当前位置：文档之家 › 《细胞生物学》教学课件：第六章 细胞骨架-微管

《细胞生物学》教学课件：第六章 细胞骨架-微管

  • 格式：ppt
  • 大小：10.23 MB
  • 文档页数：82

下载文档原格式

  / 82

合集下载

细胞骨架课件

细胞骨架课件
2023
细胞骨架课件
contents
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。

细胞生物学教程细胞骨架课件

细胞生物学教程细胞骨架课件
剪切力。
细胞生物学教程细胞骨架
25
培养的上皮细胞中的细胞应生力物学纤教程维细胞（骨微架 丝红色、微管绿色）26
• 2．形成微绒毛。 • 3．细胞的变形运动。
细胞生物学教程细胞骨架
27
• 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。
细胞生物学教程细胞骨架
19
细胞生物学教程细胞骨架
20
• （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）， • 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。
细胞生物学教程细胞骨架
30
细胞生物学教程细胞骨架
31
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
• 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。
细胞生物学教程细胞骨架
44
• 3、形成纺锤体 在细胞分裂中牵引染色体到达分裂极。
细胞生物学教程细胞骨架
45

《细胞生物学》教学课件：第六章 细胞骨架-微管

《细胞生物学》教学课件：第六章 细胞骨架-微管

Dynamic instability is an intrinsic property of microtubules
cytoskeleton
活细胞中微管的 踏车现象
3.微管的体内装配
✓微管组织中心－（快速渡过成核期，快速 装配） ✓微管相关蛋白 ✓具有与功能匹配的动力学不稳定性 ✓药物可影响装配
7
面
98
15nm 25nm
极 性
cytoskeleton
Arrangement of protofilaments in singlet, double, and triplet MTs
单管
二联管 A
三联管 A
B
B
纤毛和鞭毛
C
中心粒和基体
cytoskeleton
•Nucleus and Microtubles •细胞核(兰色),微管网(浅兰色)
Floppy logic model [Non-equivalent steps] Twisting model [Equivalent steps]
（四）微管功能
✓ 维持细胞形态 ✓ 细胞内物质的运输 ✓ 细胞器的定位 ✓ 鞭毛和纤毛的运动 ✓ 纺锤体与染色体运动
cytoskeleton
4.1 细胞形态的维持
The extensive distribution of microtubules can really be appreciated in the light microscope after immunolabeling for tubulin with fluoresceinlabeled antibodies. This micrograph shows cells in culture labeled for tubulin. The labeling is so fine, the small microtubules can be delineated.

细胞生物学-细胞骨架

细胞生物学-细胞骨架
28
29
6 形成应力纤维（stress fiber）
应力纤维是由微丝与肌球蛋白-II组装的一种不稳定性收 缩束，结构类似肌原纤维，使细胞具有抗剪切力。
30
培养的上皮细胞中的应力纤维（微丝红色、微管绿色）
31
7 参与肌肉收缩
基本结构:肌纤维是圆柱形的肌细胞(长度可达40mm, 宽为10100μm), 并且含有许多核(可多达100个核)。
性，既正极与负极之别。
微丝纤维的负染电镜照片
10
三、微丝的装配过程
微丝(F-actin)由G-actin聚合而成，单体具有极性，装配时 首尾相接。在适宜的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。 微丝的组装过程分三个步骤：即成核期、延长期、平衡期。
11
影响装配的因素
微丝的装配同样受肌动蛋白临界浓度的影响，还受一些 离子浓度的影响：在含有ATP和Mg2+, 以及很低的Na+、K+ 等阳离子的溶液中,微丝趋向于解聚成G-肌动蛋白。
32
33
骨骼肌收缩的基本结构单位——肌小节
肌小节的主要成分是肌原纤维，电镜下可见肌原纤维是由两种 类型的长纤维构成, 一种是细肌丝，直径为6nm；另一种是粗 肌丝，直径为15nm。
34
粗肌丝: 组成肌节的肌球蛋白丝。 细肌丝: 组成肌节的肌动蛋白丝。
35
粗肌丝的构成---肌球蛋白（myosin）
12
踏车现象(treadmilling)
在微丝装配时,若G-肌动蛋白分子添加到F-肌动蛋白丝 上的速率正好等于G-肌动蛋白分子从F-肌动蛋白上失去的速 率时, 微丝净长度没有改变, 这种过程称为肌动蛋白的踏车 现象.
13
永久性微丝结构
在体内, 有些微丝是永久性结构, 如肌肉中的细丝及上皮 细胞微绒毛中的轴心微丝等。有些微丝是暂时性结构, 如 胞质分裂环中的微丝。

