细胞骨架蛋白幻灯片.ppt

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1、细胞骨架蛋白第1页，共74页，编辑于2022年，星期二细胞骨架蛋白：细胞骨架蛋白：细胞质中由蛋白丝组成的非膜相细胞质中由蛋白丝组成的非膜相 结构系统的蛋白质结构系统的蛋白质称为细胞骨架蛋白称为细胞骨架蛋白.细胞骨架系统：细胞骨架系统：微丝、微管和中间丝组成微丝、微管和中间丝组成。三个系统分别由许多性质不同的蛋白质所构三个系统分别由许多性质不同的蛋白质所构成，但它们的成，但它们的三维结构、装配和解聚、以及功能三维结构、装配和解聚、以及功能却有明显的共同之处。却有明显的共同之处。第2页，共74页，编辑于2022年，星期二 微管、微丝和中间丝蛋白免疫荧光图片微管、微丝和中间丝蛋白免疫荧光图片大鼠肾细

2、胞系（大鼠肾细胞系（PtK-1PtK-1）；绿色荧光（蛋白质）：红色荧光（细胞核）；绿色荧光（蛋白质）：红色荧光（细胞核DNADNA）第3页，共74页，编辑于2022年，星期二 广义的细胞骨架还包括广义的细胞骨架还包括 核骨架核骨架（nucleoskeletonnucleoskeleton）、）、核纤层核纤层（nuclear laminanuclear lamina）细胞外基质细胞外基质（extracellular matrixextracellular matrix）三者三者形成贯穿于形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。络结构。第4页，共74页，

3、编辑于2022年，星期二 构成细胞骨架的构成细胞骨架的主要蛋白质主要蛋白质：肌动蛋白（肌动蛋白（肌动蛋白相关蛋白肌动蛋白相关蛋白）微管蛋白（微管蛋白（微管相关蛋白微管相关蛋白）中丝间蛋白（中丝间蛋白（各种中间丝相关蛋白各种中间丝相关蛋白）本章主要介绍它们的本章主要介绍它们的分子特征分子特征，功能，纤，功能，纤丝的形成与解聚丝的形成与解聚的调控。的调控。第5页，共74页，编辑于2022年，星期二细胞骨架的功能：细胞骨架的功能：维持细胞一定的形状；维持细胞一定的形状；参与动物细胞的运动参与动物细胞的运动（如巨噬细胞、白细胞通过（如巨噬细胞、白细胞通过 阿米巴样的作用在组织中迁移与骨架的聚合阿米巴样

4、的作用在组织中迁移与骨架的聚合 和解聚相关。细胞分裂、收缩、细胞的纤毛和解聚相关。细胞分裂、收缩、细胞的纤毛 活动都与细胞骨架有关。活动都与细胞骨架有关。)细胞内部成分的转运细胞内部成分的转运（如神经轴突的生长，达（如神经轴突的生长，达 500cm 500cm或更长。细胞分裂时，染色质向细胞的或更长。细胞分裂时，染色质向细胞的 转移）转移）第6页，共74页，编辑于2022年，星期二细胞骨架的主要功能细胞骨架的主要功能（来自（来自 G.Karp 2002 G.Karp 2002）第7页，共74页，编辑于2022年，星期二第一节第一节 概论概论 一、细胞骨架的概念一、细胞骨架的概念 二、纤丝系统的

5、功能二、纤丝系统的功能 三、相关蛋白的功能三、相关蛋白的功能 第8页，共74页，编辑于2022年，星期二一、细胞骨架的概念一、细胞骨架的概念 当当细胞膜被非离子型表面活性剂细胞膜被非离子型表面活性剂破坏破坏时，大部分胞质流失，这一部时，大部分胞质流失，这一部分称分称胞液（胞液（cytosolcytosol）。细胞骨架（细胞骨架（cytoskeletoncytoskeleton）：）：细胞流失胞液后的不溶残余细胞流失胞液后的不溶残余部分部分,仍保持细胞外形仍保持细胞外形,具有决定细胞形态作用的纤维网络。具有决定细胞形态作用的纤维网络。细胞骨架相关蛋白：细胞骨架相关蛋白：在肌动蛋白微丝、中间丝、微

6、管纤丝纯在肌动蛋白微丝、中间丝、微管纤丝纯化时被共同纯化的蛋白质，称为化时被共同纯化的蛋白质，称为相关蛋白（相关蛋白（associated associated proteinsproteins）。）。第9页，共74页，编辑于2022年，星期二二、纤丝系统的功能二、纤丝系统的功能 纤丝的功能有很多共同之处，如：纤丝的功能有很多共同之处，如：形成网络决定细胞的形状；形成网络决定细胞的形状；加固细胞成分；加固细胞成分；纤维收缩纤维收缩（反平行纤丝滑行）如肌肉收缩；（反平行纤丝滑行）如肌肉收缩；杆体收缩杆体收缩（平行纤丝滑行）（平行纤丝滑行）,如纤毛和鞭毛活动；如纤毛和鞭毛活动；导向转运的轨道导向转

