第二节-微管及其功能.ppt

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1、第二节微管及其功能生技31103许瑶一、微管的结构组成与极性二、微管的组装和去组装三、微管组织中心四、微管的动力学性质五、微管结合蛋白对微管网络结构的调节六、微管对细胞结构的组织作用七、细胞内依赖于微管的物质运输八、纤毛和鞭毛的结构与功能九、纺锤体和染色体运动一、微管的结构组成与极性1、微管由微管蛋白亚基组装而成。每个微管蛋白亚基都是由2个非常相似的球状蛋白（α微管蛋白和β微管蛋白结合而成的导二聚体，这种αβ-微管蛋白二聚体是细胞质内游离态微管蛋白的主要存在形式，也是微管组装的基本结构单位（P280，LR2，W1）。α微管蛋白含450个氨基酸残基，β微管蛋白含455个氨基酸

2、残基。两者均含有酸性C端序列（P281，L4，W3）。2、从低等的单细胞真核生物到高等哺乳动物，微管蛋白在生物进化过程可能是最稳定的蛋白分子之一（P281，L7，W1）。3、微管管壁是由αβ-微管蛋白二聚体纵向排列而成的原纤丝构成，13根原纤丝合拢后构成微管的管壁（P328，LR11，W1）。4、每一根原纤丝，它们在微管的某一端都是α-微管蛋白，而在另一端都是β-微管蛋白。人们通常将组装较快的一端（β-微管蛋白端）称为正极，而另一端（α-微管蛋白端）为负极（P282，L9，WR8）。5、比结构上看，细胞内的微管有3种类型，它们是单管（细胞质微管和纺锤体微管）、二联管（纤毛或

3、鞭毛的轴丝微管），三联管（中心粒或基体的微管）（P282，LR6，W17）。1313+1013+10+10二、微管的组装和去组装微管的体外组装与踏车行为作用于微管的特异性药物微管在体外的组装过程可分为成核和延伸两个阶段。①一些微管蛋白（α微管蛋白和β微管蛋白）二聚体（①αβ二聚体）首先纵向聚合形成短的丝状结构（②原纤维），即所谓的成核反应②然后通过两端以及侧面增加二聚体而扩展成片状，当片状聚合物加宽到大致13根原纤丝时，即合拢成为一段微管（③微管）。新的微管蛋白二聚体不断地组装到这段微管的两端，使之延长通常持有α微管蛋白的负极端组装较慢，而持有β微管蛋白的正极端组装较快。微

4、管的组装同样与其底物（携带GDPαβ二聚体）的浓度有关（微管两端具GTP帽，微管将继续装配，具GDP帽则解聚）当一端组装的速度和另一端解聚的速度相同时，微管的长度保持稳定，即所谓的踏车行为细胞内微管的组装和去组装在时间和空间上是高度有序的细胞内的微管组装通常都起源于某一特殊位点，如间期、G0期细胞内的微管以及有丝分裂时的纺锤体微管大都起源于中心体，纤毛和鞭毛内部的微管起源于基体。间期细胞：细胞质微管与微管亚蛋白库处于相对平衡状态；分裂期：胞质微管装配和去装配动态受细胞周期控，前期：胞质微管网络中的微管去组装，游离的微管蛋白亚单位装配为纺锤体；末期：发生逆向转变作用于微管的特

5、异性药物1、一此药物如秋水仙素和紫杉醇等可以影响细胞内微管的组装和去组装。①秋水仙素，它阻断微管蛋白装配成微管；②紫杉酚能促进微管装配，并使已形成的微管稳定。2、微管组装和去组装的动态行为还与温度有关。温度高于20℃时微管蛋白亚基可以组装成微管，而当温度较低时微管会发生去组装，但冷稳定微管不会去组装。三、微管组织中心（一）中心体（二）基体和其他微管组织中心中心体1、在活细胞中，能够起始微管的成核作用，并使之延伸的细胞结构称为微管组织中心（microtubuleorganizingcenter,MTOC），除中心体以外，细胞内起微管组织中心作用的类似结构还有位于纤毛和鞭毛基部

6、的基体等细胞器。2、动物细胞的间期微管通常都是从中心体开始生长。中心体含有一对桶状的中心粒，彼此垂直分布，外面被无定形的中心粒外周物质所包围。3、每个中心粒含有9组等间三联体微管（13根原纤丝的微管A，10根原纤丝的微管B，10根原纤丝的微管C）。4、微管并不起源于中心粒，而是在中心粒外周物质区域成核。基体和其他微管组织中心1、鞭毛和纤毛内部的微管起源于其基体的结构。基体在结构上与中心粒基本一致，其壁由9组三联体微管构成，微管A完全微管，微管B和C为不完全微管。2、中心粒体基体都具有自我复制的性质，新的中心粒是由原来的中心粒在S期复制而来。微管的动力学性质细胞处于生长状态时

7、，微管的组装与去组装也并不是同步进行的，往往可以观察到一部分微管正在组装，而另一部分的微管却处在解聚过程中。有时整根微管解聚后又从中心体的同一个微管蛋白的环状模板上从新组装。甚至在同一根微管的末端，其组装和去组装可以反复进行。以上微管所表现的这种动力学不稳定性通常发生在正极或中心体远端五、微管结合蛋白对微管网络结构的调节始终伴随着微管的组装和去组装而存在的这类蛋白称之为身微管结合蛋白（microtubule-associatedprotein,MAP）。主要有①tau蛋白（神经轴突中，具有热稳定性）、②MAP1（对