细胞骨架(细胞五)

第七章.细胞骨架

1.微管及其功能2.微丝与细胞运动3.中间丝4.马达蛋白当前第1页\共有43页\编于星期四\21点细胞骨架(cytoskeleton):细胞中由蛋白质纤维构成

的网络系统。广义的细胞骨架应包括细

胞质骨架、细胞膜骨架、核纤层、细胞

核骨架和细胞外基质等纤维体系。狭义

的细胞骨架是指细胞质骨架，主要有三

种成分——微丝、微管和中间纤维。细胞骨架当前第2页\共有43页\编于星期四\21点当前第3页\共有43页\编于星期四\21点细胞骨架的研究方法:

透射电镜术、免疫荧光显微镜术、激光共聚焦扫描显微镜术和其他分子细胞生物学技术。当前第4页\共有43页\编于星期四\21点第一节、微管(microtubule,MT)微管Φ外24-26nm,Φ内15nm.一.组成:1.微管蛋白:

α-tubulin（450AA）与β-tubulin形成二聚体，可结合GTP.β-tubulin（455AA）与α-tubulin形成二聚体，可结合GTP.γ-tubulin（455AA）促进微管核心形成,稳定负端.当前第5页\共有43页\编于星期四\21点2.微管相关蛋白(microtubule-associatedprotein,MAP):

依据电泳条带不同分为：MAP-1(MAP-1A和MAP-1B主要存在于神经元的轴突和树突，

磷酸化的MAP-1B参与轴突的再生与生长，

MAP-1C为胞质动力蛋白，为ATPase，沿轴突参与逆向物质运输)、MAP-2(存在于神经元的胞体和树突中)、MAP-4(在各类细胞中稳定微管)和Tau(有5种)四种。碱性微管结合区酸性区域Tau蛋白位于神经细胞轴突中，增加组装起始点，促进微管组装。新发现的微管相关蛋白：①正端追踪蛋白——只出现在生长端；②制止蛋白——制止异二聚体参与组装；③XMAP215；④katanin;⑤MCAK当前第6页\共有43页\编于星期四\21点3.微管结合蛋白的功能:①.调节微管装配作用(MAP外伸部分磷酸化后失去对微管的结合能力,使微管去组装);②.增加微管的稳定性和强度;③.沿微管转运囊泡和颗粒;④.作为细胞外信号的靶点参与信号转导.磷酸化的MAP2抑制微管装配当前第7页\共有43页\编于星期四\21点二.结构:1.组装:γ-微管蛋白先成核,稳定负端。微管蛋白αβ异二聚体为基本单位重复连接形成直线状的原纤维。秋水仙素和长春碱阻止微管蛋白的聚合。紫杉醇促进装配保持稳定。当前第8页\共有43页\编于星期四\21点2.结构:由13根原纤维围成中空的管状结构。

当前第9页\共有43页\编于星期四\21点3.类型:单管、二联管(两根单管间共用三根原纤维)和三联管。当前第10页\共有43页\编于星期四\21点三.功能:1.维持细胞形态，参与细胞器定位和位移；当前第11页\共有43页\编于星期四\21点2.参与细胞的运动如收缩变形运动及鞭毛、纤毛的摆动；

当前第12页\共有43页\编于星期四\21点3.参与细胞分裂时染色体的迁移；

当前第13页\共有43页\编于星期四\21点4.参与胞内大分子颗粒的定向运输和信号传递。当前第14页\共有43页\编于星期四\21点四.微管功能异常与疾病:

阿尔茨海默（Alzheimers）病的患者，脑脊液中Tau蛋白明显增高并伴有脑神经元中出现大量扭曲变形的微管。人类不动纤毛症（immotileciliasyndrome）当前第15页\共有43页\编于星期四\21点五.微管形成的特殊结构:1.中心粒:9束三联微管，微管组织中心（MTOC）2.鞭毛和纤毛:“9×2+2”结构，微管蛋白和动力蛋白构成的运动装置。当前第16页\共有43页\编于星期四\21点当前第17页\共有43页\编于星期四\21点当前第18页\共有43页\编于星期四\21点

第二节、微丝（microfilament,MF）

微丝是直径为5-7nm蛋白纤维，即肌动蛋白丝(actinfilament)或纤维状肌动蛋白(fibrousactin)，基本单位是肌动蛋白(actin)。当前第19页\共有43页\编于星期四\21点一.组成:1.肌动蛋白（globularactin,G-actin）：球形，约含400AA,哺乳动物中已发现6种亚型（异构体），为α肌动蛋白（四种，分别分布于横纹肌、心肌、血管及肠壁平滑肌）、β和γ(均分布于所有细胞，β位于细胞边缘，γ与张力纤维有关)等。同一细胞有两种或两种以上亚型，具高度同源性。需Mg2+和K+当前第20页\共有43页\编于星期四\21点2.微丝结合蛋白(microfilament-associatedprotein):约70多种，与肌动蛋白结合形成具有不同功能的亚细胞结构。按其功能可分为三大类:①.与F肌动蛋白聚合有关的蛋白:

如胸腺素(thymosin,阻止肌动蛋白聚合)和抑制蛋白(profilins,提高ATP肌动蛋白浓度，促进肌动蛋白聚合);②.与微丝结构有关的蛋白:如截断蛋白或片段化蛋白(fragmentingprotein,打断肌动蛋白纤维并结合于其上，阻止actin聚合)和细丝蛋白(filamin,有两个actin结合位点，可将微丝连接成网);③.微丝收缩有关的蛋白:

肌球蛋白(myosin)、原肌球蛋白(tropomyosin)和肌钙蛋白(troponin)。当前第21页\共有43页\编于星期四\21点cofilinprofilin当前第22页\共有43页\编于星期四\21点二.

