细胞骨架ppt课件
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细胞骨架课件
2023
细胞骨架课件
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目录
• 细胞骨架的概述 • 微管在细胞中的角色 • 微丝在细胞中的角色 • 中间纤维在细胞中的角色 • 细胞骨架与疾病的关系 • 细胞骨架的研究方法
01
细胞骨架的概述
细胞骨架的定义
细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构，主要分为微管、微 丝和中间纤维三种类型。
细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输以及细胞形 态维持等方面发挥着重要作用。
微丝在细胞运动中的功能
细胞运动是生命活动中的另一个重要环节，微丝在细胞运动 中也起着关键作用。
微丝可以与细胞膜连接，通过改变微丝的排列和聚合状态， 影响细胞形状和运动方向，从而参与细胞分裂、细胞迁移和 细胞物质运输等过程。
04
中间纤维在细胞中的角色
中间纤维的结构
结构组成
中间纤维是由3条相同的多肽链形成的三 股螺旋结构，通过二硫键交联形成二聚体 ，再组装形成原纤维，进而形成中间纤维 。
VS
类型
中间纤维分为6种类型，包括Ⅰ型、Ⅱ型 、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型，每种类型都 有其特定的分布和功能。
中间纤维在细胞分化中的功能
维持细胞形态
中间纤维构成细胞骨架的主要 成分，与微管和微丝共同维持 细胞的形态和结构的稳定性。
参与细胞运动
中间纤维在细胞分裂、细胞生长 和细胞迁移中发挥重要作用，可 协助细胞运动。
抗癌药物靶点
许多抗癌药物通过影响细胞骨架的组装和功能发挥其抗癌作用，如紫杉醇类药物可以干扰微管的动态平衡。
细胞骨架与神经退行性疾病
要点一
神经元轴突运输
要点二
神经元突触可塑性
细胞骨架组成的轴突网络是神经元结 构和功能的基础，神经元轴突的运输 依赖于细胞骨架。
细胞骨架课件
contents
目录
• 细胞骨架的概述 • 微管在细胞中的角色 • 微丝在细胞中的角色 • 中间纤维在细胞中的角色 • 细胞骨架与疾病的关系 • 细胞骨架的研究方法
01
细胞骨架的概述
细胞骨架的定义
细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构，主要分为微管、微 丝和中间纤维三种类型。
细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输以及细胞形 态维持等方面发挥着重要作用。
微丝在细胞运动中的功能
细胞运动是生命活动中的另一个重要环节，微丝在细胞运动 中也起着关键作用。
微丝可以与细胞膜连接，通过改变微丝的排列和聚合状态， 影响细胞形状和运动方向，从而参与细胞分裂、细胞迁移和 细胞物质运输等过程。
04
中间纤维在细胞中的角色
中间纤维的结构
结构组成
中间纤维是由3条相同的多肽链形成的三 股螺旋结构，通过二硫键交联形成二聚体 ，再组装形成原纤维，进而形成中间纤维 。
VS
类型
中间纤维分为6种类型，包括Ⅰ型、Ⅱ型 、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型，每种类型都 有其特定的分布和功能。
中间纤维在细胞分化中的功能
维持细胞形态
中间纤维构成细胞骨架的主要 成分，与微管和微丝共同维持 细胞的形态和结构的稳定性。
参与细胞运动
中间纤维在细胞分裂、细胞生长 和细胞迁移中发挥重要作用，可 协助细胞运动。
抗癌药物靶点
许多抗癌药物通过影响细胞骨架的组装和功能发挥其抗癌作用，如紫杉醇类药物可以干扰微管的动态平衡。
细胞骨架与神经退行性疾病
要点一
神经元轴突运输
要点二
神经元突触可塑性
细胞骨架组成的轴突网络是神经元结 构和功能的基础，神经元轴突的运输 依赖于细胞骨架。
医学细胞生物学 细胞骨架精品PPT课件
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
交联蛋白
单体
单体成核
单体聚合
膜结合蛋白
解聚
纤维切割蛋白
（二）微丝组装
▪ 多数非肌肉细胞中，微丝是一种动态结构。 ▪ 组装过程： 1）成核期、生长期（延长期）、平衡期 2）成核作用发生在质膜上 3）微丝组装的动力来自ATP
成核期－延长期－稳定期
▪ 微丝组装的动态调节： ▪ ATP是调节微丝组装的主要因素
负端
正端
2）微丝 球形-肌动蛋白形成的聚合体，也称纤 维状-肌动蛋白(F-actin)。
指向端
秃端
2、肌动蛋白结合蛋白
▪ 1）肌肉细胞中： ▪ 原肌球蛋白（tropomyosin ，Tm） ▪ 肌球蛋白（myosin） ▪ 肌钙蛋白（troponin ，Tn）
2）非肌细胞中：
单体隔离蛋白
末端阻断蛋白
