細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件

第七章細(xì)胞骨架第七章第一節(jié)概述

第二節(jié)微管第三節(jié)微絲

第四節(jié)中間絲第五節(jié)細(xì)胞骨架與疾病

內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、細(xì)胞骨架的概念細(xì)胞骨架(cytoskeleton)

是指真核細(xì)胞中與保持細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)的纖維網(wǎng)絡(luò)，包括微管、微絲和中間絲。細(xì)胞骨架

微管（microtubule）25nm

微絲(microfilament)5～7nm

中間絲(intermediate）10nm第一節(jié)概述一、細(xì)胞骨架的概念細(xì)胞骨架微管（m細(xì)胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖細(xì)胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖廣意的概念細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞核骨架細(xì)胞外基質(zhì)二、細(xì)胞骨架的功能

1.構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)支撐和區(qū)域化的網(wǎng)架

2.參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸

3.參與細(xì)胞的分裂活動(dòng)

4.參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞廣意的概念細(xì)胞質(zhì)骨架二、細(xì)胞骨架的功能細(xì)胞骨架功能示意圖細(xì)胞骨架功能示意圖

第二節(jié)微管

一、微管的化學(xué)組成

α微管蛋白、β微管蛋白、γ-微管蛋白

常以αβ微管蛋白異二聚體形式存在

α-微管蛋白

β-微管蛋白1.α和β微管蛋白

第二節(jié)微管常以α在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)、Mg2+、Ca2+結(jié)合位點(diǎn)和多個(gè)藥物的結(jié)合位點(diǎn)在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)、a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象2.γ微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ-TuRC）由γ微管蛋白和一些其他相關(guān)蛋白構(gòu)成，是微管的一種高效的集結(jié)結(jié)構(gòu)，在中心體中是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)。2.γ微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ-TuRC）3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的主要存在形式二聯(lián)管主要分布在纖毛和鞭毛的桿狀部分三聯(lián)管主要分布在中心粒及纖毛和鞭毛的基體中3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的二、微管相關(guān)蛋白

(microtubule-associatedprotein，MAP)

這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋白，決定不同類型微管的獨(dú)特屬性，參與微管的裝配，是維持微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成份。MAP-1、MAP-2、Tau主要存在于神經(jīng)元中MAP-4廣泛存在于各種細(xì)胞中各種MAP的活性主要通過(guò)蛋白激酶和磷酸酶控制1．微管相關(guān)蛋白的種類和特點(diǎn)二、微管相關(guān)蛋白這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配（2）增加微管的穩(wěn)定性和強(qiáng)度（3）在細(xì)胞內(nèi)沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡和顆粒（4）作為細(xì)胞外信號(hào)的靶位點(diǎn)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配三、微管的組裝和極性組裝過(guò)程分三個(gè)時(shí)期：成核期、聚合期和穩(wěn)定期成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一個(gè)短的寡聚體結(jié)構(gòu)，即核心形成；聚合期：微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延長(zhǎng)；穩(wěn)定期：游離微管蛋白濃度下降，達(dá)到臨界濃度，微管的組裝與去組裝速度相等，微管長(zhǎng)度相對(duì)恒定；三、微管的組裝和極性組裝過(guò)程分三個(gè)時(shí)期：成核期、聚合期和穩(wěn)定（一）微管的體外組裝極性裝配：裝配快的一端（β微管蛋白）為（+）極，裝配慢的一端（α微管蛋白）為（-）極組裝條件：微管蛋白異二聚體達(dá)到臨界濃度、有Mg2+存在，（無(wú)Ca2+）、pH6.9、37℃、異二聚體即組裝成微管，同時(shí)需要由GTP提供能量。（一）微管的體外組裝極性裝配：組裝條件：微管的體外組裝過(guò)程與踏車現(xiàn)象模式微管的體外組裝過(guò)程與踏車現(xiàn)象模式（二）微管的體內(nèi)裝配

