文档介绍：细胞骨架(cytoskeleton)指真核细胞中的蛋白纤维网络结构,戊二醛常温固定(1963)。
细胞骨架由微丝(microfilament)、微管(microtubule)和中间纤维(intemediate filament)构成。微丝确定细胞表面特征,使细胞能够运动和收缩,微管确定膜性细胞器(membrane-anelle)的位置和作为膜泡运输的导轨。中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。
广义的细胞骨架还包括核骨架(nucleoskeleton)、核纤层(nuclear lamina)和细胞外基质(extracellular matrix),形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。
第十一章细胞的骨架体系
第一节细胞质骨架
一、微丝
微丝(microfilament,MF)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。微丝和它的结合蛋白(association protion)以及肌球蛋白(myosin)三者构成化学机械系统。
(一)成分
肌动蛋白的单体为球形分子,称G-actin(globular actin),它的多聚体称为纤维形肌动蛋白F-actin (fibrous actin)。
根据等电点的不同可将高等动物细胞内的肌动蛋白分为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。
微丝:肌动蛋白纤维
微丝纤维的负染电镜照片
微丝纤维结构模型
肌动蛋白三维结构和肌动蛋白纤丝
肌动蛋白在进化上高度保守,酵母和兔子肌肉中88%的同源性。不同类型肌肉细胞的α-肌动蛋白分子一级结构(约400个氨基酸残基)仅相差4~6个氨基酸残基,β-肌动蛋白或γ-肌动蛋白与α-横纹肌肌动蛋白相差约25个氨基酸残基。
多数简单的真核生物,如酵母或粘菌,含单个肌动蛋白基因,但海胆中有11个,在某些植物中有60个。
(二)装配
微丝(F-actin)由G-actin聚合而成,单体具有极性,装配时首尾相接。在适宜的温度,存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下,肌动蛋白单体可自组装为纤维。微丝具有极性,肌动蛋白单体加到(+)极的速度要比加到(-)极的速度快5-10倍。溶液中ATP-肌动蛋白的浓度也影响组装的速度。当处于临界浓度时,ATP-actin可能继续在(+)端添加、而在(-)端开始分离,表现出一种“踏车”现象。
肌动蛋白的体外聚合(踏车现象)
肌动蛋白的踏车行为
ATP-actin(结合ATP的肌动蛋白)对微丝纤维末端的亲和力高,当溶液中ATP-actin浓度高时,微丝快速生长,在微丝纤维的两端形成ATP-actin“帽子”,这样的微丝有较高的稳定性。
细胞中微丝参与形成的结构除肌原纤维、微绒毛等属于稳定结构外,其他大都处于动态的组装和去组装过程中,并通过这种方式实现其功能。
(三)微丝特异性药物
细胞松弛素(cytochalasin)可切断微丝纤维,并结合在微丝末端抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上,特异性的抑制微丝功能。
鬼笔环肽(phalloidin)与微丝能够特异性的结合,使微丝纤维稳定而抑制其功能。荧光标记的鬼笔环肽可特异性的显示微丝。
(四)微丝结合蛋白
1、肌肉收缩系统中的有关蛋白:肌肉由肌原纤维组成,肌原纤维由粗肌丝和细肌丝组成,粗肌丝的主要成分是肌球蛋白,而细肌丝的主要成分是肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。
(1)肌球蛋白(myosin)
约占肌肉总蛋白的一半,450kDa,有2条重链和2条轻链,属于马达蛋白,可利用ATP产生机械能,趋向微丝的(+)极运动,最早发现于肌肉组织(myosin II),目前已知的有15种类型(myosin I-XV)。
(2)原肌球蛋白(tropomyosin)
约占5-10%,64kDa,两条平行的多肽链形成a螺旋,结合于细肌丝,调节肌动蛋白与肌球蛋白头部的结合。