第1页：第十章 细胞骨架
第十章 细胞骨架
本页为第十章 细胞骨架的章节封面，标示本章主题与内容安排。
第2页：细胞骨架（续）
- 成分：微丝（microfilament）、微管（microtubule）和中间纤维（intemediate filament）构成。均由单体蛋白以较弱的非共价键结合在一起，构成纤维型多聚体。
- 微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。
- 微管确定膜性细胞器的位置和作为膜泡运输的导轨。
- 中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。
- 其它骨架成分：核骨架、核纤层、细胞外基质。
第3页：蛋白质示意图
蛋白质示意图。本页为课件原图，图注为「The three types of protein」，对应细胞骨架部分的内容。
第4页：第一节 微丝
第一节 微丝
- 又称肌动蛋白纤维actinfilament，是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，形状如双线捻成的绳子，直径约7nm。
第5页：
第6页：一、分子结构
一、分子结构
- 根据等电点分为3类：α分布于肌肉细胞；β和γ分布于肌细胞和非肌细胞。
- actin单体外观呈哑铃形，称球形肌动蛋白G-actin；多聚体称为纤维形肌动蛋白F-actin。
- actin在进化上高度保守，酵母和兔子肌肉的肌动蛋白有88%的同源性。
- 肌动蛋白要经过翻译后修饰，如N-端乙酰化或组氨酸残基的甲基化。
第7页：分子结构（续）
- 条件：ATP、适宜的温度、存在K+和Mg2+离子。
- 过程：2-3个actin聚集成一个核心（核化）；ATP-actin分子向核心两端加合。微丝具有极性，ATP-actin加到(+)极的速度要比加到(-)极的速度快5-10倍。
- 溶液中ATP-肌动蛋白的浓度处于临界浓度时，ATP-肌动蛋白在(+)端添加，而从(-)端分离，表现出“踏车”现象。微丝的装配
第8页：Treadmilling+-
本页为课件原图，图注为「Treadmilling+-」，对应微丝部分的内容。
第9页：分子结构（续2）
- 细胞中大多数微丝结构处于动态的组装和去组装过程中，并通过这种方式实现其功能。
- 细胞松弛素（cytochalasin）可切断微丝纤维，并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性的抑制微丝功能。
- 鬼笔环肽（phalloidin）与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。
第10页：二、微丝结合蛋白
二、微丝结合蛋白
第11页：核化蛋白
核化蛋白
第12页：
第13页：
第14页：
第15页：三、肌肉的组成
三、肌肉的组成
- 由肌原纤维组成，肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝，粗肌丝主要成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。
- 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。
第16页：
第17页：Sarcomere
本页为课件原图，图注为「Sarcomere」，对应微丝部分的内容。
第18页：（一）肌球蛋白
（一）肌球蛋白
- 属于马达蛋白，趋向微丝的（+）极。
- 已知15类（myosin I-XV）。
- Myosin II构成粗肌丝。由2个重链和4个轻链组成，外观具有两个球形的头和一个螺旋化的干，头部有ATP酶活性。
- Myosin V结构类似myosin II，但重链有球形尾部。
- Myosin I 由一个重链和两个轻链组成。
- Myosin I、II、V都存在于非肌细胞中，II型参与形成应力纤维和胞质收缩环，I、V型结合在膜上与膜泡运输有关。
第19页：肌球蛋白结构图
肌球蛋白结构图。本页为课件原图，图注为「Myosin II structure•Two heavy chains, two essential light chains, and two regulatory light chains•Heavy chain has head domain, neck region, and tail domain」，对应微丝部分的内容。
第20页：
第21页：（二）原肌球蛋白
（二）原肌球蛋白
- 每个Tm的长度相当于7个肌动蛋白，呈长杆状。组成两条平行纤维，位于肌动蛋白双螺旋的沟中，主要作用是加强和稳定肌动蛋白丝，抑制肌动蛋白与肌球蛋白结合。
- （三）肌钙蛋白（troponin,Tn），
- 含三个亚基，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，主要作用是调节肌肉收缩。
