1) 세포골격의 구성물질
세포골격을 구성하는 세 가지 섬유 형태를 자세하게 알아보도록 합시다. 미세소관은 세 가지 섬유 중 가장 굵습니다. 미세섬유는 가장 가늘고 중간섬유는 중간 정도의 지금을 가지고 있습니다.
2) 미세소관
미세소관(microtubule)은 모든 진핵세포의 세포질에서 발견되며 튜불린이라고 불리는 구형 단백질로 구성되어 있습니다. 각각의 튜불린 단백질은 두 개의 소단위인 이합체로 구성되어 있습니다. 튜불린 이합체는 약간 다른 두 개의 폴리펩타이드 알파튜불린과 베타튜불린으로 구성되어 있습니다. 미세소관은 양쪽 끝에 튜불린 이합체가 추가되며 길이가 길어집니다. 미세소관은 분해될 수 있으며, 이때의 튜불린은 세포의 다른 지역에서 미세소관을 형성하는 데 다시 사용됩니다.
미세소관은 세포의 형태를 유지하고 지지해줄 뿐만 아니라 운동 단백질을 갖고 있는 소기관이 이동할 수 있도록 트랙을 제공해 주기도 합니다. 나아가 미세소관은 세포분열 동안 염색체 분리에 관여합니다.
3) 중심체와 중심립
동물세포에서 미세소관은 "미세소관형성중심"으로 간주되는 핵 근처에 위치한 중심체로부터 뻗어 나옵니다. 이 미세소관은 압축에 대항하는 지지대로 세포골격의 기능을 가지게 됩니다. 동물세포의 중심체에는 한 쌍의 중립심(centriole)이 존재하는데, 각 중심립은 3개의 미세소관이 한 단위가 되어 9세트가 둥글게 배열한 구조로 되어 있습니다. 동물세포에는 중심립이 미세소관의 조립을 유도할지라도 많은 다른 진핵생물 세포에는 중심체가 존재하지 않으며 다른 수단에 의해 미세소관을 조립합니다.
4) 섬모와 편모
진핵세포에서 미세소관의 특이한 배열은 운동 부속지로 알려진 편모(flagellum)와 섬모(cilia)의 운동과 관련 있습니다. 박테리아의 편모는 완전히 다른 구조를 보이고 있습니다. 수많은 단세포성 진핵생물은 섬모와 편모를 이용하여 물속에서 이동하며, 동물의 정자, 조류, 그리고 몇 종류의 식물에서도 편모가 관찰됩니다. 섬모나 편모가 조직층에서 뻗어져 나와 있다면 조직 표면의 액체를 이동시킬 수 있습니다. 예를 들어 기관 안쪽의 섬모는 찌꺼기를 함유한 점액을 폐의 바깥부분으로 내보내기도 합니다. 또한 여성의 생식기관에서는 수란관의 섬모에 의해 난자가 자궁으로 이동합니다.
섬모는 대부분 세포의 표면에 많이 존재합니다. 편모는 대부분 세포당 1개 또는 몇 개의 적은 수로 존재하며 섬모보다 길이가 깁니다. 편모와 섬모는 서로 움직이는 양상이 다릅니다. 편모는 물고기 꼬리의 움직임과 같은 파동 운동을 합니다. 반대로 섬모는 조정경기에서 노를 젓는 것처럼 역타와 회복타를 교채로 치며 이동합니다.
섬모는 또한 신호를 받는 안테나로서 사용되기도 합니다. 이러한 기능을 가지고 있는 섬모는 비운동성이며, 세포당 하나만이 존재합니다. 실제 척추동물에서 대부분의 모든 세포는 이와 같은 하나의 섬모를 가지고 있는 것으로 보이는데 이 섬모는 1차 섬모(primary cilium)라고 부릅니다. 이러한 종류의 섬모에 있는 막단백질은 환경으로부터 분자 신호를 내부로 전달하여 세포 활동에서 변화를 이끄는 신호전달회로를 자극합니다. 섬모에 기초한 신호전달은 뇌 기능이나 배아발달 과정에 중요한 역할을 하게 됩니다.
5) 미세섬유(액틴섬유)
미세섬유는 얇은 고체 막대입니다. 이들은 또한 액틴이라는 구형 단백질로 구성되어 있기 때문에 액틴섬유라고도 불립니다. 미세섬유는 액틴 소단위체 2개가 꼬여져 있습니다. 미세섬유는 선형 필라멘트로 존재할 뿐 아니라 한 액틴섬유의 옆에 붙어 있는 새로운 필라멘트가 가지를 뻗어 자라도록 해주는 단백질이 나타나기 때문에 구조적인 네트워크를 형성할 수도 있습니다.
이러한 미세섬유는 장력에 견디게 해줍니다. 원형질막의 바로 안쪽에 있는 미세섬유는 3차원적인 네트워크를 형성함으로서 세포의 모양을 지지해 줍니다. 영양분을 흡수하는 장 세포와 같은 동물세포에서는 미세섬유 다발은 세포의 표면적을 증가시키기 위해 세포로부터 튀어나온 융모세포를 구성하는 핵심물질입니다.
미세섬유는 세포운동에 기여하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 수천개의 미세섬유와 마이오신 운동 단백질의 두꺼운 섬유는 서로 상호 작용하며 근육세포의 수축을 유도합니다. 단세포 진핵세포인 아메바와 우리의 백혈구 세포에서 액틴과 마이오신에 의해 일어나는 제한된 지역에서의 수축을 통해 아메바운동이 일어나게 됩니다. 식물세포에서 액틴-마이오신 상호작용은 세포질유동에 관여합니다. 특히 거대한 식물세포에서의 이러한 움직임은 세포내의 물질의 분배를 촉진시켜 줍니다.
6) 중간섬유
중간섬유는 지름을 고려하여 이름이 붙여졌습니다. 미세섬유보다는 크고 미세소관보다는 작은 중간정도입니다. 미세소관과 미세섬유는 모든 진핵세포에서 발견되지만 중간섬유는 척추동물을 포함한 일부 동물에서만 발견됩니다. 중간섬유는 미세섬유처럼 장력을 유지하는 데 관여하며 다양한 종류의 세포골격 요소를 포함하고 있습니다. 중간섬유의 각 형태는 털과 손톱에 있는 케라틴을 포함해 단백질 그룹에 속하며, 특정한 소단위 분자들로부터 만들어집니다.