細胞生物學(xué)細胞骨架課件

Chapter9Cytoskeleton

第九章細胞骨架Chapter9Cytoskeleton第九是廣泛存在于真核細胞中由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。功能：保持細胞形態(tài)、參與細胞運動、細胞分裂、細胞內(nèi)運輸以及信息傳遞等。狹義：指由微管、微絲、中間纖維組成的細胞質(zhì)骨架。廣義：包括細胞質(zhì)骨架、細胞核骨架、細胞膜骨架、細胞外基質(zhì)等纖維體系。是廣泛存在于真核細胞中由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2（microtubule,MT）第一節(jié)微管（microtubule,MT）第一節(jié)微管3一、微管的組成及一般形態(tài)結(jié)構(gòu)

微管（microtubule，MT）是一種具有極性（正端、負端）、直而中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，直徑24-26nm，長短不一。

主要成分：微管蛋白微管相關(guān)蛋白一、微管的組成及一般形態(tài)結(jié)構(gòu)微管（microtubule，41、微管蛋白是構(gòu)成微管的主要蛋白。是一種酸性蛋白質(zhì)，由α和β微管蛋白。α–微管蛋白和β–微管蛋白的理化性質(zhì)相似，分子大小相近。通常α和β–微管蛋白各一個分子連在一起構(gòu)成較穩(wěn)定的異二聚體（heterodimer）。異二聚體是微管裝配的基本結(jié)構(gòu)單位。

1、微管蛋白5γ–微管蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的第三種微管組成成分。含量低（不到1%），但是作用同樣重要。γ–微管蛋白通常以γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC,γ-tubulinringcomplex）的形式存在于微管組織中心，對微管的正常組裝有調(diào)節(jié)作用。γ–微管蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的第三種微管組成成分。含量低（不到16二、微管的組裝

微管是一種具有極性、動態(tài)的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可依細胞活動不斷組裝和去組裝（微管←→微管蛋白）。（一）微管組裝的條件和影響因素1、微管蛋白濃度

關(guān)鍵因素之一：一定的微管蛋白濃度。把微管蛋白聚合與微管組裝時必需的最低微管蛋白濃度，稱為臨界濃度。其值大約為1mg/ml，但會受到其他因素的影響。

二、微管的組裝微管是一種具有極性、動態(tài)的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可72、組裝其他條件高Mg2+濃度、適當PH（約6.9）、合適的溫度（＞20℃）、GTP（關(guān)鍵因素之二）、氧化氘（D2O）的供應(yīng)、紫杉醇能促進微管的組裝。

反之，小于4℃的溫度、高Ca2+濃度、秋水仙素（堿）、長春花堿等，可抑制微管的聚合組裝，甚至使其解體。細胞生物學(xué)細胞骨架課件8（二）微管蛋白合成與微管組裝的調(diào)控微管蛋白的合成可以自我調(diào)節(jié)微管蛋白達到一定濃度時，多于的微管蛋白單體可結(jié)合于合成微管蛋白的核糖體上，導(dǎo)致編碼微管蛋白的mRNA降解。微管的組裝受細胞周期的調(diào)控。（二）微管蛋白合成與微管組裝的調(diào)控9（三）微管的組裝過程αβ異二聚體

原絲（原纖維）

微管

正端(β端或頭端)

負端(α端或尾端)

極性13根（三）微管的組裝過程αβ異二聚體原絲（原纖維）微管101、成核期（nucleationphase）

由于該期異二聚體的聚合速度緩慢，是微管聚合限速階段，故也稱為延遲期（lagphase）。αβ異二聚體寡聚體核心片狀結(jié)構(gòu)13根原絲一段微管1、成核期（nucleationphase）由于該期異二112、聚合期（polymerizationphase）

也稱延長期（elongationphase），細胞內(nèi)高濃度的游離微管蛋白，使微管蛋白二聚體在微管正端聚合、組裝的速度遠遠快于負端的解離速度，微管因此得不斷地延長。+-2、聚合期（polymerizationphase）+-123、穩(wěn)定期（steadystatephase）

