南農(nóng)-細(xì)胞生物學(xué)-8課件

1、 第十章 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(cytoskeleton)是指真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系。狹義 指細(xì)胞質(zhì)骨架，包括微絲、微管、中間纖維；廣義 包括細(xì)胞核骨架、細(xì)胞質(zhì)骨架、細(xì)胞膜骨架和細(xì)胞外基質(zhì)。 第十章 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(cytoskeleton第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)骨架第一節(jié) 細(xì)胞質(zhì)骨架一、微絲微絲(microfilament，MF) 是指真核細(xì)胞中由肌動蛋白(actin)組成，直徑為7 nm的骨架纖維。一、微絲微絲(microfilament，MF) 是指真核細(xì) (一)微絲的成分肌動蛋白 單體外觀呈啞鈴狀,具有極性， (一)微絲的成分肌動蛋白 (二)微絲結(jié)構(gòu)與裝配球形肌動蛋白(Gactin)單體頭尾

2、相接形成具有極性的多聚體螺旋纖維形肌動蛋白(Factin) 球形肌動蛋白(Gactin) 加到微絲兩端，(十)極裝配的速度較()極快在一定條件下，微絲可以表現(xiàn)出一端因加亞單位而延長，而另一端因亞單位脫落而減短，這種現(xiàn)象稱為踏車現(xiàn)象 (tread milling)。 (二)微絲結(jié)構(gòu)與裝配球形肌動蛋白(Gactin)南農(nóng)-細(xì)胞生物學(xué)-8課件 (三)微絲結(jié)合蛋白肌動蛋白纖維的存在形式與微絲結(jié)合蛋白的種類有關(guān)。微絲結(jié)合蛋白參與形成微絲纖維高級結(jié)構(gòu)，對肌動蛋白纖維的動態(tài)裝配有調(diào)節(jié)作用。 (三)微絲結(jié)合蛋白肌動蛋白纖維的存在形式與微絲結(jié)合蛋白的種 1肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白 1肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白肌球

3、蛋白(myosin)約占肌肉總蛋白的一半含2條重鏈，2條輕鏈，兩股重鏈盤繞成雙股a螺旋，長約140 nm，直徑2 nm。型肌球蛋白參與肌絲滑動。型和V型肌球蛋白，參與細(xì)胞骨架和細(xì)胞膜的相互作用，如膜泡運輸。肌球蛋白(myosin)約占肌肉總蛋白的一半原肌球蛋白(tropomyosin，Tm) 。在肌肉中占總蛋白的510由兩條平行的多肽鏈形成a螺旋構(gòu)型，長40nm位于肌動蛋白螺旋溝內(nèi)。結(jié)合于細(xì)肌絲，調(diào)節(jié)肌動蛋白與肌球蛋白頭部的結(jié)合原肌球蛋白(tropomyosin，Tm) 。在肌肉中占總蛋肌鈣蛋白(tropoin，Tn)含3個亞基 肌鈣蛋白 C(TnC)特異與Ca2+結(jié)合 肌鈣蛋白T(TnT)與

4、原肌球蛋白有高度親和力 肌鈣蛋白I(TnI)抑制肌球蛋白ATPase的活性。細(xì)肌絲中每隔40nm有一個肌鈣蛋白復(fù)合體結(jié)合到原肌球蛋白上肌鈣蛋白(tropoin，Tn)含3個亞基 2非肌肉細(xì)胞中的微絲結(jié)合蛋白肌球蛋白原肌球蛋白a輔肌動蛋白肌鈣蛋白與微絲裝配及功能有密切關(guān)系。 2非肌肉細(xì)胞中的微絲結(jié)合蛋白肌球蛋白 (四)微絲特異性藥物細(xì)胞松弛素(cytochalasins) 是真菌的一種代謝產(chǎn)物，可以切斷微絲，并結(jié)合在微絲末端阻抑肌動蛋白聚合，但對解聚沒有明顯影響，因而可以破壞微絲的三維網(wǎng)絡(luò)。鬼筆環(huán)肽(philloidin) 是一種由毒蕈產(chǎn)生的雙環(huán)桿肽，與微絲有強親合作用，使肌動蛋白纖維穩(wěn)定，抑制

