肌动蛋白的结构与功能

目录1细胞骨架的概述什么是肌动蛋白23肌动蛋白的结构肌动蛋白的功能4当前第1页\共有21页\编于星期五\11点一细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)是由蛋白纤维交织而成的立体网架结构，它充满整个细胞质的空间，与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系，以保持细胞特有的形状并与细胞运动有关。微管是细胞内的主要支架，并为细胞内物质运输指引方向。微丝维持细胞形态特征，使细胞能够运动和收缩。中间纤维是起主要支撑作用的细胞骨架成分，使细胞具有张力和抗剪切力。当前第2页\共有21页\编于星期五\11点真核细胞中的细胞骨架：红色表示微丝，绿色表示微管，蓝色表示细胞核当前第3页\共有21页\编于星期五\11点微丝（microfilament,MF）又称肌动蛋白纤维，是普遍存在于真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成的直径为5～8nm的螺旋状纤维。微丝是由两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构。当前第4页\共有21页\编于星期五\11点二什么是肌动蛋白肌动蛋白（actin）是一种中等大小的蛋白质，由375-377个氨基酸残基组成，并且是由一个大的、高度保守的基因编码。它在生物界有广泛的分布，除肌肉组织外，还存在于几乎所有的真核细胞中，如人的脑组织，血小板和多种植物细胞，在很多菌类中也有发现。当前第5页\共有21页\编于星期五\11点单体由一条多肽链构成的哑铃形分子，又称球状肌动蛋白(globularactin，G-actin)，外形类似花生果。直径约5.5nm，分子量为43kDa。肌动蛋白多聚体肌动蛋白的多聚体形成肌动蛋白丝，称为纤维状肌动蛋白(fibrosactin，F-actin)。在电子显微镜下，F-肌动蛋白呈右手双股螺旋状，直径为7nm，13个单体形成37nm的半螺距。当前第6页\共有21页\编于星期五\11点细胞质型细胞质型肠平滑肌型目前已发现3种肌动蛋白异构体，人有6种基因型：α肌动蛋白β肌动蛋白γ肌动蛋白横纹肌型心肌型血管平滑肌型当前第7页\共有21页\编于星期五\11点三

肌动蛋白的结构不同种属的肌动蛋白一级结构变化很小，例如兔﹑牛﹑鸡的骨骼肌的肌动蛋白的氨基酸的顺序完全一样；鱼类肌动蛋白氨基酸的顺序只有3～5个氨基酸和兔肋骨肌不同；牛的骨骼肌和心肌二者的肌动蛋白的差别仅是第298位和第375位两个地方。这些肌动蛋白基因显然是从同一个祖先基因进化而来。当前第8页\共有21页\编于星期五\11点当前第9页\共有21页\编于星期五\11点当前第10页\共有21页\编于星期五\11点G-肌动蛋白的结构域大结构域（左）包括145-337氨基酸残基；2小结构域（右）包括1-144和338-375氨基酸残基，N末端和C末端都位于小功能域中。TextText1当前第11页\共有21页\编于星期五\11点组成残基组成残基组成残基338--3751—32；70--14433--69145—180；270--337181--269结构域一结构域二结构域三结构域四组成残基当前第12页\共有21页\编于星期五\11点当单体肌动蛋白聚合成纤维状肌动蛋白时，需要一定的盐离子浓度。在KCl浓度达到20mmol/L以上时，单体聚合，盐离子最适宜的浓度是50mmol/L～100mmol/L。聚合速度依赖于肌动蛋白的浓度，约与浓度的立方成正比。当单体肌动蛋白的浓度降到某一浓度时，即使有盐存在，单体也不会聚合。当前第13页\共有21页\编于星期五\11点

微丝能被组装和去组装当单体上结合的是ATP时，就会有较高的相互亲和力，单体趋向于聚合成多聚体，就是组装。当ATP水解成ADP后，单体亲和力就会下降，多聚体趋向解聚，即是去组装。微丝的两端组装速度并不一样。正极比负极快上5到10倍。当ATP浓度达一定临界值时，可以观察到正极组装而负极同时去组装的现象，被命为“踏车现象（treadmilling)。当前第14页\共有21页\编于星期五\11点肌动蛋白的踏车现象当前第15页\共有21页\编于星期五\11点微丝的组装过程成核期：G-肌动蛋白开始聚合，其二聚体不稳定，易水解，只有形成三聚体才稳定，即核心形成。延长期（生长期）：一旦核心形成，G-肌动蛋白单体快速地在核心两端添加上去。平衡期：微丝延长到一定时期，肌动蛋白掺入微丝的速度与其从微丝上解离的速度达到平衡，此时即进入平衡期，微丝长度基本不变。当前第16页\共有21页\编于星期五\11点四肌动蛋白的功能（微丝的功能）（一）构成细胞的支架，维持细胞形态

1.微丝参与细胞骨架的形成

2.构成细胞皮层

细胞皮层(cellcortex)：细胞内大部分微丝集中分布于紧贴质膜下的胞质区域，并有微丝结合蛋白交联成凝胶状的三维网络结构，该区域称为细胞皮层。当前第17页\共有21页\编于星期五\11点（二）微丝参与细胞运动

细胞的各种运动如：胞质环流、变形运动、细胞的吞噬活动等都与微丝有关。1.微丝纤维生长，使细胞表面突出，形成片足；2.在片足与基质接触的位置形成粘着斑；3.在肌球蛋白的作用下微丝纤维滑动；4.解除细胞后方的粘和点。当前第18页\共有21页\编于星期五\11点收缩环：有丝分裂末期，两个即将分离的子细胞内产生收缩环，收缩环由大量平行排列但具有不同极性的微丝组成。随着收缩环的收缩，两个子细胞的胞质分离。（三）微丝参与细胞分裂当前第19页\共有21