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真核生物和细胞骨架

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真核生物和细胞骨架之间的区别

真核生物 vs. 细胞骨架

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。. 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。.

之间真核生物和细胞骨架相似

真核生物和细胞骨架有(在联盟百科)18共同点: 动力蛋白域 (生物)古菌中心粒微丝微管微管蛋白細胞器細胞質细菌细胞细胞分裂真核生物鞭毛驱动蛋白肌动蛋白蛋白质染色体

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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域 (生物)

在生物分類學上,域(domain、superregnum、superkingdom、empire或regio)是美国微生物学家和生物物理学家卡爾·沃斯设计的三域系統中最高的分類單元,較界的層級高。在三域系統中生物的演化樹包含細菌、古菌與真核生物三個域,此分類主要基於基因組的分子證據分析。.

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古菌

古菌(Archaea,来自,意为“古代的东西”)又稱古細菌、古生菌或太古生物、古核生物,是单细胞微生物,构成生物分类的一个域,或一个界。这些微生物属于原核生物,它們與细菌有很多相似之處,即它们没有细胞核与任何其他膜结合细胞器,同時另一些特徵相似於真核生物,比如存在重复序列与核小体。 过去曾经将古菌和细菌一同归为原核生物,并将其命名为“古细菌”,但这种分类方式已过时。事实上古菌有其独特的进化历程,并与其它生命形式有显著的生化差异,所以现在将其列为三域系统中的一个域。在这个系统中,古菌、细菌与真核生物各为一个域,并进一步划分为界与门。到目前为止,古菌已被划分为公认的四个门,随着进一步研究,还可能建立更多的门类。在这些类群中,研究最深入的是泉古菌门与广古菌门。但对古菌进行分类仍然是困难的,因为绝大多数的古菌都无法在实验室中纯化培养,只能通过环境宏基因组检测来分析。 古菌和细菌的大小和形状非常相似,但少数古菌有不寻常的形状,如嗜鹽古菌拥有平面正方形的细胞。尽管看起来与细菌更相似,但古菌与真核生物的亲缘关系更为密切,特别是在一些代谢途径(如转录和转译)有关酶的相似性上。古菌还有一些性状是独一无二的,比如由依赖醚键构成的细胞膜。与真核生物相比,古菌有更多的能量来源,从熟悉的有机物糖类到氨到金属离子直到氢气。(如)可以以太阳光为能源,其它一些种类的古菌能进行;但不像蓝藻与植物,没有一种古菌能同时做到这两者而进行光合作用。古菌通过分裂、出芽、断裂来进行无性生殖,但没有发现能产生孢子的种类。 一开始,古菌被认为都是一些生活在温泉、盐湖之类极端环境的嗜极生物,但近来发现它们的栖息地其实十分广泛,从土壤、海洋、到河流湿地。它们也被发现在人类的大肠、口腔、与皮肤。尤其是在海洋中古菌特别多,一些浮游生物中的古菌可能是这个星球上数量最大的生物群体。现在,古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分,在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。目前没有已知的作为病原体或寄生虫的古菌,他们往往是偏利共生或互利共生。一个例子是,生活在人和反刍动物的肠道中帮助消化,还被用于沼气生产和污水处理。嗜极生物古菌中的酶能承受高温和有机溶剂,在被生物技术所利用。.

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中心粒

中心粒(centriole)是中心體(centrosome)的组成部分。.

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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

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。.

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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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细菌

細菌(学名:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬於細菌域。也是所有生物中數量最多的一類,據估計,其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多--能在顯微鏡下看到它們;而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見,有0.2-0.6毫米大,是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核以及膜狀胞器,例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌,是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣,主要有球狀、桿狀,以及螺旋狀。 細菌廣泛分佈於土壤和水中,或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計,人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外,也有部分種類分布在極端的環境中,例如溫泉,甚至是放射性廢棄物中,它們被歸類為嗜極生物,其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌,科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在太空梭上也能生長。然而,細菌種類是如此多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半能在實驗室培養的種類。 細菌的營養方式有自养及异养,其中异养的腐生細菌是生态系统中重要的分解者,使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面,細菌是許多疾病的病原體,包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用。 總的來說,這世界上約有5×1030 隻細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色,像是微生物造成的腐敗作用,就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中,細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日,研究者在深約11公里的馬里亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出,在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處,仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法:「你可以在任何地方找到他們,他們的適應力遠比你想像的還要強,可以在任何地方存活。.

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细胞

细胞(Cell)是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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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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肌动蛋白

肌动蛋白(actin)是一类分子量大约在42,000的球状蛋白质。除了线虫类精子细胞,在所有的真核细胞当中均发现有该蛋白质,浓度约在100μM以上。肌动蛋白是生物体中微丝的两个单体亚基之一,而微丝则是细胞骨架三大组成结构之一,肌动蛋白还构成了肌细胞中具有收缩功能的组织。所以,肌动蛋白对于细胞活动起到很大的作用,比如肌肉的收缩,细胞的转移、分裂和原质的流动,动物胞囊和器官的运动,细胞间信息的传递,以及细胞的形状和连结的建立和维持等等。 有许多疾病是由调控肌动蛋白基因表达活性的蛋白及其相关蛋白的等位基因突变引起的。肌动蛋白基因表达也是一些病原微生物感染过程中的关键因素。一些肌动蛋白调孔蛋白的突变会导致,包括心脏大小与功能的变化以及耳聋等。细胞骨架的组装也与细胞内细菌与病毒的致病性有关,特别是在逃避免疫系统作用有关的过程中。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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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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真核生物和细胞骨架之间的比较

真核生物有113个关系,而细胞骨架有46个。由于它们的共同之处18,杰卡德指数为11.32% = 18 / (113 + 46)。

参考

本文介绍真核生物和细胞骨架之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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