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「脱发」化疗能杀死癌细胞，化疗会导致脱发，都和细胞的这个结构有关

制作：玉溪
监制：中国科学院计算机网络信息中心
作为治疗癌症的一种重要方式，化疗已经应用了几十年,时至今日，化疗依然是治疗癌症的重要手段。化疗药物紫杉醇为何可以杀死癌细胞？化疗过后病人为什么都会出现脱发现象？秘密都在于细胞内一种重要的结构---微管。
微管是什么？
类似于人体中具有骨骼系统，在大部分高等动物细胞中分布着很多由蛋白纤维交织而成的立体网络体系，这些被称作细胞骨架的结构在维持细胞形态，保持细胞正常功能方面都具有重要意义。细胞内含有大量的骨架蛋白，其中很重要的一种就是微管。别看微管的名字里有个微小的“微”字，但它的功能和作用可一点也不微小，反而存在感极强！
微管不仅提供张力维持细胞形态，而且通过自身在细胞中不断地生长和收缩，以此为动力推拉细胞内各处的物质到其应有的位置，包括分裂细胞中染色体，这对细胞的存活和发挥正常功能具有不可或缺的作用。

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细胞内部有大量的微管（图片来源：BBC《人体的奥秘之细胞的暗战》）
微管之于细胞,类似于交通运输轨道之于人类
就像交通轨道之于我们人类社会一样，微管是细胞内的交通运输轨道。在高等细胞内，微管可以运送各种细胞器或者运送含有各种物质的囊泡到它们应有位置，分裂的细胞通过中心体发射的星型微管的牵拉作用将母细胞复制好的双份遗传物质平均分给子代细胞。

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微管运送囊泡和细胞器示意图（图片来源:浙江大学医学院干细胞与组织中心网络教育信息化平台）
微管如此神奇的功能是怎么实现的呢？秘密就在于与微管相关的马达蛋白上。
马达蛋白可以利用ATP水解产生能量驱动自身，沿着微管或其他细胞骨架运动，从而运输货物。就像一个挑货的挑夫，肩上扛着要挑的货物，吃着“馒头”ATP，沿着“小路”微管蛋白，一步步把货物运送到目的地。马达蛋白有三个不同的家族，与微管相关的有驱动蛋白家族（kinesin）和动力蛋白（dynein）家族。两个家族的不同之处在于两者运送“货物”的方向不一样，驱动蛋白负责把货物从微管的负极运送到正极，而马达蛋白负责把货物由微管的正极运送到负极。

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马大蛋白沿着微管运送“货物”
在分裂的细胞中，负责微管发生的中心体首先发生复制，复制好的中心体以相反的方向移向细胞的两端，同时发射出星型的微管结构形成纺锤体，这些微管可以一部分连接到复制好的染色体上，一部分互相重叠，通过快速的合成和解聚提供牵拉力，并且借助于马达蛋白提供的动力，将两份染色体拉向细胞的两端。最后阶段细胞从中间断裂，一个细胞便成功分裂为了两个细胞。

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△分裂细胞中星型纺锤体将染色体拉向两极（图片来源：http://m-learning.zju.edu.cn/G2S/eWebEditor/uploadfile/20190515220727487.pdf）
这也是化疗药物癌紫杉醇能够杀死癌细胞的原因。细胞与人体正常细胞相比重要的特征是不受控制地快速分裂和生长，因此，通过破坏癌细胞的微管结构，就能影响癌细胞的分裂，从而有效地杀死癌细胞。
但是，人体也有一些正常的细胞因其功能特性需要维持快速分裂的状态，比如毛囊细胞，因此化疗药物在杀死癌细胞的同时也会杀死毛囊细胞，这也是为什么通过化疗的病人，在化疗后会发生脱发的原因。
细胞中的交通运输轨道——微管长啥样？
微管能够在细胞内发挥重要功能的基础在于其管状结构。微管是由微管蛋白组成的不分支的中空小管，内径为14-15nm，外径为22-25nm。α微管蛋白和β微管蛋白是构成微管的主要蛋白，α和β微管蛋白形成的异源二聚体是构成微管的基本单位。α/β以二聚体形式首尾相连构成原纤维，原纤维横向连接闭合形成管状结构。简单可以理解为α/β蛋白先串成类似于糖葫芦似的结构，然后13根类似的糖葫芦结构横向连接形成一个闭合的管状结构，所以从横断面上看，微管是由13根原纤维呈纵向平行排列而成的小管。


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