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細胞形狀的塑造者：細胞骨架如何決定形狀與穩定性？
細胞骨架是所有細胞，無論是細菌或古生菌，所具備的複雜且動態的蛋白質纖維網絡。對於真核細胞來說，細胞骨架從細胞核延伸到細胞膜，主要由三種成分組成：微絲、中間纖維和微管。這些成分能根據細胞需求迅速增長或解體，其功能多樣，不僅維持細胞形狀，同時也提供機械穩定性。
細胞骨架的主要功能是提供細胞的形狀及抵抗變形的機械阻力。
除了保持形狀外，細胞骨架還有助於細胞的移動及與外界的互動。它能夠通過與細胞外連接組織和其他細胞的結合，穩定整個組織。細胞骨架也參與多種細胞信號傳導路徑和胞吞作用，當然，它在有絲分裂和細胞分裂時的染色體分離及細胞質分裂中也扮演著至關重要的角色。
細胞骨架能夠收縮，從而變形細胞及其環境，促進細胞的遷移。
細胞骨架的組成
細胞骨架的三種主要成分分別是微絲、中間纖維和微管。
微絲
微絲由最常見的細胞蛋白質─肌動蛋白構成，直徑約7奈米。當細胞運動時，微絲形成的肌動纖維與肌球蛋白共同作用，產生收縮力量，有助於細胞的各種運動。
微絲是細胞運動和細胞分裂過程中的重要力量來源。
中間纖維
中間纖維較微絲更為穩定，直徑約8到12奈米，並且由不同的蛋白質組成，根據細胞的類型而異，對保持細胞形狀有重要作用。
微管
微管則是由α和β-微管蛋白組成的空心圓柱，直徑約25奈米。微管在細胞內部提供支撐，並作為細胞內部運輸的通道，對於有絲分裂的紡絲作用至關重要。
微管不僅是細胞形狀的影響者，也是細胞內部物質運輸的途徑。
細胞骨架在各種生物過程中的角色
細胞骨架涉及許多生命過程，包括細胞運動、內部運輸和細胞分裂。研究表明，細胞骨架在神經退行性疾病，如巴金森症和阿茲海默症中起著重要作用，這些疾病的發生與細胞骨架的退化有關。
在阿茲海默症中，tau蛋白的功能失調導致微管的病理改變。
此外，細胞骨架還參與細胞如何感應和響應其環境的過程。這種感應過程稱為機械轉導，細胞根據檢測到的力量調節其骨架結構，以適應外界環境的變化。
細胞骨架的歷史演變
自1903年尼古拉·科爾茨科夫提出細胞形狀受到一種網狀結構的影響以來，細胞骨架的研究經歷了多次轉折。初期研究認為細胞骨架僅僅是維持細胞形狀的無趣物質，隨著研究的深入，人們發現其在細胞中的重要性不可或缺。
最後，細胞骨架的發現不僅提升了我們對細胞結構的認識，同時也讓科學界深入理解了細胞如何在不斷變化的環境中生存和適應。這一領域的技術創新不斷推進，人們開始探索細胞骨架如何與細胞內外的信號進行複雜交互，並如何影響細胞功能和命運。
面對如此複雜的細胞骨架結構與功能，究竟未來的研究又會揭示哪些新的奧秘呢？
