1、 Chapter 7 Chapter 7 cytoskeletoncytoskeleton Cytoskeleton of a cultured epithelial cell.Microtubules are shown in green and actin is shown in red.Image by Steve Rogers.(Fluorescence Microscope)cytoskeletonmicrotubulemicrofilamentIntermediate filamentmitochondrionribosomeEndoplasmic reticulumThe cyt
2、oskeleton：是指广泛存在于细胞内的蛋是指广泛存在于细胞内的蛋白质纤维网络系统。有广义和狭义之分。广义白质纤维网络系统。有广义和狭义之分。广义的细胞骨架包括的细胞骨架包括细胞质骨架细胞质骨架、细胞核骨架细胞核骨架、细细胞膜骨架胞膜骨架以及以及细胞外基质细胞外基质等纤维体系。等纤维体系。15nm 24-26nm5-9nm12345678910111213微微管管横横断断面面 微管微管(microtubule,MT)是是一种具有极性的中空管状一种具有极性的中空管状蛋白蛋白质纤维结构质纤维结构;外径约外径约25nm25nm左右左右,内径内径15nm15nm。不同细胞中，微管长度差不同细胞中，微
3、管长度差异很大，尤其在一些特化细胞异很大，尤其在一些特化细胞中，如中枢神经系统的运动神中，如中枢神经系统的运动神经元中，微管可长达数厘米。经元中，微管可长达数厘米。第一节第一节 microtubulemicrotubule 一一、微管的结构及化学组成微管的结构及化学组成-微管蛋白微管蛋白和-微管蛋白微管蛋白是组成微管的主要成分。它们分子大小接近，理化性质相似，并且都具有酸性酸性的的C C端序列端序列,使微管表面带有较强的负电荷使微管表面带有较强的负电荷。在细胞质中，通常以较稳定的异二聚体（异二聚体（heterodimer）形式）形式存在，否则极易被降解。鸟嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸GTP与与GDP
4、秋水仙素秋水仙素(colchicine)长春花碱长春花碱(vinblastine)二价阳离子二价阳离子Ca2+;Mg2+参与微管的参与微管的组装与解体组装与解体-微管蛋白（微管蛋白（-tubulin）是近年来发现的第三种微管组成成分，含量仅占微管蛋白总量的1%，但却在微管的功能活动中具有不可或缺的重要作用。-微管蛋白多肽链由微管蛋白多肽链由455455个氨基酸组成，个氨基酸组成，通常以通常以25S的的微管微管蛋白环状复合物蛋白环状复合物(-TuRC)的形式存在于的形式存在于微管组织中心微管组织中心（MTOC)。该复合物。该复合物(-TuRC)是由是由-微管蛋白和多种非微微管蛋白和多种非微管结构
5、蛋白组成管结构蛋白组成。其可促进微管组装的成核作用，稳定微管其可促进微管组装的成核作用，稳定微管的负端结构。的负端结构。二、微管的存在形式二、微管的存在形式12345678910111213singlet ABdoublet ABCtriplet三、微管相关蛋白三、微管相关蛋白不同的微管在整体结构和功能上表现出的差异，主不同的微管在整体结构和功能上表现出的差异，主要与结合于微管上的非微管结构蛋白有关，该类蛋要与结合于微管上的非微管结构蛋白有关，该类蛋白质被统称为白质被统称为微管相关蛋白微管相关蛋白（microtubule-associated proteins,MAPs）。）。它们参与微管的组
