09细胞骨架.ppt

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1、细胞骨架细胞骨架(Cytoskeleton)(Cytoskeleton)n n19281928年提出细胞骨架概念年提出细胞骨架概念n n19631963年，采用戊二醛常温固定法电镜技年，采用戊二醛常温固定法电镜技术，确认细胞骨架的存在术，确认细胞骨架的存在细胞骨架是指存在于真核细胞中的细胞骨架是指存在于真核细胞中的蛋白蛋白纤维网架体系纤维网架体系 有狭义和广义两种概念有狭义和广义两种概念 在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维。在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维。细胞质骨架细胞质骨架 细胞膜骨架细胞膜骨架 核骨架核骨架 细胞外基质细胞外基质细细胞胞骨骨架架微管微管微丝微丝中等纤维中等纤维线

2、粒体线粒体核糖体核糖体内质网内质网微微丝丝微微管管中间纤维中间纤维光镜下细胞骨架：黄色荧光显示微管光镜下细胞骨架：黄色荧光显示微管15nm一一.微管（微管（microtuble)的形态结构与化学组成的形态结构与化学组成微管的形态结构：微管的形态结构：24-26nm5-9nm12345678910111213微管横断面微管横断面中空的圆柱状结构。中空的圆柱状结构。横断面上看：横断面上看：它是由它是由13根原纤维纵向围绕而成。根原纤维纵向围绕而成。微管的化学组成：微管的化学组成：微管蛋白微管蛋白(55KD450aa)微管蛋白微管蛋白(55KD550aa)异二聚体异二聚体 微微管管蛋蛋白白12345

3、678910111213单管单管AB二联管二联管(纤毛和纤毛和鞭毛中鞭毛中)微管蛋白微管蛋白 微管蛋白微管蛋白异二聚体异二聚体聚合聚合首尾相连首尾相连原纤维原纤维微管微管（13）12345678910111213微管横断面微管横断面 ABC三联管三联管(中心粒）中心粒）ThiselectronmicrographshowsmicrotubulesincrosssectionwiththeMAPbridge.Thearrowspointtobridgesbetweenmicrotubules.ThestarpointstoaMAPbridgetothevesicle.Insummary,MAPs

4、acceleratepolymerization,serveasmotorsforvesiclesandgranules,andessentiallycontrolcellcompartmentation.NucleusandMicrotubles细胞核细胞核(兰色兰色),微管网微管网(浅兰色浅兰色)二二.微管的组装微管的组装1972年年Weisenberg小鼠小鼠分离微管蛋白分离微管蛋白体外组装体外组装+-踏踏车车 微管的组装微管的组装微管的体内组装微管的体内组装微管的体内组装除遵循体外装配的规律外，还受严微管的体内组装除遵循体外装配的规律外，还受严格的时间和空间的控制。格的时间和空间的控制

5、。时间控制：细胞生命活动的特殊时刻。（纺锤丝微管的时间控制：细胞生命活动的特殊时刻。（纺锤丝微管的聚合与聚合与解聚发生在细胞分裂期）。可受特殊解聚发生在细胞分裂期）。可受特殊因素的影响：某些特殊蛋白质、因素的影响：某些特殊蛋白质、Ca2+浓度等。浓度等。空间控制空间控制1.微管装配的特殊始发区域的影响（微管组织微管装配的特殊始发区域的影响（微管组织中心：着丝点、中心体）。中心：着丝点、中心体）。2.微管的方向、延长和排列及与细胞其它成分微管的方向、延长和排列及与细胞其它成分的连接等。的连接等。微管装配是一个动态不稳定过程微管装配是一个动态不稳定过程微管装配是一个动态不稳定过程微管装配是一个动态

6、不稳定过程 微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与微管装配的动力学不稳定性是指微管装配生长与快速去装配的一个快速去装配的一个快速去装配的一个快速去装配的一个交替变换交替变换交替变换交替变换的现象的现象的现象的现象 动力学不稳定性产生的动力学不稳定性产生的动力学不稳定性产生的动力学不稳定性产生的原因原因原因原因：微管两端具微管两端具微管两端具微管两端具GTPGTP帽帽帽帽(取决于微管蛋白浓度取决于微管蛋白浓度取决于微管蛋白浓度取决于微管蛋白浓度),),微微微微管将继续组装管将继续组装管将继续组装管将继续组装,