7、运的轨道，如神经细胞中沿微管转运物质或颗粒；，如神经细胞中沿微管转运物质或颗粒；沿纤丝传导信息。沿纤丝传导信息。第10页，共74页，编辑于2022年，星期二三、相关蛋白的功能三、相关蛋白的功能相关蛋白通过以下方式相关蛋白通过以下方式控制纤丝聚合控制纤丝聚合：与单体结合与单体结合,防止单体聚合；防止单体聚合；启动聚合过程；启动聚合过程；当聚合达到一定长度后封闭纤丝的尾端（加帽）；当聚合达到一定长度后封闭纤丝的尾端（加帽）；通过等量蛋白结合促进纤丝延长；通过等量蛋白结合促进纤丝延长；促进解聚，包括切短；促进解聚，包括切短；通过酶学作用修饰聚合体的亚单位；通过酶学作用修饰聚合体的亚单位；结合在纤丝的

8、周边而加固纤丝；结合在纤丝的周边而加固纤丝；将纤丝交联成束或网络；将纤丝交联成束或网络；有有时时形形成成纤纤丝丝突突起起，与与其其他他类类型型纤纤丝丝、膜膜系系统统相相互互作作用用，通通过过结结构构间间的的张张力，形成交联桥，产生运动。力，形成交联桥，产生运动。第11页，共74页，编辑于2022年，星期二第二节第二节中中 间间 丝丝 一、中间丝的结构一、中间丝的结构 二、组成中间丝的蛋白质及其分类二、组成中间丝的蛋白质及其分类 三、中间丝相关蛋白三、中间丝相关蛋白 四、中间丝的功能四、中间丝的功能第12页，共74页，编辑于2022年，星期二一、中间丝的结构一、中间丝的结构 各各种种中中间间丝丝

9、（IFIF）结结构构非非常常相相似似，直直径径10nm,10nm,处处于于微微管管和微丝之间，故名中间丝（或和微丝之间，故名中间丝（或10nm10nm纤丝）。纤丝）。几种中间纤维的模式图几种中间纤维的模式图 第13页，共74页，编辑于2022年，星期二中间丝中间丝巢蛋白巢蛋白(Nestin,(Nestin,一种中间丝蛋一种中间丝蛋白，绿白，绿)神经胶质纤维酸性蛋白神经胶质纤维酸性蛋白（GFAP,GFAP,红）红）第14页，共74页，编辑于2022年，星期二 IFIF的蛋白质的蛋白质分子量和等电点分子量和等电点不同，分成几类：不同，分成几类：细胞角蛋白（细胞角蛋白（cytokeratincyto

10、keratin）结蛋白（结蛋白（desmindesmin）波形蛋白（波形蛋白（vimentinvimentin）神经丝蛋白（神经丝蛋白（neurofilament proteinneurofilament protein）胶质原纤维酸性蛋白（胶质原纤维酸性蛋白（glial fibrillary glial fibrillary acidic protein,GFAP acidic protein,GFAP）核纤层蛋白（核纤层蛋白（laminlamin）等。）等。有些细胞有些细胞IFIF很多，如上皮细胞很多，如上皮细胞(皮肤抗磨擦和脱水皮肤抗磨擦和脱水)，有的细胞完全没有。，有的细胞完全没有。第

11、15页，共74页，编辑于2022年，星期二IFIF蛋白的分子特征蛋白的分子特征 分子中有一个分子中有一个中间结构域中间结构域，其中，其中93%93%氨基酸可形成氨基酸可形成螺旋，螺旋，也称也称杆状结构域（杆状结构域（rod domainrod domain），N N端有端有Mr15kDMr15kD头部，头部，C C端为端为Mr5-10kDMr5-10kD尾部。尾部。杆状结构域杆状结构域具有具有7 7氨基酸重复序列氨基酸重复序列，它们形成，它们形成卷曲螺旋卷曲螺旋（coiled coilcoiled coil），杆状结构域长度比较恒定（约，杆状结构域长度比较恒定（约310310个氨基个氨基酸残基

12、）酸残基）。两端两端为为非螺旋区非螺旋区，尾部尾部耐受胰凝乳蛋白酶耐受胰凝乳蛋白酶的水解，的水解，头部头部有有许多许多折叠结构折叠结构，可被，可被胰凝乳蛋白酶水解胰凝乳蛋白酶水解。第16页，共74页，编辑于2022年，星期二 中间丝的结构 中间丝结构装配和排列尚有争议。中间丝结构装配和排列尚有争议。IF单体二聚体 双极性四聚体（中间丝中为平行四聚体）原丝（双股结构）中间丝(八条原纤维)第17页，共74页，编辑于2022年，星期二二、中间丝的蛋白质及其分类二、中间丝的蛋白质及其分类 据据氨基酸序列、基因结构、组装特性及组织特异性表达氨基酸序列、基因结构、组装特性及组织特异性表达模式模式型型（酸性

13、）角蛋白；（酸性）角蛋白；型型（中性和碱性）角蛋白；（中性和碱性）角蛋白；型，型，如波形蛋白、结蛋白、胶质纤维酸性蛋白及外周蛋白；如波形蛋白、结蛋白、胶质纤维酸性蛋白及外周蛋白；型，型，包括神经丝蛋白和包括神经丝蛋白和-介连蛋白；介连蛋白；型，型，包括核纤层蛋白包括核纤层蛋白A A及其剪切体核纤层蛋白及其剪切体核纤层蛋白C C，核纤层蛋白，核纤层蛋白B1B1和和B2B2；型，型，包括巢蛋白、微管卷曲蛋白和包括巢蛋白、微管卷曲蛋白和desmuslindesmuslin。植物、真核微生物、非脊椎动物细胞也有植物、真核微生物、非脊椎动物细胞也有IFIF，结构基本相，结构基本相似，了解还不多。似，了解

