第十章--細胞骨架

1、第十章　細胞骨架cytoskeleton,細胞骨架（cytoskeleton）指真核細胞中由蛋白質構成的纖維網(wǎng)架體系。包括微絲、微管、中間絲三種結構組分。,第一節(jié) 微絲與細胞運動第二節(jié) 微管及其功能第三節(jié) 中間絲,第一節(jié)　微絲與細胞運動,微絲(microfilament，MF)又稱肌動蛋白纖維（actin filament），是指真核細胞中由肌動蛋白組成，直徑為7nm的骨架纖維。微絲網(wǎng)絡的空間結構和功能取決于所結合的微絲結

2、合蛋白的種類。,一、微絲的組成及其組裝,（一）結構與成分微絲的主要結構成分是肌動蛋白(actin)。在大多數(shù)真核細胞中，肌動蛋白是含量最豐富的蛋白質之一。Actin在細胞內有兩種存在形式，即肌動蛋白單體（G-actin）和由單體組裝成的纖維形肌動蛋白（F-actin）。,actin單體稱為球形肌動蛋白（G-actin），多聚體稱為纖維形肌動蛋白（F-actin）。,肌動蛋白在進化過程中是高度保守的，酵母和兔子肌肉的肌動蛋白有88%的

3、同源性。 在哺乳動物和鳥類細胞中至少已分離到6種肌動蛋白，4種α-肌動蛋白（分布于肌肉細胞）；另2種為β-和γ-肌動蛋白（分布于肌肉細胞和非肌細胞）。 不同肌動蛋白基因是從同一個祖先基因進化來的。多數(shù)簡單的真核生物（如酵母或黏菌）僅含單個肌動蛋白基因，而許多多細胞真核生物含有多個肌動蛋白基因。,在體外，微絲的組裝與去組裝與溶液中所含actin單體的狀態(tài)、離子的種類及濃度等參數(shù)相關聯(lián)。 G-actin裝配成微絲的過程可分為幾個階段

4、：1.成核反應， 2. 纖維的延長。肌動蛋白具有ATP酶的活性。肌動蛋白單體在參與微絲的組裝前必須與ATP結合。,(二)微絲的裝配及其動力學特性,2.快速延長3.動態(tài)穩(wěn)定期,微絲的裝配過程,+端,-端,,微絲在體外裝配過程中，常表現(xiàn)出其正極由于不斷添加單體而延長，負極不斷去組裝而縮短，這一現(xiàn)象稱為踏車行為。,,G-actins首尾連接組裝成MF，因此MF的兩端具不同的極性: 一端為（+）端 一端為（-）端

5、 在組裝過程中，兩端都可以加添上G-actin，同時又可能解離下G-actin。 不同的是，（+）端的加添速度始終大于（-）端，而解離的速度一般小于（-）端。,微絲的組裝和解聚都需要有ATP存在。游離的G-actin都結合有一個ATP，當其聚合時，ATP水解且ADP保持結合狀態(tài)，因此F-actin中的actin都結合有ADP，而脫離F-actin后，則需要ATP置換下ADP。,ATP的作用和動態(tài)平衡,細胞松弛素（Cyto

6、halasin）可切斷微絲，并結合于微絲末端阻抑G-actin在該部位聚合，但對微絲的解聚沒有明顯影響。因此用細胞松弛素處理細胞可以破壞微絲的網(wǎng)絡結構，并阻止細胞運動。鬼筆環(huán)肽（philloiclin）與微絲表面有強親和力，與F-actin結合抑制其解聚，但不與肌動蛋白單體結合。將鬼筆環(huán)肽注入細胞同樣能阻止細胞運動。微絲的功能依賴于肌動蛋白的組裝和去組裝的動態(tài)平衡。,（三）影響微絲組裝的特異性藥物,二、微絲網(wǎng)絡動態(tài)結構的調節(jié)與細胞運

7、動,（一）非肌肉細胞內的微絲結合蛋白在大多數(shù)非肌肉細胞中，微絲是一種動態(tài)結構，它們持續(xù)的進行組裝和去組裝。微絲的這種動態(tài)變化與細胞形態(tài)的維持及細胞運動有密切關系。微絲系統(tǒng)的主要成分是肌動蛋白纖維，此外還包括許多微絲結合蛋白(MAP)，它們共同形成微絲的高級結構，并對微絲網(wǎng)絡動態(tài)變構起調節(jié)作用。,細胞內微絲及其結合蛋白共同構成的微絲網(wǎng)絡有的相當穩(wěn)定（如小腸上皮細胞微絨毛中的軸心微絲束等），而另一些微絲結構則是暫時性的,細胞內微絲網(wǎng)絡的

