細(xì)胞骨架與細(xì)胞運(yùn)動

1、1. 細(xì)胞骨架(cytoskeleton)細(xì)胞骨架是細(xì)胞內(nèi)以蛋白質(zhì)纖維為主要成分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由主要的三類蛋白纖維(filamemt)構(gòu)成，包括微管、肌動蛋白纖維和中間纖維。各種纖絲都是由上千個亞基組裝成不分支的線性結(jié)構(gòu)，有時交叉貫穿在整個細(xì)胞之中。微管主要分布在核周圍, 并呈放射狀向胞質(zhì)四周擴(kuò)散。肌動蛋白纖維主要分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)。而中間纖維則分布在整個細(xì)胞中。雖然各種蛋白纖維在細(xì)胞內(nèi)具有相應(yīng)的位置，但不是絕對的。細(xì)胞骨架對于維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性，以及在細(xì)胞運(yùn)動、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞和細(xì)胞分化等一系列方面起重要作用。 2. 微管(microtubule)微管

2、是直徑為24-26nm的中空圓柱體。外徑平均為24nm, 內(nèi)徑為15nm。微管壁大約厚5nm，微管通常是直的, 但有時也呈弧形。細(xì)胞內(nèi)微管呈網(wǎng)狀和束狀分布, 并能與其他蛋白共同組裝成紡錘體、基粒、中心粒、纖毛、鞭毛、軸突、神經(jīng)管等結(jié)構(gòu)。微管是由微管蛋白異源二聚體為基本構(gòu)件, 螺旋盤繞形成微管的壁。在每根微管中微管蛋白二聚體頭尾相接, 形成細(xì)長的原纖維(protofilament), 13條這樣的原纖維縱向排列組成微管的壁。 3. 微管蛋白(tubulin)組成微管的蛋白質(zhì)稱為微管蛋白。微管蛋白是球形分子, 有兩種類型:微管蛋白(-tubulin)和微管蛋白(-tubulin), 這兩

3、種微管蛋白具有相似的三維結(jié)構(gòu), 能夠緊密地結(jié)合成二聚體, 作為微管組裝的亞基。亞基由450個氨基酸組成, 亞基是由455個氨基酸組成, 它們的分子量約55kDa。這兩種亞基有3540%的氨基酸序列同源, 表明編碼它們的基因可能是由同一原始祖先演變而來。另外, 這兩種微管蛋白與細(xì)菌中一種叫作FysZ的GTPase(分子量為40kDa)同源, 這種酶具有和微管蛋白相似的功能, 能夠聚合并且參與細(xì)胞分裂。和微管蛋白的亞基都是直徑為4nm的球形分子，它們組成的異源二聚體的長度為8nm。和微管蛋白各有一個GTP結(jié)合位點(diǎn), 位于亞基上的GTP結(jié)合位點(diǎn), 是不可逆的結(jié)合位點(diǎn)，結(jié)合上去的GTP不能被水解，也不

4、能被GDP替換。位于亞基上的GTP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合GTP后能夠被水解成GDP，所以這個位點(diǎn)又稱為可交換的位點(diǎn)(exchangeable site,E位點(diǎn))。還有一種微管蛋白,即微管蛋白,不是微管的組成成分, 但是參與微管的組裝。 4. 單管(singlet)是以單支存在的微管,大部分細(xì)胞質(zhì)微管是單管微管, 它在低溫、Ca2+ 和秋水仙素作用下容易解聚, 屬于不穩(wěn)定微管。雖然絕大多數(shù)單管是由13根原纖維組成的一個管狀結(jié)構(gòu)，在極少數(shù)情況下，也有由11根或15根原纖維組成的微管, 如線蟲神經(jīng)節(jié)微管就是由11或15條原纖維組成。 5. 二聯(lián)管(doublet)常見于特化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。二聯(lián)

5、管是構(gòu)成纖毛和鞭毛的周圍小管, 是運(yùn)動類型的微管, 它對低溫、Ca2+和秋水仙素都比較穩(wěn)定。組成二聯(lián)管的單管分別稱為A管和B管，其中A管是由13根原纖維組成，B管是由10根原纖維組成，所以二聯(lián)管是由兩個單管融合而成的，一個二聯(lián)管只有23根原纖維。 6. 三聯(lián)管(triplet)見于中心粒(centrioles)和基體(basal bodies)，由A、B、C三個單管組成，A管由13根原纖維組成，B管和C管都是10根原纖維，所以一個三聯(lián)管共有33根原纖維。三聯(lián)管對于低溫、Ca2+和秋水仙素的作用是穩(wěn)定的。 7. 微管組織中心(microtubule organizing ce

