1、第六章細(xì)胞骨架(),細(xì)胞膜骨架細(xì)胞質(zhì)骨架核骨架,細(xì)胞骨架：普遍存在于真核細(xì)胞中，由蛋白纖維構(gòu)成的網(wǎng)架體系。對(duì)于細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞增殖及分化具有重要作用。,一、細(xì)胞膜骨架,細(xì)胞膜下由蛋白質(zhì)纖維組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。一方面與膜蛋白結(jié)合；另一方面與細(xì)胞質(zhì)骨架相連。參與維持細(xì)胞膜的形態(tài)，并協(xié)助細(xì)胞膜完成多種生理功能。,在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中包括微絲、微管和中間纖維。在細(xì)胞核中存在核骨架-核纖層體系。核骨架、核纖層與中間纖維在結(jié)構(gòu)上互相聯(lián)接,貫串于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的網(wǎng)架體系。,二、細(xì)胞質(zhì)骨架,Thethreetypesof
2、ntsthatformthe.,微絲(,MF)：由肌動(dòng)蛋白組成的實(shí)心較細(xì)結(jié)構(gòu)微管（，MT）：由微管蛋白亞基組成的剛性棒狀結(jié)構(gòu)中間纖維（,IF)：多個(gè)相關(guān)蛋白組成的堅(jiān)毅的鋼纜狀纖維,（一）、微絲(,MF),又稱肌動(dòng)蛋白纖維(F-actin)(actin),是指真核細(xì)胞中由ATP,肌動(dòng)蛋白單體（G-actin）組成雙股螺旋,半徑為7-8nm的骨架纖維。,成分,肌動(dòng)蛋白(actin)是微絲的結(jié)構(gòu)成分,外形呈杠鈴狀,
3、直徑7nm，肌動(dòng)蛋白單體有極性，以頭尾相連的形式組成的微絲也有極性。單體溶入微絲前先結(jié)合一分子ATP，所以肌動(dòng)蛋白也是ATP酶，結(jié)合ATP，使末端富含肌動(dòng)蛋白-ATP帽，制止纖維去組裝，有利于組裝。,肌動(dòng)蛋白單體產(chǎn)生多聚體,聚合（組裝）,解聚（去組裝）,裝配,MF是由肌動(dòng)蛋白單體產(chǎn)生的多聚體，肌動(dòng)蛋白單體具有極性,裝配時(shí)呈頭尾相接,故微絲具有極性，既負(fù)極與正極之別。體外實(shí)驗(yàn)（高含量的帶標(biāo)記的肌動(dòng)蛋白-ATP與微絲一起溫育）表明，MF負(fù)極與正極都能生長(zhǎng)，生長(zhǎng)快的一端為負(fù)極，慢的一端為正極；去裝配時(shí)細(xì)胞膜骨架，正極比負(fù)極快。因?yàn)镚-actin在負(fù)極端裝配，正極去裝配，因而表現(xiàn)為踏車行為,組裝：
4、在一定條件下，微絲的負(fù)極端因集聚而伸長(zhǎng)；正極則因?yàn)榻饩鄱鴾p短。,含ATP和Ca2+及低Na+和K+氨水中，趨于解聚成肌動(dòng)蛋白單體；Mg2+存在和高K+及Na+堿液，趨于組裝稱微絲并延展。,體內(nèi)裝配時(shí)，MF呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性，主要取決于F-actin結(jié)合的ATP酯化速率與游離的G-actin單體含量之間的關(guān)系。,MF動(dòng)態(tài)變化與細(xì)胞生理功能變化相適應(yīng)。在體內(nèi),有些微絲是永久性的結(jié)構(gòu),有些微絲是暫時(shí)性的結(jié)構(gòu)。,微絲特異性抗生素,細(xì)胞松馳素：可以切斷微絲,并結(jié)合在微絲負(fù)極阻抑肌動(dòng)蛋白聚合,從而造成微絲解聚。鬼筆環(huán)肽：與微絲側(cè)面結(jié)合,避免MF解聚。影響微絲裝配動(dòng)態(tài)性的抗生素對(duì)細(xì)胞都有殘害，說(shuō)明微絲功