7、反之反之反之反之,无无无无GDPGDP帽则解聚。帽则解聚。帽则解聚。帽则解聚。为头为头为头为头尾方向尾方向尾方向尾方向1.1.维持细胞形态维持细胞形态维持细胞形态维持细胞形态微管对维持细胞的不对称形状是重要微管对维持细胞的不对称形状是重要微管对维持细胞的不对称形状是重要微管对维持细胞的不对称形状是重要 的。对的。对的。对的。对于细胞突起部分于细胞突起部分于细胞突起部分于细胞突起部分,如纤毛、鞭毛、轴突的如纤毛、鞭毛、轴突的如纤毛、鞭毛、轴突的如纤毛、鞭毛、轴突的 形成和形成和形成和形成和维持维持维持维持,微管亦起关键作用。微管亦起关键作用。微管亦起关键作用。微管亦起关键作用。五五、微管的功能微

8、管的功能2.2.2.2.细胞内物质的运输细胞内物质的运输细胞内物质的运输细胞内物质的运输 真核细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过真核细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过真核细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过真核细胞中合成的物质、一些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中细胞内运输过程。这种运输过程与细胞骨架体系中的微管及其的微管及其的微管及其的微管及其Motor proteinMotor proteinMotor proteinMotor protein有关。有关。有关。有关

9、。Motor proteinsMotor proteinsMotor proteinsMotor proteins Motor Motor Motor Motor proteinsproteinsproteinsproteins多多多多达达达达数数数数十十十十种种种种。胞胞胞胞质质质质中中中中微微微微管管管管motor motor motor motor proteinproteinproteinprotein分为两大类：分为两大类：分为两大类：分为两大类：驱动蛋白驱动蛋白驱动蛋白驱动蛋白(kinesinkinesinkinesinkinesin)动力蛋白动力蛋白动力蛋白动力蛋白(cytopl

10、asmiccytoplasmiccytoplasmiccytoplasmic dyneindyneindyneindynein)动力蛋白动力蛋白(Dynein)由两条相同由两条相同的重链和一些种类繁的重链和一些种类繁多的轻链以及结合蛋多的轻链以及结合蛋白构成。白构成。作用：作用：推动染色体推动染色体 运动运动 驱动鞭毛的运动驱动鞭毛的运动向着微管（向着微管（-）极运）极运输小泡。输小泡。驱动蛋白驱动蛋白(Kinesin)由两条轻由两条轻链和两条重链构成链和两条重链构成的四聚体的四聚体，能向着，能向着微管（微管（+）极运输小）极运输小泡泡。动力蛋白沿微管滑动动力蛋白沿微管滑动-膜膜泡运动模型泡运

11、动模型神经元轴突运输的类型神经元轴突运输的类型色素颗粒的运输色素颗粒的运输深绿：微管浅兰：内质网黄色：高尔基体上：内质网抗体染色下：微管抗体染色上：高尔基抗体染色下：微管抗体染色3.细胞器的定位细胞器的定位精子运动精子运动纤毛运动纤毛运动4、微微管管运运动动（纤纤毛毛、鞭鞭毛毛摆摆动动）5.纺锤体与染色体运动纺锤体与染色体运动对微管稳定性有影响的药物对微管稳定性有影响的药物对微管稳定性有影响的药物对微管稳定性有影响的药物n n秋水仙素（破坏稳定）秋水仙素（破坏稳定）秋水仙素（破坏稳定）秋水仙素（破坏稳定）n n紫杉醇（稳定微管）紫杉醇（稳定微管）紫杉醇（稳定微管）紫杉醇（稳定微管）对对分裂细胞