6、nters, MTOC)存在于細(xì)胞質(zhì)中決定微管在生理狀態(tài)或?qū)嶒?yàn)處理解聚后重新組裝的結(jié)構(gòu)叫微管組織中心。在多數(shù)情況下MTOC有一對中心粒和一個中心體, 但是某些表皮細(xì)胞和新受精的卵細(xì)胞，有很多MTOCs,它們看起來并不像中心體。MTOC的主要作用是幫助大多數(shù)細(xì)胞質(zhì)微管組裝過程中的成核反應(yīng)，微管從MTOC開始生長，這是細(xì)胞質(zhì)微管組裝的一個獨(dú)特的性質(zhì)，即細(xì)胞質(zhì)微管的組裝受統(tǒng)一的功能位點(diǎn)控制。MTOCs不僅為微管提供了生長的起點(diǎn)，而且還決定了微管的方向性?？拷麺TOCs的一端由于生長慢而稱之為負(fù)端(minus end), 遠(yuǎn)離MTOCs一端的微管生長速度快, 被稱為正端(plus end), 所以(+

7、)端指向細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，常?？拷?xì)胞質(zhì)膜。在有絲分裂的極性細(xì)胞中，紡錘體微管的(-)端指向一極，而(+)端指向中心，通常是紡錘體的(+)端同染色體接觸。 8. 中心體(centrosome)中心體是動物細(xì)胞中決定微管形成的一種細(xì)胞器, 包括中心粒和中心粒周質(zhì)基質(zhì)(pericentriolar matrix)。在細(xì)胞間期, 位于細(xì)胞核的附近, 在有絲分裂期, 位于紡錘體的兩極。 9. 中心粒(centrioles)是中心體的主要結(jié)構(gòu), 成對存在, 即一個中心體含有一對中心粒，且互相垂直形成"L"形排列。中心粒直徑為0.2m. 長為0.4m，是中空的短圓柱狀結(jié)構(gòu)

8、。圓柱的壁由9組間距均勻的三聯(lián)管組成, 三聯(lián)管是由3個微管組成, 每個微管包埋在致密的基質(zhì)中。組成三聯(lián)管的3個微管分別稱A、B、C纖維, A管伸出兩個短臂, 一個伸向中心粒的中央, 另一個反方向連到下一個三聯(lián)管的C纖維, 9組三聯(lián)管串聯(lián)在一起, 形成一個由短臂連起來的齒輪狀環(huán)形結(jié)構(gòu)。 10. 基體(basal body)基體是纖毛和鞭毛的微管組織中心，不過基體只含有一個中心粒而不是一對中心粒?；w又稱動質(zhì)體(kinetosome),負(fù)責(zé)鞭毛和纖毛的合成。 11. 微管蛋白( tubulin) 微管蛋白是存于中心體的另一種微管蛋白, 微管蛋白對微管的形成具有重要作用。通過遺傳

9、學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)-微管蛋白通過與-微管蛋白的相互作用幫助微管的成核反應(yīng)(nucleation)。即在微管的組裝中微管蛋白先形成一個圓或形成鉤環(huán)結(jié)構(gòu), 微管蛋白的這種結(jié)構(gòu)可指導(dǎo)微管蛋白二聚體結(jié)合上去并進(jìn)行微管的組裝。 細(xì)胞中的微管蛋白大約有80%是一種25S復(fù)合體的一部分, 這種復(fù)合體被稱為微管蛋白環(huán)狀復(fù)合體(-tubulin ring complex, -TuRC), 因?yàn)樵陔娮语@微鏡下觀察似一個環(huán)。體外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明微管蛋白在微管的組裝中起關(guān)鍵作用。 12. 成核反應(yīng)(nucleation)在細(xì)胞骨架纖維的組裝過程中, 構(gòu)成骨架的基本構(gòu)件(如微管蛋白、肌動蛋白)在一定的調(diào)節(jié)下形成一個核