5、能的發(fā)揮依賴于微絲與肌動(dòng)蛋白單體庫(kù)間的動(dòng)態(tài)平衡。這些動(dòng)態(tài)平衡受actin單體含量和微絲結(jié)合蛋白的影響。,細(xì)胞松馳素對(duì)含肌動(dòng)蛋白纖維的結(jié)構(gòu)的影響,扇貝的線狀偽足被細(xì)胞松馳素D處理30s（a）和5min（b）,微絲結(jié)合蛋白,微絲正常的結(jié)構(gòu)及功能的維持還須要微絲結(jié)合蛋白。整個(gè)骨架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能在很大程度上遭到不同的細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)。胸肌收縮有關(guān)的肌球蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白；影響微絲組裝的封端蛋白、抑制蛋白；使微絲交聯(lián)的絨毛蛋白、細(xì)絲蛋白、a-輔肌動(dòng)蛋白等。,原肌球蛋白,微絲電機(jī)蛋白,又稱為肌球蛋白（），有十幾種，屬于一個(gè)蛋白超家族。有搬運(yùn)膜泡、參與胸肌收縮等功能，須要AT
6、P提供能量。由1-2條重鏈和幾條輕鏈組成。具有頭、頸和尾結(jié)構(gòu)域,微絲功能,胸肌收縮()細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動(dòng)及細(xì)胞聯(lián)通胞質(zhì)分裂環(huán)微絨毛(),胸肌收縮(),胸肌可看作一種非常含有細(xì)胞骨架的效力特別高的能量轉(zhuǎn)換器，它直接將物理能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。肌原纖維是肌細(xì)胞收縮單位，由細(xì)肌絲和粗肌絲組成。細(xì)肌絲是有微絲及兩種微絲結(jié)合蛋白（原肌球蛋白、肌鈣蛋白）構(gòu)成。粗肌絲是由另一種微絲結(jié)合蛋白肌球蛋白構(gòu)成。粗、細(xì)肌絲的相對(duì)滑動(dòng)使胸肌形成收縮活動(dòng)。,骨骼肌,肌絲,細(xì)胞核,肌小節(jié),A帶寬度保持不變，H帶和I帶長(zhǎng)度變窄，最
7、后消失Z線接觸到A帶邊沿,原肌球蛋白,Tmand肌鈣蛋白,Tn,調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白與肌球蛋白背部的結(jié)合伸長(zhǎng)分子，7個(gè)肌動(dòng)蛋白亞基結(jié)合,Tn-C特異性與Ca2+結(jié)合；Tn-T與Tm高度親和Tn-I抑制肌球蛋白的活性,細(xì)肌絲分子結(jié)構(gòu),肌動(dòng)蛋白,原肌球蛋白,肌鈣蛋白,粗肌絲上的肌球蛋白背部具有活力，參與肌絲的滑動(dòng),胸肌收縮骨骼肌細(xì)胞的收縮單位:肌原纖維()粗肌絲-肌球蛋白細(xì)肌絲-肌動(dòng)蛋白(主)+原肌球蛋白+肌鈣蛋白,來(lái)自腦干運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的神經(jīng)沖動(dòng)軸突傳遞胸肌細(xì)胞膜去極化(動(dòng)作電位形成)T-小管肌質(zhì)網(wǎng):肌細(xì)胞中特化的光面鞭毛(鈣庫(kù))肌
