[细胞生物学]细胞骨架

胞阻断在M期
53
微管蛋白异二聚体有两个秋水仙素结合位点： 高亲和和低亲和结合位点。
秋水仙素高浓度时，可结 合到游离的微管蛋白二聚 体两个结合位点，降低其 结合到微管末端的亲和力 而阻止微管聚合。 秋水仙素低浓度时，可结 合到游离的微管蛋白二聚 体高亲和力的位点上，二 聚体结合到微管两端，可 阻止其他二聚体的加入与 丢失。
22
中心体
A.间期微管
B
B. 中期微管（纺 锤体）
23
中心粒
24
中心粒的形态结构
中心粒是中空的短圆柱状结构，成对存在且 相互垂直排列。
由九组三联管环列而成，倾斜排列。 中心粒周围充满电子密度高的基质，含有γ 微管蛋白。
25
26
MTOC
微管组织中心（microtubule organizing center, MTOC）：微管聚合从特异性
38
微管结合蛋白（MAPs）
至少有12种稳定微 管的MAP。 一部分嵌入微管 其余部分从微管的 表面伸出，呈须状， 大部分沿着微管侧 面分布而不是在末 端
39
微管结合蛋白
驱动蛋白和动力蛋白
40
鞭毛（动力蛋白）
41
MAP主要功能
• 调节微管的特异性、提高稳定性 • 介导细胞内沿微管的物质运输 • 微管结合蛋白决定微管蛋白二聚体形成 胞质中的动态单微管 鞭毛轴丝中稳定的成组的微管
装配过程:成核(nucleation)、延伸(elongation) 、
稳定状态(steady state)。
1、成核期（Nucleation phase)
– 限速过程，又称延迟期。 二聚体（不稳定） 三聚体（核心形成）
73
ATP-actin 和ADP-actin
ATP-actin易于聚合，ATP-actin浓度与其聚合速度 成正比，聚合到微丝上后水解为ADP-actin，ADPactin易于从微丝上解聚下来。
15
微管的主要构成成分
微管蛋白在进化上非常保守，但在不同物 种中的功能差别大 微管蛋白与GTP结合及水解
-微管蛋白结合一个GTP，不发生水解
-微管蛋白结合一个GTP, 发生水解，影
响微管的组装
16
α- 和β-微管蛋白二聚体结构模式图
17
二、微管结构
所有二聚体的方向相 同， 微管蛋白朝向 正极，形成原纤维 （protofilament)
74
生长期（Growth phase)
2、ATP-actin浓度高时，微丝两端都加 ATP-actin， 正极-聚合快，负极-聚合慢，这样在正极ATPactin聚合的速度大于水解成ADP-actin的速度， 形成ATP帽。负极-聚合慢，不形成ATP帽。这样 微丝延长。
75
动态平衡（ steady state ）
5
Three types of filaments: Microtubules Microfilaments Intermediate Filaments
6
二、细胞骨架主要成分分布特点
微管主要分布在核周围，并呈放射状向胞 质四周扩散；微丝主要分布于细胞膜内侧； 中等纤维分布于整个细胞。
7
8
三、细胞骨架的功能
微管亚单位（原纤维） 纵向单列重复排列形 成
18
单管：微管管壁由 13条原纤维包围而 成。
纤毛、鞭毛 中心粒、基体
19
纤毛、鞭毛和基体
20
纤毛、鞭毛和基体
21பைடு நூலகம்
中心体
中心体：是动物细胞中决定微管形 成的一种细胞器，包括中心粒和中 心球；在细胞分裂间期，位于细胞 核的附近，在分裂期，位于细胞的 两极。
微管
细 胞 骨 中等纤维 架 微丝
核糖体
内质网
广义上包括细胞核骨架、细胞质骨架、 细胞膜骨架、细胞外基质
4
一、细胞骨架主要成分
在真核细胞中由微管(Microtubule, MT)、微丝(Microfilament, MF) 和 中等纤维(Intermediate filament,
IF)以及功能各异的结合蛋白质组成。
4)随着GTP-微管蛋白的消耗，其浓度下降， 使GTP-微管蛋白在末端聚合的速度下降， 当其聚合速度〈 GTP水解速度时，其GTP帽不断下降，以至最后消失，暴露出GDP微管蛋白,迅速解聚而缩短，表现出动 力学不稳定性。
组装和去组装之间存在临界浓度，（+)端组装， （-）端发生去组装。正极装配使微管延伸速 度等于负极去装配使微管缩短的速度，处于 动态平衡，形成一种“踏车现象”
的核心形成位点开始，主要是中心体、
鞭毛和纤毛的基体等，提供了细胞内
微管组装的核心，称为微管组织中心。
27
MTOC
MTOC处微管蛋白以环状的γ球蛋 白复合体为模板核化，负端附着于 MTOC上开始生长，延长或缩短发 生在正端。
28
29
微管分布特点
-- 为真核细胞中重要的细胞骨架成分 -- 呈中空的管状，在不同的细胞中具有相同 的形态，大多数呈放射状分布； -- 微管的正极朝向外围，负极锚定到微管组织 中心 胞质微管组织中心是中心粒 鞭毛和纤毛的微管组织中心是基体 --微管为一种动态的结构，具有组装和去组装
3、β-淀粉样蛋白(β-amylod，Aβ)假说 ：Aβ蛋白AD患者 脑组织内老年斑的主要组成成分 ，Aβ的生成与清除失 衡是导致神经元变性和痴呆的起始事件 。寡聚体Aβ具 有神经毒性 。Down综合征患者因体内多一个β淀粉样 前体蛋白(amyloid precursor protein ，APP)基因， APP基因定位于21q21，在早年就出现Aβ沉积斑块， 也从侧面证明了该假说
1、Tau蛋白假说：认为过度磷酸化的Tau蛋白影响了神
经骨架微管蛋白的稳定性，从而导致神经原纤维缠结形 成，进而破坏了神经元及突触的正常功能，导致递质运 输减少，突触丧失。
60
2 、胆碱能学说 ：AD患者海马和新皮质及脑脊液中的
ACh的合成、释放、摄取等功能下降，胆碱乙酰转移 酶(ChTA)显著减少，乙酰胆碱酯酶(AChE)活性下降
（ actin ）组成，呈双股螺旋状，直径为7nm的骨 架纤维，主要分布在细胞质膜内侧。
37nm
66
微丝 (Microfilament，MF)
一、组成成分——肌动蛋白 二、微丝结构与组装 三、微丝结合蛋白 四、微丝的功能 五、药物对微丝的影响
67
一、肌动蛋白 (actin)
为微丝的基本组成成分 分类：α-、β-和γ-肌 动蛋白
32
-tubulin Polymerize Head to tail Proto- (×13) Microdimer fibers tubule -tubulin

