【正确答案】在细胞生命活动中,细胞骨架是一类高度动态结构,它们通过蛋白亚基的组装与去组装过程来调节细胞内骨架网络的分布和结构。
(1)微丝的组装及动力学特征:①微丝是由G-actin单体形成的多聚体。装配时呈头尾相接,故微丝具有极性,既正极与负极之别。②在体外,微丝的组装/去组装与溶液中所含肌动蛋白单体的状态(结合ATP或ADP、离子的种类及浓度等参数相关联)。溶液中适当浓度Ca2+时,F-actin→G-actin;含有ATP、Mg2+以及较高浓度Na+、K+时,G-actin→F-actin。③微丝组装的几个阶段:第一阶段是成核反应,即形成至少有2~3个肌动蛋白单体组成的寡聚体。第二个阶段是纤维的延长。肌动蛋白单体结合ATP后才能组装到微丝,组装后单体具有ATPase活性,将ATP水解成ADP。在体外,由于微丝在正极端装配延长,负极去装配而缩短,从而表现为踏车现象(tread milling)。
(2)微管在体外的组装分为成核和延伸两个阶段。αβ二聚体首先先形成原纤维,经过侧面增加而扩展为片层,至13根原纤维时,即合拢形成一段微管。新的二聚体再不断加到微管的端点使之延长。所有的微管都有确定的极性,是因为微管原纤维是由αβ异二聚体以αβ→αβ→αβ的形式排列而来的。正极生长速度快,负极生长速度慢。在体外,微管和微丝一样具有踏车行为。细胞中由微管构成的亚细胞结构也是有极性的。在细胞内,微管蛋白对自身合成具有反馈调节作用。细胞内微管的组装与去组装在时间和空间上是高度有序的。间期处于平衡状态;有丝分裂前期,胞质内微管网络解聚,组装成纺锤体微管;分裂末期,发生逆转。纺锤体微管大都起源于中心体,纤毛和鞭毛微管起源于基体。
(3)与微丝、微管的组装过程不同,中间丝蛋白在合适的缓冲体系中能自我组装成10nm的丝状结构,而且不消耗能量。装配过程:两条中间丝多肽链形成超螺旋二聚体;两个二聚体反向平行以半交叠形式构成四聚体;四聚体首尾相连形成原纤维;8根原纤维构成圆柱状的10nm纤维。与微丝和微管完全不同,中间丝不仅可以重头装配,而且新的中间丝蛋白可通过交换的方式掺入到原有的纤维中去。处于有丝分裂周期的细胞内,胞质中中间丝网格在细胞分裂前解体,分裂结束后又重新组装。在细胞分化过程中,细胞内中间丝的类型随着细胞分化的过程而发生变化。
【答案解析】