14、还不多。第18页，共74页，编辑于2022年，星期二（一）角蛋白（一）角蛋白（IFIF多肽多肽型和型和型的异多聚体）型的异多聚体）角蛋白家族角蛋白家族是是IFIF蛋白中存在蛋白中存在最多的一类最多的一类。据据硫硫含含量量的的多多少少（即即二二硫硫键键）将将角角蛋蛋白白分分为为硬硬角角蛋蛋白白和和软软角角蛋蛋白白，占上皮细胞胞质蛋白的占上皮细胞胞质蛋白的80%80%。角蛋白种类很多，皮肤细胞至少。角蛋白种类很多，皮肤细胞至少3030种种。角蛋白分子通常形成角蛋白分子通常形成异多聚体异多聚体，即由一个，即由一个型型（酸性的）二（酸性的）二聚体和一个聚体和一个型型（中性（中性/碱性）二聚体组成碱性）

15、二聚体组成异四聚体异四聚体。角蛋白有形成束的特性。角蛋白有形成束的特性。最易观察到的是最易观察到的是硬角蛋白硬角蛋白，分布在分布在毛发、甲、角和蹄等毛发、甲、角和蹄等。这些组织的形成是由于。这些组织的形成是由于整个细胞的固化，整个细胞的固化，而不是简单的将硬角蛋白分泌到表面。而不是简单的将硬角蛋白分泌到表面。第19页，共74页，编辑于2022年，星期二（二）同多聚体（二）同多聚体型型IFIF 在在各各种种非非表表皮皮细细胞胞内内形形成成中中间间丝丝，其其氨氨基基酸酸同同源源性性很高。包括以下几种：很高。包括以下几种：1.1.波形蛋白波形蛋白2.2.结蛋白结蛋白 3.3.胶质原纤维酸性蛋白（胶质

16、原纤维酸性蛋白（GFAPGFAP）4.4.外周蛋白（外周蛋白（peripherinperipherin）第20页，共74页，编辑于2022年，星期二1.1.波形蛋白波形蛋白（vimentinvimentin）间间质质细细胞胞（如如成成纤纤维维细细胞胞）的的主主要要结结构构蛋蛋白白，C C端端尾尾部部特特异异地地结结合合于于细细胞胞核核外外膜膜，N N端端头头部部结结合合细细胞胞膜膜，故故在在细细胞胞核和细胞膜之间形成联接。核和细胞膜之间形成联接。波形蛋白有波形蛋白有蛋白激酶蛋白激酶C C和蛋白激酶和蛋白激酶A A磷化位点，通过磷化位点，通过磷酸化与去磷酸化磷酸化与去磷酸化，可改变不溶，可改变不

17、溶的中间丝网络。的中间丝网络。波形蛋白波形蛋白/胆碱乙酰基转移酶 第21页，共74页，编辑于2022年，星期二2.2.结蛋白结蛋白 结结蛋蛋白白（desmindesmin）是是肌肌细细胞胞的的主主要要IFIF蛋蛋白白，在在平平滑滑肌肌中中含含量量特别丰富。特别丰富。在在平平滑滑肌肌细细胞胞中中，结结蛋蛋白白中中间间丝丝形形成成一一个个相相互互连连接接的的网网络络，连连接接胞胞质质的的致致密密体体（dense dense bodiesbodies，相相当当于于横横纹纹肌肌的的Z-Z-盘）和细胞膜的致密体斑块（盘）和细胞膜的致密体斑块（dense plaquesdense plaques）。在横纹

18、肌中，结蛋白靠近两个细胞在横纹肌中，结蛋白靠近两个细胞的细胞膜连接的细胞膜连接 ，也存在于，也存在于Z-Z-盘。盘。心肌结蛋白染色心肌结蛋白染色第22页，共74页，编辑于2022年，星期二3.3.胶质原纤维酸性蛋白（胶质原纤维酸性蛋白（GFAPGFAP）胶质细胞专一的中间丝，具有胶质细胞专一的中间丝，具有支持神经支持神经细胞细胞的作用。的作用。GFAPGFAP可作为免疫标记。可作为免疫标记。4.4.外周蛋白（外周蛋白（peripherinperipherin）存存在在于于外外周周神神经经系系统统和和某某些些中中枢枢神神经经系系统统的的神神经经细细胞胞。它它可可与与型型IFIF多多肽肽聚聚集集，

19、但但在在性性质质上上更更类类似似于于结结蛋蛋白白和和波波形蛋白。形蛋白。皮肤过度松弛症皮肤过度松弛症(遗传遗传缺陷缺陷)胶原纤维不能正确地装配胶原纤维不能正确地装配第23页，共74页，编辑于2022年，星期二（三）神经丝蛋白（三）神经丝蛋白 神神经经细细胞胞的的中中间间丝丝称称为为神神经经丝丝（neurofilaments,neurofilaments,NFsNFs），由神经丝蛋白组成。由神经丝蛋白组成。神神经经丝丝蛋蛋白白:异异多多聚聚体体，三三种种亚亚基基：NF-NF-轻轻链链（NF-LNF-L）、NF-NF-中间链（中间链（NF-MNF-M）和）和NF-NF-重链（重链（NF-HNF-H

