细胞生物学教学课件第12章 细胞骨架与细胞运动

第十二章细胞骨架与细胞运动,Chapter12CytoskeletonandCellMovement,1928年，Koltzoff：“在原生质中存在着一种具有一定结构的纤维状成分，每一个细胞就是一个由液体成分和硬性骨架组成的体系。细胞依靠这些骨架纤维保持着一定的外形。”,一个培养细胞的细胞骨架遍布于整个细胞内的各种蛋白质性的丝状结构,锇酸和高锰酸钾,0戊二醛(glutaraldehyde),第十二章细胞骨架与细胞运动,广义上，细胞骨架各级成分可概括如下:,细胞质骨架,纤丝,微管,纤维蛋白,细胞外基质,多糖,细胞核骨架,核基质,核纤层-核孔复合体体系,染色体骨架,细胞骨架,细胞膜骨架,原肌球蛋白、锚蛋白,血影蛋白、肌动蛋白,（狭义上）,第十二章细胞骨架与细胞运动,在成纤维细胞中微管的免疫荧光图象用微管蛋白抗体染色可显示出微管由核向外呈辐射状分布,在培养的成纤维细胞中构成了复杂的网络,第十二章细胞骨架与细胞运动,第一节微管,第三节纤丝,讲授提纲,第十二章细胞骨架与细胞运动,第二节微管组成的细胞器,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,培养细胞中微管的免疫荧光图象,一、微管的结构和化学组成,第一节微管,微管的电镜照片,化学组成:,微管蛋白(tubulin),8095%,微管蛋白,和微管蛋白,13根原丝排列成微管,第一节微管,微管的电镜图象与模式图解(a)为纵行微管的电镜图象;(b)为微管横切面的电镜图象;(c)为(a)的模式图解;(d)为(b)的模式图解。,第一节微管,MTDynamics,-和-微管蛋白：,Pi或GTP结合部位,42%序列同源性,在进化中极保守,50kDa；,同一基因祖先,第一节微管,-微管蛋白：,-微管蛋白：,鸟嘌呤核苷酸的2个结合位点,二价阳离子的结合位点,微管蛋白异二聚体,长春花碱的结合位点,第一节微管,微管在-微管蛋白环状复合体上的成核模型红色轮廓显示结合在2个-微管蛋白分子上的一对蛋白质，可作为一个单独的亚复合物从大环上分离出来,-微管蛋白是近年来发现的一种微管蛋白，存在于所有真核细胞中，虽然在微管蛋白总含量中仅占不足1%，但却是微管执行功能所必不可少的。,第一节微管,-微管蛋白的分子量为50kD，由455个氨基酸组成，与-微管蛋白和-微管蛋白的同源性为30%。-微管蛋白存在于微管组织中心，对微管的形成和微管极性的确定具有重要作用。,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,二、微管结合蛋白,微管结合蛋白,MAP2(3种，200300kDa),MAP4(190kDa),tau蛋白,MAP,动力蛋白(dynein),第一节微管,MAP1(3种，200300kDa),(5种,5562kDa),(纤毛/鞭毛),(microtubule-associatedprotein,MAP),微管结合蛋白的电镜图象及模式图解,第一节微管,微管结合蛋白至少具有1个与微管表面结合的结合区和1个突出区。突出区的长度可界定微管在成束时彼此间的间距大小：MAP2的过表达使微管成束时保持较宽的间距，而Tau的过表达则使微管在成束时彼此间非常紧密。,微管结合区：促进装配区,突出区,突出区,(1)调节微管装配：,MAP蛋白的功能:,(2)稳定微管：,MAP1和tau蛋白的作用是控制微管的延长,横连相邻微管一定方式排列稳定已装配好的微管结构,调节微管同其它微管、肌动蛋白、细胞器或膜结构的相互作用,(3)调节微管蛋白同其它蛋白间的相互作用：,构成纤毛和鞭毛中的动力蛋白臂(dyneinarms)，是细胞内的马达蛋白(motorprotein),(4)为纤毛与鞭毛的运动提供动力：,第一节微管,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,1.