微管微丝
细胞骨架的结构和运动机制
细胞骨架的结构和运动机制细胞是生命的基本单位，它们以各种方式组成我们的身体。
细胞骨架是一种复杂的结构，它起着维持细胞形态、支持细胞内部结构和参与细胞运动的重要作用。
本文将探讨细胞骨架的结构和运动机制。
一、细胞骨架的结构细胞骨架主要由三种类型的纤维蛋白组成：微丝、中间丝和微管。
微丝是由肌动蛋白蛋白聚合而成的细丝状结构，长度约为1-10微米。
中间丝是由多种不同类型的蛋白组成的，长度约为10-100微米。
微管是由蛋白分子组成的管状结构，直径约为25纳米，长度可达几十微米。
微丝是细胞骨架中最薄的纤维，它主要参与细胞的收缩和运动。
微丝的聚合和解聚过程是细胞运动的基础，通过这一过程，细胞可以改变形状、移动和分裂。
中间丝是细胞骨架中最稳定的纤维，它主要参与细胞的结构支持和细胞器的定位。
中间丝在细胞内形成网状结构，为细胞提供了稳定的支撑。
微管是细胞骨架中最粗的纤维，它主要参与细胞的分裂和物质运输。
微管通过动力蛋白分子的推动，将细胞内的物质从一个位置运输到另一个位置。
二、细胞骨架的运动机制细胞骨架的运动是由动力蛋白分子的活动驱动的。
动力蛋白分子包括肌动蛋白和微管相关蛋白。
肌动蛋白是微丝相关的动力蛋白，它能够通过与微丝结合并聚合，产生力量并引起细胞的收缩和运动。
肌动蛋白的运动是由ATP的水解驱动的，当肌动蛋白与ATP结合时，肌动蛋白会解聚并释放出能量，当肌动蛋白与ADP结合时，肌动蛋白会聚合并产生力量。
微管相关蛋白主要参与微管的运动和物质运输。
其中最重要的微管相关蛋白是动力蛋白，它能够通过与微管结合并推动微管的运动。
动力蛋白的运动也是由ATP的水解驱动的，当动力蛋白与ATP结合时，动力蛋白会解聚并释放出能量，当动力蛋白与ADP结合时，动力蛋白会聚合并推动微管的运动。
细胞骨架的运动机制可以通过细胞运动的观察来揭示。
例如，当细胞需要移动时，微丝会聚合并推动细胞前进，而中间丝和微管则提供支撑和稳定。
当细胞需要分裂时，微管会参与细胞的分裂过程，通过推动染色体的移动来实现细胞的分裂。
微丝 微管 中间丝 比较
3、参与细胞内信号的传递
4、在相邻细胞、细胞与基膜之间形成连接结构（பைடு நூலகம்蛋白纤维是肌小节Z盘的重要结构成分）
5、参与细胞分化
特异性药物
细胞松弛素、鬼笔环肽
秋水仙碱、紫杉醇
1701112高振橙
分布
普遍存在于真核细胞
存在于所有真核细胞，脑组织最丰富
组织特异性
功能
1、肌肉收缩（结合，释放，直立，产力）
2、细胞运动（伸展、附着、收缩，如巨噬细胞趋化运动，胚胎细胞向特定靶部位运动）
3、维持细胞形态（应力纤维；微绒毛；微丝的收缩活动改变细胞形态）
4、参与细胞分裂（在将分离的两个子细胞之间形成收缩环）
体外装配：分为成核期、聚合期、稳定期。以异二聚体为基本单位生成微管，过程与微丝类似。具有动态不稳定性。
体内装配：以微观组织中心（MTOC）为组装起始部位，γ蛋白封闭微管负极，向正极延长。（微管相关蛋白调节围观装配过程及功能）
中间丝蛋白结合成具有极性的单体，两个单体平行对其形成二聚体，两个二聚体反向平行形成无机型的四聚体（原纤维），以四聚体为基本单位延长中间丝。
是否有极性
有
有
无
是否具有酶活性
ATP酶活性位点
GTP酶
无
是否具有马达蛋白
肌球蛋白（肌丝）
动力蛋白、驱动蛋白
无
辅助蛋白
肌动蛋白结合蛋白（ARP2/3复合体等）
微管结合蛋白（Tau等）
无
结构特点
肌动蛋白首尾相连形成右手螺旋方式缠绕的微丝。
由微管蛋白装配成具有一定刚性的中空管状结构。
存在单管、二联管和三联管。
微丝
微管
中间丝
组成成分
叙述微丝微管异同点
叙述微丝微管异同点微丝和微管是生物学中的两个概念，它们在细胞结构和功能方面有一些异同点。
微丝和微管在细胞内的分布位置不同。
微丝主要分布在细胞质中，形成一个网状结构，起到维持细胞形状和细胞运动的作用。
而微管则主要分布在细胞质中的中心区域，形成一个管状结构，起到维持细胞的形状和细胞分裂的作用。
微丝和微管的结构组成也有所不同。
微丝由一种叫做肌动蛋白的蛋白质组成，它们是细胞骨架的重要组成部分。
微管则由一个叫做微管蛋白的蛋白质组成，它们是细胞骨架的重要组成部分。
微管则由一个叫做α-和β-微管蛋白的蛋白质组成，它们以螺旋状排列在一起形成管状结构。
微丝和微管在细胞功能方面也有一些不同。
微丝参与了细胞的运动、细胞质流动和细胞内物质的运输等过程。
微管则参与了细胞的分裂、细胞器的定位和运输等过程。
