《医学细胞生物学》本科课件08章 细胞骨架与细胞的运动

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第八章 细胞骨架与细胞运动,医学细胞生物学,学习目的和要求,掌握细胞骨架的概念、三种细胞骨架的组成及结构。,（,1,）,（,2,）,了解细胞骨架异常与疾病的关系。,（,3,）,熟悉微丝、微管在体内的组装模式及,细胞骨架与细胞运动的关系,。,授课内容,1,微丝,2,微管,3,中间纤维,细胞的运 动,第一节 微丝,细胞骨架（,cytoskeleton,）：是在细胞质内存在,的纤维网架结构，是细胞重要的组成成分。,细胞骨架主要包括：,微丝（,microfilament,）,微管（,microtubule,）,中间纤维（,intermediate filament,）,微丝的组成,1,微丝的结构,2,微丝的组装及动态调节,3,微丝的功能,4,第二节,微,丝,microfilament, MF,一,微丝的组成,基本单位,肌动蛋白（,actin,）（极性：正,/,负端）,6,种亚型,肌动蛋白,骨骼肌型肌动蛋白,心肌型肌动蛋白,血管型肌动蛋白,肌动蛋白,g,肌动蛋白,g,细胞质型肌动蛋白,g,肠型肌动蛋白,存在方式,:,球状肌动蛋白（,globular actin, G-actin,）,纤维状肌动蛋白（,filamentous actin, F- actin,）,肌动蛋白和微丝的结构,每个,G,-,肌动蛋白亚基与四个相邻的亚基相互作用（上下各一个，侧面,2,个），,1,分子核苷酸（,ATP,或,ADP,）和,1,分子二价阳离子（,Mg,2+,或,Ca,2+,）结合于肌动蛋白分子中间的裂缝中，是肌动蛋白,ATP,酶（,ATPase,）的活性部位。,图,10-34 G-,肌动蛋白与,F-,肌动蛋白模式图,(B) G-,肌动蛋白,; (C) F-,肌动蛋白,二、微丝的结构,在电镜下是一种细丝状结构，直径,7nm,，整根微丝在外观上类似于由二股纤维呈右手螺旋盘绕而成，螺距为,36nm,，可成束地分散在细胞质中，这样比孤立的单根纤维要结实。,在不同的细胞类型中，微丝可组成不同的结构，如,张力丝（,tonfilament,）,、,肌丝（,myofilament,）,和,神经丝（,neurofilament,）,等。,三、微丝的组装及动态调节,（一）,微丝的组装,微丝组装的知识多来自体外实验的结果。,原料：结合,ATP,的肌动蛋白。,溶液中含有,ATP,、,Mg,2+,和较高的,Na,+,、,K,+,时。,溶液中肌动蛋白单体则可装配成微丝。,微丝组装可以在任何一端添加肌动蛋白单体的方式增长，由于纤维两端在结构上存在差异，使微丝具有极性，新的肌动蛋白单体加到微丝两端的速度不同，速度快的一极为正端,（,+,），,速度慢的一极为负端,（,-,）。,微丝组装可分三个阶段：,成核阶段（,nucleation phase,）,：,三聚体核心,延长阶段,(,elongation phase,),：,正极,快于,负极（,ATP,调节）,稳定期阶段,(steady-state phase),：形成速度,等于,解离速度,微丝的组装过程,影响组装与去组装因素,组装,：,TP,和,Mg2+ ,，,Na,+,，,+ ,-,肌动蛋白浓度,，鬼笔环肽,-,肌动蛋白微丝,解聚,：,Ca,2+,-,肌动蛋白浓度,，细胞松弛素,B,四动态调节：,（二）影响微丝组装的药物,鬼笔环肽（,phalloidin,）,是由毒蕈提取的剧毒生物碱，与肌动蛋白纤维结合并使之稳定，抑制微丝的解聚作用，使其保持稳定状态。,细胞松弛素（,cytochalasin,）,是真菌所分泌的代谢产物，结合在肌动蛋白纤维的正端，抑制肌动蛋白聚合，阻止细胞运动，导致细胞的各种活动瘫痪。,（三） 微丝结合蛋白,微丝结合蛋白,（,microfilament-associated protein,）,体内肌动蛋白组装在受微丝结合蛋白的调节：,可溶性肌动蛋白存在的状态,微丝结合蛋白的种类及其存在状态。,在不同的细胞，甚至是同一细胞的不同部位，由于微丝结合蛋白的种类和存在状态不同，微丝的网络结构可能完全不同。,微丝结合蛋白及其功能,是细胞内存在的一大类能与肌动蛋白单体或肌动,蛋白纤维结合的、能改变其特性的蛋白,。,种类：,按其功能可分为三大类：,与,F-,肌动蛋白的聚合有关的蛋白；,与微丝结构有关的蛋白；,与微丝收缩有关的蛋白,；,功能：,调节肌动蛋白单体,肌动蛋白多聚体,微丝,以不同方式与肌动蛋白相结合，形成多种不同,的亚细胞结构，执行不同的功能。