12
体外微管装配条件：
微管蛋白浓度：需高于临界浓度（1mg/ml）； GTP的供应； 离子：Ca2+应尽可能除去， Mg 2+为装配所必需； 温度：37℃异二聚体装配成微管（0℃解聚为异二 聚体）； 最适PH：PH6.9；
微管的体内组装
微管组织中心 (microtubule organizing center，MTOC)
（3）参与肌肉收缩
肌肉的组成
由肌原纤维组成，肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝，粗肌丝主 要成分是肌球蛋白，细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球 蛋白和肌钙蛋白。
（4）参与细胞运动 胞质环流、变形运动、吞噬
（5）参与细胞内物质运输 （6）参与细胞内信号转导
（五）药物对微丝的作用
细胞松弛素B(cytochalasin B)
植物育种，诱导多倍体 人类染色体标本制备 抗肿瘤药物 基础实验研究
二、微 丝(microfilament, MF)
（一）微丝概念与化学成分
微丝（microfilament，MF）概念 是由肌动蛋白(actin)组成的直径约7nm的骨架纤
维，又称肌动蛋白纤维actin filament。 肌动蛋白类型：根据等电点的不同为3类： α分布于各种肌肉细胞中 β和γ分布于肌细胞和非肌细胞中。
Actin 肌动蛋白
Myosin 肌球蛋白
Tubulin 微管蛋白 Centrosome 中心体
Microtubule organizing center, MTOC 微管组织中心
Microtubule-associated protein, MAP 微管相关蛋白
真菌-生物碱 微丝+端结合抑制肌动蛋白聚合
鬼笔环肽 (phalloidin)
毒蘑菇（Amanita）-毒素 与聚合的微丝结合 抑制肌动蛋白纤维的解聚
三、中间纤维（intermediate filaments，IF）
1.概述
形状：类似编织绳 存在部位
广泛存在 细胞核膜下 — 核纤层
3．细胞骨架和医学有何关系。
重点及难点
重点
1．掌握微管、微丝和中间纤维的结构特征和 功能。
难点
1．微管体内组装和体外组装的特点 2．微丝组装的调节 3．微丝结合蛋白的作用
本章主要词汇
Cytoskeleton 细胞骨架
Microfilament, MF 微丝；microtubule, MT 微管
Intermediate filament, IF 中间纤微
单纯型大疱性表皮松解症 （EBS）
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Summary: Cytoskeletal functions
纤维直径 成分
结构 极性 组织特异性 蛋白库 结合核苷酸 踏车行为
特异性药物
细胞内结构
主要功能
微管
微丝
中间纤维
思考题
1．为什么说细胞骨架是细胞内的一种动 态结构。
2．在细胞骨架各种纤维系统中的结合蛋 白质有何重要作用。
组装：
两个单体形成双股超螺旋 — 二聚体 两个二聚体形成四聚体 — 原纤丝 两个四聚体交错排列 — 原纤维 四个原纤维互相缠绕 — 中间纤维
单体 超螺旋 （平行对齐） 原纤丝 （反向平行） 原纤维
中间纤维
5.功能
（1）在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 （2）为细胞提供机械强度支持 （3）参与细胞连接 （4）参与细胞内信息传递及物质运输 （5）维持细胞核膜稳定 （6）参与细胞分化
（二）微丝的结构和组装
1．结构
（1）肌动蛋白（actin） * 极性结构 正端（＋）；负端（－） *存在形式 游离 球状肌动蛋白 （G-actin) 纤维状肌动蛋白(F-actin)
（2）微丝
结构：由肌动蛋白单体聚合形成双螺旋
2 组装：
条件：ATP；盐浓度 K+ Mg++ 过程（三个阶段）：
特性：稳定
2.分类
根据亚单位特性分为六大类
角质蛋白 结蛋白 波形纤维蛋白 胶质纤维 酸性蛋白 核纤层蛋白 神经丝蛋白 巢蛋白
3.中间纤维蛋白结构
头部区 — 氨基端 尾部区 — 羧基端 杆状区 — 310 aa 中心区 （螺旋区）
形成聚合体的关键部位
4.中间纤维的组装
成核期 — 微丝组装的限速过程 生长期 — 肌动蛋白在核心两端聚合
正端快，负端慢
平衡期 — 聚合速度与解离速度达到平衡
动态调节：
踏车模型（treadmilling model）
（三）微丝的功能
（1）构成细胞的支架，维持细胞的形态
微绒毛 应力纤维
（2）参与细胞分裂
细胞分裂中形成收缩环（内含肌动蛋白 纤维和肌球蛋白纤维）
基体
结构比较
Centriole： “9+0” pattern
cilia and flagella： “9+2” pattern
28
例：神经元轴突运输的类型及运输模式 色素颗粒的运输
微管的结构异常与疾病
24
在早老性痴呆患者（阿尔茨海默病）的脑神经元 内，tau蛋白的过磷酸化使其很容易从微管上解离 下来形成神经原纤维缠结。
containing -tubulin
The centrosome is the major MTOC of animal cells
影响微管组装的特异性药物
秋水仙素(colchicine) 阻断微管蛋白组 装成微管，可破坏纺锤体结构。 紫杉醇(taxol)、重水(D2O)能促进微管 的装配,并使已形成的微管稳定。但这 种稳定对细胞有害。
25
微管依赖性马达蛋白 （motor protein） 驱动蛋白（kinesin）
通过结合和水解ATP， 向着微管（+）极运输 小泡。 动力蛋白（ dynein ）
深绿：微管 浅兰：内质网 黄色：高尔基体
上图：内质网抗体染色 上图：高尔基抗体染色
下图：微管抗体染色
下图：微管抗体染色
谈谈影响微管组装药物的应用
广义的细胞骨架还包括
核骨架（nucleoskeleton） 核纤层（nuclear lamina） 细胞外基质（extracellular matrix）
形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体 化网络结构。
第一节 细胞骨架的基本结构与功能 一、微管（microtubule）
（一）微管的形态与结构
———是微管装配的起始点
概念：微管在生理状态解聚后重新装配的 发生处称为微管组织中心。
作用：帮助微管装配过程中的成核，使微 管从MTOC开始生长。
微管在体内的装配和去组装在时间和空间
上是高度有序的
细胞中MTOC的常见部位：中心体、纤毛和鞭毛基体 等具有微管组织中心的功能。
MT are nucleated by a protein complex
（四）微管的功能
（1）构成细胞内网状支架，支持和维持细胞的形态 （2）参与中心粒、纤毛、鞭毛的形成 （3）参与细胞内物质运输及细胞器的迁移与定位 （4）参与染色体运动，调节细胞分裂 （5）参与细胞内信号转导
中心体：
中心粒 周围无定形物质
间期：组织胞质微管形成 分裂期：组织形成纺锤体
纤毛、鞭毛和基体















