12.第十二章 细胞骨架
12-第十二章-细胞周期调控
The discovery of MPF
Maturation promoting factor，MPF (成 熟促进因子）, or M-phase promoting factor, MPF (M-期促进因子).
（三） CDC基因及周期蛋白Cyclin的发现
CDC基因的研究
1960s Leland Hartwell，1970s Paul Nurse 以 芽殖酵母和裂殖酵母为实验材料，利用温度敏感 突变株，发现许多与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene, cdc)。
Paul M. Nurse
Leland Hartwell 研究细胞周期调控机制的模式生物： 上图，裂殖酵母；下图，芽殖酵母
G1/S期CDK激酶： cyclin E-CDK2；
S期CDK激酶： cyclinA-CDK2；
M期CDK激酶： cyclinB-CDK1、 cyclinA-CDK1。
1. Cyclin-CDK激酶的激活、活性抑制及降解
（1）激活
人类CDK2的三种状态： Cyclin + CDK = Cyclin-CDK（活化）
三、细胞周期调控机制 Regulation Mechanism
of Cell Cycle
Cyclin-CDK——调控 细胞周期的引擎：不 同的周期蛋 ；不 同的Cyclin- CDK在不 同的时相表现活性， 影响不同的下游事件。
G1期CDK激酶： cyclinD-CDK4、 cyclinD-CDK6 ；
进 一 步 的 研 究 发 现 MPF=p34cdc2 （ 或 p34cdc28）+cyclin B，序列分析表明cyclin B 与酵母的p56cdc13蛋白为同源物。
第十二章____细胞骨架_cytoskeleton
第十二章 细胞骨架 cytoskeleton掌握细胞骨架的基本概念；熟悉广义的细胞骨架的组成成分及其结构特点和功能。
1928 Koltzoff 纤维状结构 细胞骨架原始概念1963 Slauterback 水螅刺细胞 戊二醛 微管细胞骨架 狭义：细胞质骨架微管纤丝: 微丝、中间丝、粗丝广义的细胞骨架特点：弥散性、整体性、变动性微管、纤丝• Microtubules are rigid tubes composed of subunits the protein tubulin.• Microfilaments are solid ,thinner structures comoposed of the protein actin. • Intermediate filaments are tough,ropelike fibers composed of a variety of related proteins.细胞骨架的功能◆作为支架(scaffold)，形成细胞链接◆在细胞内形成一个框架(framework)结构◆维持细胞器的空间定位，为细胞内的物质和细胞器的运输运动提供机械支持◆为细胞的位置移动提供力◆为信使RNA 提供锚定位点，促进 mRNA 翻译成多肽◆是细胞分裂的机器◆参与信号转导一. 微管 Micro-tubule, MT（一）形态结构◆微管是由微管蛋白异源二聚体为基本构件,螺旋盘绕形成微管的壁 核基质核纤层-核孔复合体体系染色体骨架 胶原非胶原糖蛋白氨基聚糖和蛋白聚糖弹性蛋白微管纤丝 中间丝 粗丝 细胞外基质 细胞膜骨架细胞质骨架细胞核骨架 细胞骨架◆在每根微管中二聚体头尾相接, 形成细长的原纤维(protofilament)◆13条原纤维纵向排列组成微管的壁（二）化学组成微管蛋白microtubulin◆微管蛋白类型：◆α和β微管蛋白进化过程中保守，亲和力强，形成长度为8nm的异源二聚体◆每一个微管蛋白二聚体有两个GTP结合位点●α亚基GTP结合位点●β亚基GTP结合点是可交换位点(exchangeable site)●β-微管蛋白具有秋水仙素结合位点◆γ-微管蛋白的功能是帮助αβ微管的聚合。
细胞生物学第九至第十二章作业答案
第九章细胞信号转导1 、什么是细胞通讯？细胞通讯有哪些方式？答：细胞通讯是指一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相对应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。