这些功能的实现主要依靠微丝和微管的动力学特性，即微丝和微管可以通过动态重组来形成不同的细胞结构。
微丝和微管在形成和消失的方式上也有一些差异。
微丝的形成主要依赖于肌动蛋白的聚合和解聚过程，而微管的形成则依赖于α-和β-微管蛋白的聚合和解聚过程。
微丝和微管的消失则是通过相应的解聚过程来实现的。
微丝和微管在细胞骨架的功能中也有一些差异。
微丝主要参与了细胞的结构支持和细胞的运动，而微管则主要参与了细胞的形状维持和细胞的分裂。
这些功能的实现主要依赖于微丝和微管的动力学特性，即微丝和微管可以通过动态重组来形成不同的细胞结构。
微丝和微管在细胞结构和功能方面有着一些异同点。
它们在细胞内的分布位置、结构组成、功能以及形成和消失的方式上都有所不同。
然而，微丝和微管都是细胞骨架的重要组成部分，对细胞的结构和功能发挥着重要的作用。
对于深入理解细胞的结构和功能，微丝和微管的研究具有重要的意义。
微丝 微管 中间丝 比较
装配过程
体外装配：分为成核期、延长期、平衡期。首先肌动蛋白先成核，在核心的基础上延长。正极速度快于负极速度，肌动蛋白逐渐降低，经历负极临界浓度、踏车现象浓度、正极临界浓度。
体内装配：ARP2/3复合体为微丝提供“核心”，封闭负极，有利于微丝延长。还可以70°结合到另一根微丝上，形成网状结构。（肌动蛋白结合蛋白调控肌动蛋白结构与功能）
5、与细胞信号传递有关
1、通过支架作用维持细胞形态
2、参与细胞内物质的运输（细胞的分泌颗粒、色素颗粒、线粒体，通过动力蛋白和驱动蛋白运输）
3、维持细胞器的定位和分布
4、组成纤毛和鞭毛运动的元件（“9+2”微管排列形式，动力蛋白臂）
5、参与纺锤体的形成与染色供机械强度支持）
是否有极性
有
有
无
是否具有酶活性
ATP酶活性位点
GTP酶
无
是否具有马达蛋白
肌球蛋白（肌丝）
动力蛋白、驱动蛋白
无
辅助蛋白
肌动蛋白结合蛋白（ARP2/3复合体等）
微管结合蛋白（Tau等）
无
结构特点
肌动蛋白首尾相连形成右手螺旋方式缠绕的微丝。
由微管蛋白装配成具有一定刚性的中空管状结构。
存在单管、二联管和三联管。
分布
普遍存在于真核细胞
存在于所有真核细胞，脑组织最丰富
组织特异性
功能
1、肌肉收缩（结合，释放，直立，产力）
2、细胞运动（伸展、附着、收缩，如巨噬细胞趋化运动，胚胎细胞向特定靶部位运动）
3、维持细胞形态（应力纤维；微绒毛；微丝的收缩活动改变细胞形态）
4、参与细胞分裂（在将分离的两个子细胞之间形成收缩环）
微丝 微管 中间丝 比较
3、参与细胞内信号的传递
4、在相邻细胞、细胞与基膜之间形成连接结构(结蛋白纤维就是肌小节Z盘的重要结构成分)
5、参与细胞分化
特异性药物
细胞松弛素、鬼笔环肽
秋水仙碱、紫杉醇
高振橙
体外装配:分为成核期、聚合期、稳定期。以异二聚体为基本单位生成微管,过程与微丝类似。具有动态不稳定性。
体内装配:以微观组织中心(MTOC)为组装起始部位,γ蛋白封闭微管负极,向正极延长。(微管相关蛋白调节围观装配过程及功能)
中间丝蛋白结合成具有极性的单体,两个单体平行对其形成二聚体,两个二聚体反向平行形成无机型的四聚体(原纤维),以四聚体为基本单位延长中间丝。
就是否有极性
有
有Байду номын сангаас
无
就是否具有酶活性
ATP酶活性位点
GTP酶
无
就是否具有马达蛋白
肌球蛋白(肌丝)
动力蛋白、驱动蛋白
无
辅助蛋白
肌动蛋白结合蛋白(ARP2/3复合体等)
微管结合蛋白(Tau等)
无
结构特点
肌动蛋白首尾相连形成右手螺旋方式缠绕的微丝。
由微管蛋白装配成具有一定刚性的中空管状结构。
存在单管、二联管与三联管。
分布
普遍存在于真核细胞
存在于所有真核细胞,脑组织最丰富
组织特异性
功能
1、肌肉收缩(结合,释放,直立,产力)
2、细胞运动(伸展、附着、收缩,如巨噬细胞趋化运动,胚胎细胞向特定靶部位运动)
3、维持细胞形态(应力纤维;微绒毛;微丝的收缩活动改变细胞形态)
4、参与细胞分裂(在将分离的两个子细胞之间形成收缩环)
直径介于微丝与微管之间的一种纤维丝。
组成微丝的基本结构单位
组成微丝的基本结构单位组成微丝的基本结构单位是肌动蛋白，它以解聚时的球状肌动蛋白G-actin 或聚合时的纤丝状肌动蛋白F-actin形式存在。
真核细胞质中存在着由蛋白纤维构成的复杂网络状结构——细胞骨架。
此外，植物细胞中也有细胞骨架成分。
细胞骨架包括微丝、微管和中间纤维。
微管是细胞内的主要支架,并为细胞内物质运输指引方向。
中间纤维是起主要支撑作用的细胞骨架成分，使细胞具有张力和抗剪切力。
