医学细胞生物学（中山大学）柯琼 第6章细胞骨架与细胞运动-20150408.pptxVIP

第六章 细胞骨架与细胞运动;主要大纲 细胞骨架的概念、分布 微管的组成、结构、组装及功能 微丝的组成、结构、组装及功能 中间丝的结构、类型、功能 ;细胞骨架的概念 细胞骨架(cytoskeleton) ——指真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络，包括微管、微丝和中间丝 。 微管(microtubule，MT) ——25nm 微丝 (microfilament，MF) ——5～7nm 中间丝 (intermediate filament，IF)—— 10nm 广义：细胞质骨架，核骨架（nuclear skeleton），核纤层（nuclear lamina），细胞外基质（extracellular matrix） ;分 布;细胞骨架的功能 1、维持细胞形态 2、定位细胞器 3、参与细胞运动 4、参与物质运输 5、参与细胞活动 6、参与信息传递 ;微 管 微 丝 中间丝 骨架异常与疾病;微 管;微 管;异二聚体——微管原丝——13根原丝构成微管;微管形成;微管的存在形式 单管——胞质微管的主要存在形??? 二联管——主要分布在纤毛和鞭毛的杆状部分 三联管——主要分布在中心粒，纤毛和鞭毛的基体中 ;二、微管相关蛋白是维持微管结构和功能的重要成分 (microtubule- associated protein，MAP) ——决定不同类型微管的独特属性;2．MAP的功能 （1）调节微管装配 （2）增加微管的稳定性和强度 （3）在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒 （4）作为细胞外信号的靶位点参与信号转导 ;三、微管的组装和去组装是一种高度有序的生命活动过程 组装过程分三个时期： 成核期（延迟期）——核心形成 α、β-tubulin聚合成一个短的寡聚体结构 聚合期（延长期）——微管延长 微管蛋白聚合速度大于解聚速度 稳定期（平衡期）——微管恒定 游离微管蛋白浓度下降至临界浓度，微管的组装与去组装速度相等;（一）微管的体外组装受多种因素影响 组装条件 ： 微管蛋白达到临界浓度、有Mg2+存在（无Ca2+）、pH6.9、37℃、GTP提供能量。 极性装配 ： 装配快的一端（β-tubulin）为（+）极 装配慢的一端（α-tubulin）为（-）极 踏车现象（tread milling）：在一定条件下，在同一条微管上常可发生微管的正极因组装而延长，而其负极则因去组装而缩短的现象，这种现象导致微管的长度保持稳定。;踏车现象实际上是一种动态稳定现象： 微管的总长度不变，但结合上的二聚体不断使微管发生位移;（二）微管的体内装配 微管组织中心（microtubule organizing center，MTOC） 在空间上为微管装配提供始发区域 控制着细胞质中微管的数量、位置及方向。 包括：中心体、纤毛和鞭毛的基体 ; γ-tubulin DAPI ;微 管;（三）微管组装的动态调节---非稳态动力学模型 （dynamic instability model） 该模型认为，微管组装过程不停地在增长和缩短两种状态中转变，表现动态不稳定性。 ;微管在体外组装时，影响稳定性的主要因素为： 游离微管蛋白的浓度——高浓度适合微管组装 GTP水解成GDP的速度——水解比组装速度慢，微管组装 当GTP微管蛋白异二聚体添加到微管正极（+）组装速度大于GDP的水解速度时，形成GTP帽，微管延长; 当GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度， GTP帽不断缩小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脱落，使微管缩短，导致微管结构上的不稳定。 微管在体内组装时，影响稳定性的主要因素除了以上两种外，还受微管相关蛋白或细胞结构等的调节。 ;微管组装动力学不稳定性的意义 促进新形成胞质区域的微管形成 使微管更有效地寻找三维空间，找到特异靶点（寻找-捕获模型）;;四、微管的功能：形态维持、细胞运动、物质运输 （一）构成细胞的网状支架，支持和维持细胞的形态 ;未激活血小板——圆盘状，中间稍凸起;（二）微管为细胞内物质的运输提供轨道 马达蛋白（motor protein）是微管参与物质运输的介质 是一类利用ATP水解产生的能量驱动自身携带运载物沿着微管或肌动蛋白丝运动的蛋白质。 可分为三个不同的家族： 驱动蛋白（kinesin） 动力蛋白（dynein） 肌球蛋白（myosin）——以微丝作为运行轨道 ;微 管;驱动蛋白：介导沿微管的（-）极或（+）极的运输 动力蛋白：介导从微管的两极的运输;微 管;（三）维持细胞内细胞器的空间定位和分布 参与内质网、高尔基复合体 、纺锤体的定 位及分裂期染色体位移 （四）微管参与细胞运动 细胞的变形运动、纤毛、鞭毛运动;微 管;纤毛和鞭毛弯曲