细胞通讯有3种方式：①细胞通过分泌化学信号进行细胞通讯，这是多细胞生物普遍采用的通讯方式；②细胞间接触依赖性通讯，细胞间直接接触，通过信号细胞跨膜信号分子（配体）与相邻靶细胞表面受体相互作用；③动物相邻细胞间形成间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联。
2 、简述细胞的信号分子和受体的类型，信号转导系统的主要特性有什么？答：<1>信号分子是细胞信息的载体，种类繁多，包括化学信号和物理信号。
各种化学信号根据其化学性质通常分为3类：①气体性信号，包括NO、CO；②疏水性信号分子，主要是甾类激素和甲状腺激素；③亲水性信号分子，包括神经递质、局部介导和大多数蛋白类激素。
<2>根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体区分为细胞内受体和细胞表面受体。
细胞内受体位于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性分子；细胞表面受体又可分属三大家族：离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。
<3>信号转导系统的主要特性：①特异性：细胞受体与胞外配体的识别、结合、效应具有特异性，且受体与配体的结合具有饱和性可逆性特征；细胞信号转导既有专一性又有作用机制的相似性。
②放大效应：信号传递至胞内效应器蛋白，引发细胞内信号放大的级联反应。
最常见的级联放大作用是通过蛋白质磷酸化实现的；③网络化和反馈调节机制：由一系列正反馈和负反馈环路组成网络特性，对于及时校正反应的速率和强度是最基本的调控机制；④整合作用：细胞必须整合不同的信息，对细胞外信号分子的特异性组合作出程序性反应；⑤信号的终止和下调：信号转导过程具有信号放大作用，但这种放大作用又必须受到适度控制，这表现为信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存。
细胞生物学-细胞骨架
29
6 形成应力纤维（stress fiber）
应力纤维是由微丝与肌球蛋白-II组装的一种不稳定性收 缩束，结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。
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培养的上皮细胞中的应力纤维（微丝红色、微管绿色）
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7 参与肌肉收缩
基本结构:肌纤维是圆柱形的肌细胞(长度可达40mm, 宽为10100μm), 并且含有许多核(可多达100个核)。
性，既正极与负极之别。
微丝纤维的负染电镜照片
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三、微丝的装配过程
微丝(F-actin)由G-actin聚合而成，单体具有极性，装配时 首尾相接。在适宜的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。 微丝的组装过程分三个步骤：即成核期、延长期、平衡期。
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影响装配的因素
微丝的装配同样受肌动蛋白临界浓度的影响，还受一些 离子浓度的影响：在含有ATP和Mg2+, 以及很低的Na+、K+ 等阳离子的溶液中,微丝趋向于解聚成G-肌动蛋白。
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骨骼肌收缩的基本结构单位——肌小节
肌小节的主要成分是肌原纤维，电镜下可见肌原纤维是由两种 类型的长纤维构成, 一种是细肌丝，直径为6nm；另一种是粗 肌丝，直径为15nm。
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粗肌丝: 组成肌节的肌球蛋白丝。 细肌丝: 组成肌节的肌动蛋白丝。
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粗肌丝的构成---肌球蛋白（myosin）
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踏车现象(treadmilling)
