生物課件細胞骨架

細胞生物學第七章細胞骨架

畢慧云細胞骨架（cytoskeleton）概念是指真核細胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系（微管（microtubule,MT)、微絲(microfilament,MF)及中間纖維(intermediatefilament,IF)組成的體系）。它所組成的結(jié)構體系稱為“細胞骨架系統(tǒng)”，與細胞內(nèi)的遺傳系統(tǒng)、生物膜系統(tǒng)、并稱“細胞內(nèi)的三大系統(tǒng)”。廣義的細胞骨架概念是細胞核骨架、細胞質(zhì)骨架、細胞膜骨架和胞外基質(zhì)所形成的網(wǎng)絡體系。核骨架、核纖層與中間纖維在結(jié)構上相互連接，貫穿于細胞核和細胞質(zhì)的網(wǎng)架體系。細胞骨架在維持細胞形態(tài)，承受外力、保持細胞內(nèi)部結(jié)構的有序性方面起重要作用。參與許多重要的生命活動，如：在細胞分裂中細胞骨架牽引染色體分離，在細胞物質(zhì)運輸中，各類小泡和細胞器可沿著細胞骨架定向轉(zhuǎn)運在植物細胞中細胞骨架指導細胞壁的合成。細胞骨架的作用微管（microtubule）在所有哺乳類動物細胞中存在，直徑大于12nm，除了紅細胞(紅血球)外，所有微管均由約55kD的α及β微管蛋白（tubulin）組成。它們細胞骨架正常時以（αβ）二聚體形式存在,并以頭尾相連的方式聚合，形成微管蛋白原纖維（protofilament），一般由13根這樣的原纖維構成一個中空的微管，直徑22~25nm。少數(shù)變異的微管如線蟲等所有的則有其他數(shù)目的原纖維。例如：中心粒(centriole)就是由9組3聯(lián)微管組成的構造。真核生物的纖毛(cilium)與鞭毛(flagellum)也是由以微管為9+2結(jié)構，即由9個二聯(lián)微管和一對中央微管構成，其中二聯(lián)微管由AB兩個管組成，A管由13條原纖維組成，B管由10條原纖維組成，兩者共享5條。A管對著相鄰的B管伸出兩條動力蛋白臂，并向鞭毛中央發(fā)出一條輻?；w的微管組成為9+0，并且二聯(lián)微管為三聯(lián)微管所取代。[1]

組成的軸絲(axoneme)為主體。微管藥物與秋水仙素(colchicine)結(jié)合的微管蛋白可加合到微管上，并阻止其他微管蛋白單體繼續(xù)添加，進而破壞紡錘體的結(jié)構，長春花堿具有類似的功能。紫杉酚(taxol)，能促進微管的聚合，并使已形成的微管穩(wěn)定，然而這種穩(wěn)定性會破壞微管的正常功能。這些藥物可以利用破壞微管功能以阻止細胞分裂，成為癌癥治療的新希望。微絲（microfilament）主要由肌動蛋白（actin）構成，和肌球蛋白（myosin，一種???分子馬達蛋白）一起作用，使細胞運動。普遍存在于所有真核細胞中，是一個實心狀的纖維，直徑為4nm-7nm一般細胞中含量約占細胞內(nèi)總蛋白質(zhì)的1%-2%，但在活動較強的細胞中可占20%-30%。在一般細胞主要分布于細胞的表面，直接影響細胞的形狀。它們參與細胞的變形蟲運動、植物細胞的細胞質(zhì)流動與肌肉細胞的收縮：植物細胞的細胞質(zhì)流動作用又稱中間絲、中等纖維，直徑介于微管和微絲之間（8nm-10nm)，其化學組成比較復雜。構成它的蛋白質(zhì)多達5種，常見的有波形蛋白(vimentin)、角蛋白(keratin)、結(jié)蛋白、神經(jīng)元纖維、神經(jīng)膠質(zhì)纖維。在不同細胞中，成分變化較大。中間纖維使細胞具有張力和抗剪切力。中間纖維有共同的基本結(jié)構，即構建成一個中央α螺旋桿狀區(qū)，兩側(cè)則細胞骨架是大小和化學組成不同的端區(qū)。端區(qū)的多樣性決定了中間纖維外形和性質(zhì)的差異和特異性。中間纖維（intermediatefilament,IF）細胞在病理情況下常常會出現(xiàn)細胞骨架系統(tǒng)異常。如阿爾茨海默癥患者，在腦神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)有大量扭曲變形的微管和大量受損的中間纖維；在惡性轉(zhuǎn)化的細胞中，常表現(xiàn)為微管減少和解聚，細胞骨架異?？稍鰪姲┘毎倪\動能力。研究表明，微絲束及其末端黏著斑的破壞以及肌動蛋白小體的出現(xiàn)，與腫瘤細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移特性有關。[2]

細胞骨架與疾病

此外，中間纖維的分布具有嚴格的組織特異性，絕大多數(shù)腫瘤細胞在發(fā)生轉(zhuǎn)移后仍表現(xiàn)其原發(fā)腫瘤的中間纖維類型，故可作為臨床腫瘤的鑒別診斷和