2024年高中生物竞赛课件补充资料细胞骨架

细胞骨架 定义 狭义：指真核细胞中的蛋白纤维网架体系（微管、微丝、中间纤维组成）。 广义：细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和胞外基质所形成的网络体系。 作用 维持细胞形态，锚定并支撑细胞器、参与许多重要的生命活动。如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离；在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成…… 1 一、微管 微管是外径24-26nm，内径15nm的中空 管状结构，微管壁由13条原丝围成，每根 原丝由微管蛋白αβ异二聚体首尾相接而成。 三种存在形式: 单管：分散于细胞质中或成束，不稳定 。 二联管：主要分布于纤毛和鞭毛中。 三联管：主要分布于中心粒和纤毛的基体中。 化学组成：微管蛋白（占微管总蛋白的80-95%）、微管结合蛋白（占微管总蛋白的10-15%）、微管蛋白结合蛋白 2 微管蛋白：α-微管蛋白、β-微管蛋白 微管结合蛋白：tau蛋白、MAP1、MAP2、MAP4 3 微管特性：自我装配、微管组织中心、极性、动态不稳定性 1.自我装配 (1)体外装配条件：微管蛋白浓度— 1mg/ml；最适PH=6.9；温度37°C装配，0°C解聚；Mg2+必须，Ca2+尽可能除去；需要GTP供能。 (2)体内装配：具有严格时空性。 稳定微管：纤毛、鞭毛；不稳定微管：纺锤体 “踏车”现象:在一定条件下，微管的一端发生装配，使微管不断延长，而在另一端发生解聚而使微管缩短。 - + 4 2.微管组织中心 微管的装配总是先由一定区域开始的，该区域为微管组织中心。微管的负端附在微管组织中心γ -TuRC上受到保护，微管的延长和缩短变化发生在正端。 所有动物细胞中，中心体是主要的微管组织中心。 真正起微管组织中心作用的可能是位于中心粒周围的一些蛋白质成分。 3.极性 结构有极性：微管两端结构不同，β微管蛋白所处的一端为正极(+)，以装配为主；α微管蛋白所处的一端为负极(-)，以解离为主。 生长有极性：微管组织中心处为负极，背向微管组织中心处为正极。 生长端为+，起始端为-。 5 微管的特异性药物 1.抑制微管组装药物：秋水仙素、秋水仙胺、鬼臼素、长春花碱等。 秋水仙素结合的微管蛋白可加合到微管上，但阻止其他微管蛋白单体继续添加，从而破坏纺锤体结构。 2.稳定微管的药物：紫杉醇、重水。 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。 功能：支持和维持细胞的形态、维持胞内膜性细胞器的空间定位分布、细胞内运输、细胞运动、纺锤体与染色体运动、植物细胞壁形成、纤毛和鞭毛运动 6 微管的细胞内运输 涉及两大类马达蛋白，均需ATP供能。 驱动蛋白：向微管正极运输小泡； 动力蛋白：在细胞分裂中推动染色体的分离、驱动鞭毛的运动，向微管负极运输小泡。 7 纤毛本体的轴丝——“9+2型” 纤毛、鞭毛的基体——“9+0型” 8 二、微丝（肌动蛋白纤维） 由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，直径约7nm。 - 成核期:限速步骤，三聚体种子 延长期:种子两端延长，延长快的为正极 平衡期:肌动蛋白掺入微丝的速度与从微丝上解离的速度达到平衡，微丝长度基本不变， 并仍进行聚合与解聚活动。 微丝 肌动蛋白 - + “踏车”现象：肌动蛋白在+端添加，而从-端分离 9 微丝的特异性药物 1.抑制微丝组装药物：细胞松弛素 可切断微丝纤维，并结合在微丝正端，抑制肌动蛋白加合到微丝纤维上，特异性的破坏微丝功能。 2.稳定微管的药物：鬼笔环肽 与微丝能够特异性的结合，使微丝纤维稳定而抑制其解聚。 功能：维持细胞形态、胞质环流、变形运动、支持微绒毛、形成应力纤维、胞质分裂、 肌肉收缩 10 肌细胞的收缩活动 肌原纤维包括粗肌丝和细肌丝。 肌肉收缩的基本单位是肌小节。 肌小节是相邻两Z线间的单位。 A带(暗带)：为粗肌丝所在。 H区：A带中央色浅部份，此处只有粗肌丝。 I带(明带)：只含细肌丝部分。 Z线：细肌丝一端游离，一端附于Z线 。 粗肌丝：肌球蛋白 细肌丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白 11 12 三、中间纤维 直径10nm中空管状丝，是细胞骨架中最复杂的，种类多，有组织特异性，是最稳定的、最坚韧的骨架成分，赋予细胞强大的机械强度。中间丝的组装不需要ATP、GTP。 角蛋白丝：上皮细胞及衍生物中 波形蛋白丝：间质细胞和中胚层来源的细胞、体外 培养的细胞 结蛋白丝：肌肉细胞 神经蛋白丝：神经元 神经胶质蛋白丝：神经胶质细胞，星形细胞 核纤层蛋白丝：真核细胞核纤层 13 功能 1.中间纤维在细胞内形成一个完整的网状骨架系统。 外与细胞膜、细胞外基质直接联系、内与核膜、核基质联系，对维持细胞质的整体结构，特别是核的定位有关。 2.参与细胞连接，增强细胞