第九章细胞骨架

第九章细胞骨架第九章细胞骨架第九章细胞骨架第九章细胞骨架The Cytoskeleton SystemThe Cytoskeleton System

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目的与要求目的与要求一、教学目的一、教学目的学习细胞骨架、微管、微丝、中间纤维学习细胞骨架、微管、微丝、中间纤维

的基本概念、形态结构、化学组成及其的基本概念、形态结构、化学组成及其它们在维持真核细胞形态和细胞运动过它们在维持真核细胞形态和细胞运动过程中的主要作用。程中的主要作用。

第九章细胞骨架教学目的

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二、教学要求二、教学要求1.1. 掌握掌握细胞骨架的概念及微管和微丝的化学组成细胞骨架的概念及微管和微丝的化学组成

和微管的功能。和微管的功能。

2.2. 熟悉熟悉微管的形态、分布与组装。熟悉微丝的形微管的形态、分布与组装。熟悉微丝的形态、分布和功能。态、分布和功能。

3.3. 了解了解微丝的组装。了解中间纤维的化学组成和微丝的组装。了解中间纤维的化学组成和分类。分类。

第九章细胞骨架教学要求

考试大纲考试大纲• 一、核心内容一、核心内容细胞骨架的概念及构成成分；微管的细胞骨架的概念及构成成分；微管的

化学组成：微管蛋白和微管结合蛋白；化学组成：微管蛋白和微管结合蛋白；微丝的化学组成：肌动蛋白和微丝结合微丝的化学组成：肌动蛋白和微丝结合蛋白。核被膜结构；染色质的结构；常蛋白。核被膜结构；染色质的结构；常染色质和异染色质；染色体的结构和特染色质和异染色质；染色体的结构和特征；核仁的超微结构；核仁的功能。征；核仁的超微结构；核仁的功能。

4第九章细胞骨架考试大纲

考试大纲考试大纲• 二、重点内容二、重点内容微管的形态与分布；微管的组装过程微管的形态与分布；微管的组装过程

；微丝的形态与分布。核纤层；核孔复；微丝的形态与分布。核纤层；核孔复合体；染色质的化学组成；染色体的构合体；染色质的化学组成；染色体的构建；核仁的形成。建；核仁的形成。

5第九章细胞骨架考试大纲

第九章细胞骨架 6

人有一定的形态是由于有骨骼系统作为支架。

细胞为什么能维持一定的形态？

上皮细胞（红色：微丝；绿色：微管）

第九章细胞骨架 7

细胞骨架 (cytoskeleton):是指真核细胞中由微管、微丝和中等纤维等蛋白质成分构成的一个复合的网架系统。

作用：• 维持细胞一定的形状• 网络各游离的细胞器• 与细胞的运动有关

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细胞骨架 (cytoskeleton)

微管微丝中间纤维

第九章细胞骨架

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•微管的形态结构

•微管的化学组成

•微管的组装

•微管的功能

第一节微管（ microtubule, MT)

第九章细胞骨架第一节微管

相关微管的案例• 某男子结婚某男子结婚 33 年年 ,, 未避孕未育未避孕未育 22 年余来医院就诊年余来医院就诊• 临床检查：患者的第二性征及性器官发育正常临床检查：患者的第二性征及性器官发育正常， XX

线胸片、线胸片、 CTCT 、腹部、腹部 BB 超，性激素水平及外周血染超，性激素水平及外周血染色体核型和无精子症因子（色体核型和无精子症因子（ AZFAZF ）等检查结果均）等检查结果均正常。精液常规检查无任何活动精子，为严重弱精正常。精液常规检查无任何活动精子，为严重弱精子症。而且这位患者有反复的呼吸道感染史。子症。而且这位患者有反复的呼吸道感染史。

• 问题问题：：• 1.1. 这位男性不育症患者真正病因是什么？这位男性不育症患者真正病因是什么？ 2. 2.

