醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動

第七章

細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動CytoskeletonandCellMovement1

學(xué)習(xí)目的與要求掌握細(xì)胞骨架的概念及基本組成成分。掌握微管、微絲、中間纖維的結(jié)構(gòu)、組成、裝配及其功能。熟悉微管、微絲、中間纖維的形態(tài)及影響其組裝的因素。了解細(xì)胞骨架與疾病的關(guān)系第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)中英文退出第四節(jié)第五節(jié)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動CytoskeletonandCellMovement2細(xì)胞骨架（cytoskeleton）：是指真核細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)架體系，對于細(xì)胞的形狀、細(xì)胞的運(yùn)動、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸、染色體的分離和細(xì)胞分裂等均起重要作用。

細(xì)胞骨架的多功能性依賴于三類蛋白質(zhì)纖維：微管、微絲和中間纖維。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動3退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動細(xì)胞骨架的三類蛋白質(zhì)纖維4第一節(jié)微管一、微管的結(jié)構(gòu)二、微管結(jié)合蛋白三、微管的裝配與動力學(xué)四、微管的功能退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動5微管的組成：由微管蛋白和微管結(jié)合蛋白組成。微管的形狀：為中空的管狀結(jié)構(gòu)。基本功能：細(xì)胞器的定位和物質(zhì)運(yùn)輸。微管組成的細(xì)胞器：纖毛、鞭毛、基體、中心體、

紡綞體等。微管（Microtubule,MT）概述退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動6一、微管的結(jié)構(gòu)1.微管的組成主要為微管蛋白（tubulin）。

微管蛋白分為三種：α-管蛋白、β-管蛋白和γ-管蛋白。α-管蛋白和β-管蛋白組成異二聚體。異二聚體是構(gòu)成微管的基本亞單位。γ-管蛋白位于微管組織中心，對微管的形成、微管的數(shù)量和位置、微管極性的確定及細(xì)胞分裂起重要作用。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動72.微管的形狀

中空小管，內(nèi)徑約為15nm，壁厚約5nm。退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、微管的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動83.微管的分子結(jié)構(gòu)

13根原纖維異二聚體微管退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、微管的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動94.微管的動態(tài)性

微管以異二聚體為單位，可自由組裝和拆卸。5.微管的極性微管具有極性，正端（plusend）生長速度快，負(fù)端（minusend）生長速度慢，也就是說微管蛋白在正端的添加速度高于負(fù)端。退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、微管的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動10在細(xì)胞中有三種存在形式：單管、二聯(lián)管和三聯(lián)管。單管：由13根原纖維組成，是細(xì)胞質(zhì)中常見的形式，其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受環(huán)境因素影響而降解。二聯(lián)管：由A，B兩個單管組成，A管有13根原纖維，B管有10根原纖維，與A管共用3根原纖維，主要分布于纖毛和鞭毛內(nèi)。6.微管的存在形式退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、微管的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動11在細(xì)胞中有三種存在形式：單管、二聯(lián)管和三聯(lián)管。三聯(lián)管：由A，B，C三個單管組成，A管有13根原纖維，B、C各有10根原纖維，主要分布于中心粒、鞭毛和纖毛的基體中。6.微管的存在形式退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、微管的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動12

微管三種類型橫斷面示意圖退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動13

二、微管結(jié)合蛋白1.微管結(jié)合蛋白（microtubule-associatedprotein，MAP）：與微管結(jié)合的輔助蛋白，并與微管共存，參與微管的裝配。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動142.微管結(jié)合蛋白主要包括：主要存在于神經(jīng)元和非神經(jīng)元細(xì)胞中MAP-2

MAP-1

Tau

MAP-4主要存在于神經(jīng)元細(xì)胞中退出首頁CytoskeletonandCellMovement

二、微管結(jié)合蛋白第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動15三、微管的裝配與動力學(xué)除了特化細(xì)胞的微管外，大多數(shù)微管都是不穩(wěn)定的，能夠很快地組裝或去組裝。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動16三、微管的裝配與動力學(xué)微管的組裝可分三個過程：成核期（nucleationphase）管蛋白聚合成短的寡聚體（核心）片狀微管。聚合期（polymerizationphase）聚合速度大于解聚速度。穩(wěn)定期（steadystatephase）

