第六章细胞骨架与细胞运输第六章细胞骨架和细胞运动(2学
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细胞骨架与细胞运动
参与细胞分裂和细胞运动
细胞骨架在细胞分裂中的作用：参与细胞分裂的各个阶段，如纺锤体形成、染色体分离等。
细胞骨架与细胞分裂和细胞运动的关系：细胞骨架通过与细胞膜、细胞核等细胞器相互作用，调控细胞的分裂和运动。
细胞骨架在细胞分裂和细胞运动中的研究进展：科学家已经发现了许多参与细胞骨架调控的蛋白质和信号通路，为治疗相关疾病提供了新的思路。
细胞骨架与细胞运动的实例
6
精子鞭毛的摆动与受精过程
精子鞭毛的结构特点
精子鞭毛摆动与受精的关系
精子鞭毛摆动在生殖过程中的作用
精子鞭毛摆动的过程
白血病细胞的转移与扩散
白血病细胞通过细胞骨架的调控，实现在体内的转移和扩散
白血病细胞通过细胞骨架的调控，实现在血管中的迁移和穿透
细胞骨架的异常会导致白血病细胞的迁移和穿透能力增强
应用：研究细胞迁移、肿瘤转移、免疫应答等生物学过程
特点：定向、持续性、可逆性
群体迁移
定义：细胞群体从一个位置移动到另一个位置
特点：细胞之间相互协作，形成有序的迁移模式
机制：细胞与细胞之间的黏附和分离，以及细胞骨架的调控
应用：在伤口愈合、胚胎发育和癌症转移等过程中具有重要作用
细胞骨架与细胞运动的关系
细胞骨架与细胞运动
汇报人：XX
目录
01
添加目录项标题
02
细胞骨架的组成
03
细胞骨架的功能
04
细胞运动的形式
05
细胞骨架与细胞运动的关系
06
细胞骨架与细胞运动的实例
添加章节标题
1
细胞骨架的组成
2
微管
微管是细胞骨架的重要组成部分
微管由蛋白质组成，具有弹性和可塑性
细胞骨架在细胞分裂中的作用：参与细胞分裂的各个阶段，如纺锤体形成、染色体分离等。
细胞骨架与细胞分裂和细胞运动的关系：细胞骨架通过与细胞膜、细胞核等细胞器相互作用，调控细胞的分裂和运动。
细胞骨架在细胞分裂和细胞运动中的研究进展：科学家已经发现了许多参与细胞骨架调控的蛋白质和信号通路，为治疗相关疾病提供了新的思路。
细胞骨架与细胞运动的实例
6
精子鞭毛的摆动与受精过程
精子鞭毛的结构特点
精子鞭毛摆动与受精的关系
精子鞭毛摆动在生殖过程中的作用
精子鞭毛摆动的过程
白血病细胞的转移与扩散
白血病细胞通过细胞骨架的调控，实现在体内的转移和扩散
白血病细胞通过细胞骨架的调控，实现在血管中的迁移和穿透
细胞骨架的异常会导致白血病细胞的迁移和穿透能力增强
应用：研究细胞迁移、肿瘤转移、免疫应答等生物学过程
特点：定向、持续性、可逆性
群体迁移
定义：细胞群体从一个位置移动到另一个位置
特点：细胞之间相互协作，形成有序的迁移模式
机制：细胞与细胞之间的黏附和分离，以及细胞骨架的调控
应用：在伤口愈合、胚胎发育和癌症转移等过程中具有重要作用
细胞骨架与细胞运动的关系
细胞骨架与细胞运动
汇报人：XX
目录
01
添加目录项标题
02
细胞骨架的组成
03
细胞骨架的功能
04
细胞运动的形式
05
细胞骨架与细胞运动的关系
06
细胞骨架与细胞运动的实例
添加章节标题
1
细胞骨架的组成
2
微管
微管是细胞骨架的重要组成部分
微管由蛋白质组成，具有弹性和可塑性
第六章 细胞骨架与细胞运动(辛华)
结构稳定大多数情况下形成布满在细胞质中的网络中间丝的蛋白质分子复杂不同来源的组织细胞表达不同类型的中间丝蛋白是三类骨架纤中化学成分最复杂的一种分为6种主要类型见教材中间丝蛋白的主要类型表中间纤维蛋白是长的线性蛋白由头部杆状区和尾部三部分组成各种中间丝蛋白之间的区别主要取决于头尾部的长度和氨基酸顺序intermediatefilamentassociatedproteinifap是一类在结构和功能上与中间丝有密切联系但其本身不是中间丝结构组分的蛋白
第六章 细胞骨架与细胞运动 cytoskeleton and cell motility
内容
概述 第一节 微 管 第二节 微 丝 第三节 中间源自 第四节 细胞骨架与疾病概 述
一、细胞骨架的概念
细胞骨架(cytoskeleton) 是指真核细胞中与保持细胞 细胞骨架 形态结构和细胞运动有关的纤维网络，包括微管、微 丝和中间丝 。 微管（microtubule）25nm 细胞骨架 微丝 (microfilament) 5～7nm 中间丝 (intermediate）10nm
四、中间丝的组装
五、中间丝的功能
（一）参与构成细胞完整的支撑网架系统 构成细胞完整的支撑网架系统，还与细胞核的形态 支持和定位、相邻细胞之间、细胞与基膜之间连接 结构的形成，
（二）为细胞提供机械强度支持
（三）参与细胞的分化 1.不同类型的 I F 严格地分布在不同类型的细胞中， 具有组织细胞的特异性。 2.发育不同阶段的细胞，会表达不同类型的中间纤维， 是细胞分化的标志。 （四）参与细胞内信息传递 中间纤维与DNA复制、转录和 mRNA的运输有 关，胞质mRNA锚定于中间纤维，可能对其在细 胞内的定位及是否翻译起重要作用。
（四）作用于微管的特异性药物 秋水仙素：抑制微管的组装 紫衫酚：阻止微管的去组装，增强微管稳定性
第六章 细胞骨架与细胞运动 cytoskeleton and cell motility
内容
概述 第一节 微 管 第二节 微 丝 第三节 中间源自 第四节 细胞骨架与疾病概 述
一、细胞骨架的概念
细胞骨架(cytoskeleton) 是指真核细胞中与保持细胞 细胞骨架 形态结构和细胞运动有关的纤维网络，包括微管、微 丝和中间丝 。 微管（microtubule）25nm 细胞骨架 微丝 (microfilament) 5～7nm 中间丝 (intermediate）10nm
四、中间丝的组装
五、中间丝的功能
（一）参与构成细胞完整的支撑网架系统 构成细胞完整的支撑网架系统，还与细胞核的形态 支持和定位、相邻细胞之间、细胞与基膜之间连接 结构的形成，
（二）为细胞提供机械强度支持