10、心, 這一核心具有指導(dǎo)進(jìn)一步裝配的作用。 13. 秋水仙素(colchicine) 秋水仙素是一種生物堿, 能夠與微管特異性結(jié)合。秋水仙素結(jié)合到未聚合的微管蛋白二聚體上。在每一個二聚體上有一個與秋水仙素高親和結(jié)合位點(diǎn)和一個低親和的結(jié)合位點(diǎn), 后一個結(jié)合位點(diǎn)在秋水仙素濃度較低的情況下可能沒有作用。從機(jī)理上看, 秋水仙素同二聚體的結(jié)合, 形成的復(fù)合物可以阻止微管的成核反應(yīng)。秋水仙素和微管蛋白二聚體復(fù)合物加到微管的正負(fù)兩端, 可阻止其它微管蛋白二聚體的加入或丟失。所以秋水仙素定位到微管的末端, 改變了微管組裝和去組裝穩(wěn)定狀態(tài)的平衡, 其結(jié)果破壞了微管的動態(tài)性質(zhì)。 不同濃度的秋水仙素對微管的

11、影響不同。用高濃度的秋水仙素處理細(xì)胞時, 細(xì)胞內(nèi)的微管全部解聚, 但是用低濃度的秋水仙素處理動物和植物細(xì)胞, 微管保持穩(wěn)定, 并將細(xì)胞阻斷在中期。將這種處理的細(xì)胞用無秋水仙素的溶液洗滌之后, 細(xì)胞的分裂功能恢復(fù)正常, 這對于獲得同步化的細(xì)胞非常有用。 14. 紫杉醇(taxol)紫杉醇是紅豆杉屬植物中的一種復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物, 也是目前所了解的惟一一種可以促進(jìn)微管聚合和穩(wěn)定已聚合微管的藥物。同位素示蹤表明, 紫杉醇只結(jié)合到聚合的微管上, 不與未聚合的微管蛋白二聚體反應(yīng)。細(xì)胞接觸紫杉醇后會在細(xì)胞內(nèi)積累大量的微管，這些微管的積累干擾了細(xì)胞的各種功能,特別是使細(xì)胞分裂停止于有絲分裂期，阻斷

12、了細(xì)胞的正常分裂。 15. 踏車現(xiàn)象(treadmilling) 又稱輪回,是微管組裝后處于動態(tài)平衡的一種現(xiàn)象。微管的兩端都可以加上二聚體, 或釋放二聚體。但在"+"端, 由于結(jié)合有GTP帽結(jié)構(gòu)的存在, 同二聚體的親和力高, 所以, 新結(jié)合上去的比釋放出來的快。但在"-"端, 由于GTP已水解成GDP, 同二聚體的親和力低, 釋放出來的二聚體比結(jié)合上的快, 這樣,"+"端生長得快, "-"端生長得慢, 結(jié)合上二聚體的GTP又不斷水解, 向"-"端推移。如果(+)端結(jié)合上去的與(-)端釋

13、放出來的速度相同，就會形成輪回現(xiàn)象，即微管的總長度不變，但結(jié)合上的二聚體從(+)端不斷向(-)端推移, 最后到達(dá)負(fù)端。造成這一現(xiàn)象的原因除了GTP水解之外，另一個原因是反應(yīng)系統(tǒng)中游離蛋白的濃度。當(dāng)(+)端的游離微管蛋白二聚體的濃度高于臨界濃度，而(-)端游離微管蛋白二聚體的濃度低于臨界濃度就會發(fā)生踏車現(xiàn)象。踏車現(xiàn)象實(shí)際上是一種動態(tài)穩(wěn)定現(xiàn)象。 16. 臨界濃度(critical concentration)所謂微管蛋白二聚體的臨界濃度就是微管進(jìn)行組裝和去組裝的轉(zhuǎn)換濃度濃度,高于此濃度進(jìn)行組裝, 低于此濃度進(jìn)行去組裝。因?yàn)槲⒐苁莿討B(tài)結(jié)構(gòu), 細(xì)胞中存在大量的微管蛋白二聚體, 其濃度也是處于

14、不斷的變化之中。由于微管蛋白二聚體的兩個亞基都能結(jié)合GTP, 所以有兩種形式的微管蛋白二聚體, 一種是剛從微管中脫下的, 這種微管蛋白二聚體是GTP-GDP型, 另外一些微管蛋白二聚體的兩個亞基都結(jié)合有GTP, 是GTP-GTP型。所謂正端的微管蛋白二聚體的臨界濃度是指達(dá)到組裝的最低濃度。  17. 微管結(jié)合蛋白(microtubule-associated proteins, MAPs)與微管特異地結(jié)合在一起, 對微管的功能起輔助作用的蛋白質(zhì)稱為微管結(jié)合蛋白, 在微管結(jié)構(gòu)中約占1015%。一類主要的MAPs家族叫作裝配MAPs(assembly MAPs), 作用是將微管在胞質(zhì)溶膠

