第10章細胞骨架課件

簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號的特點G蛋白偶聯(lián)的受體是細胞質(zhì)膜上最多，也是最重要的倍轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，具有兩個重要特點：⑴信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：①G蛋白偶聯(lián)的受體，是細胞表面由單條多肽鏈經(jīng)7次跨膜形成的受體；②G蛋白能與GTP結(jié)合被活化，可進一步激活其效應底物；③效應物：通常是腺苷酸環(huán)化酶，被激活后可提高細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸（cAMP）的濃度，可激活cAMP依賴的蛋白激酶，引發(fā)一系列生物學效應。⑵產(chǎn)生第二信使。配體—受體復合物結(jié)合后，通過與G蛋白的偶聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)，影響細胞的行為。根據(jù)產(chǎn)生的第二信使的不同，又可分為cAMP信號通路和磷酯酰肌醇信號通路。cAMP信號通路的主要效應是激活靶酶和開啟基因表達，這是通過蛋白激酶完成的。該信號途徑涉及的反應鏈可表示為：激素→G蛋白偶聯(lián)受體→G蛋白→腺苷酸環(huán)化化酶→cAMP→cAMP依賴的蛋白激酶A→基因調(diào)控蛋白→基因轉(zhuǎn)錄。磷酯酰肌醇信號通路的最大特點是胞外信號被膜受體接受后，同時產(chǎn)生兩個胞內(nèi)信使，分別啟動兩個信號傳遞途徑即IP3—Ca2+和DG—PKC途徑，實現(xiàn)細胞對外界信號的應答，因此，把這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”。

簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號的特點G蛋白偶聯(lián)的受體第10章細胞骨架第10章細胞骨架細胞為什么能維持一定的形態(tài)？“人”有一定的形態(tài)是由于有骨骼系統(tǒng)作為支架。細胞質(zhì)：微管微絲中間纖維細胞核：核骨架細胞為什么能維持一定的形態(tài)？“人”有一定的形態(tài)是由于細胞質(zhì)：上皮細胞（紅色：微絲；綠色：微管）細胞骨架(cytoskeleton):是指真核細胞中由微管、微絲和中間纖維等蛋白質(zhì)成分構(gòu)成的一個復合的網(wǎng)架系統(tǒng)。作用：維持細胞一定的形狀網(wǎng)絡(luò)各游離的細胞器與細胞的運動有關(guān)上皮細胞（紅色：微絲；綠色：微管）細胞骨架(cytoskel

細胞骨架的發(fā)現(xiàn)過程最初人們認為細胞質(zhì)中無有形結(jié)構(gòu)，但許多生命現(xiàn)象，如細胞運動、細胞形狀的維持等，難以得到解釋。

1928年，人們提出了細胞骨架的原始概念。

1954年，在電鏡下首次看到了細胞中的微管，但在此時，電鏡制片還只能用鋨酸或高錳酸鉀在低溫條件下來固定，在這樣的條件下細胞骨架常發(fā)生聚集現(xiàn)象，因而被破壞。

1963年，采用戊二醛常溫固定后，才廣泛的地觀察到種類細胞骨架的存在，并正式命名為一種細胞器。細胞骨架的發(fā)現(xiàn)過程細胞骨架由以下組分構(gòu)成微絲（microfilament）微管（microtubule）中間纖維（intemediatefilament）廣義的細胞骨架還包括核骨架（nucleoskeleton）核纖層（nuclearlamina）細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix）形成貫穿于細胞核、細胞質(zhì)、細胞外的一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細胞骨架由以下組分構(gòu)成微絲，又叫肌動蛋白纖維，是由肌動蛋白構(gòu)成的兩股螺旋形成的細絲，普遍存在于真核細胞中微管，是由微管蛋白單體構(gòu)成的基本組件形成的中空的管狀結(jié)構(gòu)。普遍存在于真核細胞中中間纖維，又叫中間絲，粗細位于微絲和肌球蛋白粗絲之間，普遍存在于真核細胞中，是三種骨架系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最為復雜的一種微絲，又叫肌動蛋白纖維，是由肌動蛋白構(gòu)成的兩股螺旋形成的細絲微絲與細胞運動1微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4本章主要內(nèi)容微絲與細胞運動1微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞第一節(jié)微絲與細胞運動微絲

（microfilament,MF）肌動蛋白絲

（actinfilament）纖維狀肌動蛋白

（fibrousactin,F-actin）直徑7nm存在于所有真核細胞中微絲結(jié)合蛋白

（microfilamentbindingprotein）Neuronalgrowthconephotos?Schaefer,Kabir,andForscher,2002.OriginallypublishedinTheJournalofCellBiology,158:139-152.第一節(jié)微絲與細胞運動微絲

（microfilament,一、微絲的組成及其組裝一、微絲的組成及其組裝（一）結(jié)構(gòu)與成分肌動蛋白（actin）球狀G-actin纖維狀F-actin裂縫/極性ATP/ADP結(jié)合位點二價陽離子（Mg2+或Ca2+）結(jié)合位點負極正極（一）結(jié)構(gòu)與成分肌動蛋白（actin）負極正極（一）結(jié)構(gòu)與成分直徑約7nm扭鏈肌動蛋白單體組裝右手螺旋極性具有裂縫的一端為負極，相反一端為正極（一）結(jié)構(gòu)與成分直徑約7nm扭鏈微絲是由G-actin單體構(gòu)成的螺旋狀纖維，肌動蛋白單體具有極性，裝配時頭尾相接,故微絲也具有極性，結(jié)合ATP的一端為負極，另一端為正極。在裝配過程中，正極裝配較負極快5～10倍。微絲是由G-actin單體構(gòu)成的螺旋狀纖維，肌動蛋白（二）微絲的組裝及其動力學特性（二）微絲的組裝及其動力學特性微絲的體外組裝一定的鹽濃度（主要是Mg2+），一定的G-actin濃度，ATP，pH>7.0。1條件G-actinF-actinMg2+、高Na+、高K+Ca2+、低Na+、低K+微絲的體外組裝一定的鹽濃度（主要是Mg2+），一定的G-ac2過程2過程

延長期(Elongationphase) –正端快，為負端的10倍。成核期(Nucleationphase) –限速過程，又稱延遲期。二聚體（不穩(wěn)定）三聚體（核心形成）平衡期(Equilibriumphase) –聚合速度=解聚速度。延長期(Elongationphase)成核期(Np195p195踏車行為（treadmilling）在體外組裝過程中，微絲正極由于肌動蛋白亞基不斷添加而延長，負極由于肌動蛋白亞基去組裝而縮短的現(xiàn)象踏車行為（treadmilling）在體外組裝過程中，微絲正由G-actin單體的臨界濃度決定正極的肌動蛋白聚合速率等于負極的解聚速率時，踏車現(xiàn)象出現(xiàn)由G-actin單體的臨界濃度決定正極的肌動蛋白聚合速率等于微絲的任何一端都可以以添加肌動蛋白單體的方式增長，不過由于極性，兩端的速度不同，速度快的一端為正端，速度慢的一端為負端，表現(xiàn)為踏車現(xiàn)象。當?shù)竭_平衡期，肌動蛋白分子添加到肌動蛋白絲上的速度正好等于肌動蛋白分子從肌動蛋白上失去的速度，微絲的凈長度沒有改變，這種過程稱為微絲的踏車行為。微絲的任何一端都可以以添加肌動蛋白單體的方式增長，不過由于極2.G-actin單體聚合成F-actin，F(xiàn)-actin組成肌動蛋白微絲3.正極與負極都能生長，正極生長速度快，負極生長速度慢；由于G-actin在正極端裝配，負極去裝配，從而表現(xiàn)為踏車現(xiàn)象1.條件：一定的鹽濃度(主要是Mg2+)，一定的G-actin濃度，ATP，pH>7.0微絲的體外組裝2.G-actin單體聚合成F-actin，F(xiàn)-actin2微絲的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與p1953.具有動態(tài)不穩(wěn)定性，并與細胞功能相適應1.成核期：沒有固定的中心，根據(jù)細胞需要2微絲的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與p1953.具動物細胞中主要的肌動蛋白結(jié)合蛋白及功能

類型

功能調(diào)節(jié)蛋白1.原肌球蛋白與肌動蛋白相連，調(diào)節(jié)肌動蛋白與肌球蛋白的結(jié)合。2.鈣調(diào)蛋白與Ca2+結(jié)合，活化肌球蛋白輕鏈激酶連接蛋白1.