（三）参与细胞的分化 1.不同类型的 I F 严格地分布在不同类型的细胞中， 具有组织细胞的特异性。 2.发育不同阶段的细胞，会表达不同类型的中间纤维， 是细胞分化的标志。 （四）参与细胞内信息传递 中间纤维与DNA复制、转录和 mRNA的运输有 关，胞质mRNA锚定于中间纤维，可能对其在细 胞内的定位及是否翻译起重要作用。
（四）作用于微管的特异性药物 秋水仙素：抑制微管的组装 紫衫酚：阻止微管的去组装，增强微管稳定性
细胞骨架与细胞运动
细胞骨架与细胞运动细胞骨架是细胞内一种动态的构造，由微丝、微管和中间纤维组成。
它在维持细胞形态、参与细胞分裂、细胞内物质的运输以及细胞运动等方面起着重要的作用。
本文将详细探讨细胞骨架与细胞运动的关系及其机制。
一、微丝（微纤丝）与细胞运动微丝是由肌动蛋白组成的细胞骨架的一种形式，直径约为7纳米。
它在细胞内充当细胞骨架的支架，对细胞形态维持具有重要作用。
而且，在细胞运动过程中，微丝也发挥着重要的作用。
首先，微丝在细胞分裂中起到关键作用。
在有丝分裂过程中，微丝通过与运动蛋白的相互作用，参与了染色体的分离和定位，进而推动细胞的分裂。
此外，在无丝分裂中，微丝也参与了细胞膜的收缩和细胞质的分裂过程。
其次，微丝在细胞内物质运输中起到桥梁作用。
细胞内的许多物质需要通过微丝的导向运输到达目的地。
通过微丝与运动蛋白（如肌动蛋白）的相互作用，细胞内物质的运输可以在细胞膜下、细胞质内等区域进行。
最后，微丝参与细胞的运动过程。
细胞运动可以分为两种类型：细胞迁移和细胞运动。
在细胞迁移中，微丝特别重要。
它通过细胞前缘的伸长和收缩，推动细胞向特定方向运动。
在细胞运动中，微丝通过与运动蛋白的结合，使细胞形成伪足并向前蠕动。
二、微管与细胞运动微管通常由α-和β-微管蛋白两种亚基组成，直径约为25纳米。
与微丝一样，微管也参与了多个细胞过程，尤其是细胞运动。
首先，微管在细胞分裂中起到了重要作用。
在有丝分裂过程中，微管通过与中心体的相互作用，且由于微管的动态可塑性和极性有区别的特点，推动染色体的分离和排列，最终实现细胞分裂。
在无丝分裂中，微管也参与了细胞膜的收缩和分离。
其次，微管在细胞内物质运输过程中起到了关键作用。
携带运输囊泡的微管通过与运动蛋白（如动力蛋白）的相互作用，使物质能够沿着微管方向进行快速运输。
特别是在神经元等特化细胞中，微管的功能尤为重要。
最后，微管也参与了细胞的运动过程。
细胞中的纤毛和鞭毛都是由微管构成的，通过微管的伸长和收缩来实现纤毛和鞭毛的摆动。
细胞骨架与细胞运动
6.微管参与细胞内信号转导。
小结：微管
化学组成及结构：由微管蛋白α、β构成的中空管状结构， γ微管蛋白位于微管组织中心。
形式：单管、二联管及三联管； 微管组装的特点：动态不稳定性； 影响微管组装的因素：微管蛋白浓度、GTP、阳离子、
pH值、温度及药物等； 细胞内微管组装：以微管组织中心为起始点；中心粒、纤
精子头端启动微丝组装，形成顶体刺突完成受精。
7.微丝参与细胞信号传递：
细胞外的某些信号分子与细胞膜上的受体结合，可触发 膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内激酶变化的 信号转导过程。 主要参与Rho蛋白家族有关的信号转导。Rho信号通路 通过微丝调节细胞黏附和细胞运动，其活性异常往往与 细胞癌变有关。
（三）细胞骨架与遗传性疾病
人类不动纤毛综合征 、 遗传性皮肤病单纯性大疱性 表皮松解症 等。
小结
细胞骨架的定义、种类； 各类细胞骨架的化学组成、结构特点、装配特
点及影响装配的因素； 各类细胞骨架在细胞内的存在形式； 各类细胞骨架的功能，有何联系与区别？
四、细胞骨架异常与疾病
（一）细胞骨架与肿瘤
1.肿瘤细胞内细胞骨架结构的破坏和解聚 ，无序紊乱排列 造成细胞形态异常有关。 2.根据中间纤维分布具有组织特异性的特点，用作临床肿瘤 病理诊断工具 。
（二）细胞骨架与神经系统疾病
如帕金森病、 阿尔茨海默病 、肌萎缩性侧索硬化症 、 幼稚性脊柱肌肉萎缩症 等都与神经丝蛋白的异常表达与 异常修饰有关。
3.中间纤维参与细胞分化。
❖不同类型的中间纤维蛋白严格地分布在不同类型的细胞中，具有组织 细胞的特异性。 ❖发育不同阶段的细胞，会表达不同类型的中间丝蛋白，是细胞分化的 标志。（可用于鉴定干细胞、细胞分化研究、及鉴别肿瘤细胞来源）
第六章细胞骨架与细胞运动
中间丝的主要功能： （一）构成细胞完整的支撑网架系统； （二）为细胞提供机械强度支持； （三）参与细胞的分化； （四）参与细胞内信息传递。
细胞骨架的结构和功能异常与许多疾病发 生有关。 在恶性肿瘤细胞中，常可发现有细胞骨架 的破坏和微管的解聚。 老年痴呆患者神经元中可见微管聚集缺陷。 纤毛、鞭毛结构中动力蛋白的缺陷可使气 管上皮组织纤毛运动麻痹、精子尾部鞭毛 不能运动，导致慢性气管炎和男性不育等。
β-微管蛋白的正极端组装较快，α-微管蛋白 的负极端则组装较慢，一定条件下可能会出现 一端延长而另一端缩短的现象，此称踏车现象 (tread milling)。
体外组装时，有两个因素决定微管的稳定性，即游离 微管蛋白的浓度和GTP水解成GDP的速度，微管末端微管 蛋白GTP和GDP结合状态决定了末端的结构，而末端的结 构决定了微管的组装和去组装。
肌动蛋白在细胞内以两种形式存在：一种是游离 状态的单体，称为球状肌动蛋白(globular actin, G-actin)，另一种是纤维状肌动蛋白多聚体，称为 纤丝状肌动蛋白(filamentous actin, F-actin)。
肌动蛋白结合蛋白(actin-binding protein), 以 不同的方式与肌动蛋白相结合，严格地调控着微 丝的组织与行为，形成了多种不同的亚细胞结构， 执行不同的功能。
中间丝的组装与微管、微丝相比更为复杂，可分为四步： 1、两个中间丝蛋白分子形成螺旋状二聚体；2、两个二聚 体组装成四聚体，这可能是中间丝的最小单位；3、四聚 体首尾相连组成原纤维；4、8条原纤维侧向聚合组成中间 丝。
