微丝
什么是微丝?
细胞质中发现的纤维,支持细胞形状和运动,也可能作为其他细胞结构的锚定位点。这些纤维组合在一起时被称为细胞骨架。微丝、中间纤维和微管是构成细胞骨架的三种纤维,其中微丝是最小的。肌动蛋白是大多数动物细胞中最普遍的蛋白质,也是微丝(也称为肌动蛋白丝)的组成部分。构成微丝的肌动蛋白蛋白亚基是微小的 (7 nm) 分子,它们聚合形成细长的肌动蛋白丝,这是细胞骨架的一部分。这些细长圆柱形纤维覆盖着质膜,存在于真核植物和动物细胞中,对肌肉收缩、细胞分裂和细胞运动至关重要。
微丝结构
肌动蛋白蛋白用于制造称为微丝的坚固棒状结构。它们是最小的纤维,典型直径为 7 nm。
肌动蛋白最初以球状形式 (G-肌动蛋白) 由细胞产生。
微丝由单个肌动蛋白亚基组成,这些亚基都朝向同一方向。
然而,在微丝中,它们形成聚合的长分子链,并螺旋缠绕形成圆柱状结构,即 F-肌动蛋白。
肌动蛋白丝有一个延伸的 + 端,可以添加更多的肌动蛋白分子,以及一个休止的负端。已知微丝经历一个称为“踏车”的过程,其中单体不断添加到 + 端并从 - 端移除,同时保持纤维的总长度。
因此,每个微丝都显示出极性,纤维的两端彼此可区分。
微丝的生长速率受其极性的影响;通常情况下,正端比负端组装和拆卸得更快。
尽管这些聚合物很坚硬,但它们的结构是灵活的。微丝塑造和移动细胞表面。
微丝经常在质膜处成核。因此,微丝的浓度通常在细胞边缘(边界)最大。
微丝结构由一组肌动蛋白结合蛋白控制,特别是控制纤维方向和间距的交联蛋白。
许多其他类型的肌动蛋白结合蛋白,即运动蛋白、分支蛋白、封端蛋白和切割蛋白以及聚合促进剂,也控制这些结构。
微丝的形成/自组装
当 3 个 G-肌动蛋白结合形成三聚体时,微丝开始形成。然后,更多肌动蛋白结合到刺状末端。自钳蛋白通过充当马达来帮助构建构成微丝的长链,从而协助自组装过程。肌动蛋白聚合形成两条长链,这些长链以螺旋状排列以产生微丝。
微丝的功能
微丝构成细胞骨架的活动部分。
它的主要功能是为细胞提供支撑和结构。
有助于细胞质流动(胞质环流)。在胞质环流过程中,细胞器可能附着在微丝上,然后微丝收缩并将细胞器拖到细胞内的不同位置。
微丝具有柔韧性,并与肌球蛋白协同工作,为细胞收缩和细胞基本运动提供必要的力。肌球蛋白作为马达,导致微丝的一端伸长,而另一端必须缩短才能使细胞移动。
在胞质分裂过程中,微丝有助于纺锤体纤维和分裂沟的形成。
由于肌动蛋白丝的完整性,真核细胞能够承受环境压力。
在某些动物中,微丝对于变形运动也很重要。
微丝将细胞器固定在细胞内,并赋予细胞形状和硬度。
微丝的位置
微丝成束,形成细胞内三维 (3D) 网状结构。
与包括肌球蛋白、层粘连蛋白和血影蛋白在内的其他细胞内蛋白有显著的细胞内附着和相互连接。
纤维主要出现在细胞最外层位置,在那里它们连接到质膜并形成微绒毛。
通常,在质膜处,微丝高度成核。
因此,微丝的浓度通常在细胞外部(角)最大。
有时可以看到微丝自由漂浮并连接到其他纤维和微管。
结论
坚硬的微丝宽度为 7 nm,是最细的,主要由两条缠绕的球状蛋白肌动蛋白链构成。由于构成微丝的肌动蛋白蛋白,微丝也称为肌动蛋白丝。微丝成束,形成细胞内三维 (3D) 网状结构。它们对肌肉收缩、细胞分裂和细胞运动至关重要。微丝塑造和移动细胞表面。
常见问题
问1. 描述肌动球蛋白。
答. 肌动球蛋白是一种在骨骼肌中发现的蛋白质复合物,由肌动蛋白、肌球蛋白和相关蛋白质组成。它存在于肌纤维中,并根据刺激而缩短,从而导致肌肉收缩。
问2. “细胞质流动”究竟是什么?
答. 在细菌、高等植物和哺乳动物等不同生物体中,胞质环流(也称为细胞质流动)的特点是细胞器和其他细胞成分在细胞内快速移动。细胞质流动有助于将物质(包括细胞器、代谢物和营养物质)输送到所有细胞部分。
问3. 微绒毛和肌动蛋白丝之间的关系。
答. 微丝/肌动蛋白丝可以挤出质膜,从而形成从细胞体突出的结构,例如扁平的、宽阔的片状伪足,或指状的丝状伪足和微绒毛。每个微绒毛都包含一束密集的交联肌动蛋白丝作为其结构核心。
问4. 微丝和微管的区别?
答. 微管的直径比微丝大。微管由细胞中的微管蛋白聚合而成。它们有助于细胞内运输,并为细胞提供机械支撑。微丝由肌动蛋白蛋白单体聚合而成。它们有助于细胞在表面上的运动。微丝和微管的主要区别在于,前者是由肌动蛋白蛋白形成的双螺旋聚合物,而后者是由微管蛋白亚基形成的长空心圆柱体。
问5. 微丝如何帮助细胞分裂?
答. 微丝通过帮助细胞分裂在有丝分裂中起着至关重要的作用。微丝使胞质分裂过程更容易进行,在胞质分裂过程中,细胞物理地分裂成两个子细胞。在胞质分裂过程中,一个肌动蛋白环包围着正在分离的细胞,肌球蛋白蛋白拉动肌动蛋白,导致其收缩。直到它分裂成两个细胞,环绕细胞的环会逐渐变小,同时将细胞膜拉在一起。当不再需要环时,微丝会解聚,或分裂成肌动蛋白分子,从而导致环解体。