聚合速度等于解聚速度（游離管蛋白達(dá)到臨界濃度）。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動171.微管組織中心(microtubuleorganizingcenter,MTOC)微管形成的核心位點(diǎn)，微管的組裝由此開始。常見的微管組織中心為中心體和纖毛的基體。幫助細(xì)胞質(zhì)中的微管在裝配過程中成核，接著微管從微管組織中心開始生長。(一)微管裝配的起始點(diǎn)是微管組織中心退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動182.γ-管蛋白

γ蛋白一般形成γ-管蛋白環(huán)形復(fù)合體，它可刺激微管核心形成，并包裹微管蛋白的負(fù)端防止微管蛋白的摻入。(一)微管裝配的起始點(diǎn)是微管組織中心退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動193.中心體(centrosome)⑴中心體的結(jié)構(gòu)中心體位于細(xì)胞核的附近，在細(xì)胞有絲分裂時位于細(xì)胞的兩極，中心體包括兩個中心粒和中心粒旁物質(zhì)。它是細(xì)胞內(nèi)重要的微管組織中心。周圍基質(zhì)⑵中心體的功能是細(xì)胞中決定微管形成的一種細(xì)胞器，它與細(xì)胞的有絲分裂關(guān)系密切，主要參與紡綞體的形成。退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動203.中心體(centrosome)周圍基質(zhì)

中心體結(jié)構(gòu)模式圖退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動21微管蛋白在中心體上的聚合退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動22在適當(dāng)?shù)那闆r下，微管可以在體外組裝。微管組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)有兩個理論模型，即微管踏車模型(treadmillingmodel)和非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模型(dynamicinstabilitymodel)。微管組裝以非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模型為主，其中微管蛋白濃度和GTP是重要的調(diào)節(jié)微管組裝的物質(zhì)。管蛋白濃度高微管聚合管蛋白濃度低、GTP水解微管解聚(二)微管的體外裝配退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動23(二)微管的體外裝配退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動24

微管在細(xì)胞中的組裝主要是在γ-管蛋白環(huán)形復(fù)合體，它位于微管組織中心，是集結(jié)異二聚體的核心，微管從此生長和延長。它與微管的負(fù)端結(jié)合，而使負(fù)端穩(wěn)定。(三)微管的體內(nèi)裝配退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動25GTP濃度、溫度、壓力、pH值、離子濃度、微管蛋白臨界濃度、藥物等。(四)影響微管裝配的因素秋水仙素、長春新堿抑制微管裝配。紫杉醇能促進(jìn)微管的裝配,并使已形成的微管穩(wěn)定。藥物因素常見影響因素退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微管的裝配與動力學(xué)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動26四、微管的功能

微管具有一定的強(qiáng)度，能夠抗壓和抗彎曲，給細(xì)胞提供機(jī)械支持力，是支撐和維持細(xì)胞形狀的主要物質(zhì)。(一)支持和維持細(xì)胞的形態(tài)退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動27在電鏡下可見中心粒由9組三聯(lián)微管組成，中央無微管（9+0）。在細(xì)胞間期，中心體組織形成胞質(zhì)微管，在細(xì)胞分裂期，參與紡錘體的形成。(二)參與中心粒、纖毛和鞭毛的形成1.中心粒和中心粒旁物質(zhì)構(gòu)成中心體退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動28(二)參與中心粒、纖毛和鞭毛的形成1.中心粒和中心粒旁物質(zhì)構(gòu)成中心體中心粒模式圖和電鏡照片退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動292.纖毛與鞭毛細(xì)胞表面的運(yùn)動器官，二者結(jié)構(gòu)基本相同，在電鏡下都可見9+2的結(jié)構(gòu)，中央為一組二聯(lián)微管稱為中央微管，周圍有9組二聯(lián)微管。退出首頁CytoskeletonandCellMovement(二)參與中心粒、纖毛和鞭毛的形成四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動302.纖毛與鞭毛A.纖毛橫切電鏡照片B.纖毛結(jié)構(gòu)示意圖纖毛的結(jié)構(gòu)退出首頁CytoskeletonandCellMovement(二)參與中心粒、纖毛和鞭毛的形成四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動31細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器移動和胞質(zhì)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)都和微管有著密切的關(guān)系，具體功能由馬達(dá)蛋白來完成。馬達(dá)蛋白是指介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)沿細(xì)胞骨架運(yùn)輸?shù)牡鞍?。主要分三大類?/p>

