【矩道生物虚拟实验室】细胞骨架这样讲,也太好学了!再也不emo哦!

2022/4/29 11:40:15 矩道科技 产品动态

生物教学中,通过矩道生物仿真实验室中的各类虚拟实验资源创设生物学科融合课程,以虚补实,日常教学中令人苦恼的微观的结构与抽象难以理解的机理跃然眼前,鲜活生动。这样的虚拟仿真融合课程可以帮助学生更好地助推“结构与功能观”的初步建立,贯彻生命观念的养成。

细胞骨架是新教材“必修1-分子与细胞”中重要的的知识点,也是组成细胞的重要结构。它的微观结构以及与之对应的功能是怎样的呢?

下面,跟小编一起通过高中生物VR/3D虚拟仿真实验室一睹为快,学习起来吧!

细胞质中的三维网络结构系统-细胞骨架

在细胞生物学的发展中,随着电子显微镜和染色技术的应用,除了不断认识各种细胞器的结构和功能以外,还发现在细胞质中有一个三维的网络结构系统,这个系统被称为细胞骨架。

一、细胞骨架的结构

细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构,主要由三类蛋白纤维构成,即微管、微丝和中间丝。

细胞骨架组成:微管,微丝和中间丝

组成微管的基本成分是微管蛋白,组成微丝的基本成分是肌动蛋白,组成中间丝的基本成分相对复杂一些,包含一类纤维蛋白家族。通常微管主要分布在核周围,呈放射状向细胞质四周扩散,微丝主要分布在细胞膜的内侧,而中间丝则分布在整个细胞。虽然细胞骨架各成分在细胞质中的分布有一定的规律性,但不是绝对的,随着细胞类型或发育时期的不同会发生相应的变化。

(一)微管

微管细胞骨架纤维中最粗的一种,是一种动态结构,能很快的组装和去组装, 因而在细胞中呈现了各种形态和排列方式,以适应变动的细胞质状态和完成它们的各种功能。微管在细胞内存在三种形式:单管(质膜下);二联管(鞭毛和纤毛);三联管(中心粒和基体)。

细胞骨架-微管的分布

1. 微管的结构特点及分子组成

(1)微管的结构特点

电镜下,微管是中空的管状结构,直径为24~26nm,长短不一。微管的管壁厚约5nm,由13条原纤维纵行螺旋排列而成,每条原纤维是由α 、β微管蛋白相间排列而成的长链。

细胞骨架-微管形态与结构

(2)微管的分子组成

微管蛋白是构成微管的主要蛋白。这是一类酸性蛋白,分为两型,即α微管蛋白和β微管蛋白,它们常以异二聚体的形式存在,是微管装配的基本单位。二者的分子量相同(5.5×104),各含约500个左右的氨基酸。两者的氨基酸组成、排列方式均有差别。异二聚体上具有:两个鸟嘌呤(GTP)的结合位点;二价阳离子(Mg2+)结合位点;秋水仙素结合位点;长春花碱结合位点。微管结合蛋白是附着在微管多聚体上、参与微管组装并增加微管稳定性的蛋白,如τ蛋白、MAP1、MAP2、+TIPs(+端追踪蛋白)等,它们是微管结构和功能的必须组成成份。

2. 微管的主要功能

(1)维持细胞的形态;

(2)参与细胞器的运动和分布;

(3)参与细胞内物质物运输;

(4)参与信息传递与细胞的多种运动功能。

微管参与变形虫细胞的多种运动

(二)微丝

1. 微丝的结构特点及分子组成

细胞骨架-微管形态与结构

微丝的主要成分是肌动蛋白,它是微丝的基础蛋白。纯化的肌动蛋白单体称为G肌动蛋白,外观呈哑铃状,有极性,具阳离子、ATP(ADP)和肌球蛋白结合位点。肌动蛋白以相同的方式头尾相接形成螺旋状肌动蛋白丝,称为 F肌动蛋白,肌动蛋白丝具有极性。目前已知有α、β、γ 3种肌动蛋白异构体,分别分布在不同细胞或组织中。如α肌动蛋白存在于成熟的肌肉组织中,β和γ肌动蛋白共同存在于大部分非肌细胞中。目前已发现40多种微丝结合蛋白,它们多数以简单的方式与肌动蛋白相结合,形成多种不同的亚细胞结构并具有多种功能。

2. 微丝的主要功能

(1)与细胞运动紧密相关,如有丝分裂时染色体移动,胞质分裂,肌肉收缩,细胞移动,胞质环流等都有微丝参与。

(2)参与构成细胞支架,维持细胞的一定形态。

(3)微丝常与其它细胞器连接,与细胞内运输和细胞分泌活动有关。

(4)微丝与信息传递有关。

微丝参与细胞分泌活动

(三) 中间丝

1. 中间丝的类型

细胞骨架-微管形态与结构

中间丝又称为中间纤维,根据其组织来源和免疫原性以及蛋白质的氨基酸序列,可将中间丝分为5大类:(1)角蛋白纤维。(2)结蛋白纤维。(3)波行蛋白纤维。(4)胶质蛋白纤维。

(5)神经蛋白纤维。

2. 中间丝的功能

维持细胞的整体性 ;参与细胞内信息传递及物质运输 ;参与相邻细胞间连接结构的形成 ;参与细胞分化;肿瘤诊断 。

中间丝参与细胞物质运输

二、细胞骨架具有多种功能

(1)它在细胞内形成一个框架结构,为各种细胞器提供附着位点,将细胞器组成各种不同的体系和区域网络,保证了各细胞器生命活动正常有序地进行。

细胞骨架-提供细胞器附着的位点

(2)细胞骨架为细胞内的物质和细胞器的运输及运动提供机械支撑。例如,由内质网产生的囊泡向高尔基体的运输,通常由细胞骨架提供运输轨道。

细胞骨架-为胞吐提供运输轨道

(3)为细胞运动提供机械动力。细胞上的纤毛和鞭毛主要由细胞骨架构成。

细胞骨架-构成细胞表面纤毛

细胞骨架-构成细胞表面鞭毛

通过矩道的生物虚拟实验室,我们可以清楚的观察细胞骨架的结构,想进一步了解有关细胞骨架知识,赶快关注我们吧!

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