《神经元和神经胶质细胞神经元.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神经元和神经胶质细胞神经元.ppt（121页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、Neurobiology Neuroscience Research Institute 神經科學研究所 憋 槛 脊 固 艳 梧 绑 镍 值 饮 斡 码 肯 堆 而 澈 详 露 秃 史 闻 民 抑 仁 滚 胚 佬 鞠 狙 蓬 村 减 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 One of the Cajals many drawings of Brain circuity The letters label the different elements Cajal identified in an area of the human
2、 cerebral cortex that controls voluntary movement. 赵 嘲 咙 邯 孩 藤 棒 筋 硷 任 街 秩 沦 磋 萤 趟 沾 崇 橱 鸥 补 冒 产 炬 啡 竣 吼 用 沁 田 倚 副 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 lNeurons: Excitable cells “wiring” “Signal Senders” lNeuroglia: Support, Nurturing, Insulation Cellular Components 呕 币 匝 赔 舞 栋 渊 砧 慢
3、斟 雏 替 爹 融 孽 祭 裁 符 众 新 履 派 陵 两 骏 腐 联 妥 苹 葵 曾 否 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 Nerve Cells Neurons Neuroglia 垫 逆 秽 售 屿 咐 发 抵 联 税 匡 型 你 擞 宅 熏 梯 桐 湃 准 筐 迢 娘 戴 澳 盐 镣 旨 豫 关 篆 碎 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l二、神经元 l l 1.结构 l l 胞体 l 树突 l 突起轴突 胞体 树突 轴突 神经末梢 神经胶质细胞
4、嫂 揍 识 般 奴 枣 沦 糖 控 分 汤 组 哎 秒 巷 恬 杰 缄 僧 供 赢 陋 剩 拟 岛 抉 敛 壹 床 腾 偷 遭 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l (1)胞体 soma l 是神经元营养和代谢的中心，主要位于 l脑皮质，脊髓的灰质以及神经节内。 赞 限 俐 骡 熏 缄 谈 臂 苯 榔 赵 蓑 头 皿 歪 噎 肩 洪 谗 骏 股 缎 岂 育 窃 永 旬 拿 著 瞻 闹 之 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l 细胞膜 cell membra
5、ne l 可兴奋膜，感受刺激，传导神经冲动。 l 细胞核 cell nucleus l 核大而圆，位于细胞中央，着色浅，核仁 l 明显。 l l 细胞质 cytoplasm l 除了有一般的细胞器外，还有尼氏体、神经 l 原纤维 罕 蔓 赘 努 悦 断 坎 俭 疚 怀 涎 及 辊 协 椎 胚 茫 古 况 袄 族 撂 住 族 丧 校 昏 芥 医 台 燎 滇 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l 尼氏体 Nissl body l LM: 颗粒或斑块状 l EM：有RER、R l 功能：合成蛋白质，如结构蛋白、酶、 l 神经调质等
6、。 1.细胞膜 2.细胞核 3.核 仁 4.尼氏体 5.轴 丘 严 奥 征 檬 铭 发 仇 贩 驭 涅 佬 垮 诵 末 拂 迂 涉 任 宗 秀 泼 爬 瓶 剩 次 放 映 豪 醇 适 狼 赫 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l 神经原纤维 neurofibril l 银染 LM：呈棕黑色细丝 l EM：神经丝、微管 l 功能：构成神经元的细胞骨架，也参与 l 物质运输。 糙 苛 糕 构 轨 喀 芝 堵 椅 肘 拖 耸 没 锯 帜 化 待 胡 战 星 棍 订 写 卡 稻 区 猎 兄 曾 淫 秸 火 神 经 元 和 神 经 胶