α-輔肌動蛋白參與微絲與質(zhì)膜的結(jié)合2.紐帶蛋白肌動蛋白纖維端點與細胞膜之間結(jié)合的中介交聯(lián)蛋白1.毛緣蛋白使纖維狀多聚體肌動蛋白平行連接成束2.細絲蛋白與F-actin結(jié)合，使之形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3.

血影蛋白與錨蛋白結(jié)合，并與肌動蛋白交聯(lián)4.錨定蛋白血影蛋白與膜上的帶III蛋白相連的中介間隔蛋白抑制蛋白結(jié)合于G-actin單體，可逆性抑制微絲聚合切斷和封端蛋白1.凝溶膠蛋白和絨毛蛋白低Ca2+促進微絲裝配成核心，高Ca2+將微絲切成片段2.封端蛋白結(jié)合于微絲(+)端，阻止G-actin加上或脫落動物細胞中主要的肌動蛋白結(jié)合蛋白及功能類微絲組裝的動態(tài)不穩(wěn)定性微絲組裝的動態(tài)不穩(wěn)定性微絲的動態(tài)變化與細胞生理功能變化相適應微絨毛應力纖維偽足收縮環(huán)細胞中大多數(shù)微絲結(jié)構(gòu)處于動態(tài)的組裝和去組裝過程中，并通過這種方式實現(xiàn)其功能微絲的動態(tài)變化與細胞生理功能變化相適應微絨毛（三）影響微絲組裝的特異性藥物細胞松弛素（cytochalasin）與微絲結(jié)合后將微絲切斷，并結(jié)合在微絲末端阻抑肌動蛋白在該部位的聚合，但對微絲解聚沒有明顯影響破壞微絲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并阻止細胞的運動鬼筆環(huán)肽（phalloidin）與微絲表面有強親和力，不與肌動蛋白單體結(jié)合阻止微絲的解聚，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)（三）影響微絲組裝的特異性藥物細胞松弛素（cytochala二、微絲的生物學功能3.細胞運動4.參與細胞分裂2.維持細胞形態(tài)1.肌肉收縮二、微絲的生物學功能3.細胞運動4.參與細胞分裂2.維1

肌肉收縮肌肉細胞利用肌動蛋白和肌球蛋白產(chǎn)生有力的單向運動。肌肉可以看作是一種特定的富含細胞骨架的高效能量轉(zhuǎn)換裝置?；瘜W能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能p2031肌肉收縮肌肉細胞利用肌動蛋白和肌球蛋白產(chǎn)生肌球蛋白(myosin)目前已知的唯一沿肌動蛋白進行運動的馬達蛋白

為細胞內(nèi)組分的運動提供動力，使它們能夠沿著肌動蛋白纖維和微管朝向兩極運動。目前已鑒定的馬達蛋白多達數(shù)十種。根據(jù)其結(jié)合的骨架纖維以及運動方向和攜帶的轉(zhuǎn)運物不同而分為不同類型。馬達蛋白Motorproteinsp201肌球蛋白(myosin)目前已知的唯一沿肌動蛋白進行運動的馬肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達馬達蛋白(motorprotein)可以分為3類沿微絲運動的肌球蛋白（myosin）沿微管運動的驅(qū)動蛋白（kinesin）沿微管運動的動力蛋白（dynein）能量轉(zhuǎn)換：利用水解ATP所提供能量有規(guī)則地沿微管或微絲等細胞骨架纖維運動肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達馬達蛋白(motorprot粗肌絲肌球蛋白(myosin)形態(tài)：由輕鏈和重鏈組成。豆芽狀：兩個橢圓形的頭部，一根長桿狀的尾頭部：ATP酶活性位點,actin結(jié)合位點；尾部：由兩條重鏈相互盤繞形成一個雙股螺旋粗肌絲肌球蛋白(myosin)形態(tài)：由輕鏈和重鏈組成。肌球蛋白的結(jié)構(gòu)3個功能結(jié)構(gòu)域馬達結(jié)構(gòu)域：負責將ATP水解所釋放的化學能轉(zhuǎn)變成機械能調(diào)控結(jié)構(gòu)域：輕鏈的結(jié)合部位，發(fā)揮杠桿作用尾部結(jié)構(gòu)域：選擇性與所運輸?shù)摹柏浳铩苯Y(jié)合肌球蛋白的結(jié)構(gòu)3個功能結(jié)構(gòu)域肌動蛋白（actin）提供動力原肌球蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin）細肌絲調(diào)控肌動蛋白（actin）提供動力細肌絲調(diào)控肌肉的組成由肌原纖維組成，肌原纖維的粗肌絲主要成分是肌球蛋白，細肌絲主要成分是肌動蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌肉收縮的基本單位是肌小節(jié)（sarcomere）。肌小節(jié)是相鄰兩Z線間的單位。主要結(jié)構(gòu)有：肌動蛋白（actin）提供動力原肌球蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin）細肌絲調(diào)控肌肉的組成由肌原纖維組成，肌原纖維的粗肌絲主要成分是肌球蛋白第10章細胞骨架課件肌纖維TEM照片A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。H區(qū)：A帶中央色淺部份，此處只有粗肌絲。I帶（明帶）：只含細肌絲部分。Z線：細肌絲一端游離，一端附于Z線。肌纖維TEM照片A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。Sarcomere肌小節(jié)模式圖Sarcomere肌小節(jié)模式圖肌肉收縮(musclecontraction)

肌肉可看作一種特別富含細胞骨架的效力非常高的能量轉(zhuǎn)換器，它直接將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。肌細胞在進化的過程中形成了一種高度特化的的功能:肌收縮(musclecontraction)。在肌細胞中,肌動蛋白和肌球蛋白聯(lián)合形成一種復合物:稱為肌動球蛋白(actomyosin),一種高度有序的結(jié)構(gòu),并能高效地工作。肌肉收縮(musclecontraction) 肌肉可看■肌球蛋白(myosin)∶肌動蛋白纖維的分子發(fā)動機肌球蛋白是一種分子發(fā)動機（屬于馬達蛋白），肌動蛋白纖維是肌球蛋白運行的軌道。肌球蛋白也是ATPase,通過ATP的水解導致構(gòu)型的變化從而在肌動蛋白絲上移動。●肌球蛋白的類型最早發(fā)現(xiàn)于肌肉組織(myosinII)，目前已知的有15種類型（myosinI-XV）。已鑒定了三種主要類型肌球蛋白:肌球蛋白Ⅰ、肌球蛋白Ⅱ和肌球蛋白Ⅴ?！黾∏虻鞍?myosin)∶肌動蛋白纖維的分子發(fā)動機

Myosin:TheactinmotorporteinATPaseBindingsitesMyosinII--DimerMainlyinmusclecellsThickfilamemtsMyosin:Theactinmotorporte三種類型的肌球蛋白的結(jié)構(gòu)比較三種類型的肌球蛋白的結(jié)構(gòu)比較肌球蛋白的功能（a）運輸小泡；(b)運輸微絲。肌球蛋白的功能●原肌球蛋白(tropomyosin,Tm)原肌球蛋白是細肌絲中肌動蛋白的結(jié)合蛋白，由兩條平行的多肽鏈組成α螺旋構(gòu)型，每條原肌球蛋白首尾相接形成一條連續(xù)的鏈同肌動蛋白細肌絲結(jié)合,正好位于雙螺旋的溝中。每一條原肌球蛋白有7個肌動蛋白結(jié)合位點，因此Tm同肌動蛋白細肌絲中7個肌動蛋白亞基結(jié)合。主要作用是加強和穩(wěn)定肌動蛋白絲，抑制肌動蛋白與肌球蛋白結(jié)合?！裨∏虻鞍?tropomyosin,Tm)●肌鈣蛋白(troponin.Tn)肌鈣蛋白分子量80KD，由3個多肽。Tn-T是一種長形的纖維狀分子,Tn-I和Tn-C都是球形分子。肌鈣蛋白C

