第九章 细胞骨架(Cytoskeleton)
白ATPase活性)
①粗肌丝
肌球蛋白(myosin)：占肌细胞总蛋白的50%
450kDa
具有 ATPase 活性
140
肌球蛋白的电镜图象和分子结构
(a) 肌球蛋白的电镜图象：肌球蛋白分子可分为球形头部和杆状尾部两部分; (b) 肌球蛋白分子含有2条重链和4条轻链 。2条重链的疏水性C-端为α-螺旋结 构, 相互缠绕，形成杆状尾部; N-端则形成球形头部。
第二节 微 管（Microtubules）及其功能
●微管的结构组成与极性 ●组装和去组装 ●微管组织中心(MTOC) ●微管结合蛋白(MAP) ●微管特异性药物 ●微管功能
微管结构、成分与形态
微管中空内径15nm、外径24nm、壁
厚5-6nm、长度不等，管壁由13条原
纤维纵向平行排列而成 .
组装与去组装
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。
◆
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
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
③肌球蛋白头部释放出Pi, 再与肌动丝 紧密结合;
④肌球蛋白头部发生剧烈的构象变化 , 产生“有力鞭击”, 同时肌球蛋白头部 释放出 ADP , 使它又回复到下一次新 循环的起点。
思考:为什么细胞利用钙离子(通过钙泵使 细胞内的浓度保持在10-7mol/L)于细胞内 信号传递,而不是其他的离子如钠离子?
(4) 为纤毛与鞭毛的运动提供动力：
纤毛和鞭毛中的动力蛋白构成动力蛋白臂(dynein arms)，是细 胞内的马达蛋白(motor protein)
微管的特性:1. 自我装配：
微管蛋白的浓度 pH值
微管自我装配 的影响因素
温度
能量：GTP + Mg2+
游离Ca2+的浓度 [Ca2+]↑→ 微管解聚 [Ca2+]↓→ 促进微管装配
●细胞骨架结构与功能总结
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)
中心体(centrosome)
·中心体(centrosome)结构 ·中心体复制周期
· γ管蛋白：位于中心体周围的基质中，环形
结构，结构稳定，为αβ微管蛋白二聚体提 供起始装配位点，所以又叫成核位点
基体(basal body)
·位于鞭毛和纤毛根部的类似结构称为基体（basal body ）
·中心粒和基体均具有自我复制性质
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
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); TnI(抑制肌球蛋
◆基体(basal
body)
微管在生理状态或实验处理解聚后重新 装配的发生处称为微管组织中心 (microtubule organizing center, MTOC)。
常见微管组织中心
◆间期细胞MTOC：
中心体(动态微管)
◆分裂细胞 MTOC：有丝分裂纺锤体极 (动态微管 )
◆鞭毛纤毛细胞MTOC：基体(永久性结构)
7个G-actin：1个肌钙蛋白和1个原肌球蛋白
细肌丝中原肌球蛋白、肌钙蛋白与肌动蛋白的相互关系
I, 抑制亚基; C, 钙结合亚基; T, 原肌球蛋白结合亚基
返回
由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程
(1) 动作电位的产生 (2) Ca2+的释放 (3) 原肌球蛋白的位移 (4)肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动 (5) Ca2+的回收
在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维
在细胞核中存在核骨架-核纤层体系。核骨架 、 核纤层与中间纤维在结构上相互连接,•贯穿于
细胞核和细胞质的网架体系。
提纲
●微丝(microfilament, MF)与细胞运动 ●微 管（microtubules）及其功能
