细胞生物学9章 细胞骨架

.,细胞生物学,细胞生物学与遗传学教研室,.,姓名:张娟授课章节:第9章细胞骨架第10章细胞核联系方式:南U字楼6号楼3层333zhangjuan5308,.,第9章细胞骨架（Cytoskeleton）,细胞生物与遗传学教研室,.,微管、微丝、中间纤维和微梁网格由蛋白形成的纤维网状结构细胞各种活动的结构基础。涉及细胞的：形状支撑、吸收分泌、物质运输、信息传递、能量转换、免疫行为、细胞分裂、细胞器分布等细胞骨架使以上活动具有组织性和方向性。,.,细胞骨架三个鲜明的特点：弥散性整体性变动性,.,广义的细胞骨架概念包括4部分：细胞核骨架细胞质骨架细胞膜骨架细胞外基质,.,第一节微管（microtubule）,.,一、微管的化学组成,（一）微管蛋白（tubulin）、两种球状亚单位、微管蛋白异二聚体是微管的基本单位,异二聚体,微管蛋白微管蛋白,微管（极性结构）,原丝,.,.,结合位点：鸟嘌呤核苷酸（GTP）二价阳离子（Mg2+、Ca2+）药物（秋水仙碱、长春花碱）微管工具药：秋水仙碱、长春花碱可特异性抑制微管聚合,.,（二）微管结合蛋白（microtubule-associateprotein,MAP）1.MAP-1、MAP-2,附在微管壁外侧调节微管装配,2.（达因）动力蛋白具ATPase活性将化学能转换为机械能,3.微管修饰蛋白（tau蛋白，蛋白）存在于神经轴突中加速微管组装,.,外形笔直、坚硬中空直管状结构外径24nm内径15nm长短不一13根原纤维围成一圈每根原纤维含、两种微管蛋白交替排列（-）首尾相接。原纤维单位间位移，斜向（10-20）盘旋。,二、微管的结构形态,.,三、微管的分类,（一）单管（singlet）13根原纤维（二）二联管（doublet）23根原纤维（三）三联管（triplet）33根原纤维,.,(一)微管的组装过程,四、微管的组装,双环状多聚体片状多聚体侧面加合为13条原纤维宽弯曲合拢为空心圆柱体短微管延长或短微管连接,.,踏车现象：在一定条件下，微管一端发生组装使微管延长，同时另一端发生去组装使微管缩短。,.,(二)微管组装的条件,微管蛋白浓度温度和PH离子环境影响微管组装的药物,.,（1）微管蛋白的体外装配反应液必须具备下列条件：足够的微管蛋白浓度（和）GTP和适量的Mg2+存在去除反应液中的Ca2+温度保持37，pH6.9,.,（2）微管蛋白的体内装配还须具备下列条件：微管组织中心（MTOC）微管进行组装的区域，发源部位。如：中心体、鞭毛基体。,.,中心体：是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器,.,基体：是纤毛和鞭毛的微管组织中心,.,（2）微管蛋白的体内装配还须具备下列条件：微管组织中心（MTOC）MAPs,蛋白因子,.,五、微管的生物学功能,（一）维持细胞形态如：细胞的伪足神经细胞的轴突双凹圆盘状红细胞血小板的外形,.,（二）形态建成运动如：胚胎发育中的细胞迁移精细胞的变态成形,.,（三）细胞分裂的极性有丝分裂时染色体移向两级,.,（四）物质的循环与运输,微管作为一种“轨道”进行运输运输分泌颗粒、营养物质、色素颗粒、病毒颗粒、线粒体等消耗ATP,.,（五）细胞与细胞器运动鞭毛、纤毛的摆动驱使细胞运动,.,六、纤毛和鞭毛的结构与运动,纤毛（cilium）和鞭毛（flagellum）是细胞基质向细胞表面突起的、能收缩的、丝状的细胞附件。基本结构：杆部和基体,.,（一）纤毛、鞭毛的杆部,中央微管（centralsinglet）9对二联管架桥（bridge）中央鞘（sheath）辐条(radialspoke)辐条头(spokehead)内臂(innerarm)外臂(outerarm)达因蛋白(dynein)管间连接丝(nexin蛋白)轴索(axoneme),.,（二）纤毛、鞭毛的基体纤毛、鞭毛是由基体产生的。呈“9+0”或“93+0”结构图式,.,（三）纤毛、鞭毛的运动机制“微管滑动假说”（slidingmicrotubulehypothesis）1.二联管的滑动过程分4步：接触、作功、分离、复原,.,2.二联管间的滑动转换成弯曲运动,.,.,二联管间的滑动转换成鞭毛的波浪（螺旋）式运动和纤毛的节律性摆动。弯曲运动是连接丝、辐条、中央鞘、中央单管等的共同作用。,.,先天性精子不动症：是一种具ATP酶活性的达因蛋白臂缺失或缺陷造成的男性不育。,.,存在于动物和低等植物细胞中，成对出现的细胞器。,七、中心粒（centriole）,.,光镜下：中心体（centrosome）由中心粒和中心粒周围物质(pericentriolarmaterial)组成复合结构。电镜下：中心粒（双心体）相互垂直的圆柱状小体，呈“9+0”或“93+0”结构图式。,.,中心粒周围物质：微管蛋白是微管生成的真正诱导起点。,.,中心粒由微管蛋白库自体组装而成。