第八章 细胞骨架（Cytoskeleton）考纲整理

一、细胞骨架概述

（一）细胞骨架的概念

细胞骨架（cytoskeleton）是真核细胞内由蛋白质纤维组成的动态网络系统。

主要功能：

• 维持细胞形态
• 支持细胞结构
• 参与细胞运动
• 参与细胞内物质运输
• 参与细胞分裂
• 参与细胞器定位

（二）细胞骨架的三种基本类型

特点：

• 微丝最细
• 微管最粗
• 中间丝最稳定

二、微丝（Microfilament）

（一）微丝的概念

微丝（microfilament）又称：

• 肌动蛋白丝（Actin filament）
• F-actin（纤维状肌动蛋白）

特点：

• 直径约7nm
• 广泛存在于所有真核细胞
• 具有明显极性

（二）微丝的组成

1. 基本成分

肌动蛋白（Actin）

存在两种形式：

G-actin

球状肌动蛋白

特点：

• 单体形式
• 能结合ATP

F-actin

纤维状肌动蛋白

特点：

• 由G-actin聚合形成
• 两股螺旋结构

2. 微丝结构特点

• 右手双螺旋
• 直径7nm
• 具有极性

极性：

• 正端（+端）——聚合快
• 负端（−端）——聚合慢

（三）微丝的装配

1. 聚合过程

G-actin + ATP

↓

形成寡聚体

↓

成核（nucleation）

↓

延伸（elongation）

↓

F-actin形成

2. ATP帽（ATP cap）

当：

聚合速度 ＞ ATP水解速度

时，

微丝正端形成ATP帽。

作用：

• 促进继续聚合
• 增加稳定性

3. 踏车现象（Treadmilling）

概念：

正端不断加长，
负端不断缩短，

整体长度基本保持不变。

特点：

• 正端聚合
• 负端解聚
• 亚基持续流动

高频考点。

4. 微丝体内组装

成核依赖：

Arp2/3复合物

作用：

• 促进成核
• 促进分支形成

（四）微丝结合蛋白

调节微丝动态变化。

单体结合蛋白

• 胸腺素β4：抑制聚合
• 前纤维蛋白（Profilin）：促进正端聚合

成核蛋白

• Arp2/3复合物

加帽蛋白

作用：

封闭正端或负端

↓

阻止继续聚合或解聚

交联蛋白

作用：

形成束状或网状结构

割断蛋白

• Gelsolin
• Cofilin

作用：

促进微丝断裂和解聚

（五）微丝的功能（重点）

1. 维持细胞皮层

细胞皮层（cell cortex）：

位于细胞膜下方的微丝网络。

功能：

• 支撑细胞膜
• 维持细胞形状
• 限制膜蛋白流动

2. 参与吞噬作用

吞噬时：

微丝快速重组

↓

形成伪足

↓

包围颗粒

3. 参与细胞迁移

形成：

• 片状伪足（lamellipodium）
• 丝状伪足（filopodium）

动力来源：

肌动蛋白聚合

4. 构成微绒毛

微绒毛核心：

平行排列的微丝束

功能：

增加吸收面积

5. 参与胞质分裂

形成：

收缩环（contractile ring）

机制：

肌球蛋白驱动微丝滑动

↓

细胞一分为二

三、微管（Microtubule）

（一）微管的概念

微管（microtubule）

特点：

• 中空管状结构
• 直径约25nm
• 具有极性
• 动态变化最明显

（二）微管的组成

基本单位

α/β微管蛋白异二聚体

（α/β-tubulin heterodimer）

α微管蛋白

特点：

• 结合GTP
• GTP不可交换

β微管蛋白

特点：

• GTP可交换
• 决定动态变化

微管结构

13条原纤丝

↓

侧向连接

↓

形成中空圆筒

微管极性

• α端 → 负端（−）
• β端 → 正端（+）

特点：

正端生长快

（三）微管的装配

1. 装配阶段

成核

形成短原纤丝

延伸

不断加入α/β二聚体

2. GTP帽

微管生长时：

β-tubulin携带GTP

形成：

GTP帽

作用：

稳定微管

3. 动态不稳定性（重点）

概念：

微管在生长与缩短之间随机转换。

原因：

β-tubulin上的GTP水解

结果：

• 生长（growth）
• 崩解（catastrophe）
• 再生（rescue）

4. 踏车现象

特点：

• 正端聚合
• 负端解聚

整体向前移动

（四）微管组织中心（MTOC）

概念：

微管成核和组织中心

代表：

中心体（Centrosome）

组成：

• 一对中心粒
• 中心粒周质（PCM）

关键蛋白：

γ-tubulin

作用：

诱导微管成核

（五）微管结合蛋白（MAP）

作用：

• 稳定微管
• 促进微管成束
• 调节微管网络

代表：

• MAP2
• Tau蛋白

（六）微管的功能（重点）

1. 维持细胞形态

形成细胞内部支架。

2. 细胞器定位

参与：

• 高尔基体定位
• 内质网分布

3. 细胞内物质运输

依赖马达蛋白：

驱动蛋白（Kinesin）

方向：

负端 → 正端

（向细胞外围）

动力蛋白（Dynein）

方向：

正端 → 负端

（向中心体）

4. 构成纤毛和鞭毛

经典结构：

9+2结构

即：

• 外围9组二联体微管
• 中央2条单微管

运动机制：

轴丝动力蛋白驱动相邻微管滑动

↓

产生弯曲

5. 参与有丝分裂

形成：

纺锤体

纺锤体微管：

• 动粒微管
• 极微管
• 星体微管

功能：

牵引染色体运动

四、中间丝（Intermediate Filament）

（一）中间丝的概念

特点：

• 直径10nm
• 稳定性最高
• 无极性
• 不依赖ATP/GTP

（二）中间丝的组成

由不同中间丝蛋白构成。

常见：

• 角蛋白（Keratin）
• 波形蛋白（Vimentin）
• 神经丝蛋白（Neurofilament）
• 核纤层蛋白（Lamin）

特点：

组织特异性表达。

（三）中间丝的装配

装配过程：

单体

↓

二聚体

↓

四聚体

↓

原纤维

↓

8根原纤维

↓

10nm中间丝

特点：

✅ 无极性

✅ 不需要ATP/GTP

✅ 无踏车现象

（四）中间丝的功能

1. 提供机械强度

最重要功能。

2. 维持细胞形态

增强抗拉能力。

3. 维持核膜稳定

形成：

核纤层（nuclear lamina）

4. 参与细胞连接

通过中间丝结合蛋白连接：

• 细胞膜
• 微丝
• 微管

考前必背总结（高频考点）

三种细胞骨架比较

必记名词解释

1. 细胞骨架（cytoskeleton）
2. 微丝（microfilament）
3. 微管（microtubule）
4. 中间丝（intermediate filament）
5. ATP帽
6. GTP帽
7. 踏车行为（treadmilling）
8. 动态不稳定性（dynamic instability）
9. 微管组织中心（MTOC）
10. Arp2/3复合物
11. MAP蛋白
12. 驱动蛋白（kinesin）
13. 动力蛋白（dynein）

以上内容已基本覆盖你老师课件中对应考纲的核心知识点。课件中关于肌肉收缩、纤毛鞭毛详细机制、各种结合蛋白名称等超纲部分我进行了适当压缩，更符合期末复习使用。相关内容整理依据课件原文。