八细胞骨架学习.pptx

《八细胞骨架学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八细胞骨架学习.pptx（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、广义上，细胞骨架各级成分可概括如下广义上，细胞骨架各级成分可概括如下:细胞质骨架细胞质骨架微管微管微丝微丝纤维蛋白纤维蛋白细胞外基质细胞外基质多糖多糖细胞核骨架细胞核骨架核基质核基质核纤层核纤层-核孔复合体体系核孔复合体体系核仁、染色体骨架核仁、染色体骨架细胞骨架细胞骨架细胞膜骨架细胞膜骨架原肌球蛋白、锚蛋白原肌球蛋白、锚蛋白血影蛋白、肌动蛋白血影蛋白、肌动蛋白（狭义上）（狭义上）中间纤维中间纤维细胞骨架细胞骨架第1页/共64页一、微管的形态结构一、微管的形态结构 与化学组成与化学组成 中空的圆柱状结构中空的圆柱状结构由由1313根原纤维纵向螺旋排列根原纤维纵向螺旋排列15nm 24-26nm

2、5-9nm12345678910111213微管横断面 第一节第一节 微管微管1 1、微管的形态结构、微管的形态结构异二聚体异二聚体第2页/共64页a.微管结构模式图 b.微管横切面 C.电镜图象 第3页/共64页 -微管蛋白微管蛋白 异二聚体异二聚体 -微管蛋白微管蛋白 (8095)微管装配的基本单位微管装配的基本单位 -微管蛋白微管蛋白(1(1)(微管组织中心，微管组织中心，MTOC)MTOC)2.2.化学组成化学组成在在微管蛋白和微管蛋白和微管蛋上各有一个微管蛋上各有一个GTP结合位结合位点（点（Mg2+、Ca2+）结合位点）结合位点 和一个秋水仙素和和一个秋水仙素和长春花碱结合位长春花

3、碱结合位 点点第4页/共64页微管蛋白环状复合物（微管蛋白环状复合物（-TuRC-TuRC）由微管蛋白和一些其他相关蛋白构成，是微管的一种高效的集结结构，在中心体中是微管装配的起始结构。第5页/共64页3.3.微管的三种存在形式微管的三种存在形式(1)(1)单管（单管（1313）细胞质中的主要存在形式细胞质中的主要存在形式 不稳定不稳定不稳定不稳定(2)(2)二联管（二联管（A A、B 23B 23）主要分布于纤毛和鞭毛主要分布于纤毛和鞭毛 稳定稳定稳定稳定(3)(3)三联管（三联管（A A、B B、C 33C 33）主要分布于中心粒和鞭主要分布于中心粒和鞭 毛、纤毛的基体中毛、纤毛的基体中

4、稳定稳定稳定稳定12345678910111213A B ABC第6页/共64页二、微管结合蛋白二、微管结合蛋白 作为辅助蛋白，不作为辅助蛋白，不构成微管壁，而是构成微管壁，而是结合在微管表面。结合在微管表面。微管结合蛋白微管结合蛋白碱性结合区碱性结合区 酸性区域酸性区域 微管相关蛋白微管相关蛋白MAP-2MAP-2第7页/共64页三、微管的组装和极性三、微管的组装和极性原纤维的装配原纤维的装配微管蛋白异二聚体微管蛋白异二聚体头尾相接形成原丝头尾相接形成原丝片状结构的形成片状结构的形成原丝向两侧扩展原丝向两侧扩展微管的形成微管的形成1313根原丝合拢成一段微管根原丝合拢成一段微管1.1.延迟期

5、延迟期/成核期成核期2.2.聚合期聚合期3.3.稳定期稳定期微管的延伸微管的延伸微管的组装与去组装速度相等微管的组装与去组装速度相等第8页/共64页8nm8nm的的异二聚体先形成原纤维异二聚体先形成原纤维(proto(proto filament)filament)，经过侧面扩展为片层，至，经过侧面扩展为片层，至1313根原纤根原纤维时合拢形成一段微管。新的二聚体再不断加维时合拢形成一段微管。新的二聚体再不断加到微管使之延长。到微管使之延长。异二聚体异二聚体 原丝原丝(protofilament)(protofilament)1313根原丝排列成微管根原丝排列成微管第9页/共64页+-踏 车

