毛运动向微管（向微管（）极运输小泡）极运输小泡构成构成 3 3 鞭毛和纤毛的运动鞭毛和纤毛的运动 纤毛与鞭毛是相似的两种细胞外长物，前者较短约纤毛与鞭毛是相似的两种细胞外长物，前者较短约510um，后者较长约，后者较长约150um，直径相似，均为，直径相似，均为0.150.3um。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能9+09+0结构结构三联微管三联微管9+29+2结构结构二联微管二联微管动力蛋白臂水解动力蛋白臂水解ATP，构象，构象改变，相邻两管相互滑动。改变，相邻两管相互滑动。男性不育症男性不育症运动机制运动机制疾病疾病慢性支气管炎慢性支气
27、管炎动力蛋白臂动力蛋白臂C 形成纺锤体，形成纺锤体，在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第二节第二节 微管微管 五五 微管的功能微管的功能4 4 纺锤体与染色体运动纺锤体与染色体运动纺锤体是一纺锤体是一种微管构成种微管构成的动态结构，的动态结构，其作用是在其作用是在分裂细胞中分裂细胞中牵引染色体牵引染色体到达分裂极。到达分裂极。 +染色体染色体动粒动粒动力蛋白动力蛋白双极驱动蛋白四聚体双极驱动蛋白四聚体染色体运动机制染色体运动机制中间纤维为直径中间纤维为直径10nm的索状结构，介于微丝和微管之的索状结构，介于微丝和微管之间。是间。
28、是最稳定的细胞骨架成分最稳定的细胞骨架成分，主要起，主要起支撑作用支撑作用。 中间纤维中间纤维第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维第三节第三节intermediate filaments一一 中间纤维类型中间纤维类型第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维根据组织来根据组织来源的免疫原源的免疫原性分为性分为II型（中性和碱性）角蛋白型（中性和碱性）角蛋白结蛋白结蛋白胶质原纤维酸性蛋白胶质原纤维酸性蛋白(波形纤维蛋白波形纤维蛋白)外周蛋白外周蛋白I型（酸性）角蛋白型（酸性）角蛋白III型角蛋白型角蛋白二二 中间纤维组装中间纤维组装两个单体形成超螺旋
29、二聚两个单体形成超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）体（角蛋白为异二聚体）两个二聚体反向平行组装两个二聚体反向平行组装成四聚体成四聚体三个四聚体长向三个四聚体长向连成原丝；两个连成原丝；两个原丝组成原纤维原丝组成原纤维4根原纤维组成根原纤维组成中间纤维中间纤维三三 中间纤维功能中间纤维功能第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 五五 中间纤维功能中间纤维功能1 1 支架作用支架作用在细胞内，中间纤维沿核周围分布，在细胞内，中间纤维沿核周围分布，扩展到质膜，并与质膜相连。扩展到质膜，并与质膜相连。在细胞间，中间纤维参与形成在细胞间，中间纤维参与形成桥粒桥粒，维持表皮组织的连续
30、性。维持表皮组织的连续性。在肌肉中结蛋白纤维参与在肌肉中结蛋白纤维参与Z Z盘盘构造。构造。在核膜下形成在核膜下形成核纤层核纤层LaminsKeratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes在神经细胞中在神经细胞中分布的神经分布的神经IF丝蛋白，其末丝蛋白，其末端带有电荷，端带有电荷，可以使带电荷可以使带电荷的其它分子沿的其它分子沿神经轴传输，神经轴传输，参与运送营养参与运送营养物质。物质。2 2 传输作用传输作用第九章
31、第九章 细胞骨架细胞骨架与细胞运动、细胞运输、与细胞运动、细胞运输、能量转换、信息传递、细能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。分化等生命活动密切相关。细胞骨架功能细胞骨架功能细胞骨架不仅在维持细胞形细胞骨架不仅在维持细胞形态，保持细胞内部结构的有态，保持细胞内部结构的有序性中起重要作用，序性中起重要作用，总结总结1 结构和支持结构和支持2 胞内运输胞内运输3 收缩和运动收缩和运动4 空间组织空间组织复复 习习1 细胞骨架涵义细胞骨架涵义2 微丝：成分，装配，结合蛋白，功能微丝：成分，装配，结合蛋白，功能3 微管：成分，装配，发生，功能。微管