6、装，维持微管的稳定和微管与其它们参与微管的组装，维持微管的稳定和微管与其他骨架纤维间的连接，表现出广泛的功能性作用。他骨架纤维间的连接，表现出广泛的功能性作用。微管相关蛋白一般由两个功能结构域组成，一个是微管相关蛋白一般由两个功能结构域组成，一个是碱性的微管结合域碱性的微管结合域，可，可结合于微管结合于微管，具有对微管组，具有对微管组装成核的加速作用；另一个是装成核的加速作用；另一个是酸性的突出连接域酸性的突出连接域，以横桥的方式与其他相邻的骨架纤维相连接。以横桥的方式与其他相邻的骨架纤维相连接。根据根据MAPs在电泳时显示的条带不同，微管相关蛋白可在电泳时显示的条带不同，微管相关蛋白可被划分
7、为以下几种类型：被划分为以下几种类型：MAP-1、MAP-2、Tau和和MAP-4。MAP-1、MAP-2、Tau主要存在于主要存在于神经元神经元中，中，MAP-4广泛存在于广泛存在于各种细胞各种细胞中，进化上具保守性。中，进化上具保守性。TauTau蛋白与蛋白与ADAD正常脑中正常脑中Tau蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管，蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管，维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导微管成束。维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导微管成束。TauTau蛋白为含磷酸基蛋白，正常成熟脑中蛋白为含磷酸基蛋白，正常成熟脑中TauTau蛋白分
8、子含蛋白分子含2 23 3个磷酸基。个磷酸基。而而阿尔茨海默阿尔茨海默症（老年痴呆症）患者脑的症（老年痴呆症）患者脑的TauTau蛋白则异常过度蛋白则异常过度磷酸化磷酸化，每分子每分子TauTau蛋白可含蛋白可含5 59 9个磷酸基，并丧失正常生物功能。个磷酸基，并丧失正常生物功能。AD(Alzhemier Disease)的主要症状有两个：一是的主要症状有两个：一是-淀粉样蛋白淀粉样蛋白在在神经神经元细胞元细胞外异常沉积形成的外异常沉积形成的老年斑老年斑，二是，二是tau蛋白的异常蛋白的异常磷酸化磷酸化所形成所形成的的NFTs（神经元纤维神经元纤维缠结）。缠结）。AD患者脑中存在大量异常患者
9、脑中存在大量异常Tau蛋白。蛋白。Tau蛋白异常修饰、含量变化对临床蛋白异常修饰、含量变化对临床AD病理发生有重要作用。病理发生有重要作用。二二、微管的组装和极性微管的组装和极性 微管蛋白微管蛋白 微管蛋白微管蛋白异二聚体异二聚体聚合聚合首尾相连首尾相连寡聚体核心寡聚体核心12345678910111213微管横断面微管横断面 横断面上看：横断面上看：它是由它是由13根原丝纵向围绕而成根原丝纵向围绕而成15nm 24-26nm5-9nm微管的组装过程微管的组装过程1.1.成核期成核期 然后异二聚体在然后异二聚体在核心两端和侧面结合、核心两端和侧面结合、延伸、扩展成片状结延伸、扩展成片状结构。构
10、。+-当片状结构扩展至当片状结构扩展至1313根原丝时，片层结构根原丝时，片层结构卷曲合拢，形成中空的卷曲合拢，形成中空的管状结构。管状结构。由于该期微管蛋白由于该期微管蛋白异二聚体聚合速度缓慢，异二聚体聚合速度缓慢，是微管聚合的限速阶段，是微管聚合的限速阶段，也称为也称为延迟期延迟期。+-在这一时期，细胞在这一时期，细胞内高浓度的游离微管蛋内高浓度的游离微管蛋白，使微管蛋白二聚体白，使微管蛋白二聚体在微管正端的聚合、组在微管正端的聚合、组装速度远远快于负端的装速度远远快于负端的解离速度，微管因此得解离速度，微管因此得以不断生长和延长。以不断生长和延长。2.2.聚合期聚合期 GDPGDPGTP