特異地與鈣結(jié)合，肌鈣蛋白T與原肌球蛋白有高度親和力，肌鈣蛋白I抑制肌球蛋白的ATP酶活性，●肌鈣蛋白(troponin.Tn)原肌球蛋白及其結(jié)合蛋白a)原肌球蛋白的螺旋結(jié)構(gòu);(b)原肌球蛋白的序列特征,C是保守區(qū),V是可變區(qū),不同來源的原肌球蛋白的V區(qū)序列可能不同;非肌細胞中的原肌球蛋白的長度要短些,但保守區(qū)的組成相同;(c)原肌球蛋白、肌鈣蛋白和肌動蛋白的結(jié)合關(guān)系。原肌球蛋白及其結(jié)合蛋白a)原肌球蛋白的螺旋結(jié)構(gòu);(b)原（四）骨骼肌的收縮機理滑行學說的提出：根據(jù)骨骼肌的微細結(jié)構(gòu)的形態(tài)特點以及它們在肌肉收縮時的改變，Huxley等在50年代初就提出了用肌小節(jié)中粗、細肌絲的相互滑行來說明肌肉收縮的機制，被稱為滑行學說（slidingtheroy)。（四）骨骼肌的收縮機理肌收縮時肌節(jié)的收縮(a)肌收縮時肌節(jié)長度變化及肌節(jié)結(jié)構(gòu)差異示意圖。在肌收縮時,肌球蛋白的交聯(lián)橋(cross-bridge)與周圍的細肌絲接觸,細肌絲被推動滑向肌節(jié)的中心。(b)肌收縮時的電子顯微鏡照片。肌收縮時肌節(jié)的收縮（四）肌肉的收縮

①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖維分離；②ATP水解，引起頭部與肌動蛋白弱結(jié)合；（四）肌肉的收縮①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖Myosinmovement(continued)③Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結(jié)合，頭部向M線方向彎曲（微絲的負極），引起細肌絲向M線移動；④ADP釋放，ATP結(jié)合上去，頭部與肌動蛋白纖維分離。如此循環(huán)Myosinmovement(continued)③Pi由神經(jīng)沖動誘發(fā)的肌肉收縮基本過程動作電位的產(chǎn)生Ca2+的釋放原肌球蛋白位移細肌絲（肌動蛋白絲）與（粗肌絲）肌球蛋白絲的相對滑動Ca2+的回收P205由神經(jīng)沖動誘發(fā)的肌肉收縮基本過程動作電位的產(chǎn)生P205微絲ThecouplingofATPhydrolysistomovementofmyosinalonganactinfilament.肌肉收縮的滑動模型P205圖10-18微絲ThecouplingofATPhydrolys2

維持細胞形態(tài)細胞皮層（cellcortex）細胞膜下由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白交錯排列組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有很高的動態(tài)性，為細胞膜提供強度和韌度，維持細胞的形態(tài)。p1992維持細胞形態(tài)細胞皮層（cellcortex）細胞膜下細胞內(nèi)大部分微絲都集中在緊貼細胞質(zhì)膜的細胞質(zhì)區(qū)域，并由微絲交聯(lián)蛋白交聯(lián)成凝膠態(tài)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該區(qū)域通常稱為細胞皮層.皮層內(nèi)密布的微絲網(wǎng)絡(luò)可以為細胞質(zhì)膜提供強度和韌性，有助于維持細胞形狀，細胞的多種運動，如胞質(zhì)環(huán)流、阿米巴運動、變皺膜運動、吞噬（以及膜蛋白的定位等。細胞內(nèi)大部分微絲都集中在緊貼細胞質(zhì)膜的細胞質(zhì)區(qū)域，并由微絲交應力纖維(Stressfiber)體外培養(yǎng)的細胞在基質(zhì)表面鋪展時，常在細胞質(zhì)膜的特定區(qū)域與基質(zhì)之間形成緊密黏附的黏著斑。在緊貼黏著斑的細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有大量成束狀排列的微絲，這種微絲束稱為應力纖維（stressfiber）；應力纖維通過黏著斑與細胞外基質(zhì)相連，可能在細胞形態(tài)發(fā)生、細胞分化和組織建成等方面發(fā)揮作用。p199應力纖維(Stressfiber)p199Actinstressfibers(red)terminateinfocaladhesions(green).Nucleiareinblue/content/196/1/4Actinstressfibers(red)term微絨毛在小腸上皮細胞的游離面存在大量的微絨毛(microvilli)，其軸心是一束平行排列的微絲，微絲束正極指向微絨毛的頂端，其下端終止于端網(wǎng)結(jié)構(gòu).微絲束對微絨毛的形態(tài)起支撐作用。由于微絲束內(nèi)不含肌球蛋白、原肌球蛋白和α-輔肌動蛋白，因而該微絲束無收縮功能。微絨毛在小腸上皮細胞的游離面存在大量的微絨毛(microvi變形運動

(amoiboidmotion)細胞遷移(migration)細胞的吞噬運動(phagocytosis)精子與卵子細胞融合時的頂體運動血小板的變形運動細胞膜收縮環(huán)運動（參與細胞質(zhì)分裂）肌肉細胞的收縮3

參與細胞運動變形運動(amoiboidmotion)3參與細胞運動CellcrawlingFigure16-91MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)細胞運動過程中力產(chǎn)生機制微絲裝配將質(zhì)膜向前推進肌球蛋白Myosin和肌動蛋白Actin相互作用培養(yǎng)的動物細胞移動可以分為三個過程∶首先是細胞前緣的擴展，這一步是由肌動蛋白的聚合作用引起的;第二是擴展的前緣通過粘著斑的形成附著到基底；第三是通過胞質(zhì)溶膠向前流動和細胞尾部的收縮將細胞向前推進，在細胞質(zhì)收縮過程中，肌動蛋白纖維切割蛋白可能起了重要作用。CellcrawlingFigure16-91Mol由大量反向平行排列的微絲組成動力來源于肌球蛋白所介導的極性相反微絲間的滑動/whole/image/chapter14/14.33.jpg4

參與細胞分裂（胞質(zhì)分裂環(huán)p200）由大量反向平行排列的微絲組成http://yxsj.baid微管及其功能2微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4微管及其功能2微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨第二節(jié)微管及其功能MicrotubulesreorganizeduringthecellcyclePhotocourtesyofLynneCassimeris,LehighUniversity.第二節(jié)微管及其功能Microtubulesreorga微管：microtubule，MT

由微管蛋白（tubulin）裝配而成呈中空的管狀，在不同的細胞中具有相同的形態(tài)，呈網(wǎng)狀或束狀分布能與其它蛋白共同組裝成紡錘體、鞭毛和纖毛、中心粒等結(jié)構(gòu)是一種動態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有組裝和去組裝的功能微管：microtubule，MT由微管蛋白（tubuli一、微管的結(jié)構(gòu)組成與極性基本結(jié)構(gòu)單位：αβ-微管蛋白二聚體一、微管的結(jié)構(gòu)組成與極性基本結(jié)構(gòu)單位：αβ-微管蛋白二聚體αβ-微管蛋白p207GTP結(jié)合位點不可交換位點：α-微管蛋白可交換位點：β-微管蛋白二價陽離子結(jié)合位點秋水仙素結(jié)合位點長春花堿結(jié)合位點可見β亞基也是一種G蛋白。αβ-微管蛋白p207GTP結(jié)合位點可見β亞基也微管的組裝與極性13根原纖絲；極性圖10-20微管的組裝與極性13根原纖絲；極性圖10-20細胞內(nèi)微管的3種類型單管：細胞質(zhì)微管或紡錘體微管二聯(lián)管：纖毛或鞭毛中的軸絲微管三聯(lián)管：中心體或基體的微管細胞內(nèi)微管的3種類型單管：細胞質(zhì)微管或紡錘體微管不穩(wěn)定：單管。管壁由13條原纖維包圍而成，長

短不一。微管外徑為25nm，內(nèi)徑為15nm。穩(wěn)定：二、三聯(lián)管。見于特化的細胞結(jié)構(gòu)，如鞭毛、纖毛、中心粒、基體等。12345678910111213單管

AB二聯(lián)管

ABC三聯(lián)管13根原纖維23根原纖維33根原纖維不穩(wěn)定：單管。管壁由13條原纖維包圍而成，長穩(wěn)定：二、三聯(lián)管微管結(jié)合蛋白(Microtubuleassociatedproteins,MAPs)定義：一類可與微管結(jié)合并與微管蛋白共同組成微管系統(tǒng)的蛋白。

主要功能：調(diào)節(jié)微管的穩(wěn)定性，影響微管的結(jié)構(gòu)和功能。微管結(jié)合蛋白(Microtubuleassociated二、微管的組裝和去組裝/cgi/content-nw/full/16/10/2546/FIG1二、微管的組裝和去組裝http://www.plantcel（一）微管的體外組裝與踏車行為微管的組裝與攜帶GTP的α/β-微管蛋白二聚體的濃度有關(guān)（一）微管的體外組裝與踏車行為微管的組裝與攜帶GTP的α/Microtubuleexhibitspolaritya和b微管蛋白GTPMg2+適宜溫度：37oC條件：（一）微管的體外組裝與踏車行為Microtubuleexhibitspolarit12345678910111213單管