自我装配：,自我装配影响因素,微管蛋白的浓度,能量：GTP+Mg2+,游离Ca2+的浓度,Ca2+微管解聚Ca2+促进微管装配,pH值,温度,第一节微管,三、微管的特性,第一节微管,微管的体外装配过程图解(a)由微管蛋白异二聚体开始组装成原丝;(b)多股原丝并列成片;(c)原丝达到13根后则进一步卷曲成管状微管,以此短管为基础便可在正端逐渐添加异二聚体,使微管不断延长。,微管的踏车运动式装配图解,在一定条件下，微管一端因发生装配而不断延长，而另一端因发生解聚而不断缩短踏车运动(treadmilling),第一节微管,2.微管组织中心(microtubuleorganizingcenter,MTOC),第一节微管,细胞内中心体与微管的位置关系,1,2,3,在所有的动物细胞中,中心体(centrosome)是主要的MTOC，但并非所有的MTOC都有中心体!,最新的研究结果表明：中心粒周围的一些蛋白质性的成分或与之相当的物质,小鼠卵母细胞高等植物细胞,第一节微管,-微管蛋白主要分布在中心体部位,3.极性：,微管的结构和装配均具有极性在微管的装配和拆卸过程中,两端均要添加和拆除异二聚体，但+端的装卸速度大于-端,第一节微管,由微管构成的细胞器的极性图解,第一节微管,4.动态不稳定性：,第一节微管,在微管的装配中，微管蛋白的浓度和GTP的存在两个条件最为重要。,微管装配中动态不稳定性的电镜图和模式图（自Alberts，2002）,第一节微管,微管总是处于动态不稳定状态中，影响着细胞位移和细胞极性的形成。,自我装配,微管的特性：,微管组织中心,动态不稳定性,极性,第一节微管,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,秋水仙素(colchicine)：,抑制微管组装的药物,四、微管的特异性药物,结合在微管蛋白异二聚体上，使微管不能继续添加微管蛋白,秋水酰胺(colcemid)鬼臼素(podophyllotoxin)长春花碱(vinblastine)美登本氯丙榛1-苯胺基-8-磺酸萘,紫杉酚(taxol),稳定微管的药物,促进微管装配,稳定已形成微管,诺考达唑(Nocodazole)重水,第一节微管,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,第一节微管,7.纤毛和鞭毛运动,6.植物细胞壁形成,5.纺锤体与染色体运动,4.细胞运动,3.维持胞内细胞器的空间定位分布,1.支持和维持细胞的形态,2.细胞内物质运输,五、微管的功能,1.支持和维持细胞的形态,细胞的各种形态是由微管和其它细胞骨架成分来维持的,秋水仙素处理：圆形,第一节微管,蝾螈红细胞膜下的微管束,2.细胞内物质运输,分泌细胞中分泌颗粒的运输色素细胞的色素颗粒的运输细胞器的定向运送,神经细胞中的轴质运输,沿微管运送,第一节微管,神经细胞的轴质运输,微管,膜泡,微管,膜泡,膜泡,沿微管运动的囊泡的电镜照片,微管：仅提供轨道，指导运输方向,运输动力：马达蛋白(motorprotein),第一节微管,两种马达蛋白与微管的结合方式图解,驱动蛋白,胞质动力蛋白,驱动蛋白,胞质动力蛋白,第一节微管,+端,-端,胞质动力蛋白EM图像,1.2MDa蛋白集合体,2条重链(530kDa)3条中等链(74kDa)4条轻链(5560kDa),胞质动力蛋白(cytoplasmicdynein),第一节微管,柄部,扇形尾部,驱动蛋白EM图像,380kDa四聚体,2条重链(120kDa)2条轻链(64kDa),驱动蛋白(kinesin),马达区,第一节微管,第一节微管,2种马达蛋白分子驱动膜被物运输的对比图解,驱动蛋白和胞质动力蛋白介导的细胞内膜泡和细胞器运输KIF，驱动蛋白超家族；(自N.Hirokawa,1998),膜泡或细胞器等的运输也具有两个方向：,第一节微管,内质网、高尔基体与质膜之间的物质运输VTC,vesiculartubulartransportcarriers,管泡运输载体,第一节微管,两种马达蛋白都是通过媒介与膜泡物质结合的:,胞质动力蛋白的媒介是一种较大的蛋白质复合物即动力肌动蛋白(dynactin)。,第一节微管,驱动蛋白的媒介是一种跨膜蛋白即驱动连接蛋白(kinectin)；,动力肌动蛋白复合物具有短的肌动蛋白样纤维，由肌动蛋白相关蛋白1(actin-relatedprotein1,Arp1)组成。高尔基体膜上覆盖的蛋白质如锚蛋白(ankyrin)和血影蛋白(spectrin)能与Arp1结合，从而介导胞质动力蛋白连接到细胞器上。,第一节微管,胞质动力蛋白与膜泡或细胞器之间的识别机制图解(自N.Hirokawa,1998),第一节微管,+微管-,3.维持胞内细胞器的空间定位分布,摩托蛋白与微管的相互作用，不仅与物质运输有关，而且还影响着某些细胞器的空间定位分布。,微管对细胞器分布的影响,内质网,Golgi复合体,驱动蛋白与内质网膜的细胞质面结合，沿微管向细胞四周施以拉力，从而使内质网在细胞质溶质中展开分布。,胞质动力蛋白与高尔基体膜结合，沿微管向近核方向牵拉，从而使高尔基体位于细胞中央，定位于中心体附近。,第一节微管,如果用秋水仙素处理细胞，破坏微管的装配，则这些细胞器的有序空间排列就会坍塌。,当把秋水仙素去除以后，细胞器的分布便重新恢复正常。,内质网因与核被膜相连，于是便积聚到核附近；而高尔基体因没有这种结构联系则分解成小泡，遍布整个细胞质。,第一节微管,纤毛和鞭毛,4.细胞运动,白血细胞靠微管导向经延伸和收缩细胞质向一定方向移动,原肠运动：,细胞变形移动：,第一节微管,精子泳动,5.纺锤体与染色体运动,第一节微管,质膜下方微管排列方向与质膜外侧纤维素沉积方向图解,6.植物细胞壁形成,第一节微管,7.纤毛和鞭毛运动,纤毛运动,鞭毛运动,第一节微管,五、微管的功能小结,第一节微管,7.纤毛和鞭毛运动,6.植物细胞壁形成,5.纺锤体与染色体运动,4.细胞运动,3.维持胞内细胞器的空间定位分布,1.支持和维持细胞的形态,2.细胞内物质运输,第一节微管,一、微管的结构和化学组成,二、微管结合蛋白,四、微管的特异性药物,三、微管的特性,五、微管的功能,第十二章细胞骨架与细胞运动,第三节纤丝,讲授提纲,第二节微管组成的细胞器,第一节微管,第十二章细胞骨架与细胞运动,第二节微管组成的细胞器,1.中心体(centrosome),第二节微管组成的细胞器,草履虫中心粒的横切面和立体结构,第二节微管组成的细胞器,数百个-微管蛋白环，每一个环是一条微管形成的起点,中心体,-微管蛋白环：微管生成的真正诱导起点“晶种”,中心粒周围物质,植物细胞中无中心粒，并不能证明无MTOC,中心体的主要功能是组织形成微管,第二节微管组成的细胞器,2.