细胞骨架翟中和细胞生物学全套.pptx

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,THE CYTOSKELETON,第九章 细胞骨架,第1页,成份：,microfilament,、,microtubule,、,intemediate filament,。单体非共价结合，组成纤维型多聚体。,微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。,微管确定膜性细胞器位置和作为运输导轨。,中间纤维使细胞含有张力和抗剪切力。,其它骨架成份：核骨架、核纤层、膜骨架、细胞外基质。,第2页,The three types of protein,第3页,第一节 微丝,又称肌动蛋白纤维,actin filament,，是由两条线性排列肌动蛋白链形成螺旋，形状如双线捻成绳子，直径约,7nm,。,第4页,Microfilament,MF,第5页,一、结构与装配,依据等电点分,3,类：,-actin,分布于肌细胞；,-,和,-,分布于全部细胞。,单体呈哑铃形，称,G-actin,；多聚体称,F-actin,。,结构高度保守，酵母和兔子,actin,有,88%,同源性。,需要翻译后修饰，如,N-,端乙酰化或组氨酸残基甲基化。,第6页,微丝装配,条件：,ATP,、适宜温度、,K,+,和,Mg,2+,。,过程：,2-3,个,actin,聚集成关键（核化）；,ATP-actin,分子向关键两端加合。,极性：,ATP-actin,加到,(+),极速度要比加到,(-),极速度快,5-10,倍。,踏车行为：单体可同时在,(+),端添加，在,(-),端分离。,第7页,Treadmilling,+,-,第8页,细胞中大多数微丝结构处于,动态,组装和去组装过程中，并经过这种方式实现其功效。,细胞松弛素,（,cytochalasin,）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。,鬼笔环肽,（,phalloidin,）与微丝能够特异性结合，使微丝纤维稳定而抑制其功效。荧光标识鬼笔环肽可特异性显示微丝。,第9页,二、微丝结合蛋白,已知微丝结合蛋白有,100,各种，,1,核化蛋白：使游离,actin,核化，开始组装，,Arp,2,单体隐蔽蛋白：阻止游离,actin,向纤维添加，,thymosin,3,封端蛋白：使纤维稳定，,Cap Z,4,单体聚合蛋白：将结合单体安装到纤维，,profilin,5,微丝解聚蛋白：,cofilin,6,交联蛋白：,fimbrin,7,纤维切断蛋白：,gelsolin,8,膜结合蛋白：,vinculin,第10页,第11页,第12页,第13页,第14页,三、肌肉组成,由肌原纤维组成，肌原纤维粗肌丝主要成份是肌球蛋白，细肌丝主要成份是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。,肌肉收缩基本单位是肌小节（,sarcomere,）。肌小节是相邻两,Z,线间单位。主要结构有：,A,带（暗带）：为粗肌丝所在。,H,区：,A,带中央色浅部份，此处只有粗肌丝。,I,带（明带）：只含细肌丝部分。,Z,线：细肌丝一端游离，一端附于,Z,线。,第15页,第16页,Sarcomere,第17页,（一）肌球蛋白（,myosin,）,属于马达蛋白，多数趋向微丝（,+,）极。,Myosin II,组成粗肌丝。由,2,重链和,4,轻链组成，含有,2,球形头和,1,螺旋化干，头部有,ATP,酶活性。,Myosin V,结构类似,myosin II,，但重链有球形尾部。,Myosin I,由一个重链和两个轻链组成。,在非肌细胞中，,II,型参加形成应力纤维和胞质收缩环，,I,、,V,型结合在膜上与膜泡运输相关。,第18页,Myosin II structure,Two heavy chains,two essential light chains,and two regulatory light chains,Heavy chain has head domain,neck region,and tail domain,第19页,第20页,（二）原肌球蛋白,（,tropomyosin.Tm,）,组成两条平行纤维，位于肌动蛋白双螺旋沟中，作用是加强和稳定肌动蛋白丝，抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。,（三）肌钙蛋白（,troponin,Tn,），,含三个亚基，,C,亚基结合钙，,T,亚基与原肌球蛋白有高度亲和力，,I,亚基抑制肌球蛋白,ATP,酶活性。,第21页,Tropomyosin,actin and troponin,第22页,（四）肌肉收缩,肌球蛋白结合,ATP,，引发头部与肌动蛋白纤维分离；,ATP,水解，引发头部与肌动蛋白弱结合；,第23页,Myosin movement(continued),Pi,释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向,M,线方向弯曲，引发细肌丝向,M,线移动；,ADP,释放,ATP,结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。,如此循环,第24页,四、微丝功效,微丝除参加形成肌原纤维外还含有以下功效：,1,形成应力纤维（,stress fiber,）：结构类似肌原纤维，使细胞含有抗剪切力。,第25页,培养上皮细胞中应力纤维（微丝红色、微管绿色）,第26页,2,形成微绒毛。,3,细胞变形运动。,第27页,4.,胞质分裂；,5.,顶体反应（海胆）；,6.,其它功效：抑制微丝药品（细胞松弛素）可增强膜流动、破坏胞质环流。,第28页,第二节 微管,微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。微管是由微管蛋白组成管状结构，对低温、高压和秋水仙素敏感。