知识点汇总细胞骨架

细胞生物学知识点汇总I说明：本文档就是王飞老师细胞生物学课上内容得精炼与总结，也就是考试出题得 主要依据、内容过于精炼则必有若干舍弃之处，希望同学不要为了考试而学习，将 这份文字资料为您节省得复习时间用于阅读中英文教材与查找感兴趣得细胞生 物学领域得前沿资料，这样才能对这门课程有一个更加全面得了解。本文档中出现得英文不要求掌握(名词解释部分除外),只就是对复杂中文名 词或重点内容得一个辅助得英文注解。由于某些中文名称得翻译过于繁琐且不合 理，不如英文名称容易记忆，因此中英文只要掌握一种即可，在考试过程中无论就 是中文、英文还就是英文缩写，只要写对任何一种即可得分。内容编写过程中缺乏足够得审核步骤，如发现错别字或内容明显错误之处请 及时联系老师确认内容得正确性、II细胞骨架知识点汇总核心知识点约占考试总分值得50%): 1 7 20 2 5 29 32 4 1 4 4 45 4 9 51普通知识点约占考试总分值得30%): 3 9 1 1 1 2 14 16 1 7 18 1 9 23 26 28 3031 3 5 37 38 39 4 3 47 4 8 5 0 54扩展知识点约占考试总分值得10%):2 4 5 6 8 10 1 3 15 2 1 2 2 24 27 33 34 36 40 42 46 52 53 551细胞骨架(c yto s kelet on )得定义与种类：定义:细胞骨架就是贯穿整个细胞得复杂得纤维状蛋白网络结构细胞内有三种类型得细胞骨架，分别就是微丝(mi c ro f il a ment，MF)，微管(microtubu 1 e，MT)与中间丝(i nte rmediate f i lamen t，I F)、2肌动蛋白(actin)得种类及分布真核细胞内得肌动蛋白主要分为三大类，名称及分布情况如下：a肌动蛋白主要存在于肌肉细胞得收缩性结构中，目前已发现得四种a肌动蛋白分别属于 横纹肌、心肌、血管平滑肌与肠道平滑肌。P肌动蛋白存在于所有种类得细胞内，就是细胞内绝大部分微丝骨架得基本组分。Y肌动蛋白在所有细胞内都有分布，主要存在于与应力纤维相关得结构中。3微丝得组成与极性A微丝由肌动蛋白单体聚合而成。B肌动蛋白就是一种球状蛋白，其三维构象具有一道很深得裂缝，在裂缝内部有一 个核苷酸结合位点(可与ATP或ADP结合)与一个二价阳离子结合位点(可与 Mg2+或 Ca2+结合)。C肌动蛋白单体聚合形成螺距为3 6 nm( 7个单体分子)得双股螺旋状微丝纤 维。每个肌动蛋白单体都与四个其她肌动蛋白单体紧密相邻。D微丝中得所有肌动蛋白单体分子得缝隙开口端或缝隙底部都朝着同一方向排 列,因此整个微丝纤维具有极性、缝隙开口端指向得就是微丝得负极(minus e n d )，缝隙底部指向得就是微丝得正极(p 1 us end)。4微丝与微管得正负极得定义对于微丝与微管得极性,人们习惯性得以同等条件下蛋白单体分子在纤维末端组 装与去组装得速度大小来定义。速度快得就是正极，速度慢得就是负极。5胞外微丝组装反应得动力学过程A试管中得微丝组装需要得反应组分包括:Ga c tin,ATPMg2+,K+,Na+B微丝得组装与去组装就是一对可逆反应。反应平衡点受外部反应环境影响。C在存在Mg2+且 K+、Na+较高得环境里，微丝趋向于聚合。在存在Ca2+且K+、 N a+较低得环境里微丝趋向于解聚。D单体肌动蛋白以G-actin表示(G for global),结合在微丝中得肌动蛋 白以 F- a ct i n 表示(F for fib rou s)。F反应过程中CG-actin不断减小,CF-aCtin不断增加,直到达到平衡点。平衡点处得C a 定义为整个反应得临界浓度C：(critical conc entr at ion)0Ga ct incG反应共分三个阶段:延迟期，就是发生成核反应得时期，在此时期内数个肌动蛋 白单体分子自发聚合成为可供进一步延伸得“核”，就是整个反应得限速步骤;延长 期，就是微丝快速组装得时期,CGactin C c,聚合反应速度 解聚反应速度;稳定期, 就是反应达到平衡点之后得时期,CGactin=Cc，聚合反应速度=解聚反应速度； 6核苷酸ATP/ADP在微丝组装中得作用A 肌动蛋白本身也就是一种ATP酶,能够水解与之结合得ATP分子使之转变 为ADP,肌动蛋白得ATP酶活性只有在其组装到微丝末端之后才开始生效。