纤毛和鞭毛,纤毛(a)和鞭毛(b)摆动的方式,第二节微管组成的细胞器,纤毛摆动的频率相当高：蛙喉上皮的纤毛可摆动1017次/sec,纤毛摆动,细胞本身不动,运送物质,麦浪式的规律摆动,第二节微管组成的细胞器,纤毛和鞭毛在来源和结构上基本相同,特例：某些原生动物和有的植物精子拥有几千根鞭毛,(1)结构,第二节微管组成的细胞器,纤毛本体：质膜+轴丝(axoneme)基体：源于中心粒纤毛小根：固定纤毛/收缩,第二节微管组成的细胞器,绿藻细胞鞭毛横切面的电镜图象(a)及其模式图解(b)(a)在横切面上,9+2型轴丝结构清晰可辨;(b)横切面的模式图解,(b),9+2类型,第二节微管组成的细胞器,纤毛纵切面的电镜图象(a)及模式图解(b),第二节微管组成的细胞器,二联丝微管中的微管蛋白则缺乏秋水仙素结合部位,(2)化学组成,第二节微管组成的细胞器,纤毛动力蛋白与部分纤毛的冰冻蚀刻电镜照片及其模式图解(A)纤毛动力蛋白集合体的模式图解，纤毛动力蛋白有3个球形头部;(B)部分纤毛的冰冻蚀刻电镜照片,从外周二联丝的A微管上规则伸出动力蛋白臂,与相临外周二联丝的B微管接触。,第二节微管组成的细胞器,(3)纤毛运动的机制,滑动,弯曲,第二节微管组成的细胞器,第一节微管,Kartagenerssyndrome，是不动纤毛综合症(Immotileciliasyndrome）的一种，属于常染色体隐性遗传缺陷，由于缺乏合成动力蛋白的能力，鞭毛不能摆动，产生不能活动的精子，丧失了受精能力（不育），而且可以引起呼吸道纤毛麻痹，出现慢性支气管炎和鼻窦炎。,第二节微管组成的细胞器,3.有丝分裂器,有丝分裂器的模式图解,第二节微管组成的细胞器,纤毛虫纲有盘亚纲(Suctoria)动物:能伸缩,是捕食“器官”,4.轴足(axopodia),太阳虫的光镜照片(a)及一条轴足横切面的电镜照片(b)(a)太阳虫伸出许多辐射样轴足;(b)一条轴足在横切面上排列成双螺旋,(a),(b),第二节微管组成的细胞器,某些杆菌和弧菌在表面上长有线状的运动结构，称为鞭毛。,5.细菌鞭毛,细菌鞭毛无论是在结构上还是在运动机制上，与真核细胞的鞭毛完全不同。它没有9+2式的微管结构，但在功能上二者有相似之处。,第一节微管,第二节微管组成的细胞器,在细胞壁的外面，鞭毛的基部包围着的一层弯形鞘,基粒,(motor),(stator),转子和定子相互配合，从而使细菌的鞭毛能进行旋转运动,鞭毛外表无质膜包围(长1015m),鞭丝弯钩基粒,鞭毛,肠杆菌鞭毛基部结构模式图,第二节微管组成的细胞器,第三节纤丝,第二节微管组成的细胞器,讲授提纲,第一节微管,第十二章细胞骨架与细胞运动,第三节纤丝,10nm/中间丝蛋白,15nm/肌球蛋白/肌肉细胞,纤丝,67nm/肌动蛋白/近质膜下方,粗肌丝(thickmyofilament),细肌丝(thinmyofilament),第三节纤丝,肌肉细胞,肌动蛋白丝,中间丝(intermediatemyofilament),粗丝,非肌肉细胞,肌动蛋白丝(actin/microfilament),中间丝(intermediatemyofilament),（二）非肌细胞中的肌动蛋白丝,（一）骨骼肌的结构及收缩机制,（三）中间丝,第三节纤丝,本节讲授提纲,（一）骨骼肌的结构及收缩机制,第三节纤丝,肌节的电镜图象及其模式图解,昆虫飞翔肌的电镜照片,第三节纤丝,1.肌丝的分子结构,(1)粗肌丝,肌球蛋白(myosin)：占肌细胞总蛋白的50%,具有ATPase活性,第三节纤丝,每条粗肌丝：约由4000个肌球蛋白分子规则排列而成,粗肌丝的电镜图象及其模式图解(a)从扇贝肌肉中分离出的粗肌丝的电镜图象;(b)在粗肌丝中,肌球蛋白分子以其尾部相互聚集在一起，其头部向四周伸出,第三节纤丝,(2)细肌丝,肌动蛋白(actin)：47kDa,细肌丝的电镜图象及其模式图解(a)肌动蛋白丝的负染色电镜图象;(b)由肌动蛋白单体形成了紧密缠绕的螺旋状结构,第三节纤丝,细肌丝中原肌球蛋白、肌钙蛋白与肌动蛋白的相互关系I,抑制亚基;C,钙结合亚基;T,原肌球蛋白结合亚基,由2条平行多肽链形成的-螺旋结构，长约40nm,细肌丝上也有一些肌动蛋白结合蛋白：,第三节纤丝,肌节的电镜图象及其模式图解,第三节纤丝,(3)肌节,两条相邻Z线之间构成一个结构单位，称为肌节。