20、）。单单一一的的NF-LNF-L可可聚聚合合成成丝丝状状体体，而而NF-MNF-M和和NF-HNF-H不不能能聚聚合合；分子中多个磷酸化位点，带多个负电荷分子中多个磷酸化位点，带多个负电荷。C C末末端端：富富含含谷谷氨氨酸酸；用用蛋蛋白白酶酶处处理理后后，残残余余的的10nm10nm纤纤丝丝与其他类型的中间丝差异很小。与其他类型的中间丝差异很小。第24页，共74页，编辑于2022年，星期二（四）核纤层蛋白（四）核纤层蛋白 核膜内表面的一层网络状纤维蛋核膜内表面的一层网络状纤维蛋白质白质，称，称核纤层（核纤层（nuclear laminanuclear lamina）脊脊椎椎动动物物细细胞胞中

21、中有有三三种种类类型型的的核核纤纤层层蛋蛋白白(A,B,C),(A,B,C),A A和和C:C:是是不不同同的的剪剪接接体体；B:B:由由另另一一基基因因编编码码,经经翻翻译译后后修修饰饰,在在C C端端添添加加疏疏水水的的异异丙丙基基,以以帮帮助助核核纤纤层层蛋蛋白白B B插插入入到到核核膜膜的的内内脂脂层层。第25页，共74页，编辑于2022年，星期二核纤层蛋白的功能：核纤层蛋白的功能：1.1.保持核的形态：保持核的形态：是是核被膜的支架核被膜的支架。用用高盐溶液、非离子去污剂和核酸酶高盐溶液、非离子去污剂和核酸酶去除核物质，剩去除核物质，剩余的余的核纤层仍能维持核的轮廓核纤层仍能维持核的

22、轮廓。使胞质骨架和核骨架形。使胞质骨架和核骨架形成网络结构。成网络结构。2.2.参与染色质和核的组装：参与染色质和核的组装：核纤层在细胞分裂时呈周期性变核纤层在细胞分裂时呈周期性变化化.间期核中：间期核中：为染色质提供核为染色质提供核周边锚定位点。周边锚定位点。前期结束时：前期结束时：核纤肽磷酸化，核纤肽磷酸化，核膜解体。核膜解体。分裂末期：分裂末期：核纤肽去磷酸化、核纤肽去磷酸化、重新组装，介导核膜重建。重新组装，介导核膜重建。第26页，共74页，编辑于2022年，星期二四、中间丝的功能四、中间丝的功能 了解甚少，主要功能：了解甚少，主要功能：加强细胞韧性、抗张力破坏。加强细胞韧性、抗张力破

23、坏。使使细细胞胞器器固固定定于于细细胞胞质质，如如角角蛋蛋白白K14K14剔剔除除小小鼠鼠线线粒粒体体成成簇簇聚集。聚集。缺少缺少IFIF的成纤维细胞，细胞核形态失常。的成纤维细胞，细胞核形态失常。第27页，共74页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 肌动蛋白微丝系统肌动蛋白微丝系统 主主要要成成分分是是肌肌动动蛋蛋白白，肌肌动动蛋蛋白白是是含含量量最最多多的的细细胞胞骨骨架架蛋蛋白白；物物种种间间氨氨基基酸酸高高度度保保守守，单单体体聚聚合合成成微微丝丝后后结结构构也也几几乎乎不变。不变。但但是是不不同同单单体体产产生生的的微微丝丝在在稳稳定定性性和和与与其其他他蛋蛋白白质质（如肌球蛋白

24、）（如肌球蛋白）相互相互作用方面有作用方面有细微的差别细微的差别。第28页，共74页，编辑于2022年，星期二一、肌动蛋白单体一、肌动蛋白单体肌肌动动蛋蛋白白是是微微丝丝的的结结构构蛋蛋白白,由由单单体体和和多多聚聚体体两两种种形形式式存存在在，单单体体也也称称球球状状肌肌动动蛋蛋白白(G-actin),(G-actin),Mr:43kDMr:43kD，由由两两个个结结构构域域组组成，结构域之间为短的成，结构域之间为短的柔性连接肽（柔性连接肽（ATPATP结合部位结合部位）。单单体体可可与与其其他他分分子子作作用用,包包括括:肌肌球球蛋蛋白白（myosinmyosin，）、原原肌肌球球蛋蛋白白

25、(tropomyosin)(tropomyosin)、肌肌动动蛋蛋白白抑抑制制蛋蛋白白（profilinprofilin）和肌动蛋白蚕食蛋白（和肌动蛋白蚕食蛋白（depactindepactin）等。）等。第29页，共74页，编辑于2022年，星期二微丝纤维的负染电镜照片微丝纤维的负染电镜照片微丝纤维结构模型微丝纤维结构模型 二、肌动蛋白微丝的聚合二、肌动蛋白微丝的聚合肌动蛋白多聚体肌动蛋白多聚体形成肌动蛋白丝形成肌动蛋白丝,也称纤维状肌动蛋白也称纤维状肌动蛋白(F-actin)(F-actin)。肌动蛋白纤维由。肌动蛋白纤维由两条线性排列的肌动蛋白链两条线性排列的肌动蛋白链形成螺旋，形成螺旋