5、解聚，且只與F肌動蛋白結(jié)合，而不與G肌動蛋白結(jié)合，熒光標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽可清晰地顯示細(xì)胞中的微絲。 (四)微絲特異性藥物細(xì)胞松弛素(cytochal (五)微絲性細(xì)胞骨架的功能1肌肉收縮2微絨毛3應(yīng)力纖維4溶膠層和阿米巴運動5胞質(zhì)分裂環(huán) (五)微絲性細(xì)胞骨架的功能1肌肉收縮 二、微管(microtubule)真核細(xì)胞中由微管蛋白(tubulin)裝配成的長管狀極性細(xì)胞器結(jié)構(gòu)能與其他蛋白共同裝配成紡錘體、基粒、中心粒、鞭毛、纖毛、軸突、神經(jīng)管等結(jié)構(gòu)，參與細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運動和細(xì)胞分裂。所有原核生物中沒有微管。 二、微管(microtubule)真核細(xì)胞中由微(一)微管成分由a微管蛋白和b微管蛋白

6、組成,微管裝配的基本單位 a微管蛋白和b微管蛋白形成微管蛋白異二聚體(一)微管成分由a微管蛋白和b微管蛋白組成, (二)微管形態(tài)長管狀結(jié)構(gòu)，平均外徑為24 nm，內(nèi)徑15 nm管壁由13根原纖維排列構(gòu)成?？裳b配成單管，二聯(lián)管(纖毛和鞭毛中)，三聯(lián)管(中心粒和基體中)。所有的微管都有確定的極性。微管的兩個末端在結(jié)構(gòu)上不是等同的 (二)微管形態(tài)長管狀結(jié)構(gòu)，平均外徑為24 nm，內(nèi)徑1 纖毛纖毛軸心含有一束“9十2”排列的平行微管中央微管均為完全微管，外圍二聯(lián)體微管由A、B亞纖維組成 A亞纖維為完全微管，由13個球形亞基環(huán)繞而成 B亞纖維由10個亞基構(gòu)成，另3個亞基與A亞纖維共用。纖毛運動機制：滑動

7、學(xué)說認(rèn)為纖毛運動由相鄰二聯(lián)體間相互滑動所致(六)功能 纖毛纖毛軸心含有一束“9十2”排列的平行微管(六 基體和中心粒中心體由一對相互垂直的中心粒構(gòu)成。位于鞭毛和纖毛根部的類似結(jié)構(gòu)稱為基粒?；：椭行牧＞俏⒐苄越Y(jié)構(gòu)，呈圓柱狀。其壁由9組微管三聯(lián)體組成，三聯(lián)體亞纖維A為完全微管，亞纖維B和C為不完全微管。中心粒和基粒是同源的，在某些時候可以相互轉(zhuǎn)變。 均具有自我復(fù)制性質(zhì) 基體和中心粒中心體由一對相互垂直的中心粒構(gòu)成。位于 (三)裝配a微管蛋白和b微管蛋白形成長度為8 nm的ab二聚體 ab 二聚體以 ab-ab-ab方向先形成原纖維原纖維經(jīng)過側(cè)面增加而擴展為片層，至13根原纖維時，即合攏形成一段

8、微管。新的二聚體再不斷加到微管(+)極端點使之延長。最終微管蛋白與微管達到平衡,踏車現(xiàn)象(treadmilling) (三)裝配a微管蛋白和b微管蛋白形成長度為8 n 微管裝配動態(tài)微管蛋白的合成是自我調(diào)節(jié)的，多余的微管蛋白單體結(jié)合于合成微管蛋白的核糖體上，導(dǎo)致微管蛋白mRNA降解。微管在體內(nèi)的裝配和去裝配在時間和空間上是高度有序的，間期細(xì)胞中，細(xì)胞質(zhì)微管與微管蛋白亞單位庫處于相對平衡狀態(tài)；有絲分裂前期，胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)中的微管去裝配，游離的微管蛋白亞單位裝配為紡錘體；分裂末期，發(fā)生逆向轉(zhuǎn)變。 微管裝配動態(tài)微管蛋白的合成是自我調(diào)節(jié)的，多余的微管蛋 微管組織中心微管在解聚后重新裝配的發(fā)生處稱為微管組織

