细胞生物学12.docx
- 文档编号:15346671
- 上传时间:2023-07-03
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:428.73KB
细胞生物学12.docx
《细胞生物学12.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《细胞生物学12.docx(18页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
细胞生物学12
课程名称:
细胞生物学
课型:
理论课
授课章节:
第十二章
授课内容:
细胞骨架
授课地点:
授课时间:
教学手段:
多媒体
教学时数:
教材及
参考书目:
医学细胞生物学宋今丹主编
一、教学目的与要求:
掌握细胞骨架、微管、微丝、中间丝的基本概念,化学组成及生物学功能,装配及影响装配的因素。
熟悉中间丝的装配和调节,中间丝的类型、分布及在病理诊断中的意义,
熟悉细胞骨架与肿瘤、神经系统疾病及遗传性疾病的关系。
二、教学用具:
三、重点、难点、关键点:
细胞骨架、微管、微丝、中间丝的基本概念,化学组成及生物学功能,装配及影响装配的因素。
四、教学内容:
第十二章细胞骨架(THECYTOSKELETON)
概念:
细胞骨架(cytoskeleton):
蛋白纤维交织形成的立体网架构、充满细胞质空间、维持细胞的形状并参与细胞的运动。
微管(microtubule,MT)
包括微丝(microfilament,MF)
中间纤维(intermediatefilament,IF)
第一节微管
概念:
微管:
由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中空圆柱状结构,存在于细胞质中,为动态结构—快速组装和去组装、排列再排列,维持细胞形态结构、参与细胞运动、细胞内物质运输、信号传导、细胞分裂。
一.
组成:
微管蛋白(tubulin)
α微管蛋白单体 →异二聚体 →微管
β微管蛋白单体
微管蛋白 位于微管组织中心,
影响微管成核、定位及极性等。
二.形态结构:
中空圆柱状结构,13个(根原纤维)二聚体围成一周,α和β微管蛋白首尾相接,具有极性。
有三种存在形式:
单管
二联管
三联管
三.微管结合蛋白:
(microtubule-associatedprotein,MAP)
结合在微管表面的辅助蛋白:
结构区域 功能:
碱性的微管结合区域 加速微管成核作用;
酸性的突出区域 与其他骨架纤维联系
主要类型:
MAP-1(胞体和树突中)
MAP-2(胞体和树突中)
tau (只存在于轴突中)
MAP-3(大多数细胞中)
MAP-4(大多数细胞中)
四.微管的组装:
GTP微管蛋白亚基-→结合紧密-→组装
↓水解
GDP微管蛋白亚基-→易脱落 -→解聚
✧微管组装过程:
延迟期(成核期):
αβ异二聚体→寡聚体 侧面增加 片状带 合拢 一段微管
聚合期(延长期):
二聚体加到微管正极,
聚合速度 大于 解聚速度
稳定期:
聚合速度 等于 解聚速度
(一)体外组装:
α和β微管蛋白 370C,有GTP和Mg2+ 微管
(二)体内组装:
微管装配的起始点是微管组织中心(中心体、鞭毛和纤毛基体)
微管蛋白环行复合体-----异二聚体结合核心
✧微管组织中心
microtubuleorganizingcenter,MTOCs是微管进行组装的区域,都具有γ微管球蛋白
如:
中心体、鞭毛基体。
(三)影响微管组装和去组装因素
组装:
370C,有GTP和Mg2+
游离GTP-微管蛋白浓度↑
紫杉醇
α和β微管蛋白 微管
解聚:
40C↓,或Ca2+↑,
游离GTP-微管蛋白浓度↓
秋水仙碱和长春新碱
*微管的聚合与GTP-微管蛋白浓度呈正比
六.微管的功能
(一)形成网状支架,维持细胞的形态
(二)构成纤毛、鞭毛和中心粒,参与细胞运动
纤毛和鞭毛是微管形成的细胞特化结构,是细胞能收缩的附属物。
纤毛——短而多;鞭毛——少而长
纤毛
鞭毛
中心粒:
成对出现的圆柱形小体,彼此垂直排列。
功能:
参与微管蛋白的合成与微管的聚合,与细胞分裂、能量代谢有关。
(三)维持细胞器的定位与分布
(四)参与细胞内物质运输
(五)参与染色体的运动,调节细胞分裂
(六)参与细胞内信号传导
第二节肌动蛋白微丝microfilament,MF
一.组成:
基本单位——肌动蛋白(actin)(极性:
正/负端)
6种亚型——α肌动蛋白α骨骼肌型肌动蛋白
α心肌型肌动蛋白
α血管型肌动蛋白
β肌动蛋白
γ肌动蛋白γ细胞质型肌动蛋白
γ肠型肌动蛋白
✧存在方式:
球状肌动蛋白(globularactin,G-actin)
纤维状肌动蛋白(filamentousactin,F-actin)
图10-34G-肌动蛋白与F-肌动蛋白模式图(B)G-肌动蛋白;(C)F-肌动蛋白
二.结构:
