细胞骨架系统-细胞生物学-课件1-07

各种形态的细胞,红细胞,胃腺细胞,骨骼肌细胞,神经细胞,一个细胞内的细胞骨架,动态有序,参与细胞很多重要的生命活动,细胞内有支撑细胞形状的“骨架”,物质运输,微管网,细胞运动,细胞分裂,第七章细胞骨架（cytosquelette）,第一节细胞质骨架一、微管（microtubule）二、微丝（microfilament）三、中间丝（filamentintermdiaire）四、细胞质骨架与疾病第二节细胞核骨架（略）,微管,微丝,中间丝,微管、微丝、中间丝三种蛋白纤维构成的网络充满了整个细胞质空间。,一、微管（microtubule）,微管是由微管蛋白装配成细长的、具有一定刚性的圆管状结构。微管参与细胞形态的维持、某些细胞结构的形成、胞内膜性细胞器的定位、细胞运动、胞内物质运输和细胞分裂等。,一、微管（microtubule）,1.微管的形态结构和存在形式2.微管的化学组成3.微管结合蛋白4.微管的组装5.微管的主要功能,1.微管的形态结构和存在形式,原纤维,微管蛋白异二聚体,微管,微管的存在形式：单管（质膜下）二联管（鞭毛和纤毛）三联管（中心粒和基体）,基体,纤毛,中心粒,2.微管的化学组成微管蛋白(tubulin),微管蛋白异二聚体,GTP,GTP,-微管蛋白,-微管蛋白环状复合物,功能：调节微管装配，稳定微管空间结构，促进微管聚合等。微管的结构和功能的差异主要取决于微管结合蛋白的不同。,3.微管结合蛋白（protineassociemicrotubule,PAM）,Tau蛋白、PAM1、PAM2等,结合区域促进微管聚合，稳定微管结构。突出区域与其它微管结合，决定微管之间距离。,微管结合蛋白,4.微管的组装,微管蛋白异二聚体与GTP结合则容易聚合成微管，与GDP结合则容易从微管上脱落。,微管的极性：正端：与GTP结合的微管蛋白添加，使微管不断延长的一端。负端：与GDP结合的微管蛋白解聚，使微管不断缩短的一端。,微管的这种一端延长，另一端缩短的装配方式称为踏车运动。,微管组织中心（centresorganisateursdesmicrotubules，COMT）,微管开始装配的区域称为微管组织中心，决定微管的极性，包括中心体、动粒、基体等。,在细胞内由微管组织中心决定微管的极性，负端指向微管组织中心，正端背向微管组织中心。,微管的种子成核作用模型,TuRC（-微管蛋白环状复合物)存在于微管组织中心，作为异二聚体结合上去的核心，微管从此生长、延长。,TuRC,异二聚体,TuRC,负端,正端,（1）构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态（2）参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成（3）维持细胞内细胞器的定位和分布（4）为细胞内物质运输提供轨道,5.微管的主要功能,成纤维细胞中微管的分布,（1）构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态。,5.微管的主要功能,（2）参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成,中心体的结构,5.微管的主要功能,中心粒结构模式图,电镜下的中心粒由9组三联管组成,三联管,中心体的功能：,1.主要的微管组织中心，组织形成微管。,2.在细胞分裂期指导纺锤丝排列和染色体的移动。,中心粒,动粒,上皮细胞的纤毛,（2）参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成,精子的鞭毛,5.微管的主要功能,鞭毛和纤毛横切面电镜图象及结构模式图,鞭毛、纤毛都由9组二联管+2条中央微管组成,（3）维持细胞内细胞器的定位和分布,5.微管的主要功能,微管,单根微管上的双向物质运输,（4）为细胞内物质运输提供轨道,驱动蛋白,动力蛋白,正端,负端,5.微管的主要功能,物质运输的轨道,马达蛋白,微管介导的物质运输,驱动蛋白,动力蛋白,驱动蛋白,微管组织中心,改变细胞骨架的药物：紫杉醇、长春花碱、秋水仙素,紫杉醇作用前的微管排列,紫杉醇作用后的微管排列,二、微丝（microfilament）,微丝是由肌动蛋白组成的细丝，成束地或分散地存在于真核细胞胞质中，使细胞具有一定的韧性和弹性。在细胞的形态维持以及细胞运动中起着重要的作用。,二、微丝（microfilament）,1.微丝的形态结构2.微丝的化学组成3.微丝结合蛋白4.微丝的组装5.微丝的主要功能,1.微丝的形态结构,又称肌动蛋白丝（filamentdactine),比微管更细、短而富有韧性。,2.微丝的化学组成肌动蛋白（actine）,肌动蛋白单体三维结构,肌动蛋白纤维分子模型,正端,负端,与ATP结合,ATP(ADP),3.