细胞骨架与细胞的运动66448课件.ppt
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- 细胞骨架 细胞 运动 66448 课件
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1、第七章第七章 细胞骨架细胞骨架 与细胞的运动与细胞的运动 (Cytoskeleton and Cytoskeleton and Cell Movement)Cell Movement)微丝微丝(Microfilament)微管微管中间纤维中间纤维概述概述微丝:微丝:罗丹明标记罗丹明标记的鬼笔环肽染的鬼笔环肽染色(红色)色(红色)微管:微管:荧光素标记荧光素标记的抗微管蛋白的抗微管蛋白的抗体显示的抗体显示(绿色)(绿色)第一节第一节 微管微管一、微管的结构一、微管的结构二、微管结合蛋白二、微管结合蛋白三、微管的装配三、微管的装配四、微管的功能四、微管的功能退退 出出首首 页页Cytoskelet
2、on and Cell Movement第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动一、微管的形态结一、微管的形态结构与化学组成构与化学组成1.1.微管的化学组成微管的化学组成主要为主要为微管蛋白微管蛋白(tubulintubulin)l包括包括-微管蛋白、微管蛋白、-微管蛋白微管蛋白和和-微管蛋白微管蛋白2.2.微管的形态微管的形态l中空小管,内径约中空小管,内径约15nm15nm,壁厚约,壁厚约5nm5nm3.3.微管的分子结构微管的分子结构l-微管蛋白和微管蛋白和-微管蛋白构成的微管蛋白构成的异二聚体异二聚体是微是微管管基本单位基本单位l-微管蛋白位于微管组织中心微管蛋白位于微
3、管组织中心4.4.微管的动态微管的动态性性n动态性动态性:能很快的组装和解聚能很快的组装和解聚,细胞内这细胞内这2 2种状态是不断种状态是不断发生的。发生的。5.5.微管的极性微管的极性l两端的增长速度和两端的增长速度和组装速度不同组装速度不同,l(+)(+)端:端:-管蛋白管蛋白l()端:端:-管蛋白管蛋白6.6.微管在细胞中存在的形微管在细胞中存在的形式式单管单管(Singlet):Singlet):二联管二联管(doublet):doublet):纤毛和鞭纤毛和鞭毛的微管毛的微管三联管三联管(triplet):triplet):中心粒微中心粒微管管3.微管结合蛋白的功能微管结合蛋白的功能
4、l调节微管的装配调节微管的装配l增加微管的稳定性和强度增加微管的稳定性和强度l在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒l作为细胞外信号的靶位点参与信号转导作为细胞外信号的靶位点参与信号转导三、微管的装配三、微管的装配微管的组装可分三个过程:微管的组装可分三个过程:成核期(成核期(nucleation phase)管蛋白聚合成短的寡聚体(核心)管蛋白聚合成短的寡聚体(核心)片状片状 微管。微管。聚合期(聚合期(polymerization phase)聚合速度大于解聚速度。聚合速度大于解聚速度。稳定期(稳定期(steady state phase)聚合速度等于解聚速度(游离管蛋白
5、达到临界浓度)。聚合速度等于解聚速度(游离管蛋白达到临界浓度)。退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动除了特化细胞的微管外,大多数微管都是不稳定的,能够除了特化细胞的微管外,大多数微管都是不稳定的,能够很快地组装或去组装。很快地组装或去组装。1.微管组织中心微管组织中心(microtubule organizing center,MTOC)微管形成的微管形成的核心位点核心位点,微管的组装由此开始。常见的微管,微管的组装由此开始。常见的微管组织中心为组织中心为中心体中心体和和纤毛的基体。纤毛的基体。帮
6、助细胞质中的微管在装配过程中帮助细胞质中的微管在装配过程中成核成核,接着微管从微管,接着微管从微管组织中心开始生长。组织中心开始生长。2.-管蛋白管蛋白 蛋白一般形成蛋白一般形成-管蛋白环形复合体管蛋白环形复合体,它可,它可刺激微管核心形刺激微管核心形成成,并包裹微管蛋白的负端防止微管蛋白的掺入。,并包裹微管蛋白的负端防止微管蛋白的掺入。(一一)微管装配的起始点是微管组织中心微管装配的起始点是微管组织中心退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement3.中心体中心体(centrosome)中心体的结构中心体的结构 中心体位于细胞核的附近,在细胞中心体位于细胞核
7、的附近,在细胞有丝分裂有丝分裂时位于时位于细胞的细胞的两极两极,中心体包括,中心体包括两个中心粒两个中心粒和和中心粒旁物中心粒旁物质质。它是细胞内重要的微管组织中心。它是细胞内重要的微管组织中心。周围基质 中心体的功能中心体的功能 是细胞中是细胞中决定微管形成决定微管形成的一种细胞器,它与细的一种细胞器,它与细胞的胞的有丝分裂有丝分裂关系密切,主要关系密切,主要参与纺缍体的形成参与纺缍体的形成。退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement3.中心体中心体(centrosome)周围基质 中心体结构模式图中心体结构模式图退退 出出首首 页页Cytoskelet
8、on and Cell Movement微管蛋白在中心体上的聚合微管蛋白在中心体上的聚合退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动在适当的情况下,微管可以在体外组装。在适当的情况下,微管可以在体外组装。微管组装微管组装以非稳态动力学模型为主以非稳态动力学模型为主,其中,其中微管蛋白浓度微管蛋白浓度和和GTP是重要的调是重要的调节微管组装的物质。节微管组装的物质。管蛋白浓度管蛋白浓度高高 微管微管聚合聚合 管蛋白浓度管蛋白浓度低、低、GTP水解水解 微管微管解聚解聚(二二)微管的体外装配微管的体外装配退退
