分子細胞與組織：細胞骨架

1、Framework,Skeleton,細胞骨架 （cytoskeleton）,2,*三類蛋白質(zhì)纖維組成；*網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)系統(tǒng) *高度動態(tài):裝配和去裝配的不斷進行,Topic 1. 什么是細胞骨架？比較三種細胞骨架的結(jié)構(gòu) (10 min),4,中空管狀,細胞骨架的結(jié)構(gòu)和分布,繩狀,絲狀,LM （全部纖維在細胞內(nèi)分布),TM （單根纖維的形態(tài)）,TM （全部纖維的截面）,5,5,細胞骨架的結(jié)構(gòu),“管狀”,“絲狀”,“繩狀”,“可變”,“硬”,“韌”,1.單體？,2.聚合體？,Topic 3. 列出三種細胞骨架的化學成分和組裝的方式 ，理解球形單分子組成線性纖維的方式 (15 min),7,微管蛋白 (t

2、ubulin),-微管蛋白,-微管蛋白,-微管蛋白,細胞骨架的主要化學成分,肌動蛋白 (actin）,各種中間絲蛋白,Vimentin,Lamin等,8,微管（Microtubule)的構(gòu)成,原纖維,微管,微管蛋白 異二聚體,*微管的極性？,1.球狀單體,2.纖維狀聚合體,9,正端,負端,G-肌動蛋白 ( G-actin),微絲(Microfilament)的構(gòu)成,*微絲的極性？,F-肌動蛋白（F-actin）,1.球狀單體,2.纖維狀聚合體,10,中間絲成分與微管、微絲的不同 1.中間絲蛋白只存在于部分細胞，而非全部細胞，在上皮細胞、肌細胞、間質(zhì)細胞、神經(jīng)細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞中存在； 2.成分

3、復雜而非單一的，具有高度的組織特異性； 3.以裝配形式存在，游離單體很少。 。,中間絲的構(gòu)成,1.纖維狀單體,2.纖維狀聚合體,*中間絲 沒有極性,極性？,12,影響骨架的組裝和功能,細胞骨架的化學成分-相關(guān)蛋白,微管相關(guān)蛋白,微絲相關(guān)蛋白,中間絲相關(guān)蛋白,例：微絲相關(guān)蛋白,原肌球蛋白,肌鈣蛋白,肌球蛋白,13,細胞骨架的組裝和去組裝 （assembly and de-assembly),Topic 3-2. 列出三種細胞骨架的化學成分和組裝的方式 ，理解球形單分子組成線性纖維的方式 (15 min),14,每種細胞骨架纖維都是由小的蛋白質(zhì)亞基裝配而成的。 微絲和微管處于裝配和去裝配的動態(tài)過程

4、中。,細胞骨架的組裝有一定的規(guī)律,踏車現(xiàn)象（tread milling),負端: 聚合解聚,正端: 聚合解聚,細胞骨架的組裝有一定的規(guī)律,16,微管的裝配從微管組織中心開始 （microtubule organizing center， MTOC ）,決定微管的極性,微管裝配開始的區(qū)域,-微管蛋白環(huán)狀復合物（TuRC） the -tubulin ring complex,Figure 17-8 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010),MTOC *中心體 *動粒 *纖毛、鞭毛的基體,微管的裝配從微管組織中心開始,18,微管的裝配和動態(tài)不穩(wěn)定性

5、,擴展 （13根原纖維）,延長,成核 nucleation,GTP帽和 動態(tài)不穩(wěn)定性,Rigid “硬“,Dynamic Instability “動態(tài)不穩(wěn)定“,19,微管的裝配(動態(tài)不穩(wěn)定性) Video*1,20,胞質(zhì)微管 （綠色熒光指示微管蛋白）,胞質(zhì)微管聚合， 紡錘體微管解聚,胞質(zhì)微管解聚， 紡錘體微管聚合,分裂期時，微管裝配的劇烈變化,*細胞周期的調(diào)控,細胞間期,細胞分裂期,微絲的裝配與微管類似，也有不同,1.球形單體聚合成纖維,2.纖維成網(wǎng),質(zhì)膜下，受外部信號調(diào)控,微絲的組裝與去組裝,“flexible”, 可變的,1.相對穩(wěn)定,2.沒有極性,中間絲的組裝,“strong rope

6、like”, 韌性的,24,總結(jié)：細胞骨架的構(gòu)成,細胞骨架的功能,Topic 4. 舉例說明微管的功能 (10 min),27,1.微管與細胞形狀、細胞器定位,管狀，“硬”,微管： 紅色,高爾基體：綠,破壞微管聚合藥物添加,正常,28,鞭毛,2.微管構(gòu)成細胞的纖毛和鞭毛,纖毛（TM）,二聯(lián)微管 （鞭毛和纖毛）,單管（主要）,三聯(lián)管（中心粒和基體）,2.微管構(gòu)成中心粒、紡錘體、纖毛和鞭毛,細胞間期和分裂期的中心粒（centrioles),組成：微管，9組三聯(lián)管形式,功能：MTOC的組成成分， 與微管的形成有關(guān)。,中心體Centrosome,微管構(gòu)成中心粒、紡錘體、纖毛和鞭毛,中心體、中心粒復制,