微丝维持细胞形态特征，使细胞能够运动和收缩。
微丝、微管和中间丝位于细胞质中，实际上均由蛋白质分子单体以非共价键结合在一起构成多聚体蛋白，在形态上呈纤维状。
细胞中的大多数多聚体纤维蛋白可以解聚（去组装）和再次聚合（组装)，并由此参与调控细胞功能。
微丝是双股肌动蛋白丝以螺旋的形式组成的纤维，直径为7纳米，螺距为36纳米，两股肌动蛋白丝是同方向的。
肌动蛋白纤维也是一种极性分子，具有两个不同的末端，一个是正端，另一个是负端。
微丝的结构是由2条螺旋链形成，犹如双线捻成的绳子，直径约7nm。
微丝的每一条链均由肌动蛋白组成的多聚体蛋白纤维丝组成，又称为肌动蛋白纤维，或称为纤维型肌动蛋白。
微丝的功能除肌动蛋白外，约有100多种其他类型的微丝结合蛋白质与微丝的功能有关。
在肌肉细胞，由肌动蛋白纤维组成的微丝参与形成肌原纤维的细肌丝和肌肉收缩。
在其他细胞，微丝还具有以下功能：1、形成应力纤维使细胞具有抗剪切力。
离体培养细胞的应力纤维通过粘着斑固定在培养材料的基质上。
在体内，应力纤维使细胞具有抗剪切力，维持细胞形态。
2、形成微绒毛。
3、使细胞变形运动。
细胞的变形运动分为4步：①微丝纤维生长使细胞表面突出形成片足；②在片足与基质接触的位置形成粘着斑；③在肌动蛋白myosin的作用下微丝纤维滑动，使细胞主体前移；④细胞粘着斑解离。
如此不断循环，细胞向前移动。
阿米巴原虫、白细胞、成纤维细胞均可以这种方式运动。
4、参与细胞分裂。
微丝参与有丝分裂末期2个子细胞的胞质分离过程。
细胞骨架结构与功能的关系及其在细胞运动中的作用
细胞骨架结构与功能的关系及其在细胞运动中的作用细胞骨架是细胞内的一个关键结构，可以影响细胞的形态和运动。
细胞骨架由微丝、微管和中间免疫球蛋白纤维组成，这三种结构对于细胞的生长和分裂以及细胞内物质的运输起着重要的作用。
微丝是由肌动蛋白蛋白单体聚合而成的，它们主要位于细胞表面和核周围。
微丝能够通过肌动蛋白的短程收缩运动来驱动细胞的运动，这种运动方式是细胞的基本运动方式。
微丝也参与细胞内物质的转运，将细胞内物质从一个区域转移到另一个区域。
而微管则是由α / β-微管蛋白复合物聚合而成的，它们位于细胞内部，形成一个由骨架组成的复杂网络。
微管在细胞内参与许多重要的生物学过程，包括细胞极性、有丝分裂和纤毛的形成等。
微管还可以通过细胞内物质的输送进行蛋白质分解和细胞内代谢物质的分配。
中间免疫球蛋白纤维是一种纤维蛋白，通过聚合形成了一个稳定的三维网状结构。
中间免疫球蛋白纤维主要在细胞内提供机械支撑，使细胞形成稳定的形态。
同时，亟待一个活体细胞内作用力的一个典型例子就是通过中间免疫球蛋白纤维使细胞迅速变形和重新定位。
许多细胞性质如健壮性、可塑性以及抵抗力等都与中间免疫球蛋白纤维的表现有关。
在细胞的运动过程中，细胞骨架结构发挥着至关重要的作用。
在向前扩展时，细胞通过微丝向前伸出并通过微丝的反向缩短将细胞身体往前推。
同时，微管作为支撑骨架，支持细胞在复杂的环境中进行运动。
而中间免疫球蛋白纤维则提供了稳定的机械支撑和形态维持的价值，使细胞可以在各种环境和压力下保持正常的形态和功能。
此外，细胞骨架结构还在细胞分裂和位移中发挥重要的作用。
在有丝分裂中，微管在细胞内形成螺旋形贡献来驱动染色体的分离。
细胞位移则需要微丝和中间免疫球蛋白纤维的联合作用，通过微丝向前伸展来定位细胞，同时通过中间免疫球蛋白纤维提供必要的支撑，在细胞姿势的稳定和方便中转移。
总之，细胞骨架结构与功能密不可分，其贡献了一个细胞的身体形态和运动能力。
微丝、微管和中间免疫球蛋白纤维三者共同构建了一个稳定的细胞骨架结构，并通过协同作用将该结构在细胞内外实现物流运输功能，细胞运动以及形态维持等使命。
第八章 微丝 第九章 微管 第十章 中间纤维
第八章微丝本章重点：微丝的功能微丝特异性药物主要内容：形态结构：存在形式：分散存在，聚集成束，交联成网微丝的化学组成肌肉由肌原纤维组成肌原纤维: 粗肌丝和细肌丝组成，粗肌丝：肌球蛋白细肌丝：肌动蛋白/原肌球蛋白/肌钙蛋白。
微丝的组装一．在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，（达临界浓度以上）肌动蛋白单体可自组装为纤维。
组装步骤：1.成核：几个G-肌动蛋白开始聚合形成核心结构；2.微丝生长：G-肌动蛋白从两端加到多聚体上，加到正端比加到负端速度快10倍以上。