微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）在空間上為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域，控制著細(xì)胞質(zhì)中微管的數(shù)量、位置及方向。包括：中心體、纖毛和鞭毛的基體微管在中心體部位的成核模型（二）微管的體內(nèi)裝配微管組織中心（microtubule微管在中心體上的聚合A.中心體的無(wú)定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管蛋白環(huán),它是微管生長(zhǎng)的起始部位;B.中心體上的γ微管蛋白環(huán);C.中心體與附著其上的微管,負(fù)端被包圍在中心體中,正端游離在細(xì)胞質(zhì)中;微管在中心體上的聚合A.中心體的無(wú)定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管（三）微管組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型該模型認(rèn)為，微管組裝過(guò)程不停地在增長(zhǎng)和縮短兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性。微管在體外組裝時(shí)，游離微管蛋白的濃度和GTP水解成GDP的速度決定微管的穩(wěn)定性：（三）微管組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型該模型認(rèn)為，微當(dāng)GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GTP的水解速度時(shí),形成GTP帽,微管延長(zhǎng);當(dāng)GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度，GTP帽不斷縮小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脫落,使微管縮短，導(dǎo)致微管結(jié)構(gòu)上的不穩(wěn)定，當(dāng)GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GT（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝紫衫酚：阻止微管的去組裝，增強(qiáng)微管穩(wěn)定性秋水仙素與紫衫酚的分子結(jié)構(gòu)（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝秋水仙素四、微管的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)微管圍繞細(xì)胞核向外呈放射狀分布，維持細(xì)胞的形態(tài)四、微管的功能微管圍繞細(xì)胞核向外呈（二）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸微管為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸提供軌道,通過(guò)馬達(dá)蛋白完成物質(zhì)運(yùn)輸任務(wù).1.馬達(dá)蛋白（motorprotein）這是一類利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅(qū)動(dòng)自身攜帶運(yùn)載物沿著微管或肌動(dòng)蛋白絲運(yùn)動(dòng)的蛋白質(zhì)?？煞譃槿齻€(gè)不同的家族：驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）動(dòng)力蛋白（dynein）肌球蛋白（myosin）微管作為運(yùn)行軌道

肌動(dòng)蛋白纖維作為運(yùn)行軌道（二）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸微管為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸提供軌道,通驅(qū)動(dòng)蛋白：介導(dǎo)沿微管的（-）極向（+）極的運(yùn)輸動(dòng)力蛋白：介導(dǎo)從微管的（+）極向（-）極的運(yùn)輸驅(qū)動(dòng)蛋白：介導(dǎo)沿微管的（-）極向（+）極的運(yùn)輸胞質(zhì)動(dòng)力蛋白與膜泡的附著胞質(zhì)動(dòng)力蛋白與膜泡的附著細(xì)胞中微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞中微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸（三）維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的空間定位和分布

參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、紡錘體的定位及分裂期染色體位移、（四）微管參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)

細(xì)胞的變形運(yùn)動(dòng)、纖毛、鞭毛運(yùn)動(dòng)（三）維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的空間定位和分布參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾細(xì)胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：

9X3+0

纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風(fēng)車狀。中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風(fēng)車狀纖毛和鞭毛動(dòng)力微管的滑動(dòng)模型纖毛和鞭毛動(dòng)力微管的滑動(dòng)模型（五）微管參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂（六）微管參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞如hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號(hào)通路。（五）微管參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂（六）微管參與細(xì)胞內(nèi)第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白

G-肌動(dòng)蛋白（G-actin）純化的肌動(dòng)蛋白單體由單條肽鏈折疊而成，外觀呈啞鈴形，內(nèi)部有ATP（或ADP）結(jié)合位點(diǎn)和一個(gè)二價(jià)陽(yáng)離子Mg2+（或Ca2）結(jié)合位點(diǎn)。F-肌動(dòng)蛋白：每條微絲由2條平行的肌動(dòng)蛋白單鏈以右手螺旋方式相互盤(pán)繞而成，具有極性第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白F-肌動(dòng)蛋白：每條肌動(dòng)蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖

A.G-肌動(dòng)蛋白三維結(jié)構(gòu);B.F-肌動(dòng)蛋白分子模型;C.F-肌動(dòng)蛋白電鏡照片肌動(dòng)蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprotein）

是細(xì)胞內(nèi)存在的一大類能與肌動(dòng)蛋白單體或肌動(dòng)蛋白纖維結(jié)合的、能改變其特性的蛋白。按其功能可分為三大類：①與F-肌動(dòng)蛋白的聚合有關(guān)的蛋白；②與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白；③與微絲收縮有關(guān)的蛋白；二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprote肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖與微絲收縮相關(guān)的蛋白與微絲收縮相關(guān)的蛋白