在微丝装配时,若G-肌动蛋白分子添加到F-肌动蛋白丝 上的速率正好等于G-肌动蛋白分子从F-肌动蛋白上失去的速 率时, 微丝净长度没有改变, 这种过程称为肌动蛋白的踏车 现象.
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永久性微丝结构
在体内, 有些微丝是永久性结构, 如肌肉中的细丝及上皮 细胞微绒毛中的轴心微丝等。有些微丝是暂时性结构, 如 胞质分裂环中的微丝。
细胞骨架—《细胞生物学》笔记
细胞骨架—《细胞生物学》笔记●第一节细胞骨架的基本概念●(一)基本概念●细胞骨架（cytoskeleton）一般指真核细胞细胞质内由蛋白质组成的复杂纤维状网架结构体系，包括:微丝(microfilament, MF)、微管(microtubule, MT)及中间纤维(intermediate filament, IF)。
广义的细胞骨架还包括细胞核的核骨架和细胞质膜的膜骨架。
●(二)功能●细胞骨架是高度动态的结构体系，对细胞的结构和功能发挥组织作用,并进一步影响细胞的形态、运动,胞内物质运输及周围的细胞和环境。
(除支持作用和运动功能外，与胞内物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化、甚至分子空间结构的改变等生命活动密切相关。
)●第二节微丝与细胞运动●一、微丝的组成及其组装●(一)组成●微丝又称肌动蛋白丝（actin filament）或纤维状肌动蛋白(fibrous actin，F-actin），是指真核细胞中由肌动蛋白（actin）聚合而成的，直径为7nm的纤维状结构，其组装/去组装(微丝网格结构的动态变化)与多种细胞生命活动密切相关。
●(二)结构与成分●1.主要结构成分:肌动蛋白actin●(1)结构●由一条多肽链构成的球形蛋白质,是组成微丝的基本蛋白质，分子量约43 kDa，序列高度保守；不同亚型的肌动蛋白（isotype）常有组织和发育阶段表达的特异性。
●(2)三维结构●该分子上有一条裂缝，将其分成两半，其底部有两段肽链相连，呈蝶状(具有裂缝的一端为负极(-)，另一端为正极(+))。
在裂缝内部有一个核苷酸(ATP或ATP)结合位点和一个二价阳离子(Mg²⁺或Ga²⁺)结合位点。
●(3)存在形式●①肌动蛋白单体(又称球状肌动蛋白，G-action);●②肌动蛋白多聚体(F-action)。
●(4)类型●①α-肌动蛋白●横纹肌、心肌、血管平滑肌和肠道平滑肌所特有。
细胞的基本结构教案
细胞的基本结构教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解细胞的基本概念。
让学生理解细胞在生命体系中的重要性。
1.2 教学内容细胞的概念：介绍细胞的定义和特点。
细胞的重要性：阐述细胞在生命体系中的作用。
1.3 教学方法讲授法：讲解细胞的概念和重要性。
提问法：引导学生思考细胞的作用。
1.4 教学评估提问：检查学生对细胞概念的理解。
讨论：评估学生对细胞重要性的认识。
第二章：细胞膜2.1 教学目标让学生了解细胞膜的结构和功能。
2.2 教学内容细胞膜的结构：介绍细胞膜的组成和特点。
细胞膜的功能：阐述细胞膜的作用。
2.3 教学方法讲授法：讲解细胞膜的结构和功能。
示例法：通过实例说明细胞膜的作用。
2.4 教学评估提问：检查学生对细胞膜结构和功能的了解。
实验：评估学生对细胞膜作用的认识。
第三章：细胞质3.1 教学目标让学生了解细胞质的组成和功能。
3.2 教学内容细胞质的组成：介绍细胞质的成分。
细胞质的功能：阐述细胞质的作用。
3.3 教学方法讲授法：讲解细胞质的组成和功能。
示例法：通过实例说明细胞质的作用。
3.4 教学评估提问：检查学生对细胞质组成和功能的理解。
观察：评估学生对细胞质作用的认识。
第四章：细胞核4.1 教学目标让学生了解细胞核的结构和功能。
4.2 教学内容细胞核的结构：介绍细胞核的组成和特点。
细胞核的功能：阐述细胞核的作用。
4.3 教学方法讲授法：讲解细胞核的结构和功能。
示例法：通过实例说明细胞核的作用。
4.4 教学评估提问：检查学生对细胞核结构和功能的了解。
观察：评估学生对细胞核作用的认识。
第五章：细胞器5.1 教学目标让学生了解细胞器的结构和功能。
5.2 教学内容细胞器的结构：介绍细胞器的组成和特点。
细胞器的功能：阐述细胞器的作用。
5.3 教学方法讲授法：讲解细胞器的结构和功能。
示例法：通过实例说明细胞器的作用。
