微絲
什麼是微絲?
細胞質中發現的纖維,支援細胞形狀和運動,也可能作為其他細胞結構的錨定位點。這些纖維組合在一起時被稱為細胞骨架。微絲、中間纖維和微管是構成細胞骨架的三種纖維,其中微絲是最小的。肌動蛋白是大多數動物細胞中最普遍的蛋白質,也是微絲(也稱為肌動蛋白絲)的組成部分。構成微絲的肌動蛋白蛋白亞基是微小的 (7 nm) 分子,它們聚合形成細長的肌動蛋白絲,這是細胞骨架的一部分。這些細長圓柱形纖維覆蓋著質膜,存在於真核植物和動物細胞中,對肌肉收縮、細胞分裂和細胞運動至關重要。
微絲結構
肌動蛋白蛋白用於製造稱為微絲的堅固棒狀結構。它們是最小的纖維,典型直徑為 7 nm。
肌動蛋白最初以球狀形式 (G-肌動蛋白) 由細胞產生。
微絲由單個肌動蛋白亞基組成,這些亞基都朝向同一方向。
然而,在微絲中,它們形成聚合的長分子鏈,並螺旋纏繞形成圓柱狀結構,即 F-肌動蛋白。
肌動蛋白絲有一個延伸的 + 端,可以新增更多的肌動蛋白分子,以及一個休止的負端。已知微絲經歷一個稱為“踏車”的過程,其中單體不斷新增到 + 端並從 - 端移除,同時保持纖維的總長度。
因此,每個微絲都顯示出極性,纖維的兩端彼此可區分。
微絲的生長速率受其極性的影響;通常情況下,正端比負端組裝和拆卸得更快。
儘管這些聚合物很堅硬,但它們的結構是靈活的。微絲塑造和移動細胞表面。
微絲經常在質膜處成核。因此,微絲的濃度通常在細胞邊緣(邊界)最大。
微絲結構由一組肌動蛋白結合蛋白控制,特別是控制纖維方向和間距的交聯蛋白。
許多其他型別的肌動蛋白結合蛋白,即運動蛋白、分支蛋白、封端蛋白和切割蛋白以及聚合促進劑,也控制這些結構。
微絲的形成/自組裝
當 3 個 G-肌動蛋白結合形成三聚體時,微絲開始形成。然後,更多肌動蛋白結合到刺狀末端。自鉗蛋白透過充當馬達來幫助構建構成微絲的長鏈,從而協助自組裝過程。肌動蛋白聚合形成兩條長鏈,這些長鏈以螺旋狀排列以產生微絲。
微絲的功能
微絲構成細胞骨架的活動部分。
它的主要功能是為細胞提供支撐和結構。
有助於細胞質流動(胞質環流)。在胞質環流過程中,細胞器可能附著在微絲上,然後微絲收縮並將細胞器拖到細胞內的不同位置。
微絲具有柔韌性,並與肌球蛋白協同工作,為細胞收縮和細胞基本運動提供必要的力。肌球蛋白作為馬達,導致微絲的一端伸長,而另一端必須縮短才能使細胞移動。
在胞質分裂過程中,微絲有助於紡錘體纖維和分裂溝的形成。
由於肌動蛋白絲的完整性,真核細胞能夠承受環境壓力。
在某些動物中,微絲對於變形運動也很重要。
微絲將細胞器固定在細胞內,並賦予細胞形狀和硬度。
微絲的位置
微絲成束,形成細胞內三維 (3D) 網狀結構。
與包括肌球蛋白、層粘連蛋白和血影蛋白在內的其他細胞內蛋白有顯著的細胞內附著和相互連線。
纖維主要出現在細胞最外層位置,在那裡它們連線到質膜並形成微絨毛。
通常,在質膜處,微絲高度成核。
因此,微絲的濃度通常在細胞外部(角)最大。
有時可以看到微絲自由漂浮並連線到其他纖維和微管。
結論
堅硬的微絲寬度為 7 nm,是最細的,主要由兩條纏繞的球狀蛋白肌動蛋白鏈構成。由於構成微絲的肌動蛋白蛋白,微絲也稱為肌動蛋白絲。微絲成束,形成細胞內三維 (3D) 網狀結構。它們對肌肉收縮、細胞分裂和細胞運動至關重要。微絲塑造和移動細胞表面。
常見問題
問1. 描述肌動球蛋白。
答. 肌動球蛋白是一種在骨骼肌中發現的蛋白質複合物,由肌動蛋白、肌球蛋白和相關蛋白質組成。它存在於肌纖維中,並根據刺激而縮短,從而導致肌肉收縮。
問2. “細胞質流動”究竟是什麼?
答. 在細菌、高等植物和哺乳動物等不同生物體中,胞質環流(也稱為細胞質流動)的特點是細胞器和其他細胞成分在細胞內快速移動。細胞質流動有助於將物質(包括細胞器、代謝物和營養物質)輸送到所有細胞部分。
問3. 微絨毛和肌動蛋白絲之間的關係。
答. 微絲/肌動蛋白絲可以擠出質膜,從而形成從細胞體突出的結構,例如扁平的、寬闊的片狀偽足,或指狀的絲狀偽足和微絨毛。每個微絨毛都包含一束密集的交聯肌動蛋白絲作為其結構核心。
問4. 微絲和微管的區別?
答. 微管的直徑比微絲大。微管由細胞中的微管蛋白聚合而成。它們有助於細胞內運輸,併為細胞提供機械支撐。微絲由肌動蛋白蛋白單體聚合而成。它們有助於細胞在表面上的運動。微絲和微管的主要區別在於,前者是由肌動蛋白蛋白形成的雙螺旋聚合物,而後者是由微管蛋白亞基形成的長空心圓柱體。
問5. 微絲如何幫助細胞分裂?
答. 微絲透過幫助細胞分裂在有絲分裂中起著至關重要的作用。微絲使胞質分裂過程更容易進行,在胞質分裂過程中,細胞物理地分裂成兩個子細胞。在胞質分裂過程中,一個肌動蛋白環包圍著正在分離的細胞,肌球蛋白蛋白拉動肌動蛋白,導致其收縮。直到它分裂成兩個細胞,環繞細胞的環會逐漸變小,同時將細胞膜拉在一起。當不再需要環時,微絲會解聚,或分裂成肌動蛋白分子,從而導致環解體。