《细胞生物学》细胞骨架护理课件

《细胞生物学》细胞骨架护理课件
基因敲除或敲低
通过基因敲除或敲低技术，可以研究特定基因对微管的影 响，进一步了解微管的生理功能和调节机制。
微丝护理
03
微丝的组成
微丝是由肌动蛋白（Actin）聚 合形成的纤维状结构，是细胞骨
架的重要组成部分。
微丝具有极性，一端为正极，另 一端为负极，通常正极位于细胞
膜表面。
微丝可以形成多种结构，如应力 纤维、薄片状结构等，参与细胞 形态维持、运动、分裂等活动。
蛋白质合成的质量和效率，同时对异常中间纤维蛋白进行质量控制和降
解。
05
细胞骨架护理的应
用
医学领域的应用
诊断疾病
细胞骨架的异常变化可以 作为疾病诊断的标志物， 如癌症、神经退行性疾病 等。
药物筛选
利用细胞骨架作为靶点， 筛选能够影响细胞骨架的 药物，为新药研发提供思 路。
疾病治疗
通过调控细胞骨架，可以 治疗一些与细胞骨架相关 的疾病，如癌症和神经退 行性疾病。
04
中间纤维的组成
01
中间纤维是由蛋白质组成的细长 纤维，具有高度有序的结构。
02
中间纤维由多个蛋白质亚基以螺 旋形或管状形式聚合而成，具有 不同的亚基排列方式和聚合度。
中间纤维的特性
中间纤维具有高度的稳定性和抗拉伸性，能够承受细胞内外 的机械压力。
中间纤维在细胞中起到重要的支撑作用，维持细胞的形态和 结构的完整性。
中间纤维护理的方法
01
保持适宜的细胞内环境
中间纤维的稳定性受到细胞内环境的影响，如pH、离子浓度等，因此
需要维持适宜的细胞内环境。
02
避免机械损伤
中间纤维在细胞中起到支撑作用，因此需要避免机械损伤，如避免细胞
受到过度拉伸或压缩。

细胞生物学细胞骨架

细胞生物学细胞骨架

一、中间纤维的类型 ✓ 角蛋白丝：有19-22种多肽。 ✓ 结蛋白丝 ✓ 波形蛋白丝 ✓ 神经胶质丝 ✓ 神经丝
二、中间纤维的分子结构和组装 ❖形态：
❖ 中空管状纤维，长而不分支，直径约为10nm，介 于微管和微丝之间。
❖中间纤维（intermediate filament, IF）：又称 中等纤维，化学成分、种类复杂，结构独特，对 解聚微管（秋水仙素）和抑制微丝（细胞松弛素 B）的药物均不敏感，是广泛存在于真核细胞中 的第三种骨架成分。
❖ 微管蛋白GDP帽：微 管蛋白与GDP结合， 促进微管解聚、缩 短。
❖微管组织中心（microtubule organizing center, MTOC）：是微管组装的始发位置，微管的组装由此开 始。常见的MTOC：中心体、纤毛和鞭毛的基体。
❖ MTOC的作用：使微管生成和延长，控制细胞质中微管 形成的数量、位置和方向。
❖ 乳腺癌和非小细胞癌。肺癌、卵巢癌有效，对胰腺癌、胃癌、 头颈癌等也有效。
❖ 加强微管蛋白聚合作用和抑制微管解聚作用，导致形成稳定 的非功能性微管束，因而破坏肿瘤细胞的有丝分裂。
纤毛不动综合征：纤（鞭）毛中具有ATP酶活性的动力蛋白臂 缺陷或缺失，导致气管上皮纤毛和精子的鞭毛不能运动。
由于在自然条件下红豆杉生长速度缓慢，再生能力 差，所以很长时间以来，世界范围内还没有形成大规摸的 红豆杉原料林基地。1994年红豆杉被我国定为一级珍稀濒 危保护植物，同时被全世界42个有红豆杉的国家称为“国 宝”，联合国也明令禁止采伐，是名符其实的“植物大熊 猫”。
中心球
光镜结构
中心粒
1、中心粒的亚微结构
❖ 中心粒是成对的彼此相互垂直排列的圆筒状小体。 ❖ 横切面观，中心粒圆柱小体是由9束三联微管按一