三、微絲的組裝

當(dāng)溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度的K+或Na+時(shí)，G-肌動(dòng)蛋白可自組裝成F-肌動(dòng)蛋白；當(dāng)溶液中含有適當(dāng)濃度的Ca2+以及低濃度的Na+、K+時(shí)，肌動(dòng)蛋白纖維趨向于解聚成肌動(dòng)蛋白單體。三、微絲的組裝當(dāng)溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度（一）微絲的體外組裝過(guò)程分三個(gè)階段：

①成核期②延長(zhǎng)期③穩(wěn)定期①成核期②延長(zhǎng)期③穩(wěn)定期成核因子通過(guò)成核作用來(lái)加速肌動(dòng)蛋白的聚合（一）微絲的體外組裝過(guò)程分三個(gè)階段：①成核期（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)

微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)微絲成核蛋白（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動(dòng)蛋白結(jié)合

微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成A.纖絲狀肌動(dòng)蛋白纖維的成核作用；B.微絲成網(wǎng)過(guò)程微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成（三）多種藥物影響微絲組裝細(xì)胞松弛素（cytochalasin）抑制組裝過(guò)程鬼筆環(huán)肽：抑制微絲解聚，使微絲保持穩(wěn)定狀態(tài)

（三）多種藥物影響微絲組裝細(xì)胞松弛素（cytochalasi四、微絲的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)如，細(xì)胞皮層、應(yīng)力纖維、微絨毛等A.微絨毛低溫電鏡圖象;B.微絨毛結(jié)構(gòu)示意圖四、微絲的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)A.微絨毛（二）微絲參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)參與細(xì)胞的多種運(yùn)動(dòng)形式：變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)環(huán)流、細(xì)胞的內(nèi)吞和外吐等

細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)：①肌動(dòng)蛋白的聚合形成偽足②偽足與基質(zhì)之間行成新的錨定點(diǎn)；③胞質(zhì)溶膠向前流動(dòng)，收縮、細(xì)胞向前移動(dòng)（肌動(dòng)蛋白纖維的解聚）。（二）微絲參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)：（三）微絲參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸肌球蛋白（myosin）的馬達(dá)蛋白家族它們以微絲作為運(yùn)輸軌道參與物質(zhì)運(yùn)輸活動(dòng)。（三）微絲參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸肌球蛋白（myosin）的馬達(dá)蛋滑動(dòng)機(jī)制Motorprotein3滑動(dòng)機(jī)制Motorprotein3細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件（四）微絲參與細(xì)胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過(guò)質(zhì)膜下由微絲束形成的收縮環(huán)完成（四）微絲參與細(xì)胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過(guò)質(zhì)膜下由微絲束形成的收（五）微絲參與肌肉收縮

肌肉組織（五）微絲參與肌肉收縮肌肉組織骨骼肌肌原纖維肌節(jié)粗肌絲、細(xì)肌絲骨骼肌細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件肌肉收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲相互滑動(dòng)的結(jié)果肌肉收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲相互滑動(dòng)的結(jié)果5.3肌肉收縮5.3肌肉收縮細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件（六）微絲參與受精作用

精子頭端啟動(dòng)微絲組裝，形成頂體刺突完成受精。（七）微絲參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞細(xì)胞外的某些信號(hào)分子與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，可觸發(fā)膜下肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)變化，從而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)激酶變化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。主要參與Rho蛋白家族有關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（六）微絲參與受精作用精子頭端啟動(dòng)微絲組裝，形成頂體刺突完課堂思考討論題組裝過(guò)程中“踏車現(xiàn)象”極性如何理解細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性？這一現(xiàn)象與細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程有什么關(guān)系？課堂思考討論題組裝過(guò)程中“踏車現(xiàn)象”第四節(jié)中間絲

中間絲的直徑為10nm，由不同的蛋白質(zhì)分子組成。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大多數(shù)情況下，形成布滿在細(xì)胞質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)

中間絲的蛋白質(zhì)分子復(fù)雜，不同來(lái)源的組織細(xì)胞表達(dá)不同類型的中間絲蛋白，是三類骨架纖維中化學(xué)成分最復(fù)雜的一種，分為6種主要類型（見(jiàn)教材中間絲蛋白的主要類型表）一、中間絲的類型第四節(jié)中間絲中間絲的直徑為10nm，由二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長(zhǎng)的線性蛋白，由頭部、桿狀區(qū)和尾部三部分組成，各種中間絲蛋白之間的區(qū)別主要取決于頭、尾部的長(zhǎng)度和氨基酸順序二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長(zhǎng)的線性蛋白，由頭部三、中間絲結(jié)合蛋白(intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP)