32、：成分，装配，发生，功能。4 了解：中间纤维。了解：中间纤维。5 cytoskeleton, microfilament, microtubule, centrosome6 思考：通过本章学习，对细胞生命活动思考：通过本章学习，对细胞生命活动的组织有何新的认识？的组织有何新的认识？第九章第九章 细胞骨架细胞骨架THE END第九章第九章 细胞骨架细胞骨架THANK YOUATP-actin（结合（结合ATP的肌动蛋白的肌动蛋白)对微丝纤维末端的亲对微丝纤维末端的亲和力高；和力高；ADP-actin对纤维末端的亲和力低，容易脱落。对纤维末端的亲和力低，容易脱落。溶液中溶液中ATP-actin浓度
33、高时，微丝快速生长，在微丝纤维浓度高时，微丝快速生长，在微丝纤维两端形成两端形成ATP-actin“帽子帽子”，这样的微丝有较高的稳定，这样的微丝有较高的稳定性。性。伴随着伴随着ATP水解，微丝结合的水解，微丝结合的ATP就变成就变成ADP，当，当ADP-actin暴露出来后，微丝就开始去组装而变短。暴露出来后，微丝就开始去组装而变短。 第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 一一 微丝的组成和装配微丝的组成和装配微丝的装配微丝的装配微丝结合蛋白微丝结合蛋白单体隔离蛋白，末端阻断蛋白，交联蛋白，成束单体隔离蛋白，末端阻断蛋白，交联蛋白，成束蛋白，纤维切割蛋白，肌动蛋白纤维去聚合
34、蛋白，蛋白，纤维切割蛋白，肌动蛋白纤维去聚合蛋白，膜结合蛋白，膜桥蛋白，等等膜结合蛋白，膜桥蛋白，等等第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白肌细胞和非肌细胞共分离出肌细胞和非肌细胞共分离出100多种。结构不同，多种。结构不同，功能各异；文献里中文译名不尽相同，分类亦出功能各异；文献里中文译名不尽相同，分类亦出现差别。现差别。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白1 1 核化蛋白核化蛋白 nucleating protein nucleating protein 核化是纤维组装的第一步，即几个蛋白单体
35、先组装核化是纤维组装的第一步，即几个蛋白单体先组装成多聚体，然后其它单体继续添加形成长纤维分子。成多聚体，然后其它单体继续添加形成长纤维分子。Arp（actin-related protein）复合体在体内和体外都）复合体在体内和体外都可以促进肌动蛋白的核化，其作用就像一个模板，可以促进肌动蛋白的核化，其作用就像一个模板，类似于微管组织中心的类似于微管组织中心的球蛋白复合体，球蛋白复合体，Arp复合体复合体由由Arp2、Arp3和和5种其它蛋白构成。种其它蛋白构成。Arp与与actin在在结构上具有同源性。结构上具有同源性。2 2 单体隐蔽蛋白单体隐蔽蛋白 monomer sequesteri
36、ng proteinmonomer sequestering protein 细胞中约有细胞中约有50%的肌动蛋白为可溶性肌动蛋白，大的肌动蛋白为可溶性肌动蛋白，大大高于肌动蛋白组装所需的临界浓度。大高于肌动蛋白组装所需的临界浓度。这些蛋白与其它蛋白结合，构成一个隐蔽的蛋白库。这些蛋白与其它蛋白结合，构成一个隐蔽的蛋白库。只有当细胞需要组装纤维的时候这些可溶性肌动蛋只有当细胞需要组装纤维的时候这些可溶性肌动蛋白才被释放出来。白才被释放出来。如：如：thymosin与与actin结合可阻止其向纤维添加，抑结合可阻止其向纤维添加，抑制其水解或交换结合的核苷酸。制其水解或交换结合的核苷酸。第九章第九
37、章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白3 3 封端蛋白封端蛋白 end-blocking protein end-blocking protein 调节肌动蛋白纤维的长度，结合在（调节肌动蛋白纤维的长度，结合在（+）或（）或（-）极形成极形成“帽子帽子”，阻止其它单体添加。，阻止其它单体添加。如骨骼肌细肌丝的（如骨骼肌细肌丝的（-）端被）端被tropomodulin封闭，封闭，（+）端被）端被CapZ封闭。封闭。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白如如profilin结合在结合在actin的的ATP结合位点
