细胞生物学第七章细胞骨架

细胞生物学第七章细胞骨架第一页，共79页。一个培养细胞的细胞骨架第二页，共79页。第七章细胞骨架

（cytoskeleton

）第一节细胞质骨架第二节细胞核骨架（略）第三页，共79页。第四页，共79页。第一节细胞质骨架一、微管（microtubule）二、微丝（microfilament）三、中间丝（intermediatefilament）四、细胞质骨架与疾病第五页，共79页。第六页，共79页。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。微管网第七页，共79页。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.微管的组装及其调节5.微管的主要功能第八页，共79页。1.微管的形态结构和存在形式第九页，共79页。1.微管的形态结构和存在形式微管的存在形式：单管（质膜下）二联管（鞭毛和纤毛）三联管（中心粒和基体）第十页，共79页。第十一页，共79页。2.微管的化学组成——微管蛋白（1）α-微管蛋白异二聚体（2）β-微管蛋白异二聚体：是微管装配的基本单位。（3）γ-微管蛋白第十二页，共79页。微管结构示意图原纤维第十三页，共79页。（3）γ-微管蛋白γ-微管蛋白环状复合物（theγ-tubulinringcomplex，γTuRC）第十四页，共79页。3.微管结合蛋白（MAP）（microtubuleassociatedprotein）结构：碱性微管结合区域酸性突出区域第十五页，共79页。3.微管结合蛋白（MAP）、功能：*调节微管装配*稳定微管空间结构*参与某些细胞结构的形成*参与胞内物质运输*控制微管定位Tau蛋白MAP1CMAP2+端追踪蛋白MAP1第十六页，共79页。4.微管的组装及其调节：（1）微管的体外装配（2）微管的体内装配（3）微管装配的调节第十七页，共79页。（1）微管的体外装配第十八页，共79页。微管体外装配的过程与踏车现象（1）微管的体外装配第十九页，共79页。（2）微管的体内装配微管组织中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）决定细胞MT的极性第二十页，共79页。（2）微管的体内装配微管的种子成核作用模型第二十一页，共79页。（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：第二十二页，共79页。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第二十三页，共79页。（2）参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成EM下：中心粒由9组三联微管组成LM下：中心粒：centriol中心球：centrosphere中心体的结构微管第二十四页，共79页。中心粒结构模式图电镜下的中心粒由9组三联微管组成第二十五页，共79页。中心体的功能：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第二十六页，共79页。第二十七页，共79页。第二十八页，共79页。第二十九页，共79页。纤毛扫描电镜照片（2）参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成第三十页，共79页。动力蛋白臂动力蛋白臂中央管中央鞘放射辐条质膜连接蛋白A微管B微管外周二联体管

鞭毛和纤毛横切面电镜图象及结构模式图第三十一页，共79页。微管内质网高尔基体中心体细胞核（3）维持细胞内细胞器的定位和分布第三十二页，共79页。单根微管上的双向物质运输驱动蛋白动力蛋白（4）为细胞内物质运输提供轨道双向物质运输第三十三页，共79页。膜泡转运的方向性（4）为细胞内物质运输提供轨道第三十四页，共79页。动力蛋白与细胞器膜的附着（4）为细胞内物质运输提供轨道动力肌动蛋白复合物第三十五页，共79页。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。第三十六页，共79页。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.微丝的组装及其调节5.微丝的主要功能第三十七页，共79页。1.微丝的形态结构又称肌动蛋白丝（actinfilament）第三十八页，共79页。2.微丝的化学组成——肌动蛋白（actin）肌动蛋白单体三维结构肌动蛋白纤维分子模型第三十九页，共79页。3.微丝结合蛋白（microfilament-associatedprotein）