,各种类型的微丝结合蛋白及其功能,1.,单体隔离蛋白,前纤维蛋白（,profilin,）：阻碍肌动蛋白单体的负端与微丝正常结合。,胸腺蛋白（,thymosin,）：使肌动蛋白不能结合到微丝的正端或负端，封闭肌动蛋白的结合位点。,丝切蛋白（,cofilin,）：按,11,的比例与肌动蛋白单体结合，使肌动蛋白不稳定。,2.,切割蛋白,凝溶胶蛋白,（,gelsolin,）,：,将肌动蛋白纤维切断。,3,.,交联蛋白,细丝蛋白（,filamin,）：形成,“,V”,型连接，横向交联相邻微丝，使微丝成束成网，并介导微丝连接到质膜上。,血影蛋白（,spectrin,）：横向连接相邻微丝形成二维网络，并通过周膜蛋白结合位点与质膜相连，形成坚实细胞皮层。,4.,封端蛋白,CapZ,：,定位在肌细胞,Z,线，阻止肌动蛋白纤维正端的解聚，维持肌动蛋白纤维的稳定。,ARP,复合物 ：负端的封端蛋白，负责微丝的成核作用。,5.,侧面结合蛋白,肌球蛋白,I,（,myosin I,）：,又称,110K,蛋白，侧向连接肌动蛋白，可以产生动力使小泡移远。,6.,马达蛋白,肌球蛋白,（,myosin,） ：存在于应力纤维和可收缩的结构中，使微丝产生相对滑动。,7.,成束蛋白,毛缘蛋白（,fimbrin,） ：微丝成束。,-,辅肌动蛋白,(,-actinin,),：使正端微丝成束。,绒毛蛋白（,villin,） ：形成紧密的微丝束。,微丝结合蛋白,调节肌动蛋白单体,肌动蛋白多聚体,微丝,核化蛋白,微丝解聚蛋白,单体聚合蛋白,四、微丝的功能,1,维持细胞的形态,1,）,微绒毛,（,microvilli,）,2,）细胞质膜下的肌动蛋白纤维可维持细胞形态和影响细胞发育,3,）,应力纤维,（,stress fiber,）,微绒毛中的微丝和微丝交联蛋白,细胞皮层：细胞膜下，由微丝和微丝结合蛋白组成网状结构,培养的上皮细胞,（,微丝红色,、,微管绿色,）,微绒毛,应力纤维的形态及组成,2,参与细胞运动：,参与细胞的各种运动,如,变形运动,细胞的内吞和外吐等,微丝可以两种不同的方式产生运动：,滑动机制，如微丝与肌球蛋白丝相互滑动,微丝束的聚合和解聚,3,参与细胞内物质运输,与微管一道进行细胞内物质运输,肌球蛋白的功能,（,a,）,运输小泡；,(b),运输微丝。,4,参与细胞质分裂,收缩环（大量平行排列、不同极性微丝组成,),胞质分裂中收缩环的形成及作用,5,参与肌肉收缩,肌小节,肌原纤维：粗肌丝（肌球蛋白）,+,细肌丝（,肌动蛋白,+,原肌球蛋白,+,肌钙蛋白）,粗肌丝由肌球蛋白组成，,细肌丝由三种蛋白组成，,肌肉收缩是粗肌丝和细肌丝相,互滑动的结果,6.,微丝参与受精作用,精子头端启动微丝组装，形成顶体刺突完成受精。,7.,微丝参与细胞内信息传递,细胞外的某些信号分子与细胞膜上的受体结合，可触发膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内激酶变化的信号转导过程。,主要参与,Rho,蛋白家族有关的信号转导,第二节 微管,微管（,microtubule,，,MT,）,由,微管蛋白,和,微管结合蛋白,组成的,中空,圆柱状结构,；,存在于细胞质中；,是一种,动态结构,。,基本功能：维持细胞形态，参与细胞运动和物质运输,组成的细胞器：纤毛、鞭毛、纺锤体、中心体,微管的组成,1,微管的结构,2,微管的组装及动态调节,3,微管的功能,4,一、微管的组成,微管蛋白单体,微管蛋白单体,微管蛋白位于微管组织中心，,影响微管成核、定位及极性等,（一）微管蛋白（,tubulin,）,异二聚体,微管,常以,微管蛋白,异二聚体形式存在,-,微管蛋白,-,微管蛋白,微管蛋白二聚体由结构相似的,和,球蛋白构成，,有,GTP,，二价阳离子、秋水仙素和紫杉醇的结合位点。,两个,GTP,结合位点，分别位于,和,亚基上。,亚基上的,GTP,从不发生水解或交换称为不可交换位点。,亚基上的,GTP,能够被水解成,GDP,，结合的,GDP,又可交换为,GTP,，称为可交换的位点。,微管分子模型和结构模型,（,二）微管结合蛋白,（,microtubule associated protein,，,MAP,）：,结合在微管表面的辅助蛋白,结构区域功能：,碱性的微管结合区域加速微管成核作用；,酸性的突出区域与其他骨架纤维联系,主要类型,MAP-1,（轴突和树突中）,MAP-2,（胞体和树突中）,tau,（只存在,于轴突中）,MAP-4,（大多数细胞中）,神经元细胞,（二）微管结合蛋白,MAP,的主要功能是：,促进微管聚集成束；,增加微管稳定性或强度；,促进微管组装。