细胞骨架5课程学习.pptx
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1、会计学1细胞骨架细胞骨架5第一页,共54页。一一 微丝微丝微丝微丝(microfilamemicrofilamentnt,MFMF)又)又称肌动蛋白纤称肌动蛋白纤维(维(actin actin filamentfilament),),是指真核细胞是指真核细胞中由肌动蛋白中由肌动蛋白(actinactin)组成,)组成,直径直径(zhjng)(zhjng)为为7nm7nm的骨架纤的骨架纤维。维。第2页/共54页第二页,共54页。(一)成分(一)成分(一)成分(一)成分(chng fn)(chng fn)肌动蛋白是微丝的结构成分。在哺乳肌动蛋白是微丝的结构成分。在哺乳动物和鸟类细胞中至少已分离到动
2、物和鸟类细胞中至少已分离到6 6种肌动蛋白,种肌动蛋白,4 4种称为种称为 肌动蛋白,肌动蛋白,另两种为另两种为 肌动蛋白和肌动蛋白和 肌动蛋白。肌动蛋白。不同类型不同类型(lixng)(lixng)肌肉细胞的肌肉细胞的 肌动蛋白分子一级结构(约肌动蛋白分子一级结构(约400400个个氨基酸残基)仅相差氨基酸残基)仅相差4 46 6个氨基酸个氨基酸残基,残基,肌动蛋白或肌动蛋白或 肌动蛋白与肌动蛋白与 横纹肌肌动蛋白相差约横纹肌肌动蛋白相差约2525个氨基个氨基酸残基。酸残基。第3页/共54页第三页,共54页。(二)(二)(二)(二)装配装配装配装配(zhungpi)(zhungpi)(zhu
3、ngpi)(zhungpi)微丝,亦称为纤维形微丝,亦称为纤维形肌动蛋白(肌动蛋白(F-F-actinactin),是由球形),是由球形肌动蛋白(肌动蛋白(G-G-actinactin)单位形成的)单位形成的多聚体。多聚体。在大多数非肌肉细胞在大多数非肌肉细胞中,微丝是一种中,微丝是一种(y zh(y zh n n)动态结动态结构,持续进行装配构,持续进行装配合和解聚,并与细合和解聚,并与细胞形态维持及细胞胞形态维持及细胞运动有关。运动有关。The Animation The Players 第4页/共54页第四页,共54页。3DreconstructionofanF-actinfilamen
4、tfrommuscle.3DreconstructionofF-actinfilamentscontainingtropomyosin,anelongatedproteinwhichbindsalongtheactinhelixModelofanF-actinfilamentinwhicheachsub-unitisdepictedasasphere.Electron-micrographofnegativelystainedF-actinfilaments.F-actin第5页/共54页第五页,共54页。微丝结合蛋白微丝结合蛋白(microfilament-microfilament-ass
5、ociated proteinassociated protein)参)参与形成微丝纤维高级与形成微丝纤维高级(goj)(goj)结构,对肌结构,对肌动蛋白纤维的动态装动蛋白纤维的动态装配有调节作用。配有调节作用。1.1.肌肉收缩系统中的有关肌肉收缩系统中的有关蛋白蛋白肌球蛋白(肌球蛋白(myosinmyosin)(三)(三)(三)(三)微丝微丝微丝微丝结合结合结合结合(jih)(jih)(jih)(jih)蛋白蛋白蛋白蛋白Myosin structure第6页/共54页第六页,共54页。three of the most widespread myosin three of the most
6、 widespread myosin classes in cartoon form.Motor classes in cartoon form.Motor domains are shown in red,light domains are shown in red,light chains in yellow and-helical coiled chains in yellow and-helical coiled coils in green.Other domains shown coils in green.Other domains shown may be involved i
7、n cargo binding or may be involved in cargo binding or localisation.localisation.第7页/共54页第七页,共54页。第8页/共54页第八页,共54页。第9页/共54页第九页,共54页。原肌球蛋白原肌球蛋白(tropomyosin,Tmtropomyosin,Tm)肌钙蛋白(肌钙蛋白(troponin,Tntroponin,Tn):肌):肌钙蛋白钙蛋白C C(Tn-CTn-C)特异地与)特异地与Ca2+Ca2+结合结合 ;肌钙蛋白;肌钙蛋白T T(Tn-TTn-T)与原肌球蛋白有)与原肌球蛋白有高度亲和力,肌钙蛋白高
8、度亲和力,肌钙蛋白I I(Tn-ITn-I)抑制)抑制(yzh)(yzh)肌球肌球蛋白蛋白ATPaseATPase的活性。的活性。2.2.非肌肉细胞中的微丝结合蛋非肌肉细胞中的微丝结合蛋白白第10页/共54页第十页,共54页。第11页/共54页第十一页,共54页。第12页/共54页第十二页,共54页。(四)(四)(四)(四)微丝特异性药物微丝特异性药物微丝特异性药物微丝特异性药物(yow)(yow)(yow)(yow)细胞松弛素(cytochalasins)可以切断微丝,阻抑肌动蛋白聚合,因而可以破坏微丝的三维网络。鬼笔环肽(philloidin)与微丝有强亲和作用,使肌动蛋白纤维稳定,抑制解