11、GTP+-随着胞质中游离随着胞质中游离微管蛋白浓度的下降，微管蛋白浓度的下降，微管在正、负两端的微管在正、负两端的聚合和解离速度达到聚合和解离速度达到平衡，微管长度趋于平衡，微管长度趋于相对稳定状态。相对稳定状态。3.3.稳定期稳定期 GDPGDPGTPGTP +-Tread-milling model “踏车踏车”现象现象：在一定条件下，同一条微管上常可发生微管：在一定条件下，同一条微管上常可发生微管的正极（的正极（+）因组装而延长，而其负极（）因组装而延长，而其负极（-）则因组装而缩短，）则因组装而缩短，这种现象称为踏车现象。这种现象称为踏车现象。影响微管组装的条件和因素影响微管组装的条件
12、和因素影响因素影响因素微管蛋白微管蛋白临界浓度临界浓度1mg/ml Mg2+、Ca2+pH=6.9合适温度、合适温度、GTP秋水仙素秋水仙素长春花碱长春花碱紫杉醇紫杉醇 微管的极性微管的极性 微管的极性有两层涵义微管的极性有两层涵义,一是一是组装的方向性组装的方向性,二是二是生长速生长速度的快慢度的快慢。由于微管是以由于微管是以二聚体作为基本构件进行组装的，并且二聚体作为基本构件进行组装的，并且是以首是以首-尾排列的方式进行组装，所以每一根原丝都有相同尾排列的方式进行组装，所以每一根原丝都有相同的极性的极性(方向性方向性)，这样，这样,组装成的微管的（组装成的微管的（+）极的最外端）极的最外端
13、是是-微管蛋白亚基组成的环，而相对的（微管蛋白亚基组成的环，而相对的（-）极的最外端）极的最外端是以是以-微管蛋白亚基组成的环。微管蛋白亚基组成的环。极性的另一层涵义是两端的组装速度是不同的极性的另一层涵义是两端的组装速度是不同的,正端生长正端生长得快得快,负端慢。负端慢。微管的体内装配微管的体内装配小亚基小亚基大亚基大亚基 小亚基小亚基大亚基大亚基mRNA降解微管在体内的装配受到严格的时间和空间控制。时间控制：指纺锤体微管的聚合与解指纺锤体微管的聚合与解聚发生在细胞分裂期；聚发生在细胞分裂期；空间控制：1.细胞内微管的装配有特殊的始发区域，称为微管组织中心（MTOC）；MTOC包括中心体、纤
14、毛和鞭毛的基体。MTOC：在细胞中存在一个与微管在细胞中存在一个与微管组装与解聚相关的微管组织中心组装与解聚相关的微管组织中心（microtubule Organizing center）。）。着丝粒、中心体、基体均具有微管着丝粒、中心体、基体均具有微管组织中心的功能。组织中心的功能。它们在空间上提供微管装配的始发它们在空间上提供微管装配的始发区域。区域。微管蛋白在中心体的周围物质中微管蛋白在中心体的周围物质中形成许多直径为形成许多直径为24nm的环状复合物的环状复合物（-TuRC），是微管组装的起始结），是微管组装的起始结构。构。成核模型成核模型认为认为13个个微管蛋白微管蛋白在中心体排列形
15、成开放的环状结构，在中心体排列形成开放的环状结构，每一个每一个-微管蛋白环都是微管生长的起始点，即成核部。微管微管蛋白环都是微管生长的起始点，即成核部。微管组装时，游离的微管蛋白二聚体以一定的方向添加到组装时，游离的微管蛋白二聚体以一定的方向添加到微管蛋白微管蛋白环上，而且环上，而且微管蛋白只与微管蛋白只与-微管蛋白结合微管蛋白结合，产生的微管在靠近，产生的微管在靠近中心体的一端都是负（中心体的一端都是负（-）极，而另一端为正（）极，而另一端为正（+）极，都是）极，都是-微管蛋白。由于微管的负（微管蛋白。由于微管的负（-）极附着在）极附着在MTOC上而受保护，因上而受保护，因此在细胞内微管的延