15、中進(jìn)行交聯(lián)。這些MAPs的結(jié)構(gòu)中具有兩個結(jié)構(gòu)域, 一個是堿性的微管蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域, 另一個是酸性的外伸的結(jié)構(gòu)域。根據(jù)序列特點(diǎn), 將MAPs分成兩個主要的類型:型和型(還有其他類型)。MAP1A和MAP1B含有幾個重復(fù)的氨基酸序列:Lys-Lys-Glu-X,作為同帶負(fù)電的微管蛋白結(jié)合的位點(diǎn)。這些位點(diǎn)可中和微管中微管蛋白間的電荷, 維持聚合體的穩(wěn)定。型MAP包括MAP2、MAP4、Tau。這些蛋白有幾個與微管蛋白結(jié)合的18氨基酸重復(fù)序列。MAPs具有多方面的功能使微管相互交聯(lián)形成束狀結(jié)構(gòu)，也可以使微管同其它細(xì)胞結(jié)構(gòu)交聯(lián)。通過與微管成核點(diǎn)的作用促進(jìn)微管的聚合。在細(xì)胞內(nèi)沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡和顆粒，因?yàn)橐恍?/p>

16、分子馬達(dá)能夠同微管結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞的物質(zhì)。提高微管的穩(wěn)定性由于MAPs同微管壁的結(jié)合，自然就改變了微管組裝和解聚的動力學(xué)。MAPs同微管的結(jié)合能夠控制微管的長度防止微管的解聚。由此可見, 微管結(jié)合蛋白擴(kuò)展了微管蛋白的生化功能。 18. 分子發(fā)動機(jī)(molecular motor)將細(xì)胞內(nèi)利用ATP供能,產(chǎn)生推動力，進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸或細(xì)胞運(yùn)動的蛋白質(zhì)分子稱為分子發(fā)動機(jī)或發(fā)動機(jī)蛋白(motor proteins)。至今所發(fā)現(xiàn)的分子發(fā)動機(jī)可分為三個不同的家族肌球蛋白(myosins)家族、驅(qū)動蛋白(kinesins)家族、動力蛋白(dyneins)家族。驅(qū)動蛋白和動力蛋白是以微管作為運(yùn)行的

17、軌道，而肌球蛋白則是以肌動蛋白纖維作為運(yùn)行的軌道。尚不知道有以中間纖維為運(yùn)行軌道的發(fā)動機(jī)分子。細(xì)胞骨架的發(fā)動機(jī)分子是機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)化器，它將化學(xué)能(ATP)轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，以此運(yùn)送細(xì)胞內(nèi)的貨物，包括各種類型的小泡、線粒體、溶酶體、染色體、其它的細(xì)胞骨架纖維等。 19. 驅(qū)動蛋白(kinesins)驅(qū)動蛋白是1985年從魷魚的軸質(zhì)(axonplasm)中分離的一種發(fā)動機(jī)蛋白。驅(qū)動蛋白是一個大的復(fù)合蛋白，由幾個不同的結(jié)構(gòu)域組成, 包括兩條重鏈和一條輕鏈, 總分子量為380kDa。它有一對球形的頭，是產(chǎn)生動力的“電機(jī)”; 還有一個扇形的尾，是貨物結(jié)合部位。 體外實(shí)驗(yàn)證明驅(qū)動蛋白的運(yùn)輸具有方向性，

18、從微管的(-)端移向微管的(+)端，是正端走向的微管發(fā)動機(jī)(plus end-directed microtublar motor)。 20. 細(xì)胞質(zhì)動力蛋白(cytoplasmic dyneins)細(xì)胞質(zhì)動力蛋白是一個巨大的分子，分子量超過10萬道爾頓，由910個多肽鏈組成。它有兩個大的球形的頭部，是生成力的部位。它在細(xì)胞中至少有兩個功能第一是有絲分裂中染色體運(yùn)動的力的來源；第二是作為負(fù)端微管走向的發(fā)動機(jī)，擔(dān)負(fù)小泡和各種膜結(jié)合細(xì)胞器的運(yùn)輸任務(wù)。在神經(jīng)細(xì)胞中, 細(xì)胞質(zhì)膜動力蛋白參與將細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器向神經(jīng)節(jié)的細(xì)胞體運(yùn)輸。在成纖維細(xì)胞中, 細(xì)胞質(zhì)膜動力蛋白負(fù)責(zé)將細(xì)胞器, 包括高爾基體小泡、

