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细胞骨架是真核细胞中的蛋白质纤维网架体系,是当前细胞生物学研究中最活跃的领域之一。广义的细胞骨架包括细胞外基质、细胞膜骨架、细胞质骨架和细胞核骨架,它们在结构上相互连接、形成贯穿于细胞的网架体系。细胞骨架在维持细胞形态,保持细胞内部结构的有序性中起到重要作用,而且与细胞运动、物质运输、能量转换,信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。目前细胞骨架的研究已从形态观察为主迅速推进到分子水平。原生动物由一个单细胞构成,并行使生命活动的全部功能,因此原生动物细胞的复杂程度是多细胞生物中的一个细胞远不能及的。以腹毛目纤毛虫为材料研究原生动物的细胞骨架,对了解原生动物的细胞功能、揭示种属之间的进化关系有重要的意义。
本文以异毛虫和尖毛虫为材料,采用Flutax直接荧光标记与免疫荧光标记相结合的方法,对其形态和形态发生及其休眠细胞纤毛结构的分化进行探索,显示腹毛目尖毛虫和异毛虫在不同生命周期中皮层微管骨架,揭示它们的发生、分化及定位的规律。并利用生化抽提结合SDS-PAGE电泳的方法对其蛋白组分进行了初步分析。结果如下:
1、异毛虫无性生殖周期中微管胞器的形态及形态发生FLUTAX直接荧光标记和抗α-微管蛋白抗体免疫荧光标记显示,异毛虫细胞微管胞器由口围带、波动膜、额腹横棘毛、左右缘棘毛、背触毛等皮层纤毛器、纤毛器基部附属微管组成。其中腹面皮层纤毛器基部附属微管包括小膜托架、小膜附属微管、波动膜骨架;额腹横棘毛基部围棘纤维篮、额腹横棘毛和左右缘棘毛基部前纵微管束、后纵微管束和横微管束,他们以各自的纤毛器基部为中心,分别向皮层不同方向发射,在细胞皮层内形成一个复合三维结构微管网;并且,左、右缘棘毛基部横微管显示非镜像对称的图像,横棘毛基部微管前纵微管束向前伸展后其前端并非聚集在一起。无性生殖过程中,后口仔虫口围带原基在表膜下首先发生,此后突出表膜形成相应的纤毛器原基,经历一系列的发育分化过程而成为新仔虫的纤毛器。腹部纤毛器发育包括口围带、波动膜、额腹横棘毛发生瓦解,新纤毛器在细胞皮层的特定位置发生,从相应纤毛器原基发生、分组、迁移,至最终形成前、后两套新的纤毛器,新结构的形成和老结构的瓦解是一个相伴相随的过程。
2、尖毛虫皮层微管类细胞骨架的组成和形态发生利用FLUTAX直接荧光标记和抗α-微管蛋白抗体免疫荧光标记显示,尖毛虫细胞微管胞器由口围带、波动膜、额腹横棘毛,左右缘棘毛、背触毛等皮层纤毛器及纤毛器基部附属微管组成。纤毛器微管和基部附属微管按照“口围带-额腹横棘毛-左右缘棘毛”的皮层模式定位,所有这些结构对于支持细胞运动,维持细胞背腹面的分化具有重要作用。无性生殖过程中,额腹横棘毛原基分别在老的口围带和新口围带的右侧出现两套,之后逐步分化发育形成前后仔虫的相应结构,部分老的额棘毛和横棘毛在新的结构出现之后才最终瓦解。
3、异毛虫与尖毛虫细胞蛋白组分的比较采用异毛虫和尖毛虫为实验材料,利用生化方法抽提处理得到两种纤毛虫的骨架蛋白、不可溶性蛋白和可溶性蛋白,进行电泳分析,用以研究两种淡水类纤毛虫骨架蛋白的差异。结果发现:异毛虫和尖毛虫骨架蛋白的表达主要集中在43-66kDa区间,充分证明α-微管蛋白在纤毛虫微管类细胞骨架中具有一定的保守性。而两种纤毛虫不可溶性蛋白的表达具有一定差异。