大学医学细胞生物学 细胞骨架

大学医学细胞生物学 细胞骨架

纤 毛 本 体
基 体
（9 X 3 + 0）
纤毛小根
微管结合蛋白
• 一类结合在微管表面的辅助 蛋白，它们是维持微管结构 和功能的必需成分。它们可 以调节微管装配、增加微管 稳定性和强度。 • 它们的共同特点:有一个碱性 的微管结合结构域和一个酸 性的突出结构域与其它骨架 纤维相连。
1.MAP1：存在于神经元轴突和树突中，在微管间 形成横桥，但不能使微管成束。对热敏感。 2.MAP2：仅见于神经元的树突和胞体中，具热稳 定性，能在微管之间及微管与中间纤维之间形成 横桥，使微管能成束排列。 3.MAP4：存在于各种细胞中，在分裂期可以调节 微管的稳定性。 4.Tau蛋白：存在于神经元的轴突中，可以使轴突 中的微管纤维排列紧密，提高微管的稳定性，加 强轴突抵抗外界应力的作用。
微丝的主要成分是肌动蛋白，它具有极性， 其上有Mg离子、K离子、Na离子等和ATP(或 ADP)的结合位点。肌动蛋白单体首尾相连， 形成螺旋状纤维，因此微丝也是有极性的。 体内有些微丝是永久性结构（如：细肌丝） 大多数是一种动态结构。
微丝的组装
• 分为成核、生长和平衡期 成核期：形成3-4聚体，即核心 生长期：成核后，G-肌动蛋白单体迅速向寡 聚体两端添加，进入快速增长期。 平衡期：当微丝增长到一定时候，出现（+） 极组装，而（-）去组装，微丝不再延长。
• 稳定期：随着细胞质中的游离微管蛋白浓度
下降，达到临界浓度时，微管的聚合与解聚速 度达到平衡，即微管组装和去组装速度相等， 微管长度相对恒定。
（一）体外组装
+