動力蛋白(cytoplasmicdynein)

驅(qū)動蛋白(kinesin)

肌球蛋白(myosin)

(三)參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸將物質(zhì)沿微管運(yùn)輸將物質(zhì)沿微絲運(yùn)輸退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動321.微管驅(qū)動蛋白結(jié)構(gòu)：具有ATP酶活性，水解ATP產(chǎn)生能量與微管結(jié)合

尾部——與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合運(yùn)輸方式：沿微管由負(fù)端向正端移動驅(qū)動蛋白兩個球形頭部退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動33驅(qū)動蛋白2.微管動力蛋白結(jié)構(gòu)：具有ATP酶活性，水解ATP產(chǎn)生能量與微管結(jié)合

尾部——與被轉(zhuǎn)運(yùn)組分結(jié)合兩個球形頭部運(yùn)輸方式：沿微管由正端向負(fù)端移動退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動34沿微管運(yùn)輸?shù)鸟R達(dá)蛋白退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動-+35神經(jīng)軸突中沿微管的轉(zhuǎn)運(yùn)

紅色：驅(qū)動蛋白藍(lán)色：動力蛋白退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動36(四)維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的定位和分布微管及其相關(guān)的馬達(dá)蛋白在真核細(xì)胞內(nèi)的膜性細(xì)胞器的定位上起著重要作用。

線粒體的分布與微管相伴隨；

游離核糖體附著于微管和微絲的交叉點(diǎn)上；

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)沿微管在細(xì)胞質(zhì)中展開分布；

高爾基體沿微管向核區(qū)牽拉，定位于細(xì)胞中央。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動37細(xì)胞器依靠微管在細(xì)胞內(nèi)定位（A）一個細(xì)胞中典型的微管（綠色）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（藍(lán)色）和高爾基體（黃色）的分布方式。

細(xì)胞核為褐色，中心體為淺綠色。（B）細(xì)胞經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)抗體染色（上圖）和微管抗體染色（下圖）。馬達(dá)蛋白沿著微管將內(nèi)質(zhì)

網(wǎng)向外牽拉。（C）細(xì)胞經(jīng)高爾基抗體染色（上圖）和微管抗體染色（下圖）。馬達(dá)蛋白將高爾基體向內(nèi)

側(cè)移動到鄰近中心體的位置。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動38(五)參與染色體的運(yùn)動，調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂

微管是構(gòu)成有絲分裂器的主要成分，可介導(dǎo)染色體的運(yùn)動，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂。

退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動39(六)參與細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)

微管參與hedgehog、JNK、Wnt、ERK及PAK蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。信號分子可直接與微管作用或通過馬達(dá)蛋白和一些支架蛋白來與微管作用。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微管的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動40

第二節(jié)微絲一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)二、微絲結(jié)合蛋白及其功能三、微絲的裝配四、微絲的功能退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動41微絲(microfilament,MF)概述微絲的成分：微絲又稱為肌動蛋白絲(actinfilament)，是由肌動蛋白(actin)亞單位組成的螺旋狀纖維。微絲的分布：在肌肉細(xì)胞中占細(xì)胞總蛋白的10%，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，組成了肌細(xì)胞的收縮單位。在非肌肉細(xì)胞中占細(xì)胞總蛋白的1%~5%，結(jié)構(gòu)通常不穩(wěn)定。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動42一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)1.肌動蛋白的結(jié)構(gòu)存在方式：

