第十章 细胞骨架(Cytoskeleton).ppt

第十章 细胞骨架(Cytoskeleton) 第一节 细胞质骨架 ●微丝(microfilament, MF) 肌动蛋白纤维由肌动蛋白(actin)构成,组成真核细胞中骨架纤维 ●微 管(microtubules,MT） 装配成单管,二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中) ●中间纤维(intermediate filament,IF) 平均直径介于微管和微丝之间,由长的、杆状的蛋白装配 ●细胞骨架结构与功能总结 第二节 细胞核骨架 ●核基质(Nuclear Matrix) ●染色体骨架 ●核纤层(Nuclear Lamina ) 一、微丝(microfilament, MF) 又称肌动蛋白纤维(actin filament), 是指真核 细胞中由肌动蛋白(actin)组成、直径为7nm的骨架纤维。 ●成分 ●装配 ●微丝特异性药物 ●微丝结合蛋白 ●微丝功能 ●肌肉收缩(muscle contraction) 成 分 ●肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分 外观呈哑铃状(花生果), 这种actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为F-actin。 ●肌动蛋白的分子组成 肌动蛋白是一种中等大小的蛋白质, 由375个氨基酸残基组成, 并且是由一个大的、高度保守的基因编码。单体肌动蛋白分子的分子量为43kDa, 其上有三个结合位点：一个是ATP结合位点, 另两个都是与肌动蛋白结合的结合蛋白结合位点。 装 配 ◆MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白单体具有极性, 装配时呈头尾相接, 故微丝具有极性，既正极与负极之别。 ◆体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为正极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于G-actin，在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。 ◆体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于F-actin结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度之间的关系。 ◆ MF动态变化与细胞生理功能变化相适应。在体内, 有些微丝是 永久性的结构, 有些微丝是暂时性的结构。 微丝特异性药物 ◆细胞松弛素(cytochalasins)：可以切断微丝,并结合 在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合,因而导致微丝解聚。 ◆鬼笔环肽(philloidin)：与微丝侧面结合,防止MF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。 微丝结合蛋白 整个骨架系统结构和功能在很大程度上受到 不同的细胞骨架结合蛋白的调节。 ◆ actin单体结合蛋白 这些小分子蛋白与actin单体结合，阻止其添加到 微丝末端，当细胞需要单体时才释放，主要用于actin 装配的调节，如proflin等。 ◆微丝结合蛋白 ◆微丝结合蛋白将微丝组织成以下三种主要形式： ·Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发 现于微绒毛与丝状伪足。 ·Contractile bundle: MF反向平行排列，主要 发现于应力纤维和有丝分裂收缩环。 ·Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝 排列形式，MF相互交错排列。 微丝功能 ◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度 ◆细胞运动 ◆微绒毛(microvillus) ◆应力纤维(stress fiber) ◆参与胞质分裂 ◆肌肉收缩(muscle contraction) 微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作用。 成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关 是肠上皮细胞的指状突起，用以增加肠上皮细胞表面积，以利于营养的快速吸收。 应力纤维（stress fiber）:广泛存在于真核细胞。 成分：肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和?-辅肌动蛋白。介导细胞间或细胞与基质表面的粘着。 (细胞贴壁与粘着斑的形成相关，在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成应力纤维,具有收缩功能)。 收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。 肌肉收缩(muscle contraction) 肌肉可看作一种特别富含细胞骨架的效力非常高的能量转换器，它直接将化学能转变为机械能。 ◆肌肉的细微结构(以骨骼肌为例) ◆肌小节的组成 ◆肌肉收缩系统中的有关蛋白 ◆肌肉收缩的滑动模型 ◆由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程