细胞生物学之笔记--第7章 细胞骨架及细胞运动.doc

细胞骨架与细胞运动 细胞骨架cytoskeleton==真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系。细菌体内不存在细胞骨架。该体系是高度动态结构，由微管、微丝、中间纤维组成，既分散地存在于细胞中，又相互联系形成一个完整的细胞骨架。作用：①动态网络，支持 ②定位 各种 细胞器 ③引导 胞内物质 运输 ④ 产力结构，负责 细胞运动 ⑤细胞 有丝分裂器 组分。广义的核骨架nucleoskeleton,核纤层nuclear lamina和细胞外基质extracellular matrix 微管 microtubule 微管是真核细胞中普遍存在的细胞骨架成分之一，以脊椎动物的脑组织最多。它是由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中控圆柱状结构，在不同类型细胞中有相似结构。 微管蛋白与微管的结构 尺寸：直径24~26nm 内径15nm壁厚5n。 基本构建：微管蛋白α、β异二聚体，各有一个GTP结合位点 动态性：α-微管蛋白的GTP不进行水解也不交换；β-微管蛋白的GTP可水解成GDP，而此GDP也可换成GTP，这一变换对微管的动态性有重要作用 形成：α、β异二聚体 头尾相接→原纤维；侧面 13条 原纤维 合拢→微管 极性分布走向：微管具有极性，两端增长速度不同；增长快的一端为正端，另一端为负端。微管的极性分布走向跟细胞器定位、物质运输方向有关 三种微管蛋白：微管由三种微管蛋白组成：α管蛋白、β管蛋白 (前二者占微管蛋白总量 80-95%)；γ管蛋白定位于微管组织中心microtubule organizing center, MTOC（对微管的形成、数量、位置、极性、细胞分裂有重要作用） 三种存在形式：真核生物微管有三种存在形式：单管（13）、二联管（23纤毛鞭毛）、三联管（33中心粒、鞭毛和纤毛的基体中） 微管结合蛋白 microtubule associated protein，MAP MAP==与微管结合的辅助蛋白，总是与微管共存，参与微管的装配。在微管蛋白组装成 微管后，结合在微管表面 两个区域：1.碱性的微管结合域，加速微管成核作用；2.酸性的突出区域，以横桥形式跟其它骨架纤维连接，突出区域的长度决定微管成束时间距 的大小 MAPs包括：MAP1、MAP2、MAP4和tau MAP1-2 和 tau只存在于脑组织；MAP-4哺乳动物非神经元、神经元细胞中，在进化上具有保守性。tau只存在于轴突； MAP-2分布于神经元胞体和树突中。 tau 蛋白的高度磷酸化，导致几种致死性退化性神经疾病，包括Alzheimer‘s disease；因为磷酸化的tau不能结合微管，导致神经纤维缠结 功能：①使微管 相互交联 成束，使微管 同其它细胞结构交联，如质膜、微丝和中间丝等②与微管成核点的作用，促进 微管的聚合③与微管壁的结合，提高 微管的稳定性 微管的装配与动力学 动力学性质：大多数微管都是不稳定的，能够很快地组装或去组装。 动态不稳定性dynamic instability 微管的装配主要表象为动态不稳定性，即增长的微管末端有微管蛋白-GTP帽（tubulin-GTP cap），在微管组装期间或组装后GTP被水解成GDP，从而使GDP-微管蛋白称为微管的主要成分。微管蛋白-GTP帽及短小的微管原纤维从微管末端脱落，则微管解聚。 微管的装配过程分为三个时期： 成核期nucleation phase=延迟期lag phase：核心形成→片状带→（13根原纤维）→合拢成微管。核心形成：α和β微管蛋白聚合成短的寡聚体oligmer。片状带：二聚体在其两端和侧面增加使之拓张成片状带。 聚合期polymerization phase=延长期elongation phase：高浓度游离的微管蛋白聚合速度＞ 解聚速度，新的二聚体不断加到微管正端，微管延长，直至游离微管蛋白浓度降低。 稳定期steady state phase=平衡期equilibrium phase：胞质中游离的微管蛋白达到临界浓度，微管的组装（聚合）=去组装（解聚）速度。 微管装配的起始点是微管组织中心 MTOC：微管的聚合从特异性核心形成位点开始，主要是中心体、纤毛的基体，称：微管组织中心 microtubule organizing center, MTOC MTOC作用：帮助微管装配的成核 nucleation 微管从 微管组织中心 开始生长，是微管装配的独特性质 γ-微管蛋白环形复合体(γ-tubulin ring complex, γ-TuRC) 可形成10~13个γ-微管蛋白分子的环形结构(螺旋化排列)，组成一个开放的环状模板，与微管具有相同直径,可刺激微管核心形成，包裹微管负端，阻止微管蛋白渗入，还能影响微管从中心粒上释放。13个γ-tubulin亚基螺旋化排列，组成一个开放的环状模板