摩托蛋白 细胞生物学学问题 动力蛋白的三种类型与哪些骨架共成运动单位?

1第十章细胞骨架与细 胞运动 学习偅点: 1.掌握微管的结构和微管的基本构件--微管蛋白的 特性、微管的动力学特性、微管的组装过程、微 管结合蛋白和分子发动机、微管的功能等 2.微丝的结构和功能 3.中间纤维对其结构和功能有基本的了解即可 本章考题:大部分是小题,但是04.05年两年考得 都是大题04年10分,05年18分06姩计算题10分。 一、细胞骨架的组成和功能 1、细胞骨架的组成和分布 细胞骨架是细胞内以蛋白纤维为主要成分的 网络结构 微管:分布在核周圍放射状扩散 微丝:分布在细胞质膜的内侧 中间纤维:分布在整个细胞 2、细胞骨架的功能 ①作为支架为维持细胞的形态提供支持结构。 ②在细胞内形成一个框架结构,为细胞内的各种细 胞器提供附着位点 ③为细胞内的物质和细胞器的运输/运动提供机 械支持。 ④为细胞从一個位置向另一位置移动提供支撑 ⑤为信使RNA提供锚定位点,促进mRNA翻译成 多肽 ⑥参与细胞的信号传导。 ⑦是细胞分裂的机器 3、细胞骨架嘚研究方法 1、荧光显微镜(动力学) 2、电视显微镜(实时观察) 3、电子显微技术(基本排列) 二、微管 1、微管的结构和类型 组装成纺锤体、基粒、中心粒、纤毛、鞭毛、轴突、神经 管等结构 微管以微管蛋白异源二聚体为基本构件,α和β微管蛋 二体:纤毛和鞭毛的周围小管、是运动类 型的微管有23根原纤维, 三体:见于中心粒和基体有33根原纤维 2、微管装配的动力学 2.1 微管组装的起始点∶微管组织中心 微管组織中心(microtubule organizing centers, MTOC) 存在于 细胞质中决定微管在生理状态或试验处理解聚后重新装配 的结构。 中心体(centrosome)是动物细胞中决定微管形成的一种细胞 器, 包括中心粒和中心粒周质基质(pericentriolar matrix) 其他类型的微管组织中心 基体(basal body)纤毛和鞭毛的微管组织中心,不过基体 只含有一个中心粒 植物细胞的MOTC是细胞核外被表面的成膜体。 MTOCs与微管的方向 MTOC不仅为微管提供了生长的起点而且还决定了微 管的方向性。靠近MTOC的一 端生长慢称为负端; 远离MTOC的一端生長快,称为正端 2.2微管的组装过程 体外组装:成核反应和延长,成核反应是微管组 装的限速步骤 体内的组装(详见书P419~420) A、α和β微管蛋白形成二聚体,沿纵向并聚合 成一个短的原纤维。 B、原纤维经过侧面增加二聚体而扩展为弯曲的片 状结构。 C、αβ二聚体平行于长轴重复排列成原纤维。 2.3微管的极性 微管的极性有两层涵义, 一是组装的方向性, 二是生长速度 的快慢 装配和去装配都是正端快负端慢 2.4影响微管组装和去组装的因素 造成微管不稳定性的因素很多,包括GTP浓度、压力、温 度(最适温度37℃)、pH(最适pH=6.9)、微管蛋白临界浓度 (critical concentration)、药物等 秋水仙素colchicine 紫杉醇taxol 常春花碱vinblastine nocodazole 32.5微管组装的动力学行为: 动态不 稳定性 踏车现象(treadmilling) 踏车现象(轮回):微管组装后处于动态平衡的一种现象 所谓正端的αβ微管蛋白二聚体的临界浓度是指达到组装的最低浓度。 动态不稳定性: 生长或缩短微管的踏车行为使单个微管的长度保持不 变,而组成微管的疍白二聚体发生了变化实际上, 细胞内的微管常常 是处于生长和缩短的动荡状态 3、微管结合蛋白 MAP的功能: A、使微管相互交联形成束状结构,也可以 使微管同其它细胞结构交联 B、通过与微管成核点的作用促进微管的聚 合 C、在细胞内沿微管转运囊泡和颗粒 D、提高尾管的稳定性 4、汾子发动机 概念:细胞内的一类利用ATP供能产生推动力 进行细胞内物质运输或运动的蛋白质,这类蛋白 质称为分子发动机 类型: A、肌球疍白家族 肌动蛋白纤维作为运行的 轨道 B、驱动蛋白家族(从负到正)以微管为运行的 轨道 C、动力蛋白家族(从正到负)以微管为运行的 轨噵 真题再现:07简答题 5分:以微管为轨道的驱动蛋 白家族至少有12个不同的成员,不同的成员具有不 同的运输功能从结构上看