,每一肌节是由粗细两种肌丝平行相间排列组成。,滑动学说：粗、细肌丝相互间滑动,2.肌肉收缩的机制,粗肌丝,细肌丝,Z盘,舒张,收缩,第三节纤丝,肌肉收缩的过程,(1)动作电位的产生,(2)Ca2+的释放,(3)原肌球蛋白的位移,(4)肌动球蛋白复合物的形成,1个捕钙蛋白(calsequestrin)可结合43个Ca2+,(5)Ca2+的回收,第三节纤丝,肌肉收缩过程中肌钙蛋白分子的调节作用图解,原肌球蛋白,Tm,Tm,原肌球蛋白,Tm,Tm,Ca2+,第三节纤丝,TnI,抑制亚基;TnC,钙结合亚基;TnT,原肌球蛋白结合亚基Tm,原肌球蛋白Myosin,肌球蛋白,肌动,蛋白,TnT,TnC,Tm,Tm,TnI,Ca2+,紧密结合在肌动蛋白上的肌球蛋白头部结合ATP后,与肌动蛋白的亲合力降低,从肌动蛋白丝上脱落下来;ATP水解成ADP和Pi,仍然结合在肌球蛋白头部;肌球蛋白头部释放出Pi,再与肌动丝紧密结合;肌球蛋白头部发生剧烈的构象变化,产生“有力鞭击”,同时肌球蛋白头部释放出ADP,使它又回复到下一次新循环的起点。,肌球蛋白分子利用ATP从细肌丝“-”端向“+”端的移动机制图解,粗肌丝头部与细肌丝结合/分离1次消耗1分子ATP滑动10nm：1个周期。,肌纤维收缩最充分时，其长度仅为舒张时的65%,时接时离：兔肌纤维可达50100次/sec,第三节纤丝,脊椎动物肌肉中：磷酸肌酸(phosphoreatine)(高能化合物)，其浓度约为ATP的5倍。,无ATP：肌动球蛋白僵直复合物肌肉僵直,第三节纤丝,3.平滑肌收缩机制,钙离子对平滑肌收缩的调控作用机制在钙离子存在时，肌球蛋白轻链激酶催化肌球蛋白两条轻链中的一条轻链的一特定位点发生磷酸化,从而引起平滑肌收缩。,CaM,平滑肌细胞的收缩机制图解,与横纹肌(0.040.1秒)相比，平滑肌收缩速度慢(0.240秒)；持久性大！,第三节纤丝,（二）非肌细胞中的肌动蛋白丝,（一）骨骼肌的结构及收缩机制,（三）中间丝,本节讲授提纲,第三节纤丝,（二）非肌细胞中的肌动蛋白丝,1.肌动蛋白丝的形态结构,肌动蛋白丝(微丝)：67nm，长度不定,微丝的电镜图象与模式图解(a),微丝的电镜图象；(b),(a)的模式图解；(c),微丝在细胞中分布的模式图解,第三节纤丝,质膜下方(外质),微绒毛,片足,肌动蛋白丝在各种真核细胞中的几种分布形式图解,应力纤维(stressfiber),2.肌动蛋白丝的组成,哑铃形肌动蛋白(actin)(43kDa),肌动蛋白在进化上非常保守，由同一祖先基因进化而来,-肌动蛋白和-肌动蛋白:所有真核细胞,第三节纤丝,3.肌动蛋白丝的装配,G-肌动蛋白,F-肌动蛋白(肌动蛋白丝)的右手螺旋结构,“+”极,“-”极,第三节纤丝,微丝装配的成核作用及微丝网格的形成(a)肌动蛋白纤维的成核作用;(b)微丝成网过程,肌动蛋白丝装配的踏车现象,第三节纤丝,在大多数非肌肉细胞中：一种动态结构组装和解聚维持细胞形态和细胞运动,微绒毛,永久性结构,暂时性结构,第三节纤丝,4.