细胞骨架(cytoskeleton)
二、微丝
(microfilament MF)
（一）微丝的结构
▪ 结构：由肌动蛋白纤维组成的实心纤维
▪ 分布： ▪ 肌肉细胞中，肌细胞的收缩单位、稳定 ▪ 非肌肉细胞中，分布均散、不稳定
成分： 1、肌动蛋白(actin)：
1）单体为一个单链多肽、 哑铃形，称球形-肌动蛋 白（G-actin）。 有极性，含阳离子、 ATP（ADP）、肌球蛋白 的结合位点。
微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其 结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予 质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作 用。
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
交联蛋白
单体
单体成核
单体聚合
膜结合蛋白
解聚
纤维切割蛋白
（二）微丝组装
▪ 多数非肌肉细胞中，微丝是一种动态结构。 ▪ 组装过程： 1）成核期、生长期（延长期）、平衡期 2）成核作用发生在质膜上 3）微丝组装的动力来自ATP
成核期－延长期－稳定期
▪ 微丝组装的动态调节： ▪ ATP是调节微丝组装的主要因素
负端
正端
2）微丝 球形-肌动蛋白形成的聚合体，也称纤 维状-肌动蛋白(F-actin)。
指向端
秃端
2、肌动蛋白结合蛋白
▪ 1）肌肉细胞中： ▪ 原肌球蛋白（tropomyosin ，Tm） ▪ 肌球蛋白（myosin） ▪ 肌钙蛋白（troponin ，Tn）
2）非肌细胞中：
单体隔离蛋白
末端阻断蛋白
细胞骨架(cytoskeleton)
二、微丝
(microfilament MF)
（一）微丝的结构
▪ 结构：由肌动蛋白纤维组成的实心纤维
▪ 分布： ▪ 肌肉细胞中，肌细胞的收缩单位、稳定 ▪ 非肌肉细胞中，分布均散、不稳定
成分： 1、肌动蛋白(actin)：
1）单体为一个单链多肽、 哑铃形，称球形-肌动蛋 白（G-actin）。 有极性，含阳离子、 ATP（ADP）、肌球蛋白 的结合位点。
微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其 结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予 质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作 用。
9细胞骨架PPT课件
（三）微丝参与细胞分裂
收缩环（contractile ring）:由大量平行排列但具有 不同极性的微丝构成，具有收缩功能。
收缩环收紧的机制：肌动蛋白和肌球蛋白滑动。
（四）微丝参与肌肉收缩
粗肌丝——肌球蛋白（myosin）：约有13种。 两条重链和两对轻链组成，形似黄豆芽，有 极性。 重链：形成α超螺旋尾部和两个球形头部的
如此循环
（五）参与细胞内物质运输
如小鼠黑色素细胞中黑色素颗粒的运输依赖于 肌球蛋白。
（六）微丝与细胞内信号转导
微丝可作为某些信息传递的介质：
1.细胞外信号 及核纤层
膜下微丝
核膜
调控DNA的复制和转录。
2.核内的信息也能通过该途径传递到细胞膜。
第二节 微 管
微管（Microtubule, MT）普遍存在于真核细 胞的胞质中，分布于核周围，呈放射状向四 周扩散。
2. 微丝的结构：
微丝是由两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺 旋结构。
ATP、Mg2+ 及高Na+、K+
Ca2+及 低Na+、K+
电镜下显示微丝
二、微丝的装配
1. 成核期（nucleation phase) ：2-3个肌动蛋白单体组 成寡聚体，需要肌动蛋白相关蛋白Arp2/3复合物。
2. 生长期（growth phase）：肌动蛋白在核心两端聚 合，正端快，负端慢。
微丝解 聚蛋白
单体隔离蛋白 核核化化蛋蛋白白
纤维切断蛋白
单体隔离蛋白
单体聚合蛋白
单体聚合蛋白
四、微丝的功能
（一）构成细胞的支架，维持细胞形态
1.微丝参与细胞骨架的形成
2.构成细胞皮层（cell cortex）
《W10细胞骨架》课件
《W10细胞骨架》PPT课 件
细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的结构，起到维持细胞形态、细胞内分 子定位和细胞运动的重要作用。
什么是细胞骨架
细胞骨架是一种由蛋白质纤维组成的网状结构，分布于细胞内的胞质中。 • 三种细胞骨架组成：微丝、中间纤维和微管。 • 细胞骨架的组成决定了细胞的形态和结构。
细胞骨架的功能
细胞骨架在肌肉细胞中起到支撑 和收缩作用，实现肌肉的运动。
动态变化
细胞骨架结构能够动态改变，在 细胞的运动和形态变化中发挥关 键作用。
细胞骨架的研究进展
1
