细胞骨架

细胞骨架是指为细胞提供机械支撑、形状和强度（就像人体骨骼为人体提供这些一样）的细胞质结构。这些结构由蛋白质组成，可能非常微小、呈纤维状、丝状和管状。我们可以说，细胞骨架是细胞质中蛋白质纤维的网络，它充当细胞的结构框架，从而为细胞提供稳定性并帮助细胞运动。它由不同类型的蛋白质组成，例如微管蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白、角蛋白等。

细胞骨架是真核细胞的独特特征，因为它仅存在于真核细胞中，而不存在于原核细胞中（例如细菌）。它是一个柔性或动态结构，因为它没有固定形状，或者其形状可能在不同条件或环境下发生变化。

各种内部细胞结构，如细胞核和细胞器，能够由于细胞骨架而保持其在细胞内的位置并彼此保持安全距离。

下面描述了细胞骨架的主要组成部分

i) 微管： 它们是微小的中空管状结构，由单一类型的球状蛋白质（称为微管蛋白）组成。 它们存在于真核细胞的基质中。帮助运动的结构，如纤毛和鞭毛，也由微管组成。它们也存在于基体、星射线和精子尾部的轴丝中。在细胞分裂中期的中期和后期参与细胞分裂的中心粒和纺锤体纤维也由微管组成。因此，它们在细胞分裂中起主要作用。微管在中心粒中具有 9+0 排列。

微管壁由球状蛋白质微管蛋白组成。微管蛋白是一种二聚体，因为它由两个亚基α-微管蛋白和β-微管蛋白组成。这些亚基具有相同的三维结构，这使得它们能够紧密结合。这些二聚体排列成纵向排，称为原纤维（单数；原纤维）。微管壁由 13 根原纤维组成。

微管蛋白是非收缩性的，呈螺旋状排列形成微管壁。原纤维是不对称的，一端有 α-微管蛋白，另一端有 β-微管蛋白。

微管的平均直径为 25 nm。其中管腔直径约为 15 nm。因此，壁厚约为 5 nm。 微管可以非常大，甚至可以延伸到细胞的长度和宽度。

微管的一端称为正端，由 β-微管蛋白亚基终止。另一端称为负端，由 α-微管蛋白亚基终止。这种极性对其生长非常有益，并使其能够参与机械活动。在微管生长过程中，单个二聚体（α 和 β 亚基）结合到正端，一些二聚体从负端释放。这个过程持续进行，有助于维持微管的长度。

微管的功能

• 它们赋予细胞形状和刚性。
• 它们在细胞分裂过程中帮助形成纺锤体纤维。
• 它们形成纤毛和鞭毛的细胞骨架或内部支撑框架。
• 它们在细胞分裂的后期帮助染色体分离。
• 微管有助于细胞内营养物质的运输，例如在草履虫中观察到，由微管组成的纤毛帮助食物移动到草履虫的食道或口腔。
• 微管还帮助各种细胞运动，包括细胞内膜的运输和定位。它还帮助分泌囊泡在细胞内移动。

ii) 中间丝： 它们由不同类型的蛋白质组成，例如角蛋白、结蛋白、巢蛋白和波形蛋白。它们的长度约为 10 nm，比微管的长度（25 nm）长，但比微丝的长度（7 nm）短。因此，它们被称为中间丝。它们非常稳定，为核膜提供形状和机械强度并锚定细胞器。与细胞骨架的其他组成部分不同，它们不参与细胞运动。

中间丝的功能

• 它们为细胞提供支持，并可以网状排列以支持不同类型的细胞。
• 它们有助于染色质的形成。
• 它为其存在的结构提供抗拉强度。例如在头发中。当细胞被拉伸时，它们使细胞能够承受机械应力。因此，它们在承受更多机械应力的细胞中更为突出。例如，皮肤的上皮细胞，它们通过均匀分布局部应力的影响来保护细胞免受机械剪切造成的破裂。

iii) 微丝： 它们是实心的、不分枝的棒状结构，因此它们内部没有管腔。它们存在于真核细胞中，也称为肌动蛋白丝。与其他细胞骨架部分相比，它们非常细。微丝由收缩蛋白组成，其中包括肌动蛋白和肌球蛋白，它们既坚固又灵活，因此在细胞运动中非常有用。肌动蛋白是一种球状蛋白，而肌球蛋白是一种丝状蛋白。

微丝的功能

• 它们通过充当质膜的框架来支持质膜，从而帮助维持其结构。
• 它们具有收缩性，因此有助于运动。
• 它们还通过形成卵裂沟来帮助细胞分裂。
• 心脏的收缩在肌动蛋白-肌球蛋白丝的帮助下得以促进。
• 微丝也存在于微绒毛中，微绒毛是细胞中存在的指状突起，用于增加吸收面积。