8、質(zhì)網(wǎng)去極化釋放Ca2+至肌漿中Ca2+/肌鈣蛋白Tn-C結(jié)合導(dǎo)致構(gòu)型變化actin與TnI脫離,弄成撓度狀態(tài);TnT使原肌球蛋白(Tm)移到actin蛋白螺旋溝深處,去除actinIfCa2+still存在繼續(xù)下一個(gè)循環(huán),沿肌動(dòng)蛋白細(xì)絲滑動(dòng)Ca2+回收:神經(jīng)沖動(dòng)一經(jīng)停止,肌質(zhì)網(wǎng)主動(dòng)運(yùn)輸回收Ca2+,收縮周期停止。,Actin(細(xì)肌絲)再用和脫氧膽酸鈉處理,胞質(zhì)中的微管、微絲與一些蛋白結(jié)構(gòu)被溶去,胞質(zhì)中只有中間纖維網(wǎng)能完好殘存;之后用核苷酸酶與0.25mol/L鹽酸銨處理,染色質(zhì)中DNA、RNA和組蛋白被抽提,最終核內(nèi)呈現(xiàn)一個(gè)精細(xì)發(fā)達(dá)的核骨
9、架網(wǎng)路,結(jié)合非樹(shù)脂包埋-去包埋劑電鏡制樣方式,可清晰地顯示核骨架-核纖層-中間纖維結(jié)構(gòu)體系。,（一）核基質(zhì)(),物理成份,核骨架不象胞質(zhì)骨架那樣由十分專情的蛋白成份組成,核骨架的成份比較復(fù)雜,主要成份是非組蛋白及纖維蛋白構(gòu)成,并富含少量RNA。非組蛋白纖維蛋白附著有結(jié)合蛋白，如DNA聚合酶、RNA聚合酶、一些重要的細(xì)胞調(diào)節(jié)蛋白等。,功能,核骨架與DNA復(fù)制：合成起始的結(jié)構(gòu)支持；復(fù)制中合成的兩條子DNA鏈與母鏈的分開(kāi)的數(shù)學(xué)支持；真核細(xì)胞的DNA負(fù)直接核于核基質(zhì)上進(jìn)行細(xì)胞膜骨架，為復(fù)制提供空間支架。與基因抒發(fā)調(diào)控方面具有重要作用大量研究工作表明真核細(xì)胞中RNA的轉(zhuǎn)錄和
10、加工均與核骨架有關(guān)。具有轉(zhuǎn)錄活性的基因是結(jié)合在核骨架上的;RNA聚合酶在核骨架上具有結(jié)合位點(diǎn)。核骨架與染色體建立：高度螺旋折疊的螺線管結(jié)合于由核基質(zhì)產(chǎn)生的軸心支架上。對(duì)DNA螺旋化其重要作用。,（二）、核纖層(),細(xì)胞核內(nèi)膜下一進(jìn)深電子密度的蛋白纖維層物理組成及結(jié)構(gòu)成核纖層蛋白(Lamin),成份核纖層蛋白(Lamin),喂奶植物和動(dòng)物細(xì)胞中有核纖層蛋白A核纖層蛋白B核纖層蛋白C,核纖層蛋白的分子結(jié)構(gòu)及其與中間纖維蛋白的關(guān)系,核纖層與中間纖維之間的共同點(diǎn)二者均產(chǎn)生10nm纖維;二者均能抵抗高鹽和非離子去垢劑的抽提;個(gè)別抗中間纖維蛋白的抗原能與核
11、纖層發(fā)生交叉反應(yīng)和的cDNA克隆推導(dǎo)入核纖層蛋白的多肽次序與中間纖維蛋白高度保守的-螺旋區(qū)有很強(qiáng)的同源性,說(shuō)明核纖層蛋白是中間纖維蛋白.,核纖層在細(xì)胞周期中的變化,A型核纖層蛋白在組裝核纖層時(shí)通過(guò)蛋白酯化喪失C端(苯酚化,)。核膜崩解,核纖層解聚時(shí),A型核纖層蛋白以可溶單體方式彌散到胞質(zhì)中。B型核纖層蛋白則永久法尼基化()，與核膜水泡保持結(jié)合狀態(tài),當(dāng)核膜再現(xiàn)時(shí),在染色體周圍重裝配,產(chǎn)生子細(xì)胞的核纖層。,功能:為核膜及染色質(zhì)提供了結(jié)構(gòu)支架。同時(shí)核纖層本身是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞分裂中，隨著細(xì)胞核的解體
12、而解聚。而在細(xì)胞和重建過(guò)程中，核纖層的重新組裝介導(dǎo)了核被膜的構(gòu)建及整個(gè)細(xì)胞核的重建。,1.通過(guò)細(xì)胞骨架一章的學(xué)習(xí)，你對(duì)生命體的自組裝原則有何認(rèn)識(shí)?2.除支持和運(yùn)動(dòng)外，細(xì)胞骨架還有哪些功能?如何理解“骨架”的概念?3.細(xì)胞中同時(shí)存在幾種骨架體系有哪些意義?是否是物質(zhì)和能量的一種浪費(fèi)?4.如何否認(rèn)細(xì)胞中是否存在某一類骨架結(jié)構(gòu)或組分?