第十章细胞骨架No
细胞骨架课件

细胞骨架课件
contents
目录
• 细胞骨架的概述 • 微管在细胞中的角色 • 微丝在细胞中的角色 • 中间纤维在细胞中的角色 • 细胞骨架与疾病的关系 • 细胞骨架的研究方法
01
细胞骨架的概述
细胞骨架的定义
细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构,主要分为微管、微 丝和中间纤维三种类型。
细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输以及细胞形 态维持等方面发挥着重要作用。
微丝在细胞运动中的功能
细胞运动是生命活动中的另一个重要环节,微丝在细胞运动 中也起着关键作用。
微丝可以与细胞膜连接,通过改变微丝的排列和聚合状态, 影响细胞形状和运动方向,从而参与细胞分裂、细胞迁移和 细胞物质运输等过程。
04
中间纤维在细胞中的角色
中间纤维的结构
结构组成
中间纤维是由3条相同的多肽链形成的三 股螺旋结构,通过二硫键交联形成二聚体 ,再组装形成原纤维,进而形成中间纤维 。
VS
类型
中间纤维分为6种类型,包括Ⅰ型、Ⅱ型 、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型,每种类型都 有其特定的分布和功能。
中间纤维在细胞分化中的功能
维持细胞形态
中间纤维构成细胞骨架的主要 成分,与微管和微丝共同维持 细胞的形态和结构的稳定性。
参与细胞运动
中间纤维在细胞分裂、细胞生长 和细胞迁移中发挥重要作用,可 协助细胞运动。
抗癌药物靶点
许多抗癌药物通过影响细胞骨架的组装和功能发挥其抗癌作用,如紫杉醇类药物可以干扰微管的动态平衡。
细胞骨架与神经退行性疾病
要点一
神经元轴突运输
要点二
神经元突触可塑性
细胞骨架组成的轴突网络是神经元结 构和功能的基础,神经元轴突的运输 依赖于细胞骨架。
第十章 细胞骨架(Cytoskeleton) 2(简)

第二节 微管及其功能
真核细胞中直径24~26nm的中空管状结构 ,其空间结 构与功能与微管结合蛋白有关。
一、化学组成 二、装配 三、微管结合蛋白 四、功能
一、化学组成
微
2
1
3
管 13
4
进化上高度保守,由同一祖先基因进化而来 横
断
12 11
5
6 7
10
面
98
微 管 蛋 白
微管蛋白 极性
(55KD 450aa) 异二聚体
驱动蛋白和胞质动力蛋白介导的细胞内膜泡和细胞器运输
(KIF,驱动蛋白超家族)
鞭毛和纤毛的摆动
纤毛Βιβλιοθήκη 鞭毛纤毛或鞭毛结构组成
纤毛动力蛋白的结构
外动力 蛋白
连 接 蛋 白
“9+2” 微管
内动力 蛋白
多亚基的ATP酶
纤毛/鞭毛运动的微管滑动学说
1234. 带动新结有力的合水A蛋的T解A白PT产结头P物合水部的于解与头动,相部力其邻与蛋释二B白放联微上的体管,能上的使量B另微头使一管部头个结与部位合相的点,邻角结促的度合进二复,A联原T开体。P始(水B微解管) 脱又A离一D。次P循+P环i(释。放),同时动力蛋白头部构象变化角度改变, 牵引相邻B微管向纤毛顶部滑动。
两端速率相等时,微管长度不变。
GTP的作用
调节微管的组装
GTP- GTP – tubulin 促进组装;
GTP→GDP+Pi; GTP- GDP -tubulin 去组装
装配过程 请你仔细找一下微管的“接缝”!