19、溶酶體和內(nèi)體等向細(xì)胞中心運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)。體外分析表明，細(xì)胞質(zhì)動力蛋白在微管上移動的方向與驅(qū)動蛋白相反，從正端移向負(fù)端。 21. 軸突運(yùn)輸(axonal transport)在神經(jīng)元細(xì)胞中, 軸突末端到細(xì)胞體的距離很長, 并且軸突末梢要釋放大量的神經(jīng)遞質(zhì), 所以神經(jīng)元必須不斷供給大量的物質(zhì), 包括蛋白質(zhì)、膜, 以補(bǔ)充因軸突部位的胞吐而喪失的成分。由于核糖體只存在于神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞體和樹突中, 在軸突和軸突末梢沒有蛋白質(zhì)的合成, 所以蛋白質(zhì)和膜必須在細(xì)胞體中合成, 然后運(yùn)輸?shù)捷S突, 這就是軸突運(yùn)輸。軸突中以微管為基礎(chǔ)的運(yùn)輸有兩種方式順向運(yùn)輸和逆向運(yùn)輸。 22. 纖毛動力蛋白(cili

20、ary dynein)纖毛動力蛋白是一種多頭的蛋白。在電子顯微鏡下觀察，纖毛動力蛋白像是具有23個頭的一束花，每一支花都是由一個大的球形結(jié)構(gòu)域和一個小的球形結(jié)構(gòu)域組成，中間通過一個小的桿部同基部相連。纖毛動力蛋白的基部同A管相連，而頭部同相鄰的 B 管相連。 頭部具有ATP結(jié)合位點(diǎn)，能夠水解ATP。 23. 微絲(microfilament)微絲又稱肌動蛋白纖維(actin filament)，由肌動蛋白組成的、直徑為8nm的纖維。微絲是雙股肌動蛋白絲以螺旋的形式組成的纖維, 兩股肌動蛋白絲是同方向的。肌動蛋白纖維也是一種極性分子, 具有兩個不同的末端，一個是正端，另一個是負(fù)端。微絲

21、首先發(fā)現(xiàn)于肌細(xì)胞中, 在橫紋肌和心肌細(xì)胞中肌動蛋白成束排列組成肌原纖維, 具有收縮功能。微絲也廣泛存在于非肌細(xì)胞中。在細(xì)胞周期的不同階段或細(xì)胞流動時, 它們的形態(tài)、分布可以發(fā)生變化。因此,非肌細(xì)胞的微絲同胞質(zhì)微管一樣, 在大多數(shù)情況下是一種動態(tài)結(jié)構(gòu), 以不同的結(jié)構(gòu)形式來適應(yīng)細(xì)胞活動的需要。 24. 肌動蛋白(actin)肌動蛋白是微絲的結(jié)構(gòu)蛋白, 以兩種形式存在, 即單體和多聚體。單體的肌動蛋白是由一條多肽鏈構(gòu)成的球形分子, 又稱球狀肌動蛋白(globular actin, G-actin),外形類似花生果。肌動蛋白的多聚體形成肌動蛋白絲, 稱為纖維狀肌動蛋白(fibros acti

22、n, F-actin)。在電子顯微鏡下, F-肌動蛋白呈雙股螺旋狀, 直徑為8nm, 螺旋間的距離為37nm。肌動蛋白是真核細(xì)胞中最豐富的蛋白質(zhì)。在肌細(xì)胞中, 肌動蛋白占總蛋白的10%, 即使在非肌細(xì)胞中, 肌動蛋白也占細(xì)胞總蛋白的15%。肌動蛋白是一種中等大小的蛋白質(zhì), 由375個氨基酸殘基組成, 并且是由一個大的、高度保守的基因編碼。單體肌動蛋白分子的分子量為43kDa, 其上有三個結(jié)合位點(diǎn)。一個是ATP結(jié)合位點(diǎn), 另兩個都是與肌動蛋白結(jié)合的結(jié)合蛋白結(jié)合位點(diǎn)。 25. 細(xì)胞松弛素B(cytochalasins B)是第一個用于研究細(xì)胞骨架的藥物，它是真菌分泌的生物堿。細(xì)胞松弛素(

23、細(xì)胞松弛素B及其衍生物)在細(xì)胞內(nèi)同微絲的正端結(jié)合, 并引起F-肌動蛋白解聚，阻斷亞基的進(jìn)一步聚合。當(dāng)將細(xì)胞松弛素加入到活細(xì)胞后，肌動蛋白纖維骨架消失，使動物細(xì)胞的各種活動癱瘓, 包括細(xì)胞的移動、吞噬作用、胞質(zhì)分裂等。它對微管沒有作用, 也不抑制肌收縮, 因肌纖維中肌動蛋白絲是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu), 不發(fā)生組裝及解聚的動態(tài)平衡。 26. 鬼筆環(huán)肽(phalloidin)從一種毒性菇類中分離的劇毒生物堿，它同細(xì)胞松弛素的作用相反, 只與聚合的微絲結(jié)合, 而不與肌動蛋白單體分子結(jié)合。它同聚合的微絲結(jié)合后, 抑制了微絲的解體, 因而破壞了微絲的聚合和解聚的動態(tài)平衡。 27. 單體隔離蛋白(m

