细胞生物学细胞骨架微丝讲课文档

细胞生物学细胞骨架微丝第一页，共59页。2第二页，共59页。Nucleusmicrotubulesmicrofilaments3第三页，共59页。NucleusMicrofilamentsintermediatefilaments4第四页，共59页。NucleusMicrofilamentsmitochondria5第五页，共59页。NucleusMicrofilamentsGolgicomplex6第六页，共59页。NucleusMicrofilamentsperoxisome7第七页，共59页。8微管组装的基本单位——微管蛋白第八页，共59页。9单管：微管管壁由13条原纤维包围而成。纤毛、鞭毛中心粒、基体第九页，共59页。10第十页，共59页。微管体外组装——“踏车现象”第十一页，共59页。第二节

微丝(Microfilament，MF)12第十二页，共59页。13微丝组成微丝（Microfilament，MF），又称肌动蛋白纤维（Actinfilament），是指真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成，呈双股螺旋状，直径为7nm的骨架纤维，主要分布在细胞质膜内侧。37nm第十三页，共59页。14微丝(Microfilament，MF)一、组成成分——肌动蛋白二、微丝结构与组装三、微丝结合蛋白四、微丝的功能五、药物对微丝的影响第十四页，共59页。15

为微丝的基本组成成分分类：α-、β-和γ-肌动蛋白真核细胞中含量最丰富，不同物种中最为保守的蛋白质之一在裂口处有一个ATP结合位点

一、肌动蛋白(actin)

第十五页，共59页。16exchange

ofATPforADPATP→ADP+Pi。TheG-actincanexchangeboundADPforATP.

第十六页，共59页。17肌动蛋白存在方式游离状态—球状肌动蛋白（globularactin,G-actin)微丝中—纤维状肌动蛋白（filamentousactin,F-actin)，由球状肌动蛋白组成G-actinF-actinG-actin与F-actin之间可以相互转换。第十七页，共59页。18二、微丝的结构两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构，直径约7nm，螺距为37nm。第十八页，共59页。19肌动蛋白与微丝均有极性肌动蛋白分子具有极性，有氨基和羧基的暴露一端为正端（plusend），另一端则为负端（minusend）。装配时呈头尾相连，故微丝也有极性。第十九页，共59页。20三、微丝的组装装配过程:成核(nucleation)、延伸(elongation)、稳定状态(steadystate)。1、成核期（Nucleationphase)

–

限速过程，又称延迟期。二聚体（不稳定）三聚体（核心形成）第二十页，共59页。21ATP-actin和ADP-actinATP-actin易于聚合，ATP-actin浓度与其聚合速度成正比，聚合到微丝上后水解为ADP-actin，ADP-actin易于从微丝上解聚下来。第二十一页，共59页。22生长期（Growthphase)2、ATP-actin浓度高时，微丝两端都加ATP-actin，正极-聚合快，负极-聚合慢，这样在正极ATP-actin聚合的速度大于水解成ADP-actin的速度，形成ATP帽。负极-聚合慢，不形成ATP帽。这样微丝延长。

第二十二页，共59页。23动态平衡（steadystate

）3、ATP-actin浓度下降到一定的临界值，在正极聚合速度下降，仍在延长。而在负极聚合速度更慢，小于水解成ADP-actin的速度，ADP-actin暴露，负极解聚，并且负极解聚速度等于正极聚合速度，微丝长度不变。第二十三页，共59页。24踏车现象(Treadmilling)当添加到正极的肌动蛋白分子速率=从负极上失去的速率，此过程称为肌动蛋白踏车现象(Treadmilling)第二十四页，共59页。25去组装——微丝缩短

ATP-actin浓度较低时，在正极聚合速度小于水解速度，此时ATP-actin帽子不存在了，ADP-actin在正端暴露，正极也快速解聚，微丝缩短。第二十五页，共59页。26体内组装的特点体内装配时，微丝呈现出动态不稳定性，主要取决于游离的G-actin单体浓度与F-actin结合的ATP水解速度之间的关系。--ATP-actin:对纤维末端的亲和力高，使纤维延长；--当ATP水解为ADP+Pi，ATP-actin→ADP-actin--ADP-actin对纤维末端的亲和力低，易脱落，使纤维缩短。ATP帽:--ATP-actin浓度与其聚合速度成正比，当ATP-actin浓度高时,形成一连串的ATP-actin，被称为ATP帽；后部为ADP-actin。ADP-actin从F-actin脱落后，其ADP可被ATP置换，重新参加聚合。第二十六页，共59页。27微管达因蛋白：微丝组装中的ATP的作用A.ATP-actin高浓度时ATP-cap形成B.ATP-actin低浓度时ATP-cap消失第二十七页，共59页。28四、微丝结合蛋白微丝结合蛋白影响微丝的形态、功能、组装和去组装，还能控制与其他细胞器的链接第二十八页，共59页。（一）肌动蛋白单体结合蛋白控制细胞内未聚合的肌动蛋白数量，同时也控制着结合到肌动蛋白上的核苷转换（二）肌动蛋白纤维加帽蛋白与肌动蛋白纤维的倒刺端或突出端结合，抑制亚单位聚合和解聚（三）切断肌动蛋白纤维的蛋白（四）肌动蛋白纤维交联蛋白