发现微丝
1950年代，细胞骨架的主要组成部分——微丝被发现。
2
中间纤维的发现
1960年代，中间纤维作为细胞骨架的另一种组成部分被发现。3Fra bibliotek微管的发现
1970年代，微管作为细胞骨架的第三种组成部分被发现。
细胞骨架的临床应用
1 细胞骨架与癌症
癌细胞的细胞骨架异常，研究细胞骨架有助于癌症治疗的发展。
2 细胞骨架与药物研发
细胞骨架的研究为药物研发提供了新的靶点和策略。
3 细胞骨架与细胞再生
细胞骨架研究有助于理解细胞再生和组织修复的机制。
总结和展望
细胞骨架是细胞的基础结构之一，其功能和研究进展对于理解生命活动和疾病治疗具有重要意义。 未来的研究将继续深入，为细胞骨架的应用和药物研发提供更多可能性。
支撑和维持形态
细胞骨架使细胞能够保持特 定的形状和结构，并对外部 力量起到支撑作用。
细胞内分子定位
细胞骨架通过连接蛋白质和 细胞内器官，帮助分子在细 胞内进行动态定位。
细胞运动
细胞骨架参与细胞的运动和 肌肉的收缩。
细胞骨架与细胞运动的关系
细胞骨架是细胞内由蛋白质纤维组成的结构，起到维持细胞形态、细胞内分 子定位和细胞运动的重要作用。
什么是细胞骨架
细胞骨架是一种由蛋白质纤维组成的网状结构，分布于细胞内的胞质中。 • 三种细胞骨架组成：微丝、中间纤维和微管。 • 细胞骨架的组成决定了细胞的形态和结构。
细胞骨架的功能
细胞骨架在肌肉细胞中起到支撑 和收缩作用，实现肌肉的运动。
动态变化
细胞骨架结构能够动态改变，在 细胞的运动和形态变化中发挥关 键作用。
细胞骨架的研究进展
1
发现微丝
1950年代，细胞骨架的主要组成部分——微丝被发现。
2
中间纤维的发现
1960年代，中间纤维作为细胞骨架的另一种组成部分被发现。3Fra bibliotek微管的发现
1970年代，微管作为细胞骨架的第三种组成部分被发现。
细胞骨架的临床应用
1 细胞骨架与癌症
癌细胞的细胞骨架异常，研究细胞骨架有助于癌症治疗的发展。
2 细胞骨架与药物研发
细胞骨架的研究为药物研发提供了新的靶点和策略。
3 细胞骨架与细胞再生
细胞骨架研究有助于理解细胞再生和组织修复的机制。
总结和展望
细胞骨架是细胞的基础结构之一，其功能和研究进展对于理解生命活动和疾病治疗具有重要意义。 未来的研究将继续深入，为细胞骨架的应用和药物研发提供更多可能性。
支撑和维持形态
细胞骨架使细胞能够保持特 定的形状和结构，并对外部 力量起到支撑作用。
细胞内分子定位
细胞骨架通过连接蛋白质和 细胞内器官，帮助分子在细 胞内进行动态定位。
细胞运动
细胞骨架参与细胞的运动和 肌肉的收缩。
细胞骨架与细胞运动的关系
《细胞生物学》细胞骨架护理课件
基因敲除或敲低
通过基因敲除或敲低技术，可以研究特定基因对微管的影 响，进一步了解微管的生理功能和调节机制。
微丝护理
03
微丝的组成
微丝是由肌动蛋白（Actin）聚 合形成的纤维状结构，是细胞骨
架的重要组成部分。
微丝具有极性，一端为正极，另 一端为负极，通常正极位于细胞
膜表面。
微丝可以形成多种结构，如应力 纤维、薄片状结构等，参与细胞 形态维持、运动、分裂等活动。
蛋白质合成的质量和效率，同时对异常中间纤维蛋白进行质量控制和降
解。
05
细胞骨架护理的应
用
医学领域的应用
诊断疾病
细胞骨架的异常变化可以 作为疾病诊断的标志物， 如癌症、神经退行性疾病 等。
药物筛选
利用细胞骨架作为靶点， 筛选能够影响细胞骨架的 药物，为新药研发提供思 路。
疾病治疗
通过调控细胞骨架，可以 治疗一些与细胞骨架相关 的疾病，如癌症和神经退 行性疾病。
04
中间纤维的组成
01
中间纤维是由蛋白质组成的细长 纤维，具有高度有序的结构。
02
中间纤维由多个蛋白质亚基以螺 旋形或管状形式聚合而成，具有 不同的亚基排列方式和聚合度。
中间纤维的特性
中间纤维具有高度的稳定性和抗拉伸性，能够承受细胞内外 的机械压力。
中间纤维在细胞中起到重要的支撑作用，维持细胞的形态和 结构的完整性。
中间纤维护理的方法
01
保持适宜的细胞内环境
中间纤维的稳定性受到细胞内环境的影响，如pH、离子浓度等，因此
需要维持适宜的细胞内环境。
02
避免机械损伤
中间纤维在细胞中起到支撑作用，因此需要避免机械损伤，如避免细胞
受到过度拉伸或压缩。
通过基因敲除或敲低技术，可以研究特定基因对微管的影 响，进一步了解微管的生理功能和调节机制。
微丝护理
03
微丝的组成
微丝是由肌动蛋白（Actin）聚 合形成的纤维状结构，是细胞骨
架的重要组成部分。
微丝具有极性，一端为正极，另 一端为负极，通常正极位于细胞
膜表面。
微丝可以形成多种结构，如应力 纤维、薄片状结构等，参与细胞 形态维持、运动、分裂等活动。
蛋白质合成的质量和效率，同时对异常中间纤维蛋白进行质量控制和降
解。
05
细胞骨架护理的应
用
医学领域的应用
诊断疾病
细胞骨架的异常变化可以 作为疾病诊断的标志物， 如癌症、神经退行性疾病 等。
药物筛选
利用细胞骨架作为靶点， 筛选能够影响细胞骨架的 药物，为新药研发提供思 路。