24、onomer-sequenstering protein) 將能夠同單體G-肌動蛋白結(jié)合，并且抑制它們聚合的蛋白稱為肌動蛋白單體隔離蛋白, 如抑制蛋白(profilin)和胸腺嘧素(thymosin)。這類蛋白在非肌細(xì)胞中負(fù)責(zé)維持高濃度的單體肌動蛋白(50-200m)。沒有單體隔離蛋白, 細(xì)胞質(zhì)中可溶性的肌動蛋白幾乎全部組裝成肌動蛋白纖維。因?yàn)檫@些抑制蛋白能夠與G-肌動蛋白單體結(jié)合, 可以將細(xì)胞質(zhì)中單體G-肌動蛋白濃度維持在一個穩(wěn)定的水平上。改變細(xì)胞質(zhì)中單體隔離蛋白的濃度或改變它們的活性, 就會使細(xì)胞質(zhì)中肌動蛋白單體-聚合體的平衡發(fā)生變化, 它們的活性和濃度決定著肌動蛋白是趨于聚合還是去聚合。

25、 28. 交聯(lián)蛋白(cross-linking protein) 交聯(lián)蛋白具有兩個或兩個以上同肌動蛋白結(jié)合的位點(diǎn)，能夠使兩個或多個肌動蛋白纖維產(chǎn)生交聯(lián)，使細(xì)胞內(nèi)的肌動蛋白纖維形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。有些交聯(lián)蛋白是桿狀的，能夠彎曲，由這種交聯(lián)蛋白形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)膹椥?，因而能夠抵抗機(jī)械壓力。有些交聯(lián)蛋白是球狀的，能夠促使肌動蛋白成束排列，如微絨毛中的肌動蛋白束就是靠這種蛋白交聯(lián)的, 所以,交聯(lián)蛋白的主要功能是改變細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白纖維的三維結(jié)構(gòu)。 29. 封端蛋白類(end blocking proteins) 又稱加帽蛋白。此類蛋白通過同肌動蛋白纖維的一端或兩端的結(jié)合調(diào)節(jié)肌動蛋白纖

26、維的長度。加帽蛋白同肌動蛋白纖維的末端結(jié)合之后，相當(dāng)于加上了一個帽子。如果一個正在快速生長的肌動蛋白纖維在(+)端加上了帽子，那末在(-)端就會發(fā)生去聚合。某些加帽蛋白能夠促使新的纖維形成(成核反應(yīng))，同時抑制已存在微絲的生長，這樣導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)有大量較短的微絲存在。  30. 纖維切割蛋白(filament-severing protein)這類蛋白能夠同已經(jīng)存在的肌動蛋白纖維結(jié)合并將它一分為二。由于這種蛋白能夠控制肌動蛋白絲的長度，因此大大降低細(xì)胞中的粘度。經(jīng)這類蛋白作用產(chǎn)生的新末端能夠作為生長點(diǎn), 促使G-肌動蛋白的裝配。另外, 切割蛋白可作為加帽蛋白封住肌動蛋白纖維的末端。加帽和

27、切割蛋白的作用也是受信號調(diào)節(jié)的。 31. 肌動蛋纖維去聚合蛋白(actin filament-depolymerizing protein)這些蛋白主要存在于肌動蛋白絲骨架快速變化的部位, 它們同肌動蛋白絲結(jié)合, 并引起肌動蛋白絲的快速去聚合形成G-肌動蛋白單體。   32. 膜結(jié)合蛋白(membrane-binding proteins)是非肌細(xì)胞質(zhì)膜下方產(chǎn)生收縮的機(jī)器。在劇烈活動時，由收縮蛋白作用于質(zhì)膜產(chǎn)生的力引起質(zhì)膜向內(nèi)或向外移動(如吞噬作用和胞質(zhì)分裂)。這種運(yùn)動由肌動蛋白纖維直接或間接與質(zhì)膜相結(jié)合后形成的。直接的方式有同膜整合蛋白的結(jié)合，間接的方式有同外周蛋白的結(jié)合