是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但其本身不是中間絲結(jié)構(gòu)組分的蛋白。使中間絲之間交聯(lián)成束、成網(wǎng)，并把中間絲交聯(lián)到質(zhì)膜或其他骨架成分上。目前已知約15種，（見(jiàn)教材中間絲結(jié)合蛋白表）IFAP共同特征：①具有中間絲類型特異性；②表達(dá)有細(xì)胞專一性；③不同的IFAP可存在于同一個(gè)細(xì)胞中與不同的中間絲組織狀態(tài)相聯(lián)系；④在細(xì)胞中某些IFAP的表達(dá)與細(xì)胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān)。三、中間絲結(jié)合蛋白是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但單體二聚體雙股超螺旋COOHNH2COOHCOOHNH2NH2COOHCOOHNH2NH2四聚體（進(jìn)一步組裝成原絲）NH2NH2COOHCOOH八聚體即原纖維中間纖維中間纖維平行對(duì)齊反向平行

半分子長(zhǎng)度交錯(cuò)4個(gè)八聚體相互纏繞四、中間絲的組裝單體二聚體COOHNH2COOHCOOHNH2NH2細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件中間纖維的組裝特點(diǎn)★1.四聚體的組裝是反向平行排列，兩端對(duì)稱，故中間纖維無(wú)極性?！?.八聚體的組裝遵循半分子長(zhǎng)度交錯(cuò)的原則。3.中間纖維的體外組裝不需要核苷酸或結(jié)合蛋白的輔助。4.在體內(nèi)，絕大部分中間纖維蛋白已裝配成中間纖維，幾乎不存在相應(yīng)的可溶性蛋白，而微管或微絲組裝時(shí)只有30%的蛋白質(zhì)分子處于組裝狀態(tài)。中間纖維的組裝特點(diǎn)★1.四聚體的組裝是反向平行排列，兩端五、中間絲的功能

（一）參與構(gòu)成細(xì)胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)

構(gòu)成細(xì)胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)，還與細(xì)胞核的形態(tài)支持和定位、相鄰細(xì)胞之間、細(xì)胞與基膜之間連接結(jié)構(gòu)的形成，五、中間絲的功能（一）參與構(gòu)成細(xì)胞完整的支撐網(wǎng)架系統(tǒng)構(gòu)（二）為細(xì)胞提供機(jī)械強(qiáng)度支持（二）為細(xì)胞提供機(jī)械強(qiáng)度支持（三）參與細(xì)胞的分化1.不同類型的IF嚴(yán)格地分布在不同類型的細(xì)胞中，具有組織細(xì)胞的特異性。2.發(fā)育不同階段的細(xì)胞，會(huì)表達(dá)不同類型的中間纖維，是細(xì)胞分化的標(biāo)志。

（四）參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞中間纖維與DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和mRNA的運(yùn)輸有關(guān)，胞質(zhì)mRNA錨定于中間纖維，可能對(duì)其在細(xì)胞內(nèi)的定位及是否翻譯起重要作用。（三）參與細(xì)胞的分化1.不同類型的IF嚴(yán)格地分布在不同類型的

微絲

微管

中間纖維

單體

肌動(dòng)蛋白

αβ微管蛋白

中間纖維蛋白

結(jié)合核苷酸

ATP

GTP

無(wú)

纖維直徑

~7nm

~25nm

10nm

結(jié)構(gòu)

雙鏈螺旋

13根原纖維組成空心管狀纖維

8個(gè)4聚體或4個(gè)8聚體組成的空心管狀纖維

極性

有

有

無(wú)

組織特異性

無(wú)

無(wú)

有

蛋白庫(kù)

有

有

無(wú)

踏車形為

有

有

無(wú)

動(dòng)力結(jié)合蛋白

肌球蛋白

動(dòng)力蛋白，驅(qū)動(dòng)蛋白

無(wú)

特異性藥物

細(xì)胞松馳素

鬼筆環(huán)肽

秋水仙素，長(zhǎng)春花堿，紫杉醇

無(wú)