中间丝蛋白的磷酸化作用 是中间丝动态调节最常见 的调节方式，在有丝分裂 前期，磷酸化导致中间丝 网络解体，分裂结束后， 去磷酸化又使得中间丝蛋 白重新参与中间丝网络的 组装。
第六章细胞骨架与细胞运输-第六章细胞骨架和细胞运动(2学
形态结构 成分
核骨架不象胞质骨架那样由非常专一的蛋白成分组成,核骨架的成分 比较复杂,主要成分是核骨架蛋白及核骨架结合蛋白,并含有少量RNA。
核骨架结合序列
DNA序列中的核骨架结合序列(matrix associated region, MAR) DNA通过与核骨架蛋白的结合，将DNA放射环锚定在核骨架上； 核骨架结合序列作为许多功能性基因调控蛋白的结合位点。
应力纤维(stress fiber)：
在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成 应力纤维,具有收缩功能。
参与胞质分裂：
收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是 肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。
肌肉收缩(muscle contraction)
7
肌肉收缩(muscle contraction)
12
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,说明微管对 维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持, 微管亦起关键作用。
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
纤毛与鞭毛的结构 纤毛运动机制
纺锤体与染色体运动
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
装配
微丝特异性药物：
细胞松弛素(cytochalasins)和鬼笔环肽(philloidin
微丝结合蛋白
微丝功能
4
装配
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。 体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为 正 极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于 G-actin 在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。 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。
核骨架不象胞质骨架那样由非常专一的蛋白成分组成,核骨架的成分 比较复杂,主要成分是核骨架蛋白及核骨架结合蛋白,并含有少量RNA。
核骨架结合序列
DNA序列中的核骨架结合序列(matrix associated region, MAR) DNA通过与核骨架蛋白的结合，将DNA放射环锚定在核骨架上； 核骨架结合序列作为许多功能性基因调控蛋白的结合位点。
应力纤维(stress fiber)：
在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成 应力纤维,具有收缩功能。
参与胞质分裂：
收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是 肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。
肌肉收缩(muscle contraction)
7
肌肉收缩(muscle contraction)
12
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,说明微管对 维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持, 微管亦起关键作用。
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
纤毛与鞭毛的结构 纤毛运动机制
纺锤体与染色体运动
44
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51
52
53
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57
装配
微丝特异性药物：
细胞松弛素(cytochalasins)和鬼笔环肽(philloidin
微丝结合蛋白
微丝功能
4
装配
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。 体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为 正 极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于 G-actin 在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。 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。
第六章 细胞骨架与细胞运动
一.微管的形态结构与化学组成
微管的形态结构
中空的圆柱状结构，横断面 上看：它是由13根原纤维呈 纵向平行排列而成。
微 管 横 断 面
1 13 12 11 10 7 9 8 2 3 4 5 6 5-9nm
15nm 24-26nm
微管的化学组成
——微管蛋白
(55KD 450aa) (55KD 550aa)