8、組織形式和功能通常取決于與之結合的微絲結合蛋白，而不是微絲本身。微絲結合蛋白功能：1.影響微絲的組裝與去組裝。2.介導微絲與其他細胞結構之間的相互作用。3.有些蛋白（如肌球蛋白）通過與微絲間的相互作用來運送貨物，對細胞內生物大分子和細胞器的分布起組織作用，從而調節(jié)細胞的行為。,非肌肉細胞中的微絲結合蛋白種類多樣,成核蛋白Arp ：使游離actin核化，開始組裝。 α輔肌動蛋白：參與微絲與膜的結合封端蛋白：結合于纖維一端，使纖維穩(wěn)定

9、細絲蛋白：橫向連接相鄰微絲，形成網(wǎng)絡結構。毛緣蛋白：在平行微絲之間形成緊密的連接。截斷蛋白：在一定條件下將微絲切斷。凝溶膠蛋白：高Ca2+條件下，將微絲切成片段，使肌動 蛋白由凝膠向溶膠態(tài)轉化。血影蛋白：相鄰微絲間的橫向連接.,微絲結合蛋白的主要類型及其功能,踝蛋白（Talin）：與細胞粘著有關.絨毛蛋白（villin）：在微絨毛的發(fā)生中起關鍵作用.紐蛋白：介導微絲結合于細胞膜.單體隱蔽蛋白：阻止游離actin向纖維

10、添加，如 thymosin。 單體聚合蛋白：將結合的單體安裝到纖維，如 profilin。微絲解聚蛋白：使微絲去組裝，如 cofilin。 膜結合蛋白：如 vinculin、ponticulin 等。,核化蛋白,單體聚合蛋白,微絲解聚蛋白,單體聚合蛋白,凝溶膠蛋白,單體隱蔽蛋白,交聯(lián)蛋白,細胞皮層指微絲集中在緊貼細胞質膜的下方，與微絲結合蛋白交聯(lián)成凝膠狀的三維網(wǎng)絡。細胞皮層中的一些微絲還與細胞質膜上的蛋白連接，使膜蛋白的流動性受

11、到某種程度的限制。細胞皮層不僅為細胞質膜提供支撐，增加其強度和韌性，維持細胞形狀，還參與細胞的多種運動（如胞質環(huán)流、阿米巴運動、吞噬等）,(二) 細胞皮層,（三）應力纖維,應力纖維是真核細胞中廣泛存在的微絲束結構, 它由大量平行排列的肌動蛋白纖維組成, 還含有肌球蛋白Ⅱ、原肌球蛋白、α-輔肌動蛋白和細絲蛋白, 這些蛋白在肌動蛋白纖維上呈非連續(xù)排列, 但肌動蛋白纖維是連續(xù)的。應力纖維具有收縮功能。它在細胞的形態(tài)發(fā)生、細胞分化和組織形成

12、中具有重要作用。由整聯(lián)蛋白介導的細胞外基質同細胞內的連接也是通過應力纖維。,（四）細胞偽足的 形成與遷移運動,培養(yǎng)細胞的遷移等細胞運動往往不直接涉及肌球蛋白的運動，而僅僅是通過肌動蛋白的聚合以及與其他細胞結構組分的相互作用來實現(xiàn)。細胞遷移過程通常包含以下幾個相繼發(fā)生的事件：1.細胞伸出偽足；2.偽足與基質間形成新的錨定位點（粘著斑）；3.細胞以附著點為支點向前運動；4.細胞后部的附著點與基質脫離，細胞的尾部前移。,（五）微絨毛在

13、小腸上皮細胞微絨毛的軸心，所有的微絲平行排列，高度有序的微絲束正極指向微絨毛的頂端，微絲束下端終止于端網(wǎng)結構。微絲束對微絨毛的形態(tài)起支撐作用。這里的微絲束無收縮功能。,（六）胞質分裂環(huán)是有絲分裂末期在兩個即將分裂的子細胞之間產(chǎn)生的一個對細胞質起收縮作用的環(huán)。它由大量平行排列的微絲組成。收縮環(huán)的動力來源于肌球蛋白在極性相反的微絲之間的滑動。,分子馬達包括依賴于微絲的肌球蛋白(myosin)及依賴于微管的驅動蛋白(kinesin)和胞質動