原纤维核装配
侧面加宽并延长
稳定阶段
踏车行为
缩短
延长
微管的体内组装特点
第10章_细胞骨架

第10章_细胞骨架第一篇:第10章_细胞骨架第10章细胞骨架 cytoslceleton 本章内容首先简介细胞骨架的组分、分类、功能和研究细胞骨架的技术,第二介绍对胞质骨架即微丝,微管和中间纤维的超分子结构特征、装配动力学,生物学功能和发挥功能作用中的相关蛋白,以及主要由微丝和高度组织化形成的横纹肌收缩系统的精细结构和收缩机制,由微管和相关蛋白构成的纤毛,鞭毛的精细结构和运动机制有较清楚和明确的认识,并了解分子发动机的概念。
第一节细胞骨架细胞骨架指细胞中除了细胞器外的三维蛋白纤维网架体系。
一、组成和分布1.微管核周围,呈放射状向四周扩散2.微丝质膜内侧3.中等纤维分布在整个细胞中细胞骨架具有动态的特点,并非静止不变。
二、细胞骨架的功能1.细胞结构和形态支持2.胞内运输3.收缩和运动 4.空间区域组织三、细胞骨架的研究方法 1.荧光显微镜荧光抗体基因工程改造的带有荧光的蛋白,一种藻类中centrin的荧光抗体显影,centrin分布在鞭毛和基体中,红色为藻类光合作用自身发出的荧光。
2.电镜 3.电视显微镜分子发动机蛋白质在微管上的移动(见箭头相对于微管位置的移动)第二节细胞骨架的各个组分一、微管 Micorotubules(MTs)1.形态、化学组成和超分子结构MT是刚性的直径约20-25nm的圆管状结构,其长度因种类和功能等的不同而有很大的变化。
完整的MT经负染法显示,其壁是由一层串珠样的纵行的纤维丝包围形成的,从横截面上看,细丝共13条,这些串珠样的细丝被称为原纤丝Protofilaments。
原纤丝的化学组成是微管蛋白tubutin。
微管蛋白是球状分子,分α和β两种,分子量均大约为5.5KD,在一般生物细胞内,它们均以各一个分子结合成异二聚体的形式存在。
原纤丝就是由异二聚体首尾相连而成。
α和β都有一个GDP结合位点,α中的位点也结合GTP,称可交换位点(exchangable site,E site)。
第10章细胞骨架

• 肌肉收缩的基本单位是肌小节(sarcomere)。 肌小节是相邻两Z线间的单位。主要结构有:
A带(暗带): 为粗肌丝所在。 H区:A带中央 色浅部份,此 处只有粗肌丝。 I带(明带): 只含细肌丝部 分。 Z线:细肌丝一 端游离,一端 附于Z线 。
肌纤维TEM照片
Sarcomere
肌小节模式图
蛋白丝,抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。
● 肌钙蛋白(troponin. Tn) • 肌钙蛋白分子量 80KD,由3个多肽。Tn-T是一种 长形的纤维状分子, Tn-I和Tn-C都是球形分子。 • 肌钙蛋白 C 特异地与钙结合,肌钙蛋白 T与原肌 球蛋白有高度亲和力,肌钙蛋白 I抑制肌球蛋白的 ATP酶活性,
• ● 原肌球蛋白(tropomyosin, Tm) • 原肌球蛋白是细肌丝中肌动蛋白的结合蛋白,由两
条平行的多肽链组成α螺旋构型,每条原肌球蛋白
首尾相接形成一条连续的链同肌动蛋白细肌丝结合, 正好位于双螺旋的沟中。每一条原肌球蛋白有7个 肌动蛋白结合位点,因此Tm同肌动蛋白细肌丝中7 个肌动蛋白亚基结合。主要作用是加强和稳定肌动
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。
• 肌细胞在进化的过程中形成了一种高度特化的 的功能:肌收缩(muscle contraction)。在肌细 胞中, 肌动蛋白和肌球蛋白联合形成一种复合物: 称为肌动球蛋白(actomyosin), 一种高度有序的 结构, 并能高效地工作。
Myosin: The actin motor portein
ATPase
Myosin II--Dimer
Mainly in muscle cells
细胞生物学第四版(细胞骨架1) (2)资料

肌动蛋白结合蛋白与微丝的组装 (图10-4)
微丝的成核与加帽(图10-5)
3. 加帽蛋白:与微丝的末端结合从而阻止微丝解 聚或过度组装的蛋白。在微丝的负极端常有Arp2/3复 合物或原肌球调节蛋白(tropomodulin)结合而稳定; 在微丝的正极端常有CapZ或凝溶胶蛋白(gelsolin) 结合而加帽。 4. 交联蛋白:决定微丝排列成束状还是网状。 成束蛋白将相邻的微丝交联成束状结构。成束蛋 白的2个肌动蛋白结合域之间的区域都是僵直的。丝束 蛋白(fimbrin)和绒毛蛋白(villin)等交联而成的 微丝束为紧密包装型,肌球蛋白不能进入,因而没有 收缩能力。α-辅肌动蛋白交联形成的微丝束相邻的纤 维之间比较宽松,肌球蛋白可以进入与微丝相互作用, 这种类型的微丝束是可收缩的。 成网的蛋白将微丝交联成网状或凝胶样结构。细 丝蛋白(filamin)和血影蛋白(spectrin)的2个肌 动蛋白结合域之间的区域都是柔软的,或者本身就是 弯曲的。