9、 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement 微管在细胞中的组装主要是在微管在细胞中的组装主要是在-管蛋白环形复管蛋白环形复合体合体,它位于微管组织中心,它位于微管组织中心,是集结异二聚体的核是集结异二聚体的核心,心,微管从此生长和延长。它与微管的微管从此生长和延长。它与微管的负端负端结合,结合,而使负端稳定。而使负端稳定。(三三)微管的体内装配微管的体内装配退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell MovementGTP浓度、温度、压力、浓度、温度、压力、pH值(值(6.9)、离子浓度()、离子浓度(Mg2+、无、无Ca2+)、微管蛋白)
10、、微管蛋白临界浓度、药物等。临界浓度、药物等。(四四)影响微管装配的因素影响微管装配的因素秋水仙素秋水仙素、长春新碱长春新碱抑抑制微管装配。制微管装配。紫杉醇紫杉醇能促进微管的装配能促进微管的装配,并使并使已形成的微管稳定。已形成的微管稳定。药物因素药物因素常见影响因素常见影响因素退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement四、微管的功能四、微管的功能 微管具有一定的微管具有一定的强度强度,能够,能够抗压抗压和和抗弯曲抗弯曲,给细胞,给细胞提供提供机械支持力机械支持力,是支撑和维持细胞形状的主要物质。,是支撑和维持细胞形状的主要物质。(一一)支持和维持细胞的
11、形态支持和维持细胞的形态退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement在电镜下可见在电镜下可见中心粒中心粒由由9组三联微管组三联微管组成,中央无微管组成,中央无微管(9X3+0)。)。在在细胞间期细胞间期,中心体组织形成,中心体组织形成胞质微管胞质微管,在,在细胞分裂期细胞分裂期,参与参与纺锤体纺锤体的形成。的形成。(二二)参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成1.中心粒和中心粒旁物质构成中心体中心粒和中心粒旁物质构成中心体退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement中心粒模式图和电镜照片中心粒模式图和电镜
12、照片2.纤毛与鞭毛纤毛与鞭毛:9 92 22 2结构结构A.纤毛横切电镜照片纤毛横切电镜照片 B.纤毛结构示意图纤毛结构示意图纤毛的结构纤毛的结构退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement细胞内的细胞器移动和胞质中的物质转运都和微管有着密切细胞内的细胞器移动和胞质中的物质转运都和微管有着密切的关系,具体功能由的关系,具体功能由马达蛋白马达蛋白来完成。来完成。马达蛋白马达蛋白是指介导细胞内物质沿细胞骨架运输的蛋白。是指介导细胞内物质沿细胞骨架运输的蛋白。主要分三大类:主要分三大类:动力蛋白动力蛋白(cytoplasmic dynein)驱动蛋白驱动蛋白(ki
13、nesin)肌球蛋白肌球蛋白(myosin)(三三)参与细胞内物质运输参与细胞内物质运输将物质沿将物质沿微管微管运输运输将物质沿将物质沿微丝微丝运输运输退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动 驱动蛋白驱动蛋白:沿微管沿微管由负端向正端由负端向正端移移动动 2.2.运输方式:相反运输方式:相反 1.1.结构:结构:具有具有ATP酶酶活性,水解活性,水解ATP产生能量产生能量 与与微管结合微管结合 尾部尾部与被转运组分结合与被转运组分结合两个球形两个球形头部头部退退 出出首首 页页Cytoskeleto
14、n and Cell Movement 动力蛋白动力蛋白:沿微管沿微管由正端向负端由正端向负端移移动动 微管驱动蛋白与动力蛋白微管驱动蛋白与动力蛋白沿微管运输的马达蛋白沿微管运输的马达蛋白退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动神经轴突中沿微管的转运神经轴突中沿微管的转运 红色:驱动蛋白红色:驱动蛋白 蓝色蓝色:动力蛋白动力蛋白 运输分泌小泡运输分泌小泡 间期参与细胞器间期参与细胞器 的定位与转运的定位与转运 退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第七章第七章
15、 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动(四四)维持细胞内细胞器的定位和分布维持细胞内细胞器的定位和分布微管微管及其及其相关的马达蛋白相关的马达蛋白在真核细胞内的膜性细胞器的定位在真核细胞内的膜性细胞器的定位上起着重要作用。上起着重要作用。线粒体线粒体的分布与微管相伴随;的分布与微管相伴随;游离核糖体游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上;附着于微管和微丝的交叉点上;内质网内质网沿微管在细胞质中展开分布;沿微管在细胞质中展开分布;高尔基体高尔基体沿微管向核区牵拉,定位于细胞中央。沿微管向核区牵拉,定位于细胞中央。退退 出出首首 页页Cytoskeleton and Cell Movement第
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