★胞質(zhì)骨架三種組分的比較微絲微管中間纖維單體肌動(dòng)蛋白αβ微管蛋第五節(jié)細(xì)胞骨架異常與疾病

一、細(xì)胞骨架與腫瘤1.腫瘤細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的破壞和解聚，無(wú)序紊亂排列造成細(xì)胞形態(tài)異常有關(guān)。2.根據(jù)中間絲分布具有組織特異性的特點(diǎn)，用作臨床腫瘤病理診斷工具。第五節(jié)細(xì)胞骨架異常與疾病一、細(xì)胞骨架與腫瘤1.腫瘤二、細(xì)胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病如帕金森病、阿爾茨海默病、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、幼稚性脊柱肌肉萎縮癥等都與神經(jīng)絲蛋白的異常表達(dá)與異常修飾有關(guān)。三、細(xì)胞骨架與遺傳性疾病人類不動(dòng)纖毛綜合征、遺傳性皮膚病單純性大皰性表皮松解癥等。二、細(xì)胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病三、細(xì)胞骨架與遺傳性疾病人類不動(dòng)纖1.細(xì)胞骨架三種組分比較。

2.在細(xì)胞骨架的研究中，特異性工具藥起了什么作用？3.細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)，以細(xì)胞骨架在細(xì)胞周期活動(dòng)過(guò)程中的作用為例說(shuō)明之。

4.何謂馬達(dá)蛋白?簡(jiǎn)述馬達(dá)蛋白的三個(gè)不同家族成員的物質(zhì)運(yùn)輸特點(diǎn)。

思考題1.細(xì)胞骨架三種組分比較。思考題第七章細(xì)胞骨架第七章第一節(jié)概述

第二節(jié)微管第三節(jié)微絲

第四節(jié)中間絲第五節(jié)細(xì)胞骨架與疾病

內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述一、細(xì)胞骨架的概念細(xì)胞骨架(cytoskeleton)

是指真核細(xì)胞中與保持細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)的纖維網(wǎng)絡(luò)，包括微管、微絲和中間絲。細(xì)胞骨架

微管（microtubule）25nm

微絲(microfilament)5～7nm

中間絲(intermediate）10nm第一節(jié)概述一、細(xì)胞骨架的概念細(xì)胞骨架微管（m細(xì)胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖細(xì)胞骨架立體結(jié)構(gòu)模式圖廣意的概念細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞核骨架細(xì)胞外基質(zhì)二、細(xì)胞骨架的功能

1.構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)支撐和區(qū)域化的網(wǎng)架

2.參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸

3.參與細(xì)胞的分裂活動(dòng)

4.參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞廣意的概念細(xì)胞質(zhì)骨架二、細(xì)胞骨架的功能細(xì)胞骨架功能示意圖細(xì)胞骨架功能示意圖

第二節(jié)微管

一、微管的化學(xué)組成

α微管蛋白、β微管蛋白、γ-微管蛋白

常以αβ微管蛋白異二聚體形式存在

α-微管蛋白

β-微管蛋白1.α和β微管蛋白

第二節(jié)微管常以α在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)、Mg2+、Ca2+結(jié)合位點(diǎn)和多個(gè)藥物的結(jié)合位點(diǎn)在α微管蛋白和β微管蛋白上各有一個(gè)GTP結(jié)合位點(diǎn)、a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象a.微管結(jié)構(gòu)模式圖b.微管橫切面C.電鏡圖象2.γ微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ-TuRC）由γ微管蛋白和一些其他相關(guān)蛋白構(gòu)成，是微管的一種高效的集結(jié)結(jié)構(gòu)，在中心體中是微管裝配的起始結(jié)構(gòu)。2.γ微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ-TuRC）3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的主要存在形式二聯(lián)管主要分布在纖毛和鞭毛的桿狀部分三聯(lián)管主要分布在中心粒及纖毛和鞭毛的基體中3.微管的三種存在形式單管微管由13根原絲組成，是胞質(zhì)微管的二、微管相關(guān)蛋白

(microtubule-associatedprotein，MAP)