16、长或缩短的变化大多发生在微管的正（此在细胞内微管的延长或缩短的变化大多发生在微管的正（+）极。极。五、微管的主要功能五、微管的主要功能构成细胞网状支架，构成细胞网状支架，维持细胞形态维持细胞形态，固定和支持细胞器，固定和支持细胞器的位置的位置参与细胞内大分子参与细胞内大分子颗粒物质及囊泡的定向运输颗粒物质及囊泡的定向运输参与细胞分裂过程中参与细胞分裂过程中染色体的定向移动染色体的定向移动与细胞器的位移与细胞器的位移参与细胞的收缩与变形运动，是参与细胞的收缩与变形运动，是纤毛和鞭毛纤毛和鞭毛的结构主体的结构主体参与细胞内的信号转导参与细胞内的信号转导维持细胞维持细胞形态形态用秋水仙素处理细胞破坏
17、微管用秋水仙素处理细胞破坏微管,导致细胞导致细胞 变圆变圆,说明微管对维持细胞的不对称形状是重说明微管对维持细胞的不对称形状是重要要 的。对于细胞突起部分的。对于细胞突起部分,如纤毛、鞭毛、如纤毛、鞭毛、轴突的轴突的 形成和维持形成和维持,微管亦起关键作用。微管亦起关键作用。细胞内物质的运输细胞内物质的运输真核细胞内部是高度区域化的体系真核细胞内部是高度区域化的体系,细胞细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过细中合成的物质、一些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中的微管及其体系中的微管及其Motor protein有关有关。内膜系统中
18、通过小泡进行的蛋白质运输内膜系统中通过小泡进行的蛋白质运输,都是以微管作为轨道的。将细胞质中以都是以微管作为轨道的。将细胞质中以微管为轨道运输的发动机蛋白和它们运输的关系总结于微管为轨道运输的发动机蛋白和它们运输的关系总结于下下表和表和下下图。图。shaft纤毛的整体结构纤毛的整体结构Basal bodyrootletshaftBasal bodyrootlet：由细胞表面向外伸出的细柱状突起。：由细胞表面向外伸出的细柱状突起。：纤毛基部质膜下的圆筒状结构。：纤毛基部质膜下的圆筒状结构。：基体发出的微细原纤维，尖端集中：基体发出的微细原纤维，尖端集中形成一圆锥形束，止于细胞核的一侧。形成一圆锥
19、形束，止于细胞核的一侧。Flagella and ciliaCilia are prominent in the respiratory tract and on the apical surface of the epithelial cells that line oviduct.The major type of flagellated cell in humans is the spermatozoon.The beating flagellum provides the force that allows the sperm to swim.纤毛本体纤毛本体质膜质膜轴丝轴丝ABABA
20、BABABABABABABC2C19 X 2+2二联体微管二联体微管中央微管中央微管中央鞘（内鞘）中央鞘（内鞘）外外 臂臂内内 臂臂动力蛋白动力蛋白BA辐条头辐条头辐辐 条条管间连接丝管间连接丝 AB头部 鞭毛、纤毛的运动机制鞭毛、纤毛的运动机制微管滑动学说：微管滑动学说：ABAB 1.动力蛋白头部与相邻二联体上动力蛋白头部与相邻二联体上B微管结合，促进微管结合，促进ATP（水解）水解）ADP+Pi（释放）释放）AB头部同时动力蛋白头部构象变化角度改变，牵引相邻同时动力蛋白头部构象变化角度改变，牵引相邻B微管向纤毛顶部滑动。微管向纤毛顶部滑动。AB头部2.新的新的ATP结合于动力蛋白上，使头部
