细胞生物学--第九章 细胞骨架.ppt

10.1 细胞骨架的组成和功能 10.1.1 细胞骨架的组成和分布 ◆微管：主要分布在核周围,并呈放射状向胞质四周扩散； ◆微丝：主要分布在细胞质膜的内侧； ◆中间纤维：分布在整个细胞中。 10.1.2 细胞骨架的功能 ◆作为支架(scaffold)； ◆在细胞内形成一个框架(framework)结构； ◆为细胞内的物质和细胞器的运输及运动提供机械支持； ◆为细胞的位置移动提供力； ◆为信使RNA提供锚定位点，促进 mRNA 翻译成多肽； ◆是细胞分裂的机器； ◆参与信号转导。 10.2 微管(microtuble, MT) 10.2.1 微管的结构和类型 ◆中空的管状； ◆ 外径约 24 nm，内径约 14 nm, 壁厚 5 nm； ◆长度变化不定。 细胞内微管呈网状和束状分布, 并能与其他蛋白共同组装成纺锤体、基粒、中心粒、纤毛、鞭毛、轴突、神经管等结构。 ◆微管是由微管蛋白异源二聚体为基本构件，螺旋盘绕而成； ◆在每根微管中二聚体头尾相接, 形成细长的原纤维(protofilament)； ◆13条原纤维纵向排列组成微管的壁。 ◆微管蛋白类型： ●α和β微管蛋白：直径4nm的球形分子，形成长度为8nm的异源二聚体； ●每一个微管蛋白二聚体有两个GTP结合位点： α亚基GTP结合位点：不可逆的结合位点。 β亚基GTP结合点：可交换位点(E 位点)。 ●γ-微管蛋白：功能是帮助αβ微管的聚合。 ●一个中心体含有一对中心粒，且互相垂直形成“L”形排列。 ●中心粒直径为0.2μm， 长为0.4μm，是中空的短圆柱状结构。 ●圆柱的壁由9组间距均匀的三联管组成。 ◆ αβ二聚体以首-尾排列的方式进行组装，具有方向性(极性)。 ◆两端分别称为“+”端和“-”端。 ● (+)端：远离MTOCs的一端，生长速度快。 ● (-)端：靠近MTOCs的一端，生长速度慢。 分为成核(nucleation)和延长(elongation)两个反应: 其中成核反应是微管组装的限速步骤。 成核反应结束时, 形成很短的微管, 此时二聚体以比较快的速度从两端加到已形成的微管上, 使其不断加长。 ◆造成微管不稳定性的因素很多，包括GTP、压力、温度(最适温度37℃)、pH(最适pH=6.9)、微管蛋白临界浓度(critical concentration) 、药物。 ◆踏车现象(treadmilling) 10.2.3 微管结合蛋白（microtubule-associated protein, MAPs) ◆使微管相互交联形成束状结构; ◆促进微管的聚合; ◆作为分子发动机转运细胞物质的轨道; ◆提高微管的稳定性; ◆MAPs同微管的结合能够控制微管的长度，防止微管的解聚。 10.2.4 分子发动机 ◆分子发动机(发动蛋白) 细胞内一类能够用ATP供能产生推动力，进行细胞内的物质运输的蛋白分子称为分子发动机(molecular motor)或发动机蛋白(motor proteins)。 分子发动机的类型 类型 运行轨道 肌球蛋白(myosins)家族 微丝 驱动蛋白(kinesins)家族 微管 动力蛋白(dyneins)家族 微管 ◆单方向运输； ●驱动蛋白:从(-)端向(+)端的运输 ●动力蛋白:从(+)端向(-)端运输 ◆逐步行进； ◆能源是ATP； ◆通过构象变化完成行进。 ●四聚体：两条重链和两条轻链。 ●一对同微管结合球状头部，可水解ATP，作为产生动力的“发动机”。 ●一个扇形的尾，是货物结合部位。 10.2.5 微管的功能 ◆支架作用 ◆细胞内物质运输轨道 ●轴突运输(axonal transport) ●色素颗粒的运输 ◆纤毛(cillum)和鞭毛(flagellum) 的运动 ◆纺锤体和染色体运动 参与细胞的有丝分裂和减数分裂。 某些细胞表面的特化结构, 具有运动功能。 鞭毛少而长； 纤毛短而多。 功能∶ 第一是帮助细胞锚定在一个地方，使自己不易移动； 第二是使细胞在液体介质中运动。 ◆轴丝微管组成与排列特点 ●是多头的动力蛋白； ●基部同A管相连； ●头部同相邻的B管相连； ●头部具有ATP结合位点，能够水解ATP。 10.3 微丝（Microfilament） 10.3.1 微丝形态结构和装配 三个结合位点: ●一个ATP结合位点 ●两个肌动蛋白结合蛋白的结合位点。 10.3.2 微