Цитология и гистология

1.

ЦИТОЛОГИЯ И ГИСТОЛОГИЯ
учебная дисциплина по специальностям
1-31 01 01-03 Биология (биотехнология),
1-31 01 02 Биохимия,
1-31 01 03 Микробиология.
Лекция № 8.
Микротрубочки
и микротрабекулярная сеть.
Лектор.
Гринев Василий Викторович,
канд. биол. наук,
доцент кафедры генетики
биологического факультета БГУ.

2.

МИКРОТРУБОЧКИ
Строение микротрубочек
24 нм
10 нм
14 нм
вид с торца
вид сбоку
50 нм
Электронные
микрофотографии
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.
Схема строения
микротрубочки

3.

МИКРОТРУБОЧКИ
Строение микротрубочек
a-тубулин
продольные контакты
b-тубулин
латеральные контакты
Изоформы тубулина
и его сборка в протофиламенты
протофиламенты
Адаптировано из: Kollman J. M., Merdes A., Mourey L., Agard D. A. Microtubule nucleation by γ-tubulin
complexes. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2011. – Vol. 12. – P. 709-721.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

4.

МИКРОТРУБОЧКИ
Строение микротрубочек
полная
микротрубочка
a-тубулин
протофиламенты
(+) конец
ядро микротрубочки
b-тубулин
Этапы сборки микротрубочки
( ) конец
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

5.

МИКРОТРУБОЧКИ
Строение микротрубочек
время
условные единицы
0
1
2
3
(+) конец
( ) конец
Тредмиллин («передвижение по беговой дорожке») микротрубочек
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

6.

МИКРОТРУБОЧКИ
Строение микротрубочек
время, сек
0
10
20
30
40
50
60
(+) конец
( ) конец
Динамическая нестабильность микротрубочек
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

7.

8.

МИКРОТРУБОЧКИ
Цитоплазматические микротрубочки
Серия флуоресцентных микрофотографий микротрубочек
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

9.

МИКРОТРУБОЧКИ
Цитоплазматические микротрубочки
грузовой
домен
моторный
домен,
головка А
моторный
домен,
головка B
Структура
кинезина, схема
Источник: Molecular explorations through biology and medicine. Educational portal of
(https://pdb101.rcsb.org/motm/64)
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

10.

МИКРОТРУБОЧКИ
Цитоплазматические микротрубочки
повторы WD40
моторный домен
спиральнокатушечный домен
домен, гомологичный плекстрину
домен, гомологичный Phox
CAP-Gly домен
Структура основных кинезинов млекопитающих
Адаптировано из: Hirokawa N., Noda Y., Tanaka Y., Niwa S. Kinesin superfamily motor proteins and
intracellular transport. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2009. – Vol. 10. – P. 682-696.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

11.

МИКРОТРУБОЧКИ
Цитоплазматические микротрубочки
мРНК
везикула, содержащая
APOER2 рецепторы
синаптическая
везикула
митохондрия
TRAK
FMRP
моторный FEZ1
домен кинезина
микротрубочка
UNC76
спиральнокатушечный
легкая цепь
домен кинезина
кинезина
Кинезин как транспортер
Адаптировано из: Hirokawa N., Noda Y., Tanaka Y., Niwa S. Kinesin superfamily motor proteins and
intracellular transport. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2009. – Vol. 10. – P. 682-696.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

12.

МИКРОТРУБОЧКИ
Цитоплазматические микротрубочки
грузовой
домен
АДФ
Pi
АДФ + Pi
моторный
домен,
головка А
Механохимический
цикл кинезинового
мотора
АТФ
АДФ
АТФ
(шаг ~8 нм,
скорость 0,8-1,2 мкм/сек)
моторный
домен,
головка B
АДФ
АДФ + Pi АДФ
Адаптировано из: Olmsted Z. T., Colliver A. G. Paluh J. L. The
kinesin-tubulin complex: considerations in structural and functional
complexity. // Cell Health and Cytoskeleton. – 2015. – Vol. 7. – P. 83-97.
Источник: Molecular explorations through biology and medicine. Educational portal of
(https://pdb101.rcsb.org/motm/64)
Структура
кинезина, схема
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

13.

