06细胞骨架

细胞骨架之微丝一．细胞骨架概念及分类细胞骨架（cytoskeleton)是指真核细胞中的蛋白纤维网架体系.广义上包括细胞质骨架,细胞核骨架,细胞膜骨架,细胞外基质;狭义上指细胞质骨架包括：微丝,微管,中间纤维.细胞骨架存在于各类真核细胞中，但直到1963年，采用戊二醛常温固定方法，在细胞中发现微管后，才逐渐认识到细胞骨架的存在。

细胞骨架不仅对维持细胞的形态、保持细胞内部结构的有序性起重要作用，而且还与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、免疫行为、细胞分化等生命活动密切相关。

破坏纤维或干扰相关蛋白都会严重影响信号传导、细胞生长和代谢，而且可能直接影响疾病的病理生理过程.微丝核基质细胞质骨架微管细胞核骨架染色体骨架中等纤维核纤层二．微丝微丝(microfilament，MF)，又称肌动蛋白纤维(actin filament)，或纤维型肌动蛋白，是指真核细胞中由肌动蛋白(actin)组成，直径为7 nm的骨架纤维。

㈠成分肌动蛋白(actin)是微丝的结构成分，肌动蛋白单体外观呈哑铃状。

肌动蛋白在真核细胞进化过程中高度保守。

不同来源的肌动蛋白其氨基酸顺序差别很小，仅差4~6个氨基酸。

在哺乳动物细胞中至少分离出6种肌动蛋白，按其等电点的不同，可集中分为α、β、γ三类。

α肌动蛋白包括3种亚型：骨骼肌型肌动蛋白、心肌型肌动蛋白、血管型肌动蛋白。

β肌动蛋白为胞质型肌动蛋白，主要存在于非肌肉细胞。

γ肌动蛋白有两种亚型：胞质肌动蛋白（主要存在于非骨骼肌）、肠型肌动蛋白（内脏平滑肌）同一种细胞中可以有2种或2种以上的肌动蛋白亚型存在,且不能互相替代,这种现象可能与不同亚型有不同功能和不同调节机制有关。

㈡微丝的组装是由肌动蛋白亚单位（globular actin, G-actin）组成螺旋状纤维（filamentous actin, F-action)的过程。

每37nm拧成一圈（14个球形肌动蛋白分子线形聚合的长度），每个肌动蛋白分子是接近球形的，它具有极性。

细胞骨架和生物膜的功能和形态变化的调控机制细胞骨架和生物膜是细胞内最重要的两个组成部分。

细胞骨架是一个由多种不同的蛋白质构成的网络，负责细胞的形态、机械支撑和运动等多种生理功能。

生物膜是细胞外部的一个薄膜，包裹着细胞内部的各种分子和物质，维持了细胞内外物质的平衡和传递。

本文将重点介绍细胞骨架和生物膜的功能和形态变化的调控机制。

细胞骨架的功能和形态变化的调控机制细胞骨架由微管蛋白、微丝蛋白和中间纤维蛋白等多种蛋白质构成，负责细胞结构的支撑、细胞内物质的运输、细胞外运动和形态变化等多种生理功能。