,第29页,A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus(yellow)and microtubules(red),第30页,Microtubule,MT,第31页,一、分子结构,13,条原纤维组成中空管状结构，直径,2225nm,。,每条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成。二聚体由结构相同,和,球蛋白组成，均可结合,GTP,。,球蛋白结合,GTP,从不发生水解或交换。,球蛋白也是一个,G,蛋白，结合,GTP,可发生水解，结合,GDP,可交换为,GTP,。,第32页,E-site,N-site,第33页,含有极性，,(+),极生长速度快，,(-),极生长速度慢。,(+),极最外端是,球蛋白，,(-),极是,球蛋白。,可形成稳定结构，如轴突、纤毛、鞭毛。是微管结合蛋白作用和酶修饰原因。,大多数微管处于动态组装和去组装状态（如纺锤体），含有踏车行为。,秋水仙素、长春花碱抑制微管装配。紫杉酚能促进微管装配,并使已形成微管稳定。,第34页,The function of GTP-tubulin cap,GTP hydrolysis is not required for microtubule assembly,，,WHY,？,第35页,Antimitosis drugs,第36页,二、微管结合蛋白,microtubule associated proteins MAPs,MAP,分子包含一个结合微管结构域和一个向外突出结构域。可与其它细胞组分（如微管束、中间纤维、质膜）结合。,主要功效：,促进微管组装。,增加微管稳定性。,促进微管聚集成束。,第37页,三、微管组织中心,microtubule organizing center,MTOCs,是微管进行组装区域，都含有,微管球蛋白，如：中心体、鞭毛基体。,第38页,中心体由两个相互垂直中心粒组成。周围是无定形物质，叫做外中心粒物质（,PCM,）。,中心粒由,9,组,3,联微管组成，含有召集,PCM,作用。,MTOC,处微管蛋白以环状,球蛋白复合体为模板核化、先组装出（,-,）极，然后开始生长。,提纯微管，在微酸性环境，适宜温度，存在,GTP,、,Mg,2+,和去除,Ca,2+,条件下能自发组装成,11,条原纤维微管。,第39页,第40页,The Orientation of Microtubules in a Cell,第41页,五、微管功效,1.,支架作用,第42页,2.,细胞内运输,是胞内物质运输路轨。,包括,2,类马达蛋白：,kinesin,、,dyenin,，需,ATP,供能。,Kinesin,发觉于,1985,年，由两条轻链和两条重链组成，向微管（,+,）极运输小泡。,Kinesin walk along microtubule towards plus end,第43页,Dynein,发觉于,1963,年。,由两条相同重链和种类繁多轻链以及结合蛋白组成。,作用：推进染色体分离、驱动鞭毛运动、向着微管（,-,）极运输小泡。,第44页,3.,形成纺锤体。,第45页,第46页,4.,形成鞭毛和纤毛,结构：由基体和鞭杆两部分组成；鞭毛中微管为,9+2,结构；二联微管,A,管由,13,条原纤维组成，,B,管由,10,条原纤维组成；,A,管向相邻,B,管伸出两条动力蛋白臂，并向鞭毛中央发出一条辐；基体微管组成为,9+0,。,运动原理：动力蛋白臂,dynein,水解,ATP,作功，使相邻二联微管相互滑动。,第47页,第48页,第49页,第50页,第三节 中间纤维,直径,10nm,左右，介于微丝和微管之间，故名。,IF,是最稳定细胞骨架成份，主要起支撑作用。,IF,在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。,第51页,intermediate filaments,，,IF,第52页,第53页,Keratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes,第54页,一、类 型,分,5,类：,角蛋白、结蛋白、胶质原纤维酸性蛋白、波形纤维蛋白、神经纤丝蛋白,。,含有组织特异性，不一样类型细胞含有不一样,IF,。,通常一个细胞含有一个,IF,，少数含,2,种以上。,肿瘤细胞转移后仍保留源细胞,IF,。,第55页,（一）角蛋白,keratin,表皮细胞特有，分,和,两类，,型存在于细胞中，,型组成头发、指甲。,单体分为：酸性角蛋白（,I,型）、中性或碱性角蛋白（,II,型）。经过二者异二聚体形成角蛋白纤维。,（二）结蛋白,desmin,又称骨骼蛋白,skeletin,，存在于肌肉细胞中，主要功效是使肌纤维连在一起。,第56页,（三）胶质原纤维酸性蛋白,glial fibrillary acidic protein,，存在于星形神经胶质细胞和许旺细胞。起支撑作用。,（四）波形纤维蛋白,vimentin,，存在于间充质细胞及中胚层起源细胞中。,（五）神经纤丝蛋白,neurofilament protein,，是由三种分子量不一样多肽组成异聚体，功效是提供弹性使神经纤维易于伸展和预防断裂。,第57页,二、结构与装配,（一）结构,由螺旋化杆状区、球形头部（,N,端）和尾部（,C,端）组成。,杆状区高度保守，由螺旋,1,和螺旋,2,组成，每个螺旋区分为,A,、,B,两个亚区。,第58页,intemediate filaments,，,IF,第59页,（二）,IF,装配,过程：,两个单体形成超螺旋二聚体；,两个二聚体,反向平行,组装成四聚体；,四聚体组成原纤维；,8,根原纤维组成中间纤维。,特点：无极性；无动态蛋白库；装配与温度和蛋白浓度无关；不需要,ATP,、,GTP,或结合蛋白辅助。,第60页,第61页,三、,IF,结合蛋白,IFAP,功效：,使中间纤维交联成束、成网，,把中间纤维交联到质膜或其它骨架成份上,已知,IFAPs,约,15,种左右，分别与特定中间纤维结合，如：,flanggrin,、,Plectin,、,Ankyrin,特点：含有细胞特异性,第62页,胞质骨架三种组分比较,第63页,