球狀肌動蛋白（肌動蛋白單體，G-actin）

纖維狀肌動蛋白（肌動蛋白聚合體，F(xiàn)-actin）由375個氨基酸組成的單鏈多肽；外觀呈啞鈴形；具有陽離子、ATP（或ADP）和肌球蛋白結(jié)

合位點(diǎn)。結(jié)構(gòu)：退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動43一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)1.肌動蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：肌動蛋白分子具有極性，有氨基和羧基的

暴露一端為端（plusend），另一端則為負(fù)

端（minusend）。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動44A.G-肌動蛋白三維結(jié)構(gòu)；B.F-肌動蛋白結(jié)構(gòu)模型；C.F-肌動蛋白電鏡照片退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動452.微絲的結(jié)構(gòu)微絲是由兩條肌動蛋白單鏈聚合而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。由于肌動蛋白單體具有極性，裝配時首尾相接形成螺旋狀纖維，因此微絲也有極性，一端為相對遲鈍和生長慢的負(fù)端（minusend）；另一端為生長快的正端（plusend）。退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動462.微絲的結(jié)構(gòu)

上圖：微絲負(fù)染色電鏡照片；下圖：微絲結(jié)構(gòu)模型退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、肌動蛋白與微絲的結(jié)構(gòu)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動47二、微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白（microfilamentassociatedprotein,MAP）：是一類對纖維狀肌動蛋白的結(jié)構(gòu)和行為起調(diào)節(jié)作用，與微絲的裝配及功能有關(guān)的蛋白質(zhì)。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動48二、微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白主要有以下類型：單體隔離蛋白：與單體肌動蛋白結(jié)合，并抑制它們的聚合。交聯(lián)蛋白：使細(xì)胞內(nèi)的肌動蛋白纖維相互交聯(lián)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。末端阻斷蛋白：調(diào)節(jié)肌動蛋白纖維的長度。纖維切割蛋白：同肌動蛋白纖維結(jié)合并將其切斷。肌動蛋白纖維解聚蛋白：引起肌動蛋白絲的快速去聚合。膜結(jié)合蛋白：非肌細(xì)胞質(zhì)膜下方產(chǎn)生收縮的機(jī)器。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動49

微絲結(jié)合蛋白功能示意圖退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動50三、微絲的裝配成核期：微絲組裝的限速過程。聚合期：肌動蛋白在核心兩端聚合，正端快，負(fù)端慢。穩(wěn)定期：聚合速度與解離速度達(dá)到平衡。(一)微絲的組裝過程分為三個階段退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動51(二)微絲組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)微絲的組裝可用踏車模型和非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模型來解釋。目前認(rèn)為踏車模型在微絲組裝過程中可能起主導(dǎo)作用。

退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微絲的裝配第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動52(二)微絲組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)當(dāng)G-actin達(dá)到一定濃度時，微絲出現(xiàn)一端因加G-actin單體而延長，另一端因單體的解離而縮短，肌動蛋白絲的凈長度不變。

肌動蛋白的踏車行為

1.踏車模型退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微絲的裝配第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動532.非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模型

該模型認(rèn)為ATP是調(diào)節(jié)微絲組裝的主要因素，主要調(diào)節(jié)微絲組裝的生長期。ATP-肌動蛋白：對纖維狀肌動蛋白末端的親和力高，

使微絲蛋白纖維延長。ADP-肌動蛋白：對纖維狀末端的親和力低，易脫落，

使微絲蛋白纖維縮短。ATP-肌動蛋白濃度與其聚合速度呈正比。退出首頁CytoskeletonandCellMovement(二)微絲組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)三、微絲的裝配第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動542.非穩(wěn)態(tài)動力學(xué)模型退出首頁CytoskeletonandCellMovement(二)微絲組裝的動態(tài)調(diào)節(jié)三、微絲的裝配第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動55(三)影響微絲組裝的因素G-肌動蛋白臨界濃度、ATP、Ca2+、Na+、K+濃度和藥物。常見影響因素藥物因素細(xì)胞松弛素B(cytochalasinB)：抑制微絲的聚合，對微管無作用。鬼筆環(huán)肽(phalloidin)：同聚合的微絲結(jié)合后，抑制微絲的解體。退出首頁CytoskeletonandCellMovement三、微絲的裝配第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動56四、微絲的功能(一)構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞形態(tài)培養(yǎng)的上皮細(xì)胞中的應(yīng)力纖維（微絲紅色、微管綠色）微絨毛結(jié)構(gòu)示意圖