這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋白，決定不同類型微管的獨(dú)特屬性，參與微管的裝配，是維持微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成份。MAP-1、MAP-2、Tau主要存在于神經(jīng)元中MAP-4廣泛存在于各種細(xì)胞中各種MAP的活性主要通過(guò)蛋白激酶和磷酸酶控制1．微管相關(guān)蛋白的種類和特點(diǎn)二、微管相關(guān)蛋白這是一類以恒定比例與微管結(jié)合的蛋微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域微管相關(guān)蛋白MAP-2堿性結(jié)合區(qū)酸性區(qū)域2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配（2）增加微管的穩(wěn)定性和強(qiáng)度（3）在細(xì)胞內(nèi)沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡和顆粒（4）作為細(xì)胞外信號(hào)的靶位點(diǎn)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.微管相關(guān)蛋白的功能（1）調(diào)節(jié)微管裝配三、微管的組裝和極性組裝過(guò)程分三個(gè)時(shí)期：成核期、聚合期和穩(wěn)定期成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一個(gè)短的寡聚體結(jié)構(gòu)，即核心形成；聚合期：微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管延長(zhǎng)；穩(wěn)定期：游離微管蛋白濃度下降，達(dá)到臨界濃度，微管的組裝與去組裝速度相等，微管長(zhǎng)度相對(duì)恒定；三、微管的組裝和極性組裝過(guò)程分三個(gè)時(shí)期：成核期、聚合期和穩(wěn)定（一）微管的體外組裝極性裝配：裝配快的一端（β微管蛋白）為（+）極，裝配慢的一端（α微管蛋白）為（-）極組裝條件：微管蛋白異二聚體達(dá)到臨界濃度、有Mg2+存在，（無(wú)Ca2+）、pH6.9、37℃、異二聚體即組裝成微管，同時(shí)需要由GTP提供能量。（一）微管的體外組裝極性裝配：組裝條件：微管的體外組裝過(guò)程與踏車現(xiàn)象模式微管的體外組裝過(guò)程與踏車現(xiàn)象模式（二）微管的體內(nèi)裝配

微管組織中心（microtubuleorganizingcenter，MTOC）在空間上為微管裝配提供始發(fā)區(qū)域，控制著細(xì)胞質(zhì)中微管的數(shù)量、位置及方向。包括：中心體、纖毛和鞭毛的基體微管在中心體部位的成核模型（二）微管的體內(nèi)裝配微管組織中心（microtubule微管在中心體上的聚合A.中心體的無(wú)定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管蛋白環(huán),它是微管生長(zhǎng)的起始部位;B.中心體上的γ微管蛋白環(huán);C.中心體與附著其上的微管,負(fù)端被包圍在中心體中,正端游離在細(xì)胞質(zhì)中;微管在中心體上的聚合A.中心體的無(wú)定形蛋白基質(zhì)中含有γ微管（三）微管組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型該模型認(rèn)為，微管組裝過(guò)程不停地在增長(zhǎng)和縮短兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性。微管在體外組裝時(shí)，游離微管蛋白的濃度和GTP水解成GDP的速度決定微管的穩(wěn)定性：（三）微管組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)---非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型該模型認(rèn)為，微當(dāng)GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GTP的水解速度時(shí),形成GTP帽,微管延長(zhǎng);當(dāng)GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度，GTP帽不斷縮小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脫落,使微管縮短，導(dǎo)致微管結(jié)構(gòu)上的不穩(wěn)定，當(dāng)GTP微管蛋白異二聚體添加到微管正極（+）組裝速度大于GT（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝紫衫酚：阻止微管的去組裝，增強(qiáng)微管穩(wěn)定性秋水仙素與紫衫酚的分子結(jié)構(gòu)（四）作用于微管的特異性藥物秋水仙素：抑制微管的組裝秋水仙素四、微管的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)微管圍繞細(xì)胞核向外呈放射狀分布，維持細(xì)胞的形態(tài)四、微管的功能微管圍繞細(xì)胞核向外呈（二）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸微管為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸提供軌道,通過(guò)馬達(dá)蛋白完成物質(zhì)運(yùn)輸任務(wù).1.馬達(dá)蛋白（motorprotein）這是一類利用ATP水解產(chǎn)生的能量驅(qū)動(dòng)自身攜帶運(yùn)載物沿著微管或肌動(dòng)蛋白絲運(yùn)動(dòng)的蛋白質(zhì)。可分為三個(gè)不同的家族：驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin）動(dòng)力蛋白（dynein）肌球蛋白（myosin）微管作為運(yùn)行軌道

