第九章细胞骨架Cytoskeleton.pptVIP

教学重点、难点 重点：微丝、微管的结构与功能 难点：骨架纤维成分和结合蛋白的相互作用 第九章 细胞骨架(Cytoskeleton) 要点综述：细胞骨架是指真核细胞内的蛋白质纤维网架体系。本章主要介绍了微丝、微管和中间纤维的基本结构特点、装配条件及其装配过程、相关的特异性药物及各种细胞质骨架成分在细胞的各项生命活动中所起到的作用等。 第一节 微丝(microfilament, MF)与细胞运动 微丝又称肌动蛋白丝(actin filament)或纤维状肌动蛋白, 是指真核细胞中由肌动蛋白(actin)组成、直径为7nm的 骨架纤维。 ●结构与成分 ●组装及动力学特性 ●影响微丝组装的特异性药物 ●微丝结合蛋白 ●微丝功能 ●肌肉收缩(muscle contraction) 成 分 ●肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分,外观呈碟状或哑铃状, 这种actin又叫G-actin，将G-actin形成的微丝又称为F-actin。 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，即正极与负极之别。 ◆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。 ◆体内装配时，MF呈现出动态不稳定性，主要取决于F-actin结合的ATP水解速度与游离的G-actin单体浓度之间的关系。 ◆ 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。 微丝特异性药物 ◆鬼笔环肽(philloidin)：与微丝侧面结合,防止MF解聚。 ◆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。 具有精细丝状突起（线状伪足）的一对海胆间充质细胞 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 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以下三种主要形式： 微丝结合蛋白的类型 ·Parallel bundle: MF同向平行排列，主要发 现于微绒毛与丝状伪足。 ·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。 ·Gel-like network: 细胞皮层(cell cortex)中微丝 排列形式，MF相互交错排列。 微丝功能 ◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度----细胞皮层 ◆应力纤维(stress fiber) ◆细胞伪足的形成与迁移运动 ◆微绒毛(microvillus) ◆胞质分裂环 ◆肌肉收缩(muscle contraction) 微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作用。 成纤维细胞爬行与微丝装配和解聚相关 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）: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，在形成粘着斑的质膜下，微丝紧密平行排列成束，形成应力纤维,具有收缩功能。） 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) 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 ◆由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程 肌肉收缩系统中的有关蛋白 ①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 Ⅱ 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); T