细胞骨架的形态结构特点与功能.ppt

本章内容安排 第九章 细胞骨架 第九章 细胞骨架 概念 细胞骨架是指真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系。它对于维持细胞的形状、细胞内物质的运输、染色体的分离和细胞分裂等起着重要的作用。包括微管、微丝、中间纤维。 细胞骨架的发现过程 1928年，人们提出了细胞骨架的概念。 1954年，在电镜下首次看到了细胞中的微管，但 此时，电镜制片还只能用锇酸或高锰酸钾在低温条件下来固定，在这样的条件下细胞骨架常被破坏。 1963年，采用戊二醛常温固定后，才广泛的地观察到种类细胞骨架的存在，并正式命名为一种细胞器。 1 、微管蛋白 是与微管结合的辅助蛋白，与微管共存，参与微管的装配并增加微管的稳定性。 二、微管的形态结构 微管的形状： 13条原纤维组成中空的管状结构，内 径15nm，厚5nm,直径24~26nm。 三、微管的组装和去组装 微管本身大多数情况下是不稳定的，以异二聚体为单位，可自由组装和拆卸即进行装配和去装配，一般用踏车理论模型来进行解释。 微管的极性 +极生长速度快，-极生长速度慢，也就是说微管蛋白在+极的添加速度高于-极。 踏车理论(tread milling) P89 在一定条件下，微管一端装配使微管延长，另一端去装配微管缩短，当一端装配速度和另一端解聚速度相同时，微管的长度保持稳定，这种现象称为踏车现象。 在适当情况下，微管可以在实验室中组装，条件： 1、微管蛋白的浓度，1mg/ml 2、pH值，pH =6.9 3、温度是主要条件，37oC聚合；0oC解聚 4、GTP是微管合成时的供能物质。 5、离子：去Ca2+存Mg2+。 ㈡微管的体内装配(动态) 空间控制: 微管组织中心(MTOC)：是微管形成的核心位点(始发区),微管的组装由此开始，常见的动物微管组织中心为中心体和纤毛的基体。 微管在细胞中的组装主要是在γ微管蛋白环形复合体，它可刺激微管核心形成，并包裹微管蛋白的负端防止微管蛋白的渗入，而使负端稳定。 常见的影响微管蛋白组装和去组装的药物：紫杉花醇、秋水仙碱等。它们在细胞生物学的研究中和肿瘤治疗的临床应用中都有着重要的意义。 秋水仙碱—阻断微管蛋白组装微管，破坏纺锤体结构。 紫杉花醇、重水—促进微管组装，不断组装，不解聚，细胞停在分裂期。 五、微管的主要功能 ㈠构成细胞支架维持细胞的形态 微管有一定的强度，构成网状支架,是支撑和维持细胞形状的主要物质。 纤毛与鞭毛：细胞表面的运动器官，二者结构基本相同，在电镜下都可见9+2的结构，中央为二联微管称为中央微管，周围有9组二联微管。 微管与疾病 如：临床发现一种男性不育症，是由于患者精子轴索中缺少动力蛋白臂. 遗传性支气管炎，其大原因是由于支气管纤毛轴索中缺乏动力蛋白臂不能运动，丧失了清除异物的能力。 ㈢参与细胞内物质运输 细胞质高度区域化，细胞内许多物质运输在微管的帮助下完成。 微管参与物质运输主要是由马达蛋白来完成，它可分两大类： 动力蛋白 驱动蛋白 两类蛋白都具有ATP酶的活性，并都有将物质沿微管滑动的功能。 （1）驱动蛋白：是一类微管激活的ATP酶,可沿微管从负极向正极移动。 ㈣维持细胞内细胞器的定位和分布 ㈤参与染色体的运动，调节细胞分裂 1、形态：微丝是一种由蛋白纤维组成的实心纤维丝直径5—7nm。普遍存在于真核细胞中，特别在有运动功能的细胞中. 微丝的电镜结构：呈细丝状，比微管短的多。微丝的结构也具有极性，有正负极之分。 在细胞中：微丝可成束、成网或纤维状分散 分布或与其它细胞结构复合在一起。 肌动蛋白有两种形式 球形单体 ： G-肌动蛋白,由375个氨基酸组成由两个亚基组成，呈哑铃状。 纤维状多聚体:F-肌动蛋白. 微丝结合蛋白的种类要比微管结合蛋白的种类多，且功能复杂。目前在肌肉细胞和非肌细胞中已经分离出了100多种不同类型的微丝结合蛋白。 ㈠单体隔离蛋白 ㈡交联蛋白 ㈢末端阻断蛋白 ㈣纤维切割蛋白 ㈤肌动蛋白纤维去聚合蛋白 ㈥膜结合蛋白 影响微丝组装和去组装的因素： 球形-肌动蛋白的临界浓度，ATP、Ca2+、Mg2+。 Na+、K+的浓度及药物的影响。 微丝的组装过程分三个步骤： 即成核期、生长或延长期、平衡期。 成核期与微管不同，微丝的成核作用是发生在质膜上，这一过程还受到细胞外部信号的调节。微丝组装的动力来自于ATP。 其组装过程用踏车行为来解释。 细胞松弛素B：切断微丝，结合在微丝，能抑制微丝聚合，特异性的抑制微丝功