6、体外组装极性装配极性装配 ：微管蛋白为（微管蛋白为（+）极，）极，微管蛋白为（微管蛋白为（-）极）极 踏车现象：组装和去组装达到平衡踏车现象：组装和去组装达到平衡第10页/共64页组装条件组装条件 ：微管蛋白异二聚体达到临界浓度、有微管蛋白异二聚体达到临界浓度、有Mg2+Mg2+（无（无Ca2+Ca2+）、）、pH6.9pH6.9、3737、GTPGTP。（一）微管的体外组装（一）微管的体外组装第11页/共64页当GTP微管蛋白异二聚体添加到微管正极（+）组装速度大于GDP的水解速度时,形成GTP帽,微管延长;当GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度，GTP帽不断缩小暴露出GDP微管蛋白

7、，并迅速脱落,使微管缩短，导致微管结构上的不稳定，第12页/共64页（二）微管的体内装配（二）微管的体内装配 微管组织中心微管组织中心（microtubule organizing center，MTOC）在空间上为微管装配提供始发区域，控制着细胞质中在空间上为微管装配提供始发区域，控制着细胞质中微管的数量、位置及方向。微管的数量、位置及方向。包括包括:中心体、中心体、纤毛和鞭毛的基体纤毛和鞭毛的基体 中心体无定形基质中含中心体无定形基质中含微管蛋白环微管蛋白环第13页/共64页常见微管组织中心常见微管组织中心间期细胞间期细胞MTOCMTOC：中心体中心体 (动态微管动态微管)分裂细胞分裂细胞

8、MTOCMTOC：有丝分裂有丝分裂 纺锤体极纺锤体极(动态微管动态微管)鞭毛纤毛鞭毛纤毛MTOCMTOC：基体基体 (永久性结构永久性结构)第14页/共64页GTPGTP浓度、压力、温度、酸碱度、离子浓度、微管蛋白临界浓度、浓度、压力、温度、酸碱度、离子浓度、微管蛋白临界浓度、药物药物（三）（三）.影响微管装配的因素影响微管装配的因素1.1.紫杉醇紫杉醇:与微管结合，与微管结合，阻止解聚，加速阻止解聚，加速聚合聚合2.2.秋水仙素：结合游离秋水仙素：结合游离微管蛋白，无法聚合，微管蛋白，无法聚合，引起引起解聚解聚3.3.长春花碱：结合微管长春花碱：结合微管蛋白异二聚体，蛋白异二聚体，阻止阻止聚

9、合聚合第15页/共64页长春花长春花红豆杉红豆杉红豆杉红豆杉,又名紫杉又名紫杉,在我国为一级保护植物在我国为一级保护植物 紫杉醇紫杉醇是从红豆杉属植物中分离纯化得到的天然抗肿瘤药物。现在国际是从红豆杉属植物中分离纯化得到的天然抗肿瘤药物。现在国际市场上市场上1 1公斤紫杉醇的最低价格是公斤紫杉醇的最低价格是26.526.5万美元万美元。每提取每提取1 1公斤紫杉醇就要公斤紫杉醇就要活剥活剥1010吨树皮吨树皮第16页/共64页四、微管的功能四、微管的功能（一）构成细胞的支架并维持细胞的形态（一）构成细胞的支架并维持细胞的形态微管围绕细胞核向外呈微管围绕细胞核向外呈放射状分布，维持细胞放射状分布

10、，维持细胞的形态的形态 第17页/共64页（二）参与细胞内物质的运输（二）参与细胞内物质的运输1.1.马达蛋白（马达蛋白（motor proteinmotor protein）这是一类利用）这是一类利用ATPATP水解产水解产生的能量驱动自身携带运载物沿着微管或肌动蛋白丝生的能量驱动自身携带运载物沿着微管或肌动蛋白丝运动的蛋白质。可分为三个不同的家族：运动的蛋白质。可分为三个不同的家族：驱动蛋白（驱动蛋白（kinesinkinesin）动力蛋白（动力蛋白（dyneindynein）肌球蛋白（肌球蛋白（myosinmyosin）微管作为运行轨道微管作为运行轨道 肌动蛋白纤维作为运行轨道肌动蛋白纤

