細(xì)胞生物學(xué)-第六章細(xì)胞骨架1課件

細(xì)胞骨架Cytoskeleton存在于真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1培養(yǎng)細(xì)胞經(jīng)過固定后用考馬斯亮藍(lán)染色，便可顯示出遍布于整個(gè)細(xì)胞內(nèi)的各種蛋白質(zhì)性的絲狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1廣義細(xì)胞骨架細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞膜骨架細(xì)胞質(zhì)骨架細(xì)胞核骨架膠原非膠原糖蛋白氨基聚糖和蛋白聚糖彈性蛋白微絲微管中間纖維核基質(zhì)核纖層染色體骨架細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞質(zhì)骨架的組成和分布肌動(dòng)蛋白纖維(AF)主要分布在細(xì)胞質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)和細(xì)胞核膜的內(nèi)側(cè)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞質(zhì)骨架的組成和分布微管主要分布在核周圍,并呈放射狀向胞質(zhì)四周擴(kuò)散細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞質(zhì)骨架的組成和分布中間纖維分布在整個(gè)細(xì)胞中細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞骨架的主要功能細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1第一節(jié)微絲

Section1Microfilament細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1微絲的分類和存在的部位永久性微絲:eg.肌肉中細(xì)絲MF;腸上皮細(xì)胞微絨毛中MF。NonvolatileMF:MFinmuscle,MFinmicrovillusoftheintestinalepithelialcell.暫時(shí)性微絲,只在需要時(shí)裝配:eg.胞質(zhì)分裂環(huán)中MF；無脊椎動(dòng)物精子細(xì)胞頂體反應(yīng)中MF，血小板。TemporaryMF:assembledwhenneeded.Eg.MFincytokinesisring,MFinacrosomereactionininvertebratespermiccell,MFinplatelet.細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1微絨毛有絲分裂環(huán)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1一、MF的組成和結(jié)構(gòu)基本單位——肌動(dòng)蛋白

球狀肌動(dòng)蛋白（G-actin)纖維狀肌動(dòng)蛋白（F-actin)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架11G-actin的結(jié)構(gòu)：

（1）立體結(jié)構(gòu)：Actinmonomerisdepictedaboveintwodisplaymodes.ATPbinds,alongwithMg++,withinadeepcleftintheprotein.細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（2）Actinhaspolarity：plusend；minusend：細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架12.F-actin的結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)：直徑約7nm，單根微絲形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，每圈14個(gè)G-actin.細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架12.F-actin的結(jié)構(gòu)（2）極性：Eachsubunithaspolarity&allsubunitsarepointedinsamedirection,soentireMFhaspolarity。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（一）微絲的組裝1.組裝的條件：需要ATP和一定的鹽濃度2.組裝的過程：

成核期

生長(zhǎng)期

平衡期二、微絲的組裝和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1二、微絲的組裝成核期nucleationphase或延遲期：限速過程。形成穩(wěn)定的三聚體核心。生長(zhǎng)期growthphase或延長(zhǎng)期：聚合速度＞解聚速度正極的組裝速度＞＞負(fù)極，平衡期equilibriumphase聚合速度≌解聚速度細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1微絲纖維的負(fù)染電鏡照片微絲的正極聚合速度較快，負(fù)極較慢細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1MF體外組裝的三個(gè)階段FIGURE:PolymerizationofG-actininvitrooccursinthreephases.Intheinitialnucleationphase,ATP–G-actinmonomers(pink)slowlyformstablecomplexesofactin(purple).Thesenucleiarerapidlyelongatedinthesecondphasebytheadditionofsubunitstobothendsofthefilament.Inthethirdphase,theendsofactinfilamentsareinasteadystatewithmonomericATP–G-actin.Aftertheirincorporationintoafilament,subunitsslowlyhydrolyzeATPandbecomestableADP–F-actin(white).細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（二）微絲組裝的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)1.非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型dynamicinstabilitymodel，調(diào)節(jié)延長(zhǎng)期。ATP是調(diào)節(jié)微絲組裝的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定行為的主要因素。ATP-actin對(duì)F-actin末端的親和性高，ADP-actin對(duì)F-actin末端的親和性低。ATP-actin濃度與其聚合速度成正比。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1調(diào)節(jié)機(jī)制：①ATP-actin對(duì)F-actin末端具有高親和力，其一旦結(jié)合到末端則ATP→ADP+Pi，即ATP-actin→ADP-actin，ADP-actin與F-actin末端親和力低，易從末端脫落。②當(dāng)ATP-actin濃度高時(shí)，ATP-actin聚合的速度大于ATP-actin