B在游离状态下肌动蛋白分子与ATP得亲与力远高于AD P,与肌动蛋白结合得A DP分子很容易被ATP分子所替换，因此游离状态下得肌动蛋白携带得核苷酸分 子以ATP为主。C带有ATP得肌动蛋白更容易发生聚合反应，带有ADP得肌动蛋白更容易发 生解聚反应。D细胞中得微丝组装时新组装上去得肌动蛋白总就是携带ATP分子得，该ATP分 子在停留一段很短得时间后即被水解为ADP,在水解发生前新得携带ATP分子得 肌动蛋白单体已经在末端聚合,使得整根微丝最前端得几个肌动蛋白总就是携带 ATP得，这样得末端定义为T型末端。E细胞中微丝得去组装总就是发生在末端肌动蛋白携带ADP得时候，这样得末 端定义为D型末端。F细胞内得D型微丝末端主要就是由于负极端成核蛋白得脱落形成得。7微丝组装得踏车行为(treadmilling)A理论上如果没有ATP水解为ADP得过程，那么微丝组装时正极与负极得Cc 就是相等得。在实际反应过程中由于有ATP水解过程得存在,正负极反应得C c不再相等,Cc+Cc一、B当反应环境里Cc+ VC acti Cc-得时候，正极端发生得就是聚合反应,负极端 发生得就是解聚反应，这种反应形式称为踏车行为。C在试管内得微丝组装反应得总Cc介于正负极Cc之间，因此试管内聚合反应达 到平衡期之后实际上发生得就是踏车反应。正极端得聚合速度等于负极端得解聚 速度。D 踏车行为就是细胞内微丝动态组装与去组装得主要形式之一、8 影响微丝组装得药物A细胞松弛素(cytoc h alasi n):能够切割微丝并与游离得末端结合,结合后能够阻 止新得肌动蛋白单体分子在末端得组装，同时并不影响末端肌动蛋白分子得解离。因此细胞松弛素得总体效果就是促进微丝解聚、B鬼笔环肽(phalloidin):与微丝中得肌动蛋白(F-a ct i n)结合，阻止其解 离。总体效果就是阻断微丝解聚，稳定微丝。9 微丝网络结构得调节方式细胞内微丝网络结构得调节主要就是通过各种微丝结合蛋白得共同作用来实现得。10细胞内微丝结合蛋白得种类有六大类，分别就是 肌动蛋白单体结合蛋白，成核蛋白与加帽蛋白,延伸保护蛋白, 交联蛋白，割断及解聚蛋白，马达蛋白。11肌动蛋白单体结合蛋白得种类及作用A 胸腺素P4(thymo sin。4 ):与肌动蛋白单体结合并封闭其发生聚合反应得位 点,其作用就是维持细胞内游离态肌动蛋白库得总容量远大于微丝组装反应得临 界浓度，有利于细胞大规模组装微丝得快速启动、B 前纤维蛋白(profilin):只与肌动蛋白单体得正极端(底部)结合，抑制其在微丝 负极端得聚合，不影响其在微丝正极端得聚合。因此前纤维蛋白得作用就是增加 微丝组装反应得极性，促进正极端得生长、12成核蛋白与加帽蛋白A成核蛋白:成核蛋白包括Arp 2 Arp 3与与之相关得其她几种蛋白质，这些蛋白 共同组成Arp2 / 3复合物。Arp2与Arp3在结构上与肌动蛋白单体分子极其相似，在复合物中形成 异源二聚体，肌动蛋白单体以Arp2/ 3异源二聚体为基点开始新微丝得组装。Arp2/3复合物得组装受到胞内信号转导系统得控制。可以凭空出现,诱发新 得微丝得组装。也可以在微丝快速生长得T型末端处组装，诱导微丝得分叉生长。Arp2/3复合物得存在具有稳定微丝负极得作用，一但Arp2/3从微丝 末端脱落，暴露出来得负极D型末端会迅速降解。B加帽蛋白:在微丝停止生长之后,与正极端结合并使其稳定得一类蛋白质。被加帽蛋白稳定得微丝正极端由于ATP得水解作用，属于D型末端，但加帽 蛋白得存在保护其不发生解聚反应。加帽蛋白得代表:CapZ、C 成核蛋白与加帽蛋白都就是对微丝末端进行调节得蛋白，其中成核蛋白作用 于负极，加帽蛋白作用于正极、二者在微丝相应末端得结合与解离就是造成微丝 网络结构动态性得主要原因之一。13延伸保护蛋白主要指得就是形成蛋白(formin),形成蛋白能在微丝正极端形成二聚体环状 结构,二聚体环中得两个单体分子交错向正极端移动并募集新得肌动蛋白单体分 子在正极端组装，同时保护正极端新形成得微丝不被降解或者就是被Ar p2/3复 合物接近。通过这种方式，形成蛋白能够维持微丝在正极端得稳定生长，形成长得、 无分叉得微丝结构。14 交联蛋白A交联蛋白根据微丝得排列方式可分为两类:成束蛋白与凝胶形成蛋白。B交联蛋白能够单独或以二聚体得形式将相邻得微丝交联起来。