第22页：原肌球蛋白肌钙蛋白肌动蛋白示意图
原肌球蛋白肌钙蛋白肌动蛋白示意图。本页为课件原图，图注为「Tropomyosin, actin and troponin」，对应微丝部分的内容。
第23页：（四）肌肉的收缩
（四）肌肉的收缩
第24页：肌肉的收缩（续）
- Myosin movement (continued)
- ③Pi释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向M线方向弯曲，引起细肌丝向M线移动；
- ④ADP释放ATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。
- 如此循环
第25页：四、微丝的功能
四、微丝的功能
- 微丝除参与形成肌原纤维外还具有以下功能：
- 1．形成应力纤维（stress fiber）：结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。
第26页：微丝的功能（续）
第27页：2．形成微绒毛
2．形成微绒毛
第28页：形成微绒毛（续）
- 4. 胞质分裂；
- 5. 顶体反应；
- 6. 其他功能：抑制微丝的药物（细胞松弛素）可增强膜的流动、破坏胞质环流。
第29页：第二节 微管
第二节 微管
- 微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。微管是由微管蛋白组成的管状结构，对低温、高压和秋水仙素敏感。
第30页：微管上皮细胞核荧光显微图像
微管上皮细胞核荧光显微图像。本页为课件原图，图注为「A fluorescently stained image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)」，对应微管部分的内容。
第31页：
第32页：一、分子结构
一、分子结构
- 微管是由13条原纤维构成的中空管状结构，直径22~25nm。
- 每一条原纤维由微管蛋白二聚体线性排列而成
- 微管蛋白二聚体由结构相似的α和β球蛋白构成。
- α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换。
- β球蛋白也是一种G蛋白，结合的GTP可发生水解，结合的GDP可交换为GTP。
第33页：
第34页：分子结构（续）
- 微管具有极性，(+)极生长速度快，(-)极生长速度慢。
- (+)极的最外端是β球蛋白，(-)极的最外端是α球蛋白。
- 微管和微丝一样具有踏车行为。
- 微管形成的有些结构是比较稳定，是由于微管结合蛋白的作用和酶修饰的原因。如轴突、纤毛、鞭毛。
- 大多数微管处于动态组装和去组装状态（如纺锤体）。
- 秋水仙素、长春花碱抑制微管装配。
- 紫杉酚能促进微管的装配, 并使已形成的微管稳定。
第35页：微管蛋白组装过程示意图
微管蛋白组装过程示意图。本页为课件原图，图注为「•The function of GTP-tubulin cap•GTP hydrolysis is not required for microtubule assembly，WHY？」，对应微管部分的内容。
第36页：微管蛋白解聚过程示意图
微管蛋白解聚过程示意图。本页为课件原图，图注为「•Microtubule disassemble when ADP-tubulin are exposed」，对应微管部分的内容。
第37页：分子结构（续2）
- MAP分子至少包含一个结合微管的结构域和一个向外突出的结构域。突出部位伸到微管外与其它细胞组分（如微管束、中间纤维、质膜）结合。
- 主要功能：①促进微管组装。②增加微管稳定性。③促进微管聚集成束。二、微管结合蛋白microtubule associated proteins MAPs
第38页：三、微管组织中心
三、微管组织中心
- 是微管进行组装的区域，都具有γ微管球蛋白，如：中心体、鞭毛基体。
第39页：微管组织中心（续）
- 中心体由两个相互垂直的中心粒构成。周围是一些无定形物质，叫做外中心粒物质（PCM）。
- 中心粒由9组3联微管构成，具有召集PCM的作用。
- MTOC处微管蛋白以环状的γ球蛋白复合体为模板核化、先组装出（-）极，然后开始生长。
- 提纯的微管，在微酸性环境，适宜的温度，存在GTP、Mg2+和去除Ca2+的条件下能自发的组装成11条原纤维的微管。
第40页：
第41页：微管排布示意图
微管排布示意图。本页为课件原图，图注为「The Orientation of Microtubules in a Cell」，对应微管部分的内容。
第42页：五、微管的功能
五、微管的功能
第43页：2、细胞内运输
2、细胞内运输
- 是胞内物质运输的路轨。
- 涉及两大类马达蛋白：驱动蛋白kinesin，动力蛋白dyenin，均需ATP供能。