14、力蛋白(dynein)。這三類蛋白超家族的成員。它們既能與微管或微絲結合，又能與一些細胞器或膜狀小泡特異性結合，并利用水解ATP所產(chǎn)生的能量有規(guī)則的沿微管或微絲等細胞骨架纖維運輸所攜帶的貨物。 肌球蛋白已發(fā)現(xiàn)有15類（myosin I-XV），其共同特征是都含有一個作為馬達結構域的頭部（該頭部包含一個微絲結合位點和一個具有ATPase活性的ATP結合位點），它通過水解ATP導致構象變化而移動，微絲是它的運行軌道，從負端（-）向正端（+

15、）運動。,三、肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達,,Myosin II 存在于多種細胞。在肌細胞中，MyosinII構成肌原纖維的粗絲。在非肌細胞中， MyosinII參與胞質分裂環(huán)的形成和張力纖維的活動。,（一）II型肌球蛋白,典型的MyosinII由2個重鏈和4個輕鏈組成，外觀具有兩個球形的頭和一個螺旋化的干部，頭部（頭部由每條重鏈的N端肽段和各一條輕鏈折疊結合而成）能與微絲結合，并有ATP酶活性。Myosin II的尾部主要起結構

16、作用,Myosin II的結構,Myosin II,,胰凝乳蛋白酶酶切位點,木瓜蛋白酶酶切位點,S2,,LMM,HMM,S1,頭部與尾部之間可被木瓜蛋白酶切斷，尾部的近頭端一段又可被胰酶切斷。,Myosin II的酶解特性,,,輕鏈,不活躍狀態(tài),活躍狀態(tài),15-20個分子的雙向纖維,自發(fā)組裝,負染色照片,,,磷酸化,MyosinII組裝形成粗肌絲在骨骼肌細胞中，由Myosin構成的粗絲是穩(wěn)定的。,,(二) 非傳統(tǒng)類型的肌球蛋白,現(xiàn)已分

17、離出一系列與myosin II不同的肌球蛋白，稱之為非傳統(tǒng)類型的肌球蛋白，并根據(jù)其氨基酸序列進行了分型。 Myosin I 由一個重鏈和兩個輕鏈組成。 Myosin V結構類似myosin II ，但重鏈有球形尾部。 Myosin I、II、V都存在于非肌細胞中，II型參與形成應力纖維和胞質收縮環(huán)，I、V型結合在膜上與膜泡運輸有關,肌球蛋白的運動機制,ATP水解與肌球蛋白沿微絲移動相偶聯(lián)的模型,肌球蛋白的功能,3種肌球蛋白的功能

18、不同，肌球蛋白II為肌肉收縮和胞質分裂提供動力，而肌球蛋白I和V涉及細胞骨架與膜之間的相互作用，如膜泡運輸。不同肌球蛋白的特殊功能由它們的尾部來決定,,運輸膜泡,運輸微絲,四、肌細胞的收縮運動,(一)肌纖維的結構骨骼肌細胞又稱肌纖維，是在胚胎期由大量的單核成肌細胞融合而成的。用電鏡觀察肌纖維的縱切面，可見其是由數(shù)百條更細的肌原纖維組成的集束。每根肌原纖維由稱為肌節(jié)的收縮單元呈線性重復排列而成。肌原纖維的帶狀條紋由不同的粗（肌絲）細

19、（肌絲）的纖維以十分有序的方式組裝在一起。 粗肌絲的成分是肌球蛋白；細肌絲主要成分是肌動蛋白，輔以原肌球蛋白和肌鈣蛋白。,肌纖維的解剖圖,在顯微水平，骨骼肌的特征是具有周期性重復的橫紋，橫紋肌也因此得名。活體標本所顯示的是明暗交替的橫紋。,暗帶稱為A帶，明帶稱為I帶。在I帶的中央，也有一深染的線狀橫帶，稱為Z線；而A帶的中央則有一稍淺染的橫帶，稱為H盤，H盤的中央又有一深染的線狀橫帶，稱為M線。兩個Z線之間的節(jié)段稱為肌節(jié)，肌節(jié)是收縮活動