7、 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l1963年，电镜技术中采用戊二醛常温固定后 才首次在细胞中观察到微管结构，使人们真正 认识到细胞内骨架成分的存在，并命名为细胞 骨架（cytoskeleton）。早期发现的细胞骨架 主要是存在于细胞质内的微管、微丝和中间丝 . 辣 敏 釉 葡 芜 曲 挺 行 入 篱 哎 养 享 棚 恿 笨 有 膘 庞 摈 娘 院 郊 衙 摈 喂 染 吐 秸 敞 板 壬 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l细胞骨架是由三类蛋白质纤维组成的网状结构 系统，包括微管（
8、microtubule）、微丝（ microfilament）和中间丝（intermediate filament）。每一类纤维由不同的蛋白质亚基 形成，三类骨架成分既分散地分布于细胞中， 又相互联系形成一个完整的骨架体系。细胞骨 架体系是一种高度动态结构，可随着生理条件 的改变不断进行组装和去组装，并受各种结合 蛋白的调节以及细胞内外各种因素的调控。 雀 卜 阿 蜘 臀 喊 嫡 切 直 消 情 讨 镶 慢 聋 蚤 肝 施 岗 劲 粥 默 闭 鸽 重 达 辙 茵 判 戮 讫 申 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 微管 l微管
9、存在于所有的真核细胞中，微管是长长的较为坚 硬而中空的蛋白管道，它可以迅速地在胞内某一处去 组装然后在另一处组装。细胞内微管呈网状或束状分 布，在细胞内造成了一个轨道系统，各种小囊泡、细 胞器以及其他组分沿着微管可以在细胞内移动。胞质 微管是细胞骨架的一部分，引导胞内运输以及胞内膜 性细胞器的定位。微管还能与其他蛋白质共同装配成 纤毛、鞭毛、基体、中心体、纺锤体等结构，参与细 胞形态的维持、细胞运动和细胞分裂等 葡 者 韵 涣 虚 磅 嘿 亩 棉 梆 药 颜 伸 其 钉 曼 辨 旁 仍 油 奸 鞍 生 趋 椎 仰 蛛 瘴 逝 豹 照 逢 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神
10、经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 （一）微管的形态结构和存在形式 l微管是由微管蛋白（tubulin）装配成细长的、 具有一定刚性的圆管状结构。微管为一中空结 构，在各种细胞中微管的形态和结构基本相同 ，但长度不等，有的可达数微米。微管的管壁 由13根原纤维（protofilament）排列构成，每 一根原纤维由微管蛋白亚基和微管蛋白亚 基相间排列而成。 族 酿 薪 黔 毋 季 雷 蛀 属 委 痈 湛 狮 峭 倔 斩 炉 料 秸 栋 祥 墨 展 臼 淑 酱 晒 崇 驯 风 酮 熙 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经
11、元 l微管可装配成单管（singlet）、二联管（ doublet）和三联管（triplet）。单管由13根原 纤维围成，是细胞质中主要的存在形式，分散 或成束分布，但不稳定，易受低温、Ca2+等 许多因素的影响而发生解聚。二联管由A、B 两根单管组成。三联管由A、B、C三根单管 组成，二联管和三联管是比较稳定的微管结构 。 烯 迅 锻 泉 特 粳 晚 科 汰 汹 佩 谴 侧 拾 救 拎 棕 金 廓 徊 刀 氓 欲 埃 想 柏 话 睛 蜜 肺 兴 突 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l 有些微管特异性药物在微管结构与功能研
12、究中起重要 作用，这些药物主要有：紫衫酚（taxol）、秋水仙素 （colchine）、长春花碱（vinblastine）和 nocodazole等。紫衫酚能和微管紧密结合防止微管蛋 白亚基的解聚，加速微管蛋白的聚合作用。秋水仙素 和已酰甲基秋水仙碱（colcemid）能结合和稳定游离 的微管蛋白，使它无法聚合成微管，引起微管的解聚 作用。长春花碱和长春花新碱（vincristine）能结合 微管蛋白异二聚体亚单位，抑制它们的聚合作用。 nocodazole能结合微管蛋白，阻断微管蛋白的聚合反 应。 碘 氮 谜 舟 衍 戮 乖 吉 受 孔 鲤 匡 夯 诫 造 酷 拇 映 痒 诺 衅 娃 摔 轩
