分子細胞生物學教學課件：Chapter10-細胞骨架-2

1、第十一章 微管(Microtuble)藍色顯示核，綠色顯示微管，紅色顯示微絲A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)第一節(jié) 微管的結(jié)構(gòu)和組成一、微管的形態(tài)結(jié)構(gòu) 微管是外徑25nm,內(nèi)徑15nm的中空管狀結(jié)構(gòu)，微管壁由13條原絲圍成，每根原絲由二聚體首尾相接而成。亞基端為正端，微管的延長和縮短變化發(fā)生在正端微管有三種存在形式：單管：細胞質(zhì)微管及紡錘體微管二聯(lián)管：纖毛和鞭毛的軸絲三聯(lián)管：中心粒、纖毛的基體 二、微管的化學

2、組成微管蛋白(tubulin)：占微管總蛋白的80-95%，有,等類型微管相關(guān)蛋白(MAP, Microtuble-associated Protein)：tau蛋白, MAP1,MAP2, MAP4 (一) 微管蛋白、兩個相似的球狀微管蛋白(直徑4 nm)，分子量都是50kD。二者氨基酸序列42%相同。(紫杉醇) 、微管蛋白有GTP結(jié)合位點、Mg+結(jié)合位點 亞基上的GTP是不變換的，亞基上的GTP可被水解成GDP，結(jié)合GDP時 比結(jié)合GTP時易解聚微管蛋白有秋水仙素結(jié)合部位微管蛋白有長春花堿、紫杉醇的結(jié)合部位 微管蛋白： 含量不足1%，與、微管蛋白同源性30% 以-tublin ring c

3、omplex(TuRC)形式存在。微管蛋白對微管的起始形成和微管極性的確定有重要作用(二)微管相關(guān)蛋白（microtubule-associated proteins, MAPs）占微管總蛋白的10-15%，是結(jié)合于微管表面的輔助蛋白，具有專一性。微管相關(guān)蛋白有兩個結(jié)構(gòu)域：C端的微管結(jié)合區(qū) MAP2，MAP4，Tau含3-4個重復的18個氨基酸序列，帶正電荷與微管結(jié)合N端的突出區(qū) 以橫橋方式（臂）界定微管之間的間距。Tau蛋白 tau蛋白：分布于神經(jīng)細胞軸突,促使微管成束MAP1：分布于神經(jīng)細胞軸突和樹突,形成微管間橫橋MAP2：分布于神經(jīng)細胞胞體和樹突,使微管成束,L形MAP4：各種細胞中都

4、有,穩(wěn)定微管微管結(jié)構(gòu)和功能的差異取決于微管相關(guān)蛋白的不同微管相關(guān)蛋白作用: 調(diào)節(jié)微管裝配、穩(wěn)定微管、使微管成束及介導微管與其它成分相互作用 三、微管的特性自我裝配、有極性、動態(tài)不穩(wěn)定性微管的體外裝配所需的條件： 、微管蛋白 GTP Mg+ 37 pH 成核：寡聚體核心形成，片狀帶合攏成一段微管 延伸：微管延長 體內(nèi)組裝 微管的負端附在微管組織中心-TuRC(-tubulin ring complex)上受到保護，微管的延長和縮短變化發(fā)生在正端微管組織中心 (microtubule organizing center，MTOC): 細胞內(nèi)引起微管裝配的區(qū)域(中心粒周區(qū))和結(jié)構(gòu)(纖毛的基體)稱為微

5、管組織中心。 微管有極性 微管的動態(tài)變化 四、影響微管組裝的因素抑制裝配：4 或過量Ca+，微管解聚秋水仙素、鬼臼素、長春花堿、nocodazole結(jié)合二聚體微管蛋白，抑制微管的聚合，但不影響其解聚。穩(wěn)定微管：紫杉酚與微管二聚體結(jié)合，影響其解聚不影響其裝配，具有穩(wěn)定微管的作用。四、微管的功能1、參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸慢速運輸：運輸慢但運輸量大：細胞質(zhì)游離核糖體合成的蛋白如神經(jīng)細胞內(nèi)的微管蛋白、肌動蛋白、神經(jīng)絲蛋白、乙酰轉(zhuǎn)移酶等?？焖龠\輸：運輸快，運輸膜泡及與膜更新有關(guān)的蛋白軸突膜、突觸小泡膜膜泡運輸依賴微管細胞的分泌顆粒、色素顆粒也沿微管運送運輸需要motor：驅(qū)動蛋白Kinesin和動力蛋白D

6、ynein動力蛋白 驅(qū)動蛋白 驅(qū)動蛋白動力蛋白主要沿微管由（+）向（-）端移動，驅(qū)動蛋白主要沿微管由（-）端向（+）端移動色素顆粒的運輸調(diào)節(jié)Rapid change in colour.The melanosome can change location in cell in response to stimuli.Kinesin to cell periphery.Dynein to cell centre. 2、維持細胞器的定位和分布內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體的定位分布均與微管有關(guān)微管線粒體ER and golgi use MT as a track for proper distribut

7、ion.Golgi fragments while ER collapse to centre when the cells treated with drugs that destroy MT.3、支持和維持細胞的形態(tài)4、參與細胞運動纖毛和鞭毛主管運動5、參與紡錘體與染色體的運動形成紡錘體在細胞分裂中牽引染色體到達分裂極FIGURE 1-21 During the later stages of mitosis,microtubules (red) pull the replicated chromosomes (black)toward the ends of a dividing cel

8、l. This plant cell is stainedwith a DNA-binding dye (ethidium) to reveal chromosomes andwith fluorescent-tagged antibodies specific for tubulin to revealmicrotubules. At this stage in mitosis, the two copies of eachreplicated chromosome (called chromatids) have separated andare moving away from each

9、 other. Courtesy of Andrew Bajer. 6、參與植物細胞壁的形成 對細胞壁的纖維形成方向有控制作用7、構(gòu)成中心體和纖毛、鞭毛中心體：中心粒（9組三聯(lián)管）中心?；ハ啻怪背蓪Υ嬖谥行牧Ｖ車镔|(zhì)中心粒周圍物質(zhì)是微管組織中心 中心粒具有自我裝配的能力 G1期，兩中心粒略分開 S期，每一中心粒近端出現(xiàn)短的前中心粒 分裂前期，前中心粒延長形成成熟的中心粒纖毛和鞭毛：纖毛本體、纖毛基體 纖毛軸絲為9+2結(jié)構(gòu)纖毛、鞭毛的基體（9+0 三聯(lián)管）原生纖毛的形成過程纖毛鞭毛的運動機制動力蛋白臂沿鄰近微管“行走”，為鄰近的二聯(lián)管間產(chǎn)生相對滑動提供動力微管連橋?qū)е挛⒐軓澢?類型特征微管微絲中間纖維單體、微管蛋白二聚體G-肌動蛋白桿狀蛋白細胞內(nèi)分布靠近細胞核細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)整個細胞結(jié)合核苷酸GTP/二聚體ATP/單體無纖維直徑25nm7nm10nm結(jié)構(gòu)13根原絲組成的空心管狀纖維雙股螺旋多級螺旋組織特異性無無有極性有有無單體蛋白庫有有無踏車行為有有無特異性藥物秋水仙素、長春花堿、紫杉醇