THECYTOSKELETON第九章細(xì)胞骨架第1頁(yè)成份：microfilament、microtubule、intemediatefilament。單體非共價(jià)結(jié)合，組成纖維型多聚體。微絲確定細(xì)胞表面特征，使細(xì)胞能夠運(yùn)動(dòng)和收縮。微管確定膜性細(xì)胞器位置和作為運(yùn)輸導(dǎo)軌。中間纖維使細(xì)胞含有張力和抗剪切力。其它骨架成份：核骨架、核纖層、膜骨架、細(xì)胞外基質(zhì)。第2頁(yè)Thethreetypesofprotein第3頁(yè)第一節(jié)微絲又稱(chēng)肌動(dòng)蛋白纖維actinfilament，是由兩條線性排列肌動(dòng)蛋白鏈形成螺旋，形狀如雙線捻成繩子，直徑約7nm。第4頁(yè)Microfilament,MF第5頁(yè)一、結(jié)構(gòu)與裝配依據(jù)等電點(diǎn)分3類(lèi)：α-actin分布于肌細(xì)胞；β-和γ-分布于全部細(xì)胞。單體呈啞鈴形，稱(chēng)G-actin；多聚體稱(chēng)F-actin。結(jié)構(gòu)高度保守，酵母和兔子actin有88%同源性。需要翻譯后修飾，如N-端乙?；蚪M氨酸殘基甲基化。第6頁(yè)微絲裝配條件：ATP、適宜溫度、K+和Mg2+。過(guò)程：2-3個(gè)actin聚集成關(guān)鍵（核化）；ATP-actin分子向關(guān)鍵兩端加合。極性：ATP-actin加到(+)極速度要比加到(-)極速度快5-10倍。踏車(chē)行為：?jiǎn)误w可同時(shí)在(+)端添加，在(-)端分離。第7頁(yè)Treadmilling+-第8頁(yè)細(xì)胞中大多數(shù)微絲結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)組裝和去組裝過(guò)程中，并經(jīng)過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)其功效。細(xì)胞松弛素（cytochalasin）可切斷微絲纖維，并結(jié)合在微絲末端抑制肌動(dòng)蛋白加合到微絲纖維上。鬼筆環(huán)肽（phalloidin）與微絲能夠特異性結(jié)合，使微絲纖維穩(wěn)定而抑制其功效。熒光標(biāo)識(shí)鬼筆環(huán)肽可特異性顯示微絲。第9頁(yè)二、微絲結(jié)合蛋白已知微絲結(jié)合蛋白有100各種，1．核化蛋白：使游離actin核化，開(kāi)始組裝，Arp2．單體隱蔽蛋白：阻止游離actin向纖維添加，thymosin3．封端蛋白：使纖維穩(wěn)定，CapZ4．單體聚合蛋白：將結(jié)合單體安裝到纖維，profilin5．微絲解聚蛋白：cofilin6．交聯(lián)蛋白：fimbrin7．纖維切斷蛋白：gelsolin8．膜結(jié)合蛋白：vinculin第10頁(yè)第11頁(yè)第12頁(yè)第13頁(yè)第14頁(yè)三、肌肉組成由肌原纖維組成，肌原纖維粗肌絲主要成份是肌球蛋白，細(xì)肌絲主要成份是肌動(dòng)蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌肉收縮基本單位是肌小節(jié)（sarcomere）。肌小節(jié)是相鄰兩Z線間單位。主要結(jié)構(gòu)有：A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。H區(qū)：A帶中央色淺部份，此處只有粗肌絲。I帶（明帶）：只含細(xì)肌絲部分。Z線：細(xì)肌絲一端游離，一端附于Z線。第15頁(yè)第16頁(yè)Sarcomere第17頁(yè)（一）肌球蛋白（myosin）屬于馬達(dá)蛋白，多數(shù)趨向微絲（+）極。MyosinII組成粗肌絲。由2重鏈和4輕鏈組成，含有2球形頭和1螺旋化干，頭部有ATP酶活性。MyosinV結(jié)構(gòu)類(lèi)似myosinII，但重鏈有球形尾部。MyosinI由一個(gè)重鏈和兩個(gè)輕鏈組成。在非肌細(xì)胞中，II型參加形成應(yīng)力纖維和胞質(zhì)收縮環(huán)，I、V型結(jié)合在膜上與膜泡運(yùn)輸相關(guān)。第18頁(yè)MyosinIIstructureTwoheavychains,twoessentiallightchains,andtworegulatorylightchainsHeavychainhasheaddomain,neckregion,andtaildomain第19頁(yè)第20頁(yè)（二）原肌球蛋白（tropomyosin.Tm）組成兩條平行纖維，位于肌動(dòng)蛋白雙螺旋溝中，作用是加強(qiáng)和穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白絲，抑制肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白結(jié)合。（三）肌鈣蛋白（troponin,Tn），含三個(gè)亞基，C亞基結(jié)合鈣，T亞基與原肌球蛋白有高度親和力，I亞基抑制肌球蛋白ATP酶活性。第21頁(yè)Tropomyosin,actinandtroponin第22頁(yè)（四）肌肉收縮

