文档介绍：细胞骨架与细胞运动
细胞骨架cytoskeleton==真核细胞质中的蛋白质纤维网架体系。细菌体内不存在细胞骨架。该体系是高度动态结构,由微管、微丝、中间纤维组成,既分散地存在于细胞中,又相互联系形成一个完整的细胞骨架。作用:①动态网络,支持②定位各种细胞器③引导胞内物质运输④产力结构,负责细胞运动⑤细胞有丝分裂器组分。广义的核骨架nucleoskeleton,核纤层nuclear lamina和细胞外基质extracellular matrix
微管 microtubule
微管是真核细胞中普遍存在的细胞骨架成分之一,以脊椎动物的脑组织最多。它是由微管蛋白和微管结合蛋白组成的中控圆柱状结构,在不同类型细胞中有相似结构。
微管蛋白与微管的结构
尺寸:直径24~26nm 内径15nm壁厚5n。
基本构建:微管蛋白α、β异二聚体,各有一个GTP结合位点
动态性:α-微管蛋白的GTP不进行水解也不交换;β-微管蛋白的GTP可水解成GDP,而此GDP也可换成GTP,这一变换对微管的动态性有重要作用
形成:α、β异二聚体头尾相接→原纤维;侧面 13条原纤维合拢→微管
极性分布走向:微管具有极性,两端增长速度不同;增长快的一端为正端,另一端为负端。微管的极性分布走向跟细胞器定位、物质运输方向有关
三种微管蛋白:微管由三种微管蛋白组成:α管蛋白、β管蛋白(前二者占微管蛋白总量 80-95%);anizing center, MTOC(对微管的形成、数量、位置、极性、细胞分裂有重要作用)
三种存在形式:真核生物微管有三种存在形式:单管(13)、二联管(23纤毛&鞭毛)、三联管(33中心粒、鞭毛和纤毛的基体中)
微管结合蛋白 microtubule associated protein,MAP
MAP==与微管结合的辅助蛋白,总是与微管共存,参与微管的装配。在微管蛋白组装成微管后,结合在微管表面
两个区域:,加速微管成核作用;,以横桥形式跟其它骨架纤维连接,突出区域的长度决定微管成束时间距的大小
MAPs包括:MAP1、MAP2、MAP4和tau
MAP1-2 和 tau只存在于脑组织;MAP-4哺乳动物非神经元、神经元细胞中,在进化上具有保守性。tau只存在于轴突; MAP-2分布于神经元胞体和树突中。
tau 蛋白的高度磷酸化,导致几种致死性退化性神经疾病,包括Alzheimer‘s disease;因为磷酸化的tau不能结合微管,导致神经纤维缠结
功能:①使微管相互交联成束,使微管同其它细胞结构交联,如质膜、微丝和中间丝等②与微管成核点的作用,促进微管的聚合③与微管壁的结合,提高微管的稳定性
微管的装配与动力学
动力学性质:大多数微管都是不稳定的,能够很快地组装或去组装。
动态不稳定性dynamic instability 微管的装配主要表象为动态不稳定性,即增长的微管末端有微管蛋白-GTP帽(tubulin-GTP cap),在微管组装期间或组装后GTP被水解成GDP,从而使GDP-微管蛋白称为微管的主要成分。微管蛋白-GTP帽及短小的微管原纤维从微管末端脱落,则微管解聚。
微管的装配过程分为三个时期:
成核期nucleation phase=延迟期lag phase:核心形成→片状带→(13根原纤维)→合拢成微管。核心形成:
α和β微管蛋白聚合成短的寡聚体oligmer。片状带:二聚体在其两端和侧面增加使之拓张成片状带。
聚合期polymerization phase=延长期elongation phase:高浓度游离的微管蛋白聚合速度> 解聚速度,新的二聚体不断加到微管正端,微管延长,直至游离微管蛋白浓度降低。
稳定期steady state phase=平衡期equilibrium phase:胞质中游离的微管蛋白达到临界浓度,微管的组装(聚合)=去组装(解聚)速度。
微管装配的起始点是微管组织中心
MTOC:微管的聚合从特异性核心形成位点开始,主要是中心体、纤毛的基体,称:微管组织中心 anizing center, MTOC
MTOC作用:帮助微管装配的成核 nucleation
微管从微管组织中心开始生长,是微管装配的独特性质
γ-微管蛋白环形复合体(γ-tubulin plex, γ-TuRC) 可形成10~13个γ-微管蛋白分子的环形结构(螺旋化排列),组成一个开放的环状模板,与微管具有相同直径,可刺激微管核心形成,包裹微管负端,阻止微管蛋白渗入,还能影响微管从中心粒上释放。13个γ-tubulin亚基螺旋化排列,组成一个开放的环状模板,与微管具有相同直径。γ-TuRC 由MTOC 提供的物质固定其位置,从而决定微管的极