在细胞中起控制微丝的形成、交联、盖帽和 截断的作用，并可移动细胞中的微丝。
六 . 微丝的功能
（一）构成细胞的支架，维持细胞的形态
（二）作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩
（三）参与细胞分裂 （四）参与细胞运动 （五）参与细胞内物质运输
（六）参与细胞内信号转导
（ 一 ） 构 成 细 胞 的 支 架 ， 维 持 细 胞 形 态 结 构
直径介与微管与微丝之间， 故得名中间纤维（IF） 10nm。IF结构稳定：既不受 秋水仙素也不受细胞松弛B 素影响，并且也没有极性。
一.中间纤维的化学组成
------中间纤维蛋白
中间纤维蛋白的类型和分布
顺序类型
I II
名
称
分子量(kD) 多肽数
40-64 52-68 15 15
组
织 分
布
空间控制
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）。
2.微管的定向、延长和排列及与细胞其它成分的连 接等。
影响微管聚合与解聚的因素
1、温度：温度超过20℃有利于组装，低于4℃引起分解。 2、药物：秋水仙素和长春花碱引起分解，紫杉酚促进组装。 3、离子：Ca2+低时促进组装，高时引起分解。
（二）作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩
【细胞生物学】细胞骨架和细胞运动共86页文档
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
6、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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裂 （六）微管参与细胞内信号传导
（一）微管构成细胞内的网状支架，支持和 维持细胞的形态
以细胞核（黄）为中心呈辐射排列的微管（红）
（二）微管参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成
中 心 体 结 构 模 型
鞭毛轴丝结构
纤 毛 运 动
（三）微管参与细胞内物质运输
动 力 蛋 白
Dynein
+→-
驱 动 蛋 白
存在位点：微管两端 功 能：防止微管解聚 作用过程：微管生长速度快时，为GTP帽
微管生长速度慢时，为GDP帽 ❖ 正端： 具有GTP帽，添加速度大于GTP水解 ❖ 负端： 具有GDP帽，添加速度小于GTP水解
微管组装——踏车运动
（三）微管的体内装配
❖ 核心：γ微管蛋白 ❖ γ微管蛋白帽：稳定在负端
细胞骨架与细胞的运动
第一节 微管 第二节 微丝 第三节 中间纤维 第四节 细胞的运动 第五节 细胞骨架与疾病
第一节 微 管
一、微管蛋白与微管的结构
组成分子：α、β-微管蛋白异二聚体 γ微管蛋白
存在形式： ❖ 单 管：由13根原纤维组成 ❖ 二联管：A管13根原纤维、B管10根原纤维
分布于纤毛杆部、鞭毛杆部 ❖ 三联管：A管13根原纤维、B管和C管10根
构成：G-肌动蛋白单体形成双股螺旋 链多聚体
直径：5~8nm 极性：
正端——生长快 负端——生长慢
二、微丝结合蛋白及其功能
❖ 非肌细胞 单体隔离蛋白、交联蛋白、末端阻断 蛋白、纤维切割蛋白、肌动蛋白纤维 解聚蛋白、膜结合蛋白
❖ 肌细胞 肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白
发光的肌动蛋白微丝
培养的上皮细胞中的应力纤维 微丝（红）；微管（绿）
二、中间纤维的装配和调节
（一）微管构成细胞内的网状支架，支持和 维持细胞的形态
以细胞核（黄）为中心呈辐射排列的微管（红）
（二）微管参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成
中 心 体 结 构 模 型
鞭毛轴丝结构
纤 毛 运 动
（三）微管参与细胞内物质运输
动 力 蛋 白
Dynein
+→-
驱 动 蛋 白
存在位点：微管两端 功 能：防止微管解聚 作用过程：微管生长速度快时，为GTP帽
微管生长速度慢时，为GDP帽 ❖ 正端： 具有GTP帽，添加速度大于GTP水解 ❖ 负端： 具有GDP帽，添加速度小于GTP水解
微管组装——踏车运动
（三）微管的体内装配
❖ 核心：γ微管蛋白 ❖ γ微管蛋白帽：稳定在负端
细胞骨架与细胞的运动
第一节 微管 第二节 微丝 第三节 中间纤维 第四节 细胞的运动 第五节 细胞骨架与疾病
第一节 微 管
一、微管蛋白与微管的结构
组成分子：α、β-微管蛋白异二聚体 γ微管蛋白
存在形式： ❖ 单 管：由13根原纤维组成 ❖ 二联管：A管13根原纤维、B管10根原纤维
分布于纤毛杆部、鞭毛杆部 ❖ 三联管：A管13根原纤维、B管和C管10根
构成：G-肌动蛋白单体形成双股螺旋 链多聚体
直径：5~8nm 极性：
正端——生长快 负端——生长慢
二、微丝结合蛋白及其功能
❖ 非肌细胞 单体隔离蛋白、交联蛋白、末端阻断 蛋白、纤维切割蛋白、肌动蛋白纤维 解聚蛋白、膜结合蛋白
❖ 肌细胞 肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白
发光的肌动蛋白微丝
培养的上皮细胞中的应力纤维 微丝（红）；微管（绿）
二、中间纤维的装配和调节
生物学中的细胞骨架与细胞运动
生物学中的细胞骨架与细胞运动细胞是生物体最基本的结构单位，具有各种各样的功能。
在细胞内部，细胞骨架是支撑和维持细胞形态的重要组成部分，并参与细胞的运动过程。
本文将介绍细胞骨架的结构和功能，并探讨其在细胞运动中的作用。
一、细胞骨架的结构细胞骨架由微丝、中间丝和微管三种结构组成。
微丝是由肌动蛋白蛋白链聚合而成的薄丝状结构，长度约为5-10纳米。
中间丝是由多种类型的中间丝蛋白组成的中等直径结构，长度约为8-12纳米。
