医学细胞生物学（中山大学）第七章 第七章细胞骨架与细胞的运动.docVIP

细胞骨架与细胞的运动 细胞骨架是指真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系（包括微管，微丝，中间丝） 细胞骨架的功能：①定位细胞的形态②定位细胞器③参与细胞运动④参与物质运输（微管较多）⑤参与细胞活动⑥参与信息传递 细胞的核骨架：主要包括核基质、核纤层和染色体骨架等、与细胞质骨架共同成为广义的细胞骨架 微 管 微管主要存在于细胞质中，控制着膜性细胞器的定位及胞内物质运输。微管还能与其他蛋白质共同装配成纤毛、鞭毛、基体、中心体、纺锤体等结构，参与细胞形态的维持、细胞运动和细胞分裂等 微管蛋白与微管的结构 微管是以微管蛋白α、β异二聚体为基本构件 微管具有极性，其两端的增长速度不同，增长速度快的一端为正端，另一端则为负端 异二聚体 微管原丝 13根原丝构成微管 微管由微管蛋白分子组成。微管蛋白的主要成分为α管蛋白和β管蛋白，约占微管总蛋白含量的80%~95%，微管蛋白家族的第三个成员——γ微管蛋白 微管在细胞中的存在形式：单管、二联管和三联管 单管是细胞质中主要的存在形式，易受低温、钙离子等因素的影响而发生解聚；二联管主要分布与纤毛和鞭毛内；三连管主要分布于中心粒及鞭毛和纤毛的基体中 微管结合蛋白 1.微管结合蛋白——决定不同类型微管的独特属性 2.微管结合蛋白与两个区域组成：①碱性的微管结合区域——明显加速微管的成核作用②酸性的突出区域，以横桥的方式与其他骨架纤维相连接，突出区域的长度决定微管在成束时的间距大小 3.微管结合蛋白主要包括：MAP-1，MAP-2，tau和MAP-4，前三种微管结合蛋白主要存在于神经元中MAP-4在神经元和非神经元细胞中均存在，具有保守性 4.各种MAP的活性主要通过蛋白激酶和磷酸酶控制 5.MAP的功能：（1）调节微管装配（2）增加微管的稳定性和强度（3）在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒 三、微管的装配与动力学 1.微管的装配主要表现为动态不稳定性 2.微管的装配是高度有序的生命过程；微管组装三个时期：成核期（延迟期）——核心形成 聚合期（延长期）——微管延长 稳定期（平衡期）——微管恒定（动态平衡，微管组装（聚合）与去组装（解聚）的速度相等） 微管装配的起始点是微管组织中心 微观组织中心的主要作用是帮助大多数细胞质微管装配过程中的成核。 微管的核心形成是微管组装的限速过程 Γ-微管蛋白影响微管的成核作用，还可能影响微管从中心粒上释放。 中心体是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器 微管的体外装配 微管能进行自我装配。其装配收到微管蛋白浓度、pH和温度的影响。微管不稳定行为的发生需要水解GTP提供能量 体外组装的条件：只要微管蛋白异二聚体达到一定的临界浓度（约为1mg/ml）,在有Mg2+存在（无Ba2+）、适当的pH（pH6.9）和温度（37℃）的缓冲液中 踏车现象是一种动态稳定——微管的总长度不变结合的聚合体使微管位移 微管组织中心：在空间上为微管装配提供始发区域 控制细胞质中微观的数量，位置及方向 包括中心体，纤毛和鞭毛的基体 很多因素影响微管的组装和解聚 造成微管不稳定性的因素由很多，包括GTP浓度、压力、温度、pH、离子浓度、微管蛋白临界浓度、药物等 紫杉醇——阻止微管去组装；秋水仙素——抑制组装 微管的功能 微管构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态 维持细胞形态是微管的基本功能 微管参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成 纤毛和鞭毛的基体由三联管组成，与中心粒相似。基体的中央无微管 微管参与细胞内的物质运输 微管参与细胞内的物质运输的任务主要由微管马达蛋白来完成 马达蛋白是指介导细胞内物质沿细胞骨架运输的物质 目前发现有几十种马达蛋白，可以归属为三大家族：动力蛋白家族、驱动蛋白家族和肌球蛋白家族 驱动蛋白和动力蛋白是以微管作为运行轨道，而肌球蛋白则是以肌动蛋白纤维（微丝）作为运行轨道 驱动蛋白是一类围观激活的ATP酶，可沿微管由负端向正端移动 微管维持细胞内细胞器的定位和分布 微管参与染色体的运动，调节细胞分裂 微管参与细胞内信号传导 第二节 微丝 微丝(microfilament , MF)概述 微丝的成分：微丝又称为肌动蛋白丝(actin filament)，是由肌动蛋白(actin)亚单位组成的螺旋状纤维。 微丝的分布： 在肌肉细胞中占细胞总蛋白的10%，结构稳定，组成了肌细胞的收缩单位。 在非肌肉细胞中占细胞总蛋白的1%~5%，结构通常不稳定。 一、肌动蛋白与微丝的结构 1.肌动蛋白的结构 结构：由375个氨基酸组成的单链多肽； 外观呈哑铃形； 具有阳离子、ATP（或ADP）和肌球蛋白结合位点。 存在方式：球状肌动蛋白（肌动蛋白单体，G-actin）