AB二聯(lián)管

微管蛋白微管蛋白異二聚體聚合首尾相連原纖維

ABC三聯(lián)管微管（13）12345678910111213微管橫斷面

12345678910111213單管AB二聯(lián)管1、指微管裝配生長與快速去裝配的一個交替變換的現(xiàn)象2、動力學不穩(wěn)定性產(chǎn)生的原因：微管兩端具GTP帽(取決于微管蛋白濃度)，微管將繼續(xù)組裝，反之，無GTP帽則解聚。微管的動力學不穩(wěn)定性1、指微管裝配生長與快速去裝配的一個交替變換的現(xiàn)象微管的動力第10章細胞骨架課件微管延長:微管蛋白的濃度>臨界濃度微管縮短:微管蛋白的濃度<臨界濃度微管延長:微管蛋白的濃度>臨界濃度微管的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與3.具有動態(tài)不穩(wěn)定性，并與細胞功能相適應1.沒有成核期，快速裝配。有微管組織中心4.特異性藥物微管的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與3.具有動態(tài)不穩(wěn)定性，并紫杉醇

阻止微管蛋白的解離秋水仙素

阻止微管聚合長春堿

促進微管降解均可作為化療藥物使用諾考達唑?qū)е挛⒐芙Y(jié)構(gòu)的解體

用低濃度的秋水仙素處理細胞，可立即破壞細胞內(nèi)的微管或紡錘體的結(jié)構(gòu)。秋水仙素可以與微管蛋白亞基結(jié)合，而當結(jié)合秋水仙素的微管蛋白亞基組裝到微管末端后，其他的微管蛋白亞基就很難再在該處進行組裝，但秋水仙素在微管末端的結(jié)合并不影響該微管的去組裝，從而導致細胞內(nèi)微管網(wǎng)絡(luò)的解體。紫杉醇的作用與秋水仙素相反，當紫杉醇與微管結(jié)合后可以阻止微管的去組裝，但不影響微管末端的組裝。結(jié)果是微管不停地組裝，而不會解聚，其結(jié)果同樣使細胞周期的運行被終止。（二）作用于微管的特異性藥物紫杉醇秋水仙素長春堿均可作為化療藥物使用諾考達唑三、微管組織中心（MTOC）MTOC：活細胞內(nèi)起始微管的成核作用，并使之延伸的結(jié)構(gòu)三、微管組織中心（MTOC）MTOC：活細胞內(nèi)起始微管的成中心體(動態(tài)微管)間期細胞MTOC

有絲分裂紡錘體極(動態(tài)微管)分裂細胞MTOC基體(永久性結(jié)構(gòu))鞭毛、纖毛細胞MTOC中心體(動態(tài)微管)有絲分裂紡錘體極(動態(tài)微管)基體(永久性結(jié)（一）中心體（一）中心體（一）中心體中心體含有一對彼此垂直的桶狀中心粒無定形的中心粒外周物質(zhì)；9組三聯(lián)體微管微管起源于中心粒外周物質(zhì)區(qū)域（PCM，pericentriolarmaterial）不直接參與微管蛋白的核化，具有召集PCM的作用。（一）中心體中心體含有一對彼此垂直的桶狀中心粒不直接參與微管（一）中心體（一）中心體（二）基體和其他微管組織中心9組三聯(lián)體微管構(gòu)成具有自我復制的性質(zhì)NatureReviewsMolecularCellBiology8,880-893(November2007)位于鞭毛和纖毛根部的特殊結(jié)構(gòu)（二）基體和其他微管組織中心9組三聯(lián)體微管構(gòu)成Natur微管從微管組織中心向外生長陰影部分是MTOCs.,包含一對中心粒和一個中心體。圖中標出了生長中微管的正端,靠近MTOCs部分是微管的負端。微管從微管組織中心向外生長陰影部分是MTOCs.,包含一對四、微管的動力學性質(zhì)微管的穩(wěn)定性與其所結(jié)合的細胞結(jié)構(gòu)組分以及細胞的生理狀態(tài)相關(guān)不同狀態(tài)的微管其穩(wěn)定性差異很大

在神經(jīng)元分化過程中的作用/content/158/5.cover-expansion四、微管的動力學性質(zhì)微管的穩(wěn)定性與其所結(jié)合的細胞結(jié)構(gòu)組分以微管的動態(tài)不穩(wěn)定性微管的動態(tài)不穩(wěn)定性五、微管功能1、維持細胞形態(tài)2、參與細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸3、參與細胞器的運動鞭毛(flagella)和纖毛(cilia)運動紡錘體與染色體運動4、細胞器定位五、微管功能1、維持細胞形態(tài)

例如：體外培養(yǎng)的神經(jīng)細胞，其軸突的伸長依賴于微管，用秋水仙素、低溫等方法處理細胞，微管解聚，細胞變圓。微管對維持細胞的形狀是重要的。1、維持細胞形態(tài)例如：體外培養(yǎng)的神經(jīng)細胞，其軸突的伸長依賴于微管，用第10章細胞骨架課件

細胞中的小泡和蛋白質(zhì)顆粒經(jīng)過長距離運輸?shù)竭_特定區(qū)域。--神經(jīng)元軸突運輸--色素顆粒的運輸2、細胞內(nèi)物質(zhì)的運輸細胞中的小泡和蛋白質(zhì)顆粒經(jīng)過長距離運輸?shù)竭_特定區(qū)域。-馬達蛋白Motorproteins根據(jù)其結(jié)合的骨架纖維以及運動方向和攜帶的轉(zhuǎn)運物不同而分為不同類型。驅(qū)動蛋白(kinesin)：通常朝微管的正極方向運動p213動力蛋白(dynein)：朝微管的負極運動p216肌球蛋白(myosin)：唯一沿微絲運動的是細胞內(nèi)一類以細胞骨架為軌道，利用ATP供能，產(chǎn)生推動力，進行細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸或細胞運動的蛋白質(zhì)分子。馬達蛋白Motorproteins根據(jù)其結(jié)合的骨架纖維以驅(qū)動蛋白的分子結(jié)構(gòu)及其功能2條重鏈：具有馬達結(jié)構(gòu)域2條輕鏈：與重鏈尾部結(jié)合、具有貨物結(jié)合功能驅(qū)動蛋白的分子結(jié)構(gòu)及其功能2條重鏈：具有馬達結(jié)構(gòu)域驅(qū)動蛋白沿微管運動的分子機制驅(qū)動蛋白的運動主要涉及發(fā)生在兩個馬達結(jié)構(gòu)域上ATP的結(jié)合、水解和ADP釋放以及與自身構(gòu)象變化相偶聯(lián)等機械化學循環(huán)過程驅(qū)動蛋白沿微管運動的分子機制驅(qū)動蛋白的運動主要涉及發(fā)生在兩細胞質(zhì)動力蛋白及其功能動力蛋白超家族細胞質(zhì)動力蛋白軸絲動力蛋白重鏈含ATP結(jié)合部位和微管結(jié)合部位細胞質(zhì)動力蛋白沿細胞質(zhì)微管轉(zhuǎn)運貨物，由一個相對分子質(zhì)量接近1.5×106

的巨大蛋白復合物組成，含多個多肽亞單位,兩條具有ATP酶活性的使其沿微管移動的重鏈、兩條中間鏈、四條中間輕鏈和一些輕鏈。細胞質(zhì)動力蛋白與被稱為動力蛋白激活蛋白（dynactin）的蛋白復合物密切相關(guān)。動力蛋白激活蛋白調(diào)節(jié)動力蛋白活性和動力蛋白與其“貨物”的結(jié)合能力細胞質(zhì)動力蛋白及其功能動力蛋白超家族細胞質(zhì)動力蛋白沿細胞質(zhì)微神經(jīng)元的軸突運輸Dyneins,

kinesins微管神經(jīng)元的軸突運輸Dyneins,kinesins微管色素顆粒的運輸許多兩棲類的皮膚和魚類的鱗片中含有特化的色素細胞,在神經(jīng)和激素的控制下,這些細胞中的色素顆?？稍跀?shù)秒鐘內(nèi)迅速分布到細胞各處,從而使皮膚顏色變黑;又能很快回到細胞中心,而使皮膚顏色變淺,以適應環(huán)境的變化。研究發(fā)現(xiàn),色素顆粒的運輸是微管依賴性的,色素顆粒實際上是沿微管轉(zhuǎn)運的。色素顆粒的運輸許多兩棲類的皮膚和魚類的鱗片中含有特化的色素細3、參與細胞器的運動鞭毛(flagella)和纖毛(cilia)運動紡錘體與染色體運動3、參與細胞器的運動鞭毛與纖毛是伸出細胞表面并能運動的特化結(jié)構(gòu)。鞭毛與纖毛在來源和結(jié)構(gòu)上基本相同少而長的叫鞭毛flagella多而短的叫纖毛cilia鞭毛與纖毛的運動p217鞭毛與纖毛是伸出細胞表面并能運動的特化結(jié)構(gòu)。鞭毛與纖毛的運動微管滑動學說p220圖10-341.動力蛋白頭部與相鄰二聯(lián)體上B微管結(jié)合，促進ATP(水解)