11、维作为运行轨道 第18页/共64页胞内膜泡运输胞内膜泡运输胞内膜泡运输胞内膜泡运输合成部位合成部位合成部位合成部位行使功能的部位行使功能的部位行使功能的部位行使功能的部位 分泌细胞中分泌颗粒的运输分泌细胞中分泌颗粒的运输分泌细胞中分泌颗粒的运输分泌细胞中分泌颗粒的运输 色素细胞的色素颗粒的运输色素细胞的色素颗粒的运输色素细胞的色素颗粒的运输色素细胞的色素颗粒的运输 细胞器的定向运送细胞器的定向运送细胞器的定向运送细胞器的定向运送 神经细胞中的轴质运输神经细胞中的轴质运输神经细胞中的轴质运输神经细胞中的轴质运输沿微管运送沿微管运送沿微管运送沿微管运送沿微管运送沿微管运送神经细胞的轴质运输神经细胞

12、的轴质运输神经细胞的轴质运输神经细胞的轴质运输第19页/共64页细胞中微管介导的物质运输 第20页/共64页作作为为色色素素颗颗粒粒运运输输轨轨道道第21页/共64页（三）维持细胞内细胞器的空间定位和分布（三）维持细胞内细胞器的空间定位和分布 第22页/共64页（四）构成纤毛、鞭毛和中心粒的主要骨架（四）构成纤毛、鞭毛和中心粒的主要骨架纤毛与鞭毛的结构：纤毛与鞭毛的结构：1.1.纤毛本体纤毛本体：细胞表：细胞表面突出部分，面突出部分，9 9 2+22+2 2.2.基体基体：质膜下圆筒：质膜下圆筒结构，结构，9 9 3+03+0第23页/共64页纤毛本体纤毛本体纤纤毛毛的的整整体体结结构构基基

13、体体纤毛小根纤毛小根纤毛本体纤毛本体基基 体体纤毛小根纤毛小根:由细胞表面向外伸由细胞表面向外伸出的细柱状突起。出的细柱状突起。:纤毛基部质膜下纤毛基部质膜下的圆筒状结构。的圆筒状结构。:基体发出的微细基体发出的微细原纤维，尖端集中原纤维，尖端集中形成一圆锥形束，形成一圆锥形束，止于细胞核的一侧。止于细胞核的一侧。第24页/共64页纤毛本体质膜轴丝动力蛋白ABABABABABABABABABC2C19 2+2二联体微管中央微管中央鞘（内鞘）外 臂内 臂BA辐条头辐 条管间连接丝第25页/共64页纤毛本体基体 （9 X 3+0）纤毛小根横 纹有ATP酶的活性即可固定纤毛，又有收缩功能。第26页/

14、共64页第27页/共64页(五五).).参与染色体的运动，调节细胞分参与染色体的运动，调节细胞分裂裂（六）微管参与信号传导（六）微管参与信号传导 信号分子通过直接与微管作用或通过信号分子通过直接与微管作用或通过马达蛋白或通过一些支架蛋白来与微管作马达蛋白或通过一些支架蛋白来与微管作用用第28页/共64页第二节第二节 微丝微丝一、肌动蛋白与微丝的结构一、肌动蛋白与微丝的结构1.1.肌动蛋白的结构肌动蛋白的结构 由由375375个氨基酸组成的单链多肽，外观呈哑铃个氨基酸组成的单链多肽，外观呈哑铃形，具有形，具有Mg2+（或Ca2）、ATPATP（或（或ADPADP）和）和肌球蛋白结合位点。肌球蛋白