微管是由α-和β- 场宾蛋白组成的管状结构，直径约为25纳米。
二、细胞骨架的功能1. 细胞形态维持：细胞骨架通过结构的支撑和形态的稳定性，使细胞获得特定的形态。
细胞骨架的重要组成部分微丝和中间丝可以通过对细胞膜的收缩或伸长而改变细胞形状。
2. 细胞内运输：细胞骨架参与细胞内物质的运输。
微管作为细胞内物质的导管，能够通过动力蛋白的驱动将细胞器、蛋白质和其他物质快速运送到目标位置。
微丝和中间丝也可以通过与驱动蛋白的相互作用来参与细胞内运输。
3. 细胞分裂：细胞骨架在细胞分裂过程中起到重要的作用。
微管能够形成纺锤体，参与染色体的分离；微丝和中间丝则参与细胞膜的收缩和胞质的分离。
三、细胞运动与细胞骨架细胞运动指的是细胞在细胞骨架的参与下，通过改变形态或移动细胞结构实现的运动过程。
细胞运动的主要方式包括细胞内运动、细胞外运动和细胞迁移。
1. 细胞内运动：在细胞内部，细胞骨架通过与驱动蛋白的相互作用，使细胞器和蛋白质在细胞内快速运动。
这种运动能够有效地调控细胞内物质的分布，维持细胞内环境的稳定性。
2. 细胞外运动：细胞外运动指的是细胞通过改变形态或合作运动来产生细胞级别的运动。
微丝和中间丝的动态重组和收缩使细胞能够改变外形、伸展和收缩，从而实现细胞外运动。
3. 细胞迁移：细胞迁移是细胞通过细胞骨架的参与，在细胞膜的推动下向目标方向移动的过程。
细胞迁移在胚胎发育、组织再生和免疫响应等过程中起着关键作用。
细胞骨架与细胞的运动71页PPT
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
细胞经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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• Motor proteins
• 胞质中微管motor protein分为两大类：
l 驱动蛋白(kinesin):通常朝微管的正极方向运动 l 动力蛋白(cytoplasmic dynein)：朝微管的负极运动
• 神经元轴突运输 • 色素颗粒的运输
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
三、中间纤维（intermediate filament,IF)
• 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。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。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。
• 中间纤维的装配 • 中间纤维的成分与分布：
• 在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成 应力纤维,具有收缩功能。
• 参与胞质分裂：
• 收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是 肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。
• 肌肉收缩(muscle contraction)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
肌肉收缩(muscle contraction)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
一、核基质(Nuclear Matrix)
• 核骨架：
• 狭义：指核内以纤维蛋白成分为主的纤维网架体系。 • 广义：包括核基质、核纤层和核孔复合体。
• 形态结构 • 成分
• 核骨架不象胞质骨架那样由非常专一的蛋白成分组成,核骨架的成分 比较复杂,主要成分是核骨架蛋白及核骨架结合蛋白,并含有少量RNA。
架纤维。
• 成分：
l 肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分，外观呈哑铃状, 这 种actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为Factin。
• 装配
• 微丝特异性药物：
l 细胞松弛素(cytochalasins)和鬼笔环肽(philloidin
• 微丝结合蛋白
• 微丝功能
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
• 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
• 纤毛与鞭毛的结构 • 纤毛运动机制
• 纺锤体与染色体运动
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
细胞内物质的运输
• 真核细胞内部是高度区域化的体系, 细胞中合成的物质、一 些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞 骨架体系中的微管及其Motor protein有关。
• 装配：
•α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体,αβ二聚体先形成环状核心,经过侧 面增加二聚体而扩展为螺旋带,αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维 (protofilament)。当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。
•所有的微管都有确定的极性；微管装配是一个动态不稳定过程。
• 微管特异性药物：