C起到交联作用得蛋白单体或二聚体都携带有两个肌动蛋白结合位点，两个位点 间得距离决定了所形成得微丝束或网得松紧程度、D成束蛋白包括丝束蛋白(fimbrin)、绒毛蛋白(v ill in)与a-辅肌动蛋白(a一 ac tin i n),其两个肌动蛋白结合位点间得区域就是僵直得，能够将多根微丝平行 交联成束、E成束蛋白中得丝束蛋白与绒毛蛋白以单体形式起作用，两个肌动蛋白结合位点 间得距离较小，形成得微丝束比较紧密，内部很难进入其她功能性蛋白分子。F成束蛋白中得9辅肌动蛋白以二聚体得形式起作用，两个肌动蛋白结合位点 间得距离较大，形成得微丝束比较松散，内部能够进入其她功能性蛋白分子如肌球 蛋白。G 凝胶形成蛋白包括细丝蛋白(filam i n)与血影蛋白(spectrin)，其两个肌动蛋白 结合位点间得区域就是柔软得，能以一定角度将两根相邻得微丝交联,最终形成二 维网状结构或三维凝胶样结构。15割断及解聚蛋白A主要包括凝溶胶蛋白(gels 0 lin)与肌动蛋白解聚因子/丝切蛋白(ADF/cof i lin)。B凝溶胶蛋白能够结合在微丝表面并切断微丝。在某些条件下，微丝切断后凝溶 胶蛋白可以与暴露出来得正极末端结合，促进其进一步解聚。相反，在另一些条件 下，微丝切断后产生得正极末端可以成为新得微丝生长点，从而加速微丝网络得形 成。C丝切蛋白能与含有A DP得微丝表面结合并加速其解聚速度，主要在脱离了加 帽蛋白得微丝负极端起到促进微丝解聚得作用。1 6肌球蛋白(myo s in)得结构及种类A肌球蛋白就是依赖于微丝得马达蛋白。B肌球蛋白得主要结构分为三部分,分别就是马达结构域、调控结构域(或杠杆臂 结构域)、尾部结构域、C马达结构域就是肌球蛋白沿微丝运动得主要结构元件;尾部结构域就是肌球蛋 白与货物分子、其她细胞结构或自身形成多聚体时相连得部位；D细胞内肌球蛋白得种类有很多，每种肌球蛋白得结构与功能都不相同。E 11型肌球蛋白(myosin- II)因最先发现并研究被称为传统类型得肌球蛋白，其 她肌球蛋白都就是非传统类型得肌球蛋白。F II型肌球蛋白有两个马达结构域，在细胞内以二聚体或多聚体得形式存在，主 要在应力纤维得相互滑动以及肌纤维得收缩过程中起作用。EI型肌球蛋白(myosinI)只有一个马达结构域，在细胞内以单体形式存在，主要在细胞皮层区得囊泡运输以及皮层与细胞质膜得相对滑动过程中起作 用。1 7 细胞皮层(cell c o rte x )A细胞皮层就是微丝通过交联形成得三维凝胶样网络结构。B细胞皮层存在于细胞质膜以下。C细胞皮层为质膜提供机械支撑，帮助质膜维持特定得形状，调节膜蛋白得流动 性。1 8 伪足(podium)A伪足就是细胞迁移过程中在细胞前缘形成得突起结构B伪足按照形态与内部骨架结构区分可以划分为两种类型：片状伪足(lamelli pod i um)与丝状伪足(filopodi u m)C片状伪足内得微丝正极端结合了大量得Arp2/3复合物，产生大量得分叉，形 成片状得二维网状结构。D丝状伪足内得微丝正极端在形成蛋白得保护下笔直生长，不分叉,形成笔直平 行得束状结构。19 应力纤维(s tr es s fi b er)A应力纤维由微丝反相平行排列而成，主要通过a辅肌动蛋白二聚体交联，在反 相微丝束之间含有II型肌球蛋白二聚体，使应力纤维具备收缩得能力。B应力纤维主要存在于细胞皮层区域，通过黏着斑与相邻细胞或胞外基质相连， 在细胞形状发生变化时能够产生张力并主动收缩，有助于细胞完成形状得改变。20 细胞迁移(cell migrat io n/c r awlin g )过程A细胞迁移过程分为四个主要步骤、1外源信号触发细胞迁移2细胞前缘产生突 起3突起部分与胞外基质形成新得锚定位点4后放骨架收缩，锚定点分离，细胞 整体前移、B细胞前缘形成得突起即为伪足，丝状伪足在前,片状伪足在后。丝状伪足为片状 伪足提供更大得扩展面,加速突起前移速度。C细胞前缘部位微丝得快速组装依赖于三方面反应。1 Arp2/3复合物在微丝正 极端得装配成核2前纤维蛋白维持微丝得正极组装,抑制负极组装3形成蛋白 维持丝状伪足内微丝得笔直无分叉组装。D 随着细胞前缘骨架得不断生长，伪足中组装得微丝网络在一段时间后便被新 生得微丝落下，逐渐成为细胞质整体前移得障碍，此时Arp2/3复合物从微丝负极 端脱落，促使这部分微丝解聚、E前缘形成突起后，细胞皮层处于拉伸状态，细胞皮层内得应力纤维产生张力，在I I型肌球蛋白得作用下应力纤维收缩，拖拽细胞后随部分前移。F在细胞迁移过程中，细胞质膜在I型肌球蛋白得作用下沿皮层表面滑动,以适应 细胞皮层得形状变化。