细胞生物学9章 细胞骨架课件

1、细胞生物学,1,PPT学习交流,姓 名: 张娟 授课章节: 第 9 章 细胞骨架 第10章 细胞核 联系方式: 南U字楼6号楼3层333,2,PPT学习交流,第9章 细胞骨架（Cytoskeleton）,细胞生物与遗传学教研室,3,PPT学习交流,微管、微丝、中间纤维和微梁网格 由蛋白形成的纤维网状结构 细胞各种活动的结构基础。 涉及细胞的：形状支撑、吸收分泌、物质运输、 信息传递、能量转换、免疫行为、 细胞分裂、细胞器分布等 细胞骨架使以上活动具有组织性和方向性。,4,PPT学习交流,细胞骨架三个鲜明的特点： 弥散性 整体性 变动性,5,PPT学习交流,广义的细胞骨架概念包括4部分： 细胞核

2、骨架 细胞质骨架 细胞膜骨架 细胞外基质,6,PPT学习交流,第一节 微管（microtubule）,7,PPT学习交流,一、微管的化学组成,（一）微管蛋白（tubulin） 、两种球状亚单位 、微管蛋白异二聚体是微管的基本单位,异二聚体,微管蛋白 微管蛋白,微管（极性结构）,原丝,8,PPT学习交流,9,PPT学习交流,结合位点：鸟嘌呤核苷酸（GTP） 二价阳离子（Mg2+、Ca2+） 药物（秋水仙碱、长春花碱） 微管工具药：秋水仙碱、长春花碱 可特异性抑制微管聚合,10,PPT学习交流,（二）微管结合蛋白 （microtubule-associate protein,MAP） 1. MAP

3、-1、MAP-2,附在微管壁外侧 调节微管装配,2. （达因）动力蛋白 具ATPase活性 将化学能转换为机械能,3. 微管修饰蛋白（tau蛋白，蛋白） 存在于神经轴突中 加速微管组装,11,PPT学习交流,外形笔直、坚硬中空直管状结构 外径24nm 内径15nm 长短不一 13根原纤维围成一圈 每根原纤维含、两种微管蛋 白交替排列（- ）首尾相接。原纤维单位 间位移，斜向（10-20）盘旋。,二、微管的结构形态,12,PPT学习交流,三、微管的分类,（一）单管（singlet） 13根原纤维 （二）二联管（doublet） 23根原纤维 （三）三联管（triplet） 33根原纤维,13,P

4、PT学习交流,(一)微管的组装过程,四、微管的组装,双环状多聚体 片状多聚体 侧面加合为13条原纤维宽 弯曲合拢为空心圆柱体 短微管延长或短微管连接,14,PPT学习交流,踏车现象：在一定条件下，微管一端发生组装使微管延长， 同时另一端发生去组装使微管缩短。,15,PPT学习交流,(二)微管组装的条件,微管蛋白浓度 温度和PH 离子环境 影响微管组装的药物,16,PPT学习交流,（1）微管蛋白的体外装配 反应液必须具备下列条件： 足够的微管蛋白浓度（和） GTP和适量的Mg2+存在 去除反应液中的Ca2+ 温度保持37，pH 6.9,17,PPT学习交流,（2）微管蛋白的体内装配 还须具备下列

5、条件： 微管组织中心（MTOC） 微管进行组装的区域，发源部位。 如：中心体、鞭毛基体。,18,PPT学习交流,中心体：是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器,19,PPT学习交流,基体：是纤毛和鞭毛的微管组织中心,20,PPT学习交流,（2）微管蛋白的体内装配 还须具备下列条件： 微管组织中心（MTOC） MAPs,蛋白因子,21,PPT学习交流,五、微管的生物学功能,（一）维持细胞形态 如：细胞的伪足 神经细胞的轴突 双凹圆盘状红细胞 血小板的外形,22,PPT学习交流,（二）形态建成运动 如：胚胎发育中的细胞迁移 精细胞的变态成形,23,PPT学习交流,（三）细胞分裂的极性 有丝分裂时染色

6、体移向两级,24,PPT学习交流,（四）物质的循环与运输,微管作为一种“轨道”进行运输 运输分泌颗粒、营养物质、色素颗粒、病毒 颗粒、线粒体等 消耗ATP,25,PPT学习交流,（五）细胞与细胞器运动 鞭毛、纤毛的摆动驱使细胞运动,26,PPT学习交流,六、纤毛和鞭毛的结构与运动,纤毛（cilium）和鞭毛（flagellum） 是细胞基质向细胞表面突起的、能收缩的、 丝状的细胞附件。 基本结构：杆部和基体,27,PPT学习交流,（一）纤毛、鞭毛的杆部,28,PPT学习交流,中央微管 （central singlet） 9对二联管 架桥（bridge） 中央鞘（sheath） 辐条(radia