26、，状如状如双线捻成的绳子双线捻成的绳子。第30页，共74页，编辑于2022年，星期二肌动蛋白微丝的聚合过程肌动蛋白微丝的聚合过程 肌动蛋白纤维装配过程肌动蛋白纤维装配过程:成核、生长、动态平衡成核、生长、动态平衡三个三个连续的过程。连续的过程。肌动蛋白单体有肌动蛋白单体有极性极性,装配呈装配呈头尾相接头尾相接,故故微丝微丝(MF)(MF)有正极与负极有正极与负极。体外实验：体外实验：MFMF正极与负极都能生长，正极生长快，负极慢；正极与负极都能生长，正极生长快，负极慢；去装配去装配时，负极比正极快。时，负极比正极快。由于由于G-actinG-actin在正极端装配，负极去装配。在正极端装配，负

27、极去装配。在体内在体内,有些微丝是永久性的结构有些微丝是永久性的结构,有些微丝是暂时性的结构。有些微丝是暂时性的结构。第31页，共74页，编辑于2022年，星期二肌动蛋白丝的分支肌动蛋白丝的分支肌动蛋白可肌动蛋白可聚合成长纤维聚合成长纤维,同时形成同时形成分支结构分支结构。原子力显微镜原子力显微镜(atomic force(atomic force microscope,AFM)microscope,AFM)图图在生长、发育的信号调控中具有重在生长、发育的信号调控中具有重要的调控作用要的调控作用.第32页，共74页，编辑于2022年，星期二 三、肌动蛋白相关蛋白三、肌动蛋白相关蛋白 肌肌 动动

28、 蛋蛋 白白+肌肌 动动 蛋蛋 白白 相相 关关 蛋蛋 白白（actin-actin-associated proteins,AAPassociated proteins,AAP）性质发生改变）性质发生改变.已已分分离离到到许许多多AAPAAP，多多数数细细胞胞含含有有1010多多种种APPAPP，AAP与肌动蛋白的互作是与肌动蛋白的互作是竞争性的。竞争性的。第33页，共74页，编辑于2022年，星期二（一）钙结合蛋白（一）钙结合蛋白 许许多多肌肌动动蛋蛋白白相相关关蛋蛋白白（AAPAAP）与与肌肌动动蛋蛋白白结结合合受受CaCa2+2+控控制制,分子中有分子中有专一的专一的CaCa2+2+结

29、合部位结合部位。如如小小白白蛋蛋白白（parvalvuminparvalvumin）,是是一一种种钙钙结结合合蛋蛋白白,分分子子中中具具有有EFEF手手结结构构,在在钙钙浓浓度度为为1010-6-6mol/Lmol/L时时能能与与钙钙结结合合(胞胞内内外外CaCa2+2+浓度相差浓度相差1 1万倍左右万倍左右),许多钙结合蛋白都有类似结构。许多钙结合蛋白都有类似结构。第34页，共74页，编辑于2022年，星期二（二）控制聚合的蛋白质（二）控制聚合的蛋白质 这这类类蛋蛋白白质质能能够够通通过过加加帽帽（cappingcapping）、单单体体结结合合（monomer-sequesteringmo

30、nomer-sequestering）和和解解聚聚(depolymerizationdepolymerization)来来控控制制肌肌动动蛋蛋白白的的聚聚合合，有有以以下几类：下几类：第35页，共74页，编辑于2022年，星期二1.1.加帽蛋白（加帽蛋白（capping proteincapping protein）可可选择性阻断选择性阻断F-F-肌动蛋白微丝的一端肌动蛋白微丝的一端.如如倒刺端加帽蛋白会造成微丝倒刺端加帽蛋白会造成微丝缩短缩短，而，而尖端加帽蛋白会造成微丝的延长尖端加帽蛋白会造成微丝的延长。这种作用使这种作用使细胞骨架重排细胞骨架重排，对那些，对那些高运动性细胞高运动性细胞特

31、别重要。特别重要。尖端加帽蛋白尖端加帽蛋白:辅肌动蛋白（辅肌动蛋白（-actinin-actinin）,Mr,Mr类似肌动蛋白。类似肌动蛋白。倒刺端加帽蛋白倒刺端加帽蛋白:简称简称HAIHAI，MrMr约约20kD20kD，可能是，可能是MrMr为为150kD-200kD150kD-200kD 蛋白质的水解产物。蛋白质的水解产物。第36页，共74页，编辑于2022年，星期二 肌动蛋白丝两端生长肌动蛋白丝两端生长 用加帽蛋白用加帽蛋白封住负端封住负端,微丝继续快速加长微丝继续快速加长,假如用加帽蛋白假如用加帽蛋白封住正封住正端端,F-,F-肌动蛋白加长的速率非常慢，表明肌动蛋白加长的速率非常慢，

32、表明正端是生长端。正端是生长端。第37页，共74页，编辑于2022年，星期二2.F-2.F-肌动蛋白切割蛋白肌动蛋白切割蛋白 钙结合蛋白，但无钙结合蛋白，但无EFEF手结构，故不属钙调蛋白类。手结构，故不属钙调蛋白类。常常见见有有胶胶溶溶蛋蛋白白（gelsolingelsolin），该该蛋蛋白白既既具具有有倒倒刺刺端端加加帽帽蛋蛋白活性，又具有钙激活的微丝切割活性。白活性，又具有钙激活的微丝切割活性。存存在在于于细细胞胞中中，也也可可分分泌泌入入血血（有有一一段段分分泌泌前前导导肽肽）。血中血中胶溶蛋白胶溶蛋白具有具有清除死亡细胞释放入血的清除死亡细胞释放入血的F-F-肌动蛋白肌动蛋白功能。功