这个导致不育的发病机制是什么？这个导致不育的发病机制是什么？

第九章细胞骨架第一节微管 10

第一节微管一、微管的形态结构

微管的形态结构：微管是细胞中由蛋白质组成的外形笔直、中空且有一定刚性和弹性的管状结构。

10-15nm20--30 nm


α+β αβ 二聚体αβ+…+αβ 多聚体原纤维 13 条原纤维微管

α 亚单位β 亚单位 GDP 结合位点

GTP 结合位点

微管蛋白微管蛋白 (tubulin) ：由 α 和 β 两个亚单位组成 , 以异二聚体 (heterodimer) 的形式存在。


图示微管蛋白组成微管


二 . 化学组成

微管蛋白：占 80%

微管结合蛋白：占20%

碱性的微管蛋白结构域（与微管结合）酸性的突出结构域（与质膜、中间纤维和其它细胞组分结合）

第九章细胞骨架第一节微管14

微管在细胞中存在的类型

• 单管 :13 根原纤维包绕而成 ( 胞质微管 );

• 二联管 : 纤毛和鞭毛的微管• 三联管 : 中心粒微管• 纤毛和鞭毛的基体


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1. 成形期 3. 稳定期2. 聚合期

微管的体外组装

三 . 微管的组装

第九章细胞骨架第一节微管

踏车现象• 正端（ + ） GTP- 微

管蛋白不断聚合，使微管延长，负端（ -） GDP- 微管蛋白不断解聚，使微管缩短。这种一端延长，另一端缩短的交替现象称为踏车现象（ tread milling）。


微管的体内组装

• 微管组织中心（ MTOC） : 活细胞内微管组装时总是以某部位为中心开始聚集，这个中心称为微管组织中心 , 包括中心体、基体和着丝粒等。


影响微管组装的因素• 微管蛋白的浓度• 温度： <4 。C 解聚，

>37 。C 促进组装• [Ca2+] ：低则促进组装 , 高则趋向解聚

• 压力：高则趋向解聚• 药物：如秋水仙素、长春花碱

等能使微管解聚，紫杉酚能促进微管的组装并稳定已组装的微管。


影响微管稳定性的药物

秋水仙素 ( 图中红色所示）与二聚体结合而抑制微管的聚合。

紫杉酚能和微管紧密结合防止微管蛋白亚基的解聚。由于新的微管蛋白仍可加上去结果微管只增长不缩短。


非稳态动力学模型• 微管末端是

GTP帽，微管趋于生长；如果是 GDP帽，则趋于缩短。帽结构的类型取决于GTP- 微管蛋白异二聚体的浓度和 GTP 水解速度。

微管组装的模型


四 . 微管的功能1. 骨架支持作用


驱动蛋白沿着微管（ + ）移动动位蛋白沿着微管（ - ）移动

四 . 微管的功能2.参与细胞内物质运输


动物和低等植物细胞中成对出现的细胞器—中心粒• 电镜结构：一对圆柱状小

体，彼此相互垂直排列；结构图示： 9*3+0

• 功能：（ 1 ）组织形成鞭毛和纤毛（ 2 ）参与细胞有丝分裂（ 3 ）中心粒上的 ATP酶

为细胞运动和染色体移动提供能量

四 . 微管的功能3.参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成


3.参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成

• 纤毛与鞭毛的结构：（ 1 ）纤毛本体：细胞表面突出部分，结构图示 92+2

（ 2 ）基体：质膜下圆筒结构，来源于中心粒，结构图示 93+0

（ 3 ）纤毛小根：有横纹，具固定和收缩功能


纤毛本体横切面• 结构组成：（ 1 ）二联体 : A 、 B 微

管；（ 2 ）内外臂 : 动力蛋白

构成（实为 ATP酶）（ 3 ）中央微管和鞘• 连接蛋白：二联体微管

的连桥及中央微管的横桥之中。



纤毛和鞭毛运动 - 微管滑动模型

4. 维持细胞内细胞器的定位和分布


深绿：微管浅兰：内质网黄色：高尔基体

细胞器依靠微管在细胞内定位

上图：内质网抗体染色

下图：微管抗体染色

上图：高尔基抗体染色

下图：微管抗体染色

5.参与染色体运动，调节细胞分裂


6.参与细胞内信号转导

• 在蛋白激酶信号通路中，信号分子可直接与微管作用或通过马达蛋白、支架蛋白与微管作用。

• 微管的信号转导功能与微管稳定性和方向性以及微管组织中心的位置等有关。


• 患儿，男，患儿，男， 55 岁，因双小腿增粗伴行走困难进行性加重就岁，因双小腿增粗伴行走困难进行性加重就诊。诊。 22 年前家长发现患儿双小腿较同龄儿明显增粗，上下年前家长发现患儿双小腿较同龄儿明显增粗，上下楼梯及下蹲困难。起床需先翻身呈俯卧位，再成跪位，然楼梯及下蹲困难。起床需先翻身呈俯卧位，再成跪位，然后双手按住双膝使身体成拱背样，最后直立。因患儿精神后双手按住双膝使身体成拱背样，最后直立。因患儿精神饮食及睡眠均较好，语言表达能力尚可，病情未引起家长饮食及睡眠均较好，语言表达能力尚可，病情未引起家长重视。其后，上述表现逐渐加重，出现反应迟钝，平地行重视。其后，上述表现逐渐加重，出现反应迟钝，平地行走易跌倒等情况。经当地医院治疗，病情未见好转。走易跌倒等情况。经当地医院治疗，病情未见好转。