隨著細胞質(zhì)中游離微管蛋白濃度的下降，微管在正、負兩端的聚合與解聚速度達到平衡，使微管長度趨于相對穩(wěn)定的狀態(tài)?！疤ぼ嚒蹦Ｐ停何⒐芫哂蟹欠€(wěn)定的動態(tài)特征。微管的正端組裝，微管延長；微管的負端可去組裝縮短。3、穩(wěn)定期（steadystatephase）13微管蛋白GTP帽：微管蛋白與GTP結(jié)合，促進微管組裝、延長。微管蛋白GDP帽：微管蛋白與GDP結(jié)合，促進微管解聚、縮短。GTP帽GDP帽微管蛋白GTP帽：微管蛋白與GTP結(jié)合，促進微管組裝、延長。14微管組織中心（microtubuleorganizingcenter,MTOC）：是微管組裝的始發(fā)位置，微管的組裝由此開始。常見的MTOC：中心體、纖毛和鞭毛的基體。MTOC的作用：使微管生成和延長，控制細胞質(zhì)中微管形成的數(shù)量、位置和方向。

微管組織中心（microtubuleorganizing15γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）作為微管蛋白二聚體結(jié)合的核心，是微管組裝的始發(fā)位置。通常，微管的負端總是指向MTOC，而正端則與之相背，游離于胞質(zhì)的一側(cè)。γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）作為微管蛋白二聚體結(jié)合16三、微管相關(guān)蛋白（MAP,microtubuleassociatedprotein）（了解）

是微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成分。決定不同微管間的差異，種類較多。主要有MAP–1、MAP-2、MAP–4和Tau蛋白等幾種，分為Ⅰ型MAP和Ⅱ型MAP。三、微管相關(guān)蛋白（MAP,microtubuleasso17四、微管的存在形式二聯(lián)管三聯(lián)管單管是細胞質(zhì)中最常見的微管存在形式。由13根絲包圍而成。常以分散或成束狀態(tài)分布在細胞質(zhì)中,不穩(wěn)定。由A、B兩根微管組成，其中A管與B管構(gòu)造相同，并有3根原纖維與B管共有，主要是構(gòu)成鞭毛和纖毛的周圍小管。由A、B、C三根微管組成，其中A與B、B與C各有三根原纖維共有。中心粒和纖毛和鞭毛的基體是三聯(lián)管。四、微管的存在形式二聯(lián)管三聯(lián)管單管是細胞質(zhì)中最常18二聯(lián)管和三聯(lián)管是細胞內(nèi)某些永久性功能結(jié)構(gòu)的主體，通常不易受低溫、Ca2+及秋水仙素等的影響而發(fā)生解聚，是細胞內(nèi)穩(wěn)定型微管結(jié)構(gòu)。二聯(lián)管和三聯(lián)管是細胞內(nèi)某些永久性功能結(jié)構(gòu)的主體，通常不易受低19五、微管的主要功能及其與其他細胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系

（一）微管的主要功能1、構(gòu)成細胞的網(wǎng)狀支架，維持細胞的形態(tài)，固定和支持細胞器的位置。2、參與細胞的收縮與變形運動，是纖毛和鞭毛等細胞運動器官的主體結(jié)構(gòu)成分。3、參與細胞器的位移和細胞分裂過程中染色體的定向移動。4、參與細胞內(nèi)大分子顆粒物質(zhì)及囊泡的定向轉(zhuǎn)送運輸。5、參與細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。五、微管的主要功能及其與其他細胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）微管的主要20微管與醫(yī)學(xué)泰素帝

微管與醫(yī)學(xué)泰素帝21泰素帝：紫杉醇,從太平洋短葉紫杉(紅豆杉）樹皮中提取的一種抗腫瘤藥物，1992年經(jīng)美國FDA（FoodandDrugAdministration）批準，商品名為~。乳腺癌和非小細胞癌。肺癌、卵巢癌有效，對胰腺癌、胃癌、頭頸癌等也有效。加強微管蛋白聚合作用和抑制微管解聚作用，導(dǎo)致形成穩(wěn)定的非功能性微管束，因而破壞腫瘤細胞的有絲分裂。纖毛不動綜合征：纖（鞭）毛中具有ATP酶活性的動力蛋白臂缺陷或缺失，導(dǎo)致氣管上皮纖毛和精子的鞭毛不能運動。泰素帝：紫杉醇,從太平洋短葉紫杉(紅豆杉）樹皮中提取的一種抗22由于在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，所以很長時間以來，世界范圍內(nèi)還沒有形成大規(guī)摸的紅豆杉原料林基地。1994年紅豆杉被我國定為一級珍稀瀕危保護植物，同時被全世界42個有紅豆杉的國家稱為“國寶”，聯(lián)合國也明令禁止采伐，是名符其實的“植物大熊貓”。由于在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，所以很長時間23阿爾茨海默?。何⒐芘で冃危绊懓麅?nèi)物質(zhì)的運輸，導(dǎo)致神經(jīng)元營養(yǎng)代謝障礙，引發(fā)癡呆癥狀。阿爾茨海默病：微管扭曲變形，影響胞內(nèi)物質(zhì)的運輸，導(dǎo)致神經(jīng)元營24

