当前课程知识点:普通生物学 > 第一章 细胞生物学基础 > 第三节 真核细胞的结构 > 1.3.5 细胞骨架——微管
之前我们已经介绍了
构成细胞骨架的
一种蛋白质纤维微丝
现在 我们来介绍另外一种
构成细胞骨架的蛋白质纤维
叫微管
在电镜下观察
微管是呈中空的管状结构
它的外径大约是24nm
内径是15nm
从物质组成来看
微管是由微管蛋白组成的
每个微管蛋白又是一个异二聚体
包括a和β两个球蛋白亚基
这种a-β二聚体是微管组成的
基本结构单位
微管的管壁就是由
a-β二聚体纵向排列的
原纤丝构成的
由13根原纤丝合拢后
就组装成了空心的管装结构 微管
那么 微管存在于细胞的哪些部位呢
微管几乎存在于所有的真核细胞中
但是 大多数微管在细胞内
只是一个暂时性的结构
例如 细胞要进行分裂时
会形成纺锤体
这个纺锤体
就是由多种微管组成的
当细胞分裂结束之后
这些微管就解聚成
游离的微管蛋白
当子细胞再次重新分裂时
这些游离的微管蛋白
又会重新组装成新的微管
因此 微管是一个
动态变化的结构
当然 也有微管
会形成一些永久性的结构
比如说纤毛和鞭毛内的轴丝微管
神经元轴突内部的
微丝束结构等等
既然微管存在于所有的细胞中
那么 它的作用
势必也是多种多样的
微管的作用主要体现在
以下4个方面
细胞器定位 细胞内运输
细胞分裂和细胞运动
从结构上看
细胞内的微管有3种类型
分别是 单管
二联体和三联体
单管是由13个
球形亚基环绕而成
例如细胞质微管和纺锤体微管
就是属于单管类型
二联体是由两个微管组成的
分别称为A管和B管
其中 A管是完全微管
B管是不完全微管
它由13个亚基构成
另3个亚基与A管共用
例如 纤毛或鞭毛的轴丝微管
就属于二联体微管
三联体微管是由三个微管构成
其中A管是完全微管
B管和C管都是不完全微管
例如 中心粒或基体的微管
就属于三连体微管
那么 微管是如何形成的呢
它是在微管组织中心组装完成的
所谓微管组织中心
指的是细胞内能够起始
微管成核作用的结构
包括中心体和基体
中心体它位于
间期细胞核附近的细胞质中
如果是分裂期的细胞
中心体就位于细胞的两极
中心体是由一对中心粒
和周围的蛋白质组成
这两个中心粒
是相互成直角排列
所以 从电镜照片看
一个中心粒是横切面
另一个中心粒就是纵切面
每一个中心粒都是由
九个三联体微管
排列成的桶状结构
中央是没有微管的
中心体的作用
就是负责组装细胞内的微管
参于纺锤体的形成
调控细胞分裂
微管的组装通常就是从中心体部位开始的
并且会随着微管蛋白亚基
的不断加入而得以延伸
但是在同一个细胞内
总能看到有些微管在延伸
有些微管在缩短
甚至全部解聚
这种快速的组装和去组装
对于微管行使其功能极为重要
从刚才的讲述中我们已经知道
中心体是微管组织中心
中心体它只存在于动物细胞中
那么如果细胞中没有中心体
比如说像植物细胞
是否意味着它就不能生成微管呢
事实不是这样的
在植物细胞进行有丝分裂时
染色体会起始微管的成核组装
马达蛋白也会参与
微管的组装和纺锤体的形成
除了中心体之外
还有一种微管组织中心叫基体
它存在于纤毛和鞭毛的基部
基体的结构与中心粒类似
也是由九个三联体微管构成的
它没有中央微管
但是与中心体不同
基体只含有一个中心粒
而中心体是含有两个中心粒
基体的作用就是负责组装
鞭毛和纤毛中的微管
我们已经知道了
微管是由微管组织中心组装而成的
那么真核细胞中有哪些结构
是由微管组成的呢
这些结构包括基体
中心体 纺锤体 纤毛 鞭毛和轴突等
其中 基体和中心体
既是微管组织中心
本身也是由微管组成的
下面我们先来看看纺锤体是如何组成的
纺锤体是细胞在进行有丝分裂时形成的
它是一种与染色体分离
直接相关的细胞装置
左侧这张照片显示的
是电镜下观察到的
中期细胞的纺锤体和染色体
右侧这张照片
是在荧光显微镜下拍摄的
纺锤体和染色体
其中微管蛋白标记为绿色
染色体标记为蓝紫色
