[医学]第九章 细胞骨架-.ppt

中国药科大学药理教研室 胡梅 第九章　细胞骨架 中国药科大学药理教研室 胡梅 细胞骨架 细胞骨架（cytoskeleton)是真核细胞中的蛋白纤维网架体系 细胞骨架的主要功能： 结构与支持作用 胞内运输作用 收缩与运动 空间组织 狭义的细胞骨架 　　　　　　　 微丝　　 细胞质骨架　　微管　 　　　　　　　中间丝 形成细胞骨架的三种蛋白丝 广义的细胞骨架 细胞核骨架 细胞质骨架 细胞膜骨架 细胞外基质 微管（microtubule,MT） 中空长管状细胞器结构 外径为24nm 内径15nm 管壁由13根原纤丝合拢后构成 微管蛋白是异二聚体：α-微管蛋白（tubulin)＋β-微管蛋白 以脊椎动物的脑组织最多，占脑总可溶蛋白的10%~20% 哺乳类动物6种形式的α-和β-微管蛋白 α-微管蛋白-GTP 不可交换位点（N位点） β-微管蛋白 组装微管GTP GDP GDP 基质GTP 可交换位点（E位点） Arrangement of protofilaments in singlet, doublet, and triplet microtubules 微管的分布： 单管： 13条原纤维组成，细胞质中大部分微管为单管。 二联管：两根微管组成，分为A管、B管， A管B管共用三根原纤维，主要构成鞭毛、纤毛。 三联管：由A、B、C三根微管组成，A与B、B与C各共用三根纤维，共含33根原纤维，主要构成中心粒。 微管的装配 1.装配过程： α-微管蛋白+β-微管蛋白 8nm的αβ二聚体 原纤维 侧面扩展13根原纤维 微管 延长 微管蛋白和微管达到平衡 2.踏车现象 ?在一定条件下，微管一端发生装配使微管延长，而另一端发生去装配而使微管缩短，实际上是微管正极的装配速度快于微管负极的装配速度，大约快3倍，称踏车现象（tread milling)。当一端组装的速度和另一端解聚的速度相同时，微管的长度保持稳定。 ?α-微管蛋白的负极组装较慢，β-微管蛋白的正极组装较快。 体外微管装配条件 微管蛋白浓度：低于临界浓度，不发生微管聚合； 最适pH：6.9； 离子：弃Ca++，需Mg++； 温度：37℃装配， 0 ℃解聚； GTP的供应。 微管在体外的组装过程分为成核和延伸。 微管聚合的过程有聚合启动潜伏期，随后微管聚合很快，直达到聚合的顶峰水平。 潜伏期的出现是由于微管蛋白亚基较容易聚合增加到已形成的微管上，微管的延长相对容易，而开始组装一个新的微管需要微管成核过程，必须要有成核中心的启动，相对较难。 聚合速度与游离微管蛋白的浓度成正比，聚合速度随时间的推移而下降。 微管的动力学不稳定性（2） 细胞内微管的聚合在成核中心位点（微管组织中心，MTOC）启动，动物细胞的MTOC为中心体。MTOC决定了细胞微管的极性，微管的正端背向MTOC，负端指向MTOC； 微管蛋白在中心体上的聚合 微管的增长与缩短红色箭头：新的微管不断生成兰色箭头：旧的微管不断缩短 微管的动力学不稳定性（3） 每条微管以恒定的速度从中心向外周生长一定时间后，突然快速回缩到中心体。它们可以缩回一部分再继续开始生长，或完全消失被另外的微管取代。微管长度的波动发生在数微米段落的微管上，并涉及数万个微管蛋白参与的聚合与解聚过程。在试管中的纯微管蛋白，也存在聚合与解聚交替出现的现象，微管的这一行为称为动力学不稳定性（dynamic instability)。 每条微管的动力学不稳定性与GTP水解有关。GTP水解可为微管蛋白的聚合/解聚反应提供所需的能量。 GTP水解作用如何控制微管的生长TO 选择性地稳定微管导致细胞产生极性 选择性地稳定微管导致细胞产生极性（图解） 新形成的微管只有在两端均受到保护因而不能解聚时才是稳定的。在细胞中，微管的负端通常由启动微管生长的组织中心加以保护，而正端最初是游离的。 A 一个非极性细胞。从中心发出的微管，生长端指向各个方向，有的则缩回。 B 有的微管偶尔会在质膜特化区遇上能够与微管游离正端结合并使其稳定的蛋白质——加帽蛋白（覆盖蛋白） C 加帽蛋白捕获部分微管生长端，选择性稳定化。另外方向的微管不稳定，缩回。 D 细胞转变为高度极性化的形式。 微管动力学不稳定性的意义 这种随机探索和选择性稳定的方针使得中心体及其他组织中心可以在胞内建立