5.4 教学评估提问：检查学生对细胞器结构和功能的了解。
实验：评估学生对细胞器作用的认识。
细胞骨架
发现历史
发现历史
细胞骨架（cytoskeleton）是指真核细胞中的蛋白纤维络结构。发现较晚，主要是因为一般电镜制样采用 低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到20世纪60年代后，电镜制样采用戊二醛进行常温固定， 人们才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。真核细胞借以维持其基本形态的重要结构，被形象地称为细胞骨架，它 通常也被认为是广义上细胞器的一种。细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方 面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输 中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白 细胞(白血球)的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中 细胞骨架指导细胞壁的合成。
中间纤维
中间纤维
细胞骨架的第三种纤维结构称中间纤维（intermediate filament,IF），又称中间丝、中等纤维，直径介 于微管和微丝之间(8nm-10nm)，其化学组成比较复杂。构成它的蛋白质多达5种，常见的有波形蛋白(vimentin)、 角蛋白(keratin)、结蛋白、神经元纤维、神经胶质纤维。在不同细胞中，成分变化较大。中间纤维使细胞具有 张力和抗剪切力。中间纤维有共同的基本结构，即构建成一个中央α螺旋杆状区，两侧则是大小和化学组成不同 的端区。端区的多样性决定了中间纤维外形和性质的差异和特异性。
变形虫运动(amoeboid movememt，阿米巴运动)：肌肉细胞的收缩：
如同微管蛋白，肌动蛋白的基因组成一个超家族，并组成多种极为相似的结构。例如，各种肌肉细胞有不同 的肌动蛋白：①骨骼肌的条纹纤维；②心肌的条纹纤维；③血管壁的平滑肌；④胃肠道壁的平滑肌。它们在氨基 酸组分上有微小的差异（大约在400个氨基酸残基序列中有4-6个变异），在肌肉与非肌细胞中都还存在β及γ肌 动蛋白，它们与具有横纹的α肌动蛋白可有25个氨基酸的差异。
6_第十二章 细胞骨架(下)
5、病毒颗粒主要沿着微管移动。
解释真核生物细胞中运动多样性的四个假说：
（1）依靠驱动蛋白和动力蛋白，沿着微管的运输；
（2）微管的聚合与解聚； （3）依靠肌球蛋白，沿着微丝进行运输； （4）微丝的聚合和解聚。
一、 沿着微管的快速移动
动力来自马达蛋白
驱动蛋白：指向正端的顺行运动 动力蛋白：指向负端的逆行运动
A管上有内外两组动力蛋白（dynein）臂，组成
它们的动力蛋白是一种高分子ATP酶，提供运动
所需的能量。 外侧二联管之间通过动力蛋白产生相对滑动，使 得轴线中的一半微管向一个方向运动，另一半向
相反方向运动，进而引起鞭毛和纤毛的弯曲。 外侧动力蛋白臂加速二联管的滑动，而内侧动力
蛋白臂负责将滑动的力转变为弯曲
三 、纤毛和鞭毛的运动
纤毛和鞭毛是细胞表面的特化结构，通常将少而长
的称鞭毛，多而短的称纤毛。 许多纤毛的协同运动能够使细胞向前运动，每秒种
可摆动高达100次。运动力方向的反转使细胞能够
来回泳动。 呼吸道的上皮细胞，纤毛的协同摆动推动流质和固 体颗粒从其表面流过。
鞭毛和纤毛的根部称为基体（basal body），它 把轴线锚定在细胞皮层。轴线的9条外侧二联管直 接由基体的外侧三联管延伸形成。
三、 驱动蛋白（kinesin）
有九个驱动蛋白家族，各家族成员都 具有一个保守的马达结构域。
马达结构域: 与微管相结合的动力区域，催化ATP 水解使微管移动
尾部: 与运载的组分相互作用 大多数驱动蛋白的马达结构域位于多肽链的N端，
少数位于C端或是多肽链中间
典型的驱动蛋白分子结构
• 典型的驱动蛋白的分子组成：两条重链和 两条轻链； • 结构：头部、颈部和尾部。尾部可携带运 输小泡。
9 第十二章 细胞骨架
Medical Cell Biology
（2）动力蛋白：是一类微管激活的ATP酶可沿 微管从正极向负极移动。
Huo Zhenghao
Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