38、相对的一侧，能结合位点相对的一侧，能与与thymosin竞争结合竞争结合actin，profilin可将结合的单体安可将结合的单体安装到纤维的（装到纤维的（+）极。）极。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白4 4 单体聚合蛋白单体聚合蛋白 monomer polymerizing proteinmonomer polymerizing protein 5 5 微丝解聚蛋白微丝解聚蛋白 actin-filament depolymerizing proteinactin-filament depolymerizing protein 如如cofi
39、lin可结合在纤维的（可结合在纤维的（-）极，使微丝去组装。这）极，使微丝去组装。这种蛋白在微管快速组装和去组装的结构中具有重要的种蛋白在微管快速组装和去组装的结构中具有重要的作用，涉及细胞的移动、内吞和胞质分裂。作用，涉及细胞的移动、内吞和胞质分裂。每一种蛋白含有每一种蛋白含有2至多个微丝结合部位，因此可以至多个微丝结合部位，因此可以将将2至多条纤维联系在一起形成纤维束或网络。至多条纤维联系在一起形成纤维束或网络。丝束蛋白（丝束蛋白（fimbrin）可将肌动蛋白纤丝交联成平）可将肌动蛋白纤丝交联成平行排列成束的结构。行排列成束的结构。成胶蛋白促使形成肌动蛋白微丝网。成胶蛋白促使形成肌动蛋白微
40、丝网。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白6 6 交联蛋白交联蛋白 cross-linking protein cross-linking protein 此类蛋白能结合在微丝中部，将微丝切断。如此类蛋白能结合在微丝中部，将微丝切断。如溶胶蛋白（溶胶蛋白（gelsolin）。）。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白7 7 纤维切断蛋白纤维切断蛋白 filament severing proteinfilament severing protein 8 8 膜结合蛋白膜结合蛋白 membrane-
41、binding proteinmembrane-binding protein 如粘着斑蛋白（如粘着斑蛋白（vinculin）可将肌动蛋白纤）可将肌动蛋白纤维量接在膜上，参与构成粘合带。维量接在膜上，参与构成粘合带。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白Effects of actin binding proteins onfilament assembly and disassembly第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 二二 微丝结合蛋白微丝结合蛋白细胞伪足形成与迁移运动细胞伪足形成与迁移运动第九章第九章 细胞骨架细胞骨架
42、 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能单细胞生物的变形运动，多细胞生物中的细胞爬单细胞生物的变形运动，多细胞生物中的细胞爬行，发育过程中一些细胞的迁移运动，都与肌动行，发育过程中一些细胞的迁移运动，都与肌动蛋白的组装和去组装有关。蛋白的组装和去组装有关。微丝功能微丝功能细细胞胞的的变变形形运运动动微丝纤维生长，微丝纤维生长，使细胞表面突出，使细胞表面突出，形成片足。形成片足。在片足与基在片足与基质接触的位置质接触的位置形成粘着斑。形成粘着斑。在在myosin作用下作用下微丝纤维滑动，使微丝纤维滑动，使细胞主体前移。细胞主体前移。解除细胞后方的粘解除细胞后方的粘着点。如此不断循环，
43、着点。如此不断循环，细胞向前移动。细胞向前移动。物质运输物质运输微丝功能微丝功能受精时，微丝使受精时，微丝使顶体突出顶体突出穿入卵子的胶质里，融穿入卵子的胶质里，融合后受精卵细胞表面积增大，形成微绒毛，微丝合后受精卵细胞表面积增大，形成微绒毛，微丝参与形成微绒毛，有利于吸收营养。参与形成微绒毛，有利于吸收营养。顶体反应顶体反应细胞器运动细胞器运动如线粒体运动表现为拉长、缩短、分支、分裂以如线粒体运动表现为拉长、缩短、分支、分裂以及融合等各种形态均与微丝的活动有关。及融合等各种形态均与微丝的活动有关。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝 三三 微丝的功能微丝的功能微丝功能微丝功
44、能微丝功能微丝功能与肌动蛋白结合，位于肌动蛋白双螺旋的沟中，与肌动蛋白结合，位于肌动蛋白双螺旋的沟中，主要作用是加强和稳定肌动蛋白丝。主要作用是加强和稳定肌动蛋白丝。原肌球蛋白原肌球蛋白tropomyosintropomyosin肌钙蛋白肌钙蛋白troponintroponin肌钙蛋白肌钙蛋白C特异地与钙结合，肌钙蛋白特异地与钙结合，肌钙蛋白T与原肌与原肌球蛋白有高度亲和力，肌钙蛋白球蛋白有高度亲和力，肌钙蛋白I抑制肌球蛋白抑制肌球蛋白的的ATP酶活性，细肌丝中每隔酶活性，细肌丝中每隔40nm就有一个肌就有一个肌钙蛋白复合体。钙蛋白复合体。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第一节第一节 微丝微丝