●中间纤维（intermediate filament,IF)
◆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
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：
· 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。
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。
●细胞骨架是指存在于真核细胞中的蛋白纤维 网架体系 有狭义和广义两种概念 :
例题
促进微管聚合的物质是（ D ）。 A.秋水仙素 B.长春花碱 C. Ca2+ D. Mg2+
·微管装配的动力学不稳定性是指微管装配 生长与快速去装配的一个交替变换的现象
·动力学不稳定性产生的原因： 微管两端具GTP帽(取决于微管蛋白浓度),微 管将继续组装,反之,无GTP帽则解聚。
微管特异性药物
微管结合蛋白 (Microtubule Associated Protein, MAP)
微管结合蛋白(microtubule-associated protein, MAP)
MAP-1 (345kDa) MAP-2 (271~286kDa) MAP MAP (28kDa) MAP (30kDa) 微管结合蛋白 tau蛋白 (5种, 55~77kDa) 动力蛋白(dynein) (纤毛/鞭毛)
◆秋水仙素(colchicine) ：结合有秋水仙素的微
管蛋白可组装到微管末端，阻断微管蛋白组装
成微管，可破坏纺锤体结构。
长春花碱也能抑制微管的装配；
◆ 紫杉酚 (taxol) 和重水（ D2O ）能促进微管的装
配, 并使已形成的微管稳定。
微管组织中心(MTOC)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ◆概念：
◆常见微管组织中心
◆中心体(centrosome)
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
1个捕钙蛋白(calsequestrin)可结合43个Ca2+
TnT
原肌球蛋白
肌球蛋白 头部
Tm
TnC
TnI
肌钙 蛋白
TnT 肌 Tm
肌 动
Ca2+ 蛋 TnI
动 蛋
TnI TnC
肌球蛋白 结合位点
白
TnC
Tm
白
肌球蛋白 头 部
Tm 原肌球蛋白
TnT
肌肉收缩过程中肌钙蛋白分子的调节作用图解
Ca2+
◆装配方式 ◆所有的微管都有确定的极性
◆装配的条件
◆微管装配是一个动态不稳定过程
体外微管装配条件：
①微管蛋白浓度：大约为1mg/mL；
②最适pH：pH6.9； ③离子：Ca2+应尽可能除去，Mg2+为装配所 必需； ④温度：37℃微管蛋白二聚体装配成微管， 0℃微管解聚为二聚体； ⑤GTP的供应。
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。）
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第九章 细胞骨架
12
α、β微管蛋白性质相似，所构成的异二聚体上有 GTP或GDP 、Mg2+和Ca2+、秋水仙素等的结合位点。
微管组织中心
-----微管装配的起始点
概念：微管在生理状态及实验处理解聚后重新装 配的发生处称为微管组织中心（microtubule organizing center，MTOC）。 MTOC的主要作用:
47
肌动蛋白的踏车行为
48
（3）影响微丝组装的因素
1.促进组装：含ATP、Mg2+、高Na+、K+ 2.促进解聚：含Ca2+、低Na+、K+ 3.药物：
细胞松弛素B：特异的破坏微丝的组装；
鬼笔环肽：稳定微丝，促进微丝聚合。
49
四、微丝的功能
（一）构成细胞的支架，维持细胞形态
微绒毛(microvilli) 是肠
第九章 细胞骨架 （Cytoskeleton）
许聪 细胞生物学教研室
细胞骨架：(cytoskeleton)
