8.细胞骨架（微丝）

这是一个关于8.细胞骨架（微丝）的思维导图，微丝，又称肌动蛋白纤维（actin filament）或纤维状肌动蛋白（F-actin），是真核细胞中由肌动蛋白（actin）单体聚合而成的实心、长丝状细胞器。

细胞骨架

• 微丝
  • 肌动蛋白丝、纤维状肌动蛋白（F-actin）
  • 组成
    • 肌动蛋白
      • F-actin
        • 由G-actin组成
          • 裂缝端为负极
          • 形成过程
            • 条件
              • 有ATP
              • 一定盐浓度
              • 一定G-actin浓度
            • 体外
              • 1.成核
                • 寡聚体核心形成
                  • 限速步骤（延迟期）
                  • G-actin需要不断碰撞聚集
              • 2.延长
                • G-actin不断连接加入
                  • 正极端加入速度比负极端快
              • 3.稳定状态
                • 已经加入的G-actin中ATP被水解为ADP，而变得不稳定
                • 正极端加入速度快，因此仍然具有ATP帽子结构
                • 正极端组装速度等于负极端解聚速度
            • 体内
              • 肌动蛋白相关蛋白（ARP）Arp2/3复合体参与成核
            • 微丝正极端不断添加肌动蛋白亚基而延长，负极端解聚缩短
              • 踏车效应
      • 肌动蛋白单体、球状肌动蛋白（G-actin）
        • 形态
          • 有裂缝
          • 裂缝内有核苷酸（ATP或ADP）结合位点
            • 具有ATP酶活性
          • 裂缝内二价阳离子（Ca、Mg）结合位点
        • 分类
          • 四种α-肌动蛋白
            • 肌细胞特有
          • β-肌动蛋白
            • 定位与细胞边缘
              • 伪足
                • 细胞迁移
          • γ-肌动蛋白
            • 组成应力纤维
              • 细胞形态
          • 不止肌细胞
    • 影响组成的特异性药物
      • 细胞松弛素
        • 与微丝结合后将微丝切断，并结合在微丝末端阻抑肌动蛋白在该部位的聚合，但对微丝解聚没有明显影响
        • 破坏微丝网络结构，并阻止细胞的运动
      • 鬼笔环肽
        • 与微丝表面有强亲和力，不与肌动蛋白单体结合
        • 阻止微丝的解聚，使其保持稳定状态
  • 相关结合蛋白
    • 肌动蛋白单体结合蛋白
      • 细胞内游离态肌动蛋白浓度远高于肌动蛋白组装所需的临界浓度
        • 因此需要肌动蛋白单体结合蛋白进行调控
      • 胸腺素 β4
        • 封闭肌动蛋白聚合位点，阻止其组装到微丝末端
      • 前纤维蛋白（抑制蛋白）
        • 与肌动蛋白底部（正极）结合，阻止其组装到微丝负极端
    • 成核蛋白
      • Arp2/3复合物
        • 组成
          • Arp2
          • Arp3
          • 形成类似于微丝正极端肌动蛋白两个亚基的结构，从而启动成核
          • 其他五种蛋白质
        • 功能
          • 诱导成核
            • 诱导肌动蛋白亚基在正极端加入，Arp2/3复合体位于负极
          • 启动分支
            • Arp与携带ATP的肌动蛋白亲和力更高
              • 分支常在新组装的一端产生
            • 随着肌动蛋白内部ATP水解，Arp也可能从微丝解离
              • 分支脱离
    • 加帽蛋白
      • 功能
        • 与微丝末端结合，组装微丝解离或过度组装
      • 分类
        • 与负极结合
          • Arp2/3复合物
          • 原肌求调节蛋白
        • 与正极结合
          • CapZ
          • 凝溶胶蛋白家族
      • 调控
        • 细胞·过程中，加帽与脱帽受到细胞膜是G蛋白偶联受体及下游4,5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）调节
    • 交联蛋白
      • 结构
        • 都有两个相似的肌动蛋白结合位点，可以单独或者以二聚体的形式将相邻的微丝交联起来
      • 分类
        • 成束蛋白
          • 将相邻微丝交联成相互平行的束状结构
        • 凝胶形成蛋白
          • 将微丝连接成网状
      • 功能
        • 多肽链或二聚体上两个微丝结合位点之间的距离决定所交联形成的微丝束或网络的松紧程度
