【正文】 四、微管的存在形式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 單管 A B 二聯(lián)管 A B C 三聯(lián)管 SEM Microtubules icrotubules 五、微管的主要功能 ? 構(gòu)成細胞的網(wǎng)架支架，維持細胞的形態(tài)，固定和支持細胞器的位置 ； ? 參與細胞的收縮與變形運動，是纖毛和鞭毛等細胞運動器官的主體結(jié)構(gòu)成分 ； ? 參與細胞器的位移和細胞有絲分裂過程中染色體的定向移動； ? 參與細胞內(nèi)大分子顆粒物質(zhì)及囊泡的定向轉(zhuǎn)送運輸； ? 參與細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導。 細胞器的定位 深綠：微管 淺蘭：內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 黃色：高爾基體 上：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)抗體染色 下：微管抗體染色 上：高爾基抗體染色 下：微管抗體染色 分離的二聯(lián)管 常態(tài)的鞭毛 鞭毛和纖毛的運動機制 動力蛋白引起微管滑動 動力蛋白引起微管彎曲 連接蛋白質(zhì) 彎曲 馬達蛋白介導的紡錘體的行為 染色體 動粒 極微管的交錯重疊 cAMP增加 色素 聚集 ? 許多兩棲類的皮膚和魚類的鱗片中含有特化的色素細胞 , 在神經(jīng)和激素的控制下 , 這些細胞中的色素顆?？稍跀?shù)秒鐘內(nèi)迅速分布到細胞各處 , 從而使皮膚顏色變黑 。 又能很快回到細胞中心 , 而使皮膚顏色變淺 , 以適應環(huán)境的變化 (圖 )。 ? 研究發(fā)現(xiàn) , 色素顆粒的運輸是微管依賴性的 , 色素顆粒實際上是沿微管轉(zhuǎn)運的。 cAMP降低 色素分散 引擎（馬達）蛋白（ Motor proteins） 肌球蛋白 (myosins)家族：以肌動蛋白纖維作為運行軌道 。 驅(qū)動蛋白 (kinesins)家族 : 動力蛋白 (dyneins)家族 : 以微管作為運行軌道 。 運動方向 ：（ ） ?（ +） 運動方向 ：（ +） ?（ ） 驅(qū)動蛋白：是 1985年從魷魚的軸質(zhì) (axonplasm)中 分離的一種發(fā)動機蛋白。驅(qū)動蛋白是一個大的復合蛋白，由幾個不同的結(jié)構(gòu)域組成 , 包括兩條重鏈和二條輕鏈 , 總分子量為 380 kDa。它有一對球形的頭，是產(chǎn)生動力的 “ 電機 ” 。 還有一個扇形的尾，是貨物結(jié)合部位。體外實驗證明驅(qū)動蛋白的運輸具有方向性，從微管的 ()端移向微管的 (+)端，是正端走向的微管發(fā)動機 (plus end directed microtublar motor)。 重鏈 輕鏈 鉸合部 頭 桿 尾 內(nèi)膜系統(tǒng)中通過小泡進行的蛋白質(zhì)運輸 , 都是以微管作為軌道的。細胞質(zhì)中以微管為軌道運輸?shù)陌l(fā)動機蛋白和它們運輸?shù)年P(guān)系總結(jié)于下表和下圖。 類別 運輸物 運輸方向 細胞質(zhì)驅(qū)動蛋白 胞質(zhì)溶膠小泡 (+) 紡錘體驅(qū)動蛋白 紡錘體和星微管；中心粒；動粒 (+)或 () 細胞質(zhì)動力蛋白 在有絲分裂和減數(shù)分裂運輸胞質(zhì)小泡；動粒 () 軸絲動力蛋白 纖毛和鞭毛中的單管 () 高爾基體 膜泡 胞質(zhì)驅(qū)動蛋白 胞質(zhì)動力蛋白 紡錘體驅(qū)動蛋白 (KRPs) 線粒體 溶酶體 溶酶體 細胞中微管介導的物質(zhì)運輸 動力蛋白： 發(fā)現(xiàn)于 1963年，是 第一個與微管相關(guān)的發(fā)動機蛋白；是與纖毛和鞭毛運動有關(guān)的發(fā)動機蛋白。