21、与相邻的二联体结合于动力蛋白上，使头部与相邻的二联体B微管脱离。微管脱离。头部3.结合的结合的ATP水解，其释放的能量使头部的角度复原。水解，其释放的能量使头部的角度复原。ABAB头部AB头部头部AB4.带有水解产物的头部与带有水解产物的头部与B微管的另一个位点结合，开始又一次循环。微管的另一个位点结合，开始又一次循环。精子的鞭毛结构精子的鞭毛结构不动纤毛综合征不动纤毛综合征 不动纤毛综合征不动纤毛综合征(Immotile cilia syndrome(Immotile cilia syndrome，ICS)ICS)是一是一种和遗传有关的纤毛超微结构缺陷，如动力臂缺失、轮辐缺陷、种和遗传有关的
22、纤毛超微结构缺陷，如动力臂缺失、轮辐缺陷、微管排列异常等，均可导致纤毛运动异常，丧失正常摆动。现微管排列异常等，均可导致纤毛运动异常，丧失正常摆动。现已证实纤毛轴丝含有已证实纤毛轴丝含有100100多种多肽，任何多种多肽，任何1 1种多肽有缺陷，均可种多肽有缺陷，均可造成同样的病理结果，因此该病具有明显的遗传异质性。造成同样的病理结果，因此该病具有明显的遗传异质性。纤毛分布于多个组织器官，如呼吸道、胃肠道、耳道、输纤毛分布于多个组织器官，如呼吸道、胃肠道、耳道、输卵管、输精管、精子等，因此纤毛的结构缺陷常引起多个系统卵管、输精管、精子等，因此纤毛的结构缺陷常引起多个系统受累的症状，常以呼吸道最
23、严重。主要表现为反复发生的咳嗽、受累的症状，常以呼吸道最严重。主要表现为反复发生的咳嗽、咳痰、呼吸道感染、呼吸困难、支气管扩张等，常并发鼻炎、咳痰、呼吸道感染、呼吸困难、支气管扩张等，常并发鼻炎、鼻窦炎、中耳炎等。一些患者表现为内脏转位（如右位心等）鼻窦炎、中耳炎等。一些患者表现为内脏转位（如右位心等）和神经系统症状。男性患者可并发男性不育，女性宫外孕发生和神经系统症状。男性患者可并发男性不育，女性宫外孕发生率增加，或表现为不孕症率增加，或表现为不孕症。临床病例：临床病例：Part two Microfilaments微丝微丝(microfilament,MF)是普遍存在于真核细胞是普遍存在于
24、真核细胞中的直径中的直径5-7nm的骨架纤维，可成束、网状或散的骨架纤维，可成束、网状或散在分布于细胞质中。在分布于细胞质中。actin 肌动蛋白肌动蛋白球状肌动蛋白球状肌动蛋白(肌动蛋白单体肌动蛋白单体 G-actin)G-actin)纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白(肌动蛋白聚合体肌动蛋白聚合体 F-actin)F-actin)G-actin-肌动蛋白肌动蛋白(肌细胞肌细胞)-肌动蛋白肌动蛋白(非肌细胞非肌细胞)-肌动蛋白肌动蛋白(非肌细胞非肌细胞)一、微丝的组成及结构一、微丝的组成及结构纯化的肌动蛋白单体是由一条多态链纯化的肌动蛋白单体是由一条多态链构成的球形分子，由构成的球形分子，由375
25、375个氨基酸残基个氨基酸残基组成，外观呈哑铃形，具有组成，外观呈哑铃形，具有MgMg2+2+，K K+，NaNa+等阳离子和等阳离子和ATP(ADP)ATP(ADP)的结合位点。的结合位点。微丝每条微丝是由2条平行的肌动蛋白单链以右手螺旋方式相互盘绕而成。每条肌动蛋白单链由肌动蛋白单体头尾相连呈螺旋状排列，螺距为37nm。由于肌动蛋白单体具有极性，装配时头尾相接形成螺旋状纤维，有两个结构上不同的末端，因此微丝在结构上也具有极性。二、微丝结合蛋白二、微丝结合蛋白 actin-binding protein actin-binding protein肌动蛋白结合蛋白按其功能可分为三大类：肌动蛋白
