第七章 细胞骨架与细胞的运动.ppt

1、第七章 细胞骨架与细胞的运动Cytoskeleton,细胞骨架,细胞骨架是在真核细胞发现的蛋白纤维网络。为细胞提供结构的支持，并使细胞器，染色体和细胞自身能直接运动 。 细胞骨架的基本组件有 3种: 微管,微丝和中间丝（纤维） 。,细胞骨架,细胞骨架,第一节 微管,由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空圆柱状结构 存在于细胞质中 控制膜性细胞器定位及细胞内物质运输；参与装配鞭毛、纤毛、中心体、纺锤体等，影响细胞运动、细胞分裂和细胞形态维持,第一节 微管,一、微管蛋白与微管的结构 a,b二聚体构成原纤维 13根原纤维成环 动态合成，具有极性 三种形式的微管,第一节 微管,第一节 微管,二、微管结合蛋

2、白： 与微管表面相结合 参与微管的装配 由碱性的微管结合区域和酸性的突出区域构成 包括MAP-1, MAP-2, tau, MAP-4 分布不同，功能不同,tau and MAP-2 distribution,微管的组装,延迟期,聚合期,稳定期,又称成核期，由、 微管蛋白聚合成寡聚体核心，接着二聚体在其两端和侧面增加使之扩展成片状带，加宽成13根原纤维即构成一段微管。,又称延长期，该期微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延长。,又称平衡期，微管的聚合和解聚速度相等。,微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心体和纤毛的基体，称为微管组织中心（MTOC）。,第一节 微管,1.成核 从位于中心体

3、和纤毛的基体处微管组织中心开始 g-微管蛋白复合体影响成核及微管从中心粒上释放,第一节 微管,第一节 微管,Aster,第一节 微管,MTOC家族： 生长期 G 期 MTOC 中心体 (动态微管) 分裂细胞的 MTOC 有丝分裂纺锤体 (动态微管) 鞭毛和纤毛 MTOC 基体 (永久性结构),第一节 微管,中心体,第一节 微管,2.聚合（延长）： 在体外需要GTP,微管蛋白二聚体，适当的温度,pH和离子浓度环境 GTP帽能稳定结构，促进合成。GDP帽则反之 踏车运动,踏车运动,影响微管聚合与解聚的因素,1.温度：温度超过20利于组装，低于4引起分解。 2.药物：秋水仙素和长春花碱促分解，紫杉酚

4、促组装。 3.离子：Ca2+低时促进组装，高时引起分解。,第一节 微管,影响微管合成的药物 紫杉醇：和微管蛋白紧密结合，加速微管聚合，防止微管解聚，导致微管稳定。 秋水仙素：结合稳定游离的微管蛋白，引起微管解聚。 长春新碱：结合微管蛋白异源二聚体，抑制微管聚合。,第一节 微管,四、微管的功能 1.形成细胞内网状支架，维持细胞形态 2.参与中心粒、纤毛、鞭毛的形成,第一节 微管,3.参与细胞内物质运输 主要由马达蛋白完成，结构类似，消耗ATP运送不同的蛋白和细胞器。 动力蛋白：沿微管正极向负极运送 驱动蛋白：沿微管负极向正极运送 肌球蛋白：沿肌动蛋白运行（微丝）,第一节 微管,4.维持细胞内细胞

5、器的定位和分布 5.参与染色体的运动，调节细胞分裂 6.参与细胞内信号转导,第二节 微丝,一、肌动蛋白与微丝的结构 微丝(F-actin)由肌动蛋白(G-actin)组成 具有极性 比微管更短更细，细胞内常呈聚合体或成束,肌动蛋白(actin), 由375个AA组成, 单体actin分子的分子量为43kDa, 其上有三个结合位点。一个是ATP结合位点, 另两个都是肌动蛋白结合蛋白的结合位点。,第二节 微丝,二、微丝结合蛋白 种类繁多，将微丝组织为不同结构，执行不同功能 1.单体隔离蛋白：结合单体，抑制聚合，调节单体聚合体的平衡 2.交联蛋白:使肌动蛋白纤维形成网络，改变其三维结构 3.末端阻断

6、蛋白:结合在纤维末端，抑制纤维增长 4.纤维切割蛋白：切割纤维，控制长度，增加数量 5.肌动蛋白纤维解聚蛋白：引起纤维解聚 6.膜结合蛋白：链接肌动蛋白纤维与细胞膜，传递收缩引起细胞膜移动,第二节 微丝,三、微丝的装配机制： 1.同样分为成核、聚合和稳定三个阶段 三聚体为稳定核心，聚合时有极性,第二节 微丝,2.踏车模型和非稳态动力学模型 成核作用发生在质膜,ATP是调节微丝组装的动力学不稳定性行为的主要因素。 微丝结合蛋白(ABP)对微丝的组装也具有调控作用。,在含：ATP和Ca2+、低浓度的单价离子(Na+、K+等)溶液中微丝趋向解聚G-actin,在含：Mg2+和高浓度的Na+、K+离子

7、溶液中微丝趋向聚合（G-actinF-actin）。,第二节 微丝,第二节 微丝,3.影响微丝组装的药物 细胞松弛素B：与微丝正端结合，抑制聚合 鬼笔环肽：与聚合的微丝结合，抑制解聚 影响微丝装配动态性的药物对细胞都有毒害，说明微丝功能的发挥依赖于微丝与肌动蛋白单体库间的动态平衡。这种动态平衡受actin单体浓度和微丝结合蛋白的影响。,第二节 微丝,四、微丝的功能 1.构成细胞支架并维持细胞形态,第二节 微丝,2.参与细胞运动 3.参与细胞分裂,第二节 微丝,4.肌肉收缩 5.细胞内物质运输 6.细胞内信号传递,第三节 中间纤维,一、中间纤维的结构和类型 单体种类较多，都包含a-螺旋的杆状区，

8、由4个螺旋区和3个间隔区构成，较为保守。 N端C端高度可变 分子量大小取决于尾部,第三节 中间纤维,第三节 中间纤维,二、中间纤维的装配和调节 1.单体为长丝状的丝状蛋白，具有七位复件，可形成卷曲螺旋二聚体。 2.卷曲螺旋反向平行相连，形成四聚体的无极性结构。 3.加和包裹，形成长纤维。 4.受头部结构域内丝氨酸残基的磷酸化调节。,第三节 中间纤维,三、中间纤维的功能 1.形成完整的网状骨架系统 2.为细胞提供机械强度支持,第三节 中间纤维,3.参与细胞连接 4.参与细胞内信息传递及物质运输 5.维持细胞核膜稳定 6.参与细胞分化,第四节 细胞运动,一、微管与细胞运动 1.鞭毛：规律性波动 2

9、.纤毛：猛烈抽打,第四节 细胞运动,运动机制：微管滑动模型,第四节 细胞运动,二、微丝与细胞运动 1.细胞前缘伸出伪足：肌动蛋白丝在质膜下聚合生长驱使细胞质膜向外突出，形成丝状或片状伪足。,Figure 6-20 Assembly of an actin meshwork pushes forward the leading edge of a lamellipodium.,第四节 细胞运动,2.整合蛋白与细胞外分子结合，也与细胞内肌动蛋白丝结合，提供锚着点 3.肌动蛋白与肌球蛋白相互作用，收缩产生拉力，将细胞拖动向前。,Figure 6-19 Forces generated in the actin-r