9、聚,荧光(ynggung)标记的鬼笔环肽可清晰地显示细胞中的微丝。第13页/共54页第十三页,共54页。(五)(五)(五)(五)微丝的功能微丝的功能微丝的功能微丝的功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)肌肉收缩肌肉收缩(shu su)(shu su)、变、变形运动、胞质分裂等形运动、胞质分裂等第14页/共54页第十四页,共54页。微丝的功能微丝的功能微丝的功能微丝的功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)n n支撑(zh chng)n n细胞运动n n胞质分裂n n受精n n信息传递n n肌肉收缩第15页/共54页第十五页,共54页。第
10、16页/共54页第十六页,共54页。二二 微管微管(wi un)(wi un)微管(微管(microtubulemicrotubule)是存在于所有真核细)是存在于所有真核细胞中由微管蛋白胞中由微管蛋白(dnbi)(dnbi)(tubulintubulin)装配成的长管状细胞器结构,平均外装配成的长管状细胞器结构,平均外径为径为24nm24nm。microtubuletubulin第17页/共54页第十七页,共54页。(一)成分(一)成分微管由两种类型的微管蛋白微管由两种类型的微管蛋白(dnbi)(dnbi)亚亚基,即基,即 微管蛋白微管蛋白(dnbi)(dnbi)和和 微管蛋微管蛋白白(dn
11、bi)(dnbi)组成。组成。微管几乎存在于从阿米巴到高等动植物微管几乎存在于从阿米巴到高等动植物所有真核细胞胞质中,而所有原核所有真核细胞胞质中,而所有原核生物中没有微管。生物中没有微管。(二)形态(二)形态微管呈中空状,微管壁由微管呈中空状,微管壁由1313个球形蛋白个球形蛋白(dnbi)(dnbi)亚基组成。亚基组成。第18页/共54页第十八页,共54页。(三)装配(三)装配1.1.装配过程装配过程2.2.体外微管装配条件体外微管装配条件3.3.体内微管装配动态体内微管装配动态4.4.微管组织微管组织(z(z zh)zh)中心中心第19页/共54页第十九页,共54页。微管在生理状态微管在
12、生理状态(zhungti)(zhungti)及实验处及实验处理解聚后重新装配的理解聚后重新装配的发生处称为微管组织发生处称为微管组织中心(中心(microtubule microtubule organizing organizing center,MTOCcenter,MTOC)。动物)。动物细胞的细胞的MTOCMTOC为中心体。为中心体。第20页/共54页第二十页,共54页。(四)微管相关蛋白(四)微管相关蛋白(dnbi)(dnbi)质质有几种蛋白有几种蛋白(dnbi)(dnbi)与微管密与微管密切有关,附着于微管多聚体切有关,附着于微管多聚体上,参与微管装配并增加微上,参与微管装配并增加
13、微管稳定性,称这些蛋白管稳定性,称这些蛋白(dnbi)(dnbi)为微管相关蛋白为微管相关蛋白(dnbi)(dnbi)(microtubule-microtubule-associated protein,MAPassociated protein,MAP)。)。包括包括MAP1MAP1,MAP2MAP2,MAP4MAP4,tautau蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)等。所等。所有不同的微管结构均由相同有不同的微管结构均由相同的的 微管蛋白微管蛋白(dnbi)(dnbi)和和 微微管蛋白管蛋白(dnbi)(dnbi)亚单位组成,亚单位组成,其结构与功能的差异可以取其结构与功能的差异可以取决于所
14、含微管相关蛋白决于所含微管相关蛋白(dnbi)(dnbi)质的不同。质的不同。Photomicrograph of microtubule-associated protein 2(MAP2)immunoreactive neurones in the cortex.Cellular immunoreactivity appears as a brown insoluble precipitate when developed by the ABC-HRP method.Counterstained with cresyl violet-magnification X400.Ganglion
15、cells from the rat retina incell culture.Labeled with antibody to microtubule-associated protein(MAP-2).第21页/共54页第二十一页,共54页。(五)(五)微管特异性药物微管特异性药物秋水仙素(秋水仙素(colchicinecolchicine)可以阻断微管蛋白可以阻断微管蛋白装配成微管。装配成微管。紫杉酚(紫杉酚(taxoltaxol)能促进)能促进微管的装配,并使微管的装配,并使已形成的微管稳定。已形成的微管稳定。为行使正常的微管功能,为行使正常的微管功能,微管出于动态的装微管出于动态的
16、装配和解聚状态配和解聚状态(zhungti)(zhungti)是重要是重要的。的。taxol binds only to tubulin that has been polymerized into chains of protofilaments,not to free proteins.第22页/共54页第二十二页,共54页。(六)功能1.维持细胞(xbo)形态2.细胞(xbo)内运输3.鞭毛运动和纤毛运动4.纺锤体和染色体运动第23页/共54页第二十三页,共54页。5.5.基体和中心粒基体和中心粒中心体中心体(centrosomecentrosome)是)是动物细胞中主要动物细胞中主要的
17、微管组织中心,的微管组织中心,中心体由一对相中心体由一对相互垂直的中心粒互垂直的中心粒(centriolescentrioles)及)及周围基质构成,周围基质构成,位于鞭毛和纤毛位于鞭毛和纤毛根部的类似结构根部的类似结构称为基粒(称为基粒(basal basal bodybody)中心粒和基粒均具有中心粒和基粒均具有(jy(jy u)u)自我复制自我复制性质。性质。第24页/共54页第二十四页,共54页。Centrosome structure.Centrosome structure.A pair of centrioles is shown,each with ninefold symme