踏车
模型

-
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

This electron micrograph shows microtubules in cross section with the MAP bridge. The arrows point to bridges between microtubules. The star points to a MAP bridge to the vesicle. In summary, MAPs accelerate polymerization, serve as "motors" for vesicles and granules, and essentially control cell compartmentation.
Cytoskelton
肖卫纯 13501227688, weichunx@
细胞骨架
细胞骨架（cytoskeleton): 指存在于真核细胞中的 蛋白纤维网架体系。
微丝
microfilament
中间丝
Intermediate filaments
微管
Microtubules
cytoskeleton
（三）微管的装配和极性
α-微管蛋白和β-微管蛋白形成αβ二聚 体,αβ二聚体先形成环状核心(ring),经过侧面 增加二聚体而扩展为螺旋带,αβ二聚体平行于 长轴重复排列形成原纤维(protofilament)。 当螺旋带加宽至13根原纤维时,即合拢形成一 段微管。
cytoskeleton
组装过程分三个时期：成核期、聚合期和稳定期
7
面
98
15nm 25nm
极 性
cytoskeleton
Arrangement of protofilaments in singlet, double, and triplet MTs
单管
二联管 A
三联管 A
B
B
纤毛和鞭毛
C
中心粒和基体
cytoskeleton
•Nucleus and Microtubles •细胞核(兰色),微管网(浅兰色)
管
蛋 白
β微管蛋白
(55KD 450aa)
异二聚体
cytoskeleton
（二）微管的结构
GTP结合位点
＋极 －性
13根原纤维
cytoskeleton
微管蛋白 微管蛋白
聚 合
首尾相连 异二聚体
原纤维
（13）
微 管
2个鸟嘌呤核苷酸结合位点和二价阳离子 结合位点
微
2
1
3
管
13
4
横 12
5
11
6
断
10
细 微管
胞 中等纤维
骨 微梁网络 架
微丝
线粒体 核糖体
内质网
细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架、细胞外基质
光镜下显示细胞骨架：红色荧光显示微丝 黄色显示微管 兰色显示细胞核
光镜下细胞骨架：黄色荧光显示微管
光镜下显示细胞骨架： 红色显示微丝，绿色显示微管
✓由三类骨架成分共同构成骨架体系。 ✓每一种成分由各自的蛋白质亚单位组成。 ✓是一个高度动态的结构。 ✓几乎参与了细胞一切重要的生命活动。 ✓是真核细胞所特有。
Dynamic instability is an intrinsic property of microtubules
cytoskeleton
活细胞中微管的 踏车现象
3.微管的体内装配
✓微管组织中心－（快速渡过成核期，快速 装配） ✓微管相关蛋白 ✓具有与功能匹配的动力学不稳定性 ✓药物可影响装配
The extensive distribution of microtubules can really be appreciated in the light microscope after immunolabeling for tubulin with fluorescein-labeled antibodies. This micrograph shows cells in culture labeled for tubulin. The labeling is so fine, the small microtubules can be delineated.
极性装配 ： 装配快的一端（β微管蛋白）为（+）极， 装配慢的一端（α微管蛋白）为（-）极 踏车现象：组装和去组装达到平衡
微管的体外组装 1972年—Weisenberg—小鼠—分离微管蛋白—体外组装
+
-
cytoskeleton
内容概述
一、微管 二、微丝 三、中间丝
分子组成 结构 组装 生物学功能
四、细胞骨架与疾病
cytoskeleton
一、微管 MT
microtubule
cytoskeleton
（一）微管的分子组成
微管：呈中空柱状结构，主要存在于细胞质中。
α微管白
微
(55KD 444aa)
产生的原因： 微管一般是如正极具有GTP帽 (取决于微管蛋
白浓度)，微管将继续组装处于生长状态，反之， 无GTP帽则解聚处于缩短状态。
cytoskeleton
微 管 装 配 的 动 力 学 不 稳 定 性
cytoskeleton
当GTP微管蛋白异二聚体添加到微管正极（+）组装速度大于GDP的水解速度 时,形成GTP帽,微管延长; 当GTP的微管蛋白聚合速度小于GTP的水解速度， GTP帽不断缩小暴露出GDP微管蛋白，并迅速脱落,使微管缩短，导致微管结 构上的不稳定，
成核期：先由α和β微管蛋白聚合成一个短的寡 聚体结构，即核心形成；
聚合期：微管蛋白聚合速度大于解聚速度，微管 延长；
稳定期：游离微管蛋白浓度下降，达到临界浓 度，微管的组装与去组装速度相等， 微管长度相对恒定；
1. 微管的体外组装
组装条件： 微管蛋白异二聚体达到临界浓度、有Mg2+存在， （无Ca2+）、pH6.9、37℃、异二聚体即组装 成微管，同时需要由GTP提供能量。
踏
车
成核期－限速步骤
低温、过量 Ca2+、一些 药物可以使 微管解聚。
cytoskeleton
正极组装速度远快于负极
2.微管装配－－动力学不稳定性（Dynamic instability）
指微管装配生长与快速去装配的一个交替变换 的现象。
微管在体外组装时，游离微管蛋白的浓度和 GTP水解成GDP的速度决定微管的稳定性。