相互垂直排列G1期后稍稍分开S期复制为前中心粒G2期子中心粒延长前期两成熟中心粒分离前期末，中心粒分开至细胞核对侧（细胞两极）,.,.,染色体运动机制示意图,.,永久性的细胞功能结构：鞭毛、纤毛、中心粒临时性的细胞功能结构：纺锤丝分散的微管蛋白的形式,.,第二节微丝（microfilament）,.,一、微丝（MF）的形态,实心纤维结构，直径5-6nm肌细胞内微丝稳定非肌细胞内微丝分稳定和不稳定两种,.,Microfilament,MF,.,二、微丝的化学组成,1、肌动蛋白构成微丝的基本成分球形肌动蛋白（G-actin）纤维状肌动蛋白（F-actin）结合位点：肌球蛋白ATP（或ADP）阳离子（K+.Na+.Mg2+或Ca2+）,.,3种肌动蛋白：.和肌动蛋白：肌细胞.肌动蛋白：在非肌细胞.肌动蛋白：体外培养的成纤维细胞,.,2、微丝（肌动蛋白）结合蛋白40多种：肌球蛋白隔绝蛋白封端蛋白截断蛋白等,.,各种微丝结合蛋白,隔绝蛋白,去聚合蛋白,膜结合蛋白,封端蛋白,截断蛋白,交联蛋白,集束蛋白,.,三、微丝的组装,微丝是由两条球形肌动蛋白单体链呈右手螺旋盘绕形成的纤维。,.,1、组装过程G-actin聚合为较短的寡聚体3-4个单体为装配核心G-actin附着到寡聚体核心两端（F-actin生长）成为螺旋纤维,.,F-actin向两个相反的方向延长，有“+”级和“”级。,.,Treadmilling,+,-,.,2、影响组装的因素,肌动蛋白浓度ATPK+.Na+.Mg2+利于组装PH7利于组装Ca2+不利于组装,工具药：细胞松弛素B（抑制聚合）细胞松弛素D（抑制聚合）鬼笔环肽（促进聚合）,.,四、微丝的功能,1、在肌细胞中的作用（肌肉收缩）,横纹肌由肌细胞组成横纹肌收缩的基本单位肌原纤维(myofibrils)肌原纤维的基本单位肌节(sarcomere),.,每一肌节含有细肌丝(thinmyofibrils)和粗肌丝(thickmyofibrils),细肌丝:肌动蛋白原肌球蛋白(Tm)肌钙蛋白(Tn),粗肌丝：肌球蛋白(myosin),.,肌球蛋白,组成两条重链四条轻链,结构特点两个头部与肌动蛋白结合，水解ATP一个尾部装配成粗肌丝,.,肌原纤维TEM照片,.,肌肉收缩是粗肌丝与细肌丝相互滑动造成的。,.,支撑作用细胞质流动变形运动胞质分裂胞吞胞吐作用信息传递,2、在非肌细胞中的作用,.,.,.,第三节中间纤维（intermediatefilament,IF）,.,一、形态分布,中空纤维结构直径10nm纤维网络,.,中间纤维,.,二、类型与化学组成,1.角蛋白纤维（keratin）2.波形蛋白纤维（vimentin）3.结蛋白纤维（desmin）4.神经胶质纤维（neuroglialfilament）5.神经丝纤维（neurofilament）6.核纤层蛋白丝（lamin）,.,化学组成：中间纤维蛋白中间纤维结合蛋白（IFAPs）,.,.,*四聚体是最小稳定单位*横截面是32个多肽分子,三、组装,.,.,两种观点：*两组双股螺旋各形成四聚体，两个四聚体组成一亚丝；四根亚丝盘绕围成一条中丝；442424=32条*八个四聚体围成一条中空管状的中丝448=32条,.,中间纤维的结构特点：*32条多肽链围成的空心管状纤维*两端对称*非极性*无特异性药物*无踏车现象,.,四、功能,*支持作用*核功能*物质运输*细胞分化*细胞连接,.,细胞骨架三种成分的比较,.,第四节细胞骨架与医学,1、肿瘤细胞2、神经退行性病3、临床应用,.,第9章要求：1、掌握细胞骨架的概念；2、掌握微管、微丝的组成和功能；3、熟悉中间纤维的组成和功能。,.,第十章细胞核（nucleus）,细胞生物与遗传学教研室,.,最大最重要的细胞器真核生物进化的重要标志控制整个细胞的生命活动细胞负载基因组，DNA复制、RNA转录的中心,.,数量：通常一个，哺乳动物红细胞(0)、肝细胞、心肌细胞(1-2)、破骨细胞、骨骼肌细胞(数百)。形状：大小：核质比间期：有细胞核分裂期：无细胞核,.,核被膜染色质核仁核基质,.,第1节核被膜(nuclearmembrane),一、核膜结构不对称双层膜结构(一)外核膜(outernuclearmembrane)粗糙坚韧，表面有核糖体，与rER相连,.,(二)内核膜(innernuclearmembrane)光滑平整，有与核纤层蛋白B的结合位点,.,(三)核周间隙(perinuclearspace)两层膜之间的间隙，宽20-40nm，充满液态无定形物质,.,(四)核纤层(nuclearlamina)核纤层蛋白A核纤层蛋白B核纤层蛋白C,.,1、核纤层蛋白对核膜有支持作用，与核膜的形状有关2、核纤层蛋白与核膜的消失与重建有关分裂前期：核纤层蛋白磷酸化核膜消失分裂末期：核纤层蛋白去磷酸化核膜重建,.,Periperalnuclearlamina(green),.,.,(五)核孔复合体(nuclearporecomplex,NPC)核孔直径75n