动粒标记为红色进一步分析
纺锤体主要由成束的微管
与微管结合蛋白组成
组成纺锤体的微管
包括动粒微管
极微管和星体微管三种
其中 动粒微管
连接着染色体动粒
与位于两极的中心体
极微管是从两极出发
在纺锤体中部
赤道区相互重叠交错
星体微管是从中心体向周围
呈辐射状分布
星体是位于细胞的两极
是由中心体与辐射状排列的
星体微管组成
有丝分裂过程中
染色体的运动就是有赖于
纺锤体微管的组装与去组装
姊妹染色单体的分离
也是受多种微管 共同作用的结果
具体的过程 将在有丝分裂部分再介绍
好 下面我们再来看一下鞭毛和纤毛的结构
鞭毛它是由细胞表面突出的
由微管和动力蛋白构成的
高度特化的一种细胞结构
哪些细胞有鞭毛呢 比如说
像雄性的 生殖细胞精子
就有一根鞭毛
单细胞的藻类 衣藻 有两根鞭毛
鞭毛与细胞的运动有关
每个细胞它含有1到多根鞭毛
纤毛与鞭毛结构相似
但是比鞭毛短 数目要多
例如 原生动物草履虫表面的纤毛
是它的运动器官
另外 纤毛也存在于
多种组织的细胞表面
如呼吸道上皮 输卵管上皮
胚胎的外胚层细胞等等
除了作为运动装置外
纤毛还与细胞的信号转导
细胞增殖与分化
组织与个体发育等过程密切相关
所以 鞭毛和纤毛的功能
主要有以下四个方面
细胞运动 细胞信号转导
细胞增殖与分化 组织与个体发育
鞭毛和纤毛都是由 基体组装形成的
这张照片显示的是
鞭毛横切面的电镜照片
右侧为横切面的示意图
从中我们可以看出
鞭毛的轴丝微管是9+2型的
也就是说外围是9组二联体的微管
中央有2个中央微管
另外 还有两个动力蛋白臂是用红色表示的
从二联体微管的A管伸出
分别位于轴丝的内侧和外侧
这个动力蛋白臂有什么作用呢
它与鞭毛的摆动与弯曲有关
这个动力蛋白
属于胞质动力蛋白的一种
也是一种马达蛋白
在这张图片中
绿色代表鞭毛的二联体轴丝微管
红色代表的是马达蛋白也就是动力蛋白
当它沿着相邻的二联体微管移动的时候
就会使鞭毛的局部弯曲
大家可能会要问我们研究这些
鞭毛和纤毛的结构有什么意义呢
事实上 这些结构与我们
人体的健康是密切相关的
在人体的多个组织细胞的表面
都覆盖有功能各异的纤毛
例如 大脑的室管膜上皮
视网膜的视锥细胞和视杆细胞
呼吸道的上皮细胞
嗅觉神经元细胞
肾小管的上皮细胞
输卵管的上皮细胞等等
这些细胞的表面都存在有纤毛
如果这些细胞表面的纤毛结构出现异常
或者功能丧失
就会导致一系列的疾病出现
例如脑积水 失明
不动纤毛综合症 多囊肾等等
这些病都是与纤毛相关的
如果胚胎发育过程中纤毛丧失
会导致多指左右体轴异常
和肾囊肿等发育缺陷疾病
因此 研究纤毛的组装和解聚的机制
对于这些疾病的治疗是有指导意义的
-绪论
--绪论
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-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
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--4.1.5 软骨
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-第一节 动物的组织--作业
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-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
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-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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