相對分子質(zhì)量超過100kDa，由 910個多肽鏈組成。它有兩個大的球形的頭部，是生成力的部位。 它在細胞中至少有兩個功能：第一是有絲分裂中染色體運動的力的來源；第二是作為負端微管走向的發(fā)動機，擔負小泡和各種膜結(jié)合細胞器的運輸任務。細胞質(zhì)動力蛋白在微管上移動的方向與驅(qū)動蛋白相反，從正端移向負端。 激活素 動力蛋白激活蛋白復合體 軸突末端 驅(qū)動蛋白 動力蛋白 細胞體 重鏈 輕鏈 530KDa 胞質(zhì)動力蛋白重鏈 Cytoplasmic dynein heavy chain Arp1, Actin Arp1, 肌動蛋白 Ankyrin 錨蛋白 Spectrin 血影蛋白 55KDa 中間輕鏈 胞質(zhì)動力蛋白結(jié)構(gòu)示意圖 p150Glued p135Glued 74kDa Intermediate chain 74KDa 中間鏈 加帽蛋白 Capping protein P50 Dynamitin p62 第十五章 細胞骨架 cytoskeleton 第二節(jié) 微絲 一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu) (一 ).微 絲的基本結(jié)構(gòu)成分 ? 微絲 （ microfilament）：是一類由蛋白纖維組成的實心纖維細絲。長短不一。在細胞中可成束、成網(wǎng)或纖維狀分散分布； Nucleus and Filamentous Actin 光鏡下平滑肌細胞：蘭色：細胞核，紅色：肌動蛋白纖維 紅色：線粒體 。 藍色：微絲 。 黃色：細胞核 黃色：高爾基復合體 。 藍色：微絲 。 紅色：細胞核 纖維狀肌動蛋白 (fibrous actin, Factin)，為肌動蛋白聚合體 。 ?肌動蛋白 (肌細胞 )； 肌動蛋白 球狀肌動蛋白 (globular actin, Gactin)，為肌動蛋白單體；單體呈啞鈴形； 成份： 類型 ?肌動蛋白 ?肌動蛋白 肌細胞和非肌細胞； 根據(jù)等電點的不同： 一、微絲的主要組成及結(jié)構(gòu) (二 ).微 絲的結(jié)構(gòu)及組裝 Gactin Factin + 踏 車 ATP Ca+ 低 Na+ K+ 微絲的組裝： Gactin ? Factin ? 微絲 四聚體 Mg2+ 高 Na+ K+ ATP, Arp 肌動蛋白的踏車行為 Treadmilling of microfilament 踏車行為：單體可同時在 (+)端添加，在 ()端分離。 二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物 (一 ).與肌肉收縮系統(tǒng)直接相關(guān)的幾種微絲結(jié)合蛋白 各類微絲結(jié)合蛋白 Monomersequestering 單體隔離 單體 Crosslinking 交聯(lián) Monomer polymerizing 單體聚合 單體核化 Memrbranebinding 膜結(jié)合 Bunding 成束 Depolymerizing 解聚 Filamentsevering 纖維切斷 Endblocking(Capping) 封端 (加帽 ) 肌纖維 (肌節(jié) )TEM照片 （ tropomyosin, Tm） 原肌球蛋白 肌球蛋白絲 肌球蛋白分子 肌動蛋白絲 肌鈣蛋白 肌球蛋白頭部 單體 ２ .肌球蛋白 (myosin)： Ⅰ 、 Ⅱ 和 Ⅴ 型； Ⅰ 型 Ⅴ 型 參與細胞骨架與細胞膜的相互作用； Ⅱ 型： 參與肌絲的滑動； ３ .