微丝结合蛋白（protineassociemicrofilament）,（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白（参与肌肉收缩）（2）非肌细胞中的微丝结合蛋白（略）,（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白,1）原肌球蛋白（tropomyosine，Tm）2）肌钙蛋白（troponine）3）肌球蛋白（myosine）,细肌丝的分子结构示意图,肌球蛋白是粗肌丝的主要成分,微丝装配的成核作用,4.微丝的组装,微丝装配也有成核作用，发生在细胞膜下方。,（1）支撑作用1）形成应力纤维2）支持微绒毛（2）参与细胞运动1）变形运动2）胞质分裂3）肌肉收缩（3）参与胞内信息传递,5.微丝的主要功能,（1）支撑作用形成应力纤维，维持细胞形状、赋予细胞韧性和强度。,5.微丝的主要功能,（1）支撑作用支持微绒毛,5.微丝的主要功能,小肠上皮细胞微绒毛,细胞变形运动模式图,（2）参与细胞运动变形运动,5.微丝的主要功能,（2）参与细胞运动胞质分裂,5.微丝的主要功能,收缩环,（2）参与细胞运动肌肉收缩,5.微丝的主要功能,肌球蛋白移动机制,肌原纤维,5.微丝的主要功能,（3）参与细胞内信息传递,对外界信号作出应答，触发质膜下微丝的结构变化。,三、中间丝（filamentintermdiaire）,中间丝是由中间丝蛋白家族组成，分布于不同类型的真核细胞中，有很强的抗拉强度，使细胞在被牵伸时能经受住机械力。中间丝在细胞构建、物质运输、信息传递、细胞分化等多种生命活动过程中起重要作用。,三、中间丝（filamentintermdiaire）,1.中间丝的形态结构2.中间丝的化学组成3.中间丝结合蛋白4.中间丝的组装及其调节5.中间丝的主要功能,中间丝电镜照片,1.中间丝的形态结构,间期上皮细胞中间丝示意图,直径介于粗肌丝和细肌丝之间，称为中间丝，是最为强韧和稳定的细胞骨架成分。,中间丝蛋白单体的结构模型,2.中间丝的化学组成,中间丝由许多种中间丝蛋白组成，不同的细胞中有不同的中间丝蛋白类型。,网蛋白：介导中间丝与微管连接,3.中间丝结合蛋白（protineassociefilamentintermdiaire）,4.中间丝的组装,中间丝装配模型,（1）细胞的细胞内支架作用（2）参与细胞内信息传递及物质运输（3）中间丝与细胞分化,5.中间丝的功能,a.在细胞内形成一个完整的网状骨架系统,（1）细胞的细胞内支架作用,b.提供细胞机械强度,（1）细胞的细胞内支架作用,c.参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接结构的形成,中间丝蛋白,（1）细胞的细胞内支架作用,1）参与胞内信息传递2）与mRNA转运有关,（2）参与细胞内信息传递及物质运输,5.中间丝的功能,1）胚胎发育2）上皮分化3）决定不同类型细胞的分布,（3）中间丝与细胞分化,5.中间丝的功能,四、细胞质骨架与疾病,细胞骨架的异常可引起很多疾病，包括肿瘤、一些神经系统疾病和遗传性疾病等。,微管,MAP,Tau等,中间丝蛋白（角蛋白纤维、核纤层蛋白等）,丝聚蛋白、网蛋白等,微管蛋白,中间丝,结合蛋白,微丝,肌动蛋白,原肌球蛋白、肌钙蛋白、肌球蛋白II等,化学组成,组装,成核作用微管组织中心,成核作用细胞膜下,无成核作用,三种细胞骨架成分的比较,支撑细胞的形态中心粒、纤毛和鞭毛的形成细胞器的定位和分布物质运输,功能比较,支撑作用（应力纤维、微绒毛）细胞运动（变形运动、胞质分裂、肌肉收缩）胞内信息传递,细胞内支架作用（支撑、机械强度、细胞连接）信息传递及物质运输参与细胞分化,微管,中间丝,微丝,细胞质骨架由微管、微丝和中间丝组成，是一种高度有序的结构，能在细胞活动中不断重组，赋予细胞以一定的形状，而且在细胞的各种运动、细胞的物质运输、能量和信息传递、基因表达和细胞分裂中起着重要作用。微管是由微管蛋白装配而成，微管可装配成单管、二联管和三联管。微管的主要成分为-微管蛋白、-微管蛋白和-微管蛋白以及一些微管结合蛋白。,本章小结,微管是由微管蛋白装配成细长的、具有一定刚性的圆管状结构。微管参与细胞形态的维持、某些细胞结构的形成、胞内膜性细胞器的定位、细胞运动、胞内物质运输和细胞分裂等。微管主要成分为微管蛋白和一些微管结合蛋白。微管的装配总是先由微管组织中心开始，以TuRC为组织形成微管的核心。中心体由中心粒和中心球组成，是主要的微管组织中心，组织形成微管，在细胞分裂期指导纺锤丝排列和染色体的移动,本章小结,微丝是由肌动蛋白组成的细丝，成束地或分散地存在于真核细胞胞质中，使细胞具有一定的韧性和弹性。在细胞的形态维持以及细胞运动中起着重要的作用。微丝主要成分为肌动蛋白和一些微丝结合蛋白。微丝在体内装配时在质膜下有成核作用，这种成核作用受ARP复合物的催化。中间丝是由中间丝蛋白家族组成，分布于不同类型的真核细胞中，有很强的抗拉强度，使细胞在被牵伸时能经受住机械力。中间丝在细胞构建、物质运输、信息传递、细胞分化等多种生命活动过程中起重要作用。,本章小结,1.解释下列名词：细胞骨架；微管；微丝；中间丝；中心体；微管组织中心；微管结合蛋白微；微丝结合蛋白；中间丝结合蛋白；2.何为细胞骨架？其主要功能是什么？3.简述中心体的结构和功能。4.试述微管组织中心在微管形成中的作用。,思考题,思考题,5.在下列各类细