第二節(jié)微絲Section2Microfilament

第二節(jié)微絲Section2Microfi25微絲有兩種類型：能被細胞松弛素B破壞，以疏松網(wǎng)狀形式分布于質(zhì)膜下。不被細胞松弛素破壞，形成鞘或粗纖維。微絲有兩種類型：26（一）微絲的基本結(jié)構(gòu)成分微絲（microfilament，MF）是一種具有極性的實心纖維狀結(jié)構(gòu)，直徑為7nm，直而長度不一。主要成分：一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)

球狀肌動蛋白

微絲結(jié)合蛋白

（一）微絲的基本結(jié)構(gòu)成分一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)球狀肌動蛋271、基本結(jié)構(gòu)成分：球狀肌動蛋白（globularactin,G-actin）其單體外觀呈啞鈴狀，有極性；具有與ATP/ADP以及Mg2+、K+、Na+等陽離子結(jié)合的位點。分為三類：α、β和γ肌動蛋白1、基本結(jié)構(gòu)成分：其單體外觀呈啞鈴狀，有極性；具有與ATP/28（二）微絲的結(jié)構(gòu)及組裝

1、微絲的結(jié)構(gòu)形式及特征球狀肌動蛋白（G-肌動蛋白）纖維狀肌動蛋白（F-肌動蛋白）

一條F-肌動蛋白絲通過自身螺旋形成微絲

（二）微絲的結(jié)構(gòu)及組裝球狀肌動蛋白（G-肌動蛋白）纖維狀肌29

2、微絲組裝的影響因素及基本過程（1）組裝基本過程：有“踏車”現(xiàn)象

①成核期（nucleationphase）

成核期是微絲組裝的限速階段，會滯留相對較長的時間，故也稱為延遲期。G-肌動蛋白

三聚體或四聚體核心

F-肌動蛋白2、微絲組裝的影響因素及基本過程G-肌動蛋白三聚體或四聚30②生長期（growthphase）

也稱延長期。此期G肌動蛋白在核心兩端的集結(jié)、聚合速度不斷加快，使得F肌動蛋白得以迅速增長、延伸。F肌動蛋白兩端表顯出明顯的差速生長和延伸。一般，把生長、延伸速度快的一端稱作正（+）端，另一端即為負（－）端。②生長期（growthphase）31③平衡期（equilibriumphase）

隨著G肌動蛋白濃度的下降，G肌動蛋白聚集、結(jié)合到微絲上的速度與其從微絲上解離、脫落的速度逐漸接近，最終達到一種平衡狀態(tài)，使微絲長度相對恒定。負端正端負端正端負端負端正端負端③平衡期（equilibriumphase）負端正端負端32（2）組裝的影響因素微絲的組裝需要有一定濃度的G肌動蛋白單體、ATP提供能量（作用主要表現(xiàn)在延長階段）、以及一定濃度的無機離子（主要是Mg2+）。若在Ca2+以及很低濃度的Na+、K+溶液中，微絲趨向于解聚成G肌動蛋白；而在Mg2+和高濃度的Na+、K+溶液的誘導(dǎo)下，G肌動蛋白則裝配成F肌動蛋白。（2）組裝的影響因素33二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物微絲結(jié)合蛋白（了解）微絲特異性藥物：細胞松馳素：能阻止新的G肌動蛋白單體的添加聚合，破壞微絲的組裝。鬼筆環(huán)肽則可促進微絲的組裝，抑制微絲的解聚。二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物34毒蕈[xùn]

毒蕈[xùn]35三、微絲的分布類型和主要功能

（一）微絲的分布和類型(了解)（二）微絲的主要功能1、組成細胞骨架，維持細胞形態(tài)。2、參與細胞質(zhì)運動。如：肌肉收縮、胞質(zhì)環(huán)流、變形運動、胞質(zhì)分裂等。三、微絲的分布類型和主要功能（一）微絲的分布和類型(了解)36