• 临床检查：神清、呼吸平稳、双瞳孔等圆等大、对光反射临床检查：神清、呼吸平稳、双瞳孔等圆等大、对光反射灵敏，颈软，心肺、腹部未见异常。双侧腓肠肌肥大、坚灵敏，颈软，心肺、腹部未见异常。双侧腓肠肌肥大、坚实，双上肢肌张力、肌力正常，双下肢肌张力正常、肌力实，双上肢肌张力、肌力正常，双下肢肌张力正常、肌力ⅡⅡ～～ⅢⅢ级（正常人级（正常人ⅤⅤ级），双膝反射（级），双膝反射（ ++ ），双足下垂、），双足下垂、跟腱挛缩。跟腱挛缩。

第九章细胞骨架第二节微丝 31

第二节微丝相关微丝的案例相关微丝的案例

• 家族史：患儿的两个舅舅也有类似症状，分别家族史：患儿的两个舅舅也有类似症状，分别

于于 1616岁、岁、 1717岁时死亡；患儿大姨的长子岁时死亡；患儿大姨的长子

1515岁，也有类似症状，生活不能自理。岁，也有类似症状，生活不能自理。

• 诊断：假肥大型肌营养不良症。诊断：假肥大型肌营养不良症。

• 问题：问题： 1.1. 本病的发病机制是什么？本病的发病机制是什么？

• 2.2. 这个病与细胞骨架有什么关系？这个病与细胞骨架有什么关系？


相关微丝的案例相关微丝的案例

第二节微丝（第二节微丝（ MicrofilamentMicrofilament ））

一、微丝的化学组成与形态结构

小肠上皮细胞纵切图小肠上皮细胞横切图

（微绒毛的中轴是由微丝构成）


图示

1 、微丝的结构：微丝 (microfilament) 是由肌动蛋白亚单位组成的实心螺旋状纤维，直径约５ -- ７ nm 。

肌动蛋白单位

微丝的化学组成和形态结构


微丝是由双股肌动蛋白丝以右手螺旋排列成的纤维，肌动蛋白单体间以同样的方式结合，肌动蛋白单体都有极性，因此，微丝也有极性

第九章细胞骨架第二节微丝35

微丝的化学组成肌动蛋白 (actin) 分子：球形，直径为 2-3nm ，有三类单体，即、、，有极性。

单体存在于肌细胞中；和单体存在于非肌细胞中。

肌动蛋白结合蛋白分子（微丝结合蛋白）多以简单的方式与肌动蛋白结合，形成不同功能。在非肌细胞中它们与肌动蛋白的结合方式不清。在肌细胞中则形成有规律的结合，如：肌球蛋白(myosin) 、原肌球蛋白 (tropornyosin) 、肌钙蛋白与肌动蛋白丝的结合。



肌动蛋白结合蛋白

第三节微丝的组装过程


G-actin 在正极端装配，负极去装配，叫踏车。

微丝的组装

细胞松驰素 B 对 MF 有特异作用，能使 MF 解聚；鬼笔环肽能使 MT 聚合稳定。


第四节微丝的功能• 1. 构成细胞支架，维持细胞形态


2.参与细胞运动


胞质环流

阿米巴样运动

3.参与细胞分裂


变形虫的胞质运动胞吞、胞吐作用等。微丝参与细胞分裂

4.参与肌肉收缩


5.参与信号转导• 细胞表面受体在受到外界信号作用时，可触

发质膜下肌动蛋白结构变化，启动细胞内激酶变化的信号传导过程。

• 借助微丝在细胞质中的分布，信号继续传至核膜及核内骨架，调控DNA 的结构和功能。


第三节中间纤维• 微丝相关案例• 患儿，女，患儿，女， 66 岁，自出生后岁，自出生后 22 个月开始，腹部、四肢个月开始，腹部、四肢

出现红斑丘疹，继之出现大水泡。曾间断治疗，效果出现红斑丘疹，继之出现大水泡。曾间断治疗，效果欠佳。欠佳。

• 体格检查显示患儿各项生命指征正常，神志清楚；痛体格检查显示患儿各项生命指征正常，神志清楚；痛苦面容，腹部、四肢可见红斑、大泡。有的水泡破裂苦面容，腹部、四肢可见红斑、大泡。有的水泡破裂、呈红色糜烂面，部分水泡感染、可见脓性渗出物，、呈红色糜烂面，部分水泡感染、可见脓性渗出物，尼氏征阴性。尼氏征阴性。