33、能。第38页，共74页，编辑于2022年，星期二肠绒毛蛋白（肠绒毛蛋白（villinvillin）：）：具具CaCa2+2+依赖性切割活性；依赖性切割活性；片段化蛋白（片段化蛋白（fragminfragmin）：）：参与肌动蛋白的切割调节；参与肌动蛋白的切割调节；肌割蛋白（肌割蛋白（severinseverin）：）：具具加帽和切割活性；加帽和切割活性；胶胶溶溶蛋蛋白白及及相相关关切切割割蛋蛋白白也也有有肌肌动动蛋蛋白白聚聚合合的的成成核核作作用用。当将其当将其加入加入G-G-肌动蛋白溶液时，肌动蛋白溶液时，G-G-肌动蛋白的聚合反应加强。肌动蛋白的聚合反应加强。第39页，共74页，编辑于20

34、22年，星期二3 3肌动蛋白单体结合蛋白肌动蛋白单体结合蛋白 能与能与G-G-肌动蛋白单体形成肌动蛋白单体形成1:11:1复合物，阻止肌动蛋白聚合。复合物，阻止肌动蛋白聚合。如如肌肌动动蛋蛋白白抑抑制制蛋蛋白白（profilinprofilin）是是一一种种小小分分子子碱碱性性多多肽肽（M Mr12kD-15kDr12kD-15kD），首首先先从从胸胸腺腺获获得得，血血小小板板中中含含量量最最高高；酵母中酵母中也发现一些大小和性质相似的蛋白质。也发现一些大小和性质相似的蛋白质。体体外外实实验验发发现现，它它能能降降低低G-G-肌肌动动蛋蛋白白单单体体聚聚合合反反应应。敲敲除除其基因的酵母不能成

35、活其基因的酵母不能成活(致死性致死性)。第40页，共74页，编辑于2022年，星期二4 4F-F-肌动蛋白解聚蛋白肌动蛋白解聚蛋白 小小分分子子肌肌动动蛋蛋白白，具具有有胶胶溶溶蛋蛋白白和和肌肌动动蛋蛋白白抑抑制制蛋蛋白白的的双双重重活活性性，能能切切割割F-F-肌肌动动蛋蛋白白并并结结合合G-G-肌肌动动蛋蛋白白单单体体，这这些蛋白被称为些蛋白被称为肌动蛋白解聚因子。肌动蛋白解聚因子。如如人人类类大大脑脑分分离离的的cofilincofilin（磷磷蛋蛋白白，去去磷磷酸酸化化后后易易位位到到细细胞胞核核，CofilinCofilin在在细细胞胞的的运运动动中中具具有有广广泛泛而而重重要要的的

36、作作用用），肾肾脏脏分分离离的的destrindestrin，从从星星鱼鱼卵卵细细胞胞分分离离的的肌肌动动蛋蛋白白蚕蚕食食蛋蛋白白（depactindepactin）和和从从星星鱼鱼分离的分离的载肌动蛋白（载肌动蛋白（actophorinactophorin）均属于这一类。均属于这一类。第41页，共74页，编辑于2022年，星期二（三）产生力的蛋白质（分子马达）（三）产生力的蛋白质（分子马达）主要为主要为肌球蛋白类肌球蛋白类，可，可组成粗丝，组成粗丝，具具ATPATP酶活酶活。肌肌球球蛋蛋白白超超家家族族分分1818类类，分分为为传传统统肌肌球球蛋蛋白白和和非非传传统统肌肌球球蛋蛋白白，只只有

37、有肌肌球球蛋蛋白白为为传传统统肌肌球球蛋蛋白白，其其余余为为非非传传统统肌肌球球蛋蛋白。白。这这类类蛋蛋白白在在肌肌肉肉中中含含量量非非常常丰丰富富，易易聚聚合合和和解解聚聚，故故很很容容易易纯化。纯化。常见：常见：肌球蛋白肌球蛋白:（不加入粗丝不加入粗丝），使），使膜性小囊泡沿着肌动蛋白束膜性小囊泡沿着肌动蛋白束运动运动；从阿米巴中曾分离到两种不同的肌球蛋白，即；从阿米巴中曾分离到两种不同的肌球蛋白，即肌肌球蛋白球蛋白IAIA和肌球蛋白和肌球蛋白IBIB。肌球蛋白肌球蛋白:(聚合并加入粗丝聚合并加入粗丝）,与肌肉收缩相关。与肌肉收缩相关。第42页，共74页，编辑于2022年，星期二（四）交联

38、和促进成束的蛋白（四）交联和促进成束的蛋白 1 1、血影蛋白及相关蛋白、血影蛋白及相关蛋白 血血影影蛋蛋白白（spectrinspectrin）首首先先从从红红细细胞胞获获得得，故故得得名名。从从脑脑获获得得的的称称胞胞影蛋白（影蛋白（fodrinfodrin）。红红细细胞胞膜膜骨骨架架的的主主要要成成份份，分分子子含含a a链链和和链链，Mr.Mr.均均约约为为230kD230kD。两两个个亚亚基基反反向向平平行行排排列列,扭扭曲曲成成麻麻花花状状，形形成成异异二二聚聚体体,两两个个异异二二聚聚体体头头-头连接头连接成成200nm200nm长的长的四聚体。四聚体。再进一步形成再进一步形成“连