第三節(jié)中間纖維Section3Intermediatefilament

第三節(jié)中間纖維Section3Intermed37一、中間纖維的類型角蛋白絲：有19-22種多肽。結(jié)蛋白絲波形蛋白絲神經(jīng)膠質(zhì)絲神經(jīng)絲一、中間纖維的類型38形態(tài)：中空管狀纖維，長而不分支，直徑約為10nm，介于微管和微絲之間。二、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)和組裝形態(tài)：二、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)和組裝39中間纖維（intermediatefilament,IF）：又稱中等纖維，化學(xué)成分、種類復(fù)雜，結(jié)構(gòu)獨特，對解聚微管（秋水仙素）和抑制微絲（細胞松弛素B）的藥物均不敏感，是廣泛存在于真核細胞中的第三種骨架成分。組成中間纖維的成分極為復(fù)雜，而且有嚴格的細胞類型分布。各種細胞內(nèi)的中間纖維，由于各自的免疫學(xué)特性、化學(xué)性質(zhì)不同，因而功能各異。中間纖維（intermediatefilament,IF40（一）中間纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維的共同結(jié)構(gòu)為：α螺旋桿狀中心段+兩端非螺旋的頭部區(qū)（氨基端，N端）和尾部區(qū)（羧基端，C端）α螺旋區(qū)約含310個氨基酸殘基，其長度和氨基酸順序高度保守。而頭、尾區(qū)是高度可變的，具有不同的氨基酸組成和化學(xué)性質(zhì)。（一）中間纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)41（二）中間纖維的組裝1、雙股超螺旋二聚體結(jié)構(gòu)的形成2、四聚體的形成3、原纖維的形成和中間纖維最終的組裝亞絲

(4)四聚體

原纖維（2)中間纖維（二）中間纖維的組裝1、雙股超螺旋二聚體結(jié)構(gòu)的形成亞絲42細胞生物學(xué)細胞骨架課件43細胞生物學(xué)細胞骨架課件44（三）中間纖維組裝的相關(guān)條件及影響因素

中間纖維的體外組裝不需要核苷酸參加；不依賴于蛋白質(zhì)濃度；無需結(jié)合蛋白的輔助；也不受溫度變化的影響。但是，一些中間纖維在低離子強度和微堿條件下，可有明顯的解聚。三、中間纖維結(jié)合蛋白（略）（三）中間纖維組裝的相關(guān)條件及影響因素45四、中間纖維的主要功能1、支架作用，特別是對細胞核的定位和固定。2、與細胞內(nèi)微絲、微管一起發(fā)揮物質(zhì)的定向運輸作用。3、參與細胞連接裝置的構(gòu)成。4、與mRNA的運輸有關(guān)，并對mRNA的細胞內(nèi)定位和翻譯有決定性的作用。5、不以纖維形式存在的中間纖維蛋白，可作為一種信息分子或者信息分子的前體，參與細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，影響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。四、中間纖維的主要功能1、支架作用，特別是對細胞核的定位和固46角蛋白(keratin)異常與角化?。~鱗病，掌跖角化病）掌跖角化病角蛋白(keratin)異常與角化?。~鱗病，掌跖角化?。┱?7細胞生物學(xué)細胞骨架課件48

第四節(jié)細胞骨架組分的衍生結(jié)構(gòu)第四節(jié)細胞骨架組分的衍生結(jié)構(gòu)49一、中心體和中心粒

普遍存在于動物細胞和低等植物細胞中，是微管構(gòu)成的非膜性細胞器。細胞分裂時成對出現(xiàn)。光鏡下：中心體——中心粒+中心球電鏡下：中心粒中心粒中心球光鏡結(jié)構(gòu)一、中心體和中心粒普遍存在于動物細胞和低等植物細胞中，是微501、中心粒的亞微結(jié)構(gòu)中心粒是成對的彼此相互垂直排列的圓筒狀小體。橫切面觀，中心粒圓柱小體是由9束三聯(lián)微管按一定角度排列成似風(fēng)車旋翼狀的中心粒小輪。每束三聯(lián)微管由內(nèi)向外為A、B、C三根亞微管組成。9×3+01、中心粒的亞微結(jié)構(gòu)中心粒是成對的彼此相互垂直排列的圓筒狀小512、功能（略）與細胞分裂和運動有關(guān)。

