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第九章细胞骨架

第九章细胞骨架. The Cytoskeleton System. 目的与要求. 一、教学目的 学习细胞骨架、微管、微丝、中间纤维的基本概念、形态结构、化学组成及其它们在维持真核细胞形态和细胞运动过程中的主要作用。. 二、教学要求 1. 掌握 细胞骨架的概念及微管和微丝的化学组成和微管的功能。 2. 熟悉 微管的形态、分布与组装。熟悉微丝的形态、分布和功能。 3. 了解 微丝的组装。了解中间纤维的化学组成和分类。. 考试大纲. 一、核心内容

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第九章细胞骨架

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Presentation Transcript

  1. 第九章细胞骨架 The Cytoskeleton System

  2. 目的与要求 一、教学目的 学习细胞骨架、微管、微丝、中间纤维的基本概念、形态结构、化学组成及其它们在维持真核细胞形态和细胞运动过程中的主要作用。 第九章细胞骨架 教学目的

  3. 二、教学要求 1.掌握细胞骨架的概念及微管和微丝的化学组成和微管的功能。 2.熟悉微管的形态、分布与组装。熟悉微丝的形态、分布和功能。 3.了解微丝的组装。了解中间纤维的化学组成和分类。 第九章细胞骨架 教学要求

  4. 考试大纲 • 一、核心内容 细胞骨架的概念及构成成分；微管的化学组成：微管蛋白和微管结合蛋白；微丝的化学组成：肌动蛋白和微丝结合蛋白。核被膜结构；染色质的结构；常染色质和异染色质；染色体的结构和特征；核仁的超微结构；核仁的功能。 第九章细胞骨架 考试大纲

  5. 考试大纲 • 二、重点内容 微管的形态与分布；微管的组装过程；微丝的形态与分布。核纤层；核孔复合体；染色质的化学组成；染色体的构建；核仁的形成。 第九章细胞骨架 考试大纲

  6. 人有一定的形态是由于有骨骼系统作为支架。 细胞为什么能维持一定的形态？ ? 第九章细胞骨架

  7. 上皮细胞（红色：微丝；绿色：微管） 细胞骨架(cytoskeleton): 是指真核细胞中由微管、 微丝和中等纤维等蛋白质成分 构成的一个复合的网架系统。 • 作用： • 维持细胞一定的形状 • 网络各游离的细胞器 • 与细胞的运动有关 第九章细胞骨架

  8. 细胞骨架(cytoskeleton) 微管 微丝 中间纤维 第九章细胞骨架

  9. 第一节 微管（microtubule, MT) • 微管的形态结构 • 微管的化学组成 • 微管的组装 • 微管的功能 第九章细胞骨架 第一节 微管

  10. 相关微管的案例 • 某男子结婚3年,未避孕未育2年余来医院就诊 • 临床检查：患者的第二性征及性器官发育正常，X线胸片、CT、腹部B超，性激素水平及外周血染色体核型和无精子症因子（AZF）等检查结果均正常。精液常规检查无任何活动精子，为严重弱精子症。而且这位患者有反复的呼吸道感染史。 • 问题： • 1.这位男性不育症患者真正病因是什么？ 2. 这个导致不育的发病机制是什么？ 第九章细胞骨架 第一节 微管

  11. 10-15nm 20--30 nm 第一节 微 管一、微管的形态结构 微管的形态结构：微管是细胞中由蛋白质组成的外形笔直、中空且有一定刚性和弹性的管状结构。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  12. α亚单位 GTP结合位点 β亚单位 GDP结合位点 α+β αβ二聚体 αβ+…+αβ 多聚体 原纤维 13条原纤维 微管 微管蛋白 • 微管蛋白(tubulin)：由α和β两个亚单位组成,以异二聚体(heterodimer)的形式存在 。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  13. 图示 微管蛋白组成微管 第九章细胞骨架 第一节 微管

  14. 二. 化学组成 微管蛋白：占80% 微管结合蛋白：占20% 碱性的微管蛋白 结构域（与微管结合） 酸性的突出结构域 （ 与质膜、中间纤维 和其它细胞组分结合） 第九章细胞骨架 第一节 微管

  15. 微管在细胞中存在的类型 • 单管:13根原纤维包绕而成(胞质微管); • 二联管:纤毛和鞭毛的微管 • 三联管:中心粒微管 • 纤毛和鞭毛的基体 第九章细胞骨架 第一节 微管