ADP+Pi(釋放)，同時動力蛋白頭部構(gòu)象變化角度改變，牽引相鄰B微管向纖毛頂部滑動。2.新的ATP結(jié)合于動力蛋白上，使頭部與相鄰的二聯(lián)體B微管脫離。3.結(jié)合的ATP水解，其釋放的能量使頭部的角度復原。4.帶有水解產(chǎn)物的頭部與B微管的另一個位點結(jié)合，開始又一次循環(huán)。微管滑動學說p220圖10-341.動力蛋白頭部與相鄰紡錘體與染色體運動星體微管動粒微管極間微管紡錘體與染色體運動星體微管第10章細胞骨架課件深綠：微管淺藍：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)黃色：高爾基體4、細胞器的定位p212深綠：微管4、細胞器的定位p212微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4中間纖維3微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4中間第三節(jié)中間絲直徑10nm；粗細介于肌細胞的粗肌絲和細肌絲之間第三節(jié)中間絲直徑10nm；粗細介于肌細胞的粗肌絲和細直徑8-10nm。介與微管與微絲之間，故得名中間纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：既不受秋水仙素也不受細胞松弛B素影響，并且也沒有極性。植物細胞內(nèi)未發(fā)現(xiàn)中間絲直徑8-10nm。中間纖維是由多種異源性纖維狀蛋白組成，至少有67種，根據(jù)這些蛋白的細胞分布和組織來源，將它們分類一、中間絲的主要類型和組成成分中間纖維是由多種異源性纖維狀蛋白組成，至少有67種，中間纖維蛋白分類及分布纖維類型蛋白亞基細胞定位組織來源角蛋白纖維角蛋白，19-22種多肽細胞質(zhì)上皮細胞波形纖維波形纖維蛋白，一種多肽細胞質(zhì)間質(zhì)細胞和中胚層來源的細胞結(jié)蛋白纖維結(jié)蛋白，一種多肽細胞質(zhì)肌細胞神經(jīng)元纖維神經(jīng)元纖維蛋白，三種多肽細胞質(zhì)神經(jīng)元神經(jīng)膠質(zhì)纖維膠質(zhì)纖維酸性蛋白，一種多肽細胞質(zhì)神經(jīng)膠質(zhì)細胞核纖層核纖層蛋白（lamina、、）細胞核大部分細胞嚴格的組織時空特異性中間纖維蛋白分類及分布纖維類型蛋白亞基細胞定位組織來源角蛋白中間絲蛋白分子結(jié)構(gòu)模式圖高度保守的桿狀區(qū)高度多變的頭部和尾部參與中間絲的組裝中間絲蛋白分子結(jié)構(gòu)模式圖高度保守的桿狀區(qū)二、中間絲的組裝與表達IF沒有極性；不需要ATP、GTP提供能量不表現(xiàn)為典型的踏車行為二、中間絲的組裝與表達IF沒有極性；不需要ATP、GTP提供有兩條中間纖維多肽鏈形成超螺旋二聚體中間纖維蛋白分子單體二聚體兩個二聚體方向平行，以半交迭方式形成四聚體八根原纖維構(gòu)成圓柱狀的10nm纖維四聚體四聚體首尾相連形成原纖維中間纖維原纖維Klykowsky中間纖維組裝模型有兩條中間纖維多肽鏈形成超螺旋二聚體中間纖維蛋白分子單體二聚中間纖維裝配特點IF裝配與MF,MT裝配相比，有以下幾個特點：IF裝配的單體是纖維狀蛋白(MF,MT的單體呈球形)；反向平行的四聚體是其組裝的基本單位，并且導致IF不具有極性；不需要ATP、GTP提供能量。IF在體外裝配時不需要核苷酸或結(jié)合蛋白的輔助。在體內(nèi)裝配后，細胞中幾乎不存在IF單體(但IF的存在形式也可以受到細胞調(diào)節(jié))。目前尚未發(fā)現(xiàn)沿IF運動的馬達蛋白。不表現(xiàn)為典型的踏車行為。中間纖維裝配特點IF裝配與MF,MT裝配相比，有以下幾個特點三、中間纖維的功能角蛋白纖維參與橋粒的形成和維持增強細胞抗機械壓力的能力結(jié)蛋白纖維是肌肉Z盤的重要結(jié)構(gòu)組分，對于維持肌肉細胞的收縮裝置起重要作用神經(jīng)元纖維在神經(jīng)細胞軸突運輸中起作用參與傳遞細胞內(nèi)機械的或分子的信息中間纖維與mRNA的運輸有關(guān)（mRNA在細胞內(nèi)錨定于中間纖維可能對其在細胞內(nèi)的定位及是否翻譯起決定作用）根據(jù)中間纖維外與細胞膜和細胞外基質(zhì)相連，內(nèi)與核纖層直接聯(lián)系，在細胞質(zhì)中形成精細發(fā)達網(wǎng)絡(luò)的特點，推測中間纖維參與傳遞細胞內(nèi)機械式分子信息。三、中間纖維的功能角蛋白纖維參與橋粒的形成和維持（mR微絲及細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4細胞骨架與疾?。ㄗ詫W）4微絲及細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4細胞4.1細胞骨架與腫瘤(一)中間纖維與腫瘤診斷肌肉瘤結(jié)蛋白非肌肉瘤波形纖維蛋白神經(jīng)膠質(zhì)瘤神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白交感神經(jīng)來源腫瘤神經(jīng)纖維蛋白腫瘤類型中間纖維特征4.1細胞骨架與腫瘤(一)中間纖維與腫瘤診斷肌肉瘤(二)微管和微絲與腫瘤化療

微絲作為抗癌藥的靶位，細胞松弛素為真菌的代謝產(chǎn)物，可與微絲正端結(jié)合，抑制其微絲聚合，導致解聚，使細胞表面松解，引起細胞表面起泡，造成微絨毛變成茬狀物，細胞整體形態(tài)樹枝狀化，抑制各種依賴于微絲的運動，具有抗腫瘤潛能。(二)微管和微絲與腫瘤化療微管作為腫瘤化療的動力學靶位：具有抗有絲分裂能力的藥物：長春花堿，秋水仙素，紫杉醇,長春新堿.主要機制：穩(wěn)定紡錘體微管動力學，在分裂中／后期抑制細胞分裂，誘導細胞凋亡。微管作為腫瘤化療的動力學靶位：4.2細胞骨架蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)的疾病Alzheimer’sdisease：tau蛋白異常，導致微管聚集缺陷，使軸漿流阻塞，神經(jīng)信號傳遞紊亂。病人的腦脊液中tau蛋白含量升高。4.2細胞骨架蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)的疾病Alzheimer’s4.3細胞骨架與遺傳性疾病有關(guān)4.3細胞骨架與遺傳性疾病有關(guān)TheInnerLifeoftheCellTheInnerLifeoftheCell小結(jié)名詞解釋：細胞骨架、踏車現(xiàn)象、馬達蛋白、微管結(jié)合蛋白、MTOC重點：微絲的組裝、生物學功能微管的組裝、生物學功能微管滑動學說小結(jié)名詞解釋：胞質(zhì)骨架三種組分的比較胞質(zhì)骨架三種組分的比較Thankyou!Thankyou!簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號的特點G蛋白偶聯(lián)的受體是細胞質(zhì)膜上最多，也是最重要的倍轉(zhuǎn)導系統(tǒng)，具有兩個重要特點：⑴信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：①G蛋白偶聯(lián)的受體，是細胞表面由單條多肽鏈經(jīng)7次跨膜形成的受體；②G蛋白能與GTP結(jié)合被活化，可進一步激活其效應底物；③效應物：通常是腺苷酸環(huán)化酶，被激活后可提高細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸（cAMP）的濃度，可激活cAMP依賴的蛋白激酶，引發(fā)一系列生物學效應。⑵產(chǎn)生第二信使。配體—受體復合物結(jié)合后，通過與G蛋白的偶聯(lián)，在細胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)，影響細胞的行為。根據(jù)產(chǎn)生的第二信使的不同，又可分為cAMP信號通路和磷酯酰肌醇信號通路。cAMP信號通路的主要效應是激活靶酶和開啟基因表達，這是通過蛋白激酶完成的。該信號途徑涉及的反應鏈可表示為：激素→G蛋白偶聯(lián)受體→G蛋白→腺苷酸環(huán)化化酶→cAMP→cAMP依賴的蛋白激酶A→基因調(diào)控蛋白→基因轉(zhuǎn)錄。磷酯酰肌醇信號通路的最大特點是胞外信號被膜受體接受后，同時產(chǎn)生兩個胞內(nèi)信使，分別啟動兩個信號傳遞途徑即IP3—Ca2+和DG—PKC途徑，實現(xiàn)細胞對外界信號的應答，因此，把這一信號系統(tǒng)又稱為“雙信使系統(tǒng)”。