微管结合蛋白 (Microtubule Associated Protein, MAP)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
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,说明微管对 维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持, 微管亦起关键作用。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
功能
• 核骨架与DNA复制：核骨架是DNA复制的空间支架。 • 核骨架与基因表达
• 大量研究工作表明真核细胞中RNA的转录和加工均与核骨 架有关。具有转录活性的基因是结合在核骨架上的; RNA 聚合酶在核骨架上具有结合位点。
• 核骨架与染色体构建
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
• 肌肉可看作一种特别富含细胞骨架的效力非常高的 能量转换器，它直接将化学能转变为机械能。
• 肌肉的细微结构(以骨骼肌为例)
• 肌小节的组成 • 肌肉收缩系统中的有关蛋白 • 肌肉收缩的滑动模型
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
肌肉收缩系统中的有关蛋白
• ①肌球蛋白(myosin)： • 其头部具ATP酶活力,沿微丝从负极到正极进行运动。主 要分布于肌细胞，有两个球形头部结构域(具有ATPase活 性)和尾部链,多个Myosin尾部相互缠绕，形成myosin filament,即粗肌丝。
装配
• 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。
• 体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为 正 极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于 G-actin 在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
微丝功能
• 维持细胞形态，赋予质膜机械强度 • 细胞运动：成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关 • 微绒毛(microvillus)：
• 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。
• 应力纤维(stress fiber)：
表10-1：微Байду номын сангаас结合蛋白
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
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二、染色体骨架
• 染色体骨架/放射环模型
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三、核纤层(Nuclear Lamina)
• 核纤层分布与形态结构
• 位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络。 • 切面呈片层，整体呈球状网络。
• 成分——核纤层蛋白(Lamin)A、B、C
• 核纤层在细胞周期中的变化
内装配后，细胞中几乎不存在IF单体。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
中间纤维分类与分布
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
中间纤维的功能
• 增强细胞抗机械压力的能力 • 角蛋白纤维参与桥粒的形成和维持 • 结蛋白纤维是肌肉Z盘的重要结构组分，对于维持
肌肉细胞的收缩装置起重要作用 • 参与传递细胞内机械的或分子的信息 • 中间纤维与mRNA的运输有关
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二．微 管（Microtubules）
• 微管结构与组成：
•主要成分为微管蛋白（tubulin），分为两种：α微管蛋白和β微管蛋白，二 者组成异二聚体。异二聚体是构成微管的基本亚单位。微管可装配成单管, 二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中)。
•秋水仙素(colchicine) 和紫杉酚(taxol)
• 微管组织中心(MTOC)
• 微管结合蛋白(MAP)
• 微管功能
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微管组织中心(MTOC)
• 概念：
• 微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处称 为微管组织中心(microtubule organizing center, MTOC)。
• 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。
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微丝结合蛋白
• 整个骨架系统结构和功能在很大程度上受到不同的细胞骨架 结合蛋白的调节。 • actin单体结合蛋白 • 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： l Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发 现于微绒毛 与丝状伪足。 l 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。 l Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝 排列形 式，MF相互交错排列。