（此为结构极性；功能极性即行使功能具有方向性）3.处于平衡状态：微丝延长到一定时期，游离肌动蛋白单体浓度降低至临界浓度，正端延长速度等于负端缩短速度，长度处于平衡状态（此过程---踏车现象）二．微丝组装的非稳态动力模型ATP肌动蛋白浓度高时，纤维末端形成一连串的ATP肌动蛋白---ATP 帽。
ATP肌动蛋白对F-肌动蛋白亲和力高。
ADP肌动蛋白亲和力低。
三．★微丝特异性药物（重点）细胞松弛素B可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性的抑制微丝功能。
鬼笔环肽与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其解聚。
荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。
★微丝功能（重点）：五月天 - 时光机.wma（1）维持细胞的形态：参与构成细胞骨架，很多细胞质膜下有肌动蛋白和一些微丝结合蛋白形成的骨架网络，使细胞膜具有一定的强度和韧性，维持形态。
（形成微绒毛和应力纤维）（2）肌肉的收缩：骨骼肌细胞的收缩单位是肌原纤维。
肌肉收缩是细肌丝与粗肌丝相互滑动所致。
（3）细胞的运动与物质转运：1.细胞运动质膜下平行排列的肌动蛋白纤维使细胞产生各种运动。
如阿米巴运动，变皱膜运动，胞质环流及吞噬活动等。
这些运动可被细胞松弛素抑制。
（变皱膜运动：1.微丝伸长，细胞表面突起，形成伪足；2.伪足与基质接触部位形成黏着斑；3.黏着斑解离，细胞向前移动。
细胞骨架的动态变化及其在生理与病理过程中的作用
细胞骨架的动态变化及其在生理与病理过程中的作用细胞骨架是由三种结构蛋白质组成的复杂网络，包括微管、微丝和中间纤维，是维持细胞形态、运动和信号转导的重要组成部分。
随着研究的深入，越来越多的证据表明，细胞骨架还参与了细胞内分子转运、细胞质流动等许多生理活动，并对多种疾病的发生和发展具有重要影响。
一、微管的动态变化及其在生理过程中的作用微管是由α、β和γ三种蛋白质构成的管状结构，在细胞内起着重要的搬运货物和支持细胞的功能。
微管的动态变化过程包括微管动态不稳定性和微管重组两个部分。
微管动态不稳定性是指微管通过几个基本事件不断地动态地重组，在细胞内快速生长、收缩、剪切、退缩、起伏等现象。
这种动态过程的重要性在于通过微管的捆绑和解开，可以将细胞内的物质有序地转运到目的地，实现细胞内分子的精确排序和方向性运输。
微管的重组过程是指微管丝的动态重组，其中包括寡束和多束重组。
在寡束重组过程中，微管变成一个三角形或Y形状，通过蛋白质结合的方式搭建成一个稳定的膜平台，此时微管的极性和末端有平、尖两种状态；而在多束重组过程中，微管丝会在以准螺旋形的形式大范围缠绕盘绕细胞核和质体，实现细胞内分子的有序运输。
二、微丝的动态变化及其在生理过程中的作用微丝是一种由肌动蛋白组成的网状结构，被称为“细胞肌肉”，能够掌控细胞的运动、变形和质地。
微丝的动态变化主要表现在微丝的极性和弯曲度上。
微丝的极性表示微丝的一端具有生长活性，另一端则缩短逐渐变为结构缺陷。
微丝的成长过程也是一个动态平衡的过程，包括聚合和解聚两种过程，当二者之间的平衡达到一定程度时，微丝就会达到一个处于稳态的位置。
微丝的弯曲度是指微丝内在的变形程度，这种变形不仅可以帮助微丝更方便地穿过复杂的细胞结构，同时还能够帮助细胞快速地变形和运动。
例如，当细胞需要快速移动时，就会将微丝拉伸并扭曲成为锥形形状，通过从前到后的顺序依次移动，使细胞向前移动。
三、中间纤维的动态变化及其在病理中的作用中间纤维是一种由多种蛋白质组成的细丝状结构，在细胞中扮演着维持细胞形态和抵御外力的重要角色。
细胞生物学微管微丝
Electron micrographs of two types of intermediate filaments in cells of the nervous system. (A) Freeze-etch image of neurofilaments in a nerve cell axon, showing the extensive cross-linking through protein cross-bridges . (B) Freeze-etch image of glial filaments in glial cells illustrating that these filaments are smooth and have few cross-bridges.
