大学细胞生物学课件-第七章__细胞骨架

负端去装配使微管缩短。当微管两端的装丝配和去
pair of centrioles
(a)
(b)
microtubules growing form γ-tubulin ring complexes of the centrosome
• 纤维性的中心粒旁物质含有50拷贝以上的γ-TuRC
• 中心体是微管成核的位点。γ-TuRC 由MTOC提供的物 质固定其位置，从而决定微管的极性。负端与中心体结 合，正端远离中心体。
• , 微管蛋白聚合，形成一个短的寡聚体/核心。
– 聚合期( polymerization phase )
• , 微管蛋白异二聚体不断加到微管正端，使微管延长。
– 稳定期( steady state phase )
• 游离微管蛋白水平下降，装配与去装配达到动态平衡。
（一）微管装配的起始点是微管组织中心
④当原纤维向外翻卷并发生级联去组 装时，GTP水解形成的张力被释放。
（三） 微管的体外装配
• 微管的体外装配条件
在
– 微管蛋白浓度：1mg/ml
试 管
– 最适 pH：6.9
中 组
– 最适温度：37℃，低温微管解聚
装 的
– 离子：加入 Mg2+ 、除去 Ca2+
微
– GTP 提供能量
11
管
根
• 在一定条件下，微管在正端装配使微管延原纤长，在
• 在体内，微管的成核和组织 • 常见微管组织中心
过程与一些特异的结构相关， – 间期细胞：中心体（动态
这些结构被称为微管组织中
微管）
心 ( microtubule-organizing center, MTOC ) 。
– 鞭毛、纤毛细胞：基体 ， 永久性结构
• MTOC 是微管装配的起始点
①控制微管的数目、极性
• MAP2 的尾部向外伸出， 拥有较长的突出结构域， 以便与其他骨架纤维相互 作用。
– 突出结构域的长度决定微 管束中微管的间距。
突出结构域
神经细胞中的 MAPs
• MAP2 有3个微管蛋白结合 位点，彼此分开，与微管壁 的3个不同微管蛋白亚基结 合。
• MAP2 的尾部向外伸出，拥 有较长的突出结构域，以便 与其他骨架纤维相互作用。
经过复制的2对中心粒
微管的成核作用
• γ-环形蛋白复合体 (γ- Tubulin ring complex,γ-TuRC )
– 螺旋化排列的13个γ微管蛋白亚 基组成一个开放的环状模板，在 模板上第一列γ微管蛋白二聚体 组装形成γ-TuRC，与微管具有相 同直径。
nucleating sites (γ-tubulin ring complexes)
所位
以一
原端
纤是
α
维 不 对 称 。
微 管 蛋 白 ，
另
一
端
是
β
13
13
13
微 管
单管：细胞质微管，
结构不稳定。
10
在
10
细 胞
中
二联管：13+10
见于特化的细胞结构
10
纤毛和鞭毛的轴丝内。
的 存
结构比较稳定。
三联管：13+10+10
在
形 存在于中心粒、基体，
结构稳定。
式
二、微管结合蛋白
• 微管结合蛋白( microtubule associated protein, MAP ) – 结合在微管表面的一种辅助蛋白 (accessory proteins)， 提高微管的稳定性；改变其刚性或影响组装速率；介导 微管与其他细胞器的连接。 – MAP 具有两个结构域 ( domain )
①微管生长时，正端以开口片状存在， 结合GTP的二聚体添加其上。
②快速生长阶段，微管蛋白二聚体添 加速率快于微管蛋白上GTP水解的 速率。微管末端形成GTP帽，有利 于添加更多的亚基使微管生长。但 带有开放末端的微管会产生自发反 应，导致管口闭合。
③管口闭合，迫使结合的GTP水解， 改变微管蛋白二聚体的构像。
第七章 细胞骨架 cytoskeleton
• 细胞骨架真核细胞中 由微管、微丝和中间 纤维构成的相互作用 的网络。
– 广义的细胞骨架包括核 骨架、核纤层和细胞外 基质，形成贯穿于细胞 核、细胞质、细胞外的 一体化网络结构。
• 细胞骨架真核细胞中 由微管、微丝和中间 纤维构成的相互作用 的网络。
– 广义的细胞骨架包括 核骨架、核纤层和细 胞外基质，形成贯穿 于细胞核、细胞质、 细胞外的一体化网络 结构。
Microtubule
Intermediate Microfilament filament
• 微管主要分布在核周围，呈放射状向胞质四周扩散。 • 微丝主要分布在细胞质膜的内侧。 • 中间纤维分布在整个细胞中。
第 一 节
上世纪50年代，首次在超薄切片中观
微
察到微管(microtubule ) 。
管
(a) 脑细胞微管的电镜照片
(b) 微管横截面的电镜照片
(c) 微管纵切面模式图
一、微管的结构与组成
• 微管的外径24nm，管壁厚度约5nm，跨越细胞 的整个长度或宽度。
– 管壁由纵向排列的13条原纤维构成。 • 原纤维由 , 微管蛋白球状亚基组成的异二聚体 装配而成。
பைடு நூலகம்
•
微每
管个
蛋装
白配
。单
• 一个结构域结合到微管蛋白侧面，加速微管的成核。 • 另一个结构域从微管蛋白表面向外延伸，与其他骨架纤维连接。
– MAP1, MAP2, Tau 只存在于神经元细胞。 – MAP4 广泛分布在哺乳动物非神经元细胞中。
*结构域——蛋白质中在结构和功能上相对独立的区域。
神经细胞中的MAPs
• MAP2 有3个微管蛋白结 合位点，彼此分开，与微 管壁的3个不同微管蛋白 亚基结合。
②控制组成微管壁的原纤维数目
③控制微管组装的时间和地点
中心体 (centrosome)
• 在动物细胞中，细胞骨架微 管一般与中心体结合，组成 一个复合结构。 – 含有2个桶状的中心粒 • 由9组三联管构成 – 成对的中心粒垂直排列， 包埋在中心粒旁物质 ( pericentriolar material, PCM )中。
• Tau 拥有较短的突出结构域。 • 细胞过量表达MAP2, Tau
– MAP2 过量表达的细胞，保持 有较宽空间的微管束。
– Tau 过量表达，形成包裹得更 紧密的微管束。
三、微管的装配与动力学
• 微管在正常情况下装配和去装配，以适应细胞在不 同时间的变化需要。
• 微管的装配分为三个时期
– 成核期 ( nucleation phase )