肌動(dòng)蛋白纖維作為運(yùn)行軌道（二）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸微管為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸提供軌道,通驅(qū)動(dòng)蛋白：介導(dǎo)沿微管的（-）極向（+）極的運(yùn)輸動(dòng)力蛋白：介導(dǎo)從微管的（+）極向（-）極的運(yùn)輸驅(qū)動(dòng)蛋白：介導(dǎo)沿微管的（-）極向（+）極的運(yùn)輸胞質(zhì)動(dòng)力蛋白與膜泡的附著胞質(zhì)動(dòng)力蛋白與膜泡的附著細(xì)胞中微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞中微管介導(dǎo)的物質(zhì)運(yùn)輸（三）維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的空間定位和分布

參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、紡錘體的定位及分裂期染色體位移、（四）微管參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)

細(xì)胞的變形運(yùn)動(dòng)、纖毛、鞭毛運(yùn)動(dòng)（三）維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的空間定位和分布參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾細(xì)胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：

9X3+0

纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜包繞一根軸絲結(jié)構(gòu)圖式：纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風(fēng)車狀。中心粒橫切面上，其圓柱狀小體的壁有9組三聯(lián)管斜向排列呈風(fēng)車狀纖毛和鞭毛動(dòng)力微管的滑動(dòng)模型纖毛和鞭毛動(dòng)力微管的滑動(dòng)模型（五）微管參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂（六）微管參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞如hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號(hào)通路。（五）微管參與染色體的運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂（六）微管參與細(xì)胞內(nèi)第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白

G-肌動(dòng)蛋白（G-actin）純化的肌動(dòng)蛋白單體由單條肽鏈折疊而成，外觀呈啞鈴形，內(nèi)部有ATP（或ADP）結(jié)合位點(diǎn)和一個(gè)二價(jià)陽(yáng)離子Mg2+（或Ca2）結(jié)合位點(diǎn)。F-肌動(dòng)蛋白：每條微絲由2條平行的肌動(dòng)蛋白單鏈以右手螺旋方式相互盤(pán)繞而成，具有極性第三節(jié)微絲一、微絲的結(jié)構(gòu)與肌動(dòng)蛋白F-肌動(dòng)蛋白：每條肌動(dòng)蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖

A.G-肌動(dòng)蛋白三維結(jié)構(gòu);B.F-肌動(dòng)蛋白分子模型;C.F-肌動(dòng)蛋白電鏡照片肌動(dòng)蛋白和微絲的結(jié)構(gòu)模式圖二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprotein）

是細(xì)胞內(nèi)存在的一大類能與肌動(dòng)蛋白單體或肌動(dòng)蛋白纖維結(jié)合的、能改變其特性的蛋白。按其功能可分為三大類：①與F-肌動(dòng)蛋白的聚合有關(guān)的蛋白；②與微絲結(jié)構(gòu)有關(guān)的蛋白；③與微絲收縮有關(guān)的蛋白；二、肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白(actin-bindingprote肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白功能示意圖與微絲收縮相關(guān)的蛋白與微絲收縮相關(guān)的蛋白

三、微絲的組裝

當(dāng)溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度的K+或Na+時(shí)，G-肌動(dòng)蛋白可自組裝成F-肌動(dòng)蛋白；當(dāng)溶液中含有適當(dāng)濃度的Ca2+以及低濃度的Na+、K+時(shí)，肌動(dòng)蛋白纖維趨向于解聚成肌動(dòng)蛋白單體。三、微絲的組裝當(dāng)溶液中含有ATP、Mg2+以及較高濃度（一）微絲的體外組裝過(guò)程分三個(gè)階段：

①成核期②延長(zhǎng)期③穩(wěn)定期①成核期②延長(zhǎng)期③穩(wěn)定期成核因子通過(guò)成核作用來(lái)加速肌動(dòng)蛋白的聚合（一）微絲的體外組裝過(guò)程分三個(gè)階段：①成核期（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)

微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)微絲成核蛋白（二）微絲的體內(nèi)組裝的調(diào)節(jié)微絲體內(nèi)組裝受一系列肌動(dòng)蛋白結(jié)合

微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成A.纖絲狀肌動(dòng)蛋白纖維的成核作用；B.微絲成網(wǎng)過(guò)程微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成（三）多種藥物影響微絲組裝細(xì)胞松弛素（cytochalasin）抑制組裝過(guò)程鬼筆環(huán)肽：抑制微絲解聚，使微絲保持穩(wěn)定狀態(tài)