是指存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系。 功能：维持细胞形态，细胞运动、物质 运输、细胞分裂等生命活动。
⑴ 狭义：指细胞质骨架，由微管、微丝和 中间纤维组成。 ⑵ 广义：包括细胞质骨架、细胞核骨架和 细胞外基质。
概念：附着在微管上，参与 微管组装、增加微管稳定性 的蛋白质。 MAP由两个区域组成： (1)碱性的微管结合结构域 作用：加速微管成核 (2)酸性的突出结构域 作用：与其他骨架纤维联系
16
种类： MAP-1 MAP-2 Tau MAP-4 功能：
主要存在神经元细胞中
主要存在神经元和非神经元细胞中
⑴ 促进微管组装; ⑵ 增加微管稳定性; ⑶ 促进微管聚集成束。
第九章 细胞骨架
（1）装配过程
αβ二聚体先形成原纤维，经过侧面增加而扩展为片层，至13根 原维时，即合拢形成一段微管。新的二聚体再不断加到微管的端 点使之延长。 原纤维中αβ→αβ的重复排列即导致微管两个末端在结构上的 差异，使微管具有极性，（+）αβ→αβ（－）即为头→尾#43;）端，微管的延长主要依 靠在（+）端装配GTP微管蛋白，然后GTP水解为GDP或GTP与微 管蛋白分离。目前认为，微管两端具GTP帽时，微管将继续装 配，反之，具GDP帽则解聚。微管的装配具有踏车现象，即(＋) 端结合上去的与（－）端释放出来的微管蛋白速度相同的现象。
马达蛋白的运输是单方向的，即一种马达蛋白只能 引导一种方向的运输。
驱动蛋白只能引导沿微管的（－）端向（＋）端的运输； 动力蛋白则是引导沿微管的（＋）端向（－）端的运输； 肌球蛋白则引导沿微丝由其（－）端向（＋）端的运动。
驱动蛋白是1985年从鱿鱼的轴质中分离的一种马达 蛋白。是一个四聚体，包括两条重链和两条轻链。
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
鞭毛和纤毛的运动形式
鞭毛和纤毛的结构
纤毛的运动机制
微管的类型
微管的装配
（二）微丝
微丝（microfilament，MF）是由肌动蛋白(actin)组成的直径约 7nm的骨架纤维，又称肌动蛋白纤维actin filament。微丝和它的结 合蛋白（association protion）一起可以形成多种不同的亚细胞结 构。如应力纤维、肌肉细丝、小肠绒毛的轴心以及精子顶体中的
刺突等。
1 结构成分 2 微丝的装配 3 微丝特异性药物 4 微丝结合蛋白 5 微丝性细胞骨架的功能
第9章 细胞骨架
子发动机（分子马达）
分子马达的定义
◆肌球蛋白的结构
由重链和轻链组成，并组成三个结构域∶
●头部 含有与肌动蛋白、ATP结合的位点，负责产生力。 ●颈部 颈部通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链亚基的结合 来调节头部的活性。 ●尾部 含有决定尾部是否同膜结合还是同其它的尾部结合的位
肌球蛋白的结构（Ⅱ型）
中心体与基体
中心体结构(电镜照片)
中 心 粒
四、微管的功能
1、支架作用：细胞中的微管就像混凝土中的 钢筋一样，起支撑作用，在培养的细胞中， 微管呈放射状排列在核外，（+）端指向质 膜。
2、影响细胞器的分布与走向
3、细胞内物质运输：微管起细胞内物质运输的路
轨作用，破坏微管会抑制细胞内的物质运输。图1 分子马达：能利用水解ATP将化学能转变为机 械能，有规则地沿微管运输货物的分子。主要有 驱动蛋白和胞质动力蛋白
微丝组装的踏车现象
体外组装过程中，当溶液中ATP-肌动蛋白 处于临界浓度时，微丝（+）端由于ATPactin添加而延长、（-）端由于ADP-actin 解离而缩短，表现出一种“踏车”现象。
图
微丝的蹋车现象和动态平衡
(三)作用于微丝的药物
◆细胞松弛素B(cytochalasins B) ◆鬼笔环肽(phalloidin)
第三节、中间纤维（intermediate filament,IF)（中间丝）
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。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。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。