结构:G-actin串联形成纤维型肌动蛋白(fibrousactin,F-actin)，两条F-actin缠绕形成双螺旋，螺距37nm。细胞松弛素(B和D)可阻止G-actin组装成F-actin，鬼笔环肽抑制解聚并促进组装。

当前第23页\共有43页\编于星期四\21点三.类型:

1.张力丝—分布于人体皮肤上皮的深层细胞中;

2.肌丝—分布于肌肉细胞中，为肌肉收缩单位;

3.神经丝—分布于神经细胞的轴突和树突中。当前第24页\共有43页\编于星期四\21点四.功能:1.维持细胞形态；当前第25页\共有43页\编于星期四\21点2.构成细胞间连接装置;当前第26页\共有43页\编于星期四\21点3.参与细胞运动—肌肉收缩、变形运动、微绒毛的摆动和胞质分裂;当前第27页\共有43页\编于星期四\21点4.参与物质运输及细胞内信息传递.当前第28页\共有43页\编于星期四\21点5.参与受精.当前第29页\共有43页\编于星期四\21点五.微丝参与构成肌肉收缩单位:

肌动蛋白(actin)与原肌球蛋白(tropomyosin,Tm)、肌钙蛋白(troponin,Tn)共同形成细丝.肌球蛋白(myosin)串联形成粗丝。当前第30页\共有43页\编于星期四\21点肌肉收缩的基本单位当前第31页\共有43页\编于星期四\21点第三节、中间纤维(intermediatefilament,IF)

IF为直径10nm的纤维(一).组成和类型:组成随类型不同而变化,依组织来源和免疫原性不同分为:

1.Ⅰ型IF(酸性角蛋白)和ⅡIF(中性和碱性角蛋白)

—存在于上皮细胞或外胚层起源的细胞中,以异源二聚体组装;

2.Ⅲ型IF:包括:结蛋白纤维(成熟肌细胞中)、波形蛋白纤维(间质细胞和中胚层起源的细胞中)、神经胶质纤维(中枢神经系统的胶质细胞)、外周蛋白(外周神经系统神经元)和微管卷曲蛋白(肌细胞);

3.Ⅳ型IF:包括神经丝蛋白三亚基和α-介连蛋白(中枢神经系统)

;

4.Ⅴ型IF:包括核纤层蛋白A/C、B1和B2(细胞核);

5.Ⅵ型IF:包括巢蛋白(神经干细胞)

、synemin和desmuslin(肌肉组织)。

当前第32页\共有43页\编于星期四\21点二.结构:二聚体→四聚体→原纤维×8→中间纤维中间纤维的构成与形态当前第33页\共有43页\编于星期四\21点三.中间纤维结合蛋白(intermediatefilamentassociatedprotein,IFAP):已知有15种，与膜或其它骨架成分交联(如网蛋白、锚蛋白、聚丝蛋白等）或形成连接装置(参与桥粒和半桥粒形成，如BPAG1、斑珠蛋白、桥粒斑蛋白等)。当前第34页\共有43页\编于星期四\21点四.中间纤维的功能:

1.维持细胞形态，参与细胞器在胞内的定位;

2.参与细胞连接;

3.参与细胞内信号转导;

4.参与对mRNA的翻译;

5.参与细胞分化。当前第35页\共有43页\编于星期四\21点第四节、马达蛋白（motorprotein）

马达蛋白也称分子马达,可认为是微丝微管的从属蛋白,沿微丝或微管运动,有以下几种:依赖于微管的驱动蛋白Kinesin沿微管运动(负端→正端)依赖于微管的胞质型动力蛋白Dynein沿微管运动(正端→负端)依赖于微丝的肌球蛋白Myosin(已知15种,Ⅱ型的为传统肌球蛋白)当前第36页\共有43页\编于星期四\21点当前第37页\共有43页\编于星期四\21点1.依赖于微管的分子马达—驱动蛋白和胞质动力蛋白沿微管转运货物的分子马达蛋白有驱动蛋白(kinesin)和胞质动力蛋白(cytoplasmicdynein)。⑴.驱动蛋白及其功能:有两条重链和两条轻链，已报道600余种。当前第38页\共有43页\编于星期四\21点胞质动力蛋白驱动蛋白当前第39页\共有43页\编于星期四\21点⑵.驱动蛋白沿微管运动的分子机制:一种为步行模型；另一种为尺蠖爬行模型。当前第40页\共有43页\编于星期四\21点⑶.胞质动力蛋白及其功能:Moto