（三）多種藥物影響微絲組裝細(xì)胞松弛素（cytochalasi四、微絲的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)如，細(xì)胞皮層、應(yīng)力纖維、微絨毛等A.微絨毛低溫電鏡圖象;B.微絨毛結(jié)構(gòu)示意圖四、微絲的功能（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架并維持細(xì)胞的形態(tài)A.微絨毛（二）微絲參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)參與細(xì)胞的多種運(yùn)動(dòng)形式：變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)環(huán)流、細(xì)胞的內(nèi)吞和外吐等

細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)：①肌動(dòng)蛋白的聚合形成偽足②偽足與基質(zhì)之間行成新的錨定點(diǎn)；③胞質(zhì)溶膠向前流動(dòng)，收縮、細(xì)胞向前移動(dòng)（肌動(dòng)蛋白纖維的解聚）。（二）微絲參與細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞變形運(yùn)動(dòng)：（三）微絲參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸肌球蛋白（myosin）的馬達(dá)蛋白家族它們以微絲作為運(yùn)輸軌道參與物質(zhì)運(yùn)輸活動(dòng)。（三）微絲參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸肌球蛋白（myosin）的馬達(dá)蛋滑動(dòng)機(jī)制Motorprotein3滑動(dòng)機(jī)制Motorprotein3細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件（四）微絲參與細(xì)胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過(guò)質(zhì)膜下由微絲束形成的收縮環(huán)完成（四）微絲參與細(xì)胞質(zhì)的分裂胞質(zhì)分裂通過(guò)質(zhì)膜下由微絲束形成的收（五）微絲參與肌肉收縮

肌肉組織（五）微絲參與肌肉收縮肌肉組織骨骼肌肌原纖維肌節(jié)粗肌絲、細(xì)肌絲骨骼肌細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件肌肉收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲相互滑動(dòng)的結(jié)果肌肉收縮是粗肌絲和細(xì)肌絲相互滑動(dòng)的結(jié)果5.3肌肉收縮5.3肌肉收縮細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件細(xì)胞骨架(細(xì)胞生物學(xué))課件（六）微絲參與受精作用

精子頭端啟動(dòng)微絲組裝，形成頂體刺突完成受精。（七）微絲參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞細(xì)胞外的某些信號(hào)分子與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，可觸發(fā)膜下肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)變化，從而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)激酶變化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。主要參與Rho蛋白家族有關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（六）微絲參與受精作用精子頭端啟動(dòng)微絲組裝，形成頂體刺突完課堂思考討論題組裝過(guò)程中“踏車現(xiàn)象”極性如何理解細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性？這一現(xiàn)象與細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程有什么關(guān)系？課堂思考討論題組裝過(guò)程中“踏車現(xiàn)象”第四節(jié)中間絲

中間絲的直徑為10nm，由不同的蛋白質(zhì)分子組成。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大多數(shù)情況下，形成布滿在細(xì)胞質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)

中間絲的蛋白質(zhì)分子復(fù)雜，不同來(lái)源的組織細(xì)胞表達(dá)不同類型的中間絲蛋白，是三類骨架纖維中化學(xué)成分最復(fù)雜的一種，分為6種主要類型（見(jiàn)教材中間絲蛋白的主要類型表）一、中間絲的類型第四節(jié)中間絲中間絲的直徑為10nm，由二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長(zhǎng)的線性蛋白，由頭部、桿狀區(qū)和尾部三部分組成，各種中間絲蛋白之間的區(qū)別主要取決于頭、尾部的長(zhǎng)度和氨基酸順序二、中間絲蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維蛋白是長(zhǎng)的線性蛋白，由頭部三、中間絲結(jié)合蛋白(intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP)

是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但其本身不是中間絲結(jié)構(gòu)組分的蛋白。使中間絲之間交聯(lián)成束、成網(wǎng)，并把中間絲交聯(lián)到質(zhì)膜或其他骨架成分上。目前已知約15種，（見(jiàn)教材中間絲結(jié)合蛋白表）IFAP共同特征：①具有中間絲類型特異性；②表達(dá)有細(xì)胞專一性；③不同的IFAP可存在于同一個(gè)細(xì)胞中與不同的中間絲組織狀態(tài)相聯(lián)系；④在細(xì)胞中某些IFAP的表達(dá)與細(xì)胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān)。三、中間絲結(jié)合蛋白是一類在結(jié)構(gòu)和功能上與中間絲有密切聯(lián)系，但單體二聚體雙股超螺旋COOHNH2COOHCOOHNH2NH2COOH