2 1
3 4

5
＋
13


12 6 11 7
10
9 8
13
微管复习题
1、微管在体外组装的过程? 2、解释微管踏车现象
3、微管在细胞内如何组装的？
4、简述微管的功能？
14
一、微管的主要构成成分
微管蛋白（tubulin）是微管组装的基本单 位， -微管蛋白和 -微管蛋白形成异二 聚体。-微管蛋白（-tubulin）和 -微 管蛋白（ -tubulin）以及少量微管结合 蛋白（microtubule associated protein, MAP）形成的柱状多聚体。
Chapter 8 cytoskeleton
细胞骨架
1
学习目的
1、掌握微管、微丝和中等纤维的结构 和组装 2、熟悉微管、微丝和中等纤维的功能 3、了解细胞骨架与医学的关系
2
学习内容
概 述
微 管
微 丝
中 等 纤 维
3
概
述
线粒体
细胞骨架(cytoskeleton)：是由位于细胞质、 细胞核的蛋白质纤维组成的网架系统。
微管的极性
1）构成微管壁的和 -微管蛋白异二 聚体方向一致，因此 多聚体具有极性。 2）两端的组装速度 不同。
37
四、微管结合蛋白(Microtubule associated proteins, MAPs)
定义 一类可与微管结合并与微管蛋白共同组成 微管系统的蛋白。 绿色显示为轴突中脱磷 酸化的tau蛋白。 橘黄色显示为胞体和树 突中的MAP-2蛋白
间可以相互转换。
70
二、微丝的结构
两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构， 直径约7nm，螺距为37nm。
71
肌动蛋白与微丝均有极性
肌动蛋白分子具有极性，有氨基和羧基的暴露一端为正端 （plus end），另一端则为负端（minus end）。
装配时呈头尾相连，故微丝也有极性。
72
三、微丝的组装
3、ATP-actin浓度下降到一定的临界值，在 正极聚合速度下降，仍在延长。而在负极聚 合速度更慢，小于水解成ADP-actin的速度， ADP-actin暴露，负极解聚，并且负极解聚速 度等于正极聚合速度，微丝长度不变。
54
七、微管与医学
55
原发性纤毛运动障碍（PCD)
纤毛超微结构具有特异的、先天的遗传 缺陷导致的，为常染色体隐性基因遗传 病。
临床表现：鼻窦炎、支气管炎、内脏反 位、精子无运动。 病因：动位蛋白缺乏或异常
56
57
阿尔茨海默病（AD）
58
59
阿尔茨海默病（AD）
阿尔茨海默病是一种进行性发展的致死性神经退行性 疾病。 临床表现：认知和记忆功能不断恶化，日常生活能力 进行性减退，并有各种神经精神症状和行为障碍。 病因：
维持细胞形态; 与细胞运动、物质 运输、信息传递、细胞分裂和细胞分 化等生命活动密切相关。 细胞骨架在形态结构上与其他细