微管和细胞骨架

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微管和细胞骨架之间的区别

微管 vs. 细胞骨架

微管（Microtubule）是细胞骨架的一个组成部分，遍布於细胞质中。微管蛋白的这些管状聚合物可以增长长达50微米，具有25微米的平均长度，并且是高度动态的。微管的外径约为24纳米，而内直径为约12纳米。它们在真核生物细胞中被发现，以及它们被两个球状蛋白，α和β微管蛋白的二聚体聚合而形成。 微管是在许多细胞过程中的非常重要的。它们是参与维持细胞的结构，并与微丝和中间纤维它们形成细胞骨架。它们也组成纤毛和鞭毛的内部结构。它们提供了用于胞内运输平台和参与了多种细胞过程，包括分泌囊泡，细胞器和细胞内的物质的运动。它们还参与细胞分裂（有丝分裂和减数分裂），包括形成纺锤体，其用于拉开真核染色体。. 细胞骨架（Cytoskeleton）一般是指细胞内細胞質中的由蛋白质构成的纤维的网络结构。它是一个动态结构，其中有一部分是不断的被破坏，更新或新建的。 在生命的所有生物领域（古菌，细菌，真核生物）的细胞里都有细胞骨架被发现（特别是在所有真核细胞，包括人类，动物和植物细胞，甚至於噬菌體中都有細胞骨架被發現）。不同生物体的细胞骨架系统是由相似的蛋白质组成。但是，细胞骨架的结构，功能和动态行为可以是非常不同的，这取决于生物体和细胞类型。类似地，在同一细胞类型内细胞骨架的结构，动态行为和功能可以通过与其他蛋白质和网络的以前的历史关联发生变化。 细胞骨架的发现较晚，主要是因为一般電子顯微鏡制样采用低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到20世纪60年代后，采用戊二醛常温固定，才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。真核细胞借以维持其基本形态的重要结构，被形象地称为细胞骨架，它通常也被认为是广义上细胞器的一种。 细胞骨架不仅在维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离，在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架和它的结合蛋白组成动力系统；在白细胞（白血球）的迁移、精子的游动、神经细胞轴突和树突的伸展等方面都与细胞骨架有关。另外，在植物细胞中细胞骨架指导细胞壁的合成。 通过细胞骨架运行的一个大规模的例子是肌肉收缩。在肌肉收缩期间，肌肉的每一个细胞内肌球蛋白分子马达在并行肌动蛋白微丝上集体产生力量。这个行动收缩肌肉细胞，并通过在许多肌肉细胞的同步过程，收缩整个肌肉。.

动力蛋白

动力蛋白（Dynein）是一种马达蛋白（或分子马达），可将ATP高能磷酸键的化学能转化为机械能。动力蛋白依靠在微管上向负端的“行走”运输细胞内的货物。细胞骨架微管的负端指向细胞中心，因此动力蛋白也被称为负端指向的分子马达。，而移动向微管正端的驱动蛋白则被称为是正端指向的分子马达，动力蛋白可以朝微管两极运动.

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中间纤维

中间纤维（英語：Intermediate filaments，IF，又譯中間絲）直径10纳米(nm)左右，介于7 nm的肌动蛋白微丝和25 nm的微管之间。与后两者不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。中间纤维没有正负极性。它们是一个相关的蛋白质家族, 分享共同的结构和序列特征。大多数类型的中间纤维存在于细胞质，但有一种类型的中间纤维–核纤层蛋白存在于细胞核。.

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微丝

微丝（microfilament）是由肌动蛋白（Actin）组成的直径约为7nm的纤维结构。肌动蛋白单体（全称为“球状肌动蛋白”，简称“G肌动蛋白”）表面上有一个ATP结合位点。肌动蛋白单体可一个接一个连成一串肌动蛋白链，而微丝则由两串这样的肌动蛋白链互相缠绕扭曲成而成。微丝这种肌动蛋白多聚体又被称为“纤维形肌动蛋白”。 微絲也普遍存在于所有真核細胞中，是一個實心狀的纖維，一般細胞中含量約占細胞內總蛋白質的1%-2%，但在活動較強的細胞中可占20%-30%。微絲的主要化學成分是肌動蛋白（actin）和肌球蛋白（myosin），如同微管蛋白，肌動蛋白的基因組成一個超家族并有多種結構極為相似的組成。在肌細胞中至少存在4種不同的肌動蛋白。.

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微管蛋白

微管蛋白（Tubulin）是一类含有多个成员的蛋白质家族。其最常见的成员是α-微管蛋白和β-微管蛋白，它们是组成微管的主要成分。微管由α-微管蛋白和β-微管蛋白所形成的二聚体为单位聚集而成。细胞内微管蛋白的聚集程度会影响微管的长度，并进一步影响细胞形态。微管蛋白的分子量约为55kDa，为弱酸性蛋白质，等电点在5.2至5.8之间。微管蛋白和同属于运动性蛋白的肌动蛋白和肌球蛋白在一级结构上有许多相似性。 很长一段时间，微管蛋白被认为只存在于真核生物中；但近来，一种原核细胞分裂蛋白FtsZ被发现在进化上与微管蛋白有联系。.