21 微绒毛(m i cr ov illi)A小肠上皮细胞得游离面存在大量得微绒毛、B微绒毛得轴心结构就是同向平行排列得微丝束，微丝束正极端指向微绒毛顶端, 负极端终止于端网结构、C 微绒毛中得微丝束由绒毛蛋白与丝束蛋白紧密交联而成，微丝束内部无肌球 蛋白，因此微绒毛不具备运动得能力。D 微绒毛轴心外围得微丝通过I型肌球蛋白与微绒毛质膜相连、22胞质分裂环A胞质分裂环在细胞分裂过程中得胞质分裂期产生、迫使细胞质膜在两个子细 胞核之间内陷，将胞质均匀分配到子细胞中。B胞质分裂环由反相平行排列得微丝束组成，其间含有II型肌球蛋白二聚体，具有 收缩能力。23肌纤维收缩得原理及肌丝得组成A肌肉收缩得动力来源于肌球蛋白11介导得粗细肌丝间滑动。B细肌丝就是单股得微丝纤维。C 粗肌丝由数百个II型肌球蛋白通过尾部结构域聚合而成，所有马达结构域头 部都暴露在粗肌丝两端得外表面、D粗细肌丝在肌纤维中平行交错分布，每根粗肌丝被六根细肌丝包围，每根细肌 丝被两根粗肌丝所共用、E 粗肌丝两端得数百个马达结构域头部沿相反方向拖拽细肌丝以形成粗细肌丝 得滑动。24原肌球蛋白位移A在肌细胞处于静息状态时，原肌球蛋白（tropomy o s in,Tm）与细肌丝紧密结合, 封闭了细肌丝与粗肌丝马达结构域头部得结合位点，收缩装置不启动。B在肌细胞接受到上游神经信号后，原肌球蛋白发生位移,暴露出细肌丝与粗肌 丝马达结构与头部得结合位点，收缩装置启动、2 5肌球蛋白沿微丝运动得分子机制（以肌球蛋白II为代表）A肌球蛋白每一个马达结构域都具有ATP酶活性，包含一个ATP结合位点与 一个肌动蛋白结合位点。B 肌球蛋白马达结构域沿微丝运动时，每个运动周期消耗1分子ATP,移动一 步距离，即一个肌动蛋白单体得长度（约5nm）。C肌球蛋白马达结构域每一个运动周期可分为五个阶段、1在上一个运动周期结束后，释放了 ADP分子得II型肌球蛋白头部马达 结构域（以下简称头部）在一段很短暂得时间内没有与任何核苷酸分子结合，此时 得头部处于僵直状态，与细肌丝紧密结合。2僵直状态十分短暂，随后头部与1分子ATP结合，构象发生轻微变化，使头 部与细肌丝得紧密结合松开、3松开细肌丝后头部得ATP酶活性启动,ATP水解为ADP与1分子Pi,ATP 水解释放得能量使得头部得构想发生很大改变，向正极端移动一个肌动蛋白分子 得距离，此时得头部处于高能构象,ADP与Pi仍然停留在头部内。4向前移动后得头部与前方下一个肌动蛋白分子得结合位点接触，这种分子 接触使得头部内得Pi分子释放,Pi得释放使得头部与肌动蛋白分子紧密结合并触 发了头部得能量释放，头部恢复低能构象并向负极方向拖拽细肌丝,滑动距离为一 个肌动蛋白分子得距离。5在能量释放过程中,ADP分子释放，头部在完成拖拽动作后重新恢复到僵直 状态,与肌动蛋白分子紧密结合、D II型肌球蛋白得两个马达结构域头部独立运动，彼此间无明显协调性、E II型肌球蛋白每一个运动周期内肌球蛋白头部与细肌丝紧密结合得时间只占 总时间得5%。由于一根细肌丝同时与多个（约5 0个）肌球蛋白头部相互作用，因 此任意一个时间点总有一个以上得肌球蛋白头部与细肌丝紧密相连，使得粗细肌 丝间得滑动可以连续进行而不会因肌球蛋白头部脱离细肌丝而回弹。2 6微管得组成与极性A组成微管得基本结构单元就是由两种非常相似得微管蛋白亚基结合而成得 异源二聚体，叫做邱一微管蛋白二聚体（aptub u lin d imer）。B ap 微管蛋白二聚体由a微管蛋白（atubulin）与p微管蛋白（0-tubulin） 首尾相连而成。两个亚基内部均有一个核苷酸结合位点（可与GTP或GDP结合）, 但由于构象上得原因，只有结合在P微管蛋白上得GTP可以被水解并在水解后被 新得GTP分子所替换，而a微管蛋白上得GTP分子通常情况下不会被水解、C微管管壁由ap一微管蛋白二聚体纵向排列而成得原纤丝构成,13根原纤丝合 拢构成中空得微管结构、D 微管中所有aP微管蛋白二聚体得极性方向都就是相同得，指向微管正极端 得都就是P微管蛋白，指向微管负极端得都就是a微管蛋白。27胞外微管组装反应得动力学过程A与胞外微丝组装反应相似B分为三个时期:延迟期，延长期与稳定期C胞外微管组装反应中也会出现踏车行为,但踏车行为在细胞内几乎不存在、2 8核苷酸GTP/GDP在微管组装中得作用A微管蛋白本身也就是一种GTP酶,能够水解与之结合得GTP分子使之转变 为GDP,微管蛋白得GTP酶活性只有在其组装到微管末端之后才开始生效、 B在游离状态下微管蛋白与GT P得亲与力远高于G D P ,与微管蛋白结合得 GDP分子很容易被GTP分子所替换,因此游离状态下得微管蛋白携带得核苷酸 分子以GTP为主。