39、接复合物连接复合物”。第43页，共74页，编辑于2022年，星期二连接复合物的形成连接复合物的形成第44页，共74页，编辑于2022年，星期二 2.2.辅肌动蛋白辅肌动蛋白 辅辅肌肌动动蛋蛋白白（-actinin-actinin）是是保保持持肌肌节节（sarcomeressarcomeres）的重要元件。的重要元件。该该蛋蛋白白是是肌肌动动蛋蛋白白成成束束的的主主要要交交联联蛋蛋白白之之一一，使使肌肌动动蛋蛋白白束束次次序序排排列列。在在非非肌肌细细胞胞中中则则与与F-F-肌肌动动蛋蛋白白的的作作用用大大致致相相同同（有血影蛋白样结构域有血影蛋白样结构域）。）。辅辅肌肌动动蛋蛋白白通通过过与与

40、整整连连蛋蛋白白、钙钙粘粘蛋蛋白白等等作作用用,稳稳定定细胞粘附、调节细胞形状及细胞运动等细胞粘附、调节细胞形状及细胞运动等.第45页，共74页，编辑于2022年，星期二 3 3、凝胶因子、凝胶因子 有有肌肌动动蛋蛋白白结结合合位位点点，将将肌肌动动蛋蛋白白丝丝交交织织成成网网，使使之之形形成疏松而高度黏稠的胶体。成疏松而高度黏稠的胶体。如如肌肌动动蛋蛋白白结结合合蛋蛋白白（ABPABP）和和细细丝丝蛋蛋白白（filaminfilamin）。都都是是双双极极同同二二聚聚体体，长长杆杆状状分分子子，有有相相当当的的弯弯曲曲性性，与与肌肌动蛋白结合时对钙不敏感。动蛋白结合时对钙不敏感。第46页，共

41、74页，编辑于2022年，星期二4 4、肌肉收缩相关的蛋白质、肌肉收缩相关的蛋白质（1）肌动蛋白肌动蛋白 肌肌动动蛋蛋白白纤纤维维由由两两条条肌肌动动蛋蛋白白链链形形成成的的螺螺旋旋，如如双双线线捻捻成成的的绳绳子子。肌肌动动蛋蛋白白单单体体为为球球形形分分子子，称称球球形形肌肌动动蛋蛋白白(G-actin)，其多聚体称，其多聚体称纤维形肌动蛋白纤维形肌动蛋白F-actinF-actin 。第47页，共74页，编辑于2022年，星期二（2 2）肌球蛋白（）肌球蛋白（myosinmyosin）如如前前述述，属属于于马马达达蛋蛋白白，利利用用ATPATP产产能能，最最初初发发现现于于肌肌肉肉组组织

42、织(myosin(myosin II)II)，后发现多种，后发现多种非肌细胞非肌细胞myosinmyosin。目前已发现。目前已发现1818种类型种类型。Myosin Myosin IIII是是构构成成肌肌纤纤维维的的主主要要成成分分之之一一。由由两两条条重重链链和和两两条条轻轻链链组组成成，并并两两个个分分子子尾尾部部相相连连，缔缔合合形形成成粗粗丝丝双双极极性性结结构构，球球形形的的头头部部具具有有ATPATP酶活性酶活性第48页，共74页，编辑于2022年，星期二肌球蛋白缔合形成肌球蛋白缔合形成粗丝双极性结构粗丝双极性结构由由2 2条轻链和条轻链和2 2条重链条重链组成的肌球蛋白分子组成

43、的肌球蛋白分子第49页，共74页，编辑于2022年，星期二肌小节模式图肌小节模式图M lineM M蛋白蛋白(肌联蛋白肌联蛋白,titin,titin）第50页，共74页，编辑于2022年，星期二肌小节中粗丝在细丝间肌小节中粗丝在细丝间滑动模式滑动模式第51页，共74页，编辑于2022年，星期二（3 3）原肌球蛋白（）原肌球蛋白（tropomyosintropomyosin）原肌球蛋白（原肌球蛋白（tropomyosin.Tmtropomyosin.Tm）分子量分子量64KD64KD，由两条平行的，由两条平行的多肽链扭成螺旋，每个多肽链扭成螺旋，每个TmTm分子长分子长41nm41nm，具有，

44、具有7 7个肌动蛋白结合位个肌动蛋白结合位点点，呈长杆状，呈长杆状，结合于肌动蛋白结合于肌动蛋白双螺旋的沟中双螺旋的沟中。作用作用:是加强和稳定肌动蛋白丝，是加强和稳定肌动蛋白丝，抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。细丝细丝:F F肌动蛋白、原肌球蛋白和肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白组成。肌钙蛋白组成。第52页，共74页，编辑于2022年，星期二 （4 4）肌钙蛋白（）肌钙蛋白（troponintroponin）肌肌 钙钙 蛋蛋 白白（troponin,Tntroponin,Tn），Mr.80KDMr.80KD，三三个个亚亚基基：肌肌 钙钙 蛋蛋 白白C C（TnCTnC）