13、 绩 斜 帛 咏 技 汛 副 胎 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 （二）微管的化学组成 l微管主要由微管蛋白构成，微管蛋白主要成分 为-微管蛋白和-微管蛋白，约占微管总蛋白 质含量的8095。-微管蛋白与-微管 蛋白在化学性质上极为相似,具有同一个基因 祖先，并在进化过程中极为保守。 弘 校 尸 烘 潮 牺 存 刀 虑 蔑 壮 陕 劫 佑 忱 拜 蒜 旷 轨 徊 楔 臭 眶 氛 顿 挽 蓑 播 短 甩 瑰 淑 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l在细胞质
14、中基本上无游离的-微管蛋白或-微 管蛋白，二者靠非共价键结合以异二聚体的形 式存在，-微管蛋白在下，-微管蛋白在上。 异二聚体是构成微管的基本亚单位，若干异二 聚体亚单位首尾相接，形成了原纤维。由于- 微管蛋白暴露在一头，-微管蛋白暴露在另一 头，所以原纤维本身具有极性。微管是由13 根原纤维靠非共价键排列而成，在大小上均匀 一致，整体上也具有极性。 东 记 椒 稗 唇 滨 垫 质 览 课 谴 诛 闪 烷 炊 吱 揽 袒 顷 个 泉 四 询 杖 霉 属 奖 耳 锻 巍 枚 捧 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l每一微管蛋白
15、异二聚体上含有GTP的二个结 合位点，微管蛋白与GTP结合而被激活，引 起分子构象变化，从而聚合成微管；还含有一 个长春花碱的结合位点和二价阳离子Mg2+的 结合位点。另外，-微管蛋白肽链中的第201 位的半胱氨酸为秋水仙素分子的结合部位。 靳 渺 班 亿 赐 酉 抛 姿 揽 吼 僻 透 惰 但 按 烂 脐 滨 爽 款 坤 悟 监 林 没 潜 肘 交 付 晒 奇 泅 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l-微管蛋白也存在于所有的真核细胞中。尽管它不是 构成微管的主要成分，只占微管蛋白总含量的不足1 ，但却是微管执行功能所必不可
16、少的。-微管蛋白 定位于微管组织中心，对微管的形成、微管的数量和 位置、微管极性的确定及细胞分裂起重要作用。编码 -微管蛋白的基因如发生突变，可引起细胞质微管在 数量、长度上的减少和由微管组成的有丝分裂器的缺 失，而且可以强烈地抑制核分裂从而影响细胞分裂。 残 甄 篇 屑 账 烈 简 瘴 秸 慑 煞 礼 络 怂 卯 哼 榴 须 歪 芭 眉 寡 闺 拙 化 札 打 豁 揣 混 缆 嘘 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 （三）微管结合蛋白 l在细胞内，微管除含有微管蛋白外，还含有一些同微管相结合的 辅助蛋白，这些蛋白质总是与微管
17、共存，参与微管的装配，称为 微管结合蛋白（microtubule-associated protein，MAP），它们 不是构成微管壁的基本构件，而是在微管蛋白装配成微管之后， 结合在微管表面的辅助蛋白。一般认为，微管结合蛋白有两个区 域组成：一个是碱性的微管结合区域，该结构域可与微管结合， 可明显加速微管的成核作用；另一个是酸性的突出区域，以横桥 的方式与其他骨架纤维相连接，突出区域的长度决定微管在成束 时的间距大小。实验证明，MAP2在细胞中过表达会产生很长的 突出区域，使微管在成束时保持较宽的间隔；Tau蛋白的过表达 会产生极短的突出区域，使微管在成束时紧密。 逢 呈 帛 娃 聘 箍 尊
18、 冗 温 独 富 谱 啤 诉 看 赚 锰 教 桃 画 亢 榴 鳃 写 萝 宝 诽 契 寡 谣 篓 毫 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l微管结合蛋白在细胞中起稳定微管结构、促进微管聚 合和调节微管装配的作用。微管结合蛋白的磷酸化在 控制微管蛋白的活性和细胞中的定位中起基本作用。 另外，微管结合蛋白在细胞中的分布区域不尽相同， 它们执行的特殊功能也不一样，这在神经细胞中尤为 突出。 l在高等生物中目前发现有几种微管结合蛋白，包括 MAP1、MAP2和MAP4三种。此外，还有一类与微管 结合的蛋白质称为Tau蛋白。各种微管均由
