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探秘生物城之细胞篇:细胞“骨架” 精选

已有 7733 次阅读 2012-9-20 23:20 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 细胞骨架

人靠骨架保持形态,支撑保护各器官组织;同样细胞也需要一种类似骨架的结构,保持其特有的形态和功能。说起细胞“骨架”,一般人肯定是陌生的,但对于细胞生物学等领域的专业人士来说,并不是什么新鲜的玩意儿,这个虽说不上是特别的热点研究,也应算得上比较重要的一类研究课题吧。前两天恍恍惚惚好像从科学网上看到中国农大的一位青年老师因植物细胞骨架研究课题,获得青年科学基金资助,可见这细胞“骨架”,好歹也算是个“人物”。
 
言归正传,下面就试着侃侃细胞“骨架”到底是些嘛东西,研究它做什么?
 

 
 
细胞里的大小分子数以万计,这么多的成员生活在一起并不会拥挤打架,而且工作起来井然有序,这是因为细胞有着特殊的结构,形成了许多小房子,各种分子各居其室。各类细胞器,如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体等等就起到这种作用,它们把各类分子分开,使大家各有自己安家的地方。这些细胞器又是靠什么组织的?鸟的飞翔肌的一个细胞含有上千个线粒体,如果大家各行其是,非乱套不可。

   
近几十年来,随着细胞生物学新方法、新技术的不断发展应用,事关细胞结构与功能的研究进展很快,使人们对细胞中的各类细胞器的认识不断得以深入和扩展。例如细胞核、线粒体、内质网等。科学家们了解到,这些细胞器并非自由的悬浮在细胞质中,永远保持固定的形状,它们的形状是可以变化的。细胞器形状的维持、变形及分布与细胞质的状态关系密切。

细胞质的结构研究起来相对困难,显微镜下看起来似乎是一种无形的结构,过去一直把它解释成一种半流动性的液体。后来发现细胞质的结构并不是无形、无序的。 越多的实验证据的出现,细胞质的庐山真面目起来越清晰展现在人们面前,不再停留于只把细胞质笼统看作没有特殊结构的胶粘物质的水平上。对动物细胞研究发现,细胞质中存在大量的由蛋白质组成的网状结构,就是后来被称为细胞骨架的结构了。

   
细胞骨架最初是指红细胞被去污剂洗涤后剩下的一个网状结构,后来在其它细胞中也发现这种骨架结构。在过去的30多年中,人们运用一系列现代技术,研究细胞骨架的各种成分及结构联系。


科学牛人们已经了解到,细胞骨架由三种类型的纤维系统构成,即微丝系统、微管系统和中间纤维系统。微丝是直径为57纳米(1纳米相当于10亿分之一米)的丝状体,微管是直径为24纳米的管状体,中间纤维的直径则介于微丝、微管之间,为10纳米左右。 这三类骨架纤维是由特定的蛋白质分子自我装配形成的,然后靠着众多的连接蛋白相互连接成紧密的兼有柔韧性和刚性的三维网架,把分散在细胞质中的细胞器及各种膜结构组织起来,相对固定在一定位置,使其有条不紊地执行各自的功能。


微丝系统和微管系统除参与形成细胞结构和维持细胞形状外,还和有关的运动“马达”相互作用,驱动细胞及细胞内部结构的运动,参与细胞分裂、原生质流动、细胞器运动等。


细胞骨架对生物体的生长、发育、生殖、物质运输、信号转导、刺激反应等都具有重要的作用。在神经细胞中,细胞骨架及其连接蛋白的作用搞的比较清楚了。众多的微管排列有序,头朝哪,尾朝哪都是一定的,它们作为物质运输的轨道,引导着一辆辆“小货车”从它们的身上通过。当货车到达神经细胞末端附近时,轨道发生变化,由微管换成微丝,货物被顺利地送到下一个神经细胞。

 

 生命的奥妙无穷,尽管带有骨架和很多秘密的细胞伴随我们每一天每一秒,我们其实对其知之甚少。科学兴趣缘于偶然,也离不开必然。时代在发展,人类在进步,也许面对大自然,不断地提出问题,探讨问题的答案,正是人类进化的动力之一吧。



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