9细胞骨架PPT课件

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细胞骨架课件

2023
细胞骨架课件
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目录
• 细胞骨架的概述 • 微管在细胞中的角色 • 微丝在细胞中的角色 • 中间纤维在细胞中的角色 • 细胞骨架与疾病的关系 • 细胞骨架的研究方法
01
细胞骨架的概述
细胞骨架的定义
细胞骨架是由蛋白纤维组成的网架结构，主要分为微管、微丝和中间纤维三种类型。
细胞骨架在细胞分裂、细胞生长、细胞物质运输以及细胞形态维持等方面发挥着重要作用。
微丝在细胞运动中的功能
细胞运动是生命活动中的另一个重要环节，微丝在细胞运动中也起着关键作用。
微丝可以与细胞膜连接，通过改变微丝的排列和聚合状态，影响细胞形状和运动方向，从而参与细胞分裂、细胞迁移和细胞物质运输等过程。
04
中间纤维在细胞中的角色
中间纤维的结构
结构组成
中间纤维是由3条相同的多肽链形成的三股螺旋结构，通过二硫键交联形成二聚体，再组装形成原纤维，进而形成中间纤维。
VS
类型
中间纤维分为6种类型，包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅵ型，每种类型都有其特定的分布和功能。
中间纤维在细胞分化中的功能
维持细胞形态
中间纤维构成细胞骨架的主要成分，与微管和微丝共同维持细胞的形态和结构的稳定性。
参与细胞运动
中间纤维在细胞分裂、细胞生长和细胞迁移中发挥重要作用，可协助细胞运动。
抗癌药物靶点
许多抗癌药物通过影响细胞骨架的组装和功能发挥其抗癌作用，如紫杉醇类药物可以干扰微管的动态平衡。
细胞骨架与神经退行性疾病
要点一
神经元轴突运输
要点二
神经元突触可塑性
细胞骨架组成的轴突网络是神经元结构和功能的基础，神经元轴突的运输依赖于细胞骨架。

第九章细胞骨架ppt课件 .docx

第二节微管及其功能(a)HX)nn)(b)上世纪50年代，首次在超薄切片中观察到微管(microtubule )。

(a)脑细胞微管的电镜照片(b)微管横截面的电镜照片(C)微管纵切面模式图A微管是由微管蛋白组成的中空管状结构。

A微管在胞质中形成网络结构，作为运输路轨并起支撑作用。

(a) cr-TubulinGTP"TubulinTaxotene＞微管蛋白二聚体线性排列形成一条微管原纤维。

A微管是由13条原纤维构成的中空管状结构，外径为24nm,内径15nm。

()tubulinmolocul«(^tubulin每个装配单位一端是a 微管蛋白，另一端是卩微管蛋白。

所以原纤维不对称。

tubulin heterodimer(=microtubule subunit)protofilamenti [ minus；1 endadutwlinWlumon50 nm(C) microtubule(E)I _____10 nm50 nm细胞内微管的类型Singlet单管：13条原纤维组成，细胞质中大部分微管为单管。

513»41(亠二联管：A管B管共用三根原纤维，主要构成Triplet鞭毛、纤毛。

三联管：碍6、B与C各共用三根纤维，主要构成中心粒和基体。

二、微管的组装和去组装（一）微管装配的过程：成核T延伸A第一步，两种微管蛋白形成长度为8nni的二聚体，a B二聚体先沿纵向聚合形成一个短的原纤维；A第二步：以原纤维为基础，经侧面增加二聚体成为弯曲的片状结构，至13根原纤维时，即合拢形成一段微管;A第三步：新的二聚体不断加入新生微管的端点，最终微管蛋白与微管达到平衡。

1、与GTP结合的微管蛋白二聚体参与装配过程；2、装配形成的微管具有极性，正极为(3微管蛋白, 负极为a微管蛋白；3、装配速度两极不同，正极快，负极慢；4、存在踏车现象；The function of GTP-tubulin capMicrotubule disassemble when GDP- tubulin are exposed.匚二r CDPJ（三）微管特异性药物A秋水仙素抑制微管装配，长春花碱具有类似的功能。

