细胞的骨架体系.pptxVIP

第1页/共95页细胞的骨架体系第2页/共95页第一节 细胞骨架概述细胞骨架：cytoskeleton，是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系。1924年，在光学显微镜下发现了应力纤维1928年，Klotzoff提出了细胞骨架的原始概念1963年，采用戊二醛常温固定在细胞中发现微管60年代后期，开始了细胞骨架的认识细胞骨架的特点：弥散性、整体性、变动性狭义的细胞骨架：细胞质骨架（微丝、微管、中等纤维）广义的细胞骨架：细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架、细胞外基质第3页/共95页细胞骨架微管微丝中间纤维第4页/共95页细胞骨架的功能作为动态支架，提供结构支撑，决定细胞形状，抵抗细胞变形作为细胞内一种框架结构，定位细胞器，从而决定细胞的极性作为细胞内的高速公路网，指导物质和细胞器在细胞内的运动作为细胞的产力装置，使细胞的迁移行为得以完成作为细胞有丝分裂装置的必需组分，参与细胞分裂的完成作为锚定mRNA并促进其翻译成多肽的位点作为信号转导的成分，参与信号转导第5页/共95页细胞骨架功能第6页/共95页细胞骨架的研究方法荧光显微术--观察细胞骨架及骨架的动态变化将小分子荧光染料与细胞骨架结构的蛋白质亚基共价偶联目的蛋白与荧光蛋白基因构建到同一个表达载体上利用录像显微术和聚焦激光束的离体运动分析基因工程细胞的应用基因敲除第7页/共95页第二节 微管微管：microtubule，是存在于真核细胞中由微管蛋白装配成的长管状细胞器结构，平均外径为24nm，内径15nm，通过其亚单位的装配和去装配能改变其长度。微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。对低温、高压、秋水仙素等药物敏感。细胞内微管呈网状或束状分布，并能与其他蛋白共同装配成纺锤体、基粒、中心粒、鞭毛、纤毛、轴突、神经管等结构，参与细胞形态的维持、细胞运动、细胞分裂。第8页/共95页微管第9页/共95页一、微管的成分、结构及存在形式由α和β两种微管蛋白亚基二聚体为基本单位装配而成微管壁一周有13个αβ二聚体盘绕成第10页/共95页1、微管的成分和结构微管是由13 条原纤维构成的中空管状结构， 直径22~25nm。 每一条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成 微管蛋白二聚体由结构相似的α和β球蛋白构成。 α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换。 β球蛋白也是一种G蛋白，结合的GTP可发生水解，结合的GDP可交换为GTP。第11页/共95页微管的结构和组成秋水仙素或长春碱第12页/共95页2、微管的存在形式微管可装配面单管、二联管（鞭毛、纤毛）、三联管（中心粒、基体）单管：singlet，可随细胞周期发生变化，在低温、Ca2+和秋水仙素作用下容易解聚，属于不稳定微管，如纺锤体二联管和三联管只存在于某些特定的细胞器中，对低温、Ca2+和秋水仙素不敏感，属于稳定微管第13页/共95页二、微管的装配1、体外装配方式---分为3个时期：成核期、延长期、稳定期成核期α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体，αβ二聚体先形成环状核心(ring)，经过侧面增加二聚体而扩展为片状螺旋带，αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维(protofilament)。当螺旋带加宽至13根原纤维时，即合拢形成一段微管。延长期细胞内高浓度的游离微管蛋白使微管聚合速度习快于解聚速度，新的二聚体不断加到微管的端点使之延长。稳定期随着细胞质中游离微管蛋白浓度的下降，达到临界浓度时，微管的聚合与解聚速度达到平衡，微管长度相对恒定。第14页/共95页所有的微管都有确定的极性。 （-）αβ →αβ→ αβ（+）细胞内由微管构成的亚细胞结构也是有极性的。微管的加上和释放主要发生在（+）极，延长主要依靠在（+）极装配GTP微管蛋白低温、高的钙浓度使装配平衡趋向于解聚，另外微管蛋白浓度、最适pH及能量也影响第15页/共95页2、体内装配方式装配和去装配在时间和空间上是高度有序的，间期，相对平衡；分裂期，受细胞周期的控制，前期胞质微管去装配，再装配成纺锤体，末期逆向转变。第16页/共95页3、微管装配的动态调节机制动态调节机制：踏车模型和非稳态动力学模型踏车模型：微管结构具有极性，（+）极的最外端是β，（-）极的最外端是α，二者添加异二聚体的能力不同。初期，游离的微管蛋白二聚体浓度高，在（+）极的添加速度高于（-）极，微管趋于延长，随着游离的微管蛋白二聚体浓度的下降， （+）极的添加速度与（-）极的解聚速度达到平衡，微管长度相对恒定。非稳态动力学模型：动力学不稳定性产生的原因： 微管两端具GTP帽(取决于微管蛋白浓度)，微管将继续组装，反之，形成GDP帽则解聚。第17页/共95页微管装配的非稳态动力学模型第18页/共95页三、微管结合蛋白（MAP）MAP分子至少包含一个结合微管的结构域和一个向外突出的结构域。突出部位伸到微管外与其它细胞组