图
微管的结构
微管蛋白(tubulin)
分子马达的定义
◆肌球蛋白的结构
由重链和轻链组成，并组成三个结构域∶
●头部 含有与肌动蛋白、ATP结合的位点，负责产生力。 ●颈部 颈部通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链亚基的结合 来调节头部的活性。 ●尾部 含有决定尾部是否同膜结合还是同其它的尾部结合的位
肌球蛋白的结构（Ⅱ型）
中心体与基体
中心体结构(电镜照片)
中 心 粒
四、微管的功能
1、支架作用：细胞中的微管就像混凝土中的 钢筋一样，起支撑作用，在培养的细胞中， 微管呈放射状排列在核外，（+）端指向质 膜。
2、影响细胞器的分布与走向
3、细胞内物质运输：微管起细胞内物质运输的路
轨作用，破坏微管会抑制细胞内的物质运输。图1 分子马达：能利用水解ATP将化学能转变为机 械能，有规则地沿微管运输货物的分子。主要有 驱动蛋白和胞质动力蛋白
微丝组装的踏车现象
体外组装过程中，当溶液中ATP-肌动蛋白 处于临界浓度时，微丝（+）端由于ATPactin添加而延长、（-）端由于ADP-actin 解离而缩短，表现出一种“踏车”现象。
图
微丝的蹋车现象和动态平衡
(三)作用于微丝的药物
◆细胞松弛素B(cytochalasins B) ◆鬼笔环肽(phalloidin)
第三节、中间纤维（intermediate filament,IF)（中间丝）
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。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。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。
图
微管的结构
微管蛋白(tubulin)
第九章 细胞骨架
1、胞质动力蛋白的结构特征： ① 胞质动力蛋白是由2条或3条重链和一系列 分子量不一的中间连和轻链构成。
② 重链上含有两个结合位点：一是ATP结合位
点；二是微管结合位点。
③ 胞质动力蛋白轻链端还结合着动力蛋白激
活蛋白复合体，介导胞质动力蛋白与需转运物质 之间的结合。
胞质动力蛋白的结构示意图
胞质动力蛋白的功能：
• 膜结合蛋白：使微丝与细胞质膜结合。
单体隔离蛋白
封端蛋白
交联蛋白
成核蛋白
成束蛋白
单体聚合蛋白
膜结合蛋白 纤维-解聚蛋白
纤维切割蛋白
各种微丝结合蛋白功能示意图
三、微丝的功能
1、维持细胞形态，赋予质膜机械强度
微丝遍及胞质各处，其中集中分布于质膜下的微丝与微 丝结合蛋白形成网络结构，维持细胞形态，赋予质膜机械强 度，如血红细胞膜内表面的膜骨架。
尾部结构域：决定肌球蛋
白的功能。
8、参与肌肉收缩
◆肌肉的细微结构(以骨骼肌为例)
◆肌小节的组成 ◆粗丝和细丝的组成 ◆肌肉收缩的滑动丝模型
第二节 微管及其功能
微管：是由微管蛋白组成的外径为24nm，内径为 15nm的中空管状结构。
一、微管的结构组成
α亚基上有GTP结合位点：该位点能结合GTP,但不能水解
2、基体的功能
形成细菌的鞭毛和纤毛，参与细菌的运动。
六、微管结合蛋白(P288) (Microtubule Associated Protein, MAP)
微管结合蛋白是一类与微管相结合的蛋白，对微 管网络的形成和功能进行调节。一般来说，MAP至 少含有两个结构域：一个是结合微管的结构域，具 有稳定微管的作用；另一个是向外突出的结构域， 负责与微管外其他细胞组分（如中间纤维、质膜等）
② 重链上含有两个结合位点：一是ATP结合位
点；二是微管结合位点。
③ 胞质动力蛋白轻链端还结合着动力蛋白激
活蛋白复合体，介导胞质动力蛋白与需转运物质 之间的结合。
胞质动力蛋白的结构示意图
胞质动力蛋白的功能：
• 膜结合蛋白：使微丝与细胞质膜结合。
单体隔离蛋白
封端蛋白
交联蛋白
成核蛋白
成束蛋白
单体聚合蛋白
膜结合蛋白 纤维-解聚蛋白
纤维切割蛋白