《细胞骨架,教辅》PPT课件

正极
（二）微丝的装配
1、微丝装配的条件 • Mg2+、高浓度的Na+、K+离子、G-actin。 • 在含有钙离子以及低浓度的钾、钠等阳离子的溶液中，微丝趋于解聚。
2、微丝装配的特点
（1）、肌动蛋白单体装配时头尾相连，形成的微丝具有极性。
微丝装配的特点
2、只有与ATP结合的G-actin才能参与微丝的组装 3、两极装配速度正极大于负极，存在“踏车”现象
细胞内微管的类型
单管
二联管 A
三联管 A
B
B
纤毛和鞭毛
C
中心粒和基体
二、微管的组装和去组装
（一）微管装配的过程：成核聚合稳定（二）微管装配的特点：
1、与GTP结合的微管蛋白二聚体参与装配过程； 2、装配形成的微管具有极性，正极为β微管蛋白，负极为α
微管蛋白； 3、装配速度两极不同，正极快，负极慢； 4、存在踏车现象；
• ADP释放ATP结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。
• 如此循环
肌肉收缩过程
第二节微管及其功能
• 微管：中空的管状结构 • 暂时性的微管结构：间期细胞质微管、纺锤体微
管等 • 永久性的微管结构：纤毛、鞭毛、神经轴突等
一、微管的组成与极性
• α、β微管蛋白异二聚体，是微管装配的基本单位。
三、肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达
•分子马达：是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，ATP水解的能量转化为机械能，引起马达形变，或者是它和与其结合的分子产生移动。分子马达本质上是一类ATP酶。
肌球蛋白属于肌动蛋白结合的分子马达蛋白，趋向微丝的正极。 • 已知15类（myosin I-XV）。 • 其中Myosin I、II、V研究较多。

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细胞骨架 (Cytoskeleton)
—Bertha
1
细胞骨架
●细胞骨架的概述 ●细胞骨架的组成
2
第一节细胞骨架的概述
◆细胞骨架概念
细胞骨架是指存在于真核细胞的细胞质中的蛋白纤维网架结构体系
◆有狭义和广义两种涵义
在细胞质基质中包括微丝、微管和中间纤维。在细胞核中存在核骨架-核纤层体系。核骨架、
排列形式，MF相互交错排列。
19
（六）微丝的功能
◆维持细胞形态，赋予质膜机械强度 ◆肌肉收缩(muscle contraction) ◆微绒毛(microvillus) ◆应力纤维(stress fiber) ◆与细胞质运动和细胞移动有关 ◆参与胞质分裂
20
1、维持细胞形态，赋予质膜机械强度微丝遍及胞质各处，集中分布于质膜下，和其结合蛋白形成网络结构，维持细胞形状和赋予质膜机械强度，如哺乳动物红细胞膜骨架的作用。
运动。作为产生力的装置，将细胞从一个地方移至到
另一个地方。作为锚定mRNA并促进其翻译成多肽的位点。作为细胞分裂的必要组分。
5
第二节细胞骨架的组成
●微管（microtubules,MT） ●微丝 (microfilament, MF) ● 中间纤维 ( intermediate filament,IF)
近年来认为微丝是由一条肌动蛋白单体链形成的螺旋，每个肌动蛋白单体周围都有四个亚基，呈上、下及两侧排列。
12
(三）微丝的组装及动力学特性
◆MF是由G-actin单体形成的多聚体，肌动蛋白单体具有极性，装配时呈头尾相接，故微丝具
有极性，既正极与负极之别。装配可分为成核反应、纤维的延长和稳定期3个阶段。
6

第9章细胞骨架-精品文档54页

◆参与细胞连接
◆维持细胞核的形态
第2部分核骨架（nuclear skeleton）
• (一) 核基质
• 1、核骨架又称核基质（nuclear matrix） : 狭义的核基质是指细胞核内除去核膜、核纤层、染色质、核仁和核孔复合体以外的部分，由多种蛋白质构成的核内网架结构.
• 广义的核骨架包括核基质、核纤层和核孔复合体.
• 动态微管、稳定微管 • 中心粒、中心体、纤毛、鞭毛
5.微管的功能
• 5·1 构成真核细胞胞质的网状支架，维持细胞的形态.
5·2 纤毛和鞭毛的基本结构。
纤毛运动中微管的滑动机制
• 5·3 参与细胞分裂
微管组织中心与中心体
5·4 参与细胞内的物质运输
一、微丝（microfilament）
• 4.3 细胞内物质转运及与膜的活动相关的功能
a-细胞的运动.mov b-细胞运动.mov • 4.4 受精作用
授精.gif
三、中间纤维（intermediate filament）
•
2.中间纤维的化学组成
• 按组织来源和免疫原性分: • 2·1 角蛋白Keratin，上皮细胞 • 2·2 神经丝蛋白(neurofilament
13根原丝一段小管延长 • 微管的GTP帽与GDP帽：
微管的GTP帽有利于微管的延长
微管 GDP帽暴露后微管解聚
• 微管的极性: 正极与负极
• 踏车行为: 在一定条件下, 微管的正极发生聚合
而延长,负极发生解聚而缩短的现象.
4. 微管的类型：
• 单管、二联管（A、B）三联管（A、B、C）
换, b球蛋白结合的GTP可发生水解或交换.
• 2.2 微管结合蛋白：微管相关蛋白MAPs 微管聚合蛋白Tau • 2.3 动力蛋白(kinesin, dynein)