7、l spoke) 辐条头(spoke head) 内臂(inner arm) 外臂(outer arm) 达因蛋白(dynein) 管间连接丝(nexin蛋白) 轴索(axoneme),29,PPT学习交流,（二）纤毛、鞭毛的基体 纤毛、鞭毛是由基体产生的。 呈“9+0”或“93+0”结构图式,30,PPT学习交流,（三）纤毛、鞭毛的运动机制 “微管滑动假说”（sliding microtubule hypothesis） 1.二联管的滑动过程 分4步：接触、作功、分离、复原,31,PPT学习交流,2.二联管间的滑动转换成弯曲运动,32,PPT学习交流,33,PPT学习交流,二联管间的滑动转换

8、成鞭毛的波浪（螺旋） 式运动和纤毛的节律性摆动。 弯曲运动是连接丝、辐条、中央鞘、中央单管等的共同作用。,34,PPT学习交流,先天性精子不动症： 是一种具ATP酶活性的达因蛋白臂缺失或缺陷 造成的男性不育。,35,PPT学习交流,存在于动物和低等植物细胞中，成对出现 的细胞器。,七、中心粒（centriole）,36,PPT学习交流,光镜下：中心体（centrosome） 由中心粒和中心粒周围物质(pericentriolar material)组成复合结构。 电镜下：中心粒（双心体） 相互垂直的圆柱状小体，呈“9+0”或“93+0”结构图式。,37,PPT学习交流,中心粒周围物质：微管蛋白

9、是微管生成的 真正诱导起点。,38,PPT学习交流,中心粒由微管蛋白库自体组装而成。 相互垂直排列 G1期后稍稍分开 S期复制为前中心粒 G2期子中心粒延长 前期两成熟中心粒分离 前期末，中心粒分开至细胞核对侧（细胞两极）,39,PPT学习交流,40,PPT学习交流,染色体运动机制示意图,41,PPT学习交流,永久性的细胞功能结构：鞭毛、纤毛、中心粒 临时性的细胞功能结构：纺锤丝 分散的微管蛋白的形式,42,PPT学习交流,第二节 微丝（ microfilament ）,43,PPT学习交流,一、微丝（MF）的形态,实心纤维结构，直径5-6nm 肌细胞内微丝稳定 非肌细胞内微丝分稳定和不稳定两

10、种,44,PPT学习交流,Microfilament , MF,45,PPT学习交流,二、微丝的化学组成,1、肌动蛋白 构成微丝的基本成分 球形肌动蛋白（G-actin） 纤维状肌动蛋白（F-actin） 结合位点： 肌球蛋白 ATP（或ADP） 阳离子（K+.Na+.Mg2+或Ca2+）,46,PPT学习交流,3种肌动蛋白：.和 肌动蛋白：肌细胞 .肌动蛋白：在非肌细胞 .肌动蛋白：体外培养的成纤维细胞,47,PPT学习交流,2、微丝（肌动蛋白）结合蛋白 40多种： 肌球蛋白 隔绝蛋白 封端蛋白 截断蛋白等,48,PPT学习交流,各种微丝结合蛋白,隔绝蛋白,去聚合蛋白,膜结合蛋白,封端蛋白,

11、截断蛋白,交联蛋白,集束蛋白,49,PPT学习交流,三、微丝的组装,微丝是由两条球形肌动蛋白单体链呈右手螺 旋盘绕形成的纤维。,50,PPT学习交流,1、组装过程 G-actin聚合为较短的寡聚体 3-4个单体为装配核心 G-actin 附着到寡聚体核心两端（F-actin生长） 成为螺旋纤维,51,PPT学习交流,F-actin向两个相反的方向延长，有“+”级和“”级。,52,PPT学习交流,Treadmilling,+,-,53,PPT学习交流,2、影响组装的因素,肌动蛋白浓度 ATP K+.Na+.Mg2+利于组装 PH7利于组装 Ca2+不利于组装,工具药：细胞松弛素B（抑制聚合） 细