15、结合位点。第29页/共64页存在方式：存在方式：球状肌动蛋白（肌动蛋白单体，球状肌动蛋白（肌动蛋白单体，G-G-actinactin）纤维状肌动蛋白（肌动蛋白聚合体，纤维状肌动蛋白（肌动蛋白聚合体，F-F-actinactin）第30页/共64页微丝是由双股肌动蛋白丝以右手螺旋排列成的纤维，肌动蛋白单体间以同样的方式结合，肌动蛋白单体都有极性，因此，微丝也有极性第31页/共64页二、微丝结合蛋白二、微丝结合蛋白具具具具有有有有两两两两个个个个和和和和多多多多个个个个actinactin结结结结合合合合位位位位点点点点，能能能能同同同同时时时时结结结结合多条微丝，将多条微丝横连成合多条微丝，将多

16、条微丝横连成合多条微丝，将多条微丝横连成合多条微丝，将多条微丝横连成束束束束或成或成或成或成网网网网根据其功能可分为以下三类根据其功能可分为以下三类:(1)(1)横连蛋白横连蛋白横连蛋白横连蛋白:(cross-linking protein)(cross-linking protein)能能能能结结结结合合合合到到到到微微微微丝丝丝丝的的的的一一一一端端端端，对对对对微微微微丝丝丝丝的长度和装卸具有调节作用的长度和装卸具有调节作用的长度和装卸具有调节作用的长度和装卸具有调节作用(2)(2)戴帽蛋白戴帽蛋白戴帽蛋白戴帽蛋白:(capping protein)(capping protein)能能

17、能能与与与与肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白单单单单体体体体结结结结合合合合,具具具具有有有有抑抑抑抑制制制制G-G-肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白装装装装配配配配成成成成F-F-肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白、进进进进而而而而调调调调节节节节G-G-肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白和和和和F-F-肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白之之之之间的动态平衡的作用间的动态平衡的作用间的动态平衡的作用间的动态平衡的作用(3)(3)单体稳定蛋白单体稳定蛋白单体稳定蛋白单体稳定蛋白:(monomer stablizing protein)(monomer stablizing protein)第32页/

18、共64页第33页/共64页 三、微丝的组装三、微丝的组装 当溶液中含有当溶液中含有ATPATP、MgMg2+2+以及较高浓度的以及较高浓度的K+K+或或NaNa+时，时，G-G-肌动蛋白可自组装成肌动蛋白可自组装成F-F-肌动蛋白；肌动蛋白；当溶液中含有适当浓度的当溶液中含有适当浓度的CaCa2+2+以及低浓度的以及低浓度的NaNa+、K K+时，肌动蛋白纤维趋向于解聚成肌动蛋白单时，肌动蛋白纤维趋向于解聚成肌动蛋白单体。体。第34页/共64页（一）体外组装：（一）体外组装：成核期成核期 延长期延长期 稳定期稳定期 成核期 延长期 稳定期第35页/共64页（二）微丝的（二）微丝的体内体内组装的

19、调节组装的调节 1.1.体内组装受体内组装受肌动蛋白结合蛋白肌动蛋白结合蛋白的调节的调节微丝成核蛋白微丝成核蛋白 （nucleating proteinnucleating protein）Arp2/3Arp2/3复合物：促使形成微丝网络结构，复合物：促使形成微丝网络结构，由由Arp2Arp2、Arp3Arp3和其他和其他5 5种附属蛋白组成，种附属蛋白组成，具有与微管成核时具有与微管成核时-TuRC-TuRC相似的作用，是相似的作用，是微丝组装的起始复合物。微丝组装的起始复合物。第36页/共64页 微丝装配的成核作用及微丝网络的形成 A.纤丝状肌动蛋白纤维的成核作用；B.微丝成网过程第37页

20、/共64页踏车踏车2.肌动蛋白临界浓度 肌动蛋白浓度与微丝聚合的速度成正比，能使微丝装配的最低肌动蛋白浓度称为临界浓度。一般负端的临界浓度高于正端。第38页/共64页（三）影响微丝组装的因素（三）影响微丝组装的因素 (2)(2)鬼笔环肽鬼笔环肽(phalloidin)(phalloidin)(1)(1)细胞松弛素细胞松弛素与与微微丝丝具具有有强强烈烈的的亲亲合合作作用用,可可紧紧密密地地结结合合在在微微丝丝上上，因因而而能能抑抑制制微微丝丝的的解解聚聚从从而而稳稳定定微丝。微丝。通通过过切切断断微微丝丝并并结结合合在在微微丝丝的的正正端端,抑制其组装，从而导致微丝解聚。抑制其组装，从而导致微丝