细胞骨架的功能和形态变化受到多种因素的调控，包括信号通路、蛋白质激活和抑制等。

信号通路是细胞骨架功能和形态变化的调控机制之一。

当细胞外部环境发生变化时，细胞通过信号传递来响应外部刺激，并调节细胞骨架的功能和形态变化。

例如，当细胞受到机械力刺激时，细胞会通过内源性信号通路来调节细胞骨架的形态变化。

这些信号通路涉及到多种酶类、激素和细胞质骨架蛋白等，通过将机械力信号转化为化学信号，最终调节细胞骨架的变化。

另一个影响细胞骨架的功能和形态变化的调控机制是蛋白质的激活和抑制。

多种蛋白质通过与微管蛋白、微丝蛋白和中间纤维蛋白等骨架蛋白相互作用来调节细胞骨架的功能和形态变化。

例如，微管蛋白和微丝蛋白的动态平衡状态受到微管蛋白相关蛋白和微丝蛋白关键蛋白的调节。

生物膜的功能和形态变化的调控机制生物膜是一个由脂质分子组成的双层膜，包裹着细胞内部的各种分子和物质，维持了细胞内外物质的平衡和传递。

生物膜的功能和形态变化也受到多种因素的调控，包括蛋白质、信号通路和环境因素等。

蛋白质是生物膜功能和形态变化的调控机制之一。

多种蛋白质通过与膜上蛋白相互作用来调节生物膜的功能和形态变化。

例如，细胞质骨架蛋白可以将生物膜上的膜蛋白和其他蛋白质紧密结合，从而调节细胞膜的形态变化。

信号通路也是生物膜功能和形态变化的调控机制之一。

当细胞受到外部刺激时，细胞会通过信号传递来响应外部刺激，并调节生物膜的功能和形态变化。

细胞骨架的组成和功能细胞骨架是细胞内一种重要的结构蛋白质网络，由微观的细胞骨架元素构成。

它决定了细胞的形态、功能、运动和分裂，是细胞完整性、机能和稳定性的基础。

一、细胞骨架的分类细胞骨架可分为三类：微丝、微管和中间纤维。

1. 微丝微丝，又称肌动蛋白丝，是由三种不同形态的蛋白质（肌动蛋白、α-肌动蛋白和β-肌动蛋白）按特定比例加聚而成，直径约为8-10 nm。

单个微丝长约2-40 μm，主要分布在细胞质中，在细胞与细胞间的粘附部位形成了质膜间隙的压力敏感结构。

微丝是细胞收缩、运动、外形变化和胞吐运动的主要元素。

2. 微管微管是细胞内最常见的蛋白质纤维，它由α、β两种管状蛋白子单位重复聚集而成。

微管直径为25 nm，长度不等，最长可达几厘米。

微管在真核细胞中分布广泛，其功能包括细胞形态的维持、胞吞、囊泡异常运输、纺锤体形成等过程。

3. 中间纤维中间纤维是直径为8-12 nm的粗细肌球蛋白类蛋白质复合物。

它在细胞质中分布较广，主要负责细胞力学支持和细胞应力的分散。

中间纤维在细胞分裂中也起重要作用。

二、细胞骨架的组成细胞骨架最基本的构成单位是单体蛋白，如肌动蛋白、微管蛋白和中间纤维蛋白。

衔接这些单体蛋白的是复合蛋白物，如肌球蛋白、AKAP450、MAP、连接蛋白等。

在许多情况下，这些蛋白质具有较高的动态性，它们可以在不同的细胞区域重组成长，从而实现了细胞骨架的重构和动态调节。

三、细胞骨架的功能细胞骨架在细胞形态的组建和稳定性维护中起关键作用。

更具体地，它涉及到多个方面的细胞生理活动，如信号传导、内质网和线粒体的分配、细胞运动和分裂等。

1. 细胞形态的形成和维持细胞骨架密切相关于细胞的形态，微丝和中间纤维负责弥合和支撑细胞形态，而微管则支撑和维持细胞的几何形态、聚集异常等。

2. 细胞运动细胞运动依赖于细胞骨架网的实时构建和调节，微丝是细胞骨架中的主要运动元素。

细胞骨架的重构和动态调节在细胞运动过程中也发挥关键作用。

高中生物细胞骨架的概念及组成部分细胞骨架是维持细胞形态和结构的关键组成部分，是细胞内部的一个动态网络。

细胞骨架是细胞内的一个动态网络，由三种主要的蛋白质纤维组成：微管、中间纤维和微丝。

这些蛋白质纤维在细胞内形成了一个三维网状结构，支撑着细胞的形态和结构，并参与了细胞的运动和分裂。

微管是细胞骨架的一种组成部分，它由α-和β-微管蛋白组成。

微管是一种空心的管状结构，直径约为25纳米，长度可达数百微米。

微管在细胞内的作用非常广泛，包括维持细胞的形态和结构、参与细胞的运动和分裂，以及细胞内物质的运输等。

中间纤维是另一种组成细胞骨架的蛋白质纤维。

它们由多种不同的蛋白质组成，包括角蛋白、细胞核蛋白和肌动蛋白等。

中间纤维的直径约为10纳米，长度可达数微米。

中间纤维主要参与细胞的结构支撑和细胞内物质的运输。

微丝是细胞骨架的第三种组成部分，由肌动蛋白蛋白质组成。

微丝的直径约为7纳米，长度可达数微米。

微丝在细胞内的主要作用是参与细胞的收缩和运动。

细胞骨架在细胞内的作用非常广泛。

它们不仅维持了细胞的形态和结构，还参与了细胞的运动和分裂。

