Cytoskeleton
細胞骨格は、細胞の内部を支える繊維の複雑なネットワークである。 細胞骨格は、細胞膜を支えるシステムに分子コネクターによって架橋され、核などの内部構造を所定の位置に保持し、さまざまな種類の細胞の動きを制御している。 細胞骨格系は、細胞表面を覆う膜から、細胞の核を囲む膜系の表面まで内部に伸びている。 細胞骨格支持システムが核の内部も補強していることが示唆されている。
細胞骨格の繊維はまた、表面膜を通して伸びる連結部を通して細胞を外部構造物に固定する。
構造要素
細胞骨格は、細胞の種類によって、微小管、マイクロフィラメント、中間フィラメントの3つの主要構造繊維の1つ以上から組み立てられている。
微小管は、チューブリンというタンパク質からなるサブユニットから壁が作られた、細かく枝分かれしていない中空の管である。 微小管の直径は約25ナノメートル、壁の厚さは約4〜5ナノメートル、長さは数マイクロメートルから数マイクロメートルである。
これらの構造要素は、単独で、またはネットワークや平行バンドルで配置されることがあり、おそらくそれらを含む細胞領域に引っ張り強度と剛性を提供します。 アクチンフィラメントとも呼ばれるマイクロフィラメントは、アクチンというタンパク質から構築された、分岐のない直線状の繊維です。 マイクロフィラメントは、微小管よりもはるかに小さく、直径5～7ナノメートル程度で、微小管の壁とさほど変わらない太さの固形繊維である。 マイクロフィラメントは、細胞骨格において、単独、ネットワーク、および平行束で存在する。
構造要素
細胞質（核を除く細胞の生命体）の粘度は、非常に液体から固体およびゲル状まで変化するが、マイクロフィラメントのネットワークへの架橋の程度により制御されている。
マイクロフィラメントはまた、細胞の領域や伸展部に引っ張り強度と弾性を与える平行束に配列されている。 多くの細胞型は、マイクロフィラメントの内部平行束によって内部補強された多数の指のような伸展部を含んでいる。
微小管とマイクロフィラメントの両方が、ほとんどすべての細胞運動の基礎を形成している。 これらの運動システムでは、微小管とミクロフィラメントは、化学エネルギーを運動の力学的エネルギーに変換することができる運動性タンパク質によって作用される。
微小管とマイクロフィラメントは、すべての植物、動物、真菌、および原生動物の細胞の細胞骨格の構造的支持体として存在する。 第3の構造要素である中間フィラメントは、植物細胞よりも動物細胞でより多く存在する。
このタイプの繊維は、その寸法が微小管とマイクロフィラメントの間に位置することから「中間」と呼ばれ、直径が約10ナノメートルである。
構造要素
微小管とマイクロフィラメントがそれぞれ単一の種類のタンパク質からできていて非常に均一な構造であるのに対し、中間フィラメントは6種類あり、それぞれが異なるタンパク質またはタンパク質群からできています。
様々な中間フィラメントを構成するタンパク質は異なっているが、その三次元構造とアミノ酸配列の両方において関連している。
中間フィラメントは、細胞質内でネットワークと束になって存在している。 中間フィラメントは、微小管やマイクロフィラメントよりもはるかに柔軟であるため、細胞の輪ゴムのように、細胞の構造を固定する弾性的な結束を形成していると考えられている。
集合-分解反応微小管もマイクロフィラメントも、集合した状態と分解した状態の間で容易に変換することができる。 その際、微小管やミクロフィラメントのタンパク質サブユニットは、完全に組み立てられた要素と、細胞質内の溶液中にある分解されたサブユニットの大きなプールとの間で、急速に交換される。
その結果、タンパク質サブユニットが再利用され、微小管やミクロフィラメントを含む細胞骨格構造が、細胞の機能変化に応じて設定されたり、解体されたりすることが可能になる。 例えば、細胞分裂が起こると、成長中の細胞に典型的な細胞骨格構造を形成する微小管やマイクロフィラメントが急速に分解され、その後、細胞分裂に参加する構造に再組織される。
微小管やマイクロフィラメントの組立・分解反応は非常に容易に進行するので、試験管の中でマウスを運ぶことは比較的容易である。 微小管とマイクロフィラメントは、実際、実験的に分解して組み立てることができた最初の細胞構造の一つである。
細胞質ストリーミングと細胞分裂
マイクロフィラメントが関係する細胞活動の中に、細胞質ストリーミング（サイクロシス）がある。 細胞質ストリーミングの主な機能は不明であり、すべての生きた細胞内で起こっている。
しかし、細胞質の移動流は、細胞とその周囲との間、および細胞自体の内部で、栄養素、酵素、およびその他の物質の輸送を促進すると考えられている。 原形質には細胞質と核があります。 細胞質内には小器官や膜などの構造物がある。 細胞質液の中には、液体に満たされた液胞が1つ以上浮遊しており、液胞はトノプラストと呼ばれる膜に囲まれている。
細胞質の流動では、オルガネラと他の物質はマイクロフィラメントとトノプラストの間の移動流中を移動している。 細胞質内の小器官は、マイクロフィラメントに間接的に付着していると考えられ、この付着によって、細胞質粒子の移動の原因となる引っ張りや牽引の運動が生み出される。 マイクロフィラメントは、細胞分裂の前後における細胞核の動きを仲介している。
より長い微小管は、有糸分裂において分裂した染色体を新しく形成される細胞に移動させ、分裂中の細胞板形成に関与する。
このように、細胞骨格は、細胞の他の構成要素を組織化する上で、細胞分裂、成長、分化の過程に密接に関与している。 細胞骨格は、細胞の全体的な形を維持し、その中のさまざまな小器官の動きをつかさどっている。 アメーバのような単細胞生物では、細胞骨格は細胞自体の運動を担っている。