临界浓度(Cc):当纤维正极组装的速度与 负极解聚的速度相同即纤维的长度保持不变 时,组装体系中肌动蛋白单体的浓度称为临 界浓度。 踏车行为(treadmilling):在体外组装过 程中有时可以见到微丝正极由于肌动蛋白亚 基的不断组装(添加)而延长,负极则由于 肌动蛋白亚基去组装(解聚)而缩短,这种 现象称为踏车行为。
体内肌动蛋白的组装在2个水平上受到 微丝结合蛋白的调节:①可溶性肌动蛋白 的存在状态;②微丝结合蛋白的种类及其 存在状态。 细胞内微丝网络的组织形式和功能通 常取决于与其结合的微丝结合蛋白,而不 是微丝本身。 根据微丝结合蛋白作用方式的不同,可将 其分成如下几种类型:
1. 肌动蛋白单体结合蛋白:储存在细胞 内的肌动蛋白单体常与单体结合蛋白结合在 一起,只在存在需求信号时才加以利用。
第10章细胞骨架

第十章 细胞骨架
四、微管的动力学性质
第十章 细胞骨架
第 1、微管的动态不稳定性:
二
节
在间期细胞,大部分微管与中心体相连,呈辐射
微
状向细胞四周延伸。进入分裂期,细胞质微管几乎全
管 部解聚,而装配形成星微管和纺锤体微管。
及 其
2、微管的稳定性差异:
功
源于中心体的微管时刻处于动态平衡中,并对各
能
种理化因素和化学药物敏感;
第十章 细胞骨架
九、纺锤体与染色体运动 第 二 节 微 管 及 其 功 能
第十章 细胞骨架
中间丝概述
细胞质中间丝围绕细胞核
第
开始组装,参与形成细胞
三
连接
节 细胞核内构成核纤层,呈
中
正交网络形式紧贴内层核
间
膜分布
丝 结构稳定,抗高盐和非离
子去垢剂抽提
中间丝存在于大多数动物
细胞,但并非所有的真核
(四)细胞伪足的形成与迁移运动
(五)微绒毛
毛缘 蛋白
绒毛 蛋白
第十章 细胞骨架
(六)胞质分裂环
第十章 细胞骨架
第十章 细胞骨架
三、肌球蛋白:依赖于微丝的分子马达
第 一
属于肌动蛋白结合的分子
节 马达蛋白,趋向微丝的正
极。(VI型除外)
微 丝
目前研究分为18个家族
与
– Myosin I、II、V研究
维构成的中空管状结
功 能
构,直径22~25nm
微管是有极性的细胞
结构
第十章 细胞骨架
细胞内微管的类型 第 二 节
微 管 及 其 功 能
细胞质微管
鞭毛和纤毛轴心
第十章 细胞骨架
第10章细胞骨架(Cytoskeleton)

第十章细胞骨架(Cytoskeleton)教学目的: 1 掌握细胞骨架的概念2 掌握细胞骨架各成分性质、结构与功能3 了解细胞的各种运动形式教学重点:1 细胞骨架的狭义及广义概念2 细胞骨架各成分性质、结构与功能教学难点:细胞骨架各成分之间的关系讲授与讨论概述细胞骨架是真核细胞中的蛋白纤维网架体系,可以说是迄今为止,最新发现的一类细胞器,也是当前细胞生物学研究中最活跃的领域之一,并且这种研究正方兴未艾。
真正确认细胞中骨架系统的存在,则是在本世纪60年代,人们对制作电镜标本的固定剂和条件作了改动之后。
1963年,Slauterback使用戊二醛(代替锇酸)在室温(代替0℃)下固定标本,首先在水螅刺细胞中发现了细胞骨架成分之——微管,同年,Porter在植物细胞中也发现了微管的结构。
那么细胞骨架的概念如何呢?包括哪些内容呢?细胞骨架是真核细胞中的蛋白纤维网架体系。
早期狭义的范围主要指胞质骨架,现代广义的理解应为:细胞骨架(cell skeleton)细胞骨架的主要功能是(1)维持细胞形态多样性(2)行使细胞运动(3)保持细胞内结构的合理空间布局与有序性(4)细胞内物质的传递与运输(5)参与细胞内信号传导(6)作为多种蛋白、酶和细胞器的支持点(7)参与蛋白质合成(多聚体3,端锚定在骨架纤维上才启动)(8)核骨架、染色体骨架参与染色质和染色体的构建(9)核骨架为基因表达提供空间支架(10)细胞骨架参与细胞周期的调节,并与细胞分化和细胞衰老关系密切。
第一节细胞质骨架(Cytoskeleton)一、微丝(microfilament,MF)即肌动蛋白纤维(actin microfilament),是真核细胞中由肌动蛋白组成,直径约7nm的骨架纤维。
微丝在细胞中可以两种状态存在,一种是微丝互相平行排列成束,形成有规则的稳定结构,如肌细胞中形成粗丝和细丝。
另一种状态是网络状,在非肌细胞中这种状态较多。
(一)化学组成微丝是由总称为收缩蛋白(Contractile P)的物质组成,主要是肌动蛋白和微丝结合蛋白。
细胞骨架(cytoskeleton)

细胞骨架(cytoskeleton)第一篇:细胞骨架(cytoskeleton)核基质概论细胞核骨架是存在于真核细胞核内的以蛋白成分为主的纤维网架体系。
目前对核骨架的概念有两种理解,狭义的核骨架仅指核内基质(inner nuclear matrix,inner nuclearskeleton),即细胞核内除核膜、核纤层、染色质、核仁和核孔复合体以外的以纤维蛋白成分为主的纤维网架体系;广义的核骨架包括核基质、核纤层和核孔复合体。
长期以来,对细胞核的研究主要集中于染色质,核仁和核膜,尤其是注重对DNA、RNA、组蛋白和核酸酶的研究。
核骨架曾长期被人们所忽视,直到70年代中期,Berezney和Coffey等(1974)才首次将核骨架(nuclear matrix)作为细胞核内独立的结构体系进行研究,用非离子去垢剂、核酸酶与高盐缓冲液对大鼠肝细胞进行处理,当核膜、染色质与核仁被抽提后,发现核内仍存留有一个以纤维蛋白成分为主的网架结构。
