7细胞骨架.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,#,细胞骨架,(Cytoskeleton),是指存在于,真核细胞,中的蛋白纤维网架体系,有狭义（胞质骨架）和广义（还包括核、膜骨架与胞外基质）两种概念,第,1,页,/,共,46,页,第,2,页,/,共,46,页,一、微丝,微丝,(microfilament,MF),又称肌动蛋白纤维,(actin filament),是指真核细胞中由肌动蛋白,(actin),组成、直径为,7nm,的骨架纤维。,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,F-actin,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，有正极与负极之别。,第,3,页,/,共,46,页,第,4,页,/,共,46,页,微丝结合蛋白,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,profilin,等。,微丝结合蛋白,微丝结合蛋白将微丝组织成不同的,结构形式,第,5,页,/,共,46,页,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),：与微丝侧面结合,防止,MF,解聚。,第,6,页,/,共,46,页,微丝功能,维持细胞形态，赋予质膜机械强度,细胞运动,微绒毛,(microvillus),应力纤维,(stress fiber),参与胞质分裂,肌肉收缩,(muscle contraction),第,7,页,/,共,46,页,二、微 管,微管结构与组成,微管（,Microtubules,）是由微管蛋白（,tubulin,）二聚体装配成的长管状细胞器结构,-,微管蛋白和,-,微管蛋白形成,二聚体,二聚体平行于长轴重复排列形成原纤维,(protofilament),。经过侧面增加二聚体而扩展为螺旋带,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,外径,24nm,，内径,15nm,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,),。,第,8,页,/,共,46,页,第,9,页,/,共,46,页,微管特异性药物,秋水仙素,(colchicine),阻断微管蛋白组装成微管，可破坏纺锤体结构。,紫杉酚,(taxol),能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定。,第,10,页,/,共,46,页,可能决定了微管结构和功能的差异,微管相关蛋白,(Microtubule Associated Protein,MAP),第,11,页,/,共,46,页,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,第,12,页,/,共,46,页,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。,第,13,页,/,共,46,页,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 carboxyl-terminal domains are non-alpha-helical and vary greatly in size and sequence in different intermediate filaments.,中间纤维蛋白单体呈纤维状,第,14,页,/,共,46,页,中间纤维的装配,中间纤维,装配过程,IF,装配与,MF,MT,装配相比，反向平行的四聚体导致,IF,不具有极性,第,15,页,/,共,46,页,中间纤维的成分与分布,IF,成分比,MF,MT,复杂，,IF,在形态上相似，而化学组成有明显的差别。,中间纤维蛋白的表达具有严格的组织特异性（作为细胞特异性检测的,marker,）,第,16,页,/,共,46,页,IF,的结合蛋白,IFAP,功能：,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分上,已知的,IFAPs,约,15,种左右，具有中间纤维类型特异性，分别与特定的中间纤维结合，如：,flanggrin(,角蛋白聚集,),、,Plectin,（几种纤维间横桥）、,Ankyrin,（锚蛋白，与膜结合）,第,17,页,/,共,46,页,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（,desmin,）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,神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用,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,18,页,/,共,46,页,胞质骨架三种组分的比较,第,19,页,/,共,46,页,思考题：,1,、概念：细胞骨架,2,、三种胞质骨架的单体及装配特点、特异性药物,3,、胞质骨架的功能（特别是微丝的收缩和微管的细胞内物质运输）。,第,20,页,/,共,46,页,第,21,页,/,共,46,页,第,22,页,/,共,46,页,第,23,页,/,共,46,页,成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关,第,24,页,/,共,46,页,Achard,et al,.,3,propose that,after a primer has been captured at a surface,branches form in all directions.Outward-facing branches grow until capped.Forward-facing branches stall,escape and eventually grow tangentially.Tangential filaments act as primers for explosive actin-network growth.Capped parts of the network constitute the dead zone,whereas the active polymerizing zone is constrained to the surface._,Nature,464,365-366(18 March 2010)|,doi:10.1038/464365a,;Published online 17 March 2010:Cell biology:Actin filaments up against a wall,第,25,页,/,共,46,页,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。,第,26,页,/,共,46,页,应力纤维（,stress fiber,）,:,广泛存在于真核细胞。,成分：肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和,-,辅,肌动蛋白。介导细胞间或细胞与基质表面的粘着。（细胞贴壁与粘着斑的形成相关，在形成黏着斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成应力纤维,具有收缩功能。）,第,27,页,/,共,46,页,Focal adhesions.(A)In these immunofluorescence micrographs,cells in culture have been labeled with antibodies against both actin,(green),and the intracellular anchor protein vinculin,(red).,Note that vinculin is located at focal adhesions,which is also where bundles of actin filaments terminate at the plasma membrane.(B)Some of the proteins that form focal adhesions.The transmembrane adhesion protein is an integrin heterodimer,composed of an and a subunit.Its extracellular domains bind to components of the extracellular matrix,while the cytoplasmic tail of the subunit binds indirectly to actin filaments via several intracellular anchor proteins.,粘着斑（,focal adhesion),第,28,页,/,共,46,页,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。,第,29,页,/,共,46,页,肌肉收缩,(muscle contraction),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,由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程,第,30,页,/,共,46,页,肌纤维,Myofibril,肌原纤维,Sarcomere,肌节,第,31,页,/,共,46,页,第,32,页,/,共,46,页,肌肉收缩系统中的有关蛋白,肌球蛋白,(myosin),：所有,actin-dependent motor proteins,都属于该家族，其头部具,ATP,酶活力,沿微丝从负极到正极进行运动。,Myosin,主要分布于肌细胞，有两个球形头部结构域和尾部链，多个,Myosin,尾部相互缠绕形成,myosin filament,即粗肌丝,微丝,:,细丝,原肌球蛋白,(tropomyosin,Tm),：由两条平行的多肽链形成,-,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。,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,),第,33,页,/,共,46,页,第,34,页,/,共,46,页,第,35,页,/,共,46,页,由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程,动作电位的产生,Ca,2+,的释放,原肌球蛋白位移,肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动,Ca,2+,的回收,第,36,页,/,共,46,页,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。,目前已鉴定的,Motor proteins,多达数十种。根据其结合的骨架纤维以及运动方向和携带的转运物不同而分为不同类型。胞质中微管,motor protein,分为两大类：,驱动蛋白,(kinesin):,通常朝微管的正极方向运动,动力蛋白,(cytoplasmic dynein),：朝微管的负极运动,Kinesin,与,Dynein,的,分子结构,第,37,页,/,共,46,页,第,38,页,/,共,46,页,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,第,39,页,/,共,46,页,鞭毛,(flagella),运动和纤毛,(cilia),运动,鞭毛中的微管为,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,第,40,页,/,共,46,页,动力蛋白臂的,dynein,水解,ATP,作功，使相邻的二联微管相互滑动。,第,41,页,/,共,46,页,第,42,页,/,共,46,页,第,43,页,/,共,46,页,A current model of intermediate filament construction.,过程：,两个单体形成超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）；,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。,第,44,页,/,共,46,页,第,45,页,/,共,46,页,第,46,页,/,共,46,页,