,二、微管的结构,中空管状结构，其内外径分别为,15nm,和,25nm,。,微管是由,13,条原纤维（,protofilament,）构成的中空管状结构。,和,微管蛋白首尾相接，具有极性,细胞内微管可组装成单管、二联管和三联管三种类型,有三种存在形式：,单管,、,二联管,和,三联管。,胞质中大部分微管 纤毛和鞭毛的周围小管 中心粒和纤毛鞭毛的基体,不稳定 稳定 稳定,纤毛结构模式图（二联管和三联管）,三、微管的组装及动态调节,除了特化细胞的微管外，大多数细胞质微管都是不稳定的，能够很快地组装,(,assembly,),和去组装,(,disassembly,),。,微管蛋白亚基,结合紧密,组装,水解,微管蛋白亚基,易脱落,解聚,微管组装过程：,成核期（延迟期）：,异二聚体,寡聚体侧面增加片状带,合拢一段微管,聚合期（延长期）,：,聚合速度大于解聚速度,稳定期,：,聚合速度等于解聚速度,微管的组装：,(,一,),体外组装,:,微管蛋白的浓度和,GTP,是调节微管组装的物质。,pH6.9,和,微管蛋白,37,有,GTP,和,Mg2+,微管,微管的体外组装过程与踏车现象模式,（二）体内组装,1.,微管组织中心,微管组织中心,（,microtubule organizing center MTOC,）,存在于细胞质中决定微管在生理状态或实验处理解聚后重新组装的结构叫微管组织中心。,微管从微管组织中心向外生长,微管组织中心,是微管形成的核心位点，微管的组装的起始,点，,常见,的微管组织中心,有：,中心体,、鞭毛和纤毛基体,微管蛋白环行复合体,是集,结,异二聚体的核心，微管从此生长,和延长，它与微管的,负端,结合，,使负端稳定。,微管在中心体部位的成核模型,The Orientation of Microtubules in a Cell,2.,中心体,（,centrosome,）,动物细胞中决定微管形成的一种细胞器。,间期,位于细胞核的附近,有丝分裂期,位于纺锤体的两极。,结构：,中心粒（,centriole,）,两个，相互垂直,中心粒周围基质,一些无定形或纤维形、高电子密度的物质,中心粒,直径为,0.2,m,，长为,0.4,m,，是中空的短圆柱状结构。,壁由,9,组间距均匀的三联管组成，,9,组三联管串联在一起,形成一个由短臂连起来的齿轮状环形结构 。,中心体和中心粒的结构,A,亚纤维,B,亚纤维,C,亚纤维,桥,3.,微管组装的过程,微管在中心体部位的成核模型 ：,13,个,-,微管蛋白在中心体的无定形基质中呈螺旋排列成一个开放的环状复合物。,微管组装时，游离的,/-,微管蛋白二聚体有序地加到,-,微管蛋白组成的环上，而且,-,微管蛋白只与二聚体中的,微管蛋白结合（负极端）。,细胞内微管的组装过程可以看成是微管的延长，而去组装则是微管的缩短。,微管的组装和去组装是一种动态过程，其中这一现象是微管组装的动力学特征，即,“,动态不稳定性,（,dynamic instability,）”。,(,四,),微管组装和去组装的,影响因素,组装：,37,0,C,有,GTP,和,Mg,2+,游离,GTP-,微管蛋白浓度,紫杉醇,和,微管蛋白微管,解聚：,4,0,C,或,Ca,2+,游离,GTP-,微管蛋白浓度,秋水仙碱和长春新碱,微管的聚合与,GTP-,微管蛋白浓度呈正比,秋水仙素,(,colchicine,),：,结合的微管蛋白可结合到微管上，但阻止其它微管蛋白单体继续添加，从而破坏纺锤体结构，,长春花碱：,功能与秋水仙素相似。,紫杉酚,(,taxol,),：,能促进微管的装配,并使已形成的微管稳定，但这种稳定性会破坏微管的正常功能。,均可以阻止细胞分裂，可用于癌症的治疗。,四、微管的功能,（,一）,支架作用,（,二）,细胞内运输,微管起细胞内物质运输的路轨作用,破坏微管会抑制细胞内的物质运输。,与微管结合而起运输作用的马达蛋白有两大类：,驱动蛋白（,kinesin,）,动力蛋白（,dynein,）,马达蛋白：介导细胞内物质沿细胞骨架运动的蛋白。,动力蛋白,MT(+) MT(-),驱动蛋白,MT(-) MT(+),肌球蛋白,(MF),Dynein,（动力蛋白）,Kinesin,（驱动蛋白）,细胞中微管介导的物质运输,（三）维持细胞器的定位与分布,线粒体的分布与,MT,平行；游离核糖体位于,MT,和,MF,的交叉点上；,ER,沿微管在细胞质中展开,；,Gc,沿,MT,向核区牵拉，定位于细胞中央。,（四）构成纤毛、鞭毛和中心粒，参与细胞运动,纤毛,和鞭毛,是微管形成的细胞特化结构，是细胞能收缩的,附属物。