各种微丝结合蛋白功能示意图
三、微丝的功能
1、维持细胞形态，赋予质膜机械强度
微丝遍及胞质各处，其中集中分布于质膜下的微丝与微 丝结合蛋白形成网络结构，维持细胞形态，赋予质膜机械强 度，如血红细胞膜内表面的膜骨架。
尾部结构域：决定肌球蛋
白的功能。
8、参与肌肉收缩
◆肌肉的细微结构(以骨骼肌为例)
◆肌小节的组成 ◆粗丝和细丝的组成 ◆肌肉收缩的滑动丝模型
第二节 微管及其功能
微管：是由微管蛋白组成的外径为24nm，内径为 15nm的中空管状结构。
一、微管的结构组成
α亚基上有GTP结合位点：该位点能结合GTP,但不能水解
2、基体的功能
形成细菌的鞭毛和纤毛，参与细菌的运动。
六、微管结合蛋白(P288) (Microtubule Associated Protein, MAP)
微管结合蛋白是一类与微管相结合的蛋白，对微 管网络的形成和功能进行调节。一般来说，MAP至 少含有两个结构域：一个是结合微管的结构域，具 有稳定微管的作用；另一个是向外突出的结构域， 负责与微管外其他细胞组分（如中间纤维、质膜等）
第九章__细胞骨架
相同细胞中微管、微丝和中间纤维的荧光定位 三种不同荧光染料探针同相应的蛋白纤维结合从而使细胞内的纤维被染色。(a)含有
肌动蛋白的纤维被蘑菇毒素鬼笔环肽标记; (b)含微管蛋白的微管被微管蛋白的抗体标记; (c)中间纤维被抗波形蛋白的抗体标记。三种混合的荧光标记物, 各自的光都不强, 并且各 自的荧光波长不同。检查时, 用不同的滤光片 , 每次滤去两种光
2+ + + Ca 、低浓度Na 、K （微丝趋于解聚成actin）
纤维状肌动蛋 白（MF）
单体G-肌动蛋白和 F-肌动蛋白的结构 (a)非肌细胞中β-Actin单体的结构模型, 像是扁平的分子,由体积相等的 两个部分组成, 中间有一个裂口, 并且有四个亚结构域, 用Ⅰ-Ⅳ表示。 ATP在裂口的地方与肌动蛋白结合。N端和C末端位于亚结构域Ⅰ。(b) 电子显微镜观察的经负染的丝状肌动蛋白的形态。(c)肌动蛋白纤维亚 基的装配模型。
二、微丝网络动态结构的调节与细胞运动
（一）非肌肉细胞内微丝的结合蛋白
纯化的肌动蛋白在体外能够聚合形成肌动蛋白纤
维，但是这种纤维不具有相互作用的能力，也不 能行使某种功能, 原因是缺少微丝结合蛋白。
■ 微丝结合蛋白的种类 肌细胞和非肌细胞中都有微丝结合蛋白，至少已 分离出100多种。
1. 几类主要的微丝结合蛋白
在适宜的温度，存在ATP、K 、Mg 离子的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。
ATP-actin（结合 ATP 的肌动蛋白)对微丝纤维末端的亲和力高，ADP-actin 对纤维末端的 亲和力低，容易脱落。当溶液中 ATP-actin 浓度高时，微丝快速生长，在微丝纤维的两端 形成 ATP-actin“帽子”，这样的微丝有较高的稳定性。伴随着 ATP水解，微丝结合的 ATP 就变成了 ADP，当 ADP-actin 暴露出来后，微丝就开始去组装而变短。
9第九章细胞骨架(cytoskeleton)
成分
肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分。肌动蛋白单 体外观呈哑铃状。肌动蛋白存在于所有真核细胞中， 肌动蛋白在真核细胞进化过程中高度保守，在哺乳动 物和鸟类细胞中至少已分离到6种肌动蛋白，4种称 为,α肌动蛋白，分别为横纹肌、心肌、血管平滑肌和 肠道平滑肌所特有，另两种为β肌动蛋白和γ肌动蛋白， 见于所有肌肉细胞和非肌肉细胞胞质中。 肌动蛋白是微丝的结构成分,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。
●形态结构 ●成分 ●核骨架结合序列 ●功能
形态结构
◆研究核骨架的分级抽提方法
非离子去垢剂溶解膜结构系统,胞质中可溶性成分 随之流失; 再用Tween40和脱氧胆酸钠处理,胞质中的微 管、微丝与一些蛋白结构被溶去,胞质中只有中间纤维 网能完好存留;然后用核酸酶与硫酸铵处理,染色质中 DNA、RNA和组蛋白被抽提, 最终核内呈现一个精细 发达的核骨架网络, 结合非树脂包埋-去包埋剂电镜制 样方法,可清晰地显示核骨架- 核纤层-中间纤维结构体 系。
