教学ppt第八章 细胞骨架

—— 有极性的动态构造
大多情况下：动态结构
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（2）微丝的化学成分
肌动蛋白、微丝结合蛋白
1、 肌动蛋白（actin）
——微丝基本单位。 河蚌状，有ATP、ADP、 钙镁结合位；分子有极性 （正极、负极）；


球形肌动蛋白（G-actin）
纤维状肌动蛋白（F-actin ）
G-பைடு நூலகம்ctin 按相同方式头尾相连 → 肌动蛋白丝 。
前3种存在神经C； MAP-4存在广泛

MAP能在微管间形成横桥，使微管成束； Tau蛋白 ——加速管蛋白聚合；横向连接微管成束。
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微管结合蛋白（MAP）结构

MAP含2个结构域： 碱性的结合微管域 酸性的向外突出域
突出部分可以横桥的 方式与质膜、中间丝 或其它微管相连。
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2. 微管的组装（体外、体内）
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（2）微管的存在形式
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三种微管的特点
单管：构成纺锤丝等。
对低温、Ca2＋、秋水 仙素敏感，易解聚；
双联管：构成纤毛和鞭
毛。对低温、Ca2＋和 秋水仙素稳定； 基体。对低温、Ca2＋ 和秋水仙素稳定；
三联管：构成中心粒和
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（3）微管的化学组成
微管蛋白、微管结合蛋白
微管蛋白（tubulin）
MTOC
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（4）微管敏感的药物
秋水仙素
*秋水仙素（colchicine） *长春新碱（vincristine）
能结合管蛋白，阻断微管 的组装，破坏纺锤体结构。
*紫杉醇（紫杉酚）
促进微管装配，并使已形 成的微管稳定。 问题：在临床上有何用途？
紫杉醇
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2. 微丝形态结构与组成
（1）微丝的超微结构
肌球蛋白
（myosin）
*收缩蛋白，属马达蛋白，
可利用ATP产生机械能。 有十几种。
* 肌球蛋白II量大，约 占肌细胞蛋白50%， 含6条肽链（2H链4L链） 形似豆芽。 头部有actin结合位。 具ATP酶活性。 多对尾尾相连，再聚合 成束——粗肌丝。
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肌球蛋白分子结构
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肌原纤维：肌动蛋白-肌球蛋白
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原肌球蛋白、肌钙蛋白
原肌球蛋白：2条肽链
缠绕成的α螺旋。 位于Factin 的螺旋沟内， 一 个覆盖7个G-actin，附 着一个肌钙蛋白。 T、I。C可与4个钙离子 结合；T对原肌球高亲和； I抑制肌球的ATP酶活性， 并抑制肌动与肌球头部的 接触。
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肌钙蛋白：3亚基：C、
原肌球蛋白、肌钙蛋白 与肌动蛋白的关系
微管蛋白 通过聚合 or 解聚 使微管组 装or去组 装。
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（1） 微管的体外组装
• 二聚体在2个GTP、适量 Mg2+ 、37℃时聚合。 • GTP为聚合供能。 • 秋水仙素、Ca2+、0℃等 促微管解聚。 α管蛋白结合的GTP稳定 β管蛋白结合的GTP可转变 为GDP。
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微管的装配过程：
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(2) 非肌细胞微丝结合蛋白
发现40余种，功能多样，辅助微丝的装配与功能。
封端蛋白 交联蛋白
单体隔离蛋白
膜结合蛋白
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微丝 ——肌动蛋白纤维
肌球蛋白
肌肉收缩系统 中的有关蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白
微丝结合 蛋白
肌球蛋白 非肌肉系统中的 原肌球蛋白 有关蛋白 α 辅肌动蛋白 单体隔离蛋白 交联蛋白 膜结合蛋白
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第二节 细胞质骨架的功能
1. 微管的功能与细胞运动 2. 微丝的功能与细胞运动
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1. 微管的功能
维持细胞形态与细胞器的定位； 物质运输与信息传递； 纺锤体形成与染色体运动； 鞭毛纤毛的形成与运动（自学）； 中心粒的形成（自学）；

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1、细胞形态维持与细胞器定位
*微管的刚性对细胞形态有 支撑作用。用秋水仙素处 理细胞，细胞将变圆。 *细胞突起（纤毛、鞭毛、 轴突）形成与维持。 *巨噬细胞活动时，微管使 伪足形成（秋水仙素可以 阻止）。
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微丝支持微绒毛
小肠上皮细胞—— 1000个微绒毛。
平行排列的肌动蛋白纤维+微丝结合蛋白
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2. 参与细胞运动（肌肉收缩）
肌丝（微丝）间的相对滑动产生肌肉收缩
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肌原纤维是骨骼肌的收缩单位
肌原纤维——由粗肌丝和细肌丝构成
肌细胞动作电位引起 肌质网Ca电压闸门通 道开启，Ca与肌钙蛋 白结合，原肌球构象 改变，暴露结合点。 肌球蛋白结合与水解 ATP，构象改变，引起 粗丝和细丝相对滑动。
二聚体-短原纤维-片层-短管-继续添加
装配速度快的一端称为正极
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微管延长（GTP-管蛋白多）与 微管缩短（GDP-管蛋白易脱离）
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微管的踏车行为
微管组装后处于动态平衡的现象
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（2）微管的体内组装