胞质骨架三种组分的比较
Summary: Cytoskeletal functions
微管组织中心、细胞骨架、核基质
问答： 1. 细胞骨架的概念及结构成分？ 2. 微丝的组成成分、结构、功能？ 3. 微管的组成成分、结构、功能？ 4. 粗细肌丝的组成成分及结构？ 5. 中间纤维的概念及目前的分类？
2、细胞内运输
作为胞内物质运输的路轨。
涉及两大类马达蛋白：驱动蛋白kinesin，动力蛋白dyenin，均 需ATP供能。
驱动蛋白Kinesin，是由两条轻链和两条重链构成的四 聚体，外观具有两个球形的头、一个螺旋状的杆和两个扇子 状的尾。
通过结合和水解ATP，导致颈部发生构象改变，使两 个头部交替与微管结合，从而沿微管向着微管（+）极 “行走” 。据估计哺乳动物中类似于kinesin的蛋白超过 50余种。
（一）结构
中间纤维蛋白分子由α螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的 球形头（N端）尾（C端）部构成。
微管微丝、中间纤维
中）【9（2）+2】
的微丝，有韧性，支持膜，有支 具严格的#43;C10）（中心粒 架作用。
根据氨基酸顺序的同源性，提出新的分类：
【9（3）+0】和基粒中【9（3）+0】） 肌丝（?）：（永久性结构）存在 Ⅰ酸性角蛋白、Ⅱ中性和碱性角蛋白、Ⅲ波形纤维蛋白，
于肌细胞中，有收缩作用。
微管
微丝
中间丝
存 几乎存在于所有真核细胞（除少数 所有真核细胞
不同中间丝严格地分布在不同类型细胞中
在 细胞，如人的红细胞）
形 微管蛋白异二聚体（α-β）装配 由 G-肌动蛋白组成 F-肌动蛋白纤 8 个 4 聚体或 4 个 8 聚体组成的空心管状纤
态 成原纤维在装配成管状结构
维（实心）。长短不一。 在细胞
动态的
动 延长靠正极装配 GTP 微管蛋白
态 微管组织中心（决定微管极性）—
α-β +
影 微管蛋白浓度
装配与温度和蛋白浓度无关，不需要 ATP 或 GTP
响
温 度 ： <4 ℃ : 解 聚 >37 ℃ ： 促 进 组
装
装
配 Ca2+
因
压力 素
药 秋水仙素：阻断组装
细胞松弛素：阻止聚合，导致解 无
物
聚
白，胶质纤维酸性蛋白、Ⅳ神经元纤维蛋白、Ⅴ核纤层蛋白
神经丝（ ?、?）：存在于树突及 蛋白（新发现）
突触中，与乙酰胆碱（Ach）运输
有关。
极 有 （ - α-β + ）
有
无
性
装 踏车现象
踏车现象
二聚体→四聚体→原纤维→（8 根原纤维）中间纤维
配 （+）极装配速度较(-)极快
植物细胞膜的基本骨架
植物细胞膜的基本骨架植物细胞膜是一种极其重要的细胞结构，它不仅仅是细胞的保护层，还起着调节物质运输、细胞信号传递、环境适应等多种生物学功能。
细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，其中脂质主要是磷脂，而蛋白质则是构成细胞膜骨架的主要组分之一。
植物细胞膜骨架的主要成分是细胞质骨架蛋白（cytoskeletal proteins），这些蛋白质主要包括微丝（microfilaments）、微管（microtubules）和中间纤维（intermediate filaments）三种类型。
它们在细胞内形成了一个复杂的网络结构，为细胞提供了支持和形态维持的功能。
在植物细胞膜中，微丝和微管是最主要的组成部分，而中间纤维的存在则相对较少。
微丝是由肌动蛋白（actin）单体组成的细丝状结构，它们在细胞内主要负责细胞运动、细胞分裂、细胞形态维持等功能。
在植物细胞膜中，微丝主要分布在细胞膜的皱褶区域（invaginations）和细胞极化区域（polar regions），它们通过与细胞质骨架蛋白的交互作用，帮助细胞膜维持形态和稳定性。
微管则是由α-和β-微管蛋白（α- and β-tubulin）组成的管状结构，它们在细胞内主要负责细胞分裂、细胞定位、细胞形态维持等功能。
在植物细胞膜中，微管主要分布在细胞中央区域（central region），它们通过与微丝和细胞质骨架蛋白的交互作用，参与了细胞膜的形态调节和细胞内物质的运输。
除了微丝和微管外，中间纤维也在植物细胞膜中发挥了一定的作用。
中间纤维是由多种不同的蛋白质组成的纤维状结构，它们在细胞内主要负责细胞形态维持和机械强度的维持。
在植物细胞膜中，中间纤维主要分布在细胞表面和细胞中央区域，它们通过与微丝和微管的交互作用，参与了细胞膜的形态调节和细胞内物质的运输。
在植物细胞膜中，微丝、微管和中间纤维之间存在着复杂的相互作用。