28、。 33. 肌球蛋白(myosin)肌球蛋白是一種分子發(fā)動機(jī), 以肌動蛋白絲作為運(yùn)行的軌道。實(shí)際上, 肌球蛋白也是ATPase, 通過ATP的水解導(dǎo)致構(gòu)型的變化從而在肌動蛋白絲上移動。這種ATPase同微管分子發(fā)動機(jī)一樣, 能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能, 所以又被稱為機(jī)械化學(xué)酶(mechanochemival enzyme), 或叫發(fā)動機(jī)蛋白(motor protein)。至今所研究的肌球蛋白在微絲上的移動方向都是從(-)端移向(+)端, 而ATP是發(fā)動機(jī)蛋白運(yùn)動的能源。所有的肌球蛋白都是由一個重鏈和幾個輕鏈組成，并組成三個結(jié)構(gòu)和功能不同的結(jié)構(gòu)域頭部結(jié)構(gòu)域是最保守的結(jié)構(gòu)域，它含有與肌動蛋

29、白、ATP結(jié)合的位點(diǎn)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生力。與頭部相鄰的結(jié)構(gòu)域是螺旋的頸部(-helical neck region)，它通過同鈣調(diào)素或類似鈣調(diào)素的調(diào)節(jié)輕鏈亞基的結(jié)合來調(diào)節(jié)頭部的活性。尾部結(jié)構(gòu)域含有決定尾部是同膜結(jié)合還是同其它的尾部結(jié)合的位點(diǎn)，因此它決定是否產(chǎn)生肌球蛋白二聚體還是產(chǎn)生肌球蛋白纖維。 34. 肌纖維(myofibers)肌纖維是組成骨骼肌(skeletal muscle)的肌細(xì)胞, 典型的肌細(xì)胞是圓柱形的長細(xì)胞(長度為140mm, 寬為10100m), 并且含有許多核(可多達(dá)100個核)。每個肌纖維被一層細(xì)胞質(zhì)膜包被，這種細(xì)胞膜稱作肌纖維膜(sarcolemma)。扁平的細(xì)胞核位

30、于肌纖維膜的下方，并沿細(xì)胞的長度多點(diǎn)分布。在肌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中由成束的肌原纖維。 35. 肌原纖維(myofibril)肌原纖維是橫紋肌中長的、圓柱形的結(jié)構(gòu)。肌原纖維的直徑為12m,與肌肉長軸相平行,有明暗相間的帶，明帶稱為I帶(I band)，寬0.8m; 暗帶稱為A帶(A band)，寬1.5m。所謂I帶和A帶是指：在偏光鏡觀察時，I帶表示單折光帶(isotropic band)，而A帶表示雙折光帶(anisotropic band)。在I帶中有一條著色較深的線, 叫Z線。肌原纖維是由可調(diào)節(jié)的粗肌絲和細(xì)肌絲組成。 36. 肌節(jié)(sarcomere)肌節(jié)是由Z線將肌原纖維分

31、成的一系列的重復(fù)單位, 每個肌節(jié)的長度約2m, 含有一個完整的A帶和兩個二分之一I帶, 肌節(jié)是肌收縮的基本單位。37. 粗肌絲(think filament)組成肌節(jié)的肌球蛋白絲。由于構(gòu)成粗肌絲的肌球蛋白是首尾排列的,所以粗肌絲是雙極性的。頭部露在外部, 成為與細(xì)肌絲接觸的橋, 頭部激活后有ATP酶的活性，引起肌收縮。估計(jì)每個粗肌絲由幾百個(250300)肌球蛋白構(gòu)成。 38. 細(xì)肌絲(thin filament)組成肌節(jié)的肌動蛋白絲。生化分析表明細(xì)肌絲由三種蛋白組成，主要成分是肌動蛋白，它約占肌原纖維的總蛋白的25%。電子顯微鏡檢查發(fā)現(xiàn)所有細(xì)肌絲的極性相同,一端與Z線相連, 另一端

32、靠近肌節(jié)的中心, 即(+)端靠近Z線。另兩種蛋白是原肌球蛋白和肌鈣蛋白。細(xì)肌絲的兩端分別與兩個不同的肌動蛋白加帽蛋白結(jié)合，一個是CapZ蛋白, 另一個是原肌球調(diào)節(jié)蛋白(tropomodulin)。 39. 原肌球蛋白(tropomyosin, Tm)原肌球蛋白是細(xì)肌絲中與肌動蛋白的結(jié)合蛋白，分子量為2×35kDa, 長為41nm, 由兩條平行的多肽鏈組成螺旋構(gòu)型，每條原肌球蛋白首尾相接形成一條連續(xù)的鏈同肌動蛋白細(xì)肌絲結(jié)合, 正好位于雙螺旋的溝(grooves)中。每一條原肌球蛋白有7個肌動蛋白結(jié)合位點(diǎn)，因此Tm同肌動蛋白細(xì)肌絲中7個肌動蛋白亞基結(jié)合。 40. 肌鈣

