细胞骨架(cytoskeleton)包括:微丝(microfilament,MF,fibrous actin,F-actin,actin filament)、微管(microtubule)、中间丝(intermediate filament,MF)
| 微丝 | 微管 | 中间丝 |
单体蛋白 | 肌动蛋白(actin) | α-微管蛋白 β-微管蛋白 | 酸性角蛋白 中性角蛋白 ..... |
纤维直径 | 7nm | 22nm | 10nm |
结合核苷酸 | | | 无 |
结构 | 双链螺旋 | 13根原纤维丝组成空心管状纤维 | 8个四聚体或4个8聚体 组成空心管状纤维 |
极性 | 有 | 有 | 无 |
组织特异性 | 无 | 无 | 有 |
踏车行为 | 有 | 有 | 无 |
特异性药物 | 细胞松弛素 鬼笔环肽 | 秋水仙素 紫杉醇 | 无 |
马达蛋白,指依赖于微丝的肌球蛋白和依赖与微管的驱动蛋白、动力蛋白。它们既能与微丝微管结合,又能与细胞器或膜状小泡特异性结合,利用水解ATP释放的能量有规则的沿细胞骨架纤维运输携带的货物
| 肌球蛋白(myosin) | 驱动蛋白(kinesin) | 动力蛋白(dynein) |
作用的对象 | 微丝 | 微管 | 微管 |
微丝(microfilament)
-
结构
- α-肌动蛋白:横纹肌、心肌、血管平滑肌、肠道平滑肌特有
- β-微管蛋白和γ -微管蛋白存在于所有肌肉细胞和非肌肉细胞
-
微丝的组装
- 成核反应:2~3个肌动蛋白单体组装成寡聚体
- 纤维的延长:结合ATP的肌动蛋白单体才能组装到微丝,组装后的单体具有ATPase活性,将ATP水解成ADP。
- 由于微丝在正极端装配延长,负极端去装配而缩短,这种现象叫做踏车行为
- 影响微丝组装的特异性药物
- 细胞松弛素:切断微丝;结合在微丝正极阻止肌动蛋白聚合;破坏细胞网络结构,组织细胞运动
- 鬼笔环肽:与微丝有强亲和力,使肌动蛋白纤维稳定;防止微丝解聚;只与F-actin结合
-
微丝结构的调节
- 微是一种动态结构
- 可溶性G-actin的状态
- F-actin结合蛋白,可以使微丝保持相对稳定
- 溶液中Ca2+↑、Na+↓、K+↓ :F-actin趋于解聚
- 溶液中ATP↑、Mg2+ ↑、 Na+ ↑、 K+ ↑:G-actin趋于形成F-actin
-
微丝网络动态结构
- 细胞皮层
- 微丝紧贴于细胞质膜区域
- 胞质环流(cyclosis):mysoin沿着F-actin(-)端向(+)端快速移动,引起细胞质的流动,有助于营养物质均匀分配
- 阿米巴运动(amoiboid)
- 变皱膜运动:动物细胞体外培养,细胞膜表面变皱,形成若干波动式的褶皱和较长的突起
- 吞噬(phagocytosis)
- 膜蛋白的定位
- 应力纤维(stress fiber)
- 介导细胞与细胞间或细胞与基质表面黏着
- 在黏着斑下微丝紧密排列成束
- 细胞伪足(片状伪足,lamellipodium)
- 细胞的迁移运动不涉及myosin,只是通过F-actin的聚合与解聚
- 微绒毛(microvilli)
- 胞质分裂环(收缩环)
- 有丝分裂末期,两个即将分裂的子细胞膜内侧形成的起收缩作用的环形结构,其*组成是大量平行排列但极性相反的微丝,动力是myosin介导的极性相反的微丝之间的滑动
-
肌球蛋白(myosin)
- 马达结构域:F-actin结合位点,ATP酶活性的ATP结合位点
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肌肉收缩运动
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肌纤维结构
- 组成:
- 粗肌丝:肌球蛋白
- 细肌丝:肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白
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肌肉收缩滑行学说:
- 动作电位产生
- Ca2+释放
- 原肌球蛋白位移
- 肌动蛋白丝与肌球蛋白丝之间相对滑动
- Ca2+回收
微管(microtubules)
-
结构
- α-微管蛋白:有GTP结合位点,不被水解
- β-微管蛋白 :有GTP结合位点,被水解
- 类型
- 单管(细胞质微管、纺锤体微管)
- 二连管(纤毛和鞭毛中)
- 三连管(中心粒和基体中)
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组装与去组装
- 影响微管组装的特异性药物
- 秋水仙素:结合到未聚合的微管蛋白二聚体上,阻断微管蛋白组装,可破坏纺锤体结构
- 紫杉醇:促进微管装配,并使已形成的微管稳定。只结合到聚合的微管上,不与未聚合的微管蛋白二聚体反应
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微管组织中心
- 微管装配的发生处,如鞭毛、动物细胞中心体
- 决定微管极性,负极指向微管中心,正极背向围观组织中心
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微管结构的调节
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微管的作用
- 细胞形态的发生和维持
- 细胞运动
- 细胞分裂
- 细胞内物质运输
- 驱动蛋白(kinesin)
- 动力蛋白(dynein)
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纤毛和鞭毛
- 具有组织特异性
- 起源于核膜周围,伸向细胞周缘,与细胞膜上的桥粒和半桥粒相连