疾病治疗
通过调控细胞骨架，可以 治疗一些与细胞骨架相关 的疾病，如癌症和神经退 行性疾病。
04
中间纤维的组成
01
中间纤维是由蛋白质组成的细长 纤维，具有高度有序的结构。
02
中间纤维由多个蛋白质亚基以螺 旋形或管状形式聚合而成，具有 不同的亚基排列方式和聚合度。
中间纤维的特性
中间纤维具有高度的稳定性和抗拉伸性，能够承受细胞内外 的机械压力。
中间纤维在细胞中起到重要的支撑作用，维持细胞的形态和 结构的完整性。
中间纤维护理的方法
01
保持适宜的细胞内环境
中间纤维的稳定性受到细胞内环境的影响，如pH、离子浓度等，因此
需要维持适宜的细胞内环境。
02
避免机械损伤
中间纤维在细胞中起到支撑作用，因此需要避免机械损伤，如避免细胞
受到过度拉伸或压缩。
第7章细胞骨架ppt课件
可能决定了微管结构和功能的差异
微管功能 ➢ 维持细胞形态
用秋水仙素处理细胞破坏微管,导致细胞变圆。 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持
➢ 细胞内物质的运输 ➢ 细胞器的定位 ➢ 鞭毛(flagella)运动和纤毛(cilia)运动 ➢ 纺锤体与染色体运动
三、中间纤维
10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间, 故被命名为中间纤维（intermediate filament,IF) 。IF几乎分布于所有动物细 胞，往往形成一个网络结构，特别是在需 要承受机械压力的细胞中含量相当丰富,如 上皮细胞中。
动力蛋白臂的dynein水解ATP作功，使相邻的二联微管相互滑动。
过程：Байду номын сангаас
➢ ①两个单体 形成超螺旋 二聚体（角 蛋白为异二 聚体）；
➢ ②两个二聚 体反向平行 组装成四聚 体；
➢ ③四聚体组 成原纤维；
➢ ④8根原纤维 组成中间纤 维。
A current model of intermediate filament construction.
中间纤维蛋白单体呈纤维状
The domain organization of intermediate filament protein monomers. Most intermediate filament proteins share a similar rod domain that is usually about 310 amino acids long and forms an extended alpha helix. The amino-terminal and carboxylterminal domains are non-alpha-helical and vary greatly in size and sequence in different intermediate filaments.
微管功能 ➢ 维持细胞形态
用秋水仙素处理细胞破坏微管,导致细胞变圆。 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持
➢ 细胞内物质的运输 ➢ 细胞器的定位 ➢ 鞭毛(flagella)运动和纤毛(cilia)运动 ➢ 纺锤体与染色体运动
三、中间纤维
10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间, 故被命名为中间纤维（intermediate filament,IF) 。IF几乎分布于所有动物细 胞，往往形成一个网络结构，特别是在需 要承受机械压力的细胞中含量相当丰富,如 上皮细胞中。
动力蛋白臂的dynein水解ATP作功，使相邻的二联微管相互滑动。
过程：Байду номын сангаас
➢ ①两个单体 形成超螺旋 二聚体（角 蛋白为异二 聚体）；
➢ ②两个二聚 体反向平行 组装成四聚 体；
➢ ③四聚体组 成原纤维；
➢ ④8根原纤维 组成中间纤 维。
A current model of intermediate filament construction.
中间纤维蛋白单体呈纤维状
The domain organization of intermediate filament protein monomers. Most intermediate filament proteins share a similar rod domain that is usually about 310 amino acids long and forms an extended alpha helix. The amino-terminal and carboxylterminal domains are non-alpha-helical and vary greatly in size and sequence in different intermediate filaments.