微丝和微管可以相互交织，形成复杂的细胞骨架结构；中间纤维则可以与微丝和微管相互交错，形成更为稳定的细胞骨架。
细胞质骨架的组成和功能
细胞质骨架的组成和功能细胞是生命的基本单位，其中包含许多不同形式和大小的细胞器官，负责各种生物学过程。
细胞质骨架是支撑细胞形态和维持细胞内部结构的动态网络系统。
它由三种主要成分组成：微管、中间丝和微丝。
微管组成了细胞的中心粒、纤毛、鞭毛和分裂纺锤体。
它们由α-和β-管蛋白聚合而成。
这些蛋白互相缠绕在一起，形成α/β-异二聚体，而异二聚体则进一步聚合成微管，形成具有特定功能的分子结构。
微管在细胞内定向运动、分离染色体、分裂细胞和形成纤毛鞭毛过程中起着关键作用。
微管的运动是通过特殊的动力学蛋白-马达蛋白和微管相关蛋白完成的，它们通过微管的极性向指定方向运动。
中间丝主要由细胞骨架蛋白（IF）聚合而成。
IF是一类形态各异的蛋白质，主要在细胞内壁形成聚合物，从而支撑细胞的形态稳定。
因为中间丝结构的多样性和可塑性，它们在许多细胞类型中表现出不同的形态和特征。
中间丝使细胞获得了一些显著的机制，如抵御各种机械挑战、调节信号传导和形成细胞-细胞结构。
微丝是由肌动蛋白单体聚合而成的细长螺旋体，成为细胞质骨架网络的最小组成部分。
微丝的主要功能是控制细胞的机械强度、形态和运动。
这些变化是通过肌动蛋白的聚合和解聚，而不是通过其他细胞质骨架组分完成的。
另外，微丝还负责细胞中各种信息传递和代谢的设计。
纤维母细胞原是一个细胞质骨架的关键组成部分，与微丝紧密相连，形成一个有效的功能单元，参与运动和其他细胞过程。
除了这些结构化部分之外，细胞质骨架网络还包括许多结合蛋白，它们负责连接、调节和调节这些组分的相互作用。
这些蛋白可能包括横互联蛋白、肌同种型结构蛋白、微管相关蛋白等。
在横互联蛋白的作用下，细胞质骨架得到强化，形成完整的细胞结构。
肌同种型结构蛋白有助于支持和调控细胞的收缩能力。
微管相关蛋白则涉及微管生长和除去，进而影响细胞内大量机制的发生。
总之，细胞质骨架是细胞内结构和功能重要的组成部分，对维持细胞形态、运动和机能具有重要的影响。
微丝微管中间丝比较
1、通过支架作用维持细胞形态
2、参与细胞内物质的运输（细胞的分泌颗粒、色素颗粒、线粒体，通过动力蛋白和驱动蛋白运输）
3、维持细胞器的定位和分布
4、组成纤毛和鞭毛运动的元件（“9+2”微管排列形式，动力蛋白臂）
5、参与纺锤体的形成与染色体的运动
1、具有支持作用（在细胞内形成一个完整的支撑网架结构；为细胞提供机械强度支持）
直径介于微丝和微管之间的一种纤维丝。
装配过程
体外装配：分为成核期、延长期、平衡期。首先肌动蛋白先成核，在核心的基础上延长。正极速度快于负极速度，肌动蛋白逐渐降低，经历负极临界浓度、踏车现象浓度、正极临界浓度。
体内装配：ARP2/3复合体为微丝提供“核心”，封闭负极，有利于微丝延长。还可以70°结合到另一根微丝上，形成网状结构。（肌动蛋白结合蛋白调控肌动蛋白结构与功能）
分布
普遍存在于真核细胞
存在于所有真核细胞，脑组织最丰富
组织特异性
功能
1、肌肉收缩（结合，释放，直立，产力）
2、细胞运动（伸展、附着、收缩，如巨噬细胞趋化运动，胚胎细胞向特定靶部位运动）
3、维持细胞形态（应力纤维；微绒毛；微丝的个子细胞之间形成收缩环）
体外装配：分为成核期、聚合期、稳定期。以异二聚体为基本单位生成微管，过程与微丝类似。具有动态不稳定性。
体内装配：以微观组织中心（MTOC）为组装起始部位，γ蛋白封闭微管负极，向正极延长。（微管相关蛋白调节围观装配过程及功能）
中间丝蛋白结合成具有极性的单体，两个单体平行对其形成二聚体，两个二聚体反向平行形成无机型的四聚体（原纤维），以四聚体为基本单位延长中间丝。
微丝
微管
中间丝
组成成分
机动蛋白
细胞骨架在信号传递中的作用
细胞骨架在信号传递中的作用细胞骨架是一种由蛋白质组成的支架结构，可以帮助细胞保持形态、运动和分裂。
然而，它也扮演着更加重要的角色，即在信号传递中协助细胞内外信息的交换和传输。
细胞骨架的组成和结构细胞骨架由三种主要的蛋白质纤维组成，分别是微管、中间纤维和微丝。
微管是一种由α-和β-微管蛋白组成的管状结构，可起到维持细胞形态、细胞运动和染色体运动等作用。
中间纤维是一种由角蛋白组成的细长丝状结构，可起到保持细胞形态和细胞内器官的定位作用。
微丝是一种由肌动蛋白和微丝结合蛋白组成的细长丝状结构，可起到肌肉收缩、细胞运动和细胞分裂等功能。
细胞骨架作为细胞内重要的支撑结构，不仅可以维持细胞形态，还可以协助信号分子的传递和调节细胞代谢。