- Kinesin发现于1985年，是由两条轻链和两条重链构成的四聚体，能向着微管（+）极运输小泡。
- Kinesin walk along microtubule towards plus end
第44页：细胞内运输（续）
- Dynein发现于1963年，因与鞭毛和纤毛的运动有关而得名。
- 由两条相同的重链和一些种类繁多的轻链以及结合蛋白构成。
- 作用：在细胞分裂中推动染色体的分离、驱动鞭毛的运动、向着微管（-）极运输小泡。
第45页：3、形成纺锤体在细胞分裂中牵引染色体
3、形成纺锤体在细胞分裂中牵引染色体
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第47页：形成纺锤体（续）
- 纤毛与鞭毛是相似的两种细胞外长物，前者较短。
- 结构：
- 由基体和鞭杆两部分构成。
- 鞭毛中的微管为9+2结构。
- 二联微管A管由13条原纤维组成，B管由10条原纤维组成。
- A管向相邻B管伸出两条动力蛋白臂，并向鞭毛中央发出一条辐。
- 基体的微管组成为9+0。
- 鞭毛运动原理：动力蛋白臂的dynein水解ATP作功，使相邻的二联微管相互滑动。
第48页：
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第51页：第三节 中间纤维
第三节 中间纤维
- 直径10nm左右，介于微丝和微管之间，故名。
- IF是最稳定的细胞骨架成分，主要起支撑作用。
- IF在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。
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第53页：质膜半桥粒上皮细胞纤维结构图
质膜半桥粒上皮细胞纤维结构图。本页为课件原图，图注为「Keratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes」，对应中间纤维部分的内容。
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第55页：一、类型
一、类型
- 分为5类：角蛋白、结蛋白、胶质原纤维酸性蛋白、波形纤维蛋白、神经纤丝蛋白。
- 具有组织特异性，不同类型细胞含有不同IF。
- 通常一种细胞含有一种中间纤维，少数含有2种以上。
- 肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF。
第56页：（一）角蛋白
（一）角蛋白
- 为表皮细胞特有，具有α和β两类，β角蛋白存在于细胞中，α角蛋白形成头发、指甲等坚韧结构。
- 分为：酸性角蛋白（I型）、中性或碱性角蛋白（II型）。组装时首先由I型和II型组成异二聚体，再形成中间纤维。
- （二）结蛋白desmin
- 又称骨骼蛋白skeletin，存在于肌肉细胞中，主要功能是使肌纤维连在一起。
第57页：角蛋白（续）
- （三）、胶质原纤维酸性蛋白glialfibrillaryacidicprotein
- 存在于星形神经胶质细胞和许旺细胞。起支撑作用。
- （四）、波形纤维蛋白vimentin
- 存在于间充质细胞及中胚层来源的细胞中。
- （五）、神经纤丝蛋白neurofilamentprotein
- 是由三种分子量不同的多肽组成的异聚体，功能是提供弹性使神经纤维易于伸展和防止断裂。
第58页：二、结构与装配
二、结构与装配
- （一）结构
- 由螺旋化杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（N端）尾（C端）部构成。
- 杆状区高度保守，由螺旋1和螺旋2构成，每个螺旋区还分为A、B两个亚区。
第59页：中间纤维结构图
中间纤维结构图。本页为课件原图，图注为「intemediate filaments，IF」，对应中间纤维部分的内容。
第60页：结构与装配（续）
- （二）IF的装配
- 过程：
- ①两个单体形成超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）；
- ②两个二聚体反向平行组装成四聚体；
- ③四聚体组成原纤维；
- ④4根原纤维组成中间纤维。
- 特点：IF没有极性；无动态蛋白库；装配与温度和蛋白浓度无关；不需要ATP、GTP或结合蛋白的辅助。
第61页：
第62页：三、IF的结合蛋白IFAP
- 功能：
- 使中间纤维交联成束、成网，
- 把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上
- 已知的IFAPs约15种左右，分别与特定的中间纤维结合，如：flanggrin、Plectin、Ankyrin
- 特点：具有细胞特异性
第63页：胞质骨架三种组分的比较
胞质骨架三种组分的比较
本页为课件中的表格原图，源文件未提取到表格数据，建议对照原课件图片补充表中内容。