C带有GTP得微管蛋白更容易发生聚合反应，带有GDP得 微管蛋白更容易发 生解聚反应。D 细胞中得微管组装时新组装上去得微管蛋白总就是携带GTP分子得，该GT P分子在停留一段很短得时间后即被水解为GDP,在水解发生前新得携带GTP 得微管蛋白二聚体已经在末端聚合，使得整根微管最前端得几个微管蛋白总就是 携带GTP得，称为GTP帽子(GTP cap)、这样得末端称为T型末端。E细胞中微管得去组装总就是发生在末端微管蛋白携带GDP得时候，这样得末 端定义为D型末端。F细胞内得D型微管末端主要就是由于正极端微管在远端未能及时找到起稳定 作用得微管结合蛋白或就是该微管结合蛋白因环境改变而脱落造成得。29 微管组装与去组装得动力学不稳定性(dynamic i n sta b ili t y)A由于构象上得显著差异,D型微管末端得解聚速度远大于T型微管末端得解聚 速度。因此在正常得细胞内环境下,D型末端一旦出现,该末端将立刻进入解聚状 态，解聚速度几乎就是不可逆得,直至整根微管完全消失为止、微管装配过程中得 这种反应特性称为动力学不稳定性。B细胞内环境中微管得延伸速度与GT P得水解速度相近,因此细胞内微管得组 装随时都有可能因末端微管蛋白得水解而使T型末端转变为D型末端，从而进入 不可逆得解聚状态。C带有GDP得微管蛋白形成得原纤丝具有向外侧弯折得倾向，因此处于组装过 程中得T型末端由于有GTP帽子保护，其末端就是笔直得管状。而处于去组装过 程中得D型末端由于失去了 GTP帽子保护，其末端得13根原纤丝彼此分离向外 侧弯折，这种弯折构象更有利于微管得解聚反应。30微管组织中心A细胞内微管得组装没有成核反应阶段，所有微管均以微管组织中心为起点开始 组装,与微管组织中心相连得总就是负极端,向外延伸得总就是正极端。B细胞内得微管组织中心有两种，分别就是中心体与基体。中心体就是细胞内微 管组装得组织中心，基体就是纤毛或鞭毛内微管组装得组织中心、 31中心体结构及功能A中心体由中心粒，中心粒外周物质(或中心体基质),丫微管蛋白环状复合物三部 分组成。中心粒被中心体基质包围,Y微管蛋白环状复合物分布在中心体基质表 面。B y微管蛋白环状复合物就是微管组装得起点，该复合物由Y一微管蛋白(Y-t u bu 1 in)及其她辅助蛋白共同装配而成，其中1 3个Y-微管蛋白组成一个直径与微管 直径相同得环，游离得邱一微管蛋白二聚体能够在这个环上继续组装形成新得微 管。C中心体含有一对桶装得中心粒，它们彼此垂直分布，每个中心粒由9组三联体 微管围拢而成，每一组三联体微管中只有一根就是完整得,定义为A管，与之相邻 得分别就是B管与C管。D间期细胞得中心体只有一个,总就是存在于细胞核附近。E分裂期细胞得中心体有两个，分别存在于细胞两极。3 2细胞内得微管网络组织形式A细胞内微管以中心体为中心向四周延伸,形成星型辐射状微管网络。B微管网络具有高度得动态性，中心体不间断地向四周随机启动微管得组装，延 伸得微管由于具有动力学不稳定性，随时都可能丢掉GTP帽子进入不可逆得降解 状态,任何时刻都有一部分微管在延伸,同时另一部分微管在崩解。C细胞通过特殊得微管末端稳定结构(如加帽蛋白)来保留需要得微管，当延伸中 得微管末端遇到这种稳定结构后其末端就被保护起来，即使转变为D型末端也不 会触发解聚反应，微管因此而稳定存在。33微管去稳定蛋白(stathmin)A微管去稳定蛋白通过自身得磷酸化来调控微管得动力学不稳定性、B去磷酸化得微管去稳定蛋白与两个a一微管蛋白二聚体相结合,阻断其参与微 管得组装，降低了胞内游离 邱一微管蛋白二聚体得有效浓度,微管组装速度变慢, 动力学不稳定性升高。C磷酸化得微管去稳定蛋白丧失了与 邱一微管蛋白二聚体结合得活性,胞内游 离ap-微管蛋白二聚体浓度提高，微管组装速度加快，动力学不稳定性降低。34微管结合蛋白(MAP)微管结合蛋白通过带正电得微管结合结构域与带负电得微管表面结合，能够稳定 微管,调节微管网络得结构与功能35 MAP2与tau蛋白A MAP2与tau就是神经元细胞内研究得比较透彻得两种微管结合蛋白,二者得 作用都就是将平行得微管交联成束。B MAP2存在于神经元细胞得胞体与树突内，它得N端结构域较长，由其交联得胞 体及树突微管束得间距较大。