此后,真核细胞中核骨架的客观存在相继为其他实验室所证实,并发现核骨架与DNA复制、RNA转录和加工、染色体组装及病毒复制等一些重要的生命活动有关(图9-26)。
(一)形态结构近年来,核骨架的研究取得很大进展,成为细胞生物学研究的一个新的生长点。
细胞核内物质密度较大,且有大量染色质纤维,直接在原位研究核骨架的形态结构及成分相当困难。
在核骨架研究中,一般首先分离核骨架,然后研究其结构成分及功能。
最早是Coffey等用非离子去垢剂、核酸酶与高盐缓冲液(2mol/L NaCl)处理细胞核,分离核骨架。
值得一提的是Penman等建立的细胞分级抽提方法。
先用非离子去垢剂处理细胞,溶解膜结构系统,胞质中可溶性成分随之流失,主要存留细胞骨架体系。
再用Tween 40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0.25mol/L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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(四)微管相关蛋白质 有几种蛋白与微管密切有关, 附着于微管多聚体上,参与 微管装配并增加微管稳定性, 称这些蛋白为微管相关蛋白 (microtubule-associated protein,MAP)。包括MAP1, MAP2,MAP4,tau蛋白等。 所有不同的微管结构均由相 同的α微管蛋白和β微管蛋白 亚单位组成,其结构与功能 的差异可以取决于所含微管 相关蛋白质的不同。
(五) 微管特异性药 物 秋水仙素(colchicine) 可以阻断微管蛋白 装配成微管。 紫杉酚(taxol)能促 进微管的装配,并 使已形成的微管稳 定。 为行使正常的微管功 能,微管出于动态 的装配和解聚状态 是重要的。
taxol binds only to tubulin that has been polymerized into chains of protofilaments, not to free proteins.
(三) 微丝 结合蛋白
微丝结合蛋白 (microfilamentassociated protein) 参与形成微丝纤维 高级结构,对肌动 蛋白纤维的动态装 配有调节作用。 1.肌肉收缩系统中的 有关蛋白 肌球蛋白(myosin)
Myosin structure
three of the most widespread myosin classes in cartoon form. Motor domains are shown in red, light chains in yellow and α-helical coiled coils in green. Other domains shown may be involved in cargo binding or localisation.
Centrosome duplication. a | In early G1, a centrosome has daughter (D) and mother (M) centrioles. b | The centrioles move apart and c | each nucleates the formation of a new centriole during G1 to S. d | By mitosis, the new centrioles have reached their full length and the two mature centrosomes, each with two centrioles, are segregated into the daughter cells upon cell division.
Centrosome structure. A pair of centrioles is shown, each with ninefold symmetry owing to the nine triplet microtubules. Each centriole has pericentriolar material that nucleates microtubules around the ends closest to one another. Only the maternal centriole has two sets of extra appendages, distal and subdistal; the latter seems to anchor microtubules. A series of interconnecting fibres, different from the pericentriolar material (PCM), links the closest ends of the two centrioles.