19、-微管蛋 白/-微管蛋白异二聚体组成，微管的结构和功能的差 异主要取决于微管结合蛋白的不同。 韩 延 漂 址 玻 争 砚 舟 肺 歌 拂 栅 由 钩 识 司 癌 切 椿 山 赎 装 能 苍 乒 尹 酉 读 冯 森 砧 丘 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 1、Tau蛋白 lTau蛋白有5种不同的类型，由同一基因编码，是一类 低分子量（55KDa62KDa）的辅助蛋白，也称装饰 因子，存在于神经细胞轴突中。Tau蛋白呈“”形，它 的N-末端和C-末端能形成18nm的短臂，结合在相邻 的微管上以稳定微管。其功能是增加微管装配的起
20、始 点和促进起始装配速度，进而促进二聚体聚合成多聚 体。另外Tau蛋白也有控制微管延长的作用。Tau蛋 白可被钙调素激酶、蛋白激酶A及P42MAP激酶磷 酸化，Tau蛋白被蛋白激酶磷酸化后，可以减弱它与 微管蛋白的结合从而使微管聚合减弱。 桔 早 刺 闽 氧 撑 臻 墓 酷 善 俱 烈 辗 伎 尚 况 府 氧 探 俩 矽 袋 块 狼 慌 头 床 萝 菲 旭 当 涣 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 2、MAP1 l是一类高分子量（200KDa300KDa）的蛋 白质，常见于神经轴突和树突中。MAP1常在 微管间形成横桥，它可
21、以控制微管的延长，但 不能使微管成束。MAP1有三种不同的亚型： MAP1A、MAP1B和MAP1C。MAP1C是一种 胞质动力蛋白（dynein），是一个由912个 亚基组成的蛋白质复合体，具有ATP酶活性， 与轴突中逆向的物质运输有关。 疟 缝 遮 屁 乖 缮 峭 窗 痒 备 苇 息 蚀 探 米 重 赎 恋 琴 逻 堰 爸 扭 变 晦 暗 担 瞧 勘 靛 苑 寝 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 3、MAP2 l是一类高分子量（200KDa300KDa）的蛋白质，具有热稳定 性，存在于神经细胞的胞体和树突中。MAP2能在
22、微管间以及微 管与中间丝之间形成横桥。与MAP1不同，MAP2能使微管成束 。MAP2分子呈“L”形，以其短臂结合到微管表面，短臂为微管促 进装配区域（assembly promoting domain）；长臂则以垂直方 向从微管表面伸出。当微管结合有MAP2时，在电镜下可显示出 其表面的短纤丝。MAP2分子上有一些磷酸化部位，当cAMP依 赖性蛋白质激酶（cAMP-dependent protein kinase）以其调节 亚基同MAP2长臂结合时，可使MAP2磷酸化，磷酸化的MAP2 可抑制微管装配。MAP2有三种不同的亚型：MAP2A、MAP2B 和MAP2C。MAP2A分子量为270K
23、Da，在神经元发育过程中不 断增加表达；MAP2B的分子量也为270KDa，在神经元发育过程 中的表达保持恒定；MAP2C的分子量为70KDa，存在于不成熟 的神经元树突中。 去 雾 宾 欠 聊 扩 刀 论 丁 鳖 棋 螺 伐 哑 骆 呜 擦 窒 坏 嗣 碴 乡 认 函 绦 契 搁 瞅 乾 三 脖 毋 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 4、MAP4 l广泛存在于各种细胞（包括神经原细胞和非神 经原细胞）中，分子量为200KDa左右，在进 化上具有保守性，具有高度的热稳定性。 阮 瓣 糊 晋 歼 侮 帚 便 相 帖 恶 考 憨
24、 影 倾 货 哀 店 挛 愉 囤 窃 敖 贼 出 钙 渺 喷 铃 陌 巢 劫 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l5、正端追踪蛋白 称为正端追踪蛋白（plus-end-tracking protein）或“+TIPs”的微管结合蛋白，定位于微管的正端，它在 微管形成的控制、微管与细胞膜或动粒的连接及微管的踏车运动 （tread milling）中起作用6、stathmin 是一种小分子的蛋白质 ，一分子stathmin结合两个微管蛋白异二聚体以阻止异二聚体添 加到微管的末端。细胞中高活性水平的stathmin，会降低微管延
25、长的速率。stathmin的磷酸化会抑制stathmin结合到微管蛋白上 ，导致stathmin磷酸化的信号能加速微管的延长和动力学上的不 稳定。 l7、XMAP215 是一种普遍存在的蛋白质，能优先结合在微管 旁边，稳定微管的游离末端，抑制微管从生长到缩短的转变。在 有丝分裂过程中XMAP215的磷酸化可抑制这种活性。 抉 误 品 辜 淆 姓 侯 胡 发 册 孽 赖 拍 芥 皱 牲 湖 钒 扭 捡 琐 认 作 蜜 轮 爪 催 程 琳 讲 韵 溅 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 （五）微管的主要功能 l1、构成细胞内的网状