退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動57微絲體內(nèi)裝配的成核作用發(fā)生在質(zhì)膜。細(xì)胞皮層（cellcortex）：質(zhì)膜下具有較高密度、由微絲和各種微絲結(jié)合蛋白組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有很高的動態(tài)性，為細(xì)胞膜提供強(qiáng)度和韌性，維持細(xì)胞的形態(tài)。細(xì)胞皮層可推動細(xì)胞膜形成細(xì)長的微刺（microspike），在神經(jīng)細(xì)胞軸突的生長端可形成更長的微穗即絲狀偽足（filopodia），還可形成片狀偽足（lamellipodia）。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能(一)構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞形態(tài)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動58A.微絨毛；B.細(xì)胞質(zhì)中的收縮束；C.運(yùn)動細(xì)胞前緣的片狀偽足和絲狀偽足；D.細(xì)胞分裂時的收縮環(huán)退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能(一)構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞形態(tài)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動59(二)參與細(xì)胞運(yùn)動

細(xì)胞整體的移動和位置改變主要是在微絲的作用下完成的，如變形蟲、巨噬細(xì)胞和白細(xì)胞以及器官發(fā)生時的胚胎細(xì)胞等。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動60(三)參與細(xì)胞分裂

在有絲分裂的末期，細(xì)胞膜沿赤道面向內(nèi)收縮，這一過程主要是在由微絲與肌球蛋白-Ⅱ絲組成的收縮環(huán)(contractilering)的作用下完成的。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動61(四)參與肌肉收縮肌肉細(xì)胞的收縮與微絲關(guān)系非常密切。骨骼肌收縮的基本結(jié)構(gòu)單位——肌小節(jié)。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動62肌小節(jié)的主要成分是肌原纖維。原肌球蛋白肌原纖維粗肌絲——肌球蛋白細(xì)肌絲肌動蛋白肌鈣蛋白退出首頁CytoskeletonandCellMovement(四)參與肌肉收縮四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動63肌球蛋白分子退出首頁CytoskeletonandCellMovement(四)參與肌肉收縮四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動64肌肉收縮的原理——滑動絲模型。肌肉的收縮是由于粗肌絲（肌球蛋白）與細(xì)肌絲之間相互滑動的結(jié)果。粗肌絲上伸出的橫橋與相鄰細(xì)肌絲連接，在肌細(xì)胞收縮時，橫橋可推動細(xì)絲（肌動蛋白）與粗絲（肌球蛋白）的滑行。退出首頁CytoskeletonandCellMovement(四)參與肌肉收縮四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動65退出首頁CytoskeletonandCellMovement(四)參與肌肉收縮四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動66(五)參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸微絲在微絲結(jié)合蛋白介導(dǎo)下可與微管一起進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸。(六)參與細(xì)胞內(nèi)信號傳遞細(xì)胞表面的受體在受到外界信號作用時，可觸發(fā)質(zhì)膜下肌動蛋白的結(jié)構(gòu)變化，從而啟動細(xì)胞內(nèi)激酶變化的信號傳導(dǎo)過程。退出首頁CytoskeletonandCellMovement四、微絲的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動67

第三節(jié)中間纖維一、中間纖維的結(jié)構(gòu)和類型二、中間纖維的裝配和調(diào)節(jié)三、中間纖維的功能退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動68中間纖維(intermediatefilaments,IF)概述特點(diǎn)：直徑10nm左右，介于微絲和微管之間，