细胞骨架还参与了细胞内物质的运输和分布，帮助细胞内的物质按照正确的方向和速度运输到它们需要的位置。

此外，细胞骨架还参与了细胞的信号传递和细胞间相互作用。

细胞骨架可以通过调节细胞内的信号通路和细胞表面的受体，影响细胞的生长和分化，以及细胞和细胞之间的相互作用。

细胞骨架的研究对于我们理解细胞的结构和功能非常重要。

在生物学和医学领域，研究细胞骨架的变化和异常可以帮助我们更好地理解细胞的病理机制，并开发新的治疗方法。

总之，细胞骨架是细胞内的一个动态网络，由微管、中间纤维和微丝等蛋白质纤维组成。

它们维持了细胞的形态和结构，参与了细胞的运动和分裂，并参与了细胞内物质的运输和分布。

细胞骨架的研究对于我们理解细胞的结构和功能非常重要。

细胞骨架(de)结构及其生物学功能细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起(de)骨架网络结构,主要指真核细胞中(de)蛋白纤维网络结构,其主要成分包括微丝、微管和中间丝.广义(de)细胞骨架还包括核骨架、核纤层和细胞外基质,形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外(de)一体化网络结构.细胞骨架在细胞内发挥着重要(de)机械支撑与空间组织作用,不仅参与维持细胞形态,承受外力、保持细胞内部结构(de)有序性,而且还参与许多重要(de)生命活动和几乎所有形式(de)细胞运动,如：肌肉(de)收缩、细胞迁移、染色体向极运动、细胞器和生物大分子(de)运输以及细胞之内生物网大分子(de)不对称分布等.微丝又称肌动蛋白丝或纤维状肌动蛋白,存在于所有真核细胞中.是由肌动蛋白组成(de)直径约7nm(de)骨架纤维.高等动物细胞内(de)肌动蛋白分为3类,α分布于各种肌肉细胞中,β和γ分布于肌细胞和非肌细胞中.肌动蛋白纤维是由两条线性排列(de)肌动蛋白链形成(de)螺旋,状如双线捻成(de)绳子,每条丝都是由肌动蛋白单体头尾相连螺旋排列(de).每个肌动蛋白单体周围都有4个单体,上、下各一,另外两个位于一侧,这种不对称性,使微丝在结构上具有极性.肌动蛋白(de)单体为球形分子,称为球形肌动蛋白,它(de)多聚体称为纤维形肌动蛋白.一般细胞中含量约占细胞内总蛋白质(de)1%-5%,在肌细胞中,含量可达10%左右.在适宜(de)温度,存在ATP、K+、Mg2+离子(de)条件下,肌动蛋白单体可自组装为纤维.微丝具有极性,肌动蛋白单体加到（+）极(de)速度要比加到（-）极(de)速度快5-10倍.组装过程中可表现出一种“踏车”现象.非肌肉细胞内微丝(de)结合蛋白,包括成核蛋白、单体隐蔽蛋白、封端蛋白、单体聚合蛋白、微丝解聚蛋白、纤维切断蛋白、交联蛋白、膜结合蛋白等都对微丝网络动态结构起调节作用.作用：在肌细胞组成粗肌丝、细肌丝,可以收缩,肌细胞(de)收缩主要是由肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白完成(de).在非肌细胞中主要起支撑作用、非肌性运动和信息传导作用：细胞皮层中(de)微丝结构可影响膜蛋白(de)功能状态,为细胞质膜提供强度和韧性,并与形状维持和多种运动相关；应力纤维它通过黏着斑与细胞外基质相连,在细胞形态发生、细胞分化和组织建成等方面有重要作用；参与细胞伪足(de)形成与细胞(de)迁移运动；形成(de)微绒毛是肠上皮细胞(de)指状突起,用以增加肠上皮细胞表面积,利于营养(de)快速吸收；有丝分裂末期,两个即将分离(de)子细胞内产生收缩环,收缩环由反向平行排列(de)微丝和myosin II组成.随着收缩环(de)收缩,两个子细胞(de)胞质分离；参与顶体反应,在精卵结合时,微丝使顶体突出穿入卵子(de)胶质里,融合后受精卵细胞表面积增大.另外,细胞器运动、质膜(de)流动性、胞质环流均与微丝(de)活动有关,抑制微丝(de)药物（如细胞松弛素）可增强膜(de)流动、破坏胞质环流.微管微管在所有哺乳类动物细胞中存在,一般是由13条原纤维（protofilament）构成(de)中空管状结构,直径22~25nm.每一条原纤维由微管蛋白异二聚体线性排列而成.微管蛋白二聚体由结构相似(de)α和β球蛋白构成,两种亚基均可结合GTP,α球蛋白结合(de)GTP从不发生水解或交换,是α球蛋白(de)固有组成部分,β球蛋白结合(de)GTP可发生水解,结合(de)GDP可交换为GTP,可见β亚基也是一种 G蛋白.微管具有极性,（+）极生长速度快,（-）极生长速度慢,也就是说微管蛋白在（+）极(de)添加速度高于（-）极.