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2 微丝的装配
三个actin聚集成一个核心随后actin分子向核心两端加合
第九章细胞骨架
第一节微丝一微丝的组成和装配
微丝极性
微丝具极性，肌动蛋白单体加到（+）极的速度比加到（-）极的速度快十倍。
第九章细胞骨架
第一节微丝一微丝的组成和装配
Treadmilling
ATP-肌动蛋白浓度影响组装速度。当处于临界浓度时，ATP-actin可能继续在（+）端添加、而在（-）端分离，表现出一种“踏车”现象。
步行模型水解一个ATP hand over hand 行走16nm 讨论5 驱动蛋白在微管上是怎样行走的？ “尺蠖”模型水解一个ATP inchworm 行走8nm
第九章细胞骨架
第二节微管
五微管的功能
动力蛋白
构成两条相同的重链种类繁多的轻链结合蛋白
作用推动染色体分离驱动鞭毛运动向微管（−）极运输小泡
动力蛋白臂
疾病
第九章细胞骨架
第二节微管
五微管的功能
4 纺锤体与染色体运动
C 形成纺锤体，在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。纺锤体是一种微管构成
的动态结构，其作用是在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极。
染色体运动机制
+ + + + + 染色体动力蛋白动粒双极驱动蛋白四聚体 − + + + + + + + − + + + +
核化蛋白nucleatingprotein单体隐蔽蛋白monomersequesteringprotein封端蛋白endblockingprotein单体聚合蛋白monomerpolymerizingprotein微丝解聚蛋白actinfilamentdepolymerizingprotein交联蛋白crosslinkingprotein纤维切断蛋白filamentseveringprotein膜结合蛋白membranebindingprotein封端加帽交联封端加帽交联单体隔离微丝结合蛋白作用方式单体膜结合解聚切断成束长纤维成核成束蛋白将肌动蛋白纤丝交联成平行的一排成一束结构联成平行的一排成一束结构三微丝的功能形成细胞皮层形成应力纤维形成细胞皮层形成应力纤维细胞伪足形成与迁移运动物理功能强度韧性固定维持形状物理功能强度韧性固定维持形状细胞伪足形成与迁移运动形成微绒毛胞质分裂环肌细胞收缩运动物质运输顶体反应细胞器运动生物学功能细胞各种运动有关形成微绒毛胞质分裂环肌细胞收缩运动物质运输顶体反应细胞器运动生物学功能细胞各种运动有关第九章细胞骨架第一节微丝二微丝结合蛋白1形成细胞皮层cellcortex细胞内大部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区域由微丝结合蛋白交联形成细胞内大部分微丝分布在紧贴质膜的细胞质区域由微丝结合蛋白交联形成凝胶状三维网络结构称为细胞皮层

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9.2.1 微管结构
33
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，
14
?
15
Myosin II
16
Myosin superfamily tree
17
（二）原肌球蛋白（tropomyosin.Tm） • 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）， ➢ 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
Chapter 9 cytoskeleton
1
2
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。
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。