①肌球蛋白結(jié)合ATP，引發(fā)頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離；②ATP水解，引發(fā)頭部與肌動(dòng)蛋白弱結(jié)合；第23頁(yè)Myosinmovement(continued)③Pi釋放，頭部與肌動(dòng)蛋白強(qiáng)結(jié)合，頭部向M線方向彎曲，引發(fā)細(xì)肌絲向M線移動(dòng)；④ADP釋放ATP結(jié)合上去，頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離。如此循環(huán)第24頁(yè)四、微絲功效微絲除參加形成肌原纖維外還含有以下功效：1．形成應(yīng)力纖維（stressfiber）：結(jié)構(gòu)類(lèi)似肌原纖維，使細(xì)胞含有抗剪切力。第25頁(yè)培養(yǎng)上皮細(xì)胞中應(yīng)力纖維（微絲紅色、微管綠色）

第26頁(yè)2．形成微絨毛。3．細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)。第27頁(yè)4.胞質(zhì)分裂；5.頂體反應(yīng)（海膽）；6.其它功效：抑制微絲藥品（細(xì)胞松弛素）可增強(qiáng)膜流動(dòng)、破壞胞質(zhì)環(huán)流。第28頁(yè)第二節(jié)微管微管在胞質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，作為運(yùn)輸路軌并起支撐作用。微管是由微管蛋白組成管狀結(jié)構(gòu)，對(duì)低溫、高壓和秋水仙素敏感。第29頁(yè)Afluorescentlystainedimageofculturedepithelialcellsshowingthenucleus(yellow)andmicrotubules(red)第30頁(yè)Microtubule,MT第31頁(yè)一、分子結(jié)構(gòu)13條原纖維組成中空管狀結(jié)構(gòu)，直徑22~25nm。每條原纖維由微管蛋白二聚體線性排列而成。二聚體由結(jié)構(gòu)相同α和β球蛋白組成，均可結(jié)合GTP。α球蛋白結(jié)合GTP從不發(fā)生水解或交換。β球蛋白也是一個(gè)G蛋白，結(jié)合GTP可發(fā)生水解，結(jié)合GDP可交換為GTP。第32頁(yè)E-siteN-site第33頁(yè)含有極性，(+)極生長(zhǎng)速度快，(-)極生長(zhǎng)速度慢。(+)極最外端是β球蛋白，(-)極是α球蛋白?？尚纬煞€(wěn)定結(jié)構(gòu)，如軸突、纖毛、鞭毛。是微管結(jié)合蛋白作用和酶修飾原因。大多數(shù)微管處于動(dòng)態(tài)組裝和去組裝狀態(tài)（如紡錘體），含有踏車(chē)行為。秋水仙素、長(zhǎng)春花堿抑制微管裝配。紫杉酚能促進(jìn)微管裝配,并使已形成微管穩(wěn)定。第34頁(yè)ThefunctionofGTP-tubulincapGTPhydrolysisisnotrequiredformicrotubuleassembly，WHY？第35頁(yè)Antimitosisdrugs第36頁(yè)二、微管結(jié)合蛋白

microtubuleassociatedproteinsMAPsMAP分子包含一個(gè)結(jié)合微管結(jié)構(gòu)域和一個(gè)向外突出結(jié)構(gòu)域?？膳c其它細(xì)胞組分（如微管束、中間纖維、質(zhì)膜）結(jié)合。主要功效：①促進(jìn)微管組裝。②增加微管穩(wěn)定性。③促進(jìn)微管聚集成束。第37頁(yè)三、微管組織中心