• ②原肌球蛋白(tropomyosin, Tm)： • 由两条平行的多肽链形成α-螺旋构型,位于肌动蛋白螺 旋沟内,结合于细丝, 调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结 合。
• ③肌钙蛋白 (Troponin, Tn)：
• 为复合物，包括三个亚基：TnC(Ca2+敏感性蛋白) 能特异与Ca2+结合; TnT(与原肌球蛋白结合); TnI(抑制肌球蛋白ATPase活性)
• A型核纤层蛋白在组装核纤层时通过蛋白水解失去C端。核膜崩解, 核 纤层解聚时, A型核纤层蛋白以可溶性单体形式弥散到胞质中。
• B型核纤层蛋白则与核膜小泡保持结合状态,当核膜重现时,在染色体周 围重装配, 形成子细胞的核纤层。
• 功能 ：为核膜及染色质提供了结构支架
• 胞质中微管motor protein分为两大类：
l 驱动蛋白(kinesin):通常朝微管的正极方向运动 l 动力蛋白(cytoplasmic dynein)：朝微管的负极运动
• 神经元轴突运输 • 色素颗粒的运输
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三、中间纤维（intermediate filament,IF)
• 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。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。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。
• 中间纤维的装配 • 中间纤维的成分与分布：
• 在形成粘合斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成 应力纤维,具有收缩功能。
• 参与胞质分裂：
• 收缩环由大量反向平行排列的微丝组成，其收缩机制是 肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动。
• 肌肉收缩(muscle contraction)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
肌肉收缩(muscle contraction)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
一、核基质(Nuclear Matrix)
• 核骨架：
• 狭义：指核内以纤维蛋白成分为主的纤维网架体系。 • 广义：包括核基质、核纤层和核孔复合体。
• 形态结构 • 成分
• 核骨架不象胞质骨架那样由非常专一的蛋白成分组成,核骨架的成分 比较复杂,主要成分是核骨架蛋白及核骨架结合蛋白,并含有少量RNA。
架纤维。
• 成分：
l 肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分，外观呈哑铃状, 这 种actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为Factin。
• 装配
• 微丝特异性药物：
l 细胞松弛素(cytochalasins)和鬼笔环肽(philloidin
• 微丝结合蛋白
• 微丝功能
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
• 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
• 纤毛与鞭毛的结构 • 纤毛运动机制
• 纺锤体与染色体运动
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
细胞内物质的运输
• 真核细胞内部是高度区域化的体系, 细胞中合成的物质、一 些细胞器等必须经过细胞内运输过程。这种运输过程与细胞 骨架体系中的微管及其Motor protein有关。
• 装配：
•α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚体,αβ二聚体先形成环状核心,经过侧 面增加二聚体而扩展为螺旋带,αβ二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维 (protofilament)。当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。
•所有的微管都有确定的极性；微管装配是一个动态不稳定过程。
• 微管特异性药物：
微管结合蛋白 (Microtubule Associated Protein, MAP)
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
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,说明微管对 维持细胞的不对称形状是重要的。对于细胞突起部分,如 纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持, 微管亦起关键作用。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
功能
• 核骨架与DNA复制：核骨架是DNA复制的空间支架。 • 核骨架与基因表达
• 大量研究工作表明真核细胞中RNA的转录和加工均与核骨 架有关。具有转录活性的基因是结合在核骨架上的; RNA 聚合酶在核骨架上具有结合位点。