①中心體是低等植物細胞和動物細胞中的微管組織中心。②中心粒存在有ATP酶，表明它為細胞運動和染色體移動提供能量。3、中心粒的起源（略）

2、功能（略）52二、鞭毛和纖毛鞭毛和纖毛是由細胞膜特化而成的附屬結(jié)構(gòu)，少而長的為鞭毛，多而短的為纖毛，其來源和結(jié)構(gòu)基本相同?；窘Y(jié)構(gòu)（熟悉）：軸絲部分主要由二聯(lián)微管構(gòu)成，基體部分同中心粒由三聯(lián)微管構(gòu)成。9×2+2二、鞭毛和纖毛鞭毛和纖毛是由細胞膜特化而成的附屬結(jié)構(gòu)，少而長53表1細胞質(zhì)骨架三種組分的比較小結(jié)微管微絲中間纖維基本形態(tài)中空管狀直徑24～26nm實心纖維直徑約7nm中空管狀直徑約10nm化學(xué)組成微管蛋白、微管相關(guān)蛋白肌動蛋白、微絲結(jié)合蛋白成分復(fù)雜，有嚴格的細胞類型分布單體球形αβ異二聚體球形G肌動蛋白桿狀蛋白結(jié)合核苷酸GTPATP無結(jié)構(gòu)13根原纖維組成螺旋狀纖維4根亞絲組成極性有有無組織特異性無無有踏車行為有有無蛋白庫有有無特異性藥物秋水仙素、長春花堿紫杉醇細胞松弛素B鬼筆環(huán)肽表1細胞質(zhì)骨架三種組分的比較小結(jié)微管微絲中間纖維54掌握：1、微絲的化學(xué)組成、主要功能。2、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)特點。3、中心粒的亞微結(jié)構(gòu)。熟悉：1、微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組裝。2、中間纖維的組裝；中間纖維與醫(yī)學(xué)的關(guān)系。3、鞭毛和纖毛軸絲部分的亞微結(jié)構(gòu)。小結(jié)掌握：小結(jié)551、試述微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及其組裝過程。2、微絲組裝的影響因素有哪些？微絲的主要功能是什么？

3、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)特點是什么？中間纖維如何組裝？復(fù)習(xí)思考題1、試述微絲的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及其組裝過程。復(fù)習(xí)思考題56A.中心體B．紡錘體C．星體D.染色體E.纖毛的毛部動物細胞中的微管組織中心位于（A）牽拉染色體向細胞兩極移動的細胞結(jié)構(gòu)是（B）A.中心體57電鏡下，中心粒橫切面觀是由（D）根微管構(gòu)成A．9×3＋2B．9×2＋2C．9＋2D．9×3＋0E．9×2＋0電鏡下，中心粒橫切面觀是由（D）根微管構(gòu)成58謝謝！謝謝！59Chapter9Cytoskeleton

第九章細胞骨架Chapter9Cytoskeleton第九是廣泛存在于真核細胞中由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。功能：保持細胞形態(tài)、參與細胞運動、細胞分裂、細胞內(nèi)運輸以及信息傳遞等。狹義：指由微管、微絲、中間纖維組成的細胞質(zhì)骨架。廣義：包括細胞質(zhì)骨架、細胞核骨架、細胞膜骨架、細胞外基質(zhì)等纖維體系。是廣泛存在于真核細胞中由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。61（microtubule,MT）第一節(jié)微管（microtubule,MT）第一節(jié)微管62一、微管的組成及一般形態(tài)結(jié)構(gòu)

微管（microtubule，MT）是一種具有極性（正端、負端）、直而中空的圓筒狀結(jié)構(gòu)，直徑24-26nm，長短不一。

主要成分：微管蛋白微管相關(guān)蛋白一、微管的組成及一般形態(tài)結(jié)構(gòu)微管（microtubule，631、微管蛋白是構(gòu)成微管的主要蛋白。是一種酸性蛋白質(zhì)，由α和β微管蛋白。α–微管蛋白和β–微管蛋白的理化性質(zhì)相似，分子大小相近。通常α和β–微管蛋白各一個分子連在一起構(gòu)成較穩(wěn)定的異二聚體（heterodimer）。異二聚體是微管裝配的基本結(jié)構(gòu)單位。

1、微管蛋白64γ–微管蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的第三種微管組成成分。含量低（不到1%），但是作用同樣重要。γ–微管蛋白通常以γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC,γ-tubulinringcomplex）的形式存在于微管組織中心，對微管的正常組裝有調(diào)節(jié)作用。γ–微管蛋白是近年來發(fā)現(xiàn)的第三種微管組成成分。含量低（不到165二、微管的組裝

微管是一種具有極性、動態(tài)的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可依細胞活動不斷組裝和去組裝（微管←→微管蛋白）。（一）微管組裝的條件和影響因素1、微管蛋白濃度

關(guān)鍵因素之一：一定的微管蛋白濃度。把微管蛋白聚合與微管組裝時必需的最低微管蛋白濃度，稱為臨界濃度。其值大約為1mg/ml，但會受到其他因素的影響。

二、微管的組裝微管是一種具有極性、動態(tài)的、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，可662、組裝其他條件高Mg2+濃度、適當PH（約6.9）、合適的溫度（＞20℃）、GTP（關(guān)鍵因素之二）、氧化氘（D2O）的供應(yīng)、紫杉醇能促進微管的組裝。

