医用细胞生物学

医用细胞生物学第七章细胞骨架与细胞运动思维导图，包括第一节微管、第二节微丝、第三节中间纤维、第四节细胞的运动、第五节细胞骨架与疾病。

第七章细胞骨架与细胞运动

• 第一节微管
  • 一、微管蛋白与微管的结构
  • 二、微管结合蛋白
  • 三、微管的装配与动力学
    • 微管装配的三个过程
      • 成核期------限速期
      • 聚合期
      • 稳定期
    • （一）微管装配的起始点是微管组织中心
      • 主要作用是帮助大多数细胞质微管装配过程中的成核
    • （二）微管的体外装配
    • （三）微管的体内装配
    • （四）很多因素影响微管组装和解聚
      • 例如GTP的浓度、压力、温度、ph、离子浓度、微管蛋白临界浓度、药物等
      • 有些药物在微管的结构与功能研究当中起着重要的是作用，这些药物主要有：紫杉醇、秋水仙素、长春新碱等
        • 紫杉醇能和微管紧密结合防止微管蛋白的亚基的解聚加速微管的聚合
        • 鱼子山春的作用相反，秋水仙素能结合和稳定游离的微管蛋白，使他无法聚合成微管，引起微管的解聚。
        • 长春新碱能结合微管蛋白异二聚体，一直他们的聚合作用
  • 四、微管的功能
    • （一）微管构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态
    • （二）微管参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成
      • 在电镜下面，中心粒是由九组三联体微管围成的一个圆筒状结构----------------------9*3+0
        • 中心体是动物细胞中主要的微管组织中心，在细胞分裂间期，中心体形成胞质微管，构成细胞骨架的主要纤维系统，一方面作为细胞内物质运输的轨道基础，另一方面对细胞形态维持和改变也起到必不可少的作用，在m时期经过复制的中心体形成纺锤体的两极，指导有丝分裂事件的进行，与纺锤体的排列和染色体的移动有密切关系
      • 纤毛和鞭毛具有运动功能，用来划动其表面的液体，是细胞表面的特化结构，纤毛和鞭毛在结构来源上基本相同-------------------------区分：纤毛短而多，鞭毛少而长---------------9*2+2
        • 纤毛和鞭毛的横断面电镜观察可见中央有两条微管，称为中央微管，中央微管的外周包围了一层蛋白质性质的鞘，称为中央鞘， 放射辐条 A管上面有动力蛋白壁
    • （三）微管参与细胞内物质运输
    • （四）微管维持细胞内细胞器的定位和分布
    • （五）微管参与染色体的运动，调节细胞的分裂
    • （六）微管参与细胞内信号传导
      • 将物质沿着微管运动
        • 动力蛋白
        • 驱动蛋白
      • 将物质沿着微丝运动
        • 肌球蛋白
      • 微管驱动蛋白
        • 沿着微管由正端向负端移动
        • 两个球形头部
          • 具有ATP酶，水解ATP产生的能量
          • 与微管结合
        • 尾部
          • 与被转运组分结合
• 第二节微丝
  • 一、肌动蛋白与微丝的结构
  • 二、微丝结合蛋白及其功能
    • （一）单体隔离蛋白
    • （二）交联蛋白
    • （三）末端阻断蛋白
    • （四）纤维切割蛋白
    • （五）肌动蛋白纤维解聚蛋白
    • （六）膜结合蛋白
  • 三、微丝的装配机制
    • （一）微丝的装配过程分为成核聚合稳定三个阶段
    • （二）微丝的组装可用踏车模型和非稳态动力学模型来解释
    • （三）微丝的组装受多种因素的影响
      • 微丝的装配除了受到G-肌动蛋白临界浓度的影响，还收到ATP、钙离子、钠离子、钾离子浓度和药物的影响。在含有ADP、和钙离子以及低浓度的钠钾离子溶液当中，微丝趋于解聚而形成肌动蛋白单体，而在含有ATP镁离子和高浓度的钠钾离子溶液当中，肌动蛋白单体则装配成微丝，另外，微丝结合蛋白对微丝的组装也有调控作用。
      • 药物主要有细胞松弛素B和鬼笔环肽，他们与肌动蛋白特异性结合影响着肌动蛋白单体-多聚体的平衡