◆应力纤维(stress fiber) ◆细胞运动 ◆微绒毛(microvillus) ◆参与胞质分裂 ◆维持细胞形态，赋予质膜机械强
度 ◆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。
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，有以下几个特点：
·IF装配的单体是纤维状蛋白(MF,MT的单体呈球形)； ·反向平行的四聚体导致IF不具有极性； ·IF在体外装配时不需要核苷酸或结合蛋白的辅助， 在体内装配后，细胞中几乎不存在IF单体(但IF的存在 形式也可以受到细胞调节，如核纤层的装配与解聚)。
第9章 细胞骨架
交联蛋白： fimbrin
微丝结合蛋白的作用方式
肌肉收缩相关的微丝结合蛋白
肌球蛋白(myosin) :肌动蛋白纤维的分子发动机 肌球蛋白是一种分子发动机，肌动蛋白纤维是肌球 蛋白运行的轨道。 肌球蛋白也是ATPase, 通过ATP的水解导致构型的变 化从而在肌动蛋白丝上移动
属于马达蛋白，可利用ATP产生机械能，趋向微丝 的（+）极运动
浓度决定的。
微 丝 的 踏 车 现 象
虽然F-肌动蛋白丝的净长度没有发生变化. 但是装配 与去装配仍在进行, 只不过添加到微丝上的G-肌动蛋 白分子与脱下来的速率相等。
肌动蛋白纤维的装配
◆装配过程
● 成核(nucleation) ● 延伸(elongation) ● 稳定状态(steady state)
F-actin
Ca2+
G-actin
Mg2+、 Na+、 K+
● 踏车现象(tread milling) 在微丝装配时,若G-肌动蛋白分子添加到F-肌动蛋白
丝上的速率正好等于G-肌动蛋白分子从F-肌动蛋白上
失去的速率时, 微丝净长度没有改变, 这种过程称为肌 动蛋白的踏车现象。 肌动蛋白踏车现象是由G-肌动蛋白单体的临界
肌球蛋白的结构
头部结构域是最保守的结构域，它含有与肌动蛋白 、ATP结合的位点，负责产生力。
α 螺旋的颈部(α -helical neck region)，与头部相邻 的结构域，通过同钙调素或类似钙调素的调节轻链 亚基的结合来调节头部的活性。
尾部结构域含有决定尾部是同膜结合还是同其它的 尾部结合的位点
•核化蛋白：使游离actin核化，开始组装，Arp
2．单体隐蔽蛋白 （monomer sequestering protein） 同单体G-肌动蛋白结合，并且抑制它们的 聚合 如:抑制蛋白(profilin)和胸腺嘧素 (thymosin) 在非肌细胞中负责维持高浓度的单体肌 动蛋白(50-200μm)。
第九章 细胞骨架
维以十分有序的方式组装在一起。
粗肌丝的成分是肌球蛋白，细肌丝的成分主要是肌动 蛋白，辅以原肌球蛋白和肌钙蛋白。
• 肌肉收缩是由肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑 动所致。
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，一个Tm分子 的长度相当于7个肌动蛋白。Tm结合于细肌丝，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： Tn-C (Ca2+ 敏感性蛋白)能特异与Ca2+结合，Tn-T与原肌 球蛋白结合；Tn-I抑制肌球蛋白ATPase活性。细肌丝中
组分的相互作用来实现。
迁移过程：前端伸出突起 →
突起与基质之间形成锚定
位点使突起附着在基质表面 → 以附着点为支点向前移动 → 后部的附着点与基质脱离，细胞的尾部前移。 在此过程中，都涉及肌动蛋白以多种方式发挥作用。 在迁移细胞的前缘，肌动蛋白的聚合使细胞伸出宽而扁
平的片状伪足，内部充满正向排列的微丝束，正极通常位于
和依赖于微丝的肌球蛋白（myosin）这三类蛋白质
超家族成员。 它们既能与微管/微丝结合，又能与一些细胞器 或膜状小泡特异性结合，利用水解ATP所产生的能量 有规则地沿微管或微丝等细胞骨架纤维运输所携带