第十章 细胞骨架
Cytoskeleton of a cultured epithelial cell. Microtubules are shown in green, actin is shown in red and DNA is in blue. Image by Steve Rogers.
细胞骨架(cytoskeleton)是指 真核细胞中的蛋白纤维网架 体系。使用戊二醛常温固定 方法,在细胞中发现微管后, 逐渐认识到细胞骨架的存在。 绿色荧光蛋白的应用,为研 究活细胞骨架的结构及其行 使功能中的动态变化开辟了 一条新的途径。细胞骨架的 研究为“生物大分子怎样自 装配成生命体”这一生物学 基本问题提供了一个例证。
(二) 装配
微丝,亦称为纤维形 肌动蛋白(Factin),是由球形 肌动蛋白(G-actin) 单位形成的多聚体。 在大多数非肌肉细胞 中,微丝是一种动 态结构,持续进行 装配合和解聚,并 与细胞形态维持及 细胞运动有关。
The Players
The Animation
F-actin
Electron-micrograph of negatively stained F-actin filaments.
Model for microtubule nucleation, release and anchoring at centrosomes and in epithelial cells. In this model, microtubules are nucleated in the pericentriolar material, released from their nucleating sites and translocated to sites of anchoring. a | Anchoring at the centrosome occurs at the subdistal appendages whereas in b | epithelial cells, it occurs at apical domains distinct from centrosomes. Despite the apparent differences in anchoring sites, both contain unique proteins (ninein and centriolin) and seem to lack components involved in microtubule nucleation ( -tubulin and pericentrin). Dynactin, a dynein-interacting complex, has also been implicated in centrosomal microtubule anchoring127.
细胞松弛素(cytochalasins)可以切断微 丝,阻抑肌动蛋白聚合,因而可以破坏 微丝的三维网络。 鬼笔环肽(philloidin)与微丝有强亲和作 用,使肌动蛋白纤维稳定,抑制解聚, 荧光标记的鬼笔环肽可清晰地显示细胞 中的微丝。
(五) 微丝的功能
肌肉收缩、变形运动、 胞质分裂等
微丝的功能
(三)装配 1.装配过程 2.体外微管装配条件 3.体内微管装配动态 4.微管组织中心
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)。动物 细胞的MTOC为中心体。
Ganglion cells from the rat retina in cell culture. Labeled with antibody to microtubuleassociated protein (MAP-2).
原肌球蛋白 (tropomyosin,Tm) 肌钙蛋白(troponin,Tn): 肌钙蛋白C(Tn-C)特异 地与Ca2+结合 ;肌钙蛋白 T(Tn-T)与原肌球蛋白 有高度亲和力,肌钙蛋白I (Tn-I)抑制肌球蛋白 ATPase的活性。 2.非肌肉细胞中的微丝结合 蛋白
(四) 微丝特异性药物
(六) 功能 1.维持细胞形态 2.细胞内运输 3.鞭毛运动和纤毛运动 4.纺锤体和染色体运动
5.基体和中心粒 中心体(centrosome) 是动物细胞中主要 的微管组织中心, 中心体由一对相互 垂直的中心粒 (centrioles)及周 围基质构成,位于 鞭毛和纤毛根部的 类似结构称为基粒 (basal body) 中心粒和基粒均具有 自我复制性质。
Hale Waihona Puke 支撑 细胞运动 胞质分裂 受精 信息传递 肌肉收缩
二 微管
微管(microtubule)是存在于所有 真核细胞中由微管蛋白(tubulin) 装配成的长管状细胞器结构,平 均外径为24nm。
tubulin
microtubule
(一)成分 微管由两种类型的微管蛋白亚基, 即α微管蛋白和β微管蛋白组成。 微管几乎存在于从阿米巴到高等 动植物所有真核细胞胞质中, 而所有原核生物中没有微管。 (二)形态 微管呈中空状,微管壁由13个球 形蛋白亚基组成。
Photomicrograph of microtubule-associated protein 2 (MAP2) immunoreactive neurones in the cortex. Cellular immunoreactivity appears as a brown insoluble precipitate when developed by the ABC-HRP method. Counterstained with cresyl violet magnification X400.
Models for centrosome protein assembly. a | Centrosome complexes diffuse to centrosomes and assemble in a microtubuleand dynein-independent manner. b | Centrosome complexes, in the form of large particles, assemble using microtubules and cytoplasmic dynein motors. Particles are delivered to centrosomes or to areas between microtubules near the centrosome. Dynein motors may be anchored at centrosomes by dynactin or other anchoring proteins, or released after cargo delivery. c | Subunits exchange with those at the centrosome in either a or b. This could occur continuously or in a cell-cycle-dependent