21、解聚。第39页/共64页四、微丝的功能：四、微丝的功能：1 1.构成细胞支架，维持细胞形态（支撑功能）构成细胞支架，维持细胞形态（支撑功能）（致密细胞质）第40页/共64页2.2.微丝与细胞运动微丝与细胞运动变形虫的胞质运动变形虫的胞质运动胞吞、胞吐作用等。胞吞、胞吐作用等。第41页/共64页2.微丝参与细胞的运动 变形运动、胞质环流、细胞的内吞和外吐等 细胞变形运动：肌动蛋白的聚合形成伪足 伪足与基质之间行成新的 锚定点；以附着点为支点向前移动 （肌动蛋白纤维的解聚）。第42页/共64页3.3.参与细胞分裂参与细胞分裂第43页/共64页4.微丝参与细胞内物质运输肌球蛋白（myosin）的马达

22、蛋白家族它们以微丝作为运输轨道参与物质运输活动。第44页/共64页5.5.参与肌肉收缩参与肌肉收缩第45页/共64页肌丝滑动机制第46页/共64页6.参与细胞内信息传递 细胞外的某些信号分子与细胞膜上的受体结合，可触发膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内激酶变化的信号转导过程。第47页/共64页第三节第三节.中中 间间 纤纤 维维.一.（N-端）（C-端）第48页/共64页二二.中间纤维的类型中间纤维的类型类型类型分布细胞分布细胞角质蛋白角质蛋白上皮细胞（头发、指甲等上皮细胞（头发、指甲等)结蛋白结蛋白肌肉细胞肌肉细胞波形蛋白波形蛋白成纤维细胞、白细胞成纤维细胞、白细胞胶质原纤维酸性蛋白胶质

23、原纤维酸性蛋白 神经胶质细胞和许旺细胞神经胶质细胞和许旺细胞核纤层蛋白核纤层蛋白核骨架核骨架巢蛋白巢蛋白脑神经干细胞脑神经干细胞第49页/共64页三、中间纤维结合蛋白三、中间纤维结合蛋白(intermediate filament associated proteinintermediate filament associated protein，IFAP)IFAP)使中间纤维之间交联成束、成网，并把中使中间纤维之间交联成束、成网，并把中间纤维交联到质膜或其他骨架成分上。间纤维交联到质膜或其他骨架成分上。IFAPIFAP与微管、微丝不同，没有发现切割与微管、微丝不同，没有发现切割蛋白、加帽蛋白

24、和马达蛋白等成分蛋白、加帽蛋白和马达蛋白等成分第50页/共64页原丝（四聚体）原丝2=8聚体结构单元4聚体8=中间纤维四四.中间纤维中间纤维的组装的组装第51页/共64页五五.中间纤维的功能中间纤维的功能在胞质中在胞质中形成精细形成精细发达的纤发达的纤维网络维网络外外外外与细胞膜及胞外的与细胞膜及胞外的ECMECM相连相连中间中间中间中间与微管、微丝和细胞器相连与微管、微丝和细胞器相连内内内内与细胞核内的核纤层相连与细胞核内的核纤层相连第52页/共64页（一）参与构成细胞完整的支撑网架系统 1.参与构成细胞完整的支撑网架系统 2.参与细胞核的形态支持和定位、相邻细胞之间、细胞与基膜之间连接结构

25、的形成，第53页/共64页（二）（二）为细胞提供机械支持为细胞提供机械支持第54页/共64页（三）参与细胞的分化（三）参与细胞的分化1.1.不同类型的不同类型的 I F I F 严格地分布在不同类型的细胞严格地分布在不同类型的细胞中，中，具有组织细胞的特异性。具有组织细胞的特异性。2.2.发育不同阶段的细胞，会表达不同类型的中间发育不同阶段的细胞，会表达不同类型的中间纤维，纤维，是细胞分化的标志。是细胞分化的标志。（四）参与细胞内信息传递（四）参与细胞内信息传递中间纤维与中间纤维与DNADNA复制、转录和复制、转录和 mRNAmRNA的运输的运输有关，胞质有关，胞质mRNAmRNA锚定于中间纤