7、中心體（centrosome)和紡錘體（spindle),中心體是紡錘體的兩極,細胞間期,細胞分裂期,2.微管構(gòu)成中心粒、紡錘體、纖毛和鞭毛,細胞分裂期的紡錘體（spindle),組成：3類微管,功能：遺傳物質(zhì)分配裝置,星體微管,動粒微管,極間微管,32,3.微管與細胞分裂-遺傳物質(zhì)的迅速、精確分配,捕捉結(jié)合染色體， 將染色體拉向兩極。,細胞分裂期的紡錘體（spindle),星體微管,動粒微管,極間微管,動粒微管,Rigid “硬“,Dynamic Instability “動態(tài)不穩(wěn)定“,微管負責遺傳物質(zhì)的迅速、精確分配,微管維持細胞形狀、細胞器定位,微管構(gòu)成中心粒、紡錘體、纖毛和鞭毛,微管與

8、細胞內(nèi)物質(zhì)運輸,微管的功能,34,微管與細胞內(nèi)物質(zhì)運輸,管狀，“硬”,運輸什么（cargo)？,如何運輸(how)？ 微管？微管結(jié)合蛋白？,Topic 2. 試分析“微管是細胞內(nèi)的高速公路”的說法 (10 min),36,微管介導的物質(zhì)運輸細胞器,小泡,大分子,微管結(jié)合的馬達蛋白種類指導膜泡轉(zhuǎn)運的方向,正端,負端,動力蛋白,驅(qū)動蛋白,方向性,微管為細胞內(nèi)物質(zhì)運輸提供軌道并指導方向,管狀，“硬”,Video*1,微管為細胞內(nèi)物質(zhì)運輸提供軌道并指導方向,微管軌道動態(tài)變化,管狀，“硬”,“動態(tài)不穩(wěn)定性”,Video*2,Topic 5. 舉例說明微絲的功能 (10 min),40,1.微絲支撐細胞質(zhì)

9、膜,微絨毛（microvillus) 質(zhì)膜凸起+微絲束,腸上皮細胞，支持微絨毛,細胞皮質(zhì),41,微絲支撐細胞質(zhì)膜,參與細胞與細胞之間的連接,小腸上皮細胞，“黏合帶”,42,細胞變形運動 巨噬細胞、白細胞、胚胎發(fā)育期細胞,2.微絲介導細胞運動,微絲的高度可變性,Video*2,43,細胞分裂 胞質(zhì)分裂,細胞分裂末期 收縮環(huán)/縊環(huán),微絲介導細胞運動,分裂溝,微絲的高度可變性,44,對外界信號作出應答，觸發(fā)質(zhì)膜下微絲的結(jié)構(gòu)變化,線狀偽足,片狀偽足,應力纖維,微絲能夠接受信號，介導細胞運動,45,骨骼肌細胞 肌肉收縮,微絲介導細胞運動,微絲的高度可變性,Video*1,粗肌絲,細肌絲,微絲及相互作用蛋

10、白構(gòu)成肌絲，相對滑動介導運動功能,47,參與細胞運動,微絲的主要功能,支撐質(zhì)膜作用,微絲裝配的高度可變性， 感受外界信號、質(zhì)膜下首先啟動,48,與細胞分裂有關(guān)的 快速細胞骨架組裝 微管：紡錘體 微絲：收縮環(huán),紡錘體,收縮環(huán),微管和微絲在細胞分裂中的作用,49,中間絲 （Intermediate Filament）,中間絲的功能與分子特性和結(jié)構(gòu)的關(guān)系,50,中間絲 （Intermediate Filament）,中間絲的功能與分子特性和結(jié)構(gòu)的關(guān)系,微管,微絲,比較,中間絲,“Tough,Strength”,51,1.形成細胞內(nèi)支架、構(gòu)建組織、 提供組織抗拉的強度,細胞內(nèi)角質(zhì)素 （綠色熒光 染色）

11、,角質(zhì)素 網(wǎng)絡缺陷,“Tough,Strength”,52,微絲和中間絲在構(gòu)建組織中的作用,參與細胞與細胞之間的連接,小腸上皮細胞,“橋粒”,“黏合帶”,“Tough,Strength”,53,*胚胎發(fā)育 不同的中間絲蛋白基因先后表達在發(fā)育的不同階段。 *上皮細胞的分化 在上皮細胞分化的不同階段，表達不同的角蛋白。 *決定不同類型細胞的分化 不同類型的中間絲蛋白嚴格地表達在不同類型細胞，作為特征性標志。,2.與細胞分化相關(guān),54,細胞內(nèi)支架、 組織構(gòu)建（細胞連接和組織強度）、 與細胞分化密切相關(guān),中間絲的功能,55,*中間絲最堅韌特性的可能原因： 1.蛋白單體是纖維狀，而非球狀； 2.裝配時平

12、行或側(cè)向成束，而非向一端“延伸”,*中間絲堅韌的特性適應其功能： 1.構(gòu)成纖維網(wǎng)絡的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)， 外：與細胞膜和細胞外基質(zhì)相連 中：與微管、微絲和細胞器相連 內(nèi)：與細胞核膜內(nèi)層相貼 2.提供機械強度，尤其是神經(jīng)細胞、肌肉細胞和上皮細胞,總結(jié),Topic 6. 解釋下面卡通圖中小腸上皮細胞的細胞骨架 (5 min),微管（Microtubule),*化學成分：微管蛋白 *結(jié)構(gòu)和裝配：細長的圓管狀結(jié)構(gòu) *特性：剛性 *參與細胞形態(tài)的維持、某些細胞結(jié)構(gòu)的形成、胞內(nèi)膜性細胞器的定位；胞內(nèi)物質(zhì)運輸；細胞分裂等。,微絲（Microfilament),59,中間絲（Intermediate Filament）,60,微管、微絲、中間絲三種纖維構(gòu)成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),充滿整個細胞質(zhì)空間。,微管：從細胞“中心”發(fā)出 微絲：“細胞膜內(nèi)” 中間絲