可弯曲性蛋白纤维,双螺旋结构/单根,
具有极性,位于细胞膜内侧——细胞皮质区
三.组装:
需ATP和K+、Mg2+存在及适宜的温度
成核期 :
三聚体核心
生长期 :
正极快于负极(ATP调节)
平衡期 :
形成速度等于解离速度
踏车模型
四.动态调节:
影响组装与去组装因素
组装:
ATP和Mg2+↑,K+↑
G-肌动蛋白浓度↑,鬼笔环肽
G-肌动蛋白 微丝
解聚:
Ca2+↑
G-肌动蛋白浓度↓,细胞松弛素B
五.微丝结合蛋白及其功能:
100余种
调节肌动蛋白单体→肌动蛋白多聚体→微丝
六.功能:
1.构成细胞支架、维持细胞形态:
细胞皮层:
细胞膜下,由微丝和微丝结合蛋白组成网状结构
微绒毛:
2.参与肌肉收缩:
肌小节—肌原纤维:
粗肌丝(肌球蛋白)+细肌丝(肌动蛋白+原肌球蛋白+肌钙蛋白)
3.参与细胞分裂:
收缩环(大量平行排列、不同极性微丝组成)
4.参与细胞内物质运输:
与微管一道进行细胞内物质运输
肌球蛋白的功能:
(a)运输小泡;(b)运输微丝
5.参与细胞运动:
参与细胞的各种运动,如变形运动等
6.参与细胞内信号转导:
可作为某些信息传递的介质
第三节中间丝
直径介于微丝和微管之间,赋予细胞强大的机械强度,维持细胞的形态结构和功能。
位于核膜下——核纤层(坚固),
位于胞质中——网架结构。
一.化学组成:
至少由50多种异源性纤维状蛋白组成,分为六大类。
具有组织特异性,不同类型细胞含有不同IF。
通常一种细胞含有一种中间纤维,少数含有2种以上。
肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF。
二.形态结构:
长的线性蛋白。
由螺旋化杆状区,以及两端非螺旋化的球形头(N端)尾(C端)部构成。
三.组装
四.组装的动态调节:
体内:
中间纤维蛋白丝氨酸和苏氨酸的磷酸化
体外:
低离子强度和微碱性时明显解聚,当离子强度和ph恢复生理水平时,装配成中间纤维。
五.中间纤维结合蛋白及其功能:
使中间纤维交联成束、成网,
把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上
特点:
具有细胞特异性
六.中间纤维的功能:
发挥功能具有时空特异性:
不同上皮层的细胞表达不同的角质蛋白。
1.在细胞内形成一个完整的网状骨架系统
2.提供细胞机械强度作用:
比微管、微丝更耐剪切力,变形时不断裂。
3.参与细胞连接
4.参与细胞内的信息传递与物质运输
5.维持细胞核膜稳定,与DNA的复制有关:
6.与细胞的分化和生存有关:
胞质骨架三种组分的比较
微丝
微管
中间纤维
单体
球蛋白
αβ球蛋白
杆状蛋白
结合核苷酸
ATP-G-actin
2GTP/αβ二聚体
无
纤维直径
~7nm
~22nm
10nm
结构
双链螺旋
13根源纤丝组成空心管状纤维
8个4聚体或4个8聚体组成的纤维
极性
有
有
无
组织特异性
无
无
有
蛋白库
有
有
无
踏车形为
有
有
无
动力结合蛋白
肌球蛋白
动力蛋白,驱动蛋白
无
特异性药物
细胞松驰素
鬼笔环肽
秋水仙素,长春花碱,紫杉酚
一.细胞骨架与肿瘤:
(一)细胞骨架在肿瘤细胞中的变化:
恶性肿瘤细胞的细胞骨架被破坏
微管减少甚至缺如。
肌动蛋白小体的出现——高转移表型。
(二)微管和微丝与肿瘤化疗
长春新碱、秋水仙素(与纺锤体微管蛋白结合)—
抑制细胞增殖
(三)中间纤维与肿瘤诊断:
1.不同类型的中间纤维严格分布在不同类型的细胞中,
用于区分上皮细胞、肌细胞、间质细胞、胶质细胞、
神经细胞。
2.细胞出现转化时仍保持原来细胞的特征性中间纤维
3.具有与原来组织相关的特异性抗原
4.用于区分肿瘤细胞的类型及来源
二.细胞骨架蛋白与神经系统疾病
阿耳茨海默氏病——大量损伤的神经元纤维(微管蛋白聚集缺陷→信号传递紊乱)
三.细胞骨架与遗传性疾病
五、小结:
Theabilityofeucaryoticcellstoadoptavarietyofshapesandtocarryoutcoordinatedanddirectedmovementsdependonthecytoskeleton,acomplexnetworkofproteinfilamentsthatextendsthroughoutthecytoplasm.Itisdirectlyresponsibleforthecrawlingofcells,musclecontractionetal;italsoprovidesthemachineryforactivelymovingorganellesfromoneplacetoanotherinthecytoplasm.Itsdiverseactivitiesdependonjustthreeprincipaltypesofproteinfilaments:
actinfilaments,micortubules,andintermediatefilaments.
