第七章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架(Cytoskeleton)是指存在于真核細(xì)胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系有狹義（胞質(zhì)骨架）和廣義（還包括核、膜骨架與胞外基質(zhì)）兩種概念第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架一、微絲微絲(microfilament,MF)又稱肌動(dòng)蛋白纖維(actinfilament),是指真核細(xì)胞中由肌動(dòng)蛋白(actin)組成、直徑為7nm的骨架纖維。肌動(dòng)蛋白(actin)是微絲的結(jié)構(gòu)成分,外觀呈啞鈴狀,這種actin又叫G-actin，將G-actin形成的微絲又稱為F-actin肌動(dòng)蛋白單體具有極性，裝配時(shí)呈頭尾相接,故微絲具有極性，有正極與負(fù)極之別。第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架微絲結(jié)合蛋白actin單體結(jié)合蛋白這些小分子蛋白與actin單體結(jié)合，阻止其添加到微絲末端，當(dāng)細(xì)胞需要單體時(shí)才釋放，主要用于actin裝配的調(diào)節(jié)，如profilin等。微絲結(jié)合蛋白微絲結(jié)合蛋白將微絲組織成不同的結(jié)構(gòu)形式第7章細(xì)胞骨架微絲特異性藥物細(xì)胞松弛素(cytochalasins)：可以切斷微絲，并結(jié)合在微絲正極阻抑肌動(dòng)蛋白聚合,因而導(dǎo)致微絲解聚。鬼筆環(huán)肽(philloidin)：與微絲側(cè)面結(jié)合,防止MF解聚。第7章細(xì)胞骨架微絲功能維持細(xì)胞形態(tài)，賦予質(zhì)膜機(jī)械強(qiáng)度細(xì)胞運(yùn)動(dòng)微絨毛(microvillus)應(yīng)力纖維(stressfiber)參與胞質(zhì)分裂肌肉收縮(musclecontraction)第7章細(xì)胞骨架二、微管微管結(jié)構(gòu)與組成微管（Microtubules）是由微管蛋白（tubulin）二聚體裝配成的長管狀細(xì)胞器結(jié)構(gòu)α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚體,αβ二聚體平行于長軸重復(fù)排列形成原纖維(protofilament)。經(jīng)過側(cè)面增加二聚體而擴(kuò)展為螺旋帶,當(dāng)螺旋帶加寬至13根原纖維時(shí),即合攏形成一段微管。所有的微管都有確定的極性外徑24nm，內(nèi)徑15nm微管可裝配成單管,二聯(lián)管(纖毛和鞭毛中),三聯(lián)管(中心粒和基體中)。第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架微管特異性藥物秋水仙素(colchicine)阻斷微管蛋白組裝成微管，可破壞紡錘體結(jié)構(gòu)。紫杉酚(taxol)能促進(jìn)微管的裝配,并使已形成的微管穩(wěn)定。第7章細(xì)胞骨架可能決定了微管結(jié)構(gòu)和功能的差異微管相關(guān)蛋白(MicrotubuleAssociatedProtein,MAP)第7章細(xì)胞骨架微管功能維持細(xì)胞形態(tài)用秋水仙素處理細(xì)胞破壞微管,導(dǎo)致細(xì)胞變圓。纖毛、鞭毛、軸突的形成和維持細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸細(xì)胞器的定位鞭毛(flagella)運(yùn)動(dòng)和纖毛(cilia)運(yùn)動(dòng)紡錘體與染色體運(yùn)動(dòng)第7章細(xì)胞骨架三、中間纖維10nm纖維,因其直徑介于肌粗絲和細(xì)絲之間,故被命名為中間纖維（intermediatefilament,IF)。IF幾乎分布于所有動(dòng)物細(xì)胞，往往形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特別是在需要承受機(jī)械壓力的細(xì)胞中含量相當(dāng)豐富,如上皮細(xì)胞中。第7章細(xì)胞骨架

Thedomainorganizationofintermediatefilamentproteinmonomers.