Huo Zhenghao
Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
Huo Zhenghao
Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
3、参与细胞内物质运输
马达蛋白：介导细胞内物质沿细胞骨架运输的 一类蛋白。有动力蛋白和驱动蛋白两类。
Huo Zhenghao Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
单管
Huo Zhenghao
二联管
三联管
Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
微丝、中间纤维。 细胞骨架为真核细胞所特有，其 功能主要表现为决定细胞的形状， 赋予其强度、支撑作用，并在细 胞运动、膜泡运输、细胞分裂、 信号转导中起重要作用。
Huo Zhenghao
Department of Medical Genetics abd Cell Biology
Medical Cell Biology
维又由α 、β 微管蛋白首尾
细胞骨架知识点总结
细胞骨架知识点总结1. 微丝微丝是细胞骨架的一种主要组成部分，由肌动蛋白构成。
肌动蛋白分为肌动蛋白Ⅰ（actinⅠ）和肌动蛋白Ⅱ（actinⅡ）两种类型。
肌动蛋白Ⅰ主要存在于非肌肉组织中，肌动蛋白Ⅱ主要存在于肌肉组织中。
微丝的主要功能是支持和维持细胞形态，参与细胞的运动和分裂。
微丝还参与细胞内物质的运输和分布，调节细胞内环境等生理活动。
2. 微管微管是由α-β异二聚体蛋白构成的细胞骨架结构，微管的主要功能是支持和维持细胞形态，参与细胞的分裂和运动，以及细胞器的定位和运输。
微管还是细胞内物质的运输通道，通过载体蛋白将物质运输到细胞各个部位。
微管还参与细胞内信号传导和细胞极性的形成。
3. 中间丝中间丝是由角蛋白构成的细胞骨架结构，主要分布在细胞核周围，细胞骨架的主要功能是支持和维持细胞形态，参与细胞的分裂和运动，并且参与细胞器的定位和运输。
中间丝还参与细胞的信号传导和细胞内物质的运输和分布。
4. 细胞骨架的动力学细胞骨架是动态的结构，它可以根据细胞外界环境的变化进行重塑和重组。
细胞骨架的动力学过程主要包括血小板收缩、细胞运动和细胞分裂等。
5. 细胞骨架与细胞运动细胞骨架参与细胞的运动，包括细胞的伸展、收缩、迁移和分裂等。
微丝支持和维持细胞的形状，参与细胞的黏附和蠕动。
微管参与细胞的分裂和细胞器的运输。
中间丝支持和维持细胞核的形状，参与细胞核的运输和分裂。
6. 细胞骨架与细胞黏附细胞骨架参与细胞的黏附，包括细胞与细胞之间的黏附和细胞与基质之间的黏附。
微丝参与细胞的贴壁运动和膜的变形。
微管参与细胞的移动和定位。
中间丝支持和维持细胞形态。
7. 细胞骨架与细胞分裂细胞骨架参与细胞的分裂，包括有丝分裂和无丝分裂。
微丝参与有丝分裂的纺锤体形成和染色体的分离。
微管参与有丝分裂的纺锤体形成和染色体的运动。
中间丝参与无丝分裂的细胞核的裂解和重建。
8. 细胞骨架与细胞器的定位和运输细胞骨架参与细胞器的定位和运输。
微丝参与内质网和高尔基体的定位和运输。
细胞骨架
纤毛与鞭毛
•细胞表面的运动器官，二者结构基本相同，在电镜下 都可见9+2的结构，中央为二联微管称为中央微管， 周围有9组二联微管。
• 鞭毛的基 体与中心体 相似，由三 联管组成， 没有中央微 管。
㈢参与细胞内物质运输
微管参与物质运输主要是由马达蛋白来完 成，它可分两大类：胞质动力蛋白 (cytoplasmic dynein)和驱动蛋白(kinesin)。 两类蛋白都具有ATP酶的活性，并都有将 物质沿微管滑动的功能。
第十二章 细胞骨架
(cytoskeleton)
重 点 内 容
• 掌握细胞骨架及其它重要概念 • 掌握细胞骨架的组成与功能 • 了解细胞骨架的组装
细胞骨架的概念
•细胞骨架是指真核细胞质中的蛋白质纤维网 架体系。它对于细胞的形状、细胞的运动、 细胞内物质的运输、染色体的分离和细胞分 裂等起着重要的作用。
•细胞骨架的成分
微管(microtubules) 微丝(microfilaments) 中间纤维(intermediate filaments)
广义上的细胞骨架还包括核骨架、核纤 层和细胞外基质
第一节 微 管(microtubules)
微管的一般特征
微管的组成：由微管蛋白和微管结合蛋白