18、try owing to the nine triplet microtubules.Each centriole has pericentriolar material A pair of centrioles is shown,each with ninefold symmetry owing to the nine triplet microtubules.Each centriole has pericentriolar material that nucleates microtubules around the ends closest to one another.Only th
19、e maternal centriole has two sets of extra appendages,distal and subdistal;the latter seems that nucleates microtubules around the ends closest to one another.Only the maternal centriole has two sets of extra appendages,distal and subdistal;the latter seems to anchor microtubules.A series of interco
20、nnecting fibres,different from the pericentriolar material(PCM),links the closest ends of the two centrioles.to anchor microtubules.A series of interconnecting fibres,different from the pericentriolar material(PCM),links the closest ends of the two centrioles.第25页/共54页第二十五页,共54页。Model for microtubul
21、e nucleation,Model for microtubule nucleation,release and anchoring at centrosomes and in epithelial cells.release and anchoring at centrosomes and in epithelial cells.In this In this model,microtubules are nucleated in the pericentriolar material,released from their model,microtubules are nucleated
22、 in the pericentriolar material,released from their nucleating sites and translocated to sites of anchoring.a|Anchoring at the centrosome nucleating sites and translocated to sites of anchoring.a|Anchoring at the centrosome occurs at the subdistal appendages whereas in b|epithelial cells,it occurs a
23、t apical domains occurs at the subdistal appendages whereas in b|epithelial cells,it occurs at apical domains distinct from centrosomes.Despite the apparent differences in anchoring sites,both contain distinct from centrosomes.Despite the apparent differences in anchoring sites,both contain unique p
24、roteins(ninein and centriolin)and seem to lack components involved in microtubule unique proteins(ninein and centriolin)and seem to lack components involved in microtubule nucleation(-tubulin and pericentrin).Dynactin,a dynein-interacting complex,has also been nucleation(-tubulin and pericentrin).Dy
25、nactin,a dynein-interacting complex,has also been implicated in centrosomal microtubule anchoringimplicated in centrosomal microtubule anchoring127127.第26页/共54页第二十六页,共54页。Models for centrosome protein Models for centrosome protein assembly.assembly.a|Centrosome a|Centrosome complexes diffuse to comp
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