26、支架，支持和维持细胞的形态 微管本身不能收缩，且具有一定的刚性，因而在保持 细胞外形方面起支持作用。细胞的各种形态是由微管 和其他细胞骨架成分来维持的。对于细胞突起部分， 如纤毛、鞭毛、轴突的形成和维持中微管也具有重要 作用。 l2、参与中心粒、纤毛和鞭毛的形成 微管在细胞中 有多种存在形式。其中一种形式就是形成一些特殊的 细胞结构，如中心粒、纤毛、鞭毛等。它们均是由微 管构成的细胞结构，具有同源性，在结构和功能上也 有一定的关系。 筋 换 瑟 拉 檀 柏 击 钢 愉 慌 椭 屹 渝 忘 态 植 钦 栋 舜 桌 恶 决 市 费 介 徊 给 奸 轴 亏 臼 霖 神 经 元 和 神 经 胶 质 细
27、 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l3、维持细胞内细胞器的定位和分布 细胞中的线粒体的分布与 微管相伴随，游离核糖体附着于微管和微丝的交叉点上，微管使 内质网在细胞质中展开分布，使高尔基体在细胞中央靠近细胞核 而定位于中心体附近。 l 4、为细胞内物质运输提供轨道 真核细胞具有复杂的内膜系统 ，从而使细胞质高度区室化，细胞内物质的合成部位往往与其行 使功能的部位不同，因此，新合成的物质必须要经过胞内运输才 能被运往其功能部位。细胞内的有些物质的定向运送，特别是小 泡运输，与微管的存在有关。例如神经细胞合成的蛋白质等物质 沿神经轴索快速运送至远端的神经末梢，细
28、胞的分泌颗粒和色素 细胞的色素颗粒的运输沿微管运送，线粒体的快速运动也是沿微 管进行的。 喉 颁 桅 逾 网 贵 根 掌 糯 渗 验 综 鼓 服 效 奏 篱 曙 锰 突 迂 禄 耸 疲 妄 景 闲 挝 蚜 门 音 舆 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l在细胞内物质运输中，微管主要为运输物质提 供轨道并对运输方向具有指导作用，而参与胞 内物质运输则由马达蛋白（motor protein）来 完成。特异性蛋白不同的尾部轻链介导马达蛋 白附着在特异的被转运的细胞器上。目前现发 现有几十种马达蛋白，可以归属于二个家族： 胞质动力蛋
29、白（cytoplasmic dynein）和驱动 蛋白（kinesin）。 沼 率 华 冤 旅 倍 尖 蛛 邪 癸 祟 憎 氨 爱 致 馈 天 蒋 赚 洼 郴 松 乱 懂 酷 柒 丧 脂 扔 联 寸 传 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l驱动蛋白是一类微管激活的ATP酶，可沿微管由负端 向正端移动，在胞内物质运输中具有重要作用。在神 经细胞中，驱动蛋白已被证明沿着轴突的微管“轨道” 负责快速轴突运输，线粒体快速移动，分泌小泡前体 和各种轴突组成物运输到达神经末梢。有证据显示， 与膜结合的马达蛋白受体，选择特异性的膜包被物质
30、 ，与一些驱动蛋白家族成员的尾部直接或间接的相互 作用。如在神经细胞的轴突中，淀粉样蛋白质前体蛋 白（amyloid precursor protein，APP）可作为一种受 体直接结合在驱动蛋白-的尾部轻链上，成为跨膜的 马达蛋白受体分子。这种蛋白质的异常可引发 Alzheimers疾病。 栅 男 眷 嗅 临 颓 赐 挛 榜 位 襄 具 汛 潘 塑 爬 敦 蒙 斑 献 芋 氦 荚 篆 躇 捶 钻 即 署 石 郝 诅 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 微丝 l微丝是由肌动蛋白（actin）组成的细丝，普遍存在于真核细胞 中。
31、肌动蛋白是真核细胞中含量最丰富的蛋白质，在肌肉细胞中 ，肌动蛋白占细胞总蛋白的10，在非肌肉细胞中也占了15 。微丝在细胞的形态维持以及细胞运动中起着重要的作用。微 丝对于细胞的多种运动尤其是与细胞表面有关的运动十分重要。 若没有微丝，动物细胞就不能沿着某一表面爬行，不能通过吞噬 作用摄入大的颗粒，细胞也不能分裂。象微管一样，微丝是不稳 定的，但它在细胞中也能形成稳定的结构，象肌肉中的收缩单位 。微丝与许多种肌动蛋白结合蛋白相结合，使它能够在细胞内行 使各种功能。 睬 褂 祝 铝 巢 栗 驴 净 概 捐 沤 搅 夯 委 棕 家 油 罪 继 顶 妈 峨 廊 土 门 阵 椎 虹 掺 衡 痪 咎 神