  16. 三. 微管的组装 1.成形期 3.稳定期 2.聚合期 微管的体外组装 第九章细胞骨架 第一节 微管

  17. 踏车现象 • 正端（+）GTP-微管蛋白不断聚合，使微管延长，负端（-）GDP-微管蛋白不断解聚，使微管缩短。这种一端延长，另一端缩短的交替现象称为踏车现象（tread milling）。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  18. 微管的体内组装 • 微管组织中心（MTOC）:活细胞内微管组装时总是以某部位为中心开始聚集，这个中心称为微管组织中心,包括中心体、基体和着 丝粒等。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  19. 影响微管组装的因素 • 微管蛋白的浓度 • 温度：<4。C解聚 ， >37。C促进组装 • [Ca2+]：低则促进组装, 高则趋向解聚 • 压力： 高则趋向解聚 • 药物： 如秋水仙素、长春花碱等能使微管解聚，紫杉酚能促进微管的组装并稳定已组装的微管。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  20. 影响微管稳定性的药物 秋水仙素 (图中红色所示）与二聚体结合而抑制微管的聚合。 紫杉酚能和微管紧密结合防止微管蛋白亚基的解聚。由于新的微管蛋白仍可加上去结果微管只增长不缩短。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  21. 微管组装的模型 非稳态动力学模型 • 微管末端是GTP帽，微管趋于生长；如果是GDP帽，则趋于缩短。帽结构的类型取决于GTP-微管蛋白异二聚体的浓度和GTP水解速度。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  22. 四. 微管的功能1.骨架支持作用 第九章细胞骨架 第一节 微管

  23. 四. 微管的功能 2.参与细胞内物质运输 • 驱动蛋白沿着微管（+）移动 • 动位蛋白沿着微管（-）移动 第九章细胞骨架 第一节 微管

  24. 四. 微管的功能 动物和低等植物细胞中成对出现的细胞器—中心粒 3.参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成 • 电镜结构：一对 圆柱状小体，彼此相互垂直排列；结构图示：9*3+0 • 功能： （1）组织形成鞭毛和纤毛 （2）参与细胞有丝分裂 （3）中心粒上的ATP酶为细胞运动和染色体移动提供能量 第九章细胞骨架 第一节 微管

  25. 3.参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成 • 纤毛与鞭毛的结构： （1）纤毛本体：细胞表面突出部分，结构图示92+2 （2）基体：质膜下圆筒结构，来源于中心粒，结构图示93+0 （3）纤毛小根：有横纹，具固定和收缩功能 第九章细胞骨架 第一节 微管

  26. 纤毛本体横切面 • 结构组成： （1）二联体: A、B微管； （2）内外臂: 动力蛋白构成（实为ATP酶） （3）中央微管和鞘 • 连接蛋白：二联体微管的连桥及中央微管的横桥之中。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  27. 纤毛和鞭毛运动-微管滑动模型 第九章细胞骨架 第一节 微管

  28. 4.维持细胞内细胞器的定位和分布 上图：高尔基抗体染色 下图：微管抗体染色 上图：内质网抗体染色 下图：微管抗体染色 深绿：微管浅兰：内质网黄色：高尔基体 细胞器依靠微管在细胞内定位 第九章细胞骨架 第一节 微管

  29. 5.参与染色体运动，调节细胞分裂 第九章细胞骨架 第一节 微管

  30. 6.参与细胞内信号转导 • 在蛋白激酶信号通路中，信号分子可直接与微管作用或通过马达蛋白、支架蛋白与微管作用。 • 微管的信号转导功能与微管稳定性和方向性以及微管组织中心的位置等有关。 第九章细胞骨架 第一节 微管