组成。 微管的形状：为中空的管状结构。 基本功能： 细胞器的定位和物质运输。 微管组成的细胞器：纤毛、鞭毛、基体、 中心体、纺缍体等。
• 鬼笔环肽与聚合的微丝结合，抑制微丝的解体
四、微丝的功能
㈠构成细胞的支架
微丝不能单独发挥作用，必须在形成网络结 构或成束状结构时才能发挥作用。
微绒毛的结构特征
！！微绒毛是细胞表面的一种特化结构，
！！核心是20-30个同向平行的微丝组成束状结 构其中有微丝结合蛋白绒毛蛋白和毛缘蛋白。 ！！另外还有肌球蛋白-1和钙调蛋白将微丝与绒毛 处的质膜相连。
细胞骨架(翟中和细胞生物学全套)
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The Orientation of Microtubules in a Cell
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1. 支架作用
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• 2. 细胞内运输
• 是胞内物质运输的路轨。
• 涉及2类马达蛋白：kinesin、 dyenin，需ATP供能。
• Kinesin发现于1985年，由两条 轻链和两条重链构成，向微管 （+）极运输小泡 。
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Kinesin walk along microtubule towards plus end
Dynein发现于1963年。 由两条相同的重链和种
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Microtubule, MT
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13条原纤维构成的中空管状结构，直径22~25nm。
每条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。二聚体
由结构相似的α和β球蛋白构成，均可结合GTP。 α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换。 β球蛋白也是一种G蛋白，结合的GTP分离、 驱动鞭毛的运动、向着微 管（-）极运输小泡。
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3. 形成纺锤体 。
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4. 形成鞭毛和纤毛
结构：由基体和鞭杆两部分构成；鞭毛中的微管为9+2
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第十二章细胞骨架(cytoskeletons)细胞骨架概况1.细胞骨架概念: 为真核细胞胞质中的蛋白质构成的纤维系统，对细胞的形态维持、细胞本身的运动及细胞内部物质的运输有着重要作用。
2. 细胞骨架组成：微丝(microfilaments, MF)微管(microtubules, MT)中间丝(intermediate filaments, IF)第一节微管（microtubule，MT一、微管是由微管蛋白组成的中空小管1.微管蛋白（tubulin）α、β亚基2.微管蛋白异二聚体组成13条具有极性的原丝3.微管蛋白的级性结构：增长端（快速生长端）缩减端（慢生长端）二、微管结构具备多变性1.微管的分布式样在细胞间期和分裂期有明显的不同2.微管的抑制剂：秋水仙碱（colchicine）：阻止聚合紫杉醇（taxol）：稳定微管，对抗解聚三、微管组织的动力学不稳定性—不停地解聚和重聚合（一）微管的组装1. 微管蛋白微管2.低温、可以使微管解聚3.微管成核阶段困难: 成核中心位点―种子‖(二) 微管的极性1.（+）端：即正端或（快）增长端，生长和缩短都快的那端2.（-）端：即负端或缩减端，在动物细胞中一般朝向中心体三）微管的动态不稳定性•微管的动态不稳定性对细胞形态的发生有重要作用，细胞极性的发生与微管的定向生长有关微管的抑制剂•秋水仙素：可与微管蛋白分子紧紧结合，阻止微管蛋白分子间的聚合•紫杉酚：可与微管紧紧结合，使之稳定均可抑制细胞的有丝分裂四、管蛋白转译后的修饰标志微管的―分子钟‖α-管蛋白的修饰:赖氨酸乙酰化C末端去酪氨酸化微管结合蛋白微管结合蛋白（microtubule-associated proteins，MAPs）脑中主要有两类：高分子量的：MAP1，MAP2，低分子量的：tau蛋白α-微管蛋白特殊赖氨酸的乙酰化和α-微管蛋白C末端酪氨酸的切除可提供MAPs的特异性结合位点微管-依赖性动力蛋白:驱动蛋白、动力蛋白及其功能1.