    • 隔断及解聚蛋白
      • 功能
        • 切断微丝，形成许多游离的正极或负极端
          • 加速微丝的解聚
          • 形成大量组装位点，加速微丝组装
          • 肌动蛋白凝胶态与溶胶态转化
      • 分类
        • 凝溶胶蛋白
          • 高Ca离子浓度斩断微丝
        • 丝切蛋白/肌动蛋白解聚因子（ADF）
          • 与游离肌动蛋白或微丝结合，提高解聚速度
  • 相关细胞形态运动
    • 细胞皮层
      • 细胞内大部分微丝都集中在紧贴细胞质膜的细胞质区域，并由微丝交联蛋白交联成凝胶态三维网络结构
      • 赋予质膜机械强度和维持细胞形状，参与多种细胞运动：胞质环流、阿米巴运动、变皱膜运动和吞噬等
    • 应力纤维
      • 在紧贴黏着斑的细胞质膜内侧有大量成束状排列的微丝
        • 细胞质膜特定区域与培养基质之间形成紧密黏附的黏着斑
      • 应力纤维通过与细胞外基质相连发挥作用
    • 伪足形成与细胞迁移
      • 过程
        • ①细胞前端伸出突起
        • ②突起附着在基质表面，形成新的锚定位点（如黏着斑）
        • ③以附着点为支点前移
        • ④细胞后部的附着点与基质脱离使细胞尾部前移
      • 分类
        • 片状伪足 片足
          • 宽而扁平
        • 丝状伪足 丝足
          • 纤细突起
      • 机制
        • 片状伪足和丝状伪足的形成依赖于肌动蛋白的聚合，并由此产生推动细胞运动的力
        • 1. 信号转导；2. 启动微丝的组装；3. 微丝延伸；4. 启动微丝侧支的组装；5. 微丝不断延伸而形成伪足 WASP（Wiskott-Aldrich syndrome protein）：即Wiskott-Aldrich综合症蛋白，能激活Arp2/3复合物
    • 微绒毛
      • 其轴心是一束平行排列的微丝，微丝束正极指向微绒毛的顶端，其下端终止于中间丝形成的端网结构
      • 微丝束对微绒毛的形态起支撑作用。由于微丝束内不含肌球蛋白、原肌球蛋白和α-辅肌动蛋白，因而该微丝束无收缩功能。
    • 胞质分裂环
      • 由大量反向平行排列的微丝组成
      • 胞质分裂的动力来源于肌球蛋白所介导的极性相反微丝间的滑动
      • 介导有丝分裂末期分裂
• 微管
  • 分类
    • 暂时性
      • 细胞内各种细胞器与大分子非平衡分布
        • 细胞间期
        • 分裂期纺锤体
    • 永久性
      • 纤毛鞭毛内轴丝微管
      • 神经元突起内部微管束
  • 组成
    • α-微管蛋白
    • β-微管蛋白
    • 翻译后组装为α/β-微管蛋白二聚体
      • 地位
        • 细胞内游离态微管蛋白主要形式
        • 微管组成的基本结构单位
      • 特征
        • 组装后表面带较强负电荷，大部分微管结合蛋白带正电荷，凭借此结合
    • 其它四个亚基
  • 组装
    • 分类
      • 单管：细胞质微管或纺锤体微管
        • 13个原纤丝
          • 微管蛋白异源二聚体组成
            • α与β
      • 二联管：纤毛或鞭毛中的轴丝微管
        • 13+10
      • 三联管：中心体或基体的微管
        • 13+10+10
    • 特征
      • 极性
        • β为正极，α为负极
      • 每个微管蛋白都有GTP结合位点
        • α-微管蛋白GTP不易水解，该结合位点为不可交换位点(N位点)
          • 稳定二聚体
        • β-微管蛋白GTP结合位点是可交换位点（E位点）
          • 形成GTP帽或GDP帽
      • 每个微管蛋白都有二价阳离子（Mg）结合位点和一些小分子秋水仙素、长春花碱等结合位点
      • β端正极组装快于α端负极
  • 组装过程
    • 体外
      • 条件
        • 缺乏相关调控机制，不一定刚好为13个原纤丝
        • 无γ-微管蛋白环状复合体介导成核
        • 需要适当浓度Mg、GTP、EGTA、37℃
      • 过程
        • 成核
          • 微管蛋白纵向合成一段短的原纤丝
          • α/β-微管蛋白两侧及侧面聚合扩展成片状，加宽至大概13根原纤丝后合拢为微管
        • 延伸
          • 新的微管蛋白装配到微管两端进行延长
      • 同样存在GTP帽的结构，导致正极合成快于负极，产生踏车效应
    • 胞内
      • 微管组织中心(microtubule organizing center，MTOC)
        • 在活细胞内，能够在微管组装的时候起成核作用，并使之延伸的细胞结构
        • 分类
          • 中心体
            • 一对桶状、彼此垂直的中心粒（9组三联体微管），以及外面围绕的无定形的中心粒外周物质（PCM）组成；
            • 微管起源于中心粒外周物质区域。
          • 基体与其他微观组织中心
• 主题