（+）极(de)最外端是β球蛋白,（-）极(de)最外端是α球蛋白.微管和微丝一样具有踏车行为.微管(de)动态不稳定性,随细胞生理状况需要而变化,受各种理化因素和细胞结构组分(de)影响.作用微管对细胞结构(de)组织作用：参与各种生物大分子和细胞器(de)分布及空间定位,神经细胞分化过程中轴突、树突(de)形成以及极性化细胞不对称结构(de)形成与维持.微管对细胞内物质运输(de)作用：在微管和膜泡之间存在一类既能与微管结合,又能与膜泡结合(de)分子马达,分为驱动蛋白和胞质动力蛋白两大类.驱动蛋白介导(de)物质运输方向通常朝微管(de)正极方向运动,而动力蛋白使其朝微管(de)负极运动.微管构成真核细胞胞质(de)网状支架,是细胞骨架(de)架构主干,维持细胞形态；形成纺锤体,在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极,参与细胞分裂；参与细胞纤毛与鞭毛(de)运动.中间丝中间丝又称中间纤维、中等纤维,10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间, 故被命名为中间纤维.IF几乎分布于所有动物细胞,往往形成一个网络结构,特别是在需要承受机械压力(de)细胞中含量相当丰富.如上皮细胞中.除了胞质中,在内核膜下(de)核纤层也属于IF.与微管不同(de)是中间纤维是最稳定(de)细胞骨架成分,它主要起支撑作用.中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布,成束成网,并扩展到细胞质膜,与质膜相连结根据组织来源(de)免疫原性分为5类：角蛋白（keratin）、结蛋白（desmin）、胶质原纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）、波形纤维蛋白（vimentin）、神经纤丝蛋白(neurofilament protein),此外细胞核中(de)核纤层蛋白（lamin）也是一种中间纤维.中间纤维具有组织特异性,不同类型细胞含有不同IF蛋白质.肿瘤细胞转移后仍保留源细胞(de)IF,因此可用IF抗体来鉴定肿瘤(de)来源.如乳腺癌和胃肠道癌,含有角蛋白,因此可断定它来源于上皮组织.大多数细胞中含有一种中间纤维,但也有少数细胞含有2种以上,如骨骼肌细胞含有结蛋白和波形蛋白.中间纤维(de)功能◆增强细胞抗机械压力(de)能力◆角蛋白纤维参与桥粒(de)形成和维持◆结蛋白纤维是肌肉Z盘(de)重要结构组分,对于维持肌肉细胞(de)收缩装置起重要作用◆神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用◆参与传递细胞内机械(de)或分子(de)信息◆中间纤维与mRNA(de)运输有关核骨架核骨架或称核基质为真核细胞核内(de)网络结构,是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外(de)在细胞核中存在(de)核骨架-核纤层体系.核基质(de)组成较为复杂,主要组分有三类：①非组蛋白性纤维蛋白.②少量RNA和DNA,RNA对维持核骨架(de)三维结构是必需(de).③少量（%）和（%）.核骨架纤维粗细不等,直径为3-30nm,形成三维网络结构与核纤层和核孔复合体相接,将染色质和核仁网络在其中.核骨架-核纤层-中间纤维三者相互联系形成一个贯穿于核、质间(de)统一网络系统.这一系统较微管、微丝具有更高(de)稳定性.核骨架(de)功能(1)为DNA(de)复制提供支架,DNA是以复制环(de)形式锚定在核骨架上(de),核骨架上有DNA复制所需要(de)酶,如：DNA聚合酶α、DNA引物酶、DNA拓扑异构酶II等.DNA(de)自主复制序列也是结合在核骨架上.(2)是基因转录加工(de)场所,RNA(de)转录同样需要DNA锚定在核骨架上才能进行,核骨架上有RNA聚合酶(de)结合位点,使之固定于核骨架上,RNA(de)合成是在核骨架上进行(de).新合成(de)RNA也结合在核骨架上,并在这里进行加工和修饰.(3)与染色体构建有关,现在一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质,30nm(de)染色质纤维就是结合在核骨架上,形成放射环状(de)结构,在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见(de)染色体.由于核基质与DNA复制,RNA转录和加工,染色体组装及病毒复制等生命活动密切相关.。