• 核骨架与染色体构建
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
• 肌肉可看作一种特别富含细胞骨架的效力非常高的 能量转换器，它直接将化学能转变为机械能。
• 肌肉的细微结构(以骨骼肌为例)
• 肌小节的组成 • 肌肉收缩系统中的有关蛋白 • 肌肉收缩的滑动模型
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
肌肉收缩系统中的有关蛋白
• ①肌球蛋白(myosin)： • 其头部具ATP酶活力,沿微丝从负极到正极进行运动。主 要分布于肌细胞，有两个球形头部结构域(具有ATPase活 性)和尾部链,多个Myosin尾部相互缠绕，形成myosin filament,即粗肌丝。
装配
• 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。
• 体外实验表明，MF正极与负极都能生长，生长快的一端为 正 极，慢的一端为负极；去装配时，负极比正极快。由于 G-actin 在正极端装配，负极去装配，从而表现为踏车行为。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
微丝功能
• 维持细胞形态，赋予质膜机械强度 • 细胞运动：成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关 • 微绒毛(microvillus)：
• 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。
• 应力纤维(stress fiber)：
表10-1：微Байду номын сангаас结合蛋白
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
二、染色体骨架
• 染色体骨架/放射环模型
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
三、核纤层(Nuclear Lamina)
• 核纤层分布与形态结构
• 位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络。 • 切面呈片层，整体呈球状网络。
• 成分——核纤层蛋白(Lamin)A、B、C
• 核纤层在细胞周期中的变化
内装配后，细胞中几乎不存在IF单体。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
中间纤维分类与分布
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
中间纤维的功能
• 增强细胞抗机械压力的能力 • 角蛋白纤维参与桥粒的形成和维持 • 结蛋白纤维是肌肉Z盘的重要结构组分，对于维持
肌肉细胞的收缩装置起重要作用 • 参与传递细胞内机械的或分子的信息 • 中间纤维与mRNA的运输有关
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
二．微 管（Microtubules）
• 微管结构与组成：
•主要成分为微管蛋白（tubulin），分为两种：α微管蛋白和β微管蛋白，二 者组成异二聚体。异二聚体是构成微管的基本亚单位。微管可装配成单管, 二联管(纤毛和鞭毛中),三联管(中心粒和基体中)。
•秋水仙素(colchicine) 和紫杉酚(taxol)
• 微管组织中心(MTOC)
• 微管结合蛋白(MAP)
• 微管功能
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
微管组织中心(MTOC)
• 概念：
• 微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的发生处称 为微管组织中心(microtubule organizing center, MTOC)。
• 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。
第六章细胞骨架与细胞运输第六章细 胞骨架和细胞运动(2学
微丝结合蛋白
• 整个骨架系统结构和功能在很大程度上受到不同的细胞骨架 结合蛋白的调节。 • actin单体结合蛋白 • 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： l Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发 现于微绒毛 与丝状伪足。 l 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。 l Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝 排列形 式，MF相互交错排列。
• ②原肌球蛋白(tropomyosin, Tm)： • 由两条平行的多肽链形成α-螺旋构型,位于肌动蛋白螺 旋沟内,结合于细丝, 调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结 合。
• ③肌钙蛋白 (Troponin, Tn)：
• 为复合物，包括三个亚基：TnC(Ca2+敏感性蛋白) 能特异与Ca2+结合; TnT(与原肌球蛋白结合); TnI(抑制肌球蛋白ATPase活性)
• A型核纤层蛋白在组装核纤层时通过蛋白水解失去C端。核膜崩解, 核 纤层解聚时, A型核纤层蛋白以可溶性单体形式弥散到胞质中。
• B型核纤层蛋白则与核膜小泡保持结合状态,当核膜重现时,在染色体周 围重装配, 形成子细胞的核纤层。
• 功能 ：为核膜及染色质提供了结构支架