C t au存在于神经元细胞得轴突内，它得N端结构域较短，由其交联得轴突微管 束间距较小。36影响微管组装得特异性药物A秋水仙素(co 1 chic i ne)与诺考达唑(nokodazole):与微管末端得微管蛋白结合, 阻止新得微管蛋白继续组装在该末端。同时并不影响该末端得解聚。总体效果就 是促进微管解聚。B紫杉醇(taxol):与微管末端得微管蛋白结合，阻止其解聚，同时并不影响该末端 得继续组装。总体效果就是稳定微管结构。37依赖于微管得马达蛋白A依赖于微管得马达蛋白有两种，分别就是驱动蛋白(kinesin)与动力蛋白(d y n e i n )。B绝大部分驱动蛋白得运动方向就是向微管得正极端，绝大部分动力蛋白得运 动方向就是向微管得负极端。38驱动蛋白得结构及种类A驱动蛋白由重链与轻链组成，重链构成了头部马达结构域与中部杆状区，并与 轻链一同构成尾部货物结合结构域、B驱动蛋白超家族(ki n e s in s up e rfamily p r o t eins,KIFs)得成员众多，可 被分为14个驱动蛋白家族、C按照驱动蛋白马达结构域在重链氨基酸序列中得位置可将驱动蛋白分为N- 驱动蛋白、M一驱动蛋白与C-驱动蛋白。N-驱动蛋白得马达结构域在多肽链N 端,这类蛋白总就是向微管正极移动；M-驱动蛋白得马达结构域在多肽链得中部, 这类蛋白往往结合在微管得末端，使微管处于不稳定状态，促进微管得解聚；C 一 驱动蛋白得马达结构域在多肽链得C端，这类蛋白总就是向微管负极方向移动、 39动力蛋白(dynein)得结构及种类A动力蛋白就是已知马达蛋白中分子量最大，移动速度最快得。B动力蛋白由重链、中间链、中间轻链及轻链四部分组成。与微管结合得马达 结构域在重链上。C胞质动力蛋白得种类很少,不具备多样化得货物识别结构域。在细胞内存在着 一类被称为动力蛋白激活蛋白(dynactin)得蛋白复合物，能够调节动力蛋白活 性并帮助动力蛋白识别不同得货物分子。D动力蛋白包括胞质动力蛋白(cy to plasm ic dyn e i n )与轴丝动力蛋白(a x onemal dy n ein )两大类,胞质动力蛋白游离在细胞质基质中，轴丝动力蛋白只 存在于纤毛与鞭毛得轴丝结构中。E胞质动力蛋白有两个家族，分别就是Cytoplasmic dyne i n 1 heavy ch ain 1(D y nclhl)与 C y t oplasmi c d ynein 2 h eavy c h ain 1 (D yn c 2 hl)、Dynclhl主要负责向微管负极端得胞质转运;Dync2h1主要负责鞭毛与 纤毛内得反向物质转运、F轴丝动力蛋白按其在轴丝中得位置可分为内侧动力蛋白臂(i nner d ynein arm)与外侧动力蛋白臂(outer dynein arm)。40驱动蛋白沿微管运动得两种分子模型分别就是步行(h a nd o v er hand)模型与尺蠖(i nc hwo rm)爬行模 型。步行模型中驱动蛋白得两个马达结构域交替向前移动。尺蠖爬行模型中驱动 蛋白得两个马达结构域一个总在前，另一个紧随其后。4 1驱动蛋白沿微管运动得步行模型(以驱动蛋白I为代表)A驱动蛋白每一个马达结构域都具有ATP酶活性，包含一个ATP结合位点与一 个微管结合位点。B I型驱动蛋白马达结构域沿微管运动时，每个运动周期两个马达结构域各消耗 l分子ATP,整个驱动蛋白分子移动两步距离，即两个微管蛋白二聚体得长度(约 l6nm)。CI型驱动蛋白马达结构域每一个运动周期可分为三个阶段。l在上一个运动周期结束后,I型驱动蛋白得两个头部马达结构域(以下简称 头部)一前一后排列在微管上。前方头部没有核苷酸，与微管表面紧密结合,处于低 能构象;后方头部含有A D ?,不与微管表面结合，处于高能构象。2 AT P与前方头部结合,触发后方头部得能量释放,以前方头部为支点后 方头部前移两步距离，超过原本在前方得头部一步得距离，并恢复到低能构象，与 微管紧密结合、3两头部得前后位置互换后,处于后方得头部水解其中得ATP分子并释放1 分子Pi,使该头部转换为高能构象并与微管表面脱离、同时,处于前方得头部释放 ADP分子。此时整个驱动蛋白分子又恢复到阶段l中得状态，只就是两个头部得 位置互换了。4重复l-3得步骤，两个头部再次互换位置,完成一个运动循环。D I型驱动蛋白得两个马达结构域头部在运动过程中互相协调，交替前移。