33、蛋白(troponin，Tn)肌鈣蛋白由3個多肽，即肌鈣蛋白T(Tn-T) 、肌鈣蛋白I(Tn-I) 、肌鈣蛋白C(Tn-C)組成的復(fù)合物。Tn-T(MW 37,000)是一種長形的纖維狀分子, 長度大約是肌鈣蛋白的三分之一, Tn-I和Tn-C都是球形分子。Tn-I(MW22，000)能夠同肌動蛋白以及Tn-T結(jié)合, 它與肌動蛋白的結(jié)合就抑制了肌球蛋白與肌動蛋白的結(jié)合。Tn-C(MW18，000)是肌鈣蛋白的Ca2+結(jié)合亞基，在序列上同鈣調(diào)蛋白以及肌球蛋白的輕鏈相類似，Tn-C控制著原肌球蛋白在肌動蛋白纖維表面的位置。在細(xì)肌絲上大約每隔40nm就結(jié)合有一個肌鈣蛋白。 41. 肌聯(lián)蛋

34、白(titin)肌聯(lián)蛋白是骨骼肌纖維中第三類豐富蛋白質(zhì), 它的分子量為2700kDa(25,000多個氨基端), 長度為1m, 約占肌節(jié)的一半。肌聯(lián)蛋白源自M線, 并沿肌球蛋白纖維伸展, 通過肌節(jié)的A帶,最后到達(dá)Z線。肌聯(lián)蛋白是高度彈性的分子(伸展時比原長度多出3m),因此在肌收縮和舒張時保持肌球蛋白纖維位于肌節(jié)的中心。 42. 伴肌動蛋白(nebulin)伴肌動蛋白是存在于肌節(jié)中的另一種大的蛋白質(zhì), 分子量為700kDa。伴肌動蛋白形成長的非彈性纖維,具有多個重復(fù)的肌動蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域, 并且從Z線開始,沿細(xì)肌絲向中心區(qū)伸展。每個伴肌動蛋白纖維的長度與相鄰的肌動蛋白長度相等, 因此推

35、測, 伴肌動蛋白纖維相當(dāng)于一把分子尺, 調(diào)節(jié)肌纖維成熟時肌動蛋白單體裝配成細(xì)肌絲的長度。 43. 應(yīng)力纖維(stree fibers)應(yīng)力纖維又叫張力纖維，是真核細(xì)胞中廣泛存在的一種較為穩(wěn)定的束狀纖維結(jié)構(gòu), 與骨骼肌中肌原纖維非常相像。應(yīng)力纖維由大量平行排列的肌動蛋白組成,此外還含有其他在肌細(xì)胞鑒定過的蛋白質(zhì), 包括肌球蛋白、原肌球蛋白、-輔肌動蛋白和細(xì)絲蛋白(filamin), 這些蛋白在肌動蛋白纖維上呈非連續(xù)排列, 但肌動蛋白纖維是連續(xù)的, 并成雙向定向。應(yīng)力纖維具有收縮功能。它在細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生、細(xì)胞分化和組織形成中具有重要作用。由整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)同細(xì)胞內(nèi)的連接也是通過應(yīng)

36、力纖維。 44. 微絨毛(microvilli)微絨毛是一些動物細(xì)胞表面的指狀突起, 每一微絨毛(指狀凸起)由一束纖維狀肌動蛋白穩(wěn)定,其中含有絨毛蛋白(villi)和毛綠蛋白(fimbrin), 不含肌球蛋白、原肌球蛋白和輔基蛋白, 因而無收縮作用。一個腸細(xì)胞表面有幾千個微絨毛, 它們的存在大大增加了腸上皮表面面積, 有利于吸收營養(yǎng)物質(zhì)。微絨毛的長度為13m，直徑為0.1m,由幾十個成束平行排列的肌動蛋白纖維支持并定向。微絨毛中肌動蛋白纖維的排列方向相同，(+)端指向微絨毛的尖端。 45. 胞質(zhì)環(huán)流(cytoplasmic streamting)在植物細(xì)胞中，細(xì)胞質(zhì)的流動是圍繞中央液泡進(jìn)行的