26、结合蛋白按其功能可分为三大类：与与F-肌动蛋白的聚合有关的蛋白肌动蛋白的聚合有关的蛋白，如胸腺素，如胸腺素(thymosin)和抑制蛋白和抑制蛋白(profilin)；与微丝结构有关的蛋白与微丝结构有关的蛋白，如片段化蛋白，如片段化蛋白(fragmin)，它，它们的作用是打断肌动蛋白纤维，使之成为较短的片段，们的作用是打断肌动蛋白纤维，使之成为较短的片段，并结合在断点上，使之不能再进行连接。并结合在断点上，使之不能再进行连接。与微丝收缩有关的蛋白与微丝收缩有关的蛋白，如肌球蛋白，如肌球蛋白(myosin)、原肌球、原肌球蛋白蛋白(tropomyosm)和肌钙蛋白和肌钙蛋白(tropomn)等。
27、等。各类微丝结合蛋白的作用方式G-actinF-actin三、微丝的体外组装三、微丝的体外组装G-actinF-actinmicrofilament微丝首先由具有极性的首先由具有极性的G G肌动蛋白单肌动蛋白单体彼此首尾顺序结合，串联成体彼此首尾顺序结合，串联成链状的链状的F F肌动蛋白，然后，每一肌动蛋白，然后，每一条条F F肌动蛋白通过自身的螺旋，肌动蛋白通过自身的螺旋，形成直径形成直径7nm7nm的微丝结构。的微丝结构。肌动蛋白纤维的组装过程分为：成核期，生长期，平衡期。1.1.成核作用（种子形成）成核作用（种子形成）（稳定）（稳定）G-actinG-actin二聚体二聚体三聚体（种子）
28、三聚体（种子）（不稳定）（不稳定）2.2.延长期延长期 G-actinG-actin在种子两在种子两端聚合，聚合快的一端聚合，聚合快的一端为正极（端为正极（+），慢的），慢的一端为负极（一端为负极（）。）。+-3.3.平衡期平衡期 随着随着F-actinF-actin的组装的组装和延长，和延长，G-actinG-actin浓度下浓度下降，降，正极正极聚合和聚合和负极负极解离解离的速度逐渐接近，最终达的速度逐渐接近，最终达到一种动态平衡状态。到一种动态平衡状态。+-G-actin+-踏踏 车车微丝的踏车行为微丝的踏车行为细胞松弛素细胞松弛素鬼笔环肽鬼笔环肽在一定条件下，G肌动蛋白在正极不断添加使
29、微丝延长，而在负极G肌动蛋白不断脱落，导致微丝缩短，称为踏车现象。Ca2+及低Na+、K+ATP、Mg2+及高Na+、K+三、影响微丝组装的因素三、影响微丝组装的因素体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于F-actin（纤维形肌动蛋白）结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度之间的关系。微丝特异性药物微丝特异性药物细胞松弛素细胞松弛素(cytochalasins)(cytochalasins)：是真菌的一种代：是真菌的一种代谢产物，可以切断微丝谢产物，可以切断微丝,并结合在微丝末端，阻并结合在微丝末端，阻抑肌动蛋白的添加聚合抑肌动蛋白的添加聚合,因而因而导致微丝解聚导致微丝解
30、聚。鬼笔环肽鬼笔环肽(philloidin)(philloidin)：是一种从毒蘑菇中分：是一种从毒蘑菇中分离的剧毒生物碱，与微丝侧面结合离的剧毒生物碱，与微丝侧面结合,防止防止MFMF解聚解聚。鬼笔环肽只与聚合的微丝结合，而不与肌动蛋鬼笔环肽只与聚合的微丝结合，而不与肌动蛋白单体分子结合。白单体分子结合。五、微丝的主要功能五、微丝的主要功能大多细胞膜下的胞质溶胶中存在由大多细胞膜下的胞质溶胶中存在由微丝及其结合蛋白组成的微丝及其结合蛋白组成的细胞皮层细胞皮层的动态网状结构，极大地增加了细的动态网状结构，极大地增加了细胞膜的韧性与强度，维持细胞形态。胞膜的韧性与强度，维持细胞形态。细胞中还有一
