第八章 细胞骨架蛋白
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名词:细胞骨架微丝微管中间纤维微管组织中心踏车现象肌节细胞迁移原肌球蛋白肌钙蛋白分子发动机微管结合蛋白中心体三联管triplet思考题:1.简述微丝的功能及装配的三个基本过程2.简述微管的功能及装配特点。
3.简述中间纤维的功能及装配过程。
4.影响微丝、微管装配的药物主要有哪些?如何影响?5.纤毛和鞭毛的结构组成和特点是什么?6.简述肌肉收缩的机理。
7.通过细胞骨架一章的学习,你对生命体的自组装原则有何认识? 名词:1、细胞骨架:是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,广义上包括:核骨架、细胞质骨架、膜骨架和细胞外基质;狭义上指:微管、微丝和中间纤维。
细胞骨架对于维持细胞的形态结构以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化等一系列方面起重要作用。
2、微丝:主要分布在细胞质膜的内侧,由肌动蛋白组成的、直径为7~9nm的纤维,是双股肌动蛋白丝以螺旋的形式组成的纤维,两股肌动蛋白丝是同方向的;是一种极性分子,具有两个不同的末端,一个是(+)端,一个是(—)端。
3、微管:主要分布在核周围,并呈放射状向胞质四周扩散,是细胞骨架的系统中的主要成分;直径为24~26nm的中空圆柱体,外径平均为24nm,内径为14nm;长度变化不定;微管壁大约厚5nm,微管通常是直的,但有时也呈弧形。
细胞内微管呈网状和束状分布,并能与其他蛋白质共同组装成纺锤体、基体、中心粒、纤毛、鞭毛、轴突、神经管等结构。
4、中间纤维:分布在整个细胞中;其直径介于微管、微丝之间,约为10nm;由长的、杆状的蛋白质装配的,三种里面中间纤维最为复杂。
5、微管组织中心:存在于细胞质中决定微管在生理状态或实验处理解聚后重新装配的结构,多数情况下是一种中心体,但是某些表皮细胞和新受精的卵细胞有很多微管组织中心。
其主要作用是帮助大多数细胞质微管装配过程中的成核反应。
6、踏车现象,是微管组装后处于动态平衡的一种现象,微管的两端都可以加上αβ二聚体,但在(+)端,由于结合GTP帽结构存在,同二聚体的亲和力高,所以,新结合上去的比释放出来的快。
细胞骨架蛋白肌动蛋白与微管蛋白都是细胞骨架的主要成份,它们在真核细胞的细胞质中广泛分布。
这些蛋白在原核生物细胞中并不存在,但在它们细胞中存在微管蛋白的类似物FtsZ与肌动蛋白的类似物MreB。
这两种蛋白在原核生物细胞中起到类似于肌动蛋白与微管蛋白在真核细胞中的作用。
FtsZ蛋白在微生物细胞以及一些真核生物的细胞器的分裂中起到关键的作用。
MreB蛋白在维持微生物细胞形状以及在细胞分裂中质粒的分配起到核心作用。
本文献是一篇综述,通过查阅文献对微生物中的细胞骨架蛋白的生化性能作了系统的阐述。
FtsZ蛋白是微管蛋白的先祖,对微生物细胞分裂起到重要作用。
原核生物细胞的分裂与其它高等细胞的分裂有所不同,由于其细胞外面包裹着坚硬的细胞壁,使其细胞分裂要复杂一些。
在原核生物细胞分裂时,FtsZ蛋白会率先到达细胞要分裂的位置,然后自我组装形成Z环。
Z环会结合GTP,GTP水解形成GDP并释放能量,此时Z环利用能量捕获细胞质中所需蛋白质进而形成细胞壁,从而完成细胞分裂。
最近Stricker等人采用电镀刺激分裂时的微生物细胞,并用荧光实验定位FtsZ蛋白,发现Z环的活性处于一个动态平衡状态中,大约只有30%的FtsZ蛋白存在于Z环中,其余的FtsZ蛋白都游离于细胞质中,Z环中的FtsZ蛋白与游离的FtsZ蛋白两者之间不停地进行快速地蛋白交换。
其交换时间只有1分钟。
到目前为止关于FtsZ蛋白还有两方面的关键问题有待解决,分别是①是什么信号分别启动了Z环的形成与决定了细胞分裂的位置。
②纵组装到压缩的分子机制是什么?Z环是一种动态平衡的结构,它停地进行FtsZ蛋白的组装以维持其活性,但其在捕获形成细胞壁的蛋白时会隨这些蛋白进行压缩,这个现象的分子机制还未弄清。
MreB蛋白起到维持细胞形状的作用,第一个MreB蛋白的基因是在大肠杆菌中发现的。
与它同时发现的还有MreC与MreD蛋白基因,它们三者之间是相邻的。
这三种基因突变会导致大肠杆菌形状的改变,由棒状变成球状。
第七章细胞骨架
真核细胞的一个重要特点是具有能动性,即能做各类主动的运动,如细胞形态的改变、细胞内物质的运输、细胞器的移动、染色体的分离和细胞割裂等。
这些细胞运动的有序性和方向性令人们意识到细胞内必然存在着负责支撑和运动的成份。
早在1928年,Koltzoff就推测细胞中存在着有组织的纤维结构,组成细胞的骨架以维持细胞的形状。
直到1963年,电镜技术中采纳戊二醛常温固定后才第一次在细胞中观看到微管结构,令人们真正熟悉到细胞内这种骨架成份的存在,并命名为细胞骨架(cytoskeleton)。
初期发觉的细胞骨架主若是存在于细胞质内的微管、微丝和中间丝,称为细胞质骨架;最近几年来又发觉细胞核内也存在着细胞骨架,要紧包括核基质、核纤层和染色体骨架等,称为细胞核骨架。
细胞骨架不同于一样意义上的“骨骼”,它不仅给予细胞以必然的形状,而且是一种高度有序的结构,能在细胞活动中不断重组,在细胞的各类运动、细胞的物质运输、能量和信息传递、基因表达和细胞割裂中起着重要作用。
第一节细胞质骨架
细胞质骨架是由三类蛋白质纤维组成的网状结构系统,包括微管(microtubule)、微丝(microfilament)和中间丝(intermediate filament)。
每一类纤维由不同的蛋白质亚基形成,三类骨架成份既分散地散布于细胞中,又彼此联系形成一个完整的骨架体系。
细胞骨架体系是一种高度动态结构,可随着生理条件的改变不断进行组装和去组装,并受各类结合蛋白的调剂和细胞内外各类因素的调控。