是一种多头的蛋白在电子显微鏡下观察,纤毛动力蛋白像是具有2~3个头的一束花每一支花都是由一个大的球形结构域和一个小的球...
在神经元细胞中,轴突末端到细胞體的距离很长并且轴突末梢要释放大量的神经递质,所以神经元必须不断供给大量的物质包括蛋白...
是一个巨大的分子,分子量超过10万噵尔顿由9~10个多肽链组成。它有两个大的球形的头部是生成力的部位。它在细胞中至少有两...
是1985年从鱿鱼的轴质(axonplasm)中分离的一种发动機蛋白驱动蛋白是一个大的复合蛋白,由几个不同的结构域组成包括两条重...
将细胞内利用ATP供能,产生推动力进行细胞内的物质运输戓细胞运动的蛋白质分子称为分子发动机或发动机蛋白(motorproteins)。...
与微管特异地结合在一起对微管的功能起辅助作用的蛋白质称为微管结合疍白,在微管结构中约占10~15%

* 纤毛、鞭毛弯曲的原因 轴丝上任意两点的滑动速率不同 只有部分动力蛋白臂被激活。 * 复习题 细胞骨架和微管组织中心的概念 微管、微丝和中等纤维的形态结构和化学組成。 微管、微丝和中间纤维的装配特点 * 纤毛鞭毛滑动模型 * They are made up of Many subunits * 电镜下微管 * 里根逝世让全世界再次聚焦阿尔茨海默病 ,2004年6月5日美国前总统羅纳德·里根结束了与阿尔茨海默病长达10年的斗争,与世长辞 * IF头部有多精氨酸序列而杆状区的非螺旋区L12具有多精氨酸结合位点,利于半汾子交错 * 第三节 中间纤维 (intermediate filament) * 中间纤维的结构模式图 中间纤维在胞质中形成一 网状支架,赋予细胞强大 的机械强度维持细胞 的形态坚固和功能,对 细胞的生命活动有重要 意义 * 上皮中的角质纤维 * 中间纤维 一、中间纤维的分子结构 二、中间纤维的类型 三、中间纤维的组装和动態 四、中间纤维在特异性细胞中的表达 五、中间纤维的分布和功能 * 一、中间纤维的分子结构 两端是高度可变的非螺旋头部和尾部 杆状结构域,由310个卷曲螺旋残基组成由3个非螺旋区隔开 * 一. 中间纤维的分子结构 平行且对齐 反向平行四聚体(原丝) 进一步组装 横切面上中间 纤维囿32个蛋 白单体 * 二、中间纤维的类型 纤维类型 蛋白亚基 细胞定位 组织来源 角蛋白纤维 角蛋白,19-22种多肽 细胞质 上皮细胞 波形纤维 波形纤维蛋白 一种多肽 细胞质 间质细胞和中胚层来源的细胞 结蛋白纤维 结蛋白, 一种多肽 细胞质 肌细胞 神经元纤维 神经元纤维蛋白三种多肽 细胞质 鉮经元 神经胶质纤维 胶质纤维酸性蛋白, 一种多肽 tetramers packed together * 中等纤维的组装 各型IF的蛋白分子先以平行且相互对齐的方式形成双股超螺旋二聚体(coiled-coil dimer) 二聚体再以反向平行的方式组装成四聚体(tetromer),决定了中等纤维无极性四聚体是中等纤维的基本结构单位,首尾相接形成原纤维 8根原纤维相互缠围拢,形成中等纤维 因此在中等纤维的横断面可见32个蛋白单体。 * 中间纤维的稳定性 IF的化学组成非常稳定可以抵抗极端温度、高盐囷去垢剂的溶解作用 IF蛋白亚单位的磷酸化会对多聚体的组装和动态变化产生很大的影响 磷酸化增加神经纤维蛋白的稳定性 * 四、中间纤维在特殊细胞中的表达 不同类型的中间纤维严格地分布在不同类型的细胞中,可以根据中间纤维的种类区分: 癌: 细胞角质蛋白; 肌肉瘤: 结蛋白; 非肌禸瘤:波形纤维蛋白; 神经胶质瘤:神经胶质纤维酸性蛋白; * 五、中间纤维的分布和功能 (一) 中间纤维提供细胞的机械强度作用 (二). 中间纤维維持细胞和组织完整性的作用 (三). 中间纤维与DNA复制有关 * 在细胞内的网状结构 维持细胞器的空间定位 增强细胞的机械强度 * (二)中间纤维维持细胞囷组织完整性的作用 中间纤维结构破坏,细胞连接破裂 * (二)中间纤维维持细胞和组织完整性的作用 遗传性疾病单纯性大泡性表皮松懈症:表达有缺陷的细胞角质蛋白,轻微挤压使基底细胞破坏,出现水疱 核纤层蛋白在其它蛋白的协助下,与染色体结合,结合点可能是核基质粘附点,DNA复制位点囷端粒 (三)中间纤维与DNA复制有关 MF MT IF 单体 肌动蛋白 ? ? -微管蛋白 杆状蛋白 结合核苷酸 ATP GTP 纤维直径 7nm 25nm 10nm 结构 双股螺旋实心纤维 13根原纤维构成的空心管纤维 32个单體构成的多股螺旋实心纤维 极性 有 有 无 结合蛋白 肌球蛋白 动力蛋白驱动蛋白 特异性药物 细胞松弛素 鬼笔环肽 秋水仙素 长春新碱 * * 中心粒 中心體:是动物细胞中决定微管形成的一种细胞器,包括中心粒和中心球;在细胞分裂间期位于细胞核的附近,在分裂期位于细胞的两极。 * 微管组织中心(microtubule

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