細胞骨架與運動

細胞內沿軌道運輸(intracellular transport)

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想像一座繁忙的倉庫,堆高機沿著地面上畫好的車道行駛,把貨盤從裝卸區送到正確的貨架上。一個大細胞面臨同樣的物流難題:它必須把新合成的蛋白質、打包好的囊泡乃至整個細胞器送到特定目的地。細胞內運輸就是細胞的解決方案——貨物由馬達蛋白沿著細胞骨架軌道運送。

運作方式是這樣的:微管和肌動蛋白絲充當車道。馬達蛋白(微管上的驅動蛋白和動力蛋白、肌動蛋白上的肌球蛋白)一端附著在貨物上,另一端附著在軌道上,然後一步步行走,每走一步消耗一個ATP。由於軌道有方向——微管一般從細胞中心向外延伸——驅動蛋白往往把貨物運向細胞邊緣,動力蛋白則把它運回中心,使細胞獲得受控的雙向投遞,而不是漫無目的的漂移。

每當細胞很大或有又長又細的突起時,這種主動運輸都不可或缺。在神經細胞中,囊泡必須從細胞體一直走到可能長達一米的軸突末端;單靠擴散要花數年,而馬達驅動的運輸只需幾小時到幾天。運輸還能把細胞器擺到正確位置、把細胞核拉到合適的地方、並把膜送到正在生長的細胞邊緣。當這套投遞系統崩潰時,貨物會堆積、細胞功能失常——這是好幾種神經退行性疾病的特徵。

海洋魚類的色素細胞(黑素細胞)能在幾秒內讓魚變深或變淺:它驅動馬達蛋白沿著微管把色素聚到中心或鋪散開來。

定向運輸讓細胞重組內部物質的速度遠超擴散所能達到的。

這裡的主動運輸指的是馬達驅動貨物沿纖維移動——它不同於跨細胞膜的主動運輸(後者使用泵)。兩者都消耗ATP,但解決的是不同的問題。

又稱
intracellular traffickingvesicle transport along cytoskeleton细胞内运输