的货物。
1. II型肌球蛋白
II型肌球蛋白存在于多种细胞，由2条重链和4 条轻链组成高度不对称分子。 • 在肌细胞中，II型肌 球蛋白组装成肌原纤维 的粗丝，其含量约占肌 细胞总蛋白的一半。 • 在非肌细胞中，II型 肌球蛋白参与胞质分裂 环和张力纤维的活动及 介导物质的运输。
（五）微绒毛(microvillus)
小肠上皮细胞微绒毛的轴心微丝是非肌肉细胞中
第九章 细胞骨架
（三）微管蛋白的结合蛋白 除了与微管纤维结合的蛋白外，游离的微管
蛋白二聚体也有其结合蛋白，可调控体内微管的
装配。 控装蛋白（癌蛋白18）是一类小的热稳定蛋 白，能够结合两分子的微管蛋白异二聚体，从而 阻止他们安装到微管上。微管的延伸速率与可获 得的自由的微管蛋白的亚基的浓度有关。
三、微管的特性
离端，速度大于 GTP 的水解， GTP 微管蛋白在游
离端彼此结合，形成 GTP 帽，此帽可防止微管解
装配，从而微管继续生长。
当微管生长速度下降， GTP微管蛋白聚合速度小
于GTP的水解， GTP帽消失，暴露出GDP微管蛋白，
由于其结合不紧密，微管解聚而缩短。
微管总是处于动态不稳定状态。
5、微管的特异性药物
α β微管蛋白
原丝或原纤维
微管蛋白异二聚体上的结合位点：
a. 秋水仙素结合位点 ：α微管蛋白第 201 位的 Cys ，抑制 微管组装。
b. 长春花碱结合位点：β微管蛋白的175-213 残基，抑制
微管蛋白的组装。
c. 鸟嘌呤核苷酸（GTP）结合位点 d. 二价阳离子Mg2+的结合位点 微管的装配需 GTP 提供能量，且需要 Mg2+ 的存在。 每一二聚体上均有 GTP 和 Mg2+ 的结合位点，当α和β微
驱动连接蛋白
动力肌动蛋白复合体
驱动蛋白kinesin
动力蛋白dyenin
4．细胞运动：细胞的运动器—纤毛、鞭毛由微管构
成。
5．纺锤体与染色体的运动：纺锤体由微管构成（13
章讲）
6．植物细胞壁的形成：微管对植物细胞纤维素纤维形成的方
向有一定的控制作用。纤维素纤维为构成植物细胞的初生壁和次生 壁的主要成分。质膜下方的微管排列与质膜外侧纤维素的沉积方向 一致。
第九章 细胞骨架
（4） 组成鞭毛、纤毛 ） 组成鞭毛、
9.1.2 微丝 微丝(microfilament)
1 .微丝的形态及化学组成 微丝的形态及化学组成 （1）形态 ）
为实心的纤维状结构,直径约 为实心的纤维状结构 直径约5 - 8nm。 直径约 。
电镜下显示微丝
（2）微丝的化学组成 ）
肌动蛋白（ 根据等电点分3类 分布于肌细胞； 和 分布 肌动蛋白（actin ）根据等电点分 类：α-actin分布于肌细胞；β-和γ-分布 根据等电点分 分布于肌细胞 于所有细胞。单体呈哑铃形， 于所有细胞。单体呈哑铃形，称G-actin；多聚体称 ；多聚体称F-actin。 。 肌动蛋白结合蛋白： 多种， 肌动蛋白结合蛋白：有100多种，微丝解聚蛋白，交联蛋白等。 多种 微丝解聚蛋白，交联蛋白等。 肌球蛋白(myosin) 、原肌球蛋白等 (tropmyosin,Tm) 肌球蛋白
微管组织中心(MTOC)：是微管装配的发生处，能调节微管 ：是微管装配的发生处， 微管组织中心 蛋白的聚合和解聚，使微管加长或缩短。包括中心粒、 蛋白的聚合和解聚，使微管加长或缩短。包括中心粒、动粒和 鞭毛基体等。 鞭毛基体等。 微管敏感的药物：秋水仙素、长春花碱等抑制微管的聚合, 微管敏感的药物：秋水仙素、长春花碱等抑制微管的聚合 紫杉酚能促进微管的装配, 并使已形成的微管稳定。 紫杉酚能促进微管的装配 并使已形成的微管稳定。
9．1 细胞质骨架的结构与化学组成 ． 9．1．1 微管（microtubule) ． ． 微管（
电镜下的微管
• 光镜下显示细胞骨架 微管 光镜下显示细胞骨架—微管
1．微管的超微结构和化学组成 ． 形态： 根微管蛋白原纤维微管为中空的管状纤维 根微管蛋白原纤维微管为中空的管状纤维。 形态：13根微管蛋白原纤维微管为中空的管状纤维。 化学组成：微管蛋白(α、 ） 微管关联蛋白、达因蛋白。 化学组成：微管蛋白 、β）、微管关联蛋白、达因蛋白。 2. 微管的组装 微管蛋白 异二聚体 微管蛋白原纤维 微管