,纤毛,短而多；,鞭毛,少而长,中心粒,：,参与微管蛋白的合成与微管的,聚合，,与,细胞分裂、能量代谢有关。,鞭毛,纤毛,（五）参与染色体的运动，调节细胞分裂,（六）参与细胞内信号传导,第三节 中间纤维,（,intermediate filament,，,IF,）,是在哺乳动物细胞中发现的直径约为,10,nm,的纤维骨架。,因直径介于微丝与微管之间。,一种坚韧耐久的蛋白纤维，最稳定的细胞骨架成分。,不易受药物的影响,分布有组织特异性,中间纤维的组成,1,中间纤维,的结构和类型,2,中间纤维,的组装及动态调节,3,中间纤维,的功能,4,一、中间纤维的组成,成分复杂,中间纤维蛋白,是组成中间纤维的亚单位。,具有,螺旋的,IF,蛋白装配成的直径,10nm,的绳索样纤维。,由杆状区、头部和尾部构成,长的,线性,蛋白,（,二）中间纤维的类型,至少由,50,多种异源性纤维状蛋白,，,分为六大类。,具有,组织特异性,，不同类型细胞含有不同,IF,。,通常一种细胞含有一种中间纤维，少数含有,2,种以上。,肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的,IF,。,杆状区的长度和氨基酸的顺序是高度保守的 。,杆状区两端分别是非螺旋状的,N,-,端头部区和,C,-,端尾部区，头尾两端的氨基酸组成和化学性质差异很大。, 不同细胞内中等纤维分子量大小和性质上的差异主要取决于其头尾端的氨基酸序列。,（三）中间纤维结合蛋白,（,intermediate filament associated protein,，,IFAP,）,是,一类在结构和功能上与中间丝有密切,联系，,但,其本身不是中间丝结构组分的蛋白。,已知,的,IFAP,约,15,种,左右，分别与特定的中间纤维结合,功能,是：,中间纤维交联成束、成,网；,并,把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上,中间纤维的结合蛋白的共同特点：,具有中间纤维特异性。,表达有细胞专一性。,不同的中间纤维结合蛋白可存在于同一细胞中与不同的中间纤维组织状态相联系。,在细胞中某些中间纤维结合蛋白的表达与细胞的功能和发育状态有关。,三、中间纤维的组装及动态调节,中间纤维,亚基蛋白合成后，基本上全部用于组装成中等纤维，游离的单体很,少,。,体内,：,装配与其,蛋白质氨基末端头部结构域内特殊丝氨酸残基的,磷酸化,有关,体外：,低离子强度和微碱性时明显解聚，,离,子强度,和,pH,恢复生理水平,时装配成,IF,。,（一）中间纤维的组装,分为,四个步骤：,两个中间纤维蛋白,单体以相同的方向组成一个双股螺旋的二聚体（角蛋白为异二聚体）；,两个二聚体以相反的方向组装成四聚体；,四聚体首尾相连组装成原纤维；,八根原纤维形成中间纤维，最后形成的中间纤维在横切面上共有,32,条多肽。,备注：由于二聚体反向平行排列呈四聚体，因而在四聚体以及由其形成的高级结构的中等纤维均,没有,极性。,组装,（二）中间纤维的动态调节,细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不象微丝和微管那样存在蛋白库。再者中间纤维的装配与温度和蛋白浓度无关，不需要,ATP,或,GTP,。,四、中间纤维的功能,(,一,),具有,支持作用：在细胞内形成一个完整的网状骨架系统,（二）提供细胞机械强度,作用：,比,微管、微丝更耐剪切力，变形时不断裂,。,（三）中等纤维在细胞内的运输作用,（四）中等纤维的信息传递作用,（五）在相邻细胞、细胞与基膜之间形成连接结构,（六）参与细胞的分化,（七）维持细胞核膜稳定，与,DNA,的复制有关,Keratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes,胞质骨架三种组分的比较,微丝,微管,中间纤维,单体,肌动蛋白,、,微管蛋白,杆状蛋白,结合核苷酸,ATP,GTP,无,纤维直径,7nm,25nm,10nm,结构,双链螺旋,13,根源纤丝组成空心,管状纤维,8,个,4,聚体或,4,个,8,聚体组成的空心管状纤维,极性,有,有,无,组织特异性,无,无,有,蛋白库,有,有,无,踏车形为,有,有,无,动力结合蛋白,肌球蛋白,动力蛋白，驱动蛋白,无,特异性药物,细胞松驰素,鬼笔环肽,秋水仙素，长春花碱，,紫杉酚,微管与细胞的运动,1,微丝与细胞的运动,2,细胞运动的调节机制,3,第四节 细胞的运动,细胞运动（,cell motility,）是生命进化的最重要成果之一。