31、种由肌动蛋白丝和细胞中还有一种由肌动蛋白丝和肌球蛋白肌球蛋白II丝组成的可收缩稳定的丝组成的可收缩稳定的丝束结构丝束结构-应力纤维。应力纤维。密集于小肠上皮游离面的密集于小肠上皮游离面的微绒毛微绒毛，也是由聚集成束的微丝及其结合蛋也是由聚集成束的微丝及其结合蛋白组成。白组成。（一）组成细胞骨架，维持细胞形态一）组成细胞骨架，维持细胞形态（二）微丝参与细胞的运动（二）微丝参与细胞的运动在非肌细胞中，微丝参与了细胞的多种运动形式，在非肌细胞中，微丝参与了细胞的多种运动形式，如变形运动、胞质环流、细胞的内吞和外吐、细胞如变形运动、胞质环流、细胞的内吞和外吐、细胞内物质运输作用等。内物质运输作用等。（
32、三）微丝参与了细胞内的物质运输活动（三）微丝参与了细胞内的物质运输活动（四）微丝参与细胞质的分裂（四）微丝参与细胞质的分裂胞质分裂通过胞质分裂通过收缩环（收缩环（contractile ring）的收缩来完成。收缩环位于的收缩来完成。收缩环位于分裂细胞赤道面质膜下方，由大分裂细胞赤道面质膜下方，由大量平行排列的微丝组成，这些微量平行排列的微丝组成，这些微丝具有不同的极性，卷曲形成环丝具有不同的极性，卷曲形成环状，借助于状，借助于辅肌动蛋白与质膜相辅肌动蛋白与质膜相连。连。原肌球蛋白：由2条平行的多态链共同形成螺旋结构，位于F肌动蛋白螺旋沟内，长度约40nm，相当于7个串联的肌动蛋白分子结合的细
33、肌丝，主要功能调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结合。（五）微丝参与肌肉收缩（五）微丝参与肌肉收缩Part three intermediate Part three intermediate filamentfilament10nm10nm纤维纤维,因其直径介于粗肌因其直径介于粗肌丝和细肌丝之间丝和细肌丝之间,故被命名故被命名为中间纤维。为中间纤维。IFIF几乎分布于几乎分布于所有动物细胞，往往形成一所有动物细胞，往往形成一个网络结构，特别在承受机个网络结构，特别在承受机械压力的细胞中含量相当丰械压力的细胞中含量相当丰富。如富。如上皮细胞上皮细胞中。除了胞中。除了胞质中，在内核膜下的质中，在内核膜
34、下的核纤层核纤层也属于也属于IFIF。一、中间纤维的类型一、中间纤维的类型 类型类型 名名 称称 分子量分子量 细胞内分布细胞内分布 酸性角蛋白（酸性角蛋白（acidic keratin）40 00060 000 上皮细胞上皮细胞 中性中性/碱性角蛋白（碱性角蛋白（neural or basic acidic keratin）50 00070 000 上皮细胞上皮细胞 波形蛋白（波形蛋白（vimentin）54 000 间充质细胞间充质细胞 结蛋白（结蛋白（desmin）53 000 肌肉细胞肌肉细胞 外周蛋白（外周蛋白（peripherin）57 000 外周神经元外周神经元 胶质细胞原纤维
35、酸性蛋白（胶质细胞原纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）51 000 神经胶质细胞神经胶质细胞 神经丝蛋白（神经丝蛋白（neurofilament protein）细胞核细胞核 NF-L 67 000 神经元神经元 NF-M 150 000 神经元神经元 NF-H 200 000 神经元神经元 核纤层蛋白（核纤层蛋白（lamin）各种类型分化细胞各种类型分化细胞 核纤层蛋白核纤层蛋白A 70 000 核纤层蛋白核纤层蛋白B 67 000 核纤层蛋白核纤层蛋白C 60 000 巢巢蛋白蛋白（nestin）200 000 神经干细胞神经干细胞 联丝蛋白（联