14.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
действие
лазера
клеточный центр,
содержащий пару
центриолей
новый центр
организации
микротрубочек
отрезанный
фрагмента
клетки
Внутриклеточная организация микротрубочек
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

15.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
микротрубочки
астросферы
перицентриолярный
материал
диплосома
Схема строения клеточного центра
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

16.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
материнская центриоль
А
Б
соединяющая
фибрилла
дистальный
придаток
суб-дистальный
придаток
перицентриолярный материал
дочерняя центриоль
микротрубочки
Схема строения (А) и электронная микрофотография (Б)
диплосомы клеточного центра
Адаптировано из: Bettencourt-Dias M., Glover D. M. Centrosome biogenesis and function: centrosomics
brings new understanding. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2007. – Vol. 8. – P. 451-463.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

17.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
А
центральная
втулка
Б
дистальная
часть
пинхед
ручка
А B
проксимальная
часть
C
спица
Схема строения (А) и электронные микрофотографии (Б)
центриоли
Адаптировано из: Gönczy P. Towards a molecular architecture of centriole assembly. // Nature Reviews.
Molecular Cell Biology. – 2012. – Vol. 13. – P. 425-435.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

18.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
материнская центриоль
А
Б
соединяющая
фибрилла
дистальный
придаток
суб-дистальный
придаток
перицентриолярный материал
дочерняя центриоль
микротрубочки
Схема строения (А) и электронная микрофотография (Б)
диплосомы клеточного центра
Адаптировано из: Bettencourt-Dias M., Glover D. M. Centrosome biogenesis and function: centrosomics
brings new understanding. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2007. – Vol. 8. – P. 451-463.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

19.

МИКРОТРУБОЧКИ
Клеточный центр
вид сбоку
GSP6
g-тубулин
А
GSP2
Б
GSP4
вид сверху
GSP3
GSP5
Модель комплекса g-тубулинового кольца (А)
и серия его электронных микрофотографий (Б)
Адаптировано из: Kollman J. M., Merdes A., Mourey L., Agard D. A. Microtubule nucleation by γ-tubulin
complexes. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2011. – Vol. 12. – P. 709-721.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

20.

МИКРОТРУБОЧКИ
Веретено деления
А
Б
Серия микрофотографий веретена деления,
сделанных с помощью флуоресцентной (А) и электронной (Б) микроскопии
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

21.

МИКРОТРУБОЧКИ
Веретено деления
хромосома
кинетохор
центриоли
астральные
микротрубочки
полюсные
микротрубочки
кинетохорные
микротрубочки
Схема строения веретена деления
Адаптировано из: Prosser S. L., Pelletier L. Mitotic spindle assembly in animal cells: a fine balancing act. //
Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2017. – Vol. 18. – P. 187-201.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

22.

МИКРОТРУБОЧКИ
Жгутики и реснички
аксонема
базальное
переходная
тело
зона
аксонема
переходная
фибрилла
базальное тело
клеточная
мембрана
Электронные микрофотографии и
схема организация жгутика зеленых водорослей
Адаптировано из: Bettencourt-Dias M., Glover D. M. Centrosome biogenesis and function: centrosomics
brings new understanding. // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. – 2007. – Vol. 8. – P. 451-463.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

23.

МИКРОТРУБОЧКИ
Жгутики и реснички
внутренний
футляр
внешняя
динеиновая ручка
радиальная
спица
центральный
синглет
микротрубочек
нексин
плазмалемма
внешняя
пара микротрубочек
А B
Схема строения аксонемы
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.
внутренняя
динеиновая ручка

24.

МИКРОТРУБОЧКИ
Жгутики и реснички
+
+
–
–
связывающие
белки
Схема биения жгутика
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.
+
+
–
–

25.

МИКРОТРАБЕКУЛЯРНАЯ СЕТЬ
Строение и функции
Микротрабекулярная сеть – система взаимосвязанных нитей разной толщины,
прикрепленных к клеточной мембране с одной стороны и пронизывающих
цитоплазму эукариотических клеток с другой.
Электронная микрофотография
микротрабекулярной сети
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

26.

МИКРОТРАБЕКУЛЯРНАЯ СЕТЬ
Строение и функции
плазмалемма
митохондрия
рибосома
гиалоплазмы
гранулярная
эндоплазматическая сеть
микротрубочка
микротрабекулярная
сеть
Микротрабекулярная сеть
как часть цитоскелета
Адаптировано из: Wolosewick J. J., Porter K. R. Microtrabecular lattice of the cytoplasmic ground substance.
Artifact or reality. // The Journal of Cell Biology. – 1979. – Vol. 82. – P. 114-139.
В. В. Гринев. Цитология и гистология. Курс лекций.

27.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!