非肌肉细胞中的肌动蛋白丝结合蛋白,具有两个以上actin结合位点，能同时结合多条肌动蛋白丝，将多条肌动蛋白丝横连成束或成网,根据其功能可分为以下三类:,能结合到肌动蛋白丝的一端，对肌动蛋白丝的长度和装卸具有调节作用,能与肌动蛋白单体结合,具有抑制G-肌动蛋白装配成F-肌动蛋白、进而调节G-肌动蛋白和F-肌动蛋白之间动态平衡的作用,第三节纤丝,-辅肌动蛋白(-actinin)细丝蛋白(filamin)毛缘蛋白(fimbrin)血影蛋白(spectrin)粘着斑蛋白(vinculin)踝蛋白(talin)束捆蛋白(fascin)肌球蛋白(myosinI)肌球蛋白II(myosinII)张力蛋白(tensin),(1)横连蛋白(Cross-linkingProtein):,第三节纤丝,毛缘蛋白,-辅肌动蛋白分子的EM图像,-辅肌动蛋白,血影蛋白,细丝蛋白,第三节纤丝,横连蛋白的功能图解,第三节纤丝,(2)戴帽蛋白(CappingProtein):,第三节纤丝,促聚蛋白(profilin)胸腺素(thymosin)DNA聚合酶I(DNAPolI)钙调结合蛋白(caldesmon)等,(3)单体稳定蛋白(monomerstablizingprotein):,胸腺素,第三节纤丝,胸腺素和抑丝蛋白对肌动蛋白单体聚合的影响机制图解,第三节纤丝,肌球蛋白-I和II分子的一级结构及其三维结构图解,非肌细胞中的肌球蛋白(myosin)：,第三节纤丝,非肌肉细胞中肌球蛋白分子的模式图解,非肌肉细胞中肌球蛋白分子的组装机制肌球蛋白II分子的轻链被磷酸化后，便从无活性时的折叠状态伸展开来，从而自发地进行自我组装，形成双极性纤维,非肌肉细胞中肌球蛋白分子组成的双极性纤维的EM图像,第三节纤丝,肌球蛋白(myosinI),肌球蛋白II(myosinII),肌球蛋白-I和II分子与肌动蛋白丝之间的作用方式图解,第三节纤丝,非肌细胞中肌球蛋白与肌动蛋白分子的作用方式图解,+,+,+,+,+,肌球蛋白-1,第三节纤丝,肌动蛋白结合蛋白小结,第三节纤丝,肌动蛋白结合蛋白的种类及其功能,第三节纤丝,5.肌动蛋白丝的特异性药物,(2)鬼笔环肽(phalloidin),(1)细胞松弛素(cytochalasins),与肌动蛋白丝具有强烈的亲合作用,可紧密地结合在肌动蛋白丝上，因而能抑制肌动蛋白丝的解聚从而稳定肌动蛋白丝,通过切断肌动蛋白丝并结合在肌动蛋白丝的正端,抑制其组装，从而导致肌动蛋白丝解聚,第三节纤丝,6.肌动蛋白丝的功能,(1)维持细胞外形,(2)胞质环流(cyclosis),(3)变形运动(amoeboidmovement),(4)形成微绒毛(microvillus),(5)形成应力纤维(stressfiber),(6)胞质分裂(cytokinesis),(7)参与信号传导,第三节纤丝,(1)维持细胞外形,肌动蛋白丝与细胞形状的维持图解,肌动蛋白丝存在于外质中,第三节纤丝,(2)胞质环流(cyclosis),第三节纤丝,(3)变形运动(amoeboidmovement),阿米巴的变形运动,第三节纤丝,富含肌动蛋白的皮层为细胞变形运动提供动力,凝胶,凝胶,溶胶,凝胶,溶胶,溶胶,细丝蛋白：将肌动蛋白丝连接成立体网架，使外质呈凝胶状态,凝溶胶蛋白：与肌动蛋白丝结合使之断解，使外质由凝胶变为溶胶状态,溶胶,肌动蛋白丝组装延长推动质膜前移；肌球蛋白牵引肌动蛋白丝与其发生相互滑动，进而产生胞质流动的动力,变形运动,嗜中性粒细胞的趋向性,凝胶,第三节纤丝,(4)形成微绒毛(microvillus),小肠上皮细胞微绒毛的冰冻蚀刻照片及其结构图解(a)微绒毛的冰冻蚀刻照片;(b)微绒毛的透射电镜照片;(c)微绒毛的模式图解,毛缘蛋白绒毛蛋白血影蛋白,肌球蛋白-1钙调蛋白,第三节纤丝,小肠上皮细胞微绒毛的冰冻蚀刻照片,微绒毛肌动蛋白丝束基部与其他骨架成分之间的关系图解,第三节纤丝,(5)形成应力纤维(stressfiber),第三节纤丝,人皮肤成纤维细胞中应力纤维的免疫荧光照片及其结构模式图解,第三节纤丝,细胞中的应力纤维通过点接触与其他细胞或基膜建立结构联系,点接触的分子结构图解,第三节纤丝,点接触(粘着斑)结构的模式图解,第三节纤丝,收缩环的模式图解,(6)胞质分裂(cytokinesis),肌动蛋白与肌球蛋白分子的相互作用使肌动蛋白丝之间发生相对滑动，使收缩环收缩,收缩环借助于-辅肌动蛋白等与其外的质膜相连，故其逐渐收缩，可形成分裂沟,使细胞一分为二,第三节纤丝,近几年研究发现，微丝骨架与细胞信号传导有关。