Mostintermediatefilamentproteinsshareasimilarroddomainthatisusuallyabout310aminoacidslongandformsanextendedalphahelix.Theamino-terminalandcarboxyl-terminaldomainsarenon-alpha-helicalandvarygreatlyinsizeandsequenceindifferentintermediatefilaments.中間纖維蛋白單體呈纖維狀第7章細(xì)胞骨架中間纖維的裝配中間纖維裝配過程IF裝配與MF,MT裝配相比，反向平行的四聚體導(dǎo)致IF不具有極性第7章細(xì)胞骨架中間纖維的成分與分布IF成分比MF,MT復(fù)雜，IF在形態(tài)上相似，而化學(xué)組成有明顯的差別。中間纖維蛋白的表達(dá)具有嚴(yán)格的組織特異性（作為細(xì)胞特異性檢測的marker）第7章細(xì)胞骨架IF的結(jié)合蛋白IFAP功能：使中間纖維交聯(lián)成束、成網(wǎng)，把中間纖維交聯(lián)到質(zhì)膜或其它骨架成分上已知的IFAPs約15種左右，具有中間纖維類型特異性，分別與特定的中間纖維結(jié)合，如：flanggrin(角蛋白聚集)、Plectin（幾種纖維間橫橋）、Ankyrin（錨蛋白，與膜結(jié)合）第7章細(xì)胞骨架中間纖維的功能增強(qiáng)細(xì)胞抗機(jī)械壓力的能力

角蛋白纖維參與橋粒的形成和維持結(jié)蛋白（desmin）纖維是肌肉Z盤的重要結(jié)構(gòu)組分，對于維持肌肉細(xì)胞的收縮裝置起重要作用神經(jīng)元纖維在神經(jīng)細(xì)胞軸突運(yùn)輸中起作用參與傳遞細(xì)胞內(nèi)機(jī)械的或分子的信息中間纖維與mRNA的運(yùn)輸有關(guān)第7章細(xì)胞骨架胞質(zhì)骨架三種組分的比較第7章細(xì)胞骨架思考題：1、概念：細(xì)胞骨架2、三種胞質(zhì)骨架的單體及裝配特點(diǎn)、特異性藥物3、胞質(zhì)骨架的功能（特別是微絲的收縮和微管的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸）。第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架成纖維細(xì)胞爬行與微絲裝配和解聚相關(guān)第7章細(xì)胞骨架Achardetal.3proposethat,afteraprimerhasbeencapturedatasurface,branchesforminalldirections.Outward-facingbranchesgrowuntilcapped.Forward-facingbranchesstall,escapeandeventuallygrowtangentially.Tangentialfilamentsactasprimersforexplosiveactin-networkgrowth.Cappedpartsofthenetworkconstitutethedeadzone,whereastheactivepolymerizingzoneisconstrainedtothesurface.____Nature

464,365-366(18March2010)|doi:10.1038/464365a;Publishedonline17March2010:Cellbiology:

Actinfilamentsupagainstawall第7章細(xì)胞骨架微絨毛(microvillus)是腸上皮細(xì)胞的指狀突起，用以增加腸上皮細(xì)胞表面積，以利于營養(yǎng)的快速吸收。第7章細(xì)胞骨架應(yīng)力纖維（stressfiber）:廣泛存在于真核細(xì)胞。成分：肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和