是最穩(wěn)定的細(xì)胞骨架成分。功能：主要起支撐作用。分布：在細(xì)胞中圍繞著細(xì)胞核成束成網(wǎng)分布，

并擴(kuò)展到細(xì)胞質(zhì)膜，與質(zhì)膜相連結(jié)。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動69一、中間纖維的結(jié)構(gòu)和類型(一)中間纖維是絲狀蛋白多聚體中間纖維蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一個α螺旋的中間區(qū)，兩側(cè)是球形的N端和C端；中間區(qū)α螺旋結(jié)構(gòu)比較保守，N端和C端高度可變。組成中間纖維的基本單位——中間纖維蛋白。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動70(二)中間纖維的類型根據(jù)中間纖維氨基酸序列的相似性可分六類：酸性角蛋白；中性/堿性角蛋白；波形蛋白；神經(jīng)絲蛋白；核纖層蛋白；神經(jīng)[上皮]干細(xì)胞蛋白。退出首頁CytoskeletonandCellMovement一、中間纖維的結(jié)構(gòu)和類型第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動71二、中間纖維的裝配和調(diào)節(jié)兩個平行排列的中間纖維蛋白分子形成螺旋狀的二聚體；由兩個二聚體反向-平行排列成一個四聚體；兩個四聚體組裝成一個八聚體；八個四聚體組裝成中間纖維。1.裝配中間纖維的裝配模型

中間纖維兩端是對稱的，不具有極性。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動722.調(diào)節(jié)中間纖維的組裝和去組裝是通過磷酸化和去磷酸化進(jìn)行控制的。中間纖維蛋白絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化作用是中間纖維動態(tài)調(diào)節(jié)最常見最有效的調(diào)節(jié)方式。退出首頁CytoskeletonandCellMovement二、中間纖維的裝配和調(diào)節(jié)第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動73

三、中間纖維的功能(一)在細(xì)胞內(nèi)形成一個完整的網(wǎng)狀骨架系統(tǒng)中間纖維外與質(zhì)膜和細(xì)胞外基質(zhì)有直接的聯(lián)系，內(nèi)與核膜、核基質(zhì)聯(lián)系，形成貫穿整個細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，起著廣泛的骨架功能。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動74

三、中間纖維的功能(二)為細(xì)胞提供機(jī)械強(qiáng)度支持退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動75(三)參與細(xì)胞連接參與黏著連接中的橋粒連接和半橋粒連接，在細(xì)胞中形成網(wǎng)絡(luò)，維持細(xì)胞形態(tài)，提供支持力。(四)參與細(xì)胞內(nèi)信息傳遞及物質(zhì)運(yùn)輸中間纖維外連質(zhì)膜和胞外基質(zhì)，內(nèi)達(dá)核骨架，形成一個跨膜的信息通道。中間纖維與mRNA的運(yùn)輸有關(guān)，胞質(zhì)mRNA錨定于中間纖維，可能對其在細(xì)胞內(nèi)的定位及是否翻譯起重要作用。退出首頁CytoskeletonandCellMovement

三、中間纖維的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動76(六)參與細(xì)胞分化(五)維持細(xì)胞核膜穩(wěn)定中間纖維蛋白的表達(dá)具有組織特異性，表明中間纖維可能與細(xì)胞分化有密切的關(guān)系。在細(xì)胞核內(nèi)膜的下面有一層由核纖層蛋白組成的網(wǎng)絡(luò)，對于細(xì)胞核形態(tài)的維持具有重要作用，而核纖層蛋白是中間纖維的一種。退出首頁CytoskeletonandCellMovement

三、中間纖維的功能第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動77第四節(jié)細(xì)胞的運(yùn)動

人精子游動一、微管與細(xì)胞運(yùn)動二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制細(xì)胞的移動方式有多種，極少數(shù)細(xì)胞通過纖毛和鞭毛進(jìn)行運(yùn)動，絕大多數(shù)動物細(xì)胞以爬行方式運(yùn)動。這些細(xì)胞運(yùn)動都是在細(xì)胞骨架的參與下完成的。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動78一、微管與細(xì)胞運(yùn)動一些細(xì)胞通過纖毛和鞭毛進(jìn)行運(yùn)動，纖毛和鞭毛的運(yùn)動是一種簡單的彎曲運(yùn)動，其運(yùn)動機(jī)制一般用微管滑動模型解釋。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動79纖毛和鞭毛的運(yùn)動A.一根纖毛的拍打運(yùn)動；B.海鞘精子鞭毛反復(fù)的波浪形運(yùn)動退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動80二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動細(xì)胞主要依賴于肌動蛋白和微絲結(jié)合蛋白的相互作用進(jìn)行移動。