E I型驱动蛋白每一个运动周期内两个马达结构域头部分别占据总时间得50% 以上,因此整个运动过程中，微管与驱动蛋白间一直就是紧密相连得，使得I型驱 动蛋白沿微管得运动具有可持续性。这种可持续性在囊泡运输过程中就是必不可 少得。42细胞极化A多细胞生物体内大多数细胞具有极性结构、B极性细胞结构得极化过程依赖于微管得动态组装与去组装、C在细胞极化方向上有一些能够稳定微管末端得蛋白或细胞结构，使得再该方向 上得微管能够稳定生长而不发生降解,从而推动极化结构得形成、43膜性细胞器运输A在细胞质内部得物质运输主要依赖于微管系统。B通过微管系统运输得物质主要以囊泡得形式存在。C 向微管正极方向得运输主要由驱动蛋白来完成。向微管负极方向得运输主要 由胞质动力蛋白来完成。44内质网小管及高尔基体得定位A内质网小管从细胞核膜延伸而出，遍布整个细胞质区域。B高尔基体总就是出现在细胞核附近，紧邻中心体。C内质网小管得定位就是由驱动蛋白沿微管正极方向拖拽内质网膜结构而实 现得。D高尔基体得定位就是由胞质动力蛋白沿微管负极方向拖拽高尔基体膜结构而 实现得。E破坏细胞内微管系统后，内质网小管回缩到细胞核膜附近，高尔基体分解成许 多小得囊泡状结构分散到细胞质中、微管系统修复后内质网小管与高尔基体得定 位也随之恢复、45 “9+2 ”型纤毛得结构A纤毛(cilia)与鞭毛(flagellae)就是由质膜包围，突出于细胞表面,由微管 与动力蛋白等构成得高度特化得细胞结构。B纤毛与鞭毛内部就是由微管及其她附属蛋白组装而成得轴丝，轴丝从细胞皮层 内得基体发出。C基体结构与中心粒结构基本相同,由九组三联体微管围拢而成。其中A管与B 管向上延伸构成轴丝得二联体微管,C管只存在于基体中。D轴丝由基体延伸出来得九组二联体微管围拢而成，在中间还含有两根由中央 鞘包围着得中央微管。中央鞘与外围九组二联微管间由放射辐(radial spoke) 相连，相邻二联微管间由连接蛋白(nexin)相连，每组二联微管都有两条动力蛋白臂 (dynein arm)从A管伸出，分别位于轴丝得内侧与外侧，她们在纤毛与鞭毛弯曲 运动时与相邻二联体微管得B管发生相互作用。4 6 纤毛得组装纤毛得形成分为四个阶段1从高尔基体上分离出来得膜泡形成中心粒膜泡(centriol a r vesic le ,CV),包 裹在成熟得母中心粒得顶端，一些中心体蛋白从母中心粒顶端移除、2母中心粒开始延伸并获取成为基体所需得附属结构，初生轴丝开始显现,CV 因新得膜泡不断融合而变大，最终成为次级中心粒膜泡(secondary centr i ol ar ves i cle, S CV)。3母中心粒随同SCV向质膜下迁移，到达纤毛或鞭毛组装位点后SCV与质 膜融合形成环状结构，称为纤毛或鞭毛项链、4在纤毛或鞭毛内物质运输系统得介导下，纤毛或鞭毛进一步装配并延长。 47纤毛与鞭毛内得双向物质运输A纤毛与鞭毛结构得组装与维持依赖于其内部得双向物质运输系统。B纤毛与鞭毛内得双向物质运输系统由鞭毛内运输系统 （intrafla g el 1 ar t r ansport,IFT）复合物介导完成。C I FT复合物B从胞体向纤毛与鞭毛顶端得运输指向微管得正极方向,由驱动 蛋白II协助完成。D IFT复合物A从纤毛与鞭毛顶端向胞体得运输指向微管得负极方向，由胞质动 力蛋白Dync 2hl协助完成、48纤毛与鞭毛得运动机制A与轴丝二联体微管A管相连得轴丝动力蛋白在被激活后延相邻二联体微管B 管向微管负极滑动。B相邻二联体微管得相互滑动因连接蛋白得阻碍而无法实现，滑动力因此转化 为轴丝得扭动力,使纤毛或鞭毛发生局部弯曲运动、C 纤毛或鞭毛得弯曲首先发生在基部，因为这里得动力蛋白首先被活化。随着 轴丝上得动力蛋白依次被活化或者失活，弯曲有规律地沿着轴丝向顶端传播。D纤毛较短,形成得就是水平得划动。鞭毛较长，形成得就是蛇形得摆动。49中间丝得主要类型A不同来源得组织细胞表达不同类型得中间丝蛋白。中间丝蛋白可分为6种主 要类型。（I - V I ）B 角蛋白（I型与II型）主要存在于上皮细胞中。C波形蛋白及相关蛋白（III型）主要存在于连接组织、肌肉细胞与神经胶质细胞 内。D神经中间丝蛋白（IV型与VI型）主要存在于神经细胞内。E核纤层蛋白（V型）主要存在于核纤层内。50中间丝蛋白得分子结构A不同种类得中间丝蛋白有非常相似得二级结构。B中间丝蛋白由中部杆状区、N端头部、C端头部 三部分组成。