13-14细胞骨架-PPT课件
• 化学组成：
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
球形肌动蛋白(G-actin)：哑
铃状
• α肌动蛋白：横纹肌，心肌与
血管
及肠壁平滑肌细
胞特有
• β肌动蛋白
• γ肌动蛋白 非肌细胞中
所有肌细胞与
•
微丝(microfilaments .MF)
• 组装（ATP供能）
几个聚合 核心结构 球形单体肌动蛋白
分子逐一地加到核心的二端
延长（有
极性）
B 微丝
(microfilament,MF)
C 中间纤维
(intermediate filament,IF)
A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)
真核细胞（80S）： 四种rRNA： 5SrRNA，5.8SrRNA，18SrRNA，28SrRNA 约82种蛋白质
不同核糖体在大小和化学成分上是不同的:
起解聚(结合到位点,改变构象不能聚合)。
微管组装的过程
• 成核期（延迟期）：和微管蛋白聚 合成短的寡聚体，核心形成。
微管组装的过程
• 成核期（延迟期）：和微管蛋白聚 合成短的寡聚体，核心形成。
• 聚合期（延长期）：微管蛋白聚合速度 大于解聚速度，为微管延长。
微管组装的过程
• 成核期（延迟期）：和微管蛋白聚 合成短的寡聚体，核心形成。
微丝组装的过程
• 成核期（延迟期）：G肌动蛋白先形成 核心，再形成F肌动蛋白。
• 生长期： F肌动蛋白聚合速度大于解聚 速度，为微丝延长。
【PPT课件】第八章 细胞骨架
纤毛、鞭毛和基体
基体
结构比较
Centriole： “9+0” pattern
cilia and flagella： “9+2” pattern
28
例：神经元轴突运输的类型及运输模式
色素颗粒的运输
微管的结构异常与疾病
24
在早老性痴呆患者（阿尔茨海默病）的脑神经元
内，tau蛋白的过磷酸化使其很容易从微管上解离
下来形成神经原纤维缠结。
25
微管依赖性马达蛋白 （motor protein）
驱动蛋白（kinesin）
通过结合和水解ATP， 向着微管（+）极运输 小泡。
动力蛋白（ dynein ）
深绿：微管 浅兰：内质网 黄色：高尔基体
上图：内质网抗体染色 下图：微管抗体染色
上图：高尔基抗体染色 下图：微管抗体染色
containing -tubulin
The centrosome is the major MTOC of animal cells
影响微管组装的特异性药物
秋水仙素(colchicine) 阻断微管蛋白组 装成微管，可破坏纺锤体结构。
紫杉醇(taxol)、重水(D2O)能促进微管
的装配,并使已形成的微管稳定。但这
第八章
细胞骨架
（Cytoskeleton）
红色荧光显示微丝、绿色显示微管、蓝色显示细胞核
概 述
细胞骨架（Cytoskeleton） 是真核细胞中的蛋白质纤维网架体 系，它对于维持细胞的形状、细胞的运 动、细胞内的物质运输、染色体的分离 和细胞的分裂起着重要的作用。
细胞骨架由以下组分构成
细胞骨架课件
γ-微管蛋白
γ-微管蛋白
γ-微管蛋白环状复合物 （the γ-tubulin ring complex，γTuRC）
组织形成微管，并使微管的负端稳定。
微管的存在形式： 单管（质膜下） 二联管（鞭毛和纤毛） 三联管（中心粒和基体）
基体
纤毛微管
中心体 细胞核
胞质 微管
• Microtubules are polarized polymers.
细胞的各种形态
中 性 粒 细
红 细 胞
胞
精 卵 细 胞
神
成纤维细胞
经
细
胞
与膜直接相关的细胞特性和行为：
细胞连接
细胞分裂
细胞黏附和迁移 膜表面微细结构
微管、微丝、中间丝三种 蛋白纤维构成的网络结构, 充满整个细胞质空间。
动态有序 参与细胞很多重
要的生命活动
Organizing the cell: the Cytoskeleton
第一节 微管（microtubule）
Microtubules are long,hollow cylinders made of the protein tubulin. With an outer diameter of 25 nm, they are much more rigid than actin filaments. Microtubules are long and straight and typically have one end attached to a single microtubule organizing center(MTOC) called a centrosome.
– The plus end is crowned by β-tubulin and assembles faster. The minus end is crowned by α-tubulin and assembles slower.