在动物细胞中广泛存在着细胞外基质-质膜-细胞骨架连续体。胞外信号可以通过这个连续体向胞内传递信号，胞内信号也可以通过这个连续体向胞外传递信号，这是微丝骨架参与信号转导的主要方式。有些微丝结合蛋白，如纽蛋白，就是蛋白激酶及癌基因产物的作用底物。,(7)参与信号传导,第三节纤丝,另有研究结果表明，肌动蛋白微丝是一类新的PKC结合蛋白，两者的结合需要PKC提前激活。,Rho、Rac被胞外信号激活直接诱导肌动蛋白骨架的组装，从而诱导形态建成变化。RhoGTPases也可以对依赖肌动蛋白细胞骨架的功能进行调节，如上皮细胞的极性、粘着连接、内吞作用、分泌、吞噬作用和轴突生成等。,在神经末梢，花生四烯酸与二酰基甘油反应，刺激磷脂酶C2与肌动蛋白结合，两者的结合将PKC锚定于细胞骨架上，且维持PKC催化活性。,第三节纤丝,MyrtoRaftopoulouandAlanHall.Cellmigration:RhoGTPasesleadtheway.DevelopmentalBiology265(2004)2332,RhoGTPase对细胞迁移方向的引导作用,第三节纤丝,（二）非肌细胞中肌动蛋白丝,1.肌动蛋白丝的形态结构2.肌动蛋白丝的组成3.肌动蛋白丝的装配4.非肌细胞中的肌动蛋白丝结合蛋白5.肌动蛋白丝的特异性药物6.肌动蛋白丝的功能,小结,第三节纤丝,（二）非肌细胞中的肌动蛋白丝,（一）骨骼肌的结构及收缩机制,（三）中间丝,本节讲授提纲,第三节纤丝,（三）中间丝,直径10nm的中空管状丝主要与维持细胞外形和各种细胞器的位置有关！,中间丝的细胞内定位、电镜图象及其模式图解,第三节纤丝,角蛋白丝波形蛋白丝结蛋白丝神经蛋白丝神经胶质蛋白丝核纤层蛋白丝,1.中间丝的类型,第三节纤丝,各种中间丝的类型、性质及其分布,第三节纤丝,2.中间丝的结构,中间丝蛋白来源于同一基因家族,具有高度同源性,中间丝结构的模式图解4条多肽链构成四聚体,2个四聚体交错排列成八聚体的原纤维，8条原纤维紧密排列并卷成中空的中间丝,第三节纤丝,中间丝蛋白单体功能区的组成图解,同源区,末端区,可变区,中间丝蛋白的大小主要取决于尾部的变化,核纤层蛋白,角蛋白,波形纤维蛋白,神经丝蛋白,第三节纤丝,3.中间丝的装配,中间丝装配过程示意图,第三节纤丝,中间丝结合蛋白是一类在结构和功能上与中间丝有密切联系，但其本身并非中间丝组分的蛋白。,4、中间丝结合蛋白（intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP）,迄今为止已报道了约15种IFAP，其功能可能是作为中间丝超分子结构的调节者。,第三节纤丝,(1)丝聚蛋白(filaggrin):,(2)网蛋白(plectin):,(3)中间丝结合蛋白300(IFAP300):,(4)BPAG1:,在不同的细胞中使角蛋白纤维聚集成束，提供表皮的最外层以特别的韧性，可以作为区分不同的上皮细胞的特异性标志。,能使波形蛋白成束，还能使中间丝与微管连接，使肌动蛋白纤维成束，帮助肌球蛋白II与微丝的结合,以及介导中间丝与质膜的连接。,将中间丝锚定与桥粒上。,定位