26、维，可能对锚定于中间纤维，可能对其在细胞内的定位及是否翻译起重要作用。其在细胞内的定位及是否翻译起重要作用。第55页/共64页细胞骨架的分布细胞骨架的分布微丝微丝主要分布在质膜的内侧和核膜的内侧,确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。微管主要分布在核周围微管主要分布在核周围,并呈放射状向胞质四周并呈放射状向胞质四周扩散扩散,确定膜性细胞器的确定膜性细胞器的位置和作为膜泡运输的位置和作为膜泡运输的导轨导轨。中间纤维则分布在整个中间纤维则分布在整个细胞中细胞中,使细胞具有使细胞具有抗机抗机械压力的能力械压力的能力。第56页/共64页光镜下显示细胞骨架：红色荧光显示微丝，黄色显示微管，兰色显示细胞

27、核第57页/共64页MicrobubulesMicrofilamemtsIntermediate filaments第58页/共64页了解-细胞骨架与疾病细胞骨架与肿瘤恶性转化的肿瘤细胞常表现为：骨架结构的破坏和微管解聚骨架成分改变导致癌细胞运动能力增强中等纤维具有组织特异性，可根据中间纤维的种类来鉴别肿瘤细胞的组织来源通过长春新碱、细胞松弛素、紫杉酚等药物分别作用于微丝、微管，破坏其正常功能可有效治疗癌症第59页/共64页细胞骨架蛋白与神经系统疾病 细胞骨架蛋白的异常表达可导致神经性疾病。例如：神经纤维蛋白帕金森症；结蛋白中央轴突病；细胞骨架与遗传性疾病 一些遗传性疾病患者常有细胞骨架的异常

28、或细胞骨架蛋白基因的突变。微丝异常遗传性免疫缺陷疾病；中间纤维蛋白基因突变运动神经元疾病、慢性肝炎、大泡性表皮松懈症（EBS）、EBS伴肌营养不良 第60页/共64页单纯性大泡性表皮松懈症单纯性大泡性表皮松懈症 角蛋白基因变异角蛋白基因变异(表皮基底层细胞）表皮基底层细胞）第61页/共64页第62页/共64页本课小结：本课小结：何为细胞质骨架？其主要功能是什么？何为细胞质骨架？其主要功能是什么？何为细胞质骨架？其主要功能是什么？何为细胞质骨架？其主要功能是什么？微丝、微管的化学组成微丝、微管的化学组成,结构和功能，主要作结构和功能，主要作用药物用药物中心体，中心体，中心体，中心体，纤毛和鞭毛结

29、构的特点纤毛和鞭毛结构的特点试述微管组织中心在微管形成中的作用试述微管组织中心在微管形成中的作用试述微管组织中心在微管形成中的作用试述微管组织中心在微管形成中的作用在下列各类细胞中你认为哪一种有可能在细在下列各类细胞中你认为哪一种有可能在细在下列各类细胞中你认为哪一种有可能在细在下列各类细胞中你认为哪一种有可能在细胞质中含有大量的中间丝？（与细胞骨架提供胞质中含有大量的中间丝？（与细胞骨架提供胞质中含有大量的中间丝？（与细胞骨架提供胞质中含有大量的中间丝？（与细胞骨架提供机械强度功能有关）。机械强度功能有关）。机械强度功能有关）。机械强度功能有关）。A.A.A.A.大变形虫大变形虫大变形虫大变形虫 B.B.B.B.皮肤的上皮细胞皮肤的上皮细胞皮肤的上皮细胞皮肤的上皮细胞 C.C.C.C.植物细植物细植物细植物细胞胞胞胞 D.D.D.D.大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌第63页/共64页感谢您的观看。第64页/共64页