踏 车

微管装配的踏车行为 Treadmilling
在一定条件下，（＋）装配而延长；（－）解聚 而缩短。当二者平衡时，表现为Treadmilling。
第八章 细胞骨架
（Cytoskeleton）
红色荧光显示微丝、绿色显示微管、蓝色显示细胞核
概述
细胞骨架（Cytoskeleton） 是真核细胞中的蛋白质纤维网架体
系，它对于维持细胞的形状、细胞的运 动、细胞内的物质运输、染色体的分离 和细胞的分裂起着重要的作用。
细胞骨架由以下组分构成
微丝（microfilament） 微管（microtubule） 中间纤维（intemediate filament）
13
13+10
13+10+10
（二）微管结合蛋白
microtubule-associated protein,MAP
类型：MAP-1 、MAP-2和tau蛋白，存在于神经细胞。
MAP-4在神经细胞与非神经细胞均存在 。
MAP的主要功能是：
①参与微管的装配；
酸性的突出区域
②增加微管稳定性或强度。
1.组成
（1）微管蛋白（tubulin）
α微管蛋白 β微管蛋白
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
异二聚体→原纤维→微管（极性结构）
γ微管蛋白-微管组织中心（MTOC）
GTP--〉GDP
极性结构
(+)
(-)
GTP
(-)
（2）微管 类型 单微管（13） 二联微管（13+10）（纤毛、鞭毛） 三联微管（13+10+10）（基体、中心粒）
碱性的MT结合区
（三）微管的装配过程
1972年——Weisenberg——小鼠——分离微管蛋白——体外组装
+

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