20、的單位。,Electron micrographs of an insect flight muscle viewed in cross-section.    The myosin and actin filaments are packed together with almost crystalline regularity. (From J. Auber, J. de Microsc. 8

21、:197-232),（2）原肌球蛋白（Tm）為纖維狀分子，位于細肌絲的螺旋溝內，1個Tm分子的長度相當于7個肌動蛋白單體，對肌動蛋白與肌球蛋白頭部的結合行使調節(jié)功能。,（3）肌鈣蛋白（Troponin） 由3個亞基組成，其中Tn-T與原肌球蛋白有高度的親和力, Tn-C與Ca2+結合，Tn-I抑制肌球蛋白ATP酶的活性。細肌絲中每隔40nm有1個肌鈣蛋白復合體結合在原肌球蛋白上。,肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白共同組成肌纖維的細肌

22、絲,(二)肌肉收縮的滑動模型 粗、細肌絲間彼此滑動（彼此插入）造成彼此的縮短和整個肌纖維的縮短，造成這種滑動的原因和動力則是肌球蛋白的頭部與細肌絲內周期性的接觸，脫離，ATP水解和構像改變。收縮的基本過程如下： 1.動作電位的產(chǎn)生 2. Ca2+ 的釋放 3. 原肌球蛋白的位移 4. 肌動蛋白絲雨肌球蛋白絲的相對滑動 5. Ca2+ 的回收,神經(jīng)元沖動 → 突觸傳遞 → 橫管傳遞沖動 → 肌質網(wǎng)釋放Ca2+ →

23、Tn-c結合Ca2+ → 與Tn-T相連的原肌球蛋白滑動 → 肌球蛋白頭部結合位點的暴露并結合、滑動… …,,放松,收縮,肌球蛋白頸部是擺動杠桿臂,沖動停止 → Ca2+被泵入ER → Ca2+-Tn-c分離 → 原肌球蛋白回原位 → ATPase不能再與細絲結合→肌肉松弛,微絲參與 細胞形態(tài)的維持,細胞骨架,微絨毛(microvilli),微絲參與凝血過程,Platelet activation is a controlled seq

24、uence of actin filament severing,uncapping, elongation,recapping, and cross-linking.,微絲受精作用,第二節(jié) 微管(microtubule)及其功能,是真核細胞中由微管蛋白(tubulin)裝配而成的長管狀結構，平均外徑為24nm。微管在細胞內呈管網(wǎng)狀或束狀分布，并能與其他蛋白共同裝配成紡錘體、基粒、中心粒、鞭毛、纖毛、軸突、神經(jīng)管等結構，參與細胞形態(tài)

25、的維持、細胞運動和細胞分裂。,一、 微管的結構組成與極性,微管蛋白異源二聚體縱向排列成原纖絲，13根原纖絲合攏后構成微管的管壁。在微管合攏的位置微管蛋白構成的螺旋被終止，出現(xiàn)α-微管蛋白與β-微管蛋白間的橫向結合，并產(chǎn)生縱貫微管長軸的“接縫”,微管的形態(tài),50,微管的類型,單體: 多數(shù)微管, 易解聚 雙聯(lián)體: 纖毛和鞭毛 三聯(lián)體: 中心粒和基體,二、 微管的組裝和去組裝,（一）微管的體外組裝與踏車行為 大多數(shù)細胞微管都是

26、不穩(wěn)定的, 能快速地組裝和去組裝。低溫、高Ca2+濃度和秋水仙素等化學試劑處理都會破壞微管的動態(tài)變化，阻止微管組裝和去組裝。微管在體外裝配可分為成核和延長兩個階段。由于缺少中心體，微管蛋白二聚體往往先縱向聚合形成短的絲狀結構，此即成核反應。然后通過在兩端以及側面增加二聚體而擴展成片狀，當片狀聚合物加寬到若13根原纖絲時，即合攏為1段微管。,52,原纖維的裝配,加寬,加長,?,?,GTP帽,,GDP 微管,,,,微管的組裝過程圖解,5

