4-细胞膜及膜骨架
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浅析细胞骨架细胞骨架是细胞中广泛分布的重要亚细胞结构,本文从细胞骨架的发现历史、结构、功能及与疾病的关系等方面浅析细胞骨架,让学生更好的理解该结构与其他知识的关联,从整体上把握教材。
标签:细胞骨架;结构;疾病引言高中生物教材中有关细胞骨架的内容比较少,但随着细胞生物学的发展,发现细胞骨架与多种生命活动密切相关,如细胞分裂中纺锤体的形成、精子与卵细胞的形成与受精过程等,本文将对细胞骨架进行简单分析,让学生能更好的理解这一结构与其他知识之间的关联。
一、细胞骨架的发现历史最开始人们认为细胞质基质是无结构的胶质态,但许多重要的生命现象如细胞运动、细胞形态的维持等都难以解释。
直到1928年,Klotzoff提出细胞骨架的原始概念。
1954年生物学家们在电镜下首次看到了细胞中的微管,但由于一般采用高锰酸钾或锇酸在低温下固定,细胞骨架大多被破坏。
1963年,在采用戊二醛常温固定的方法后,才逐渐认识到细胞骨架的存在,细胞借以来维持其基本形态,被形象地称为细胞骨架。
长期以来,人们认为细胞骨架仅为真核生物所特有,近年来的研究发现它也存在于细菌等原核生物中。
目前为止,人们已经在细菌中发现的FtsZ、MreB 和CreS依次与真核细胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌动蛋白丝及中间丝类似[1] 。
二、细胞骨架的结构狭义的细胞骨架指细胞质骨架,包括微丝、微管、中间纤维组成的体系。
广义的细胞骨架包括细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架和胞外基质所形成的网络体系。
1.细胞质骨架(1)微丝由肌动蛋白螺旋聚合而成的纤丝,直径约4nm-7nm,呈球形,表面有ATP 的结合为点。
肌动蛋白单体一个接一个连成一串肌动蛋白链,两股链互相缠绕扭曲成一股微丝。
也有研究认为微丝是由一条肌动蛋白单体链形成的螺旋,每个单体周围都有4个亚单位,呈上下及两侧排列。
此外,微丝系统还包括许多微丝结合蛋白,如肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白等,参与形成微丝纤维高级结构,对肌动蛋白纤维的动态装配有调节作用。
细胞生物学中的细胞膜与细胞骨架相互作用研究细胞膜是细胞内部与外部环境之间的重要屏障,并且细胞骨架在维持细胞形态以及细胞内物质运输中发挥着重要作用。
细胞膜与细胞骨架之间的相互作用在细胞的结构和功能上起到了至关重要的作用。
本文将从细胞膜与细胞骨架的互动方式、作用机制以及生理功能等方面进行探讨。
一、细胞膜与细胞骨架的互动方式细胞膜与细胞骨架的互动方式主要包括直接结合和间接相互作用两种方式。
直接结合是指细胞膜与细胞骨架蛋白直接相连,在细胞内形成一种稳定的连接。
间接相互作用则是通过细胞膜上的跨膜蛋白与细胞骨架蛋白之间的相互作用来实现的。
通过这些互动方式,细胞膜与细胞骨架能够紧密结合,形成一个相互依赖的整体。
二、细胞膜与细胞骨架的作用机制细胞膜与细胞骨架之间的相互作用是通过膜蛋白和骨架蛋白之间的结合来实现的。
细胞膜上具有多种跨膜蛋白,其中一类叫做整合素,它们可以与细胞骨架的肌动蛋白相结合。
膜蛋白与骨架蛋白的结合可以通过直接作用或者间接调解来实现。
直接作用是指膜蛋白与骨架蛋白之间存在直接的物理联系,形成一个稳定的连接。
间接调解是指膜蛋白与骨架蛋白之间通过其他蛋白物质作为中介实现相互作用。
细胞内的信号可以通过这一连接传递给细胞骨架,细胞骨架再通过调整细胞内的骨架结构来作出相应的反应。
三、细胞膜与细胞骨架的生理功能细胞膜与细胞骨架的相互作用在细胞的结构和功能上发挥着重要作用。
1. 细胞形态的维持:细胞骨架的存在可以保持细胞的形态稳定,使其能够适应各种不同的环境。
细胞骨架蛋白能够通过与细胞膜结合,调节细胞膜的形状和稳定性,使细胞能够维持特定的形态。
2. 细胞内物质运输:细胞骨架在细胞质内形成了一种细胞骨架网状结构,通过这种结构,细胞膜上的物质可以在细胞质内进行迅速的运输。
细胞骨架蛋白可以通过与细胞膜结合来调节细胞内物质的运输速度和方向。
3. 信号传导:细胞膜与细胞骨架的相互作用能够调节细胞内的信号传导。
细胞膜上的信号分子可以通过与细胞骨架结合,传递到细胞内,并触发一系列的信号转导反应。
细胞膜和细胞骨架在细胞中的作用细胞是生物体中最基本的单位,是所有生物活动的营地。
细胞的基本结构包括细胞膜和细胞骨架。
细胞膜是细胞内外之间的分隔,是细胞内向外呈现的“外衣”,而细胞骨架则是细胞内部的支架。
两者在细胞内发挥着重要的作用。
细胞膜的作用细胞膜是细胞内外之间的物理障碍,维持着细胞内外环境的稳定。
它既是柔软的,又是半透明的,可以使细胞内外物质的交换得以自由进行。
细胞膜的主要成分是磷脂双分子层,它们的排列方式使得疏水分子聚集在一起,疏水端向内,亲水端向外,膜内水分子极少。
细胞膜可挑选其合适的通道来调整渗透和扩散转移进入细胞内外的离子和分子,而膜固有蛋白和受体还能感应来自周围环境的刺激,调节膜通道开/关的时间和通道大小,通过外界的信号而有效调节细胞代谢、生长、增殖等生理过程。
此外,细胞膜还可通过外泌体道将细胞内的物质分泌到细胞外部,进行物质交换、细胞信息传导等作用。
外泌体道由部分膜蛋白共同作用而成,在肿瘤细胞、巨噬细胞、神经元等很多类型的细胞中都表达,其表达量和功能在疾病中有很重要的调节作用。
细胞骨架的作用细胞骨架是由许多不同的蛋白质组成的细胞内支架系统。
它由微纤维、中间丝和微管组成,这些filaments通过细胞内运输到达到不同部位,在支持细胞结构的同时内部膜系统也紧密地附着在骨架上。
细胞骨架的主要作用是稳定细胞形态和构成细胞内部的三维结构,支持细胞内部许多运动和细胞内组件的组织。
细胞骨架的不同部件,依靠相互粘连、交错、纵向串连构成复杂而精细的网络,通过动态的变化来实现细胞内的运动。
此外,细胞骨架还能参与细胞外相互的互动,影响细胞生长和分化,参与细胞外物态跳变机制,调节细胞内的代谢和信号传递。
结语细胞膜和细胞骨架都是细胞内重要的组成部分和功能单元,它们通过内部蛋白质分子和物质的相互调节和相互作用,实现了细胞内环境的细致管理和精准的动态调节。
在疾病中,由于细胞膜和骨架的损伤和改变,往往导致相应的细胞活动和传递不畅或失调,这也是许多疾病如肿瘤、神经性疾病等的基础。