细胞生物学细胞骨架和细胞运动

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1、1细胞骨架和细胞运动cellcytoskeletonandcellmotility2OUTLINE1.ORGANIZATIONANDFUNCTIONSOFTHECYTOSKELETON细胞骨架2.MICROTUBULES微管3.MICROFILAMENTS微丝4.INTERMEDIATEFILAMENTS中间纤维3三种细胞骨架◆微管主要分布在核周围,并呈放射状向胞质四周扩散◆肌动蛋白纤维主要分布在细胞质膜的内侧◆中间纤维则分布在整个细胞中4细胞骨架的组成和分布5◆支架作用，并为细胞器提供附着位点◆为细胞内的物质和细胞器的运输和运动提供机械支持◆为细胞的位置移动提供力◆为mRNA提

2、供锚定位点，促进其翻译◆参与细胞连接◆参与信号转导◆细胞分裂的机器细胞骨架的功能支架作用6在细胞中的运输作用8细胞骨架介导细胞运动9mRNA定向粘着斑和桥粒11有丝分裂器1210.2微管Microtubule微管的形态◆中空管状结构◆内径14nm,外径24nm－26nm◆微管的长度变化不定◆组装成纺锤体、基体、中心粒、鞭毛等13微管的结构◆微管是由α和β微管蛋白异源二聚体为基本构件,螺旋盘绕形成微管的壁◆在每根微管中二聚体头尾相接,形成细长的原纤维(protofilament)◆13条原纤维纵向排列组成微管的壁14微管蛋白(tubulin)◆微管蛋白类型：◆α和β微管蛋白形

3、成长度为8nm的异源二聚体◆每一个微管蛋白二聚体有两个GTP结合位点●α亚基为不可逆的GTP结合位点●β亚基GTP结合点是可交换位点(exchangeablesite)。◆γ-微管蛋白的功能是帮助αβ微管的聚合。15微管蛋白16微管的类型◆根据组成:●分为单管、双联管、三联管◆根据稳定性:●短寿的不稳定微管和长寿的稳定微管17微管装配的动力学微管组织中心(MTOC)胞质中决定微管生理状态或实验处理解聚后重新装配的结构◆中心体(Centrosome):与纺锤体的形成密切相关◆中心粒(Centriole)◆中心粒旁基质◆基体(basalbody):纤毛和鞭毛的组织中心微管的极性

4、◆装配的方向性◆生长速度的快慢18MTOC与微管的发生19中心体与基体中的组织中心20神经细胞中微管的方向21Assemblyofmicrotubules◆微管的装配●成核●延伸体内装配过程：◆αβ二聚体形成原纤维◆片状结构的形成◆合拢形成微管◆GTP帽(GTPCap)22微管的装配23微管装配与GTP帽24γ-微管蛋白在微管装配中的作用25γ微管蛋白的作用26影响微管装配的因素◆造成微管不稳定性的因素很多，包括GTP浓度、Ca2+、Mg2+压力、温度(最适温度37℃)、pH(最适pH=6.9)、微管蛋白临界浓度(criticalconcentration)。◆药物：秋水仙素

5、与紫杉醇27影响微管稳定的因素28紫杉醇和红豆杉29微管的动力学游离微管蛋白的浓度和GTP水解的速度？微管装配的动力学现象◆踏车现象(treadmilling)又称轮回现象,是微管组装后处于动态平衡的一种现象。◆动态不稳定性(dynamicinstability)微管随反应体系中结合GTP的游离αβ二聚体的浓度变化而发生的生长状态和缩短状态的转变。30踏车行为31微管动态不稳定性32分子发动机（Molecularmotor）◆微管结合蛋白（MAP）：与微管蛋白特异性结合的蛋白质。◆使微管交联成束、促进微管聚合、提供微管稳定性。◆分子发动机（Motorproteins）：将化学能

6、（ATP）转化为机械能，并用来在胞内运送物质的一类蛋白质。33分子发动机轨道：微管或微丝；运输工具：肌球蛋白、驱动蛋白和动力蛋白家族；货物：小泡、线粒体、溶酶体等34分子发动机的类型◆Motorproteinscanbegroupedintothreebroadfamilies:●肌球蛋白(myosins)家族Tomovealongmicrofilaments.●驱动蛋白(kinesins)家族Tomovealongmicrotubules●动力蛋白(dyneins)家族Tomovealongmicrotubules35分子发动机移动的主要特点◆运输的单向性●驱动蛋白:从(-

7、)端向(+)端的运输●动力蛋白:从(+)端向(-)端运输◆消耗ATP作为其能量◆经历一系列构象的改变，来实现逐步的运输36改变构象逐步行进37驱动蛋白38动力蛋白微管的功能支架作用细胞内物质运输的轨道◆轴突运输(axonaltransport)◆鱼的色素细胞(fishpigmentcells)构成鞭毛和纤毛形成纺锤体40作为色素颗粒运输轨道41微管介导的物质运输组成纤毛和鞭毛的轴丝(axoneme)◆轴丝的微管结构:9+2●外围:质膜包裹●外周:9组双联管,A管与B管●