可應(yīng)用什么實(shí)驗(yàn)方式?5.在細(xì)胞骨架的研究中，特異性工具藥起了哪些作用?即便能發(fā)覺(jué)一種中間纖維特異性工具藥，可拿來(lái)解決什么問(wèn)題?試設(shè)計(jì)一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明之。6.為何說(shuō)細(xì)胞核中的骨架結(jié)構(gòu)是必需的?核骨架與染色體骨架有何區(qū)別與聯(lián)系?7.細(xì)胞核骨架為什
13、么常年為人們所忽略，從中你得到哪些啟發(fā)?,在什么過(guò)程中有微管存在？,纖毛蟲(chóng)擺動(dòng)和細(xì)胞分裂收縮環(huán)的作用主要分別涉及細(xì)胞骨架：A微管與微絲B中間纖維與微管C中間纖維與微絲D都是微管秋水仙素對(duì)細(xì)胞的作用是：A促使細(xì)胞分裂B抑制細(xì)胞分裂C促使細(xì)胞融合D破壞微管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生細(xì)胞骨架的是：A.微管蛋白、本質(zhì)素和驅(qū)動(dòng)蛋白B.微管、肌球蛋白和微絲C微絲、中間纖維和微管D.肌動(dòng)蛋白、肌球蛋自和中間絲,動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂中紡錘絲由哪些組成：A.微纖絲b.微管C.微絲D.中間纖維,通過(guò)細(xì)胞骨架一章的學(xué)習(xí)，你對(duì)生命體的自組裝原則有何認(rèn)識(shí)?除支持和運(yùn)動(dòng)外，細(xì)胞骨架還有哪些功能?如何理解“骨
14、架”的概念?細(xì)胞中同時(shí)存在幾種骨架體系有哪些意義?是否是物質(zhì)和能量的一種浪費(fèi)?怎么否認(rèn)細(xì)胞中是否存在某一類骨架結(jié)構(gòu)或組分?可應(yīng)用什么實(shí)驗(yàn)方式?在細(xì)胞骨架的研究中，特異性工具藥起了哪些作用?倘若能發(fā)覺(jué)一種中間纖維特異性工具藥，可拿來(lái)解決什么問(wèn)題?試設(shè)計(jì)一兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明之。為何說(shuō)細(xì)胞核中的骨架結(jié)構(gòu)是必需的?核骨架與染色體骨架有何區(qū)別與聯(lián)系?細(xì)胞核骨架為何常年為人們所忽略，從中你得到哪些啟發(fā)?,教學(xué)要求：把握各類細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)。細(xì)胞骨架的廣義含義（包括細(xì)胞質(zhì)骨架、細(xì)胞核骨架、細(xì)胞膜骨架和細(xì)胞外基質(zhì)）和狹義含義（僅指細(xì)胞質(zhì)骨架）。細(xì)胞質(zhì)骨架三大成份：微絲，微管與中間纖維。微絲的結(jié)構(gòu)成分（G-actin），裝配（極性），結(jié)合蛋白（，Tm，Tn等），微絲性細(xì)胞骨架的功能（參與胸肌收縮、變形運(yùn)動(dòng)、胞質(zhì)分裂等活動(dòng)）。微管的結(jié)構(gòu)成分（和微管蛋白），裝配（微管組織中心）。微管相關(guān)蛋白（MAP，tau等）與細(xì)胞內(nèi)微管網(wǎng)路結(jié)構(gòu)。和與細(xì)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸，蛋白質(zhì)分選。微管功能（參與細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞分裂）。中間纖維的成份（組織特異性分布），裝配特點(diǎn)，中間纖維結(jié)合蛋白（IFAP），中間纖維的推論功能。,