簡要說明由G蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號的特點G蛋白偶聯(lián)的受體第10章細胞骨架第10章細胞骨架細胞為什么能維持一定的形態(tài)？“人”有一定的形態(tài)是由于有骨骼系統(tǒng)作為支架。細胞質(zhì)：微管微絲中間纖維細胞核：核骨架細胞為什么能維持一定的形態(tài)？“人”有一定的形態(tài)是由于細胞質(zhì)：上皮細胞（紅色：微絲；綠色：微管）細胞骨架(cytoskeleton):是指真核細胞中由微管、微絲和中間纖維等蛋白質(zhì)成分構(gòu)成的一個復合的網(wǎng)架系統(tǒng)。作用：維持細胞一定的形狀網(wǎng)絡(luò)各游離的細胞器與細胞的運動有關(guān)上皮細胞（紅色：微絲；綠色：微管）細胞骨架(cytoskel

細胞骨架的發(fā)現(xiàn)過程最初人們認為細胞質(zhì)中無有形結(jié)構(gòu)，但許多生命現(xiàn)象，如細胞運動、細胞形狀的維持等，難以得到解釋。

1928年，人們提出了細胞骨架的原始概念。

1954年，在電鏡下首次看到了細胞中的微管，但在此時，電鏡制片還只能用鋨酸或高錳酸鉀在低溫條件下來固定，在這樣的條件下細胞骨架常發(fā)生聚集現(xiàn)象，因而被破壞。

1963年，采用戊二醛常溫固定后，才廣泛的地觀察到種類細胞骨架的存在，并正式命名為一種細胞器。細胞骨架的發(fā)現(xiàn)過程細胞骨架由以下組分構(gòu)成微絲（microfilament）微管（microtubule）中間纖維（intemediatefilament）廣義的細胞骨架還包括核骨架（nucleoskeleton）核纖層（nuclearlamina）細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix）形成貫穿于細胞核、細胞質(zhì)、細胞外的一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細胞骨架由以下組分構(gòu)成微絲，又叫肌動蛋白纖維，是由肌動蛋白構(gòu)成的兩股螺旋形成的細絲，普遍存在于真核細胞中微管，是由微管蛋白單體構(gòu)成的基本組件形成的中空的管狀結(jié)構(gòu)。普遍存在于真核細胞中中間纖維，又叫中間絲，粗細位于微絲和肌球蛋白粗絲之間，普遍存在于真核細胞中，是三種骨架系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)最為復雜的一種微絲，又叫肌動蛋白纖維，是由肌動蛋白構(gòu)成的兩股螺旋形成的細絲微絲與細胞運動1微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4本章主要內(nèi)容微絲與細胞運動1微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞第一節(jié)微絲與細胞運動微絲

（microfilament,MF）肌動蛋白絲

（actinfilament）纖維狀肌動蛋白

（fibrousactin,F-actin）直徑7nm存在于所有真核細胞中微絲結(jié)合蛋白

（microfilamentbindingprotein）Neuronalgrowthconephotos?Schaefer,Kabir,andForscher,2002.OriginallypublishedinTheJournalofCellBiology,158:139-152.第一節(jié)微絲與細胞運動微絲

（microfilament,一、微絲的組成及其組裝一、微絲的組成及其組裝（一）結(jié)構(gòu)與成分肌動蛋白（actin）球狀G-actin纖維狀F-actin裂縫/極性ATP/ADP結(jié)合位點二價陽離子（Mg2+或Ca2+）結(jié)合位點負極正極（一）結(jié)構(gòu)與成分肌動蛋白（actin）負極正極（一）結(jié)構(gòu)與成分直徑約7nm扭鏈肌動蛋白單體組裝右手螺旋極性具有裂縫的一端為負極，相反一端為正極（一）結(jié)構(gòu)與成分直徑約7nm扭鏈微絲是由G-actin單體構(gòu)成的螺旋狀纖維，肌動蛋白單體具有極性，裝配時頭尾相接,故微絲也具有極性，結(jié)合ATP的一端為負極，另一端為正極。在裝配過程中，正極裝配較負極快5～10倍。微絲是由G-actin單體構(gòu)成的螺旋狀纖維，肌動蛋白（二）微絲的組裝及其動力學特性（二）微絲的組裝及其動力學特性微絲的體外組裝一定的鹽濃度（主要是Mg2+），一定的G-actin濃度，ATP，pH>7.0。1條件G-actinF-actinMg2+、高Na+、高K+Ca2+、低Na+、低K+微絲的體外組裝一定的鹽濃度（主要是Mg2+），一定的G-ac2過程2過程

延長期(Elongationphase) –正端快，為負端的10倍。成核期(Nucleationphase) –限速過程，又稱延遲期。二聚體（不穩(wěn)定）三聚體（核心形成）平衡期(Equilibriumphase) –聚合速度=解聚速度。延長期(Elongationphase)成核期(Np195p195踏車行為（treadmilling）在體外組裝過程中，微絲正極由于肌動蛋白亞基不斷添加而延長，負極由于肌動蛋白亞基去組裝而縮短的現(xiàn)象踏車行為（treadmilling）在體外組裝過程中，微絲正由G-actin單體的臨界濃度決定正極的肌動蛋白聚合速率等于負極的解聚速率時，踏車現(xiàn)象出現(xiàn)由G-actin單體的臨界濃度決定正極的肌動蛋白聚合速率等于微絲的任何一端都可以以添加肌動蛋白單體的方式增長，不過由于極性，兩端的速度不同，速度快的一端為正端，速度慢的一端為負端，表現(xiàn)為踏車現(xiàn)象。當?shù)竭_平衡期，肌動蛋白分子添加到肌動蛋白絲上的速度正好等于肌動蛋白分子從肌動蛋白上失去的速度，微絲的凈長度沒有改變，這種過程稱為微絲的踏車行為。微絲的任何一端都可以以添加肌動蛋白單體的方式增長，不過由于極2.G-actin單體聚合成F-actin，F(xiàn)-actin組成肌動蛋白微絲3.正極與負極都能生長，正極生長速度快，負極生長速度慢；由于G-actin在正極端裝配，負極去裝配，從而表現(xiàn)為踏車現(xiàn)象1.條件：一定的鹽濃度(主要是Mg2+)，一定的G-actin濃度，ATP，pH>7.0微絲的體外組裝2.G-actin單體聚合成F-actin，F(xiàn)-actin2微絲的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與p1953.具有動態(tài)不穩(wěn)定性，并與細胞功能相適應1.成核期：沒有固定的中心，根據(jù)細胞需要2微絲的體內(nèi)組裝2.有結(jié)合蛋白參與p1953.具動物細胞中主要的肌動蛋白結(jié)合蛋白及功能

類型

功能調(diào)節(jié)蛋白1.原肌球蛋白與肌動蛋白相連，調(diào)節(jié)肌動蛋白與肌球蛋白的結(jié)合。2.鈣調(diào)蛋白與Ca2+結(jié)合，活化肌球蛋白輕鏈激酶連接蛋白1.

α-輔肌動蛋白參與微絲與質(zhì)膜的結(jié)合2.紐帶蛋白肌動蛋白纖維端點與細胞膜之間結(jié)合的中介交聯(lián)蛋白1.毛緣蛋白使纖維狀多聚體肌動蛋白平行連接成束2.細絲蛋白與F-actin結(jié)合，使之形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3.