,原始的细胞可能不能主动运动，它们漂浮在液体环境中，代谢物靠扩散作用在细胞内分布。,但是随着细胞体积的增大以及功能的越来越复杂，逐渐形成了细胞的运动器，使细胞能够转移到更适合其生长的地点。,一、微管与细胞的运动,鞭毛和纤毛的运动,1.,纤毛和鞭毛的结构,就一个细胞而论，纤毛短而多，而鞭毛则长而少。纤毛和鞭毛都是以微管为主要成分构成的，并且有特殊的结构形式。鞭毛和纤毛均由基体和鞭杆两部分构成，鞭秆中的微管为,9+2,结构，即由,9,个二联微管和一对中央微管构成。,鞭毛轴丝结构,2.,纤毛和鞭毛的运动机理,纤毛和鞭毛的摆动是通过,A,管动位蛋白臂水解,ATP,释放能量，促使动位蛋白沿相邻的,B,管朝,(,一,),端走动。从而引起二联管之间相互滑动而出现的。,鞭毛的摆动,二、微丝与细胞的运动,（一）肌肉的收缩,1.,肌肉的组成,肌小节,（,1,）,肌球蛋白,（,myosin,）,目前已知的有,15,种类型,（,myosin I-XV,）。,myosin II,（,2,）原肌球蛋白,（,3,）,肌钙蛋白,细肌丝的组成,2.,肌肉收缩机理,肌细胞上的动作电位引起肌质网,Ca,2+,电位门通道开启，肌浆中,Ca,2+,浓度升高，肌钙蛋白与,Ca,2+,结合，引发原肌球蛋白构象改变，暴露出肌动蛋白与肌球蛋白的结合位点。肌动蛋白通过结合与水解,ATP,、不断发生周期性的构象改变、引起粗肌丝和细肌丝的相对滑动。,肌动蛋白的工作原理可概括如下：,肌球蛋白结合,ATP,，引起头部与肌动蛋白纤维分离。,ATP,水解，引起头部与肌动蛋白弱结合。,Pi,释放，头部与肌动蛋白强结合，头部向,M,线方向弯曲（微丝的负极），引起细肌丝向,M,线移动。,ADP,释放,ATP,结合上去，头部与肌动蛋白纤维分离。,（,二）细胞的变形运动,分为四步：,伸展 黏附移位 去黏附,三、细胞运动的调节机制,（,一）,G,蛋白的作用,（二）组胞外分子的趋化作用,（三）,Ca,2+,梯度,（四）影响细胞骨架与运动的药物,第五节,细胞骨架与疾病,一细胞骨架与肿瘤,（一）细胞骨架在肿瘤细胞中的变化：,恶性肿瘤细胞的细胞骨架被破坏,微管减少甚至缺如。,肌动蛋白小体的出现,高转移表型,（二）微管和微丝与肿瘤化疗,长春新碱、秋水仙素（与纺锤体微管蛋白结合）,抑制细胞增殖,（三）中间纤维与肿瘤诊断：,1.,不同类型的中间纤维严格分布在不同类型的细胞中，,用于区分上皮细胞、肌细胞、间质细胞、胶质,细胞,、,神经细胞。,2,细胞出现转化时仍保持原来细胞的特征性中间纤维,3,具有与原来组织相关的特异性抗原,4,用于区分肿瘤细胞的类型及来源,二细胞骨架蛋白与神经系统疾病,阿尔茨海默氏病,大量损伤的神经元纤维（微管蛋白聚集缺陷,信号传递紊乱）,三,细胞骨架与遗传性疾病,神经元是一种具有特别形状的细胞，其轴突可长达数米。由于核糖体只存在于神经元的胞体和树突中，因此，在胞体中合成的蛋白质、神经递质、小分子物质以及线粒体等膜性结构都必须沿轴突运输到神经末梢；同理，一些物质也要运回,胞体。,研究发现阿尔茨海默氏病,(AD),患者大脑新皮层和海马中突触丧失，突触丧失中断了脑内很多功能通路中的联系。而,AD,的神经元中微管是缺乏的或是扭曲变形的。,Cytoskelton,and disease of nerve system: Alzheimer,s diseases,Cytoskelton,and disease of nerve system: Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS,肌萎缩性脊髓侧索硬化,Cytoskelton,and disease of nerve system: Huntington Disease,，,HD,Cytoskeleton and Hereditary Diseases,Epidermolysis,bullosa,simplex,Wiskott,Aldrich,syndrome,WAS,Immotile cilia syndrome,微管动力蛋白的改变与纤毛不动综合症,动力蛋白臂缺乏可引起严重的纤毛和鞭毛运动性疾病，即纤毛不动综合症,（,Kartagener,），,又称支气管扩张一鼻窦炎一内脏转位综合征，全内脏转位支气管扩张一鼻窦病变三联综合征，右位心支气管扩张鼻窦异常综合征。该病原发性纤毛活动障碍，纤毛无活动综合征和家族性支气管扩张等。