反之，小于4℃的溫度、高Ca2+濃度、秋水仙素（堿）、長春花堿等，可抑制微管的聚合組裝，甚至使其解體。細胞生物學(xué)細胞骨架課件67（二）微管蛋白合成與微管組裝的調(diào)控微管蛋白的合成可以自我調(diào)節(jié)微管蛋白達到一定濃度時，多于的微管蛋白單體可結(jié)合于合成微管蛋白的核糖體上，導(dǎo)致編碼微管蛋白的mRNA降解。微管的組裝受細胞周期的調(diào)控。（二）微管蛋白合成與微管組裝的調(diào)控68（三）微管的組裝過程αβ異二聚體

原絲（原纖維）

微管

正端(β端或頭端)

負端(α端或尾端)

極性13根（三）微管的組裝過程αβ異二聚體原絲（原纖維）微管691、成核期（nucleationphase）

由于該期異二聚體的聚合速度緩慢，是微管聚合限速階段，故也稱為延遲期（lagphase）。αβ異二聚體寡聚體核心片狀結(jié)構(gòu)13根原絲一段微管1、成核期（nucleationphase）由于該期異二702、聚合期（polymerizationphase）

也稱延長期（elongationphase），細胞內(nèi)高濃度的游離微管蛋白，使微管蛋白二聚體在微管正端聚合、組裝的速度遠遠快于負端的解離速度，微管因此得不斷地延長。+-2、聚合期（polymerizationphase）+-713、穩(wěn)定期（steadystatephase）

隨著細胞質(zhì)中游離微管蛋白濃度的下降，微管在正、負兩端的聚合與解聚速度達到平衡，使微管長度趨于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。“踏車”模型：微管具有非穩(wěn)定的動態(tài)特征。微管的正端組裝，微管延長；微管的負端可去組裝縮短。3、穩(wěn)定期（steadystatephase）72微管蛋白GTP帽：微管蛋白與GTP結(jié)合，促進微管組裝、延長。微管蛋白GDP帽：微管蛋白與GDP結(jié)合，促進微管解聚、縮短。GTP帽GDP帽微管蛋白GTP帽：微管蛋白與GTP結(jié)合，促進微管組裝、延長。73微管組織中心（microtubuleorganizingcenter,MTOC）：是微管組裝的始發(fā)位置，微管的組裝由此開始。常見的MTOC：中心體、纖毛和鞭毛的基體。MTOC的作用：使微管生成和延長，控制細胞質(zhì)中微管形成的數(shù)量、位置和方向。

微管組織中心（microtubuleorganizing74γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）作為微管蛋白二聚體結(jié)合的核心，是微管組裝的始發(fā)位置。通常，微管的負端總是指向MTOC，而正端則與之相背，游離于胞質(zhì)的一側(cè)。γ–微管蛋白環(huán)狀復(fù)合物（γ–TuRC）作為微管蛋白二聚體結(jié)合75三、微管相關(guān)蛋白（MAP,microtubuleassociatedprotein）（了解）

是微管結(jié)構(gòu)和功能的必需成分。決定不同微管間的差異，種類較多。主要有MAP–1、MAP-2、MAP–4和Tau蛋白等幾種，分為Ⅰ型MAP和Ⅱ型MAP。三、微管相關(guān)蛋白（MAP,microtubuleasso76四、微管的存在形式二聯(lián)管三聯(lián)管單管是細胞質(zhì)中最常見的微管存在形式。由13根絲包圍而成。常以分散或成束狀態(tài)分布在細胞質(zhì)中,不穩(wěn)定。由A、B兩根微管組成，其中A管與B管構(gòu)造相同，并有3根原纖維與B管共有，主要是構(gòu)成鞭毛和纖毛的周圍小管。由A、B、C三根微管組成，其中A與B、B與C各有三根原纖維共有。中心粒和纖毛和鞭毛的基體是三聯(lián)管。四、微管的存在形式二聯(lián)管三聯(lián)管單管是細胞質(zhì)中最常77二聯(lián)管和三聯(lián)管是細胞內(nèi)某些永久性功能結(jié)構(gòu)的主體，通常不易受低溫、Ca2+及秋水仙素等的影響而發(fā)生解聚，是細胞內(nèi)穩(wěn)定型微管結(jié)構(gòu)。二聯(lián)管和三聯(lián)管是細胞內(nèi)某些永久性功能結(jié)構(gòu)的主體，通常不易受低78五、微管的主要功能及其與其他細胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系