血影蛋白與錨蛋白結(jié)合，并與肌動蛋白交聯(lián)4.錨定蛋白血影蛋白與膜上的帶III蛋白相連的中介間隔蛋白抑制蛋白結(jié)合于G-actin單體，可逆性抑制微絲聚合切斷和封端蛋白1.凝溶膠蛋白和絨毛蛋白低Ca2+促進微絲裝配成核心，高Ca2+將微絲切成片段2.封端蛋白結(jié)合于微絲(+)端，阻止G-actin加上或脫落動物細胞中主要的肌動蛋白結(jié)合蛋白及功能類微絲組裝的動態(tài)不穩(wěn)定性微絲組裝的動態(tài)不穩(wěn)定性微絲的動態(tài)變化與細胞生理功能變化相適應微絨毛應力纖維偽足收縮環(huán)細胞中大多數(shù)微絲結(jié)構(gòu)處于動態(tài)的組裝和去組裝過程中，并通過這種方式實現(xiàn)其功能微絲的動態(tài)變化與細胞生理功能變化相適應微絨毛（三）影響微絲組裝的特異性藥物細胞松弛素（cytochalasin）與微絲結(jié)合后將微絲切斷，并結(jié)合在微絲末端阻抑肌動蛋白在該部位的聚合，但對微絲解聚沒有明顯影響破壞微絲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并阻止細胞的運動鬼筆環(huán)肽（phalloidin）與微絲表面有強親和力，不與肌動蛋白單體結(jié)合阻止微絲的解聚，使其保持穩(wěn)定狀態(tài)（三）影響微絲組裝的特異性藥物細胞松弛素（cytochala二、微絲的生物學功能3.細胞運動4.參與細胞分裂2.維持細胞形態(tài)1.肌肉收縮二、微絲的生物學功能3.細胞運動4.參與細胞分裂2.維1

肌肉收縮肌肉細胞利用肌動蛋白和肌球蛋白產(chǎn)生有力的單向運動。肌肉可以看作是一種特定的富含細胞骨架的高效能量轉(zhuǎn)換裝置。化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能p2031肌肉收縮肌肉細胞利用肌動蛋白和肌球蛋白產(chǎn)生肌球蛋白(myosin)目前已知的唯一沿肌動蛋白進行運動的馬達蛋白

為細胞內(nèi)組分的運動提供動力，使它們能夠沿著肌動蛋白纖維和微管朝向兩極運動。目前已鑒定的馬達蛋白多達數(shù)十種。根據(jù)其結(jié)合的骨架纖維以及運動方向和攜帶的轉(zhuǎn)運物不同而分為不同類型。馬達蛋白Motorproteinsp201肌球蛋白(myosin)目前已知的唯一沿肌動蛋白進行運動的馬肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達馬達蛋白(motorprotein)可以分為3類沿微絲運動的肌球蛋白（myosin）沿微管運動的驅(qū)動蛋白（kinesin）沿微管運動的動力蛋白（dynein）能量轉(zhuǎn)換：利用水解ATP所提供能量有規(guī)則地沿微管或微絲等細胞骨架纖維運動肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達馬達蛋白(motorprot粗肌絲肌球蛋白(myosin)形態(tài)：由輕鏈和重鏈組成。豆芽狀：兩個橢圓形的頭部，一根長桿狀的尾頭部：ATP酶活性位點,actin結(jié)合位點；尾部：由兩條重鏈相互盤繞形成一個雙股螺旋粗肌絲肌球蛋白(myosin)形態(tài)：由輕鏈和重鏈組成。肌球蛋白的結(jié)構(gòu)3個功能結(jié)構(gòu)域馬達結(jié)構(gòu)域：負責將ATP水解所釋放的化學能轉(zhuǎn)變成機械能調(diào)控結(jié)構(gòu)域：輕鏈的結(jié)合部位，發(fā)揮杠桿作用尾部結(jié)構(gòu)域：選擇性與所運輸?shù)摹柏浳铩苯Y(jié)合肌球蛋白的結(jié)構(gòu)3個功能結(jié)構(gòu)域肌動蛋白（actin）提供動力原肌球蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin）細肌絲調(diào)控肌動蛋白（actin）提供動力細肌絲調(diào)控肌肉的組成由肌原纖維組成，肌原纖維的粗肌絲主要成分是肌球蛋白，細肌絲主要成分是肌動蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白。肌肉收縮的基本單位是肌小節(jié)（sarcomere）。肌小節(jié)是相鄰兩Z線間的單位。主要結(jié)構(gòu)有：肌動蛋白（actin）提供動力原肌球蛋白（tropomyosin）肌鈣蛋白（troponin）細肌絲調(diào)控肌肉的組成由肌原纖維組成，肌原纖維的粗肌絲主要成分是肌球蛋白第10章細胞骨架課件肌纖維TEM照片A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。H區(qū)：A帶中央色淺部份，此處只有粗肌絲。I帶（明帶）：只含細肌絲部分。Z線：細肌絲一端游離，一端附于Z線。肌纖維TEM照片A帶（暗帶）：為粗肌絲所在。Sarcomere肌小節(jié)模式圖Sarcomere肌小節(jié)模式圖肌肉收縮(musclecontraction)

肌肉可看作一種特別富含細胞骨架的效力非常高的能量轉(zhuǎn)換器，它直接將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。肌細胞在進化的過程中形成了一種高度特化的的功能:肌收縮(musclecontraction)。在肌細胞中,肌動蛋白和肌球蛋白聯(lián)合形成一種復合物:稱為肌動球蛋白(actomyosin),一種高度有序的結(jié)構(gòu),并能高效地工作。肌肉收縮(musclecontraction) 肌肉可看■肌球蛋白(myosin)∶肌動蛋白纖維的分子發(fā)動機肌球蛋白是一種分子發(fā)動機（屬于馬達蛋白），肌動蛋白纖維是肌球蛋白運行的軌道。肌球蛋白也是ATPase,通過ATP的水解導致構(gòu)型的變化從而在肌動蛋白絲上移動?！窦∏虻鞍椎念愋妥钤绨l(fā)現(xiàn)于肌肉組織(myosinII)，目前已知的有15種類型（myosinI-XV）。已鑒定了三種主要類型肌球蛋白:肌球蛋白Ⅰ、肌球蛋白Ⅱ和肌球蛋白Ⅴ?！黾∏虻鞍?myosin)∶肌動蛋白纖維的分子發(fā)動機

Myosin:TheactinmotorporteinATPaseBindingsitesMyosinII--DimerMainlyinmusclecellsThickfilamemtsMyosin:Theactinmotorporte三種類型的肌球蛋白的結(jié)構(gòu)比較三種類型的肌球蛋白的結(jié)構(gòu)比較肌球蛋白的功能（a）運輸小泡；(b)運輸微絲。肌球蛋白的功能●原肌球蛋白(tropomyosin,Tm)原肌球蛋白是細肌絲中肌動蛋白的結(jié)合蛋白，由兩條平行的多肽鏈組成α螺旋構(gòu)型，每條原肌球蛋白首尾相接形成一條連續(xù)的鏈同肌動蛋白細肌絲結(jié)合,正好位于雙螺旋的溝中。每一條原肌球蛋白有7個肌動蛋白結(jié)合位點，因此Tm同肌動蛋白細肌絲中7個肌動蛋白亞基結(jié)合。主要作用是加強和穩(wěn)定肌動蛋白絲，抑制肌動蛋白與肌球蛋白結(jié)合?！裨∏虻鞍?tropomyosin,Tm)●肌鈣蛋白(troponin.Tn)肌鈣蛋白分子量80KD，由3個多肽。Tn-T是一種長形的纖維狀分子,Tn-I和Tn-C都是球形分子。肌鈣蛋白C