细胞外基质和细胞骨架是细胞内部的两个重要组成部分，它们不仅影响着细胞的形态和功能，还能够对细胞内的信号传导、代谢调节等起到调节作用。

在下面的文章中，我们将深入探讨这两个组成部分的特点和功能。

一、细胞外基质细胞外基质（extracellular matrix，ECM）是位于细胞外的一种生物学结构，主要由蛋白质、糖类、脂质和水等成分组成。

ECM在组织细胞中起到了许多关键的生理和生化过程，比如细胞外支持、信号传导、细胞迁移和细胞分化等。

细胞外基质中最为常见的成分就是胶原蛋白，它是一种富含羟基的蛋白质，占据了ECM的大部分（约三分之一）的比例。

此外，其他重要的成分还包括纤维素、弹性蛋白、基础质蛋白、透明质酸和骨硅蛋白等。

ECM不仅提供细胞间的基质支撑，同时还能够帮助细胞识别和与其它细胞或基质分子建立联系，从而进行信号传递。

此外，ECM甚至还能够控制细胞内的基因表达，影响细胞的分化、增殖和凋亡。

二、细胞骨架细胞骨架（cytoskeleton）是细胞内最为核心的生物学结构之一，包括细胞膜、微丝、中间纤维和微管四种主要形态。

这些结构的相互作用决定了细胞形态、机能和运动。

微丝是细胞骨架中最小的单体，主要由肌动蛋白构成，在细胞内负责细胞的收缩和运动。

中间纤维是一种具有高度稳定性和吸收能力的结构，主要包含肌球蛋白和类肌球蛋白等蛋白质组成。

微管是由蛋白多聚物富含β-微管蛋白构成，是细胞内最大的一类细胞骨架，不仅参与细胞分裂和染色体分离等过程，还能够调节细胞的运动和形态。

细胞骨架的稳定和柔性能够为细胞提供支撑和形态稳定，同时还能够帮助细胞进行运动和适应各种环境。

不仅如此，细胞骨架还能够直接或者间接地参与细胞内的信号传导和代谢调节，影响细胞的生长和分裂等重要过程。

三、细胞外基质与细胞骨架的互动之间的相互作用在细胞的生理和生化过程中起着举足轻重的作用。

一方面，细胞通过依赖ECM的信号传导、迁移和分化过程来调节细胞内的基因表达和生长子程序。

细胞内的细胞骨架细胞在生物学中是一个非常重要的基本单位，其基本结构是细胞膜、细胞核、细胞质等组成的。

其中，细胞质是细胞内部的一个非常复杂的结构，它包含了许多小器官、蛋白质、细胞骨架等组成的。

其中，细胞骨架是细胞内一个非常重要的组成部分，它可以维护细胞的形态和机能，保护细胞内部结构的完整性，同时还能够调控细胞内的运动和分子运输。

一、细胞骨架的组成和结构细胞骨架是由许多不同类型的蛋白质组成的。

其中，最为重要的是微丝、中间纤维和微管三种细胞骨架蛋白质。

微丝是由肌动蛋白等蛋白质组成的，其直径为5-9纳米，长度可以从几微米到几百微米不等。

微丝在细胞内起到了非常重要的支持和维持细胞形态等一系列功能。

中间纤维则是由角质蛋白等蛋白质组成的，直径在8-12纳米左右，长度很长，可以达到几毫米以上。

它们主要存在于某些种类的细胞中，如真皮细胞、心肌细胞等。

微管是由α、β-微管蛋白等蛋白质组成的，直径为25纳米左右，长度可以从几微米到几十微米不等。

微管是构成细胞分裂纺锤体的主要组成部分，同时还可以维持细胞的形态、调控细胞运动等功能。

细胞骨架同时还具备非常重要的动力学特性，即能够快速、动态地组装和解组装。

这种动态特性与细胞的生命活动密切相关。

比如在细胞分裂时，细胞骨架需要快速组装和解组装，以便细胞可以完成不同生命周期的任务。

二、细胞骨架在细胞内的功能细胞骨架在细胞内真是占据了非常重要的地位。

首先，它可以维持细胞的形态和结构。

细胞在不同的生长阶段、功能需求和环境变更中，都需要不同的结构和形态以便完成自身的各种任务。

而细胞骨架就是保证细胞可以随时更换、重新构建自身形态的重要基础。

其次，细胞骨架可以调节细胞的内部运动和分子运输。

这与细胞内部的许多生命活动密切相关。

比如分泌过程、内分泌系统、细胞间信号传递等，都需要细胞骨架作为载体完成生化物质的传输过程。

同时，在细胞内的各种环境变化、外动力作用下，细胞骨架还可以快速调整自身结构来适应这些变化。