细胞骨架 PPT课件
2 微丝的装配
三个actin聚集成一个核心 随后actin分子向核心两端加合
第九章 细胞骨架
第一节 微丝 一 微丝的组成和装配
微丝极性
微丝具极性，肌动蛋白单体加到（+）极 的速度比加到（-）极的速度快十倍。
第九章 细胞骨架
第一节 微丝 一 微丝的组成和装配
Treadmilling
ATP-肌动蛋白浓度影响组装速度。当处于临界浓 度时，ATP-actin可能继续在（+）端添加、而在 （-）端分离，表现出一种“踏车”现象。
步行模型 水解一个ATP hand over hand 行走16nm 讨论5 驱动蛋白在微管上 是怎样行走的？ “尺蠖”模型 水解一个ATP inchworm 行走8nm
第九章 细胞骨架
第二节 微管
五 微管的功能
动力蛋白
构成 两条相同的重链 种类繁多的轻链 结合蛋白
作用 推动染色体分离 驱动鞭毛运动 向微管（−）极运输小泡
动力蛋白臂
疾病
第九章 细胞骨架
第二节 微管
五 微管的功能
4 纺锤体与染色体运动
C 形成纺锤体，在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。 纺锤体是一 种微管构成
的动态结构， 其作用是在 分裂细胞中 牵引染色体 到达分裂极。
染色体运动机制
+ + + + + 染色体 动力蛋白 动粒 双极驱动蛋白四聚体 − + + + + + + + − + + + +
核化蛋白nucleatingprotein单体隐蔽蛋白monomersequesteringprotein封端蛋白endblockingprotein单体聚合蛋白monomerpolymerizingprotein微丝解聚蛋白actinfilamentdepolymerizingprotein交联蛋白crosslinkingprotein纤维切断蛋白filamentseveringprotein膜结合蛋白membranebindingprotein封端加帽交联封端加帽交联单体隔离微丝结合蛋白作用方式单体膜结合解聚切断成束长纤维成核成束蛋白将肌动蛋白纤丝交联成平行的一排成一束结构联成平行的一排成一束结构三微丝的功能形成细胞皮层形成应力纤维形成细胞皮层形成应力纤维细胞伪足形成与迁移运动物理功能强度韧性固定维持形状物理功能强度韧性固定维持形状细胞伪足形成与迁移运动形成微绒毛胞质分裂环肌细胞收缩运动物质运输顶体反应细胞器运动生物学功能细胞各种运动有关形成微绒毛胞质分裂环肌细胞收缩运动物质运输顶体反应细胞器运动生物学功能细胞各种运动有关第九章细胞骨架第一节微丝二微丝结合蛋白1形成细胞皮层cellcortex细胞内大部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区域由微丝结合蛋白交联形成细胞内大部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区域由微丝结合蛋白交联形成凝胶状三维网络结构称为细胞皮层
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细胞骨架 (Cytoskeleton)
—Bertha
1
细胞骨架
●细胞骨架的概述 ●细胞骨架的组成
2
第一节 细胞骨架的概述
◆细胞骨架概念
细胞骨架是指存在于真核细胞的细胞质中的蛋白 纤维网架结构体系
◆有狭义和广义两种涵义
在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维。 在细胞核中存在核骨架-核纤层体系。核骨架、
排列形式，MF相互交错排列。
19
（六）微丝的功能
◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度 ◆肌肉收缩(muscle contraction) ◆微绒毛(microvillus) ◆应力纤维(stress fiber) ◆与细胞质运动和细胞移动有关 ◆参与胞质分裂
20
1、维持细胞形态，赋予质膜机械强度 微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下， 和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞 形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物 红细胞膜骨架的作用。
运动。 作为产生力的装置，将细胞从一个地方移至到
另一个地方。 作为锚定mRNA并促进其翻译成多肽的位点。 作为细胞分裂的必要组分。
5
第二节 细胞骨架的组成
●微管 （microtubules,MT） ●微丝 (microfilament, MF) ● 中间纤维 ( intermediate filament,IF)
近年来认为微丝是由一条肌动蛋白单体链形成的螺旋， 每个肌动蛋白单体周围都有四个亚基，呈上、下及两侧排 列。
12
(三）微丝的组装及动力学特性
◆MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白 单体具有极性，装配时呈头尾相接，故微丝具
有极性，既正极与负极之别。装配可分为成 核反应、纤维的延长和稳定期3个阶段。
6
在上皮细胞与神经元中， 微管起物质运输、细胞 结构的组织作用；
在分裂细胞中，微管是 有丝分裂纺锤体的主要 结构成分，是染色体的 分离及向两极移动所必 需的。
中间丝为细胞核提供结 构支撑，并可将相邻的 细胞连成一体。
微丝是微绒毛的支撑结 构，也是神经元生长链 伸长和细胞分裂过程中 胞质分裂环收缩的主要 运动装置，并是细胞皮 层结构的组织者。 细胞骨架的基本类型与主要功能示7 意图
核纤层与中间纤维在结构上相互连接,贯穿于 细胞核和细胞质的网架体系。
3
细胞 骨架
狭义: 细胞质骨架
广义
细胞核骨架 细胞质骨架 细胞膜骨架 细胞外基质
微丝 微管 中间纤维
4
◆细胞骨架主要功能的概述
作为动态的支架，提供结构支撑以决定细胞形 状和抵抗细胞变形。