12、分裂细胞有杀伤作用有杀伤作用（？）（？）光镜下显示细胞骨架：红色荧光显示微丝光镜下显示细胞骨架：红色荧光显示微丝黄色显示微管黄色显示微管一一.微丝微丝(microfilament)的形态与组分的形态与组分形态：是一类由蛋白纤维组成的实心纤维细丝。形态：是一类由蛋白纤维组成的实心纤维细丝。6-7nm，长短不一。长短不一。在细胞中：微丝在细胞中：微丝可成束、成网或纤维状分散分布。可成束、成网或纤维状分散分布。NucleusandFilamentousActin光镜下显示细胞核(兰色),微丝(红色)电镜下显示微丝电镜下显示微丝结构结构微丝的成分：微丝的成分：球状肌动蛋白球状肌动蛋白(肌动蛋白单体肌动

13、蛋白单体G-actin)纤维状肌动蛋白纤维状肌动蛋白(肌动蛋白聚合体肌动蛋白聚合体F-actin)-肌动蛋白肌动蛋白(肌细胞肌细胞)-肌动蛋白肌动蛋白-肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白分分类类二二.微丝的组装微丝的组装G-actinF-actin+-踏踏车车Mg+高高Na+K+ATPCa+低低Na+K+影响微丝聚合与解聚的特异性药物与离子：影响微丝聚合与解聚的特异性药物与离子：细胞细胞松弛素：特异性的破坏微丝组装。松弛素：特异性的破坏微丝组装。鬼笔环肽：抑制微丝解聚、促进微丝聚合。鬼笔环肽：抑制微丝解聚、促进微丝聚合。四四.微丝的功能微丝的功能1.维持细胞形态，赋予质膜机械强度维持细胞形态，赋

14、予质膜机械强度微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其结合蛋白形成网络结构，维持下，和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物动物红细胞膜骨架红细胞膜骨架的作用。的作用。构成细胞的支架，维持细胞的形态构成细胞的支架，维持细胞的形态 2 2、参与细胞运动、参与细胞运动 微丝束、交联网络、应力纤维微丝束、交联网络、应力纤维3 3、参与细胞分裂、参与细胞分裂 (收缩环收缩环)4.肌肉收缩肌肉收缩直径介于微管与微丝之间，故得名直径介于微管与微丝之间，故得名中间纤维中间纤维IF 810nm。IF结构稳定：既不受秋

15、水仙素也不受结构稳定：既不受秋水仙素也不受细胞松弛细胞松弛B素影响，并且也没有极性。素影响，并且也没有极性。一一.中等纤维的类型和分布中等纤维的类型和分布顺序类型顺序类型名名称称分子量分子量(kD)多肽数多肽数组组织分织分布布I酸性角蛋白酸性角蛋白40-57 15上皮细胞上皮细胞II碱性角蛋白碱性角蛋白53-67 15上皮细胞上皮细胞III结蛋白结蛋白531肌细胞肌细胞胶质纤维酸性蛋白胶质纤维酸性蛋白501胶质细胞和星形细胞胶质细胞和星形细胞波形蛋白波形蛋白571间充质细胞间充质细胞外周蛋白外周蛋白571神经元神经元IV神经纤维蛋白神经纤维蛋白62-1103成熟的外周和中枢神经元成熟的外周和中

16、枢神经元Internexin661发育中的中枢神经系统发育中的中枢神经系统V核纤层蛋白核纤层蛋白A.B.C60-703真核细胞真核细胞VInestin2401中枢神经系统干细胞中枢神经系统干细胞角蛋白角蛋白Keratin四四.中间纤维的功能中间纤维的功能1.骨架功能：体外实验表明中间纤维比微管、微丝更骨架功能：体外实验表明中间纤维比微管、微丝更耐受剪切力，在外力作用时，中间纤维不易断裂。耐受剪切力，在外力作用时，中间纤维不易断裂。2.信息传递功能：信息传递功能：mRNA的运输的运输中间纤维与医学中间纤维与医学n n中间纤维的不同类型严格地分布于不同中间纤维的不同类型严格地分布于不同类型的细胞中类型的细胞中n n可作为细胞类型区分的特征性标志可作为细胞类型区分的特征性标志角蛋白角蛋白-上皮细胞上皮细胞结蛋白结蛋白-肌细胞肌细胞波形纤维波形纤维-间质细胞间质细胞神经元纤维神经元纤维-神经元细胞神经元细胞