神经轴突的快速运输：驱动蛋白（kinesin）胞质动力蛋白（dynein）2.微管与细胞器在细胞内分布的关系密切:内质网膜上有驱动蛋白高尔基体上有胞质动力蛋白六、微管组织中心（MTOC）1.动物细胞：中心体中心体基质中的γ-管蛋白2.植物细胞：高等植物无中心体，但仍有MTOC3.霉菌、藻类：纺锤体-极体γ微管蛋白1.以环状结构存在于微管组织中心围核物质（perinuclear material）中心体基质（centrosome matrix）2.与微管聚合的起始密切相关γ-管蛋白与α／β-管蛋白相互作用七、纤毛和鞭毛运动（一）组成与运动功能１.组成：真核细胞中微管构成的稳定结构２.结构：质膜包围，轴丝轴丝：9x2+2，二联体侧臂（动力蛋白臂）其他结构：连接蛋白，辐条七、纤毛和鞭毛运动３.运动功能：轴丝二联体之间的相对滑动引起纤毛或鞭毛弯曲动力来源：动力蛋白是一种ATP酶中心体和基体•中心体、中心粒：9x3+0微管排列•基体：纤毛和鞭毛根部的结构，与中心粒结构非常相似•微管的功能：•维持细胞的形态•构成纤毛、鞭毛和中心粒等细胞运动器官，参与细胞运动•维持细胞器的位置，参与细胞器的位移•参与细胞内物质运输•参与染色体的运动，调节细胞分裂•参与细胞内信号转导第二节肌动蛋白微丝(actin filament, microfilament, MF)•由肌动蛋白组成的紧密螺旋状纤维，直径7纳米•肌动蛋白（actin）：–球状(G-actin)和纤维状（F-actin）–多基因所编码，不同的细胞（心肌、骨骼肌、平滑肌、成纤细胞）各不相同，可分三类：α-肌动蛋白、β-肌动蛋白和γ–肌动蛋白•肌动蛋白微丝在细胞内形成稳定或不稳定的结构稳定的肌动蛋白微丝：肌节•肌动蛋白微丝是极性结构生长快的正端―秃端‖生长慢的负端―指向端‖细胞皮层–质膜下由微丝构成的动态网络–维持细胞形状和调控细胞表面运动–细胞松弛素处理细胞，皮层破坏，核很容易去掉。
二、肌动蛋白微丝的装配机制1.肌动蛋白—————微丝2.微丝具有极性,正端聚合速度比负端快10倍肌动蛋白微丝的动态变化需要ATP水解1.ATP水解及ATP-ADP置换特点2.肌动蛋白库微丝组装的动态调节•踏车模型正端不断增加肌动蛋白与负端不断丢失肌动蛋白保持等速•动力不稳定模型与微管组装原理一致，微丝的长度呈动力学不稳定状态微丝稳定及解聚药物的作用1.细胞松弛素（cytochalsin）：结合正端，抑制聚合2.鬼笔环肽（phalloidin）：稳定微丝，对抗解聚细胞内小分子蛋白质调节肌动蛋白的聚合肌动蛋白-单体-结合蛋白1.胸腺素（thymosin）：抑制微丝聚合机制：覆盖单体分子抑制ATP-ADP置换2.前纤维蛋白：促进肌动蛋白聚合机制：感受细胞外刺激促进ADP-ATP置换3.其它：肌动蛋白解聚因子（ADF）微刺及片状伪足是从细胞表面伸出的含肌动蛋白的膜突起1.片状伪足（lamellipodia）2.微刺或丝状伪足（filopodia）二者都是由局部肌动蛋白在质膜内面皮层的聚合运动细胞的前沿是肌动蛋白聚合的成核区运动前沿质膜启动微丝聚合的模式：1.微丝正端插在质膜内，通过踏水车机制增长和解聚推动前沿向前2.不插在质膜，短微丝在前沿形成，另一些向后移再解聚肌动蛋白微丝动态变化的信号通路三、微丝结合蛋白（ABPs，actin binding proteins）1.微丝结合蛋白结构类型广泛，以不同方式调节微丝的特性和功能2.最重要的微丝结合蛋白多存在于细胞的最外周区•血影蛋白（spectrin）与ankyrin结合肌动蛋白形成膜-附着骨架•交联蛋白（cross-linking protein）调节肌动蛋白的组装形式捆绑蛋白；成胶性蛋白•凝溶胶蛋白（gelsolin ）可被Ca2+激活而切断微丝•肌球蛋白（myosin）是唯一已知的动力蛋白（一）血影蛋白和ankyrin结合肌动蛋白形成膜覆着骨架1.血影蛋白（spectrin）四聚体与肌动蛋白微丝连接2.血影蛋白通过ankyrin桥与跨膜载体蛋白band 3相连3.它们在成熟RBC中构成了支持质膜的细胞骨架网的结构模式（二）交联蛋白调节肌动蛋白的组装形式1.动物细胞皮层肌动蛋白微丝三类组装形式：平行束、收缩束、胶体样网架2.