,Summary of Chapter Six,The ability of,eucaryotic,cells to adopt a variety of shapes and to carry out coordinated and directed movements depend on the,cytoskeleton, a complex network of protein filaments that extends throughout the cytoplasm. It is directly responsible for the crawling of cells, muscle contraction et al; it also provides the machinery for actively moving organelles from one place to another in the cytoplasm,. Its diverse activities depend on just three principal types of protein filaments: actin filaments,micortubules,and intermediate filaments.,Actin is the most,abundent,（丰富）,protien,in many,eycaryotic,cells, often constituting 5% or more of the total cell protein.,While actin is distributed throughout the cytoplasm, most animal cells possess an especially dense network of actin filaments and associated proteins just beneath the PM. This network constitutes the,cell cortex,which gives mechanical strength to the surface of the cell and enables the cell to change its shape and to move.,Both actin and tubulin,（,微管蛋白,）,are major proteins in nearly all,eucaryotic,cells. However, tubulin is generally present in small amounts. Since a microtubule has a greater diameter than an actin filament, a mass of about 10 times more tubulin than actin is required to make the same length of polymer. Consequently, the total length of the actin filaments in a cell is at least 30 times greater than the total length of the microtubules, -reflecting a fundamental difference in the organization and function of these two cytoskeletal polymers.,Most of microtubules in animal cells grow from the centrosome, which acts as a microtubule-organizing center. The transport of organelles in the cytoplasm is often guided by microtubules. Beside, microtubules are highly labile structures that are sensitive to specific antimitotic drugs.,Microtuble-organizing center (MTOC),is a structure found in eukaryotic cells from which microtubles emerge.,It is the site of microtuble mucleation