• 诊断：大疱性表皮松解症诊断：大疱性表皮松解症• 问题：问题： 1.1. 患儿所患疾病的发病机制如何？患儿所患疾病的发病机制如何？• 2.2. 为什么会出现上述临床表现？为什么会出现上述临床表现？

第九章细胞骨架第三节中间纤维 45

第三节中间纤维1. 化学组成与形态结构：实心，纤维状

中等纤维蛋白分子结构的共同特点是拥有一个约３１０个氨基组成的 α－螺旋杆状区，杆状区两端分别是非螺旋的头部（氨基端）和尾部（羧基端）

第九章细胞骨架第三节中间纤维

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多肽分子（２对超螺旋）

二聚体

四聚体

原纤维二根

原丝

四根中等纤维

3. 中间纤维组装

第九章细胞骨架第三节中间纤维47

4. 中间纤维功能• 骨架支撑作用• 参与细胞连接• 参与细胞分化• 参与细胞内信息传递

第九章细胞骨架第三节中间纤维 48

• 微管主要分布在核周围 , 并呈放射状向胞质四周扩散。

• 微丝主要分布在细胞质膜的内侧。

• 中间纤维则分布在整个细胞中

第九章细胞骨架小结 49

小结

细胞骨架的分布

课堂小结• 细胞骨架的概念、细胞骨架的功能• 微丝、微管的形态结构特点及化学组成• 微丝、微管的功能• 微丝、微管的主要作用药物• 中心粒的结构、组成和功能• 纤毛和鞭毛结构的特点

第九章细胞骨架课堂小结 50

51

课堂小结• 微管与微丝的比较

第九章细胞骨架课堂小结

微管微丝大小最大 25nm 最小 5nm

形态结构中空管状纤维实心细纤维

化学组成微管蛋白二聚体肌动蛋白

组装二聚体微管原纤维

G- 肌动蛋白 /F- 肌动蛋白

功能支架、细胞器运动、物质运动

支架、细胞运动、肌肉收缩、胞质分裂

药物秋水仙素细胞松弛素 B

选择题选择题1. 微管的管壁由（）根原纤维组成A 10 B 11 C 12 D 13 E 14D2.下列哪种结构是微管组织中心（）A 线粒体 B 中心粒 C 内质网 D 高尔基复合体 E 溶酶

体B3.下列哪种药物能特异性的阻断有丝分裂过程中纺锤丝的形成

（）A 鬼笔环肽 B 秋水仙素 C重水 D 细胞松弛素 B E 紫杉醇

B

4. 上皮细胞所特有的中间丝是（）A 结蛋白丝 B 波形丝 C 神经丝 D 角蛋白纤维 E 神经胶质纤

维D5. 纤毛和鞭毛的基体部的结构为（）型A 9×2+2 型 B 9×3+0 型 C 9×3+2 型 D 9×2+0 型 E

9×3+3 型B6. 细胞骨架主要包括（）A 中心体、微丝、微管 B 中间纤维、纺锤体、中心体 C 中间纤

维、中心体、核糖体D 微丝、微管、中间纤维 E 细胞中所有的非膜相结构的细胞器D7. 细胞骨架系统的主要化学成分是（）A 多糖 B 脂类 C 蛋白质 D 核酸 E 磷酸C

8. 微丝中最主要的化学成分是（） A 肌钙蛋白 B 原肌球蛋白 C 动力蛋白

D 肌动蛋白 E 稳定因子结合蛋白D9.下列不是由微管构成的结构是（） A 纤毛 B 纺锤体 C 鞭毛 D 染色体 E

中心粒D10.下列与微管功能无关的是（） A 受体作用 B 支持功能 C 细胞运动 D 物质运输 E 信息传递

A

思考题思考题1. 试述微管的结构、化学组成和功能。2. 试述微丝的化学成分及在细胞中的功

能。3. 试述鞭毛和纤毛的结构试述鞭毛和纤

毛的结构

第九章细胞骨架

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