-輔肌動(dòng)蛋白。介導(dǎo)細(xì)胞間或細(xì)胞與基質(zhì)表面的粘著。（細(xì)胞貼壁與粘著斑的形成相關(guān)，在形成黏著斑的質(zhì)膜下，微絲緊密平行排列成束，形成應(yīng)力纖維,具有收縮功能。）第7章細(xì)胞骨架Focaladhesions.(A)Intheseimmunofluorescencemicrographs,cellsinculturehavebeenlabeledwithantibodiesagainstbothactin(green)andtheintracellularanchorproteinvinculin(red).Notethatvinculinislocatedatfocaladhesions,whichisalsowherebundlesofactinfilamentsterminateattheplasmamembrane.(B)Someoftheproteinsthatformfocaladhesions.Thetransmembraneadhesionproteinisanintegrinheterodimer,composedofanαandaβsubunit.Itsextracellulardomainsbindtocomponentsoftheextracellularmatrix,whilethecytoplasmictailoftheβsubunitbindsindirectlytoactinfilamentsviaseveralintracellularanchorproteins.粘著斑（focaladhesion)第7章細(xì)胞骨架收縮環(huán)由大量反向平行排列的微絲組成，其收縮機(jī)制是肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相對滑動(dòng)。第7章細(xì)胞骨架

肌肉收縮(musclecontraction)肌肉的細(xì)微結(jié)構(gòu)(以骨骼肌為例)肌小節(jié)的組成肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白由神經(jīng)沖動(dòng)誘發(fā)的肌肉收縮基本過程第7章細(xì)胞骨架肌纖維Myofibril肌原纖維Sarcomere肌節(jié)第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架肌肉收縮系統(tǒng)中的有關(guān)蛋白肌球蛋白(myosin)：所有actin-dependentmotorproteins都屬于該家族，其頭部具ATP酶活力,沿微絲從負(fù)極到正極進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。MyosinⅡ主要分布于肌細(xì)胞，有兩個(gè)球形頭部結(jié)構(gòu)域和尾部鏈，多個(gè)Myosin尾部相互纏繞形成myosinfilament,即粗肌絲微絲:細(xì)絲原肌球蛋白(tropomyosin,Tm)：由兩條平行的多肽鏈形成α-螺旋構(gòu)型，位于肌動(dòng)蛋白螺旋溝內(nèi)，結(jié)合于細(xì)絲，調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白頭部的結(jié)合。肌鈣蛋白(Troponin,Tn)：為復(fù)合物，包括三個(gè)亞基：TnC(Ca2+敏感性蛋白)，能特異與Ca2+結(jié)合；TnT(與原肌球蛋白結(jié)合)；TnI(抑制肌球蛋白ATPase活性)第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架由神經(jīng)沖動(dòng)誘發(fā)的肌肉收縮基本過程動(dòng)作電位的產(chǎn)生Ca2+的釋放原肌球蛋白位移肌動(dòng)蛋白絲與肌球蛋白絲的相對滑動(dòng)Ca2+的回收第7章細(xì)胞骨架細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸真核細(xì)胞內(nèi)部是高度區(qū)域化的體系,細(xì)胞中合成的物質(zhì)、一些細(xì)胞器等必須經(jīng)過細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸過程。這種運(yùn)輸過程與細(xì)胞骨架體系中的微管及其Motorprotein有關(guān)。目前已鑒定的Motorproteins多達(dá)數(shù)十種。根據(jù)其結(jié)合的骨架纖維以及運(yùn)動(dòng)方向和攜帶的轉(zhuǎn)運(yùn)物不同而分為不同類型。胞質(zhì)中微管motorprotein分為兩大類：驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin):通常朝微管的正極方向運(yùn)動(dòng)動(dòng)力蛋白(cytoplasmicdynein)：朝微管的負(fù)極運(yùn)動(dòng)Kinesin與Dynein的分子結(jié)構(gòu)第7章細(xì)胞骨架第7章細(xì)胞骨架深綠：微管淺蘭：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)黃色：高爾基體上圖：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)抗體染色下圖：微管抗體染色上圖：高爾基抗體染色下圖：微管抗體染色第7章細(xì)胞骨架鞭毛(flagella)運(yùn)動(dòng)和纖毛(cilia)運(yùn)動(dòng)鞭毛中的微管為9+2結(jié)構(gòu)。二聯(lián)微管A管由13條原纖維組成，B管由10條原纖維組成。