27、3,GTP帽,,54,微管的極性(polarity),1) 裝配的方向性 2) 生長速度的快慢,55,微管的動態(tài)不穩(wěn)定性,1.微管的蛋白成分的動態(tài)性 – 踏車 (treadmilling) 2. 生長或縮短(growth or shrinkage),踏車現(xiàn)象,a. 非特異性影響 影響組裝動力學的因素： GTP濃度、壓力、溫度、pH值、微管蛋白臨界濃度；,（二） 影響微管組裝 和去組裝的因素,b. 影響微管組裝和去組裝的特異性

28、藥物,微管結合蛋白、修飾微管的酶和藥物 秋水仙素：一種生物堿，與未聚合的微管蛋白二聚體結合，形成復合物可阻止微管的成核反應，加到微管兩頭可阻止其它二聚體的加入和丟失。紫杉醇：結合到聚合的微管上，促進微管聚合和穩(wěn)定已聚合的微管，不與未聚合的微管蛋白二聚體反應。,三、 微管組織中心 (microtubule organizing center, MTOC),微管組織中心的功能： 1. 提供微管的生長位點 ——促進成核反應 2. 決

29、定微管的方向性（極性） 3. 使細胞質微管的裝配受統(tǒng)一的功能位點控制,指活細胞中能夠起始微管的成核作用，并使之延伸的細胞結構。包括中心體、纖毛和鞭毛基部的基體。,（一）中心體 (centrosome)： 是動物細胞中決定微管形成的細胞器。它含有1對中心粒，兩者相互垂直排列，外面被有無定型的外周物質。電鏡觀察顯示，微管并不是起源于中心粒，而是在中心粒外周物質區(qū)域成核。 在細胞內并不是所有的微管都與中心體相連。

30、 高等植物細胞內缺少中心粒結構。 20世紀80年代，在酵母中發(fā)現(xiàn)了r-微管蛋白與微管的裝配有關，并提出了微管在中心體部位的成核模型。,60,中心體的結構,在細胞間期，中心粒位于細胞核附近；在有絲分裂期，位于紡錘體的兩極。,◇ 9個距離相等的三聯(lián)管 ◇ A管由放射幅在中心相連 ◇ A管伸出的另一短臂連接下一組微管的C管,(二)基體和其他微管組織中心,基體是纖毛和鞭毛的MTOC，其結構與中心?；疽恢隆Ｖ行牧：突w是

31、同源結構，在某些時候可以相互轉變。中心粒和基體都具有自我復制的性質，一般情況下，新的中心粒是由原來的中心粒在S期復制而來。但也發(fā)現(xiàn)在某些細胞中，中心粒能自我發(fā)生。最近，人們又發(fā)現(xiàn)高爾基體的反面囊膜區(qū)域也有微管裝配的能力。,四、微管的動力學性質,微管的穩(wěn)定性與微管所在細胞的生理狀態(tài)以及所結合的細胞結構組分相關。在間期細胞中，大部分微管的一端與中心體相連，呈輻射狀向細胞的周緣伸展。當細胞由間期進入分裂期時，細胞質微管幾乎全部解聚，新的微

32、管從細胞兩極的中心體部位長出，形成星體微管和紡錘體微管。在正常生長狀態(tài)的細胞中，微管的裝配和去組裝并不是同步進行的，有的在組裝，而另一些在解聚。,五、 微管結合蛋白(microtubule associated protein, MAP),微管結合蛋白指始終伴隨著微管的組裝和去組裝而存在的一類蛋白質。MAP通常都是單基因編碼的，具有1至數(shù)個與微管側面相附著的結構域和1個從微管表面伸出去的臂。,64,種類: 已發(fā)現(xiàn)的MAP種類多數(shù)

33、存在于大腦中 I型: MAP1A和MAP1B II型: MAP2、MAP4和Tau,微管結合蛋白的活性主要由磷酸化和去磷酸化控制。,神經(jīng)細胞 軸突的物 質運輸,MAP功能: 1.使微管相互交聯(lián)形成束狀結構, 與其它細胞結構交聯(lián), 如質膜、微絲和中等纖維等，提高微管的穩(wěn)定性或改變其剛性。 2.影響微管的裝配速度（微管成核、延長或縮短），調節(jié)微管在細胞內的分布和功能。 3.分子動力蛋白沿微管移動，可轉運囊泡或大分子顆粒物質。,