交联蛋白（cross-linking proteins）分类：（1）捆绑蛋白（bundling proteins）毛缘蛋白（fimbrin）α-辅肌动蛋白（α -actinin）(2)成胶性蛋白（gel-forming proteins）细丝蛋白（filamin）(三)凝溶胶蛋白被Ca2+激活而切断微丝1.凝溶胶蛋白活化切断微丝(gelsosin) 覆盖微丝破坏微丝交联网胞质局部液态化胞质液流/细胞收缩(四)肌球蛋白是肌动蛋白微丝的唯一已知动力蛋白，在真核细胞中有许多肌球蛋白家族成员1.肌球蛋白家族能水解A TP（1）肌球蛋白-II含有两条重链和四条轻链（2）头部由轻链和重链N-端组成，有ATPase 活性（3）尾部由重链C-端组成，形成双股螺旋2.肌球蛋白能使分子聚合成双杆状四、细胞内微丝收缩结构（一）收缩环(contractile ring)-非肌肉细胞内的瞬时性肌肉样结构(二)应力纤维(stress fibers)-由微丝与肌球蛋白II组装的另一种不稳定性收缩束（三）粘着带(adhesion belt)-非肌肉细胞的一种相对稳定的结构五、微丝的相关结构及功能（一）焦点接触是细胞附着结构1.焦点接触由细胞外基质成分、跨膜连接蛋白和细胞内粘着斑组成，内与肌动蛋白微丝相连2.整合蛋白、粘着斑蛋白talin、vinculin蛋白、α -actinin、应力纤维肌动蛋白微丝3.焦点接触作用：机械、信号转导（src家族）（二）微绒毛的特化微丝束1.微绒毛核心由肌动蛋白-捆绑蛋白捆绑成束，后者包括fimbrin和最重要的vilin(绒毛蛋白)2.微绒毛基部微丝束与质膜间有侧桥连接，内含肌球蛋白-I3.微绒毛基部的质膜皮层区成为终末网（terminal web），含spectrin网和中间丝肌肉是以肌动蛋白为基础的运动器(一)骨骼肌由许多单核成肌细胞融合而成1.骨骼肌——肌纤维——肌原纤维——肌小节2.肌节：为横纹肌的基本结构和功能单位明带，暗带，Z线（盘）细肌丝粗肌丝3.肌肉收缩—滑动学说(1)收缩时暗带（粗肌丝所在）长度不变, 明带缩短(2) 细肌丝和粗肌丝之间相互滑动的结果(3)收缩的能量来自横桥水解A TP所释放的化学能4.肌肉收缩的调节(1)肌浆网为特殊的内质网，是一种储钙结构(2)T管系统终末池(3)肌钙蛋白（troponin）有T、I、C三个亚基Interaction of myosin and actin(二)心肌的肌丝装配与骨骼肌相同1.相同点:有横纹,通过动作电位-肌浆网-Ca-troponin-tropo肌球蛋白复合体2.不同点:单个核的细胞闰盘(intercalated discs)3.闰盘功能:桥粒连接;执行Z线连接功能;允许动作电位迅速扩散(三)平滑肌为最原始的肌肉形式不同点:1.平滑肌无横纹，有致密斑2.收缩的控制：肌球蛋白轻链的磷酸化微丝的功能•构成细胞的支架，维持细胞的形态•作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩•参与细胞分裂•参与细胞运动•参与细胞内物质运输•参与细胞内信号转导第三节中间丝(intermediate filament, IF)•中等纤维（中间纤维）直径10nm的纤维（10nm纤维）•是一多基因家族编码的多种异源性纤维状蛋白组成，至少包括50种中间丝是丝状蛋白多聚体1.基本结构:头、尾和杆状区头、尾:大小和组成变化大杆状区:保守,是七位复件的 螺旋2.双体分子,形成同向的双股螺旋二聚体3.两个二聚体异向、交错排列形成无极性的四聚体中间丝的分类•I、II型：角蛋白（K，keratin）上皮组织•III型：波形纤维蛋白类，包括•波形纤维蛋白（V，vimentin）：间质细胞•结蛋白（D，desmin）肌肉细胞•胶质纤维酸性蛋白（GFAP）胶质细胞•IV型：神经丝蛋白（NF）三个肽•V型：核层蛋白（lamin），A、B、C•VI型：融合蛋白、平行蛋白、巢素蛋白•未归类：phakinin、filensin核板(核纤层)由特级中间丝蛋白-板蛋白（纤层蛋白)构建(1)杆状区域更长(2)含有核交通信号(3)组装成二维的片状网格(4)网格的不寻常动态性中间丝的功能•提供细胞的机械强度•维持细胞和组织完整性•与DNA复制有关•与细胞分化及细胞生存有关细胞骨架与疾病•肿瘤微丝、微管被破坏•神经系统退行性变疾病老年性痴呆症（Alzheimer’s disease，AD）•肌肉病部分横纹肌肉瘤•遗传性疾病遗传性单纯性大泡性表皮松解症（EBS）。