phase.,In animals, the two most important types of MTOCs are the basal bodies and the centrosomes.,Intermediate filaments have an average diameter of about 10 nm and are made of several proteins depend on the cell or tissue type. The proteins differ chemically and in their cellular roles.,Keratins are a family of proteins (40-68 kDa) found in most epithelial cells. The variety of keratins speaks to the variety of functions performed by skin, hair, nails in protection abrasion and desiccation.,Vinmentin (56-58 kDa) filaments are found in cells of mesenchymal origin such as fibroblasts, macrophages and endothelial cells.,3.,Desmin,(53-55,kDa,) is found in smooth muscle and,in the Z lines of skeletal and cardiac muscle.,4. Glial,Fibrillary,Acidic Protein (51,kDa,) is only,found in glial cells (astrocytes).,5.,Neurofilaments,are found in most neurons and are,composed of at least three polypeptides (68, 140 and,210,kDa,).,6. Nuclear,Laminins,(65-75,kDa,) are found in the,nuclear lamina of cells.,The Basic feature of IF are:,i.animal cells can survive without,cytoplasmic,IF;,ii.,IFs,provide mechanical support to the cell and its,nucleus;,iii. Form,transcellular,network in epithelia to resist,external force;,iv.,Neurofilaments,protect nerve cells from break by,resisting stresses caused by the motion;,Other functions to be further clarified.,Functions of Intermediate,filaments,forming an intergrated skeleton system,proiding mechaniscal support,involving the cell junction,transduction of signals and transport of substances,stabilizing nuclear envelope,participating in cell differentiation,复 习,细胞骨架是细胞质中存在的蛋白纤维网架结构。真核细胞的细胞骨架包括微丝、微管和中间纤维。,微丝是由肌动蛋白组成的直径约,7nm,的骨架纤维。主要分布在细胞质膜的内侧，与细胞中许多重要的功能活动有关。,微管是由微管蛋白装配而成的中空圆柱状结构，外径约,25nm,。存在于所有真核细胞中，主要分布在细胞核周围，并呈放射状向胞质四周扩散。,中间纤维直径介于微丝和微管之间，约为,10nm,，。中间纤维是一种坚韧、耐久的蛋白纤维。与微丝和微管相比，它更为稳定。中间纤维的分布具有严格组织特异性，可用于临床诊断肿瘤细胞来源。,三种细胞骨架成分的结构和功能各异，但三者之间存在着密切联系，可在细胞质内形成相对稳定的动态系统，几乎参与细胞内的一切生命活动。,