作为在细胞内定位各种细胞器的内部框架。 作为高速公路网指导物质与细胞和细胞移动有关
◆细胞质运动
胞质环流 穿梭运动
◆细胞移动
变形运动 变皱膜运动 形态发生运动
22
3、微绒毛 (microvillus)
◆成分 轴心微丝束不含肌球蛋白、原肌球蛋白和
α辅肌动蛋白因而无收缩功能
◆功能 是肠上皮细胞的指状突起，用以增加肠 上皮细胞表面积，以利于营养的快速吸收。
23
4、应力纤维（stress fiber）
8
细胞核骨架
●核基质(Nuclear Matrix)
●染色体骨架
●核纤层(Nuclear Lamina)
9
二、微丝(microfilament, MF)
● 微丝的概念 ● 成分与形态结构 ● 微丝的装配 ● 微丝特异性药物 ● 微丝结合蛋白 ● 微丝的功能
10
（一）微丝的概念
又称肌动蛋白纤维(actin filament), 是指真核 细胞中由肌动蛋白(actin)单体组成的直径为 7nm的骨架纤维。在细胞内与几乎所有形式的 运动相关。
微丝结合蛋白 微丝结合蛋白将微丝组织成以下三种主要形式
18
·Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发
现于微绒毛与丝状伪足。
·Contractile bundle: MF反向平行排列，主要
发现于应力纤维和有丝分裂收缩环。
·Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝
◆微丝的极性 有裂口的一端是负端：缓慢增长端 无裂口的一端是正端：快速增长端。
13
◆微丝的组装过程
第一阶段：成核反应 形成至少2-3个肌动蛋白单体组成的寡俱体。
第二阶段：纤维的延长 肌动蛋白单体与ATP结合
14
◆ 微丝的组装的动力学特性
体外实验表明，组装时，（肌动蛋白-ATP亚基）正 极比负极快；去组装时， （肌动蛋白-ADP亚基）负极 比正极快。由于肌动蛋白-ATP亚基在微丝正端尤先添 加，而肌动蛋白-ADP亚基在微丝负极尤先失去，从而 表现为踏车行为。
体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于 F-actin结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度 之间的关系。
MF动态变化与细胞生理功能变化相适应。在体内, 有些微丝是永久性的结构, 有些微丝是暂时性的结构。
15
（四）微丝特异性药物
◆细胞松弛素(cytochalasins)：可以切断微丝,并结合 在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合,因而导致微丝解聚。 ◆鬼笔环肽(philloidin)：(毒蕈 Amanita phallodies 产生的 双环杆肽)与微丝侧面结合,使微丝稳定抑制MF解聚。 ◆影响微丝装配动态性的药物对细胞都有毒害，说明 微丝功能的发挥依赖于微丝与肌动蛋白单体库间的动 态平衡。这种动态平衡受actin单体浓度和微丝结合蛋 白的影响。
肌动蛋白单位
图示 肌动蛋白丝的分子结构
11
（二）成分与形态结构
◆成 分
肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分,外观呈哑铃状, 这 种actin又叫球形肌动蛋白（G-actin）。
◆形态结构
由球形肌动蛋白(G-actin),聚合形成的多聚体链，因 此微丝又称为纤维形肌动蛋白（F-actin）,在电镜下微丝 是双股螺旋的形式组成的纤维，两股肌动蛋白丝是同方向 的。
16
（五）微丝结合蛋白
◆微丝网络 微丝 微丝结合蛋白
◆微丝结合蛋白对肌动蛋白组装的调节 可溶性肌动蛋白的存在状态 微丝结合蛋白的种类及其存在状态
17
（五）微丝结合蛋白
◆微丝结合蛋白类型
actin单体结合蛋白
这些小分子蛋白与actin单体结合，阻止其添加到 微丝末端，当细胞需要单体时才释放，主要用于actin 装配的调节，如proflin等。
—Bertha
1
细胞骨架
●细胞骨架的概述 ●细胞骨架的组成
2
第一节 细胞骨架的概述
◆细胞骨架概念
细胞骨架是指存在于真核细胞的细胞质中的蛋白 纤维网架结构体系
◆有狭义和广义两种涵义
在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维。 在细胞核中存在核骨架-核纤层体系。核骨架、
排列形式，MF相互交错排列。
19
（六）微丝的功能
◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度 ◆肌肉收缩(muscle contraction) ◆微绒毛(microvillus) ◆应力纤维(stress fiber) ◆与细胞质运动和细胞移动有关 ◆参与胞质分裂
20
1、维持细胞形态，赋予质膜机械强度 微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下， 和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞 形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物 红细胞膜骨架的作用。
运动。 作为产生力的装置，将细胞从一个地方移至到
另一个地方。 作为锚定mRNA并促进其翻译成多肽的位点。 作为细胞分裂的必要组分。
5
第二节 细胞骨架的组成
●微管 （microtubules,MT） ●微丝 (microfilament, MF) ● 中间纤维 ( intermediate filament,IF)
近年来认为微丝是由一条肌动蛋白单体链形成的螺旋， 每个肌动蛋白单体周围都有四个亚基，呈上、下及两侧排 列。
12
(三）微丝的组装及动力学特性
◆MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白 单体具有极性，装配时呈头尾相接，故微丝具