34、六、微管對細胞結構的組織作用,真核細胞內部都是高度區(qū)域化的結構，微管與細胞器的分布以及細胞的形態(tài)發(fā)生和維持有密切關系，內質網(wǎng)在細胞內的鋪展、高爾基體在細胞內的裝配和定向、細胞不對稱形狀（如神經(jīng)細胞和上皮細胞等）的產(chǎn)生和維持以及其中的物質運輸都需要微管的參與。,七、細胞內依賴于 微管的物質運輸,真核細胞內存在著精細的物質轉運系統(tǒng)和分選機制，微管為細胞內的物質運輸提供了軌道，在分子馬達的幫助下完成細胞內復雜的物質運輸。,68,沿著微管

35、運輸貨物的分子馬達主要有驅動蛋白(kinesin)和動力蛋白(dynein)兩大家族。 它們利用ATP供能產(chǎn)生推動力、進行細胞內物質運輸。分子馬達的特性： ? 是能量轉化器,將化學能ATP轉化成機械能。? 運送細胞內貨物多種多樣,包括各種類型的小泡、線粒體、溶酶體、染色體等。? 微管只作為物質運輸?shù)能壍溃粵Q定物質運輸?shù)姆较?。而物質運輸?shù)姆较驔Q定于不同的分子馬達。,69,（一）驅動蛋白（kinesin）的結構和功能,重鏈,輕鏈,

36、,,,由四聚體構成，含兩個相同的重鏈和兩個相同的輕鏈。,大多數(shù)驅動蛋白的馬達結構域在重鏈的N端間或在重鏈的中部，這些驅動蛋白所介導的物質運輸?shù)姆较蚴怯晌⒐艿呢摌O向正極移動。也有少數(shù)馬達結構域在重鏈的C端，這類驅動蛋白的運動方向則是由微管的正極向負極移動。它們運輸物質的速度與ATP濃度相關，而且其運動是一步一步地進行的。,+,,一類跨 膜蛋白,（二）驅動蛋白沿微管運動的分子機制,驅動蛋白沿微管運動的分子模型有兩種：1. 步行模型：認為

37、驅動蛋白的兩個球形頭部交替向前，酶水解1個ATP分子，位于后面的那個馬達結構域將移動兩倍的步距（即16 nm），變?yōu)轭I先位置。2. 尺蠖爬行模型：認為驅動蛋白兩個頭部，其中一個始終在前，另一個永遠在后，每步移動8 nm。,（三）動力蛋白(dynein)的結構和功能,含2-3條重鏈，不同種的輕鏈,有兩類動力蛋白： ◇ 胞質動力蛋白：含2個馬達結構域。 ◇ 纖毛和鞭毛的軸絲動力蛋白：含3個馬達結構域。,重鏈頭部是動力產(chǎn)生部位,動力蛋白

38、是已知馬達蛋白中最大、移動速度最快的成員。含有2-3條重鏈和多條大小不等的輕鏈。,73,胞質動力蛋白的功能主要是介導細胞內膜泡和細胞器沿微管從正極向負極運輸、 高爾基體的定位，以及與有絲分裂紡錘體動態(tài)結構相關。,在神經(jīng)細胞，左圖中兩類分子馬達蛋白把物質向兩個相反方向運輸 ?被運輸物上可以結合著兩類分子馬達，物質被運輸?shù)姆较蛉Q于兩者所處的活性狀態(tài)。?動力蛋白通過可溶的多亞基蛋白復合體與被運輸物結合,74,有絲分裂中期,細胞質動力蛋白

39、（可能）參與的有絲分裂中的紡錘體的定位和染色體運動,75,微管的功能,1. 支架作用，維持細胞的形態(tài),植物細胞內微管的排列,2. 細胞內物質運輸?shù)能壍?物質運輸 －神經(jīng)細胞軸突，色素細胞,3.紡錘體和染色體的運動,動力蛋白,八、纖毛和鞭毛的結構與功能,兩者都是從細胞質中的基體（微管組織中心）生長出來的，由排列成一捆的穩(wěn)定微管組成的，表面有細胞質膜覆蓋的細胞結構。主要功能是移動細胞表面的液體和推動單細胞在液體中運動。,纖毛運動,鞭

40、毛運動,85,纖毛和鞭毛的結構,由規(guī)則排列的微管相互連接形成的骨架，稱軸絲。 基體是纖毛和鞭毛的MTOC。,軸絲橫截面：,88,微管滑動模型 (sliding-microtubule model),?動力蛋白頭部與二連管相鄰B管接觸，促使與動力蛋白結合的ADP和Pi釋放，使動力蛋白的頭部角度改變，頭部將B管向＋極推動； ?新ATP的結合，促使動力蛋白與相鄰B管脫落； ATP水解，頭部的角度恢復； ?帶有水解產(chǎn)物的動力蛋白頭部與B