交联蛋白有两个肌动蛋白结合位点，能连接纤维并稳定其组装。第二十九页，共59页。30（五）侧面蛋白侧面结合蛋白稳定肌动纤维，并调节和肌球蛋白的相互作用（六）衔接子蛋白（adapterprotein)动物和真菌细胞利用多结构域的蛋白质作为肌动蛋白和其他蛋白（特别是Rho家族的小GTP结合蛋白和其他信号蛋白）的衔接子蛋白，如WASP和VASP第三十页，共59页。31五、微丝的功能（一）维持细胞形态（二）与细胞运动有关（三）胞质分裂（四）参与肌肉收缩（五）参与受精作用（六）参与物质运输第三十一页，共59页。32

细胞皮层（cellcortex）细胞膜下由微丝和各种微丝结合蛋白组成的网状结构。具有很高的动态性，与肌动蛋白一起为细胞膜提供强度和韧度，维持细胞的形态。带状桥粒、微绒毛（一）维持细胞形态第三十二页，共59页。33

（二）与细胞移动有关如胞质环流阿米巴运动，变皱运动第三十三页，共59页。34第三十四页，共59页。35

（三）胞质分裂胞质分裂的结构

模式图第三十五页，共59页。36（四）参与肌肉收缩第三十六页，共59页。37（五）参与受精作用第三十七页，共59页。38

（六）参与物质运输第三十八页，共59页。39第三十九页，共59页。六、药物对微丝的影响细胞松弛素B（CytochalasinsB）：破坏微丝，结合在微丝末端阻抑肌动蛋白聚合。鬼笔环肽（Phalloidin）：抑制解聚，与微丝有强亲合力，使肌动蛋白纤维稳定。第四十页，共59页。41第三节中间纤维(intermediatefilament)第四十一页，共59页。42中间纤维的结构模式图中间纤维在胞质中形成一网状支架，赋予细胞强大的机械强度，维持细胞的形态坚固和功能，对细胞的生命活动有重要意义。第四十二页，共59页。43

上皮中的角质纤维第四十三页，共59页。44中间纤维一、中间纤维的分子结构二、中间纤维的类型三、中间纤维的组装和动态四、中间纤维在特异性细胞中的表达五、中间纤维的分布和功能第四十四页，共59页。45一、中间纤维的分子结构两端是高度可变的非螺旋头部和尾部杆状结构域，由310个卷曲螺旋残基组成。由3个非螺旋区隔开第四十五页，共59页。46一.中间纤维的分子结构平行且对齐反向平行四聚体（原丝）进一步组装横切面上中间纤维有32个蛋白单体第四十六页，共59页。47二、中间纤维的类型

纤维类型蛋白亚基细胞定位组织来源角蛋白纤维角蛋白，19-22种多肽细胞质上皮细胞波形纤维波形纤维蛋白，一种多肽细胞质间质细胞和中胚层来源的细胞结蛋白纤维结蛋白，一种多肽细胞质肌细胞神经元纤维神经元纤维蛋白，三种多肽细胞质神经元神经胶质纤维胶质纤维酸性蛋白，一种多肽细胞质神经胶质细胞核纤层核纤层蛋白（lamina

、、），细胞核大部分细胞第四十七页，共59页。48胶质纤维酸性蛋白（gliafibrillaryacidicprotein，GFAP）第四十八页，共59页。49三、中间纤维的组装和稳定性helicalarrayoftetramers,madeupof8protofilamentsor16heterodimerstwotetramerspackedtogether第四十九页，共59页。50中等纤维的组装各型IF的蛋白分子，先以平行且相互对齐的方式形成双股超螺旋二聚体(coiled-coildimer)二聚体再以反向平行的方式组装成四聚体(tetromer)，决定了中等纤维无极性。四聚体是中等纤维的基本结构单位，首尾相接形成原纤维。8根原纤维相互缠围拢，形成中等纤维。因此在中等纤维的横断面可见32个蛋白单体。第五十页，共59页。51中间纤维的稳定性

IF的化学组成非常稳定，可以抵抗极端温度、高盐和去垢剂的溶解作用IF蛋白亚单位的磷酸化会对多聚体的组装和动态变化产生很大的影响磷酸化增加神经纤维蛋白的稳定性第五十一页，共59页。52四、中间纤维在特殊细胞中的表达

不同类型的中间纤维严格地分布在不同类型的细胞中,可以根据中间纤维的种类区分:癌:细胞角质蛋白;肌肉瘤:结蛋白；非肌肉瘤：波形纤维蛋白；神经胶质瘤：神经胶质纤维酸性蛋白；第五十二页，共59页。53五、中间纤维的分布和功能(一)中间纤维提供细胞的机械强度作用(二).中间纤维维持细胞和组织完整性的作用(三).中间纤维与DNA复制有关第五十三页，共59页。54在细胞内的网状结构维持细胞器的空间定位增强细胞的机械强度(一)中间纤维提供细胞的机械强度作用第五十四页，共59页。55(二)中间纤维维持细胞和组织完整性的作用

中间纤维结构破坏,细胞连接破裂第五十五页，共59页。56(二)中间纤维维持细胞

和组织完整性的作用遗传性疾病单纯性大泡性表皮松懈症:表达有缺陷的细胞角质蛋白,轻微挤压使基底细胞破坏,出现水疱第五十六页，共59页。核纤层蛋白在其它蛋白的协助下,与染色体结合,