  31. 第二节 微 丝 相关微丝的案例 • 患儿，男，5岁，因双小腿增粗伴行走困难进行性加重就诊。2年前家长发现患儿双小腿较同龄儿明显增粗，上下楼梯及下蹲困难。起床需先翻身呈俯卧位，再成跪位，然后双手按住双膝使身体成拱背样，最后直立。因患儿精神饮食及睡眠均较好，语言表达能力尚可，病情未引起家长重视。其后，上述表现逐渐加重，出现反应迟钝，平地行走易跌倒等情况。经当地医院治疗，病情未见好转。 • 临床检查：神清、呼吸平稳、双瞳孔等圆等大、对光反射灵敏，颈软，心肺、腹部未见异常。双侧腓肠肌肥大、坚实，双上肢肌张力、肌力正常，双下肢肌张力正常、肌力Ⅱ～Ⅲ级（正常人Ⅴ级），双膝反射（+），双足下垂、跟腱挛缩。 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  32. 相关微丝的案例 • 家族史：患儿的两个舅舅也有类似症状，分别于16岁、17岁时死亡；患儿大姨的长子15岁，也有类似症状，生活不能自理。 • 诊断：假肥大型肌营养不良症。 • 问题：1.本病的发病机制是什么？ • 2.这个病与细胞骨架有什么关系？ 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  33. 第二节 微丝（Microfilament） 一、微丝的化学组成与形态结构 小肠上皮细胞横切图（微绒毛的中轴是由微丝构成） 小肠上皮细胞纵切图 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  34. 图示 微丝的化学组成和形态结构 1、微丝的结构：微丝(microfilament)是由肌动蛋白亚单位组成的实心螺旋状纤维，直径约５--７nm 。 肌动蛋白单位 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  35. 微丝是由双股肌动蛋白丝以右手螺旋排列成的纤维，肌动蛋白单体间以同样的方式结合，肌动蛋白单体都有极性，因此，微丝也有极性微丝是由双股肌动蛋白丝以右手螺旋排列成的纤维，肌动蛋白单体间以同样的方式结合，肌动蛋白单体都有极性，因此，微丝也有极性 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  36. 微丝的化学组成 • 肌动蛋白(actin)分子：球形，直径为2-3nm，有三类单体，即、、，有极性。 • 单体存在于肌细胞中；和单体存在于非肌 • 细胞中。 肌动蛋白结合蛋白分子（微丝结合蛋白） 多以简单的方式与肌动蛋白结合，形成不同功能。在非肌细胞中它们与肌动蛋白的结合方式不清。在肌细胞中则形成有规律的结合，如：肌球蛋白(myosin)、原肌球蛋白(tropornyosin)、肌钙蛋白与肌动蛋白丝的结合。 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  37. 肌动蛋白结合蛋白 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  38. 第三节 微丝的组装过程 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  39. 微丝的组装 G-actin 在正极端装配，负极去装配，叫踏车。 细胞松驰素B对MF有特异作用，能使MF解聚； 鬼笔环肽能使MT聚合稳定。 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  40. 第四节 微丝的功能 • 1.构成细胞支架，维持细胞形态 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  41. 2.参与细胞运动 胞质环流 阿米巴样运动 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  42. 3.参与细胞分裂 变形虫的胞质运动 胞吞、胞吐作用等。 微丝参与细胞分裂 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  43. 4.参与肌肉收缩 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  44. 5.参与信号转导 • 细胞表面受体在受到外界信号作用时，可触发质膜下肌动蛋白结构变化，启动细胞内激酶变化的信号传导过程。 • 借助微丝在细胞质中的分布，信号继续传至核膜及核内骨架，调控DNA的结构和功能。 第九章细胞骨架 第二节 微丝

  45. 第三节 中间纤维 • 微丝相关案例 • 患儿，女，6岁，自出生后2个月开始，腹部、四肢出现红斑丘疹，继之出现大水泡。曾间断治疗，效果欠佳。 • 体格检查显示患儿各项生命指征正常，神志清楚；痛苦面容，腹部、四肢可见红斑、大泡。有的水泡破裂、呈红色糜烂面，部分水泡感染、可见脓性渗出物，尼氏征阴性。 • 诊断：大疱性表皮松解症 • 问题：1.患儿所患疾病的发病机制如何？ • 2.为什么会出现上述临床表现？ 第九章细胞骨架 第三节 中间纤维

  46. 第三节 中间纤维 1.化学组成与形态结构：实心，纤维状 中等纤维蛋白分子结构的共同特点是拥有一个约３１０个氨基组成的α－螺旋杆状区，杆状区两端分别是非螺旋的头部（氨基端）和尾部（羧基端） 第九章细胞骨架 第三节 中间纤维

  47. 3.中间纤维组装 多肽分子（２对超螺旋） 二聚体 四聚体 原丝 二根 原纤维 四根 中等纤维 第九章细胞骨架 第三节 中间纤维

  48. 4.中间纤维功能 • 骨架支撑作用 • 参与细胞连接 • 参与细胞分化 • 参与细胞内信息传递 第九章细胞骨架 第三节 中间纤维

  49. 小结 细胞骨架的分布 • 微管主要分布在核周围, 并呈放射状向胞质四周扩散。 • 微丝主要分布在细胞质膜的内侧。 • 中间纤维则分布在整个细胞中 第九章细胞骨架小结

  50. 课堂小结 • 细胞骨架的概念、细胞骨架的功能 • 微丝、微管的形态结构特点及化学组成 • 微丝、微管的功能 • 微丝、微管的主要作用药物 • 中心粒的结构、组成和功能 • 纤毛和鞭毛结构的特点 第九章细胞骨架 课堂小结

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