（一）微管的主要功能1、構(gòu)成細胞的網(wǎng)狀支架，維持細胞的形態(tài)，固定和支持細胞器的位置。2、參與細胞的收縮與變形運動，是纖毛和鞭毛等細胞運動器官的主體結(jié)構(gòu)成分。3、參與細胞器的位移和細胞分裂過程中染色體的定向移動。4、參與細胞內(nèi)大分子顆粒物質(zhì)及囊泡的定向轉(zhuǎn)送運輸。5、參與細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。五、微管的主要功能及其與其他細胞結(jié)構(gòu)的關(guān)系（一）微管的主要79微管與醫(yī)學(xué)泰素帝

微管與醫(yī)學(xué)泰素帝80泰素帝：紫杉醇,從太平洋短葉紫杉(紅豆杉）樹皮中提取的一種抗腫瘤藥物，1992年經(jīng)美國FDA（FoodandDrugAdministration）批準，商品名為~。乳腺癌和非小細胞癌。肺癌、卵巢癌有效，對胰腺癌、胃癌、頭頸癌等也有效。加強微管蛋白聚合作用和抑制微管解聚作用，導(dǎo)致形成穩(wěn)定的非功能性微管束，因而破壞腫瘤細胞的有絲分裂。纖毛不動綜合征：纖（鞭）毛中具有ATP酶活性的動力蛋白臂缺陷或缺失，導(dǎo)致氣管上皮纖毛和精子的鞭毛不能運動。泰素帝：紫杉醇,從太平洋短葉紫杉(紅豆杉）樹皮中提取的一種抗81由于在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，所以很長時間以來，世界范圍內(nèi)還沒有形成大規(guī)摸的紅豆杉原料林基地。1994年紅豆杉被我國定為一級珍稀瀕危保護植物，同時被全世界42個有紅豆杉的國家稱為“國寶”，聯(lián)合國也明令禁止采伐，是名符其實的“植物大熊貓”。由于在自然條件下紅豆杉生長速度緩慢，再生能力差，所以很長時間82阿爾茨海默?。何⒐芘で冃危绊懓麅?nèi)物質(zhì)的運輸，導(dǎo)致神經(jīng)元營養(yǎng)代謝障礙，引發(fā)癡呆癥狀。阿爾茨海默?。何⒐芘で冃?，影響胞內(nèi)物質(zhì)的運輸，導(dǎo)致神經(jīng)元營83

第二節(jié)微絲Section2Microfilament

第二節(jié)微絲Section2Microfi84微絲有兩種類型：能被細胞松弛素B破壞，以疏松網(wǎng)狀形式分布于質(zhì)膜下。不被細胞松弛素破壞，形成鞘或粗纖維。微絲有兩種類型：85（一）微絲的基本結(jié)構(gòu)成分微絲（microfilament，MF）是一種具有極性的實心纖維狀結(jié)構(gòu)，直徑為7nm，直而長度不一。主要成分：一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)

球狀肌動蛋白

微絲結(jié)合蛋白

（一）微絲的基本結(jié)構(gòu)成分一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu)球狀肌動蛋861、基本結(jié)構(gòu)成分：球狀肌動蛋白（globularactin,G-actin）其單體外觀呈啞鈴狀，有極性；具有與ATP/ADP以及Mg2+、K+、Na+等陽離子結(jié)合的位點。分為三類：α、β和γ肌動蛋白1、基本結(jié)構(gòu)成分：其單體外觀呈啞鈴狀，有極性；具有與ATP/87（二）微絲的結(jié)構(gòu)及組裝

1、微絲的結(jié)構(gòu)形式及特征球狀肌動蛋白（G-肌動蛋白）纖維狀肌動蛋白（F-肌動蛋白）

一條F-肌動蛋白絲通過自身螺旋形成微絲

（二）微絲的結(jié)構(gòu)及組裝球狀肌動蛋白（G-肌動蛋白）纖維狀肌88

2、微絲組裝的影響因素及基本過程（1）組裝基本過程：有“踏車”現(xiàn)象

①成核期（nucleationphase）

成核期是微絲組裝的限速階段，會滯留相對較長的時間，故也稱為延遲期。G-肌動蛋白

三聚體或四聚體核心

F-肌動蛋白2、微絲組裝的影響因素及基本過程G-肌動蛋白三聚體或四聚89②生長期（growthphase）

也稱延長期。此期G肌動蛋白在核心兩端的集結(jié)、聚合速度不斷加快，使得F肌動蛋白得以迅速增長、延伸。F肌動蛋白兩端表顯出明顯的差速生長和延伸。一般，把生長、延伸速度快的一端稱作正（+）端，另一端即為負（－）端。②生長期（growthphase）90③平衡期（equilibriumphase）