細(xì)胞移動分為三個過程：1.細(xì)胞在其前端或前沿伸出偽足樣突起

肌動蛋白絲在質(zhì)膜下聚合生長驅(qū)使細(xì)胞膜向外突出，形成絲狀偽足或片狀偽足。微絲結(jié)合蛋白ARP2/3

復(fù)合物促進(jìn)分枝狀肌動蛋白絲的形成。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動81二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動微絲裝配的成核作用及微絲網(wǎng)絡(luò)的形成退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動822.這些突起附著在其爬行的表面上整聯(lián)蛋白與胞外基質(zhì)中的分子或與另一細(xì)胞表面上的分子結(jié)合，內(nèi)部與肌動蛋白絲相連，為細(xì)胞提供錨著點(diǎn)。3.細(xì)胞的其余部分通過錨著點(diǎn)上的牽引力將自己向前拉該過程依賴于肌動蛋白與肌球蛋白的相互作用。退出首頁CytoskeletonandCellMovement二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動83培養(yǎng)的動物細(xì)胞爬行過程模式圖退出首頁CytoskeletonandCellMovement二、微絲與細(xì)胞運(yùn)動第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動84

三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制(一)細(xì)胞外信號可以引起細(xì)胞骨架的重排許多鑲嵌在質(zhì)膜中的受體蛋白的活化可以引發(fā)細(xì)胞骨架的重排。所有這些信號均由一類稱為RhoGTP酶的家族所介導(dǎo)。它的成員有：Cdc42、Rac和Rho。退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動85

三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制(一)細(xì)胞外信號可以引起細(xì)胞骨架的重排GTP結(jié)合蛋白的活化對成纖維細(xì)胞肌動蛋白絲的組裝具有重要作用

A.靜止細(xì)胞；B.Rho活化細(xì)胞；C.Rac活化細(xì)胞;D.Cdc42活化細(xì)胞退出首頁CytoskeletonandCellMovement第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動86細(xì)胞運(yùn)動過程中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制1.肌動蛋白聚合使細(xì)胞表面形成突起Rac和Cdc42活化WASP→WASP與Arp2/3復(fù)合體和肌動蛋白單體結(jié)合→肌動蛋白成核→偽足形成。Rac和Cdc42活化PAK→激活LIMK→失活cofilin→穩(wěn)定肌動蛋白細(xì)胞骨架。退出首頁CytoskeletonandCellMovement

三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制(一)細(xì)胞外信號可以引起細(xì)胞骨架的重排第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動872.細(xì)胞的粘附整聯(lián)蛋白與ECM蛋白結(jié)合→整聯(lián)蛋白聚集→整聯(lián)蛋白與樁蛋白、紐蛋白、踝蛋白等及細(xì)胞骨架相連，提供細(xì)胞錨著點(diǎn)。Rac1和Cdc42激活PAK1→活化FAK→招募胞漿中樁蛋白，紐蛋白和踝蛋白等→促進(jìn)粘著斑復(fù)合體的形成。退出首頁CytoskeletonandCellMovement

三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制(一)細(xì)胞外信號可以引起細(xì)胞骨架的重排第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動883.細(xì)胞胞體前移

RhoA活化ROCK→MLCP活性抑制→增強(qiáng)MLC的磷酸化水平→細(xì)胞收縮力增強(qiáng)。Cdc42的作用與之類似。退出首頁CytoskeletonandCellMovement

三、細(xì)胞運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)制(一)細(xì)胞外信號可以引起細(xì)胞骨架的重排第七章細(xì)胞骨架與細(xì)胞的運(yùn)動893.細(xì)胞胞體前移

Rac激活PAK1→失活MLCK→降低MLC的磷酸化水平→

細(xì)胞收縮力降低