细胞骨架直接或间接地影响许多信号通路，包括细胞分裂、细胞运动、细胞凋亡、细胞黏附和细胞分化等。
细胞骨架在细胞分裂中的作用细胞分裂是细胞生命活动中最重要的过程之一，是细胞增殖的基础。
在细胞分裂过程中，细胞骨架的微管和微丝扮演着非常重要的角色。
微管在有丝分裂中主要负责染色体的运动和分离，从而保证子细胞的基因组完整性；微丝则在分裂膜的收缩中起到重要作用，帮助细胞分裂成两个细胞。
细胞骨架在细胞黏附和细胞运动中的作用细胞黏附和细胞运动是细胞生命活动中非常重要的功能。
细胞骨架的微丝和中间纤维可通过调节细胞膜的结构和组分，影响细胞的黏附和运动。
此外，微丝和中间纤维与细胞外基质的黏附蛋白等结合，还可以从细胞内向细胞外释放许多生物活性分子，比如蛋白酶、激酶、细胞因子等，从而参与细胞的黏附和运动。
细胞骨架在信号转导中的作用细胞骨架对信号转导起到很重要的调节作用。
一些受体可通过细胞骨架的微管、微丝和中间纤维调节信号转导路径。
例如，在细胞分化和凋亡的过程中，一些蛋白质与细胞骨架的微管、微丝和中间纤维之间相互作用，通过促进或抑制信号通路上下游的信号转导分子的活性。
细胞骨架在药物研究和治疗方面的应用由于细胞骨架在许多生物学过程中都起到了非常重要的作用，因此对它的研究具有重要的科学价值。
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Medical Cell Biology
细胞骨架为真核胞所特有，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。
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第一节 微 管
一、微管的形态结构与化学组成
微管的形态结构：中空的圆筒状结构。 横断面上看：它是由13根原纤维纵向围绕而成。
2.微管的体内组装
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微管的体内组装除遵循体外装配的规律外， 还受严格的时间和空间的控制。
时间控制：细胞生命活动的特殊时刻。（纺锤 丝微管的聚合与 解聚发生在细胞分裂期）。可 受特殊因素的影响：某些特殊蛋白质、Ca2+ 浓度等。
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2.微管结合蛋白
微管相关蛋白 MAPs和微管聚合蛋白
MAP 分 子 至 少 包 含 一 个 结 合 微 管的结构域和一个向外突出的 结构域。突出部位伸到微管外 与其它细胞组分（如微管束、 中间纤维、质膜）结合。
MAPs的主要功能
①促进微管组装。 ②促进微管聚集成束。 ③增加微管稳定性。
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细胞骨架：是由位于细胞质、细胞核的蛋白质 纤维组成的网架系统。
细 微管
胞 骨
中等纤维
架 微丝
线粒 体 核糖体
内质 网
在形态结构上具有弥散性、整体性和变动性等特点。
光镜下显示 细胞骨架： 红色荧光显 微丝;黄色
显示微管 （兰色显示
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（一）微管的化学组成
1.微管蛋白
微
微管蛋白
管 (55KD 450aa)
蛋 白
微管蛋白 (55KD 550aa)
异二 聚体
2个鸟嘌呤核苷酸 （GTP)结合位点。
可与秋水仙素、长春 花碱结合。
微管蛋白 微管蛋白
聚合 异二 聚体
首位 相连
原纤维 （13）
微管
Medical Cell Biology 电镜下的微管
2
1
3
13
4
12
5
11 10 9
6 7 8
单管
A
B
二联管
A
B
C
三联管
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三、 微管的组装和极性
1.微管的体外组装
⑴ a、B微管蛋白形成二聚体。 ⑵ 若干二聚体排列成纤维状结构，称原纤维。 ⑶ 13条原纤维聚合装配成微管。
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1.微管装配的特殊始发区域的影响 （微管组织中心：着丝点、中心体、 空间控制 基体等）。 2.微管的定向、延长和排列及与细胞 其它成分的连接等。