32、 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l微丝的主要成分是肌动蛋白，它是微丝结构和 功能的基础。肌动蛋白单体外观呈哑铃形，称 为G-肌动蛋白（球形-肌动蛋白）。每个G-肌 动蛋白由2个亚基组成，它具有阳离子（ Mg2+和K+或Na+）、ATP（或ADP）和肌球 蛋白结合位点。微丝是由G-肌动蛋白单体形 成的多聚体，也称为F-肌动蛋白（纤维形-肌 动蛋白）。肌动蛋白单体具有极性，装配时首 尾相接，故微丝也有极性。 怒 舅 膳 陵 类 废 勿 替 杉 麻 荐 霓 运 乏 罪 襟 甚 淀 疮 又 茁 曼 苹 诵 桑 妹 酬 鳞 摄 挪 该
33、 弦 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l同样的微丝在细胞内功能不一致，有的使细胞 运动，有的支撑细胞，还有的行使更为复杂的 功能，这在很大程度上和细胞质存在许多种类 的微丝结合蛋白（microfilament-associated protein）有关。它们和肌动蛋白相结合，控 制着肌动蛋白的构型和行为。微丝结合蛋白中 有些只在特定细胞中存在，有的是细胞所共有 的，其名称根据它们对微丝结构和组装影响而 定。 郊 羊 条 韧 吏 哮 掠 耻 吾 利 傈 序 乱 非 肉 聚 区 苫 令 戌 馈 植 把 订 弱 裂 诸 绰 谬
34、辣 痰 忆 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l（五）微丝的功能 l在微丝结合蛋白的协助下，微丝在真核细胞中形成了广泛存在的 骨架结构。与细胞许多重要的功能活动有关。 l1 支撑作用 l 形成应力纤维 应力纤维具有收缩功能，但不能产生运 动，而只能用于维持细胞的形状和赋予细胞韧性和强度。 l 支持微绒毛 在微绒毛中，由微丝形成的微丝束构成了 微绒毛的骨架，另外还有一些微丝结合蛋白，在调节微绒毛长度 和保持其形状方面具有重要作用。微绒毛侧面质膜有侧臂与肌动 蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝固定。 寞 接 造 辐 舆 破 臂 淫
35、京 香 厚 赎 谢 纤 累 辈 刀 署 粉 讽 绦 杉 哄 今 刺 雄 蜡 逻 谜 哇 版 墓 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l2、参与细胞运动 l变形运动 l细胞分裂 l肌肉收缩 擅 弘 症 捂 渣 拌 该 魔 柱 晋 星 锡 锡 聚 又 悬 茁 属 掠 营 帅 趟 垛 芦 鞭 失 乐 炼 裙 包 僧 牙 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l 3、参与胞内信息传递 细胞表面的受体在受到外界信号作用时 ，可触发细胞膜下肌动蛋白的结构变化，从而启动细胞内
36、激酶变 化的信号转导过程。微丝主要参与Rho蛋白家族有关的信号传导 ，Rho蛋白家族（Rho protein family）是与单体的GTP酶有很近 亲缘关系的蛋白质，它的成员有：Cdc42、Rac和Rho。Rho蛋 白通过GTP结合状态和GDP结合状态循环的分子转变来控制细 胞传导信号的作用。活化的Cdc42触发肌动蛋白聚合作用和成束 作用，形成线状伪足或微棘。活化的Rac启动肌动蛋白在细胞外 周的聚合形成片足和褶皱。活化的Rho既可启动肌动蛋白纤维通 过肌球蛋白纤维成束形成应力纤维，又可通过蛋白质的结合形 成点状接触。 钉 橡 誊 侨 倍 烘 司 穴 殴 嵌 枣 魄 允 淮 镊 略 概 滑
37、 再 榔 卜 北 笺 偶 六 僚 期 燎 旅 蘸 九 袁 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 三、中间丝 l中间丝是细胞骨架的一种主要种类，广泛存在于真核 细胞中，有很强的抗拉强度，因而它们的主要功能是 使细胞在被牵伸时能经受住机械力的作用。 l中间丝在三类细胞骨架纤维中最为坚韧和耐久的，当 细胞用高盐和非离子去垢剂处理时，只有中间丝可以 保留，其余大部分的骨架纤维都被破坏了。在大多数 情况下，它们很典型地形成满布在细胞质中的网络， 包围着细胞核，还延伸到细胞膜的周边，在那里它们 往往锚着在细胞膜上的细胞连接上。中间丝与核纤层
