细胞骨架与细胞运动

细胞生物学第七章 细胞骨架与细胞的运动，是指真核细胞胞质中的蛋白质纤维网架结构体系，它对与细胞的形状、细胞的运动，细胞内物质的运输、细胞分裂是染色体的分离和胞质分裂等起着重要作用。

细胞骨架与细胞运动

• 定义
  • 是指真核细胞胞质中的蛋白质纤维网架结构体系，它对于细胞的形状，细胞的运动，细胞内物质的运输，细胞分裂时染色体的分离和胞质分裂等均起着重要作用
• 分类
  • 微管
    • 定义：它是由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空柱状结构，在不同类型的细胞中有相似的结构
    • 分布
      • 主要存在于细胞质中
    • 作用
      • 控制着膜性细胞器的定位及包内物质运输
      • 还能与其他蛋白共同装配成纤毛，鞭毛，基体，中心体，纺锤体等结构，参与细胞形态的维持，细胞运动和细胞分裂
    • 微管蛋白与微管的结构
      • 形态
        • 直径24~26nm的中空小管，内径约15nm，壁厚约5nm
      • 组成成分
        • 微管蛋白a,b 异二聚体为基本构件 约·占80%~90%
        • r微管蛋白
      • 存在形式
        • 单管
          • 是细胞质中主要存在形式，有13根原纤维组成，分散或成束分布，易受低温，钙离子等因素的影响
        • 二联管
          • 由A,B两根单管组成，A有13根原纤维，B有10根原纤维，且A,B共用3根原纤维。主要分布在纤毛与鞭毛中
        • 三联管
          • 由A,B,C三根微管组成，C有10根原纤维，且A,B共用3根原纤维。主要存在于中心粒，鞭毛与纤毛中
            • 比较稳定的微管结构
    • 微管结合蛋白
      • 定义
        • 除微管蛋白外，还存在一些同微管结合的辅助蛋白，这些蛋白质总是与微管共存，参与微管的装配
      • 组成
        • 碱性的微管结合区域
          • 可明显加速微管的成核作用
        • 酸性的突出区域
          • 以横桥的方式与其他骨架纤维相连接，突出区域的长度决定微管在成核时间距大小
      • 分类
        • MAP_1,MAP-2,tua
          • 主要存在与神经元中
        • MAP-4
          • 均有分布
    • 微管的装配与动力学
      • 特点：动态不稳定
      • 具体过程
        • 微管装配的起始点是微管组织中心
          • 核心位点主要是中心体和纤毛的基体
          • 作用
            • 帮助大多数细胞质微管装配过程中的成核
          • 地位：是微管组装的限速过程
        • 微管的外体装配
        • 微管的内体装配
        • 很多因素影响微管组装和解聚
    • 功能
      • 微管构成细胞内的网状支架，支持和维持细胞的形态
      • 微管参与中心粒，纤毛，鞭毛的形成
      • 微管参与细胞内物质运输
      • 微管维持细胞内细胞器的定位和分布
      • 微管参与染色体的运动，调节细胞分裂
      • 微管参与细胞内信号传导
  • 微丝
    • 定义
      • 又称肌动蛋白组成的细丝
    • 分布
      • 存在于真核细胞中，在肌肉细胞中，肌动蛋白占细胞总蛋白的10%。非肌肉蛋白中占1%~5%
    • 特点：不稳定
    • 肌动蛋白与微丝结构
      • 维丝的主要成分是肌动蛋白
      • 在电镜下呈丝状结构
      • 肌动蛋白
        • 由375个氨基酸组成的单链多肽与1分子的ATP紧密相连
        • 呈哑铃状
        • 由两个亚基组成，具有极性，装配时首位相连
      • 微丝
        • 由肌动蛋白构成故具有极性
    • 微丝结合蛋白及功能
      • 分类
        • 单体隔离蛋白
          • 定义：抑制蛋白和胸腺素能与单体肌动蛋白结合，并且抑制他们的聚合
          • 作用：在非肌动蛋白中维持高浓度的单体肌动蛋白
        • 教练蛋白
          • 功能
            • 改变细胞内肌动蛋白纤维的三维结构
        • 末端阻断蛋白
          • 作用
            • 能够促使新的纤维形成，同时抑制已存在的微丝的生长
        • 纤维切割蛋白肌动蛋白纤维解聚蛋白
        • 膜结合蛋白
    • 微丝的装配机制
      • 微丝的组装过程分为成核，聚合和稳定三个阶段
        • 成核期时微丝组装的限速过程，需要一定的时间故又称为延迟期
      • 微丝的组装可用踏车模型和非稳态动力学模型来解释
      • 微丝的组装受多种因素的影响
    • 微丝的功能
      • 微丝构成细胞的支架并维持细胞形态
      • 微丝参与细胞运动
      • 微丝参与细胞分裂
      • 微丝参与肌肉收缩
      • 微丝参与细胞内物质运输
  • 中间纤维
    • 中间纤维的结构和类型
      • 中间纤维是丝状蛋白多聚体
        • 是一种坚韧，耐久的蛋白质纤维
        • 相对稳定，不受秋水仙素的影响
        • 中间纤维的单体是蛋白质纤维分子，已发现50多种，具有共同的特点
          • 特点：由头部（N）端），中间杆状区和尾部（C端）组成
      • 中间纤维蛋白答类型和分布较为复杂
        • 分类
          • 6类
            • I型（酸性）
            • II型（中性/碱性）
              • 存在于上皮细胞中
            • III型中间纤维蛋白包括多种类型
              • 波形蛋白存在于间充质来源的细胞
              • 结蛋白是肌细胞特有，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
            • IV型神经丝纤维蛋白主要分布在脊椎神经元轴突中
            • V型核纤层蛋白存在于内层核膜的核纤层
            • VI型巢蛋白主要分布在神经干细胞
    • 中间纤维的装配和调节
    • 中间纤维的功能
      • 中间纤维在细胞内形成一个完整的网状骨架结构系统
      • 中间纤维为细胞提供机械强度支撑
      • 中间纤维参与细胞连
      • 中间纤维参与细胞内信息传递及物质运输
      • 中间纤维维持细胞核稳定
      • 中间纤维参与细胞分化
• 细胞的运动
  • 微管与细胞运动
  • 微丝与细胞运动
  • 细胞运动的调节机制
    • 细胞外信号可以引起细胞骨架的重排
      • 肌动蛋白聚合使细胞表面形成突起
      • 细胞的黏附
      • 细胞胞体前移
    • 细胞外信号可以指导细胞运动的方向
• 细胞骨架与疾病
  • 细胞骨架与肿瘤
    • 表现：细胞骨架结构的破坏和微管解聚
  • 细胞骨架蛋白与神经系统疾病
    • 与细胞骨架蛋白异常表达有关
    • eg: 阿尔兹海默病可见到不溶性的神经纤维缠结；
  • 细胞骨架与遗传性疾病
    • 子主题
• tua 只存在于轴突，MAP-2分布在胞体和树突中
• 注意：它们不是构成微管壁的基本构件，而是在微管蛋白装配后，结合在其表面答辅助蛋白