遵循体外组装的基本规律，但比体外 复杂得多。 微管的装配和去装配受到严格调控。 在间期，微管蛋白主要装配胞质微管 分裂期，胞质微管解聚，组装纺锤丝
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肌收缩时肌节的收缩
M线
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结合态
释放 直立
力的产生
结合态
肌 动 蛋 白 与 肌 球 蛋 白 作 用
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2. 参与细胞运动（胞质分裂）
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微丝与微管的比较
微丝 单体 结合核苷酸 纤维直径 结构 极性 组织特异性 蛋白库 踏车形为 动力结合蛋白 特异性药物 肌动蛋白 ATP-G-actin ~7nm 双链螺旋 有 无 有 有 肌球蛋白 细胞松驰素、鬼笔环肽 微管 αβ 管蛋白 2GTP/αβ 二聚体 ~22nm 13 根原纤微组成空心管状纤 维 有 无 有 有 动力蛋白，驱动蛋白 秋水仙素，长春花碱，紫杉酚
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染色体运动的分子机制
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纺锤丝微管、马达蛋白 与染色体运动
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2. 微丝功能与细胞运动
1、细胞形态支撑作用； 2、参与细胞运动 （1）肌肉收缩 （2）细胞分裂 （3）变形运动
3、参与细胞内信息传递。
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1. 细胞形态支撑作用
微丝遍及胞质， 集中分布质膜下， 与其结合蛋白形成 网络结构。 维持细胞形状、 赋予质膜机械强度。
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（3）微管组织中心 ( MTOC )
microtubule organizing center 细胞中，微管的装配在一些特定的位 点开始。微管装配的发生处称MTOC 。
间期细胞的MTOC： 中心体、基体 分裂期细胞的MTOC： 中心体、动粒
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γ管蛋白——中心体周围基质，环形，稳定， 为
αβ管蛋白提供起始装配位点——成核位点
*酸性蛋白，进化上保守。 *占微管总蛋白80％， *分3种：α管蛋白、β管蛋白、 γ管蛋白。 以αβ异二聚体形式存在； *含有GTP/GDP的结合位点。
α
β
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microtubule-asssociated proteins

微管结合蛋白（MAP）

功能：参与微管组成、微管聚合与稳定维持、 连接微管与其他细胞器； 类型：MAP-1、 MAP-2 、tau、 MAP-4


细胞松弛素 （cytochalasins） ---真菌分泌生物碱，可切断微丝，并结合在 微丝正极、阻止肌动蛋白聚合，使微丝解聚。 鬼笔环肽 （philloidin） ---剧毒生物碱。与微丝高亲合，防MF解聚。 带有荧光标记的鬼笔环肽可以在荧光显微镜 下显示细胞中的微丝。

说明影响微丝装配动态性的药物对细胞有毒
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驱动蛋白工作原理：结合并水解ATP，使
两个头交替与微管结合，沿微管行走（向＋极）， 将尾巴上驮的货物转运到其它地方。

驱动向正极运输； 每步跨幅约8nm
（管蛋白二聚体长度）

移动速度与ATP的 浓度有关；
最快可达900nm/s
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3.纺锤体的形成与染色体运动
*纺锤丝长度改变依管蛋白的聚合与解聚； *分裂期，构建纺锤体所需管蛋白来自细胞质 微管网的解体；
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3. 微丝的组装与调节
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（1）微丝的组装



体外： G-actin有极性，装配时头尾相 接，故微丝有极性（正、负）。 MF正极与负极都能生长，生长快为正极， 慢的一端为负极；去装配时，负极比正 极快。 在一定条件，微丝正极组装速度与负极 去组装相等，表现出踏车现象。
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微丝的踏车现象： 正极装配、负极去装配
中间丝：由纤维 蛋白组成的绳状 纤维，直10nm。
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细胞骨架
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细胞骨架的荧光显微镜显示
A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)
的复合体。 *具ATP酶活性。 *沿微管向负端移动。为 物质运输和纤毛鞭毛的 运动提供动力。
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动力蛋白、驱动蛋白与微管
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动力蛋白、驱动蛋白的功能
驱动蛋 白
—
＋
动力蛋 白
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驱动蛋白（kinesin protein）
性质：
一类微管激活的ATP 酶，四聚体蛋白（含 2重链和2轻链）；
结构：
两个球形的头部（N端） 螺旋状的杆部； 两个扇子状尾巴（C端）
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细胞松弛素


细胞松弛素作用于 细胞后，肌动蛋白 纤维消失，移动、 吞噬、胞质的分裂 消失。 但对微管、肌肉细 胞中的微丝无作用。
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利用鬼笔环肽染色后显示人成纤维细胞中的F－肌动蛋白