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細胞器

细胞器（organelle，或稱--）是细胞的一部分， 是细胞中通过生物膜与细胞中其他部分分隔开来的、功能上独立的亚细胞结构，与细胞质基质和细胞骨架统称为“细胞质”。 细胞器可依各自拥有膜的层数大致分为三类（广义的細胞器还包括囊泡及核小体等）：.

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細胞質

細胞質是一種使細胞充滿的凝膠狀物質。細胞質包含有胞質溶膠及除細胞核外的細胞器。原生質是由水、鹽、有機分子及各種催化反應的酶所組成。細胞質在細胞內有著重要的角色，就是用作「分子液」，使各種細胞器能在其中懸浮及透過脂肪膜聚集一起。它在細胞膜內包圍著細胞核及細胞器。.

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纖毛

纖毛（拉丁语：cilium，複數為cilia）是真核生物細胞的胞器，是一種尾狀的突出物，伸向細胞外大約5到10微米。支撑纤毛的亚显微结构是微管，微管连接在基体之上。 動物細胞利用纖毛撥動附近或移動自身，分布在呼吸系統、輸卵管，像是氣管壁上的細胞就具有纖毛，可以排除肺部塵埃。 纖毛可分為兩種型態，一種稱為運動纖毛（motile cilia），能夠長久地向同一方向運動。另一種則是非運動纖毛（non-motile cilia），一般用作感應胞器。 纖毛與鞭毛合稱為波動足（undulipodia）。 纖毛會朝著向外的方向擺動，使異物隨著纖毛的擺動而排出。.

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细胞分裂

细胞分裂（cell division）是生物体生长和繁殖的基础，通常由一个母细胞产生两个或若干子细胞，是細胞週期的一部分。产生两个不同子细胞的分裂被称为不对称细胞分裂，也称为异裂。 根据类型常可区分为有丝分裂（mitosis）和无丝分裂，在真核生物中以有丝分裂尤为重要，它不改变染色体的倍数。 细胞分裂的另外一种形式是减数分裂（meiosis）。减数分裂产生染色体倍数减半的生殖细胞，即配子，这是有性生殖的必要条件。 如果细胞分裂失去控制，常常导致特定细胞团的增生，异生或肿瘤。严重的情况下发生恶性肿瘤，其中上皮组织来源的被称为癌症。.

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真核生物

真核生物（学名：Eukaryota）是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称，它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核，因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器，如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核，因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的，都属于三域系统中的真核生物域，另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性，因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信，從基因證據來看，真核生物是細菌與古菌的基因融合體，它是某種古菌與細菌共生，異種結合的產物。.

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鞭毛

鞭毛是很多单細胞生物和一些多細胞生物細胞表面像鞭子一樣的細胞器，用於運動及其它一些功能。在三个域中，鞭毛的結構各不相同。細菌的鞭毛是螺旋狀的纖維，像螺絲一樣旋轉。古菌的鞭毛表面上和細菌的類似，但很多細節不同，和細菌的鞭毛可能也不是同源的。真核生物，比如動物、植物、原生生物細胞的鞭毛是細胞表面結構複雜的突出物，像鞭子一樣來回抽打。.

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驱动蛋白

驱动蛋白（Kinesin）是一类蛋白质超级家族，属于分子马达的一种，其成员代表驱动蛋白-1（Kinesin-1）在1985年被发现。驱动蛋白是由单体组成的多聚体，其“头部”具有ATP酶活性，能通过水解ATP获得能量，改变构型，进行运动。它和动力蛋白一样，以微管构成的轨道进行滑行。与可以朝微管两极运动的动力蛋白有些不一样，一种驱动蛋白只能朝一个方向运动，如驱动蛋白-1可以沿着微管的+运动，而另一些驱动蛋白则沿着-极运动，在细胞内起运输作用，比如牵拉染色体，参与有丝分裂、减数分裂和细胞迁移过程。 最近的研究又发现一批与驱动蛋白-1结构相关的蛋白质，它们一起构成驱动蛋白超级家族。这些蛋白质存在于绝大多数真核生物中。它们共有一保守的“马达”域，含有约350氨基酸残基，内有ATP结合位点和微管结合位点。即使在植物中，如拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，目前也发现了A，B，C和D四种类驱动蛋白蛋白。.

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染色体

-- 染色體（chromosome）是真核生物特有的構造，主要由雙股螺旋的脱氧核糖核酸和5种被称为组蛋白的蛋白质构成，是基因的主要載體。染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体（由染色质组成）。染色质和染色体是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现。染色体出现于分裂期。染色质出现于间期，呈丝状。其本质都是脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质的组合（即核蛋白组成的），不均匀地分布于细胞核中 ，是遗传信息（基因）的主要载体，但不是唯一载体（如细胞质内的線粒体）。.

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