        • 细胞松弛素B是第一个用于研究细胞骨架的药物，他是真菌分泌的生物碱。细胞松弛素及其衍生物在细胞内通过与微丝的正端结合起抑制作用。当将细胞松弛素加到活细胞之后，肌动蛋白纤维骨架消失，使动物细胞的各种活动瘫痪，包括细胞的移动、吞噬作用、胞质分裂等，他对微管没有作用，也不抑制肌收缩，因肌纤维中肌动蛋白丝是稳定的结构，不发生聚合和解聚的动态平衡。
        • 鬼笔环肽是从毒蘑菇里面分离的毒素，她和细胞松弛素的作用相反，只与聚合的微丝结合，二不与肌动蛋白单体结合。他与聚合的微丝结合后，抑制了微丝的解体，因而破幻了维斯的聚合和解聚的动态平衡
  • 四、微丝的功能
    • （一）微丝构成细胞的支架病维持细胞的形态
    • （二）微丝参与细胞运动
      • 有一个整联蛋白的概念------------与细胞间的连接有密切关系
    • （三）微丝参与细胞的分裂
    • （四）微丝参与肌肉的收缩
      • 有一个滑动丝模型
        • 骨骼肌收缩的基本单位是肌小节
    • （五）微丝参与细胞内的物质运输
    • （六）微丝参与细胞内的信号传递
      • 可以触动质膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内激酶变化的信号传导过程
• 第三节中间纤维
  • 一、中间纤维的结构和类型
    • （一）中间纤维是丝状蛋白多聚体
    • （二）中间纤维蛋白的类型和分布较为复杂主要有六种
      • 一型酸性
      • 二型中性和碱性都是角蛋白存在于上皮细胞
      • 三型中间纤维蛋白包括多种类型，其中波形蛋白存在于间充质来源的细胞结蛋白是肌细胞特有的。在骨骼肌心肌平滑肌中表达。胶质原纤维酸性蛋白特异性分布于神经胶质细胞。外周蛋白存在于中枢神经系统神经元和外周神经系统感觉神经元中，
      • 四型神经丝蛋白主要分布在脊椎动物神经元轴突中
      • 五型核纤层蛋白存在于内层核膜的核纤层
      • 六型巢蛋白分布于神经干细胞
  • 二、中间纤维的装配和调节
    • 氨基是头部 中间杆状区域稳定 羧基尾部
  • 三、中间纤维的功能
    • （一）中间纤维在细胞内形成一个完整的网状骨架系统
    • （二）中间纤维为细胞提供机械强度支持
    • （三）中间纤维参与细胞连接
    • （四）中间纤维参与细胞内信息传递以及物质运输
    • （五）中间纤维维持细胞核膜稳定
    • （六）中间纤维参与细胞分化
• 第四节细胞的运动
  • 一、微管与细胞运动
  • 二、微丝与细胞运动
  • 三、细胞运动的调节机制
    • （一）细胞外信号可以引起细胞骨架的重排
      • 1.肌动蛋白聚合使细胞表面形成突起
      • 2.细胞的粘附
      • 3.细胞胞体前移
    • （二）细胞外信号可以指导细胞运动的方向
• 第五节细胞骨架与疾病
  • 一、细胞骨架与肿瘤
    • 细胞骨架的破坏和微管的解聚，在肿瘤细胞中的浸润转移过程当中，某些细胞骨架成分改变可以增加癌细胞的运动能力。恶性肿瘤细胞的主要特点是细胞形态发生变化，增殖快，有侵袭组织以及向周围及远处转移的能力，--------------与微管微丝的变化有关
      • 微管微丝可以作为肿瘤细胞化疗药物的作用靶点，长春新碱，秋水仙素，细胞松弛素以及其衍生物等作为有效的化疗药物可以抑制细胞增殖
        • 大多数肿瘤细胞都会保留原来细胞特有的中间纤维，可以用于区分肿瘤细胞的类型以及其来源，肿瘤诊断
  • 二、细胞骨架蛋白与神经系统疾病
    • 阿兹海默症-----------AD--------不溶性神经纤维缠结
    • 肌萎缩性侧索硬化症
    • 幼稚性脊柱肌肉萎缩症
    • 亨廷顿舞蹈病
  • 三、细胞骨架与遗传性疾病
    • 人类遗传性疾病单纯性大疱性表皮松懈症--------------------有机械性损伤敏感症
    • 纤毛不动综合征
      • 最重要一点：引起男性不育
        • 主要是和精子的纤毛和鞭毛摆动障碍
          • 据统计，纤毛不动综合征占男性不育因素的百分之1.14
      • 慢性支气管炎
      • 支气管扩张
      • 慢性鼻窦炎
      • 中耳炎
      • 内脏逆位