细胞骨架与运动

细胞内沿轨道运输(intracellular transport)

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想象一座繁忙的仓库,叉车沿着地面上画好的车道行驶,把货盘从装卸区送到正确的货架上。一个大细胞面临同样的物流难题:它必须把新合成的蛋白质、打包好的囊泡乃至整个细胞器送到特定目的地。细胞内运输就是细胞的解决方案——货物由马达蛋白沿着细胞骨架轨道运送。

运作方式是这样的:微管和肌动蛋白丝充当车道。马达蛋白(微管上的驱动蛋白和动力蛋白、肌动蛋白上的肌球蛋白)一端附着在货物上,另一端附着在轨道上,然后一步步行走,每走一步消耗一个ATP。由于轨道有方向——微管一般从细胞中心向外延伸——驱动蛋白往往把货物运向细胞边缘,动力蛋白则把它运回中心,使细胞获得受控的双向投递,而不是漫无目的的漂移。

每当细胞很大或有又长又细的突起时,这种主动运输都不可或缺。在神经细胞中,囊泡必须从细胞体一直走到可能长达一米的轴突末端;单靠扩散要花数年,而马达驱动的运输只需几小时到几天。运输还能把细胞器摆到正确位置、把细胞核拉到合适的地方、并把膜送到正在生长的细胞边缘。当这套投递系统崩溃时,货物会堆积、细胞功能失常——这是好几种神经退行性疾病的特征。

海洋鱼类的色素细胞(黑素细胞)能在几秒内让鱼变深或变浅:它驱动马达蛋白沿着微管把色素聚到中心或铺散开来。

定向运输让细胞重组内部物质的速度远超扩散所能达到的。

这里的主动运输指的是马达驱动货物沿纤维移动——它不同于跨细胞膜的主动运输(后者使用泵)。两者都消耗ATP,但解决的是不同的问题。

又称
intracellular traffickingvesicle transport along cytoskeleton细胞内运输