36、丝蛋白（synemin）182 000 肌肉细胞肌肉细胞 平行蛋白（平行蛋白（paranemin）178 000 肌肉细胞肌肉细胞 二、二、中间纤维的分子结构中间纤维的分子结构中间纤维的基本组成单位中间纤维的基本组成单位中间纤维蛋白单体中间纤维蛋白单体中间纤维单体中间纤维单体-螺旋杆状区螺旋杆状区非螺旋区非螺旋区头部（头部（N-端）端）尾部（尾部（C-端）端）L1连连接接区区L12连连接接区区L2连连接接区区 8-14 8 16-17杆状杆状 区区头部头部（N-端端）尾部尾部（C-端）端）N-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
37、二、中间纤维结合蛋白二、中间纤维结合蛋白中间纤维结合蛋白中间纤维结合蛋白(intermediate filament associated protein，IFAP)是一类在结构和功能上是一类在结构和功能上与中间纤维有密切联系，但其本身不是中间纤维与中间纤维有密切联系，但其本身不是中间纤维结构组分的蛋白。结构组分的蛋白。IFAP作为细胞中中间纤维超分子结构的调节者，作为细胞中中间纤维超分子结构的调节者，介导中间纤维之间交联成束、成网，并把中间丝介导中间纤维之间交联成束、成网，并把中间丝交联到质膜或其他骨架成分上。目前已知约交联到质膜或其他骨架成分上。目前已知约15种，种，分别与特定的中间丝结合
38、。分别与特定的中间丝结合。Three part:Assembly of intermediate filaments单体单体二聚体二聚体超螺旋超螺旋COOH单体单体NH2COOHCOOH二聚体二聚体NH2NH2COOHCOOHNH2NH2四聚体四聚体NH2NH2COOHCOOH四聚体四聚体亚丝亚丝八聚体八聚体八聚体八聚体原纤维原纤维中等纤维中等纤维中等纤维中等纤维亚丝亚丝原纤维中等纤维装配的特点：中等纤维装配的特点：1.四聚体及八聚体（原纤维）的组装是反向平行排列，两端对四聚体及八聚体（原纤维）的组装是反向平行排列，两端对称，故中等纤维无极性；称，故中等纤维无极性；2.中等纤维遵循半分子长度交
39、错的原则进行组装；中等纤维遵循半分子长度交错的原则进行组装；3.中等纤维的体外组装既不需要其他蛋白质的参与，也不需要核中等纤维的体外组装既不需要其他蛋白质的参与，也不需要核苷酸的或结合蛋白的辅助；苷酸的或结合蛋白的辅助；4.中等纤维在体内组装时，中等纤维蛋白绝大部分已装配成中等中等纤维在体内组装时，中等纤维蛋白绝大部分已装配成中等纤维，几乎不存在相应的可溶性蛋白，而微管或微丝组装时只有纤维，几乎不存在相应的可溶性蛋白，而微管或微丝组装时只有30%30%的蛋白分子处于组装状态。的蛋白分子处于组装状态。四、中间纤维的功能四、中间纤维的功能 1.支架作用支架作用;2.为细胞提供机械强度支持；为细胞提
40、供机械强度支持；3.参与细胞的分化参与细胞的分化;4.参与细胞内信息传递。参与细胞内信息传递。细胞质骨架的主要成分的比较微管微管微丝微丝中间纤维中间纤维成分成分分子直径分子直径纤维结构纤维结构极性极性单体蛋白库单体蛋白库踏车行为踏车行为特异药物特异药物结合蛋白结合蛋白耗能情况耗能情况微管蛋白微管蛋白22nm空心管状空心管状有有有有有有秋水仙素秋水仙素长春花碱长春花碱有有GTP肌动蛋白肌动蛋白7nm双股螺旋双股螺旋有有有有有有细胞松弛素细胞松弛素鬼笔环肽鬼笔环肽有有ATP中间纤维蛋白中间纤维蛋白10nm多股螺旋多股螺旋无无无无无无无无有有无无小 结1.比较掌握微管，微丝，中等纤维的结构与功能。比较掌握微管，微丝，中等纤维的结构与功能。2.掌握掌握微管，微丝，中等纤维的组装模型及微管，微丝，中等纤维的组装模型及 影响因素。影响因素。3.掌握鞭毛与纤毛的超微结构。掌握鞭毛与纤毛的超微结构。