真核细胞呈现各种形状、进行协调的定向运动的能力依赖于细胞骨架,一种遍布于细胞浆中的蛋白纤维的复杂网络。
细胞骨架和细胞的爬行、肌肉的收缩等都直接相关;它也是细胞器在胞浆中运动的机制。
细胞骨架的各种功能主要依赖于三种蛋白纤维:
肌动蛋白纤维、微管和中间纤维。
Actinisthemostabundantprotieninmanyeucaryoticcells,oftenconstituting5%ormoreofthetotalcellprotein.Whileactinisdistributedthroughoutthecytoplasm,mostanimalcellspossessanespeciallydensenetworkofactinfilamentsandassociatedproteinsjustbeneaththePM.Thisnetworkconstitutesthecellcortex,whichgivesmechanicalstrengthtothesurfaceofthecellandenablesthecelltochangeitsshapeandtomove.
肌动蛋白是许多真核细胞中含量最丰富的蛋白,占细胞总蛋白的5%或更多。
虽然肌动蛋白在整个胞浆中都有分布,但是大多数动物细胞的细胞膜下都存在密集的肌动蛋白纤维网络及相关蛋白。
这种网络构成了细胞皮质,可以给细胞表面以支持,能够使细胞变形和运动。
Bothactinandtubulin(微管蛋白)aremajorproteinsinnearlyalleucaryoticcells.However,tubulinisgenerallypresentinsmallamounts.Sinceamicrotubulehasagreaterdiameterthananactinfilament,amassofabout10timesmoretubulinthanactinisrequiredtomakethesamelengthofpolymer.Consequently,thetotallengthoftheactinfilamentsinacellisatleast30timesgreaterthanthetotallengthofthemicrotubules,reflectingafundamentaldifferenceintheorganizationandfunctionofthesetwocytoskeletalpolymers.Mostofmicrotubulesinanimalcellsgrowfromthecentrosome,whichactsasamicrotubule-organizingcenter.Thetransportoforganellesinthecytoplasmisoftenguidedbymicrotubules.Beside,microtubulesarehighlylabilestructuresthataresensitivetospecificantimitoticdrugs.
肌动蛋白和微管蛋白构成了几乎所有真核细胞的主要蛋白。
然而微管蛋白一般数量少。
既然微管的直径大于微丝,那么,在同等长度下,微管的质量是微丝的十倍左右。
因此,一个细胞中微丝的总长度至少是微管总长度的30倍之多,反映了这两种细胞骨架蛋白在组装和功能上的不同。
大多数动物细胞的微管组织中心位于中心粒。
胞浆中细胞器的运动经常由微管指导。
此外,微管的结构是高度变化的,对特定的抗有丝分裂剂尤其敏感。
Intermediatefilamentshaveanaveragediameterofabout10nmandaremadeofseveralproteins。
Dependingonthecellortissuetype,theproteinsdifferchemicallyandintheircellularroles.
中间纤维平均直径10nm,由数种蛋白构成。
蛋白在不同的细胞或组织中不仅化学构成不同,在细胞中的作用也是不一样的。
TheBasicfeatureofIFare:
i.animalcellscansurvivewithoutcytoplasmicIF;
ii.IFsprovidemechanicalsupporttothecellanditsnucleus;
iii.Formtranscellularnetworkinepitheliatoresistexternalforce;
iv.Neurofilamentsprotectnervecellsfrombreakbyresistingstressescausedbythemotion;
v.Otherfunctionstobefurtherclarified.
中间纤维的基本特点:
ⅰ.胞浆中没有中间纤维时,动物细胞能够存活。
ⅱ.中间纤维可为细胞及其细胞核提供机械支持。
ⅲ.在上皮细胞中形成细胞传导的网络,以抵抗外界的压力。
ⅳ.神经原纤维蛋白可保护神经细胞免受由运动导致的应激损坏。
ⅴ.其余的功能有待于进一步阐明。
六、复习思考题:
试比较微管微丝中间纤维的异同
试设计实验分别证明微丝,微管有维持细胞形态的作用
试设计实验来标定微管组织中心的位置
试分析中间纤维在肿瘤细胞来源鉴定中的意义
七、参考资料:
《细胞生物学》翟中和科学出版社2000
《细胞生物学》凌诒萍人民卫生出版社2001
八、其它:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 细胞生物学 12
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)