有极性，既正极与负极之别。装配可分为成 核反应、纤维的延长和稳定期3个阶段。
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在上皮细胞与神经元中， 微管起物质运输、细胞 结构的组织作用；
在分裂细胞中，微管是 有丝分裂纺锤体的主要 结构成分，是染色体的 分离及向两极移动所必 需的。
中间丝为细胞核提供结 构支撑，并可将相邻的 细胞连成一体。
微丝是微绒毛的支撑结 构，也是神经元生长链 伸长和细胞分裂过程中 胞质分裂环收缩的主要 运动装置，并是细胞皮 层结构的组织者。 细胞骨架的基本类型与主要功能示7 意图
核纤层与中间纤维在结构上相互连接,贯穿于 细胞核和细胞质的网架体系。
3
细胞 骨架
狭义: 细胞质骨架
广义
细胞核骨架 细胞质骨架 细胞膜骨架 细胞外基质
微丝 微管 中间纤维
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◆细胞骨架主要功能的概述
作为动态的支架，提供结构支撑以决定细胞形 状和抵抗细胞变形。
作为在细胞内定位各种细胞器的内部框架。 作为高速公路网指导物质与细胞和细胞移动有关
◆细胞质运动
胞质环流 穿梭运动
◆细胞移动
变形运动 变皱膜运动 形态发生运动
22
3、微绒毛 (microvillus)
◆成分 轴心微丝束不含肌球蛋白、原肌球蛋白和
α辅肌动蛋白因而无收缩功能
◆功能 是肠上皮细胞的指状突起，用以增加肠 上皮细胞表面积，以利于营养的快速吸收。
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4、应力纤维（stress fiber）
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细胞核骨架
●核基质(Nuclear Matrix)
●染色体骨架
●核纤层(Nuclear Lamina)
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二、微丝(microfilament, MF)
● 微丝的概念 ● 成分与形态结构 ● 微丝的装配 ● 微丝特异性药物 ● 微丝结合蛋白 ● 微丝的功能
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（一）微丝的概念
又称肌动蛋白纤维(actin filament), 是指真核 细胞中由肌动蛋白(actin)单体组成的直径为 7nm的骨架纤维。在细胞内与几乎所有形式的 运动相关。
微丝结合蛋白 微丝结合蛋白将微丝组织成以下三种主要形式
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·Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发
现于微绒毛与丝状伪足。
·Contractile bundle: MF反向平行排列，主要
发现于应力纤维和有丝分裂收缩环。
·Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝
◆微丝的极性 有裂口的一端是负端：缓慢增长端 无裂口的一端是正端：快速增长端。
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◆微丝的组装过程
第一阶段：成核反应 形成至少2-3个肌动蛋白单体组成的寡俱体。
第二阶段：纤维的延长 肌动蛋白单体与ATP结合
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◆ 微丝的组装的动力学特性
体外实验表明，组装时，（肌动蛋白-ATP亚基）正 极比负极快；去组装时， （肌动蛋白-ADP亚基）负极 比正极快。由于肌动蛋白-ATP亚基在微丝正端尤先添 加，而肌动蛋白-ADP亚基在微丝负极尤先失去，从而 表现为踏车行为。
体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于 F-actin结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度 之间的关系。
MF动态变化与细胞生理功能变化相适应。在体内, 有些微丝是永久性的结构, 有些微丝是暂时性的结构。
15
（四）微丝特异性药物
◆细胞松弛素(cytochalasins)：可以切断微丝,并结合 在微丝正极阻抑肌动蛋白聚合,因而导致微丝解聚。 ◆鬼笔环肽(philloidin)：(毒蕈 Amanita phallodies 产生的 双环杆肽)与微丝侧面结合,使微丝稳定抑制MF解聚。 ◆影响微丝装配动态性的药物对细胞都有毒害，说明 微丝功能的发挥依赖于微丝与肌动蛋白单体库间的动 态平衡。这种动态平衡受actin单体浓度和微丝结合蛋 白的影响。
肌动蛋白单位
图示 肌动蛋白丝的分子结构
11
（二）成分与形态结构
◆成 分
肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分,外观呈哑铃状, 这 种actin又叫球形肌动蛋白（G-actin）。
◆形态结构
由球形肌动蛋白(G-actin),聚合形成的多聚体链，因 此微丝又称为纤维形肌动蛋白（F-actin）,在电镜下微丝 是双股螺旋的形式组成的纤维，两股肌动蛋白丝是同方向 的。
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（五）微丝结合蛋白
◆微丝网络 微丝 微丝结合蛋白
◆微丝结合蛋白对肌动蛋白组装的调节 可溶性肌动蛋白的存在状态 微丝结合蛋白的种类及其存在状态
17
（五）微丝结合蛋白
◆微丝结合蛋白类型
actin单体结合蛋白
这些小分子蛋白与actin单体结合，阻止其添加到 微丝末端，当细胞需要单体时才释放，主要用于actin 装配的调节，如proflin等。