细胞骨架

狭义的细胞骨架概念是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系及中间纤维组成的体系），它所组成的结构体系称为“细胞骨架系统”，与细胞内的遗传系统、生物膜系统、并称“细胞内的三大系统”。本思维导图根据浙江工业大学课本整理，希望对你有帮助！

细胞骨架

• 微管
  • 是由微管蛋白和微管结合蛋白形成的中空圆柱状结构
  • 形态结构与组成
    • 微管的基本化学组成包括α微管蛋白，β微管蛋白，具有GTP的结合位点
    • 异二聚体单体首尾相接，构成原纤维具有极性
    • 13根原纤维中空的圆柱状结构
    • 细胞中微管的存在方式
      • 单管
        • 细胞质中的主要存在形式，分散或成束排列，结构不稳定，可迅速的组装和去组装
      • 二联管
        • 鞭毛，纤毛
      • 三联管
        • 中心粒，鞭毛纤毛基部
    • 微管结合蛋白
      • 能够附着在微管上，参与微管组装，增加微管稳定性
      • MAP-1,MAP-2,Tau主要存在于神经元细胞中
      • MAP-4主要存在于神经元和非神经元细胞中
  • 微管的装配（动态不稳定性）
    • 微管的组装可分为三个阶段
      • 成核期
      • 核聚期
      • 稳定期
    • 微管的体内组装
      • 所有的微管均来自于微管组织中心
        • 由中心体和中心体周围物质构成
          • 中心体有圆筒状的中心粒组成，成对出现，垂直排列
          • 微管组装时负端结合于微管组织蛋白的r微管蛋白环上，正端向胞质扩展
          • 中心粒发射出的微管正端可以发生组装或解聚引起微管的长度改变
      • 大多数细胞质中的微管能够很快组装或去组装
    • 微管的体外组装
      • 微管组装以非稳态动力学模型为主，其中微管蛋白浓度和GTP是重要的调节微管组装的物质
      • 取决于微管组织结合的速率于GTP水解的速率的大小
    • 影响微管装配的特异性药物
      • 紫杉醇：与微管紧密结合，防止微管蛋白亚基的解聚，加速微管蛋白的聚合作用
      • 秋水仙素：结合和稳定游离的微管蛋白，使它无法聚合成微管，引起微管的解聚作用
      • 长春新碱：结合微管蛋白异二聚体，抑制它们的聚合作用
    • 微管的生理作用功能
      • 支持和维持细胞的形态
        • 微管具有一定的强度，为细胞提供了机械支持力，是支持和维持细胞形态的主要物质
      • 协助细胞的运动
        • 微管可以参与纤毛，鞭毛和中心体的形成，从而参与细胞和染色体的运动
      • 参与细胞内物质运输
        • 马达蛋白：一类微管结合蛋白，具有ATP酶活性
          • 驱动蛋白：从负端向正端移动
          • 动力蛋白：从正端向负端移动
        • 微管是细胞内部物质双向运输的重要轨道
          • 微管驱动蛋白
            • 结构：两个球形头部，具有ATP酶活性，水解ATP产生能量，与微管结合 尾部：与被转运组分结合
            • 运输方式：沿微管由负端向正端移动
          • 微管动力蛋白
            • 结构：两个球形头部，具有ATP酶活性，水解ATP产生能量，与微管结合 尾部：与被装运组分结合
            • 运输方式：沿微管由正端向负端移动
      • 维持细胞内细胞器的定位和分布
        • 线粒体的分布与微管相伴随
        • 游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上
        • 内质网沿微管在细胞质中展开分布
        • 高尔基体沿微管向核区牵拉，定位于细胞中央
      • 微管参与染色体的运动，调节细胞分裂
        • 形式：形成纺锤体，组织染色体运动
• 微丝
  • 微丝纤细而富有柔韧性
  • 微丝的成分和结构
    • 微丝的组成：肌动蛋白
      • 基本单位是肌动蛋白：375个氨基酸组成的，有，ATP或ADP，Ca2+，Mg2+的结合位点
      • 存在方式：球状肌动蛋白 纤维状肌动蛋白
      • 极性，有氨基和羧基的暴露一端为正端，另一端则为负端
    • 微丝的结构：两天肌动蛋白单链盘绕而成的双螺旋结构
  • 微丝结合蛋白及其功能
    • 微丝结合蛋白
      • 100余中，不同的微丝含有种类不同
      • 调节纤维状肌动蛋白的结构和行为
      • 参与微丝的装配及功能
  • 微丝的装配机制
    • 微丝的组装过程分为三个阶段
      • 成核期：微丝组装的限速过程
        • 微丝体内成核作用发生在质膜
          • 在质膜下有一层由微丝和微丝结合蛋白组成的网状结构，称为细胞皮质
          • 特点：很高的动态性 为细胞提供强度和韧性，维持细胞形态 可推动细胞膜形成微刺，伪足
      • 聚合期：肌动蛋白在核心两端聚合，正端快，负端慢
      • 稳定期：聚合速度与解离速度到达平衡
    • 影响微丝装配的药物
      • 细胞松弛素B：霉菌细胞中提取的化合物，与微丝的正端结合，阻止肌动蛋白聚合，破坏微丝的三维网络
      • 鬼笔环肽：从有毒性菇中提取的化合物，结合并稳定微丝，使肌动蛋白纤维网络聚合增强，破坏了动态平衡
    • 当细胞暴露于这类化合物时，微丝介导的活动迅速停止
      • 细胞移动，吞噬活动，胞质分裂
  • 微丝的功能
    • 微丝构成细胞的支架并维持细胞的形态
    • 微丝参与细胞运动
    • 微丝参与细胞分裂
      • 收缩环：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
    • 微丝参与肌肉收缩
    • 微丝参与细胞内物质的运输
• 中间纤维
  • 直径10nm左右，介于微丝和微管之间，是最稳定的细胞骨架成分
  • 中间纤维的结构
    • 中间纤维丝状蛋白是中间纤维的基本组成单位
    • 中间纤维丝状蛋白单体有共同的结构：α-螺旋中间区（杆状区），球形的N端和C端
    • α-螺旋区是高度保守的，N端和C端是高度可变得
    • 中间纤维蛋白的类型和分布
      • 根据中间纤维蛋白的氨基酸顺序的同源性，中间纤维成分分为六大类
        • 酸性角蛋白
        • 中性和碱性角蛋白
        • 波形蛋白，结蛋白，胶质纤维酸性蛋白，外周神经纤维蛋白
        • 神经丝蛋白（神经元纤维蛋白）
        • 核纤层蛋白
        • 巢蛋白
  • 中间纤维的装配和调节
    • 两个平行排列的中间纤维蛋白分子形成螺旋状的二聚体
    • 由两个二聚体反向-平行排列成一个四聚体
    • 两个四聚体组装成一个八聚体
    • 八个四聚体组装成中间纤维
    • 中间纤维两端是对称的，不具有极性，
  • 中间纤维的功能
    • 在细胞内形成一个完整的网状骨架系统
      • 外连细胞膜，细胞外基质
      • 中间连接微管，微丝，细胞器
      • 内连细胞核的核纤层
    • 中间纤维参与细胞连接
    • 中间纤维为细胞提供机械强度支持
    • 参与细胞内信息传递及物质运输：与mRNA的运输有关
    • 维持细胞核膜稳定：构成核纤层的蛋白
    • 参与细胞分化：中间纤维蛋白的表达具有组织特异性，表明中间纤维可能与细胞分化有关