轉(zhuǎn)化為ADP-actin的速度，在微絲末端形成一串ATP-actin，構(gòu)成ATP帽。③隨著濃度的降低，聚合速度下降，而ATP→ADP+Pi的速度不變，帽不斷縮小而消失，暴露ADP-actin，由于ADP-actin親和力低，微絲不斷解聚。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1肌動(dòng)蛋白的非穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)模型細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架12.踏車運(yùn)動(dòng)微絲在裝配時(shí)，若G肌動(dòng)蛋白分子添加到F肌動(dòng)蛋白絲上的速率正好等于G-肌動(dòng)蛋白分子從F-肌動(dòng)蛋白上失去的速率時(shí)，微絲的凈長(zhǎng)度沒有改變。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1三微絲特異性藥物I細(xì)胞松弛素(cytochalasins)—切斷MF,結(jié)合在MF末端,阻抑actin聚合—破壞微絲的三維網(wǎng)絡(luò)II鬼筆環(huán)肽(philloidin)—與微絲有強(qiáng)親合作用,穩(wěn)定微絲,抑制解聚—只與F-actin/MF結(jié)合,不與G-actin結(jié)合,標(biāo)記細(xì)胞中的微絲細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞的形態(tài)（二）作為肌纖維的組成成分，參與肌肉收縮（三）參與細(xì)胞分裂（四）參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)（五）參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸（六）參與細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)四微絲的功能細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架，維持細(xì)胞的形態(tài)

1、MicrovillionIntestinalEpithelialCells（1）function①增加腸上皮表面積：腸上皮C有1000個(gè)微絨毛②營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳遞功能（2）structure（3）Microvillicomponent：微絨毛的核心是由20-30個(gè)同向平行的微絲組成的束狀結(jié)構(gòu)，其中含有絨毛蛋白、毛緣蛋白、肌球蛋白-1、鈣調(diào)蛋白和血影蛋白細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1小腸絨毛細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1（二）肌肉收縮(musclecontraction)

肌肉可看作一種特別富含細(xì)胞骨架的效力非常高的能量轉(zhuǎn)換器，它直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能?！艏∪獾募?xì)微結(jié)構(gòu)(以骨骼肌為例)◆肌小節(jié)的組成

◆肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白

◆肌肉收縮的滑動(dòng)模型

細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1肌纖維TEM照片細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1肌小節(jié)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1肌原纖維粗肌絲細(xì)肌絲肌動(dòng)蛋白原肌球蛋白肌鈣蛋白肌球蛋白細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白肌球蛋白MyosinⅡ主要分布于肌細(xì)胞。由兩個(gè)重鏈和4個(gè)輕鏈組成，重鏈形成一個(gè)雙股α螺旋，一半呈桿狀，另一半與輕鏈一起折疊成兩個(gè)球形區(qū)域，位于分子一端，球形的頭部具有ATP酶活性,多個(gè)Myosin尾部相互纏繞，形成myosinfilament,即粗肌絲。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1②原肌球蛋白(tropomyosin,Tm)由兩條平行的多肽鏈形成α-螺旋構(gòu)型,位于肌動(dòng)蛋白螺旋溝內(nèi),結(jié)合于細(xì)絲,調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白頭部的結(jié)合。細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1③肌鈣蛋白(Troponin,Tn)為復(fù)合物，包括三個(gè)亞基：TnC(Ca2+敏感性蛋白)能特異與Ca2+結(jié)合;TnT(與原肌球蛋白結(jié)合);TnI(抑制肌球蛋白ATPase活性)細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1動(dòng)作電位產(chǎn)生Ca++的釋放肌肉收縮的原理細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1原肌球蛋白的位移當(dāng)肌漿中的鈣離子達(dá)到一定濃度時(shí)，鈣離子與肌鈣蛋白的TnC結(jié)合，TnI亞基同肌動(dòng)蛋白的連接減弱，并從肌動(dòng)蛋白生的原結(jié)合部位移開，肌鈣蛋白牽引著原肌球蛋白移向肌動(dòng)蛋白雙螺旋溝的深部。使肌動(dòng)蛋白上原來被原肌球蛋白占據(jù)的肌球蛋白結(jié)合位點(diǎn)暴露出來接合肌球蛋白的頭部與肌動(dòng)蛋白絲緊密結(jié)合，又稱強(qiáng)直構(gòu)象細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1釋放結(jié)合過程非常短暫，ATP可以很快與肌球蛋白結(jié)合。ATP結(jié)合與肌球蛋白頭部后可誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，使肌球蛋白頭部對(duì)細(xì)肌絲的親和力下降細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1直立肌球蛋白頭部的ATP結(jié)合位點(diǎn)關(guān)閉，啟動(dòng)一明顯的構(gòu)想變化，使ATP的頭部沿細(xì)肌絲移動(dòng)，在該過程中，ATP水解，水解產(chǎn)生的ADP和Pi仍結(jié)合在肌球蛋白上細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1力產(chǎn)生肌球蛋白頭部微弱的結(jié)合到細(xì)絲的一個(gè)新結(jié)合位點(diǎn)上，釋放出Pi，使肌球蛋白頭部與肌動(dòng)蛋白緊密結(jié)合，產(chǎn)生機(jī)械力，使肌球蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，肌球蛋白頭部結(jié)合的ADP釋放，恢復(fù)到原始構(gòu)象肌球蛋白頭部與細(xì)肌絲緊密地結(jié)合，但此時(shí)肌動(dòng)蛋白頭部結(jié)合在細(xì)肌絲的新位點(diǎn)，并沿細(xì)肌絲正端行走了一段距離，從而導(dǎo)致肌肉收縮重新接合細(xì)胞生物學(xué)第六章細(xì)胞骨架1鈣離