C杆状区在氨基酸序列上高度保守，其结构以a螺旋为主,a螺旋被三段P片层结 构分隔为四个亚区,。片层L12将a螺旋分为螺旋l与螺旋2。螺旋1与2又分 别被P片层Ll与L2分为1A、1B、2A、2B四个亚区。D杆状区a螺旋得氨基酸序列严格按照7个氨基酸一组重复排列,形成一个疏水 性沟槽，在二聚体组装时发挥作用。E N端与C端头部区域序列在不同中间丝蛋白间变化很大，就是中间丝与其她 中间丝或细胞结构间相互作用得主要部位，决定了中间丝在细胞内得功能。51中间丝得组装A中间丝由中间丝蛋白聚合而成，没有核苷酸得参与，其主干部分主要由杆状区 构成。N端与C端头部暴露在中间丝表面、B中间丝组装过程共分为四个阶段：1两个中间丝蛋白单体通过杆状区以同向平行排列得形式形成双股螺旋得二 聚体。2两个二聚体以反相平行与半分子交错得形式形成四聚体。四聚体没有极性， 就是中间丝组装得基本单位、3多个四聚体之间首尾相连形成四聚体纤维。4八条四聚体纤维横向相互作用，最终组装成截面由3 2个中间丝蛋白分子组 成得长度不等得中间丝。C 在中间丝组装过程中，新得中间丝蛋白分子可以在两端装配，也可以通过交换 得方式掺入到原有得纤维中去、5 2中间丝组装得调控A细胞内中间丝网络在细胞分裂时发生解体，在分裂结束后重新组装。B细胞通过中间丝蛋白得磷酸化来调控中间丝得组装与去组装、C有丝分裂前期中间丝蛋白被磷酸化，磷酸化得中间丝蛋白与14-3-3蛋白结合, 导致中间丝网络得解体。D 分裂结束后,中间丝蛋白去磷酸化，1 4-3- 3蛋白从中间丝蛋白上脱落，中间 丝蛋白重新参与中间丝网络得组装、53细胞分化过程中中间丝蛋白得表达调控A细胞分化过程中，细胞内中间丝得类型随着细胞分化过程而发生变化。B神经外胚层发育过程中中间丝蛋白表达谱得变化顺序：角蛋白f波形蛋白f巢蛋白f神经丝蛋白54角蛋白与上皮细胞A角蛋白在上皮细胞中大量表达并组装成能够提抗机械应力作用得中间丝网络 (角蛋白丝)。B上皮细胞中得角蛋白丝往往贯穿整个细胞，其末端与细胞质膜上得桥粒与半 桥粒结构相连，通过这种方式将上皮组织中得所有上皮细胞连成一体，以分散组织 所受到得宏观外力作用。C表皮松懈症患者得角蛋白基因发生突变，表达得突变型角蛋白无法有效得组 装成具有整合上皮组织功能得角蛋白丝，因此该患者皮肤只要受到轻微得外力作 用就会出现损伤。D特化得角蛋白就是生物体多种高强度结构得主要成分，如人得头发、指甲，鸟类 得羽毛，偶蹄类动物得蹄与角等。55神经丝蛋白与神经丝A神经元细胞狭长得轴突内含有成束得神经丝，为轴突结构提供必要得结构支 撑。B神经丝由三种神经丝蛋白NF-L、NF-M与NFH共同组装而成。神经丝得 主体结构由NFL构成。NF-M与NF H得末端结构域突出于神经丝表面， 在与之相邻得神经丝、微管以及一些膜性结构之间形成横桥，将轴突内部得细胞 骨架等结构连成一体、5 6名词解释(要求中英文名称全部掌握，重要度分级参考相关知识点)：细胞骨架(c ytoskel e to n ):细胞骨架就是贯穿整个细胞得复杂得纤维状蛋白网 络结构，包括微丝、微管与中间丝三种类型、踏车行为(tr eadmi l li ng ):踏车行为就是细胞内微丝动态组装与去组装得 主要形式之一，就是正极端发生聚合反应而负极端发生解聚反应得一种现象。肌球蛋白(myosi n ):肌球蛋白就是依赖于微丝得马达蛋白，具有马达结构域，能够 沿微丝运动、细胞皮层(ce l l corte x )：细胞皮层存在于细胞质膜以下，就是微丝通过交联形成 得三维凝胶样网络结构。伪足(pod ium):伪足就是细胞迁移过程中在细胞前缘形成得突起结构，包括丝状 伪足与片状伪足两种主要类型。应力纤维(stress fiber):应力纤维主要存在于细胞皮层区域，由反向平行排 列得微丝束与II型肌球蛋白组成，具备收缩能力。GTP帽子(GTPcap):在组装过程中，微管正极端得最前端几个微管蛋白总就是携 带GTP得，称为GTP帽子。动力学不稳定性(dynamic i n st abilit y ):指得就是微管正极端在动态组装与去 组装过程中得一种特性,微管正极端在生长过程中有一定概率丢失GTP帽子而转 变为不可逆得快速解聚状态。驱动蛋白(k in esin):驱动蛋白就是一种依赖于微管得马达蛋白，具有马达结构域, 能够沿微管运动。动力蛋白(dy nein):驱动蛋白就是一种依赖于微管得马达蛋白，具有马达结构域, 能够沿微管运动。