41、管的另一位點結合，開始下一循環(huán)。,,+,-,89,纖毛和鞭毛的運動,＊在分離的二聯(lián)體微管之間，動力蛋白的作用產(chǎn)生微管間 的滑動； ＊在一條完整的鞭毛或纖毛中，通過其微管相互之間的滑 動造成的是整個系統(tǒng)的彎曲。,,90,5.基體和中心粒,◇ 9個距離相等的三聯(lián)管 ◇ A管由放射幅在中心相連 ◇ A管伸出的另一短臂連接下一組微管的C管,基體只含有一個而非一對中心粒。,第三節(jié) 中間纖維intermediate filaments，

42、IF,中間絲存在于絕大多數(shù)動物細胞內，是最穩(wěn)定的細胞骨架成分，主要起支撐作用。IF在細胞質中圍繞著細胞核分布，成束成網(wǎng)，并擴展到細胞質膜，與質膜上的橋粒、半橋粒等相連，并由此將相鄰細胞連為一體。在細胞核內也有中間絲分布。中間絲并不是所有真核細胞都必需的結構組分。,橋粒,半橋粒,中間絲組成較復雜，不同來源的組織細胞表達不同類型的中間絲蛋白。通常一種細胞含有一種中間纖維，少數(shù)含有2種以上。中間絲可分為6種主要類型：1.角蛋白纖維2.

43、波形蛋白纖維3.結蛋白纖維4.膠質纖維絲蛋白5.神經(jīng)絲蛋白6.外周蛋白,一、中間絲的主要類型和組成成分,（一）角蛋白纖維(keratin filament)為表皮細胞特有，具有α和β兩類，β角蛋白存在于細胞中，α角蛋白形成頭發(fā)、指甲等堅韌結構。細胞內角蛋白纖維分為：酸性角蛋白（I型）、中性或堿性角蛋白（II型）。組裝時首先由I型和II型組成異二聚體，再形成中間纖維。（二）結蛋白纖維(desmin filament)又稱骨

44、骼蛋白skeletin，存在于肌肉細胞中，主要功能是使肌纖維連在一起。,（三）神經(jīng)膠質纖維(neuroglial filament)存在于神經(jīng)膠質細胞。起支撐作用。（四）波形纖維蛋白(vimentin filament)存在于間充質細胞及中胚層來源的細胞中。（五）神經(jīng)元纖維(neurofilament)是由三種分子量不同的多肽組成的異聚體，功能是提供彈性使神經(jīng)纖維易于伸展和防止斷裂。,胞質中間絲蛋白分子中部為高度保守的螺旋化桿狀區(qū)；

45、兩端是非螺旋化的球形頭（N端）尾（C端）部，這兩個結構域序列和長度多變，在中間絲的組裝過程中發(fā)揮作用。,中間絲桿狀區(qū)由2個螺旋和3個β-折疊構成，每個螺旋區(qū)還分為A、B兩個亞區(qū)。,二、IF的裝配與表達,中間絲蛋白在合適的緩沖體系中能自我組裝，而且組裝過程不需要ATP或GTP供能。其組裝過程如下：①兩個單體形成超螺旋二聚體（角蛋白為異二聚體）；②兩個二聚體反向平行組裝成四聚體；③四聚體組成原纖維；④8根原纖維組成中間纖維。中間絲

46、裝配的特點：IF沒有極性；無動態(tài)蛋白庫；裝配與溫度和蛋白濃度無關；不需要ATP、GTP或結合蛋白的輔助。,,中間纖維在胞質中形成發(fā)達的纖維網(wǎng)絡，在外側與質膜上的特定部位連接；在細胞內側中間絲源自細胞核的周緣，并與核膜有聯(lián)系。在核膜內側有核纖層構成的網(wǎng)絡。核纖層還是染色質的主要錨定位點。,三、IF與其他細胞結構的聯(lián)系,胞質骨架三種組分的比較,三種細胞骨架成分間的區(qū)分與關系表現(xiàn)為：1.細胞內三種骨架成分可同時存在，自成系統(tǒng)。微絲、微管和中