（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白

（2）非肌细胞中的微丝结合蛋白

第四十页，共79页。1）原肌球蛋白（tropomyosin，Tm）2）肌钙蛋白（troponin）3）肌球蛋白Ⅱ（myosinⅡ）（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白第四十一页，共79页。细肌丝的结构的分子结构肌动蛋白肌钙蛋白原肌球蛋白Tn-C（钙结合亚基）Tn-I（抑制亚基）Tn-T（原肌球蛋白结合亚基）（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白第四十二页，共79页。肌球蛋白Ⅱ（myosinⅡ）（1）肌肉收缩系统中的微丝结合蛋白由两条多肽重链和两对轻链组成第四十三页，共79页。肌球蛋白纤维肌球蛋白的组装机制及两极纤维电镜照片第四十四页，共79页。（2）非肌细胞中的微丝结合蛋白

第四十五页，共79页。肌动蛋白纤维的装配（踏车现象）4.微丝的组装及其调节第四十六页，共79页。肌动蛋白的装配第四十七页，共79页。4.微丝的组装及其调节微丝装配的成核作用第四十八页，共79页。第四十九页，共79页。（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.微丝的主要功能第五十页，共79页。（1）支撑作用——形成应力纤维5.微丝的主要功能第五十一页，共79页。（1）支撑作用——支持微绒毛5.微丝的主要功能第五十二页，共79页。细胞变形运动模式图肌动蛋白皮层片状伪足基质回缩非聚合态肌动蛋白的移动＋端肌动蛋白聚合,使伪足向前延伸点接触（2）参与细胞运动——变形运动5.微丝的主要功能变形运动噬中性粒细胞的趋化性第五十三页，共79页。（2）参与细胞运动——胞质分裂5.微丝的主要功能第五十四页，共79页。肌原纤维模式图（2）参与细胞运动——肌肉收缩5.微丝的主要功能第五十五页，共79页。（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球蛋白移动第五十六页，共79页。微棘褶皱5.微丝的主要功能（3）参与胞内信息传递—对外界信号作出应答，触发质膜下微丝的结构变化第五十七页，共79页。三、中间丝（intermediatefilament）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。第五十八页，共79页。三、中间丝（intermediatefilament）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.中间丝的主要功能第五十九页，共79页。中间丝电镜照片1.中间丝的形态结构第六十页，共79页。间期上皮细胞中间丝示意图1.中间丝的形态结构第六十一页，共79页。中间丝蛋白单体的结构模型杆状α-螺旋区头部氨基端尾部羧基端角蛋白波行纤维蛋白神经丝蛋白核纤层含重复区段2.中间丝的化学组成第六十二页，共79页。（1）角蛋白纤维（keratinfilament）

（2）神经元纤维（neurofilament）

（3）波形蛋白样纤维（vimentin-likefilaments）

（4）核纤层蛋白（lamin）

（5）巢蛋白（nestin）

（6）未归类的蛋白质

2.中间丝的化学组成第六十三页，共79页。第六十四页，共79页。3.中间丝结合蛋白（IFAP）（intermediatefilamentassociatedprotein）

（1）丝聚蛋白（filaggrin）（2）网蛋白（plectin）（3）中间丝结合蛋白300（IFAP300）（4）BPAG1第六十五页，共79页。网蛋白中间丝微管抗网蛋白抗体的金颗粒网蛋白：介导中间丝与微管连接

第六十六页，共79页。4.中间丝的组装及其调节二聚体四聚体原丝中间丝中间丝蛋白单体中间丝装配模型第六十七页，共79页。（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.中间丝的功能第六十八页，共79页。1）在细胞内形成一个完整的网状骨架系统2）提供细胞机械强度3）参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接结构的形成5.中间丝的功能（1）细胞的细胞内支架作用第六十九页，共79页。2）提供细胞机械强度第七十页，共79页。3）参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接结构的形成第七十一页，共79页。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.中间丝的功能第七十二页，共79页。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.中间丝的功能第七十三页，共79页。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。

第七十四页，共79页。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α-微管蛋白、β-微管蛋白和γ-微管蛋白以及一些微管结合蛋白。本章小结第七十五页，共79页。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γTuRC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

第七十六页，共79页。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