microtubuleorganizingcenter,MTOCs是微管進(jìn)行組裝區(qū)域，都含有γ微管球蛋白，如：中心體、鞭毛基體。第38頁(yè)中心體由兩個(gè)相互垂直中心粒組成。周?chē)菬o(wú)定形物質(zhì)，叫做外中心粒物質(zhì)（PCM）。中心粒由9組3聯(lián)微管組成，含有召集PCM作用。MTOC處微管蛋白以環(huán)狀γ球蛋白復(fù)合體為模板核化、先組裝出（-）極，然后開(kāi)始生長(zhǎng)。提純微管，在微酸性環(huán)境，適宜溫度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+條件下能自發(fā)組裝成11條原纖維微管。第39頁(yè)第40頁(yè)TheOrientationofMicrotubulesinaCell第41頁(yè)五、微管功效1.支架作用第42頁(yè)2.細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸是胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸路軌。包括2類(lèi)馬達(dá)蛋白：kinesin、dyenin，需ATP供能。Kinesin發(fā)覺(jué)于1985年，由兩條輕鏈和兩條重鏈組成，向微管（+）極運(yùn)輸小泡。Kinesinwalkalongmicrotubuletowardsplusend第43頁(yè)Dynein發(fā)覺(jué)于1963年。由兩條相同重鏈和種類(lèi)繁多輕鏈以及結(jié)合蛋白組成。作用：推進(jìn)染色體分離、驅(qū)動(dòng)鞭毛運(yùn)動(dòng)、向著微管（-）極運(yùn)輸小泡。第44頁(yè)3.形成紡錘體。第45頁(yè)第46頁(yè)4.形成鞭毛和纖毛結(jié)構(gòu)：由基體和鞭桿兩部分組成；鞭毛中微管為9+2結(jié)構(gòu)；二聯(lián)微管A管由13條原纖維組成，B管由10條原纖維組成；A管向相鄰B管伸出兩條動(dòng)力蛋白臂，并向鞭毛中央發(fā)出一條輻；基體微管組成為9+0。運(yùn)動(dòng)原理：動(dòng)力蛋白臂dynein水解ATP作功，使相鄰二聯(lián)微管相互滑動(dòng)。第47頁(yè)第48頁(yè)第49頁(yè)第50頁(yè)第三節(jié)中間纖維直徑10nm左右，介于微絲和微管之間，故名。IF是最穩(wěn)定細(xì)胞骨架成份，主要起支撐作用。IF在細(xì)胞中圍繞著細(xì)胞核分布，成束成網(wǎng)，并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié)。第51頁(yè)intermediatefilaments，IF第52頁(yè)第53頁(yè)Keratinfilamentsofepithelialcellsaretightlyanchoredtotheplasmamembranesatdesmosmesandhemidesmosomes第54頁(yè)一、類(lèi)型分5類(lèi)：角蛋白、結(jié)蛋白、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白、波形纖維蛋白、神經(jīng)纖絲蛋白。含有組織特異性，不一樣類(lèi)型細(xì)胞含有不一樣IF。通常一個(gè)細(xì)胞含有一個(gè)IF，少數(shù)含2種以上。腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細(xì)胞IF。第55頁(yè)（一）角蛋白keratin表皮細(xì)胞特有，分α和β兩類(lèi)，β型存在于細(xì)胞中，α型組成頭發(fā)、指甲。單體分為：酸性角蛋白（I型）、中性或堿性角蛋白（II型）。經(jīng)過(guò)二者異二聚體形成角蛋白纖維。（二）結(jié)蛋白desmin又稱(chēng)骨骼蛋白skeletin，存在于肌肉細(xì)胞中，主要功效是使肌纖維連在一起。第56頁(yè)（三）膠質(zhì)原纖維酸性蛋白glialfibrillaryacidicprotein，存在于星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和許旺細(xì)胞。起支撐作用。（四）波形纖維蛋白vimentin，存在于間充質(zhì)細(xì)胞及中胚層起源細(xì)胞中。（五）神經(jīng)纖絲蛋白neurofilamentprotein，是由三種分子量不一樣多肽組成異聚體，功效是提供彈性使神經(jīng)纖維易于伸展和預(yù)防斷裂。第57頁(yè)二、結(jié)構(gòu)與裝配（一）結(jié)構(gòu)由螺旋化桿狀區(qū)、球形頭部（N端）和尾部（C端）組成。桿狀區(qū)高度保守，由螺旋1和螺旋2組成，每個(gè)螺旋區(qū)分為A、B兩個(gè)亞區(qū)。第58頁(yè)intemediatefilaments，IF第59頁(yè)（二）IF裝配過(guò)程：①兩個(gè)單體形