肌鈣蛋白 (troponin, Tn)： TnC： 與 Ca2+特異性地結(jié)合； TnT： 與 原肌球蛋白 高度親合； TnI： 抑制 肌球蛋白 ATP的活性，調(diào)節(jié)肌肉的收縮； myosinⅠ 和 myosinⅡ 的功能 膜泡 myosin Ⅱ myosinⅠ myosinⅠ myosinⅠ 肌鈣蛋白復合體 Ca2+結(jié)合部位 肌動蛋白 原肌球蛋白 肌球蛋白結(jié)合部位被阻斷 ； 肌肉不能收縮 肌球蛋白結(jié)合部位 肌球蛋白結(jié)合部位暴露 ； 肌肉能夠收縮 鈣離子加入 二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物 (二 ).與微絲的組裝和功能調(diào)節(jié)密切的其他微絲結(jié)合蛋白 P132 表 151 二、微絲結(jié)合蛋白及微絲特異性藥物 (三 ).微絲特異性藥物 ? 影響微絲聚合與解聚的特異性藥物與離子： ? 細胞松弛素：特異性的破壞微絲組裝（對肌纖維不起作用？）：同微絲的正端結(jié)合，并引起 F肌動蛋白解聚，阻斷亞基的進一步聚合； ? 鬼筆環(huán)肽：穩(wěn)定微絲、促進微絲聚合；抑制了微絲的解體，因而破壞了微絲聚合和解聚的動態(tài)平衡； ? 在含 ATP和 Ca2+、低濃度的單價離子 (Na+、K+等 ） 溶液中微絲趨向解聚 ，形成 Gactin。 ? 在含 Mg2+和高濃度的 Na+、 K+離子溶液中微絲趨向聚合 （ Gactin ? Factin） 。 三、微絲的主要功能 ? 組成細胞骨架， 維持細胞形態(tài) 。 細胞皮層 ：微絲結(jié)合蛋白交聯(lián)成的三維凝膠樣網(wǎng)絡。 細絲蛋白二聚體 應力纖維，其結(jié)構(gòu)與骨骼肌細胞中的肌原纖維相似 核心肌動蛋白絲 (通過絨毛蛋白、毛緣蛋白交聯(lián) ) 微絲 (細根 ) 質(zhì)膜 微絲連接 角蛋白中間絲 血影蛋白連接纖維 微絨毛 (microvillus):腸上皮細胞的指狀突起，用以增加腸上皮細胞表面積，以利于營養(yǎng)的快速吸收。 交聯(lián)蛋白 (絨毛蛋白、毛緣蛋白 ) 微絨毛 微絲束 質(zhì)膜 端網(wǎng) 側(cè)臂蛋白 (Ⅰ 型肌球蛋白、鈣調(diào)蛋白 ) 質(zhì)膜 微絲正極 無定型的致密染色區(qū) 端網(wǎng) 肌動蛋白絲束 微絨毛 血影交聯(lián) 質(zhì)膜 中間絲 小腸上皮細胞的冰凍蝕刻電鏡照片 ,示質(zhì)膜頂端下方的端網(wǎng) 錨定蛋白 ?血影 蛋白 帶 原肌球蛋白 肌動蛋白 帶 3 血型糖蛋白 A β 血影 蛋白 紅細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的骨架結(jié)構(gòu) ? 參與細胞質(zhì)運動； ? 肌肉收縮； ? 胞質(zhì)環(huán)流、變形運動； ? 胞質(zhì)分裂； ? 構(gòu)成細胞間的連接裝置 。 Z盤 Z盤 收縮 松弛 細肌絲 (肌動蛋白絲 ) 肌節(jié) 粗肌絲 (肌球蛋白絲 ) thick and thin filaments sliding model 兩個英國研究小組的科學家們提出滑動絲模型解釋肌收縮的機理。他們推測 :肌節(jié)的縮短并不是因纖絲的縮短而引起 , 而是由纖絲互相滑動所致。細肌絲向肌節(jié)中央滑動 , 肌絲滑進了 A帶之中導致重疊部分增加 , 使得 I帶和 H帶的寬度縮小 , 其結(jié)果是縮短了肌節(jié)，減少了肌纖維的長度。 胞質(zhì)分裂：收縮環(huán)由大量反向平行排列的微絲組成，其收縮機制是肌動蛋白和肌球蛋白相對滑動。 肌動蛋白和肌球蛋白纖維收縮環(huán) 卵裂溝 第十五章 細胞骨架 cytoskeleton 第三節(jié) 中間纖維 ? 中間纖維 (intermediate filament)： ? 10nm絲： 216。 ： 810nm； ? 中間 (等 )纖維：大小介于粗肌絲和細肌絲之間 (或微管與微絲之間 )； ? IF結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：既不受秋水仙素也不受細胞松弛素 B影響