45、特特异异地地与与钙钙结结合合;肌肌钙钙蛋蛋白白T T（TnTTnT）与与原原肌肌球球蛋蛋白白有有高高度度亲亲和和力力，肌肌钙钙蛋蛋白白I I（TnITnI）抑抑制制肌肌球球蛋蛋白白的的ATPATP酶酶活活性性，细细丝丝中中每每隔隔40nm40nm就就有有一个肌钙蛋白复合体。一个肌钙蛋白复合体。当当肌肌质质内内钙钙离离子子浓浓度度升升高高时时，CaCa2 2与与TnCTnC结结合合，构构象象改改变变，TnTTnT牵牵动动原原肌肌球球蛋蛋白白，使使其其与与F-F-肌肌动动蛋蛋白白脱脱离离接接触触，从从而而暴暴露露肌肌动动蛋蛋白白单单体体上上的的肌肌球球蛋蛋白白结结合合位位点点。促促使使肌肌球球蛋蛋

46、白白与与肌肌动动蛋蛋白白相相互互作作用用形形成成横横桥桥，引起肌肉引缩。，引起肌肉引缩。第53页，共74页，编辑于2022年，星期二troponin第54页，共74页，编辑于2022年，星期二肌肉收缩肌肉收缩(摆动联桥模型，摆动联桥模型，swinging cross-swinging cross-bridge model)bridge model)肌细胞膜兴奋肌细胞膜兴奋传导到终池传导到终池终池终池Ca2+Ca2+释放释放肌浆肌浆Ca2+Ca2+浓度增高浓度增高Ca2+Ca2+与肌钙蛋白结与肌钙蛋白结合合原肌球蛋白变构原肌球蛋白变构肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合肌球蛋白横桥头与肌动蛋白结合横桥头

47、横桥头ATPATP酶激活分解酶激活分解ATPATP横桥扭动横桥扭动细丝向粗肌丝滑行细丝向粗肌丝滑行肌小节缩短肌小节缩短。第55页，共74页，编辑于2022年，星期二5 5钙调结合蛋白（钙调结合蛋白（caldesmoncaldesmon）是是与与肌肌动动蛋蛋白白、肌肌球球蛋蛋白白、原原肌肌球球蛋蛋白白和和钙钙调调蛋蛋白白互互作作的的平平滑滑肌肌和和非非肌肌调调节节蛋蛋白白。平平滑滑肌肌钙钙调调结结合合蛋蛋白白C-C-末末端端具具有有钙钙调调蛋蛋白白、原原肌肌球球蛋蛋白白和肌动蛋白结合区和肌动蛋白结合区，N-N-末端具有肌球蛋白结合区末端具有肌球蛋白结合区。通通过过二二硫硫键键形形成成寡寡聚聚体体

48、，分分子子的的两两端端可可与与F-F-肌肌动动蛋蛋白白结结合合使使其其成成束束,与与肌肌动动蛋蛋白白的的作作用用可可被被原原肌肌球球蛋蛋白白所所增增强强。1 1个个钙钙调调结结合合蛋蛋白白可可结结合合1414个个肌肌动动蛋白单体。蛋白单体。第56页，共74页，编辑于2022年，星期二（五）连接细胞膜与（五）连接细胞膜与F-F-肌动蛋白的蛋白质肌动蛋白的蛋白质 如如粘粘着着斑斑蛋蛋白白（vinculinvinculin）、踝踝蛋蛋白白（talintalin）、锚锚蛋蛋白白（ankyrinankyrin）、膜膜联联蛋蛋白白（annexinsannexins）、膜膜桥桥蛋蛋白白（ponticulin

49、ponticulin）等等。可可与与F-F-肌肌动动蛋蛋白白结结合合并并将将其其连连接到细胞膜。接到细胞膜。第57页，共74页，编辑于2022年，星期二四、肌动蛋白微丝的功能四、肌动蛋白微丝的功能 细胞结构与细胞运动。细胞结构与细胞运动。细胞分裂细胞分裂，特别是后期，需肌动蛋白锚定于细胞膜。，特别是后期，需肌动蛋白锚定于细胞膜。近来发现，近来发现，细胞骨架与细胞凋亡有关。细胞骨架与细胞凋亡有关。Lanerolle Lanerolle和同事发现和同事发现,HL-60,HL-60细胞株凋亡时，细胞株凋亡时，F-F-肌肌动蛋白先短暂聚合动蛋白先短暂聚合，但，但后期即发生解聚后期即发生解聚，肌动蛋白微

50、丝，肌动蛋白微丝形态上发生剧烈的变化。形态上发生剧烈的变化。第58页，共74页，编辑于2022年，星期二细胞器的转运细胞器的转运肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维肌球蛋白肌球蛋白含细胞器和囊泡的胞质流含细胞器和囊泡的胞质流静态胞质中的叶绿体静态胞质中的叶绿体液泡液泡第59页，共74页，编辑于2022年，星期二第四节第四节 微管系统微管系统 几几乎乎所所有有真真核核细细胞胞都都含含微微管管,大大多多数数微微管管是是单单一一圆圆筒筒状状,少少数数微微管管呈呈双双圆圆筒筒状状（如如鞭鞭毛毛）,囊囊状状体体（busal busal bodiesbodies）和和中中心粒中的微管心粒中的微管是是三圆筒状三圆筒状。