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02 细胞的结构(第7页)

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多余的脂肪。

脂质生成修饰

在植物细胞中,利用遗传学工具对脂滴的形成过程进行改造将对种子作物具有重大意义。

植物细胞产生油脂的过程与动物细胞非常相似。

研究发现,对二酰基甘油转移酶——一种可催化甘油三酯生成的酶进行基因改造后,玉米的油脂和油酸产量可增加一倍左右。

细胞骨架

提到“骨架”

,便会让人联想到亡故已久的人类残骸。

骨骼得以长久保存的原因在于成骨细胞在形成骨基质的过程中将磷酸钙等矿物质沉积下来,从而赋予了骨骼刚性的结构。

不同的骨骼通过肌腱与韧带结合在一起,形成一个杠杆系统紧密相连,从而保证在日常生活中骨骼可以随时因肌肉收缩而发生移动。

在细胞内,同样也存在类似于“骨架”

的结构。

其中,微管起到了“杠杆”

的作用,而“肌肉”

的角色则由肌动蛋白微丝与肌球蛋白共同扮演。

肌动蛋白微丝与肌球蛋白可以发生相互滑动,像肌肉一样为细胞提供收缩力。

然而,与我们自身肌肉-骨骼系统的相对刚性与持久性有所不同,细胞骨架最主要的特征是极强的可塑性与动态性,其元件可通过惊人的速度构建(聚合),并通过分解(解聚)迅速消失。

曾有传统观点认为,细胞像是一个充满了果冻的气球,这着实误导了大众多年。

事实上,细胞的形状由其内部所控制,可通过接收到的外部环境信号进行调整,并能快速做出响应。

细胞不断地改变其形状,改变着其与邻近细胞的位置,在组织中移动,甚至通过进出血液从而在整个机体内进行“长途旅行”

除此之外,在细胞分裂时,染色体的分离需要整个细胞骨架进行重组(这一点将在第4章进行讨论)。

可以说,细胞骨架的动态性质是其最主要的特征。

尽管在某些细菌中存在与真核细胞的细胞骨架相类似的原始蛋白,但高度组织化的细胞骨架仍是真核生物的独有特性。

真核细胞的细胞骨架被定义为三种大型蛋白构成的网络,其中包括:微管(由更小的蛋白——微管蛋白所构成)、中间丝(一组具有类似性质的纤维蛋白)以及微丝(由更小的蛋白——肌动蛋白所构成)(如图6a、6b所示)。

此外,细胞内还存在许多其他相关蛋白,在不同方面帮助细胞骨架蛋白发挥作用。

尽管细胞骨架的每一个元件都为细胞的形状变化与运动做出了特定的贡献,但为了更好地理解细胞骨架,我们仍需将其所有组分结合在一起,作为一个完整的系统来看待。

除了全细胞反应,细胞骨架在细胞内的物质运输中也起着至关重要的作用。

其中,微管可以与动力蛋白等分子马达相互作用,从而为细胞内装载着货物的液泡或细胞器的移动提供一条“铁路干线”

图6细胞骨架元件

a.b.由纤维网络构成的完整细胞骨架(已除去细胞质中的细胞器,仅留下位于中央的细胞核);c.在试管中组装起来的微管;d.鞭毛的切片,显示了鞭毛轴丝的“9+2”

排列结构;e.吸管虫触手的切片,显示了围绕食管的微管阵列

接下来的问题是,纤维蛋白能否进入细胞核形成类似细胞骨架的结构?遗憾的是,这一问题的答案始终存在争议。

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