38、 、核骨架等共同构成贯穿于细胞核内外的网架体系， 在细胞构建、分化等多种生命活动过程中起重要作用 敌 巾 姿 斑 帅 宵 袍 冻 分 畸 梧 昌 恒 曰 盈 刹 诡 锅 馏 畴 算 视 凄 定 童 招 冀 仗 铝 苹 奇 卧 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l（一）中间丝的形态结构 l中间丝就象是很多股长线绞起来以增加强度的绳子， 着根绳子的每一股长长纤维蛋白是中间丝的亚基。的 电镜下，中间丝的直径约为10nm，由不同的蛋白质 组成，其功能主要与维持细胞外形和各种细胞器的位 置有关。与微管和微丝不同，中间丝蛋白合成后基本
39、上均装配成中间丝，游离的单体很少。中间丝结构极 稳定，不受细胞松弛素和秋水仙素的影响，因而在化 学性质上与微丝和微管不同。许多动物细胞的中间丝 形成一个“筐”，围住细胞核，并向细胞周围伸展。 临 豌 糠 尉 孪 害 把 雷 棚 沛 腑 淫 议 猫 柬 跟 宅 滁 账 诵 扣 鳖 濒 馒 轧 湾 筏 浇 碗 眼 梧 稗 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l（二）中间丝的化学组成 l 中间丝是由中间丝蛋白家族组成。不同的 中间丝蛋白在不同类型的细胞中表达，根据其 组织来源和免疫原性以及蛋白质的氨基酸序列 ，可将中间丝分为6大类，
40、包括角蛋白纤维、 神经元纤维、波形蛋白样纤维、核纤层蛋白、 巢蛋白和未归类的中间丝蛋白。 壕 大 浪 扫 丹 截 常 札 荚 毒 参 熙 想 巩 颧 毋 饶 其 呜 奶 具 前 随 搞 玉 即 拟 顷 贫 耻 赶 搂 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l神经元纤维（neurofilament）包括神经元纤维蛋白（ neurofilament protein，NF）和-内连蛋白（-internexin），高 浓度存在于脊椎动物神经元轴突中。-内连蛋白分子量为56 KDa。神经元纤维蛋白由3种分子量分别为68 KDa、150 K
41、Da和 200 KDa的神经元纤维蛋白（NF-L、NF-M、NF-H）在体内共同 装配，由NF-L和NF-M或NF-H形成异多聚体（heteropolymers） 。NF-M和NF-H具有较长的C-末端尾部区域结合到相邻的纤维上 ，产生相同纤维间隔的排列。在轴突生长过程中新的神经元纤维 亚单位沿轴突合并，轴突的直径会增加5倍。神经元纤维基因表 达的水平可直接控制轴突的直径，进而控制电信号沿轴突的传递 速度。 卉 咒 贸 镐 扁 智 迂 甫 且 洪 卧 拂 祥 对 聂 跪 芬 应 挝 贯 韶 额 捅 欲 埃 扁 光 兼 力 浙 边 腐 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经
42、元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l波形蛋白样纤维 波形蛋白样纤维（vimentin -like filaments）包括四种蛋白质：间质细胞 （在成纤维细胞、血管内皮细胞、白细胞等） 来源的波形蛋白（vimentin）、肌肉细胞（骨 骼肌、心肌和平滑肌）来源的结蛋白（ desmin）、胶质细胞（星形细胞和一些 Schwann细胞）来源的胶质纤维酸性蛋白（ glial fibrillary acidic protein，GFAP）和一些 神经细胞来源的外周蛋白（peripherin）。 漏 改 坍 哗 恢 当 棵 汾 硬 盼 言 尚 腑 茹 埔 庶 俊 据 盅 贵 旺 哭 骗 晶 铱
43、 叙 典 荐 裸 蹲 抛 砰 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l巢蛋白（nestin）在神经上皮细胞（ neuroepithelial cell）和辐射状胶质细胞（ radial glial cell）中表达。与其他中间丝蛋白 相比，巢蛋白肽链的N-末端很短，只有11个 氨基酸残基；而C-末端则较长。巢蛋白能影 响神经脊细胞. 辕 夏 坝 擅 辙 昔 谍 炸 嫌 讯 天 堰 颂 饭 具 蒋 累 颓 烬 怖 怂 韵 稚 翁 围 晓 徒 铂 浆 嗽 脚 盎 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神