45、 三三 微丝的功能微丝的功能细肌丝构成细肌丝构成肌球蛋白结合肌球蛋白结合ATP，引起头部与肌动蛋白纤维分离；，引起头部与肌动蛋白纤维分离；ATP水解，引起头水解，引起头部与肌动蛋白弱结合；部与肌动蛋白弱结合；Pi释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向M线方向线方向弯曲（微丝的负极），引起细肌丝向弯曲（微丝的负极），引起细肌丝向M线移动；线移动；ADP释放释放ATP结合上去，结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。如此循环头部与肌动蛋白纤维分离。如此循环 出现在表皮细胞中。出现在表皮细胞中。角蛋白又称胞质角蛋白角蛋白又称胞质角蛋白（cyto-keratin），分布于体表、
46、体腔的上皮细胞中。），分布于体表、体腔的上皮细胞中。角蛋白为头发、指甲等坚韧结构所具有。角蛋白为头发、指甲等坚韧结构所具有。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 一一 中间纤维类型中间纤维类型1 1 角蛋白角蛋白keratinkeratin2 2 结蛋白结蛋白desmindesmin结蛋白又称骨骼蛋白结蛋白又称骨骼蛋白skeletin，存在于肌肉细胞中，存在于肌肉细胞中，它的主要功能是使肌纤维连在一起。它的主要功能是使肌纤维连在一起。中间纤维类型中间纤维类型存在于星形神经胶质细胞和周围神经的许旺细胞。存在于星形神经胶质细胞和周围神经的许旺细胞。起支撑作用。起支撑作用。
47、第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 一一 中间纤维类型中间纤维类型 3 3 胶质原纤维酸性蛋白胶质原纤维酸性蛋白glial fibrillaryglial fibrillary acidic protein acidic protein 4 4 波形纤维蛋白波形纤维蛋白vimentinvimentin广泛存在于间充质细胞及中胚层来源的细胞中，波形广泛存在于间充质细胞及中胚层来源的细胞中，波形蛋白一端与核膜相连，另一端与细胞表面处的桥粒或蛋白一端与核膜相连，另一端与细胞表面处的桥粒或半桥粒相连，将细胞核和细胞器维持在特定的空间。半桥粒相连，将细胞核和细胞器维持在特定的
48、空间。第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 一一 中间纤维类型中间纤维类型 神经纤丝蛋白的功能是提供弹性使神经纤神经纤丝蛋白的功能是提供弹性使神经纤维易于伸展和防止断裂。维易于伸展和防止断裂。5 5 神经纤丝蛋白神经纤丝蛋白neurofilamentneurofilament protein protein中间纤维蛋白分子由中间纤维蛋白分子由螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（球形头（N端）尾（端）尾（C端）部构成。端）部构成。中间纤维结构中间纤维结构中间纤维的通用结构图中间纤维的通用结构图第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 二二 中间纤维结构中间纤维结构intemediate filaments第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 二二 中间纤维结构中间纤维结构中间纤维的结合蛋白（中间纤维的结合蛋白（intemediate filament associated protein，IFAP）的功能是使中间纤维交联成束、成网，）的功能是使中间纤维交联成束、成网，并把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上。并把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上。中间纤维结合蛋白中间纤维结合蛋白第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 第三节第三节 中间纤维中间纤维 四四 中间纤维结合蛋白中间纤维结合蛋白