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四、微管的功能
1、参与细胞的支持：构成细胞的网状支架维持细 胞形态，固定和支持细胞器位置。 2、参与细胞的收缩与微足运动（吞噬）。 3、纤毛和鞭毛等细胞运动器官的基本结构成分。 4、参与细胞器的位移：如染色体。 5、参与细胞内物质运输(高尔基体分泌泡运输)。 6、参与信息传递。
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参 与 细 胞 内 物 质 运 输
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五、微管组成的细胞结构 1.中心粒 2.纤毛和鞭毛
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（一）中心粒的结构和组成
中心粒的结构 : 光镜：中心体:球状小颗粒。
中心球 中心体
中心粒
原生质 细胞核
结 构
纤毛小根 基体发出的微细原纤维，
尖端集中形成一圆锥形束，
止于细胞核的一侧。
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纤 毛 本 体
基 体
纤毛小根
（9 X 3 + 0）
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第二节 微丝
一、微丝的形态与组分
形态：是一类由蛋白纤维组成的实心纤维细 丝。直径 5-7nm，长短不一。 在细胞中，微丝可 成束、成网或纤维状分散分布。
+
-
踏 车
影响微管聚合的因素
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⑴微管蛋白的浓度； ⑵Mg2+和Ca2+浓度； ⑶温度； ⑷药物：秋水仙素，运动功能的细胞中比较发达。
化学成分
肌动蛋白 肌动蛋白结合蛋白
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肌动蛋白
单个分子呈球形——G--肌动蛋白； 相同G--肌动蛋白聚合成纤维状——称F肌动蛋白； 单个肌动蛋白具有极性，装配成的纤维组 成具有极性的微丝； 微丝：ATP、Ca2+及低浓度Na+ 、K+→ 解聚成球状肌动蛋白； Mg2+以及高浓度K+和 Na+的诱导下，球形肌动蛋白装配成纤维状肌 动蛋白。
电镜：圆柱状小体（中心粒）
双心体
Medical Cell Biology 中心粒小轮 （9 X 3 + 0）
（二）中心粒的功能
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1.组织形成鞭毛和纤毛并参与细胞的 有丝分裂——与微管蛋白的合成、 微管的聚合有关。
2.其上存在ATP酶与细胞能量代谢有 关——为细胞运动和染色体移动提供 能量。
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鞭毛与纤毛
（一）鞭毛和纤毛的形态与结构
鞭毛与纤毛是伸出细胞表面并能运动的特化结 构。
鞭毛与纤毛在来源和结构上基本相同，少而 长的叫鞭毛；多而短的叫纤毛。
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纤 毛
纤毛本体 由细胞表面向外伸出的细 柱状突起。
的 整
基
体
体 纤毛基部质膜下的圆筒状 结构。
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微管聚合蛋白（Tau蛋白）
增加微管装配的起始点和提高起始装配速度。 阿尔茨海默病AD，老年痴呆症，以不可逆进行 性记忆和认知功能丧失为主要临床症状。 病因： Tau蛋白的异常，失去和微管蛋白的结合 活性，导致正常的微管蛋白解聚，从而使正常的轴突 转运受损。
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3.与微管结合的有关分子
GTP、 Mg2+、长春花碱、秋水仙素
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二、微管种类
单管： 13条原纤维组成，细胞质中大部分微管 为单管
二联管：两根微管组成，分为A管、B管， A管B 管共用三根原纤维，主要构成鞭毛、纤毛。
三联管：由A、B、C三根微管组成，A与B、B与 C各共用三根纤维，共含33根原纤维，主要构 成中心粒。