9、中心 (MTOC)。 MTOC決定了細(xì)胞微管的極性，微管的()極指向MTOC，(+)極背向MTOC。動物細(xì)胞的MTOC為中心體。 微管組織中心微管在解聚后重新裝配的發(fā)生處稱為微管組 (四)微管相關(guān)蛋白質(zhì)附著于微管多聚體上，參與微管的裝配并增加微管的穩(wěn)定性de蛋白稱為微管相關(guān)蛋白質(zhì)(MAP)。一般認(rèn)為微管相關(guān)蛋白質(zhì)與骨架纖維間的連接有關(guān)， (四)微管相關(guān)蛋白質(zhì)附著于微管多聚體上，參與微管的裝配 (五)微管特異性藥物秋水仙素 (colchicine) 秋水仙素阻斷微管蛋白裝配成微管。用低濃度的秋水仙素處理活細(xì)胞，可立即破壞紡錘體結(jié)構(gòu)紫杉酚(taxol)能促進微管的裝配，并使已形成的微管穩(wěn)定。重水

10、(D2O)也會促進微管裝配，增加其穩(wěn)定性。紫杉酚和重水所致的微管穩(wěn)定性增加對細(xì)胞是有害的，使細(xì)胞周期停止于有絲分裂期 (五)微管特異性藥物秋水仙素 (colchici(六)功能1維持細(xì)胞形態(tài)2細(xì)胞內(nèi)運輸 (1)神經(jīng)元軸突運輸 (2)色素顆粒的運輸3鞭毛運動和纖毛運動4紡錘體和染色體運動5基體和中心粒(六)功能1維持細(xì)胞形態(tài)三 中間纖維20世紀(jì)60年代中期，在哺乳動物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)10 nm纖維，因其直徑介于粗肌絲和細(xì)肌絲之間，故被命名為中間纖維(又稱中間絲，intermediate filament，三 中間纖維20世紀(jì)60年代中期，在哺乳動物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)10 (一)成分角蛋白纖維，存在于上皮細(xì)胞中

11、波形纖維 ，存在于間質(zhì)細(xì)胞和中胚層來源的細(xì)胞中結(jié)蛋白纖維 ，存在于肌細(xì)胞中神經(jīng)元纖維，存在于神經(jīng)元中神經(jīng)膠質(zhì)纖維，存在于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中間纖維的分布具有嚴(yán)格的組織特異性。 (一)成分角蛋白纖維，存在于上皮細(xì)胞中(二)結(jié)構(gòu)分子肽鏈中部有一段高度保守的約310個氨基酸殘基的螺旋區(qū)，兩個相鄰亞基的對應(yīng)螺旋區(qū)形成雙股超螺旋，裝配為中間纖維的主干，這是中間纖維的共同結(jié)構(gòu)特征。分子非螺旋化的頭部(N端)和尾部(C端)的氨基酸順序和肽鏈長度在不同中間纖維蛋白分子中有很大差異。(二)結(jié)構(gòu)分子肽鏈中部有一段高度保守的約310個氨基酸殘基 (三)裝配兩個相鄰亞基的對應(yīng)a螺旋區(qū)形成雙股超螺旋，即二聚體二聚體裝配為四聚

12、體(tetramer)由四聚體或八聚體進一步裝配為中間纖維最多見的是由8個四聚體或4個八聚體裝配為中間纖維，。 (三)裝配兩個相鄰亞基的對應(yīng)a螺旋區(qū)形成雙股超螺旋 (四)中間纖維結(jié)合蛋白(IFAP) 是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間纖維有密切聯(lián)系，但其本身不是中間纖維結(jié)構(gòu)組分的蛋白。 IFAP可能在中間纖維上或其兩端與中間纖維緊密或松散結(jié)合。可能作為細(xì)胞中中間纖維超分子結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)者。 (四)中間纖維結(jié)合蛋白(IFAP) 是一類在(五)功能中間纖維在胞質(zhì)中形成精細(xì)發(fā)達的纖維網(wǎng)絡(luò)，外與細(xì)胞膜及細(xì)胞外基質(zhì)相連，內(nèi)與核纖層有直接聯(lián)系。在胞質(zhì)中中間纖維與微絲、微管及其他細(xì)胞器有錯綜復(fù)雜的纖維聯(lián)絡(luò)。中間纖維在細(xì)