特異地與鈣結(jié)合，肌鈣蛋白T與原肌球蛋白有高度親和力，肌鈣蛋白I抑制肌球蛋白的ATP酶活性，●肌鈣蛋白(troponin.Tn)原肌球蛋白及其結(jié)合蛋白a)原肌球蛋白的螺旋結(jié)構(gòu);(b)原肌球蛋白的序列特征,C是保守區(qū),V是可變區(qū),不同來源的原肌球蛋白的V區(qū)序列可能不同;非肌細胞中的原肌球蛋白的長度要短些,但保守區(qū)的組成相同;(c)原肌球蛋白、肌鈣蛋白和肌動蛋白的結(jié)合關(guān)系。原肌球蛋白及其結(jié)合蛋白a)原肌球蛋白的螺旋結(jié)構(gòu);(b)原（四）骨骼肌的收縮機理滑行學說的提出：根據(jù)骨骼肌的微細結(jié)構(gòu)的形態(tài)特點以及它們在肌肉收縮時的改變，Huxley等在50年代初就提出了用肌小節(jié)中粗、細肌絲的相互滑行來說明肌肉收縮的機制，被稱為滑行學說（slidingtheroy)。（四）骨骼肌的收縮機理肌收縮時肌節(jié)的收縮(a)肌收縮時肌節(jié)長度變化及肌節(jié)結(jié)構(gòu)差異示意圖。在肌收縮時,肌球蛋白的交聯(lián)橋(cross-bridge)與周圍的細肌絲接觸,細肌絲被推動滑向肌節(jié)的中心。(b)肌收縮時的電子顯微鏡照片。肌收縮時肌節(jié)的收縮（四）肌肉的收縮

①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖維分離；②ATP水解，引起頭部與肌動蛋白弱結(jié)合；（四）肌肉的收縮①肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動蛋白纖Myosinmovement(continued)③Pi釋放，頭部與肌動蛋白強結(jié)合，頭部向M線方向彎曲（微絲的負極），引起細肌絲向M線移動；④ADP釋放，ATP結(jié)合上去，頭部與肌動蛋白纖維分離。如此循環(huán)Myosinmovement(continued)③Pi由神經(jīng)沖動誘發(fā)的肌肉收縮基本過程動作電位的產(chǎn)生Ca2+的釋放原肌球蛋白位移細肌絲（肌動蛋白絲）與（粗肌絲）肌球蛋白絲的相對滑動Ca2+的回收P205由神經(jīng)沖動誘發(fā)的肌肉收縮基本過程動作電位的產(chǎn)生P205微絲ThecouplingofATPhydrolysistomovementofmyosinalonganactinfilament.肌肉收縮的滑動模型P205圖10-18微絲ThecouplingofATPhydrolys2

維持細胞形態(tài)細胞皮層（cellcortex）細胞膜下由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白交錯排列組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有很高的動態(tài)性，為細胞膜提供強度和韌度，維持細胞的形態(tài)。p1992維持細胞形態(tài)細胞皮層（cellcortex）細胞膜下細胞內(nèi)大部分微絲都集中在緊貼細胞質(zhì)膜的細胞質(zhì)區(qū)域，并由微絲交聯(lián)蛋白交聯(lián)成凝膠態(tài)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該區(qū)域通常稱為細胞皮層.皮層內(nèi)密布的微絲網(wǎng)絡(luò)可以為細胞質(zhì)膜提供強度和韌性，有助于維持細胞形狀，細胞的多種運動，如胞質(zhì)環(huán)流、阿米巴運動、變皺膜運動、吞噬（以及膜蛋白的定位等。細胞內(nèi)大部分微絲都集中在緊貼細胞質(zhì)膜的細胞質(zhì)區(qū)域，并由微絲交應力纖維(Stressfiber)體外培養(yǎng)的細胞在基質(zhì)表面鋪展時，常在細胞質(zhì)膜的特定區(qū)域與基質(zhì)之間形成緊密黏附的黏著斑。在緊貼黏著斑的細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有大量成束狀排列的微絲，這種微絲束稱為應力纖維（stressfiber）；應力纖維通過黏著斑與細胞外基質(zhì)相連，可能在細胞形態(tài)發(fā)生、細胞分化和組織建成等方面發(fā)揮作用。p199應力纖維(Stressfiber)p199Actinstressfibers(red)terminateinfocaladhesions(green).Nucleiareinblue/content/196/1/4Actinstressfibers(red)term微絨毛在小腸上皮細胞的游離面存在大量的微絨毛(microvilli)，其軸心是一束平行排列的微絲，微絲束正極指向微絨毛的頂端，其下端終止于端網(wǎng)結(jié)構(gòu).微絲束對微絨毛的形態(tài)起支撐作用。由于微絲束內(nèi)不含肌球蛋白、原肌球蛋白和α-輔肌動蛋白，因而該微絲束無收縮功能。微絨毛在小腸上皮細胞的游離面存在大量的微絨毛(microvi變形運動

(amoiboidmotion)細胞遷移(migration)細胞的吞噬運動(phagocytosis)精子與卵子細胞融合時的頂體運動血小板的變形運動細胞膜收縮環(huán)運動（參與細胞質(zhì)分裂）肌肉細胞的收縮3

參與細胞運動變形運動(amoiboidmotion)3參與細胞運動CellcrawlingFigure16-91MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)細胞運動過程中力產(chǎn)生機制微絲裝配將質(zhì)膜向前推進肌球蛋白Myosin和肌動蛋白Actin相互作用培養(yǎng)的動物細胞移動可以分為三個過程∶首先是細胞前緣的擴展，這一步是由肌動蛋白的聚合作用引起的;第二是擴展的前緣通過粘著斑的形成附著到基底；第三是通過胞質(zhì)溶膠向前流動和細胞尾部的收縮將細胞向前推進，在細胞質(zhì)收縮過程中，肌動蛋白纖維切割蛋白可能起了重要作用。CellcrawlingFigure16-91Mol由大量反向平行排列的微絲組成動力來源于肌球蛋白所介導的極性相反微絲間的滑動/whole/image/chapter14/14.33.jpg4

參與細胞分裂（胞質(zhì)分裂環(huán)p200）由大量反向平行排列的微絲組成http://yxsj.baid微管及其功能2微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨架與疾病4微管及其功能2微絲與細胞運動1微管及其功能2中間纖維3細胞骨第二節(jié)微管及其功能MicrotubulesreorganizeduringthecellcyclePhotocourtesyofLynneCassimeris,LehighUniversity.第二節(jié)微管及其功能Microtubulesreorga微管：microtubule，MT

由微管蛋白（tubulin）裝配而成呈中空的管狀，在不同的細胞中具有相同的形態(tài)，呈網(wǎng)狀或束狀分布能與其它蛋白共同組裝成紡錘體、鞭毛和纖毛、中心粒等結(jié)構(gòu)是一種動態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有組裝和去組裝的功能微管：microtubule，MT由微管蛋白（tubuli一、微管的結(jié)構(gòu)組成與極性基本結(jié)構(gòu)單位：αβ-微管蛋白二聚體一、微管的結(jié)構(gòu)組成與極性基本結(jié)構(gòu)單位：αβ-微管蛋白二聚體αβ-微管蛋白p207GTP結(jié)合位點不可交換位點：α-微管蛋白可交換位點：β-微管蛋白二價陽離子結(jié)合位點秋水仙素結(jié)合位點長春花堿結(jié)合位點可見β亞基也是一種G蛋白。αβ-微管蛋白p207GTP結(jié)合位點可見β亞基也微管的組裝與極性13根原纖絲；極性圖10-20微管的組裝與極性13根原纖絲；極性圖10-20細胞內(nèi)微管的3種類型單管：細胞質(zhì)微管或紡錘體微管二聯(lián)管：纖毛或鞭毛中的軸絲微管三聯(lián)管：中心體或基體的微管細胞內(nèi)微管的3種類型單管：細胞質(zhì)微管或紡錘體微管不穩(wěn)定：單管。管壁由13條原纖維包圍而成，長

短不一。微管外徑為25nm，內(nèi)徑為15nm。穩(wěn)定：二、三聯(lián)管。見于特化的細胞結(jié)構(gòu)，如鞭毛、纖毛、中心粒、基體等。12345678910111213單管

AB二聯(lián)管

ABC三聯(lián)管13根原纖維23根原纖維33根原纖維不穩(wěn)定：單管。管壁由13條原纖維包圍而成，長穩(wěn)定：二、三聯(lián)管微管結(jié)合蛋白(Microtubuleassociatedproteins,MAPs)定義：一類可與微管結(jié)合并與微管蛋白共同組成微管系統(tǒng)的蛋白。

主要功能：調(diào)節(jié)微管的穩(wěn)定性，影響微管的結(jié)構(gòu)和功能。微管結(jié)合蛋白(Microtubuleassociated二、微管的組裝和去組裝/cgi/content-nw/full/16/10/2546/FIG1二、微管的組裝和去組裝http://www.plantcel（一）微管的體外組裝與踏車行為微管的組裝與攜帶GTP的α/β-微管蛋白二聚體的濃度有關(guān)（