12、胞松弛素D（抑制聚合） 鬼笔环肽（促进聚合）,54,PPT学习交流,四、微丝的功能,1、在肌细胞中的作用（肌肉收缩）,横纹肌由肌细胞组成 横纹肌收缩的基本单位肌原纤维(myofibrils) 肌原纤维的基本单位肌节(sarcomere),55,PPT学习交流,每一肌节含有细肌丝(thin myofibrils)和粗肌丝(thick myofibrils),细肌丝: 肌动蛋白 原肌球蛋白(Tm) 肌钙蛋白(Tn),粗肌丝： 肌球蛋白(myosin),56,PPT学习交流,肌球蛋白,组成 两条重链 四条轻链,结构特点 两个头部 与肌动蛋白结合，水解 ATP 一个尾部 装配成粗肌丝,57,PPT学习

13、交流,肌原纤维TEM照片,58,PPT学习交流,肌肉收缩是粗肌丝与细肌丝相互滑动造成的。,59,PPT学习交流,支撑作用 细胞质流动 变形运动 胞质分裂 胞吞胞吐作用 信息传递,2、在非肌细胞中的作用,60,PPT学习交流,61,PPT学习交流,62,PPT学习交流,63,PPT学习交流,第三节 中间纤维（ intermediate filament,IF ）,64,PPT学习交流,一、形态分布,中空纤维结构 直径10nm 纤维网络,65,PPT学习交流,中间纤维,66,PPT学习交流,二、类型与化学组成,1.角蛋白纤维（keratin） 2.波形蛋白纤维（vimentin） 3.结蛋白纤维（

14、desmin） 4.神经胶质纤维（neuroglial filament） 5.神经丝纤维（neurofilament） 6.核纤层蛋白丝（lamin）,67,PPT学习交流,化学组成： 中间纤维蛋白 中间纤维结合蛋白（IFAPs）,68,PPT学习交流,69,PPT学习交流,* 四聚体是最小稳定单位 * 横截面是32个多肽分子,三、组装,70,PPT学习交流,71,PPT学习交流,两种观点： * 两组双股螺旋各形成四聚体，两个四聚体组成一亚丝；四根亚丝盘绕围成一条中丝； 4 42 424 = 32条 * 八个四聚体围成一条中空管状的中丝 4 48 = 32条,72,PPT学习交流,中间纤维的

15、结构特点： * 32条多肽链围成的空心管状纤维 * 两端对称 * 非极性 * 无特异性药物 * 无踏车现象,73,PPT学习交流,四、功能,* 支持作用 * 核功能 * 物质运输 * 细胞分化 * 细胞连接,74,PPT学习交流,细胞骨架三种成分的比较,75,PPT学习交流,第四节 细胞骨架与医学,1、肿瘤细胞 2、神经退行性病 3、临床应用,76,PPT学习交流,第9章要求： 1、掌握细胞骨架的概念； 2、掌握微管、微丝的组成和功能； 3、熟悉中间纤维的组成和功能。,77,PPT学习交流,第十章 细胞核（nucleus）,细胞生物与遗传学教研室,78,PPT学习交流,最大最重要的细胞器 真核

16、生物进化的重要标志 控制整个细胞的生命活动 细胞负载基因组，DNA复制、RNA转录的中心,79,PPT学习交流,数量： 通常一个，哺乳动物红细胞(0)、肝细胞、 心 肌细胞(1-2)、破骨细胞、骨骼肌细胞(数百)。 形状： 大小： 核质比 间 期：有细胞核 分裂期：无细胞核,80,PPT学习交流,核被膜 染色质 核 仁 核基质,81,PPT学习交流,第1节 核被膜(nuclear membrane),一、核膜结构 不对称双层膜结构 (一)外核膜(outer nuclear membrane) 粗糙坚韧，表面有核糖体，与rER相连,82,PPT学习交流,(二)内核膜(inner nuclear

17、membrane) 光滑平整，有与核纤层蛋白B的结合位点,83,PPT学习交流,(三)核周间隙(perinuclear space) 两层膜之间的间隙，宽20-40nm，充满液态无 定形物质,84,PPT学习交流,(四)核纤层(nuclear lamina) 核纤层蛋白A 核纤层蛋白B 核纤层蛋白C,85,PPT学习交流,1、核纤层蛋白对核膜有支持作用，与核膜的形 状有关 2、核纤层蛋白与核膜的消失与重建有关 分裂前期：核纤层蛋白磷酸化核膜消失 分裂末期：核纤层蛋白去磷酸化核膜重建,86,PPT学习交流,Periperal nuclear lamina (green),87,PPT学习交流,88,PPT学习交流,(五)核孔复合体(nuclear pore complex,NPC) 核孔直径75nm，核孔面积占整个核膜面积的5-15% 复杂可变性结构,89,PPT学习交流,90,PPT学习交流,91,P