隨著G肌動蛋白濃度的下降，G肌動蛋白聚集、結(jié)合到微絲上的速度與其從微絲上解離、脫落的速度逐漸接近，最終達到一種平衡狀態(tài)，使微絲長度相對恒定。負端正端負端正端負端負端正端負端③平衡期（equilibriumphase）負端正端負端91（2）組裝的影響因素微絲的組裝需要有一定濃度的G肌動蛋白單體、ATP提供能量（作用主要表現(xiàn)在延長階段）、以及一定濃度的無機離子（主要是Mg2+）。若在Ca2+以及很低濃度的Na+、K+溶液中，微絲趨向于解聚成G肌動蛋白；而在Mg2+和高濃度的Na+、K+溶液的誘導(dǎo)下，G肌動蛋白則裝配成F肌動蛋白。（2）組裝的影響因素92二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物微絲結(jié)合蛋白（了解）微絲特異性藥物：細胞松馳素：能阻止新的G肌動蛋白單體的添加聚合，破壞微絲的組裝。鬼筆環(huán)肽則可促進微絲的組裝，抑制微絲的解聚。二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物93毒蕈[xùn]

毒蕈[xùn]94三、微絲的分布類型和主要功能

（一）微絲的分布和類型(了解)（二）微絲的主要功能1、組成細胞骨架，維持細胞形態(tài)。2、參與細胞質(zhì)運動。如：肌肉收縮、胞質(zhì)環(huán)流、變形運動、胞質(zhì)分裂等。三、微絲的分布類型和主要功能（一）微絲的分布和類型(了解)95

第三節(jié)中間纖維Section3Intermediatefilament

第三節(jié)中間纖維Section3Intermed96一、中間纖維的類型角蛋白絲：有19-22種多肽。結(jié)蛋白絲波形蛋白絲神經(jīng)膠質(zhì)絲神經(jīng)絲一、中間纖維的類型97形態(tài)：中空管狀纖維，長而不分支，直徑約為10nm，介于微管和微絲之間。二、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)和組裝形態(tài)：二、中間纖維的分子結(jié)構(gòu)和組裝98中間纖維（intermediatefilament,IF）：又稱中等纖維，化學(xué)成分、種類復(fù)雜，結(jié)構(gòu)獨特，對解聚微管（秋水仙素）和抑制微絲（細胞松弛素B）的藥物均不敏感，是廣泛存在于真核細胞中的第三種骨架成分。組成中間纖維的成分極為復(fù)雜，而且有嚴格的細胞類型分布。各種細胞內(nèi)的中間纖維，由于各自的免疫學(xué)特性、化學(xué)性質(zhì)不同，因而功能各異。中間纖維（intermediatefilament,IF99（一）中間纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)中間纖維的共同結(jié)構(gòu)為：α螺旋桿狀中心段+兩端非螺旋的頭部區(qū)（氨基端，N端）和尾部區(qū)（羧基端，C端）α螺旋區(qū)約含310個氨基酸殘基，其長度和氨基酸順序高度保守。而頭、尾區(qū)是高度可變的，具有不同的氨基酸組成和化學(xué)性質(zhì)。（一）中間纖維蛋白的分子結(jié)構(gòu)100（二）中間纖維的組裝1、雙股超螺旋二聚體結(jié)構(gòu)的形成2、四聚體的形成3、原纖維的形成和中間纖維最終的組裝亞絲

(4)四聚體

原纖維（2)中間纖維（二）中間纖維的組裝1、雙股超螺旋二聚體結(jié)構(gòu)的形成亞絲101細胞生物學(xué)細胞骨架課件102細胞生物學(xué)細胞骨架課件103（三）中間纖維組裝的相關(guān)條件及影響因素

中間纖維的體外組裝不需要核苷酸參加；不依賴于蛋白質(zhì)濃度；無需結(jié)合蛋白的輔助；也不受溫度變化的影響。但是，一些中間纖維在低離子強度和微堿條件下，可有明顯的解聚。三、中間纖維結(jié)合蛋白（略）（三）中間纖維組裝的相關(guān)條件及影響因素104四、中間纖維的主要功能1、支架作用，特別是對細胞核的定位和固定。2、與細胞內(nèi)微絲、微管一起發(fā)揮物質(zhì)的定向運輸作用。3、參與細胞連接裝置的構(gòu)成。4、與mRNA的運輸有關(guān)，并對mRNA的細胞內(nèi)定位和翻譯有決定性的作用。5、不以纖維形式存在的中間纖維蛋白，可作為一種信息分