第七章细胞骨架与细胞的运动

医学细胞生物学第七章 细胞骨架与细胞的运动Cytoskeleton医学细胞生物学细胞骨架 细胞骨架是在真核细胞发现的 蛋白纤维网络 。为细胞提供结构的支持，并使细胞器，染色体和细胞自身能直接运动 。 细胞骨架的基本组件有 3种 : 微管 ,微丝和中间丝（纤维） 。医学细胞生物学细胞骨架医学细胞生物学细胞骨架医学细胞生物学第一节 微管 由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空圆柱状结构 存在于细胞质中 控制膜性细胞器定位及细胞内物质运输；参与装配鞭毛、纤毛、中心体、纺锤体等，影响细胞运动、细胞分裂和细胞形态维持医学细胞生物学第一节 微管 一、微管蛋白与微管的结构 ,二聚体构成原纤维 13根原纤维成环 动态合成，具有极性 三种形式的微管医学细胞生物学第一节 微管医学细胞生物学第一节 微管 二、微管结合蛋白： 与微管表面相结合 参与微管的装配 由碱性的微管结合区域和酸性的突出区域构成 包括 MAP-1, MAP-2, tau, MAP-4 分布不同，功能不同tau and MAP-2 distribution医学细胞生物学微 管的组装延迟期延迟期聚合期聚合期稳定期稳定期又称又称 成核期成核期 ，由，由 、 微管蛋白聚合成寡聚体核心微管蛋白聚合成寡聚体核心，接着二聚体在其两端和侧面增加使之扩展成片，接着二聚体在其两端和侧面增加使之扩展成片状带，加宽成状带，加宽成 13根原纤维即构成一段微管。根原纤维即构成一段微管。又称又称 延长期延长期 ，该期微管蛋白聚合速度大于解聚，该期微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延长。速度，微管延长。又称又称 平衡期平衡期 ，微管的聚合和解聚速度相等。，微管的聚合和解聚速度相等。微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心体和纤毛的基体，称为体和纤毛的基体，称为 微管组织中心（微管组织中心（ MTOC） 。医学细胞生物学第一节 微管 1.成核 从位于中心体和纤毛的基体处微管组织中心开始 g-微管蛋白复合体影响成核及微管从中心粒上释放医学细胞生物学第一节 微管医学细胞生物学第一节 微管 Aster医学细胞生物学第一节 微管 MTOC家族： 生长期 G 期 MTOC 中心体 (动态微管 ) 分裂细胞的 MTOC 有丝分裂纺锤体 (动态微管 ) 鞭毛和纤毛 MTOC 基体 (永久性结构 )医学细胞生物学第一节 微管中心体医学细胞生物学第一节 微管 2.聚合（延长）： 在体外需要 GTP,微管蛋白二聚体，适当的温度,pH和离子浓度环境 GTP帽能稳定结构，促进合成。 GDP帽则反之 踏车运动医学细胞生物学踏车运动医学细胞生物学影响微管聚合与解聚的因影响微管聚合与解聚的因 素素 1.温度温度 ： 温度超过温度超过 20 利于组装，低于利于组装，低于 4引起分解引起分解 。 2.药物药物 ： 秋水仙素秋水仙素 和和 长春花碱长春花碱 促分解，促分解， 紫紫杉酚杉酚 促组装促组装 。 3.离子离子 ： Ca2+低时促进组装，高时引起分解低时促进组装，高时引起分解。医学细胞生物学第一节 微管 影响微管合成的药物 紫杉醇：和微管蛋白紧密结合，加速微管聚合，防止微管解聚， 导致微管稳定 。 秋水仙素：结合稳定游离的微管蛋白， 引起微管解聚 。 长春新碱：结合微管蛋白异源二聚体， 抑制微管聚合 。医学细胞生物学第一节 微管 四、微管的功能 1.形成细胞内网状支架，维持细胞形态 2.参与中心粒、纤毛、鞭毛的形成医学细胞生物学第一节 微管 3.参与细胞内物质运输 主要由马达蛋白完成，结构类似，消耗 ATP运送不同的蛋白和细胞器。 动力蛋白：沿微管正极向负极运送 驱动蛋白：沿微管负极向正极运送 肌球蛋白：沿肌动蛋白运行（微丝）医学细胞生物学第一节 微管 4.维持细胞内细胞器的定位和分布 5.参与染色体的运动，调节细胞分裂 6.参与细胞内信号转导医学细胞生物学第二节 微丝 一、肌动蛋白与微丝的结构 微丝 (F-actin)由肌动蛋白 (G-actin)组成 具有极性 比微管更短更细，细胞内常呈聚合体或成束医学细胞生物学肌动蛋白 (actin), 由 375个 AA组成 , 单体 actin分子的分子量为 43kDa, 其上有 三个结合位点 。一个是 ATP结合位点 , 另两个都是肌动蛋白结合蛋白的结合位点。医学细胞生物学第二节 微丝 二、微丝结合蛋白 种类繁多，将微丝组织为不同结构，执行不同功能 1.单体隔离蛋白：结合单体，抑制聚合，调节单体聚合体的平衡 2.交联蛋白 :使肌动蛋白纤维形成网络，改变其三维结构 3.末端阻断蛋白 :结合在纤维末端，抑制纤维增长 4.纤维切割蛋白：切割纤维，控制长度，增加数量 5.肌动蛋白纤维解聚蛋白：引起纤维解聚 6.膜结合蛋白：链接肌动蛋白纤维与细胞膜，传递收缩引起细胞膜移动医学细胞生物学第二节 微丝 三、微丝的装配机制： 1.同样分为成核、聚合和稳定三个阶段 三聚体为稳定核心，聚合时有极性医学细胞生物学第二节 微丝 2.踏车模型和非稳态动力学模型 成核作用发生在质膜医学细胞生物学uATP是调节微丝组装的动力学不稳定性行为的主要是调节微丝组装的动力学不稳定性行为的主要因素。因素。u微丝结合蛋白微丝结合蛋白 (ABP)对微丝的组装也具有调控作用对微丝的组装也具有调控作用。在含在含 ： ATP和和 Ca2+、低浓度的单价离子、低浓度的单价离子 (Na+、K+等等 )溶液中微丝趋向解聚溶液中微丝趋向解聚 G-actin在含在含 ： Mg2+和高浓度的和高浓度的 Na+、 K+离子溶液中离子溶液中微丝趋向聚合（微丝趋向聚合（ G-actin F-actin）。）。第二节 微丝医学细胞生物学第二节 微丝 3.影响微丝组装的药物 细胞松弛素 B：与微丝正端结合，抑制聚合 鬼笔环肽 ：与聚合的微丝结合，抑制解聚 影响微丝装配动态性的药物对细胞都有