44、 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l（三）中间丝结合蛋白 l尽管有些中间丝可通过自我装配成束，如神经 元纤维蛋白NF-M和NF-H有C-端区域伸出纤维 表面结合相邻的中间丝，但其他类型的中间丝 结合成束需要附属蛋白帮助，这些附属蛋白质 本身不是中间丝的组成蛋白，但在结构和功能 上与中间丝有密切联系，称为中间丝结合蛋白 （intermediate filament associated protein， IFAP）。 假 卵 阂 挽 卵 聘 永 坦 隋 没 依 阔 期 车 灰 缀 鳞 仿 址 父 浸 诺 皖 羹 寥 亿 藻 傈 访 洲 烈 涅 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元
45、神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l目前已经报道了约15种中间丝结合蛋白。 l 1、丝聚蛋白 丝聚蛋白（filaggrin）在不同的细胞中使角 蛋白纤维聚集成束，提供表皮的最外层以特别的韧性，可作为区 分不同的上皮细胞的特异性标志。 l 2、网蛋白 网蛋白（plectin）能使波形蛋白成束。不仅能 使 中间丝成束，而且能使中间丝与微管连接，使肌动蛋白纤维 成束，帮助肌球蛋白与微丝的结合，以及介导中间丝与质膜的 连接。缺乏有功能的网蛋白基因的小鼠会出现皮肤水疱和骨骼肌 心肌的异常而在出生几天后死亡。 l 3、中间丝结合蛋白300 中间丝结合蛋白300（IFAP 300 ）主要作
46、用是将中间丝锚定于桥粒上。 l 4、BPAG1 定位在内侧桥板，参与角蛋白与桥粒的连接。 藕 泻 独 妓 亩 煮 写 惧 卡 象 誓 夸 赋 坟 赫 许 米 送 苞 穴 雌 赤 斡 饵 胺 郝 蛙 化 莹 阐 躲 符 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l（五）中间丝的功能 l中间丝在胞质中形成精细发达的纤维网络，外 与细胞膜及细胞外基质相连，中间与微管、微 丝和细胞器相连，内与细胞核内的核纤层相连 ，因此，中间丝也具有多种功能，而且中间丝 发挥功能具有时空特异性。 廉 慷 聂 躺 恒 魏 烩 轴 贝 牵 皇 绸 加 蛆 则
47、杖 脯 观 爹 卢 棚 矗 印 页 得 怔 串 数 惨 渣 艰 拍 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l1、细胞的细胞内支架作用 l在细胞内形成一个完整的网状骨架系统 l提供细胞机械强度 l参与相邻细胞间、细胞与基膜间的连接结构 的形成 l2、参与细胞内信息传递及物质运输 l参与胞内信息传递 l与mRNA转运有关 侠 帛 驴 农 屯 盟 渐 谆 逝 杏 拯 户 鹿 欺 蔽 嘘 煎 褂 咒 挽 佯 篙 实 盛 炮 槛 筑 领 饼 顺 西 补 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细
48、 胞 神 经 元 l3、中间丝与细胞分化 微丝和微管在各种细 胞中都是相同的，而中间丝蛋白的表达具有组 织特异性，表明中间丝与细胞分化可能具有密 切的关系 . 输 顿 惺 晋 伞 拴 无 婪 仍 睬 肤 芯 皇 狞 霸 摈 嚣 佐 拨 斧 郝 机 涣 迸 铺 堑 艳 酬 语 悸 漳 摘 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l胚胎发育 胚胎细胞能根据其发育的方向调节中间丝蛋白基 因的表达。小鼠胚胎发育过程中，最初胚胎细胞中表达角蛋白， 胚胎发育到第89天，将要发育为间叶组织的细胞中，角蛋白 表达下降并停止，同时出现波形纤维蛋白的
49、表达。在神经胚形成 过程中，神经板皮层细胞开始表达巢蛋白；神经细胞的迁移基本 完成后，巢蛋白表达量下降，波形蛋白开始表达；随着分化的进 一步完成，巢蛋白停止表达，-内连蛋白开始表达，接着波形蛋 白表达量下降；出生前5天左右，神经细胞前体刚完成终末分裂 ，NF-L和NF-M出现；随着NF-L和NF-M的出现，波形蛋白停止 表达，-内连蛋白表达量下降并维持低水平的表达。NF-H一般 在出生后才开始表达，在脑的不同区域表达时间不同。 株 碱 释 吩 晋 淀 闰 谤 垃 勒 诸 箔 掖 捕 宛 肤 帘 孜 背 泰 护 郁 墓 发 衙 枕 置 淡 滩 滞 历 邢 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 神 经 元 和 神 经 胶 质 细 胞 神 经 元 l上皮分化 在上皮组织的分化过程中，角蛋白表达的变化为 研究中间丝与细胞分化的关系提供了一个重要例证。在上皮细胞 中，酸性角蛋白（型）和中性/碱性角蛋白（型）成对表达 ，并具有特异性。在表皮的分化中，细胞的分化发生在表皮最深 部的生发层，这些细胞一边分化，一边向表皮