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（三）微丝参与细胞分裂
收缩环（contractile ring）:由大量平行排列但具有不同极性的微丝构成，具有收缩功能。
收缩环收紧的机制：肌动蛋白和肌球蛋白滑动。
（四）微丝参与肌肉收缩
粗肌丝——肌球蛋白（myosin）：约有13种。两条重链和两对轻链组成，形似黄豆芽，有极性。重链：形成α超螺旋尾部和两个球形头部的
如此循环
（五）参与细胞内物质运输
如小鼠黑色素细胞中黑色素颗粒的运输依赖于肌球蛋白。
（六）微丝与细胞内信号转导
微丝可作为某些信息传递的介质：
1.细胞外信号及核纤层
膜下微丝
核膜
调控DNA的复制和转录。
2.核内的信息也能通过该途径传递到细胞膜。
第二节微管
微管（Microtubule, MT）普遍存在于真核细胞的胞质中，分布于核周围，呈放射状向四周扩散。
2. 微丝的结构：
微丝是由两条肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构。
ATP、Mg2+ 及高Na+、K+
Ca2+及低Na+、K+
电镜下显示微丝
二、微丝的装配
1. 成核期（nucleation phase) ：2-3个肌动蛋白单体组成寡聚体，需要肌动蛋白相关蛋白Arp2/3复合物。
2. 生长期（growth phase）：肌动蛋白在核心两端聚合，正端快，负端慢。
微丝解聚蛋白
单体隔离蛋白核核化化蛋蛋白白
纤维切断蛋白
单体隔离蛋白
单体聚合蛋白
单体聚合蛋白
四、微丝的功能
（一）构成细胞的支架，维持细胞形态
1.微丝参与细胞骨架的形成
2.构成细胞皮层（cell cortex）
细胞靠近质膜处的一层由微丝和各种微丝结合蛋白构成的网状结构
光镜下CHO细胞：兰色显示细胞核；绿色显示线粒体；红色显示肌动蛋白纤维
一、微丝的成分和结构
1.微丝的组成：
⑴ 微丝的基本单位是肌动蛋白（actin）。
⑵ 肌动蛋白在细胞中的存在方式：球状肌动蛋白（肌动蛋白单体，G-actin ）纤维状肌动蛋白（肌动蛋白聚合体，F-actin）
⑶ 肌动蛋白分子具有极性，有氨基和羧基的暴露一端为正端（plus end），另一端则为负端（minus end）。
踏车现象 3.平衡期（equilibrium phase）：聚合速度与解聚速度达到平衡。
踏车模型
当G-肌动蛋白达到一定浓度时，微丝出现一端因加G-肌动蛋白单体而延长，另一端减
少G-肌动蛋白单体而缩短。
三、微丝结合蛋白及其功能
微丝结合蛋白（microfilament associated protein, MAP）有100余种，不同的微丝有不同的MAP。
中间纤维，又叫中间丝，粗细位于微丝和肌球蛋白粗丝之间，普遍存在于真核细胞中，是三种骨架系统中结构最为复杂的一种
第一节微丝与细胞运动（microfilament，MF）
微丝：又称肌动蛋白纤维,是指真核细胞中由肌动蛋白（actin）组成，直径为5～8nm的螺旋状纤维。
分布：以束状、网状或散在等多种形式存在于细胞质，主要分布在细胞胞质区。
肌肉收缩的机制滑动丝模型
sliding filament model
①肌球蛋白结合 ATP，引起头部与肌动蛋白纤维分离；
②ATP水解，肌球蛋白头部构象改变，并引起头部与肌动蛋白弱结合；
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。
3、构成应力纤维细胞质膜特定区域与基质之间形成紧密
黏附的黏着斑，在紧贴黏着斑的细胞质膜内侧有大量的微丝紧密排列成束，称为应力纤维。
培养的上皮细胞中的应力纤维培力养纤的维管上（绿皮微色细丝）胞红中色的、应微
（微丝红色、微管绿色）
ห้องสมุดไป่ตู้
（二）微丝参与细胞运动
细胞有多种运动方式：胞质环流、变形运动、吞噬活动等。
A fluorescently staine image of cultured epithelial cells showing the nucleus (yellow) and microtubules (red)
第九章细胞骨架
概述
1.细胞骨架：(cytoskeleton) 用电子显微镜观察非离子去垢剂处理后的
细胞，可以在细胞之内观察到一个复杂的纤维状网架体系，称为细胞骨架。
细胞骨架由以下组分构成微丝（microfilament）微管（microtubule）中间纤维（intemediate filament）
广义的细胞骨架还包括核骨架（nucleoskeleton）核纤层（nuclear lamina）细胞外基质（extracellular matrix）
微丝，又叫肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白构成的两股螺旋形成的细丝，普遍存在于真核细胞中
微管，是由微管蛋白单体构成的基本组件形成的中空的管状结构。普遍存在于真核细胞中
肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白
肌小节：肌肉收缩的基本单位，位于相邻两Z线间
A带：暗带，粗丝长度 H区：A带中央色浅部分，
此处只有粗肌丝。 I带：明带，只含细肌丝 Z线：I带中央深线，细肌丝
+端附于Z线，-端游离
肌节的结构
由神经冲动诱发的肌肉收缩基本过程
动作电位的产生 Ca2+的释放原肌球蛋白位移肌动蛋白丝与肌球蛋白丝的相对滑动 Ca2+的回收
二聚体。
原肌球蛋白（tropomyosin, Tm）组成两条平行纤维，位于肌动蛋白双螺旋的沟中，
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。肌钙蛋白（troponin, Tn）含三个亚基，C亚基结合钙，T亚基与原肌球蛋白有高度亲和力，I亚基抑制肌球蛋白的ATP酶活性。
功能：对纤维状肌动蛋白的结构和行为起调节作用，与微丝的装配及功能有关。
1．核化蛋白：使游离actin核化，开始组装，Arp 2．单体隐蔽蛋白：阻止游离actin向纤维添加，thymosin 3．封端蛋白：使纤维稳定，Cap Z 4．单体聚合蛋白：将结合的单体安装到纤维，profilin 5．微丝解聚蛋白：使微丝去组装，cofilin 6．交联蛋白：fimbrin 7．纤维切断蛋白：将微丝切断，gelsolin 8．膜结合蛋白：vinculin