13、胞質(zhì)中起支架作用，并與細(xì)胞核定位有關(guān)。中間纖維在細(xì)胞間或者組織中起支架作用近年來發(fā)現(xiàn)中間纖維與mRNA的運輸有關(guān)，(五)功能中間纖維在胞質(zhì)中形成精細(xì)發(fā)達的纖維網(wǎng)絡(luò)，外與細(xì)胞膜第二節(jié) 細(xì)胞核骨架細(xì)胞核骨架是存在于真核細(xì)胞核內(nèi)的以蛋白成分為主的纖維網(wǎng)架體系。狹義的核骨架指核內(nèi)除核膜、核纖層、染色質(zhì)、核仁和核孔復(fù)合體以外的以纖維蛋白成分為主的纖維網(wǎng)架體系廣義的核骨架包括核基質(zhì)、核纖層和核孔復(fù)合體。核骨架與DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和加工、染色體裝配及病毒復(fù)制等一些重要的生命活動有關(guān)。第二節(jié) 細(xì)胞核骨架細(xì)胞核骨架是存在于真核細(xì)胞核內(nèi)的以蛋白成分(一)形態(tài)結(jié)構(gòu)核骨架纖維直徑為330 nm，估計單絲直徑約34

14、 nm，粗纖維可能是單纖維的復(fù)合體核內(nèi)骨架與核纖層有豐富的纖維聯(lián)絡(luò)，構(gòu)成統(tǒng)一的核骨架網(wǎng)絡(luò)(一)形態(tài)結(jié)構(gòu)核骨架纖維直徑為330 nm，估計單絲直徑 (二)成分核骨架蛋白核骨架結(jié)合蛋白少量RNA。 (二)成分核骨架蛋白 1核骨架蛋白這類蛋白與富含AT的DNA核骨架結(jié)合序列(MAR)結(jié)合，又稱為MAR結(jié)合蛋白將DNA錨定在核骨架上，以形成DNA放射環(huán)。 1核骨架蛋白這類蛋白與富含AT的DNA核骨架結(jié) 2核骨架結(jié)合蛋白 (1)轉(zhuǎn)錄因子 (2)酶 (3)受體 (4)供體 2核骨架結(jié)合蛋白 (1)轉(zhuǎn)錄因子 (三)核骨架結(jié)合序列MAR一般位于DNA放射環(huán)或活性轉(zhuǎn)錄基因的兩端MAR的結(jié)構(gòu)特征富含AT；富含DN

15、A解旋元件(DNA unwinding elements)；富含反向重復(fù)序列(inverted repeats)含有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點MAR的功能通過與核骨架蛋白的結(jié)合，將DNA放射環(huán)錨定在核骨架上作為許多功能性基因調(diào)控蛋白的結(jié)合位點。 (三)核骨架結(jié)合序列MAR一般位于DNA放射環(huán)或 (四)功能1核骨架與DNA復(fù)制2核骨架與基因表達3核骨架與病毒復(fù)制4核骨架與染色體構(gòu)建 (四)功能1核骨架與DNA復(fù)制 二、染色體支架染色體支架是指染色體中由非組蛋白構(gòu)成的結(jié)構(gòu)支架。染色體支架含大約30種非組蛋白,DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶 二、染色體支架染色體支架是指染色體中由非組蛋白構(gòu)三、核纖層核纖層(nuclearlamina)是位于細(xì)胞核內(nèi)層核膜下的纖維蛋白片層或纖維網(wǎng)絡(luò)，核纖層由1至3種核纖層蛋白多肽組成。核纖層與中間纖維、核骨架