多极纺锤
在有丝分裂时纺锤体一般有二个极。但是在多精入卵的卵细胞、肿瘤细胞、培养的HeLa细胞、杂种细胞等,随着条件不同可形成有3、4个或者更多个极的纺锤体。当存在多极纺锤体时,染色体的后期分配便不规则,可形成几个小核。用低浓度的秋水仙碱等药物处理也能诱导出同样的变化。木贼等特殊的植物体或胚乳细胞,往往在分裂初期形成多极纺锤体,及至分裂中期多数可恢复为二个极。
长期以来,科学家认为在哺乳动物胚胎的***次细胞分裂过程中,只有一个纺锤体负责将胚胎染色体分配到两个细胞中。但欧洲研究人员利用小鼠开展的**近实验观察发现,这个过程中实际上有两个纺锤体,分别负责来自父亲和母亲的染色体[2]。
双纺锤体的形成可能部分解释了为什么哺乳动物在早期发育阶段(胚胎*初的几次细胞分裂中)会有非常高的错误率。如果纺锤体的两极没有对齐和融合,那么,受精卵的遗传物质可能会被拉向3个或4个方向,而不是2个。而这种错误会导致拥有多个细胞核的细胞产生,从而终止胚胎发育。双纺锤体理论的提出提供了一种先前未知的机制。接下来需要探讨的是双纺锤体是否在人类中也发挥相同的作用。因为,这将为研究如何改善人类不育***提供非常有价值的信息[3]。 纺锤体的主要功能是在细胞分裂时牵引染色体分离,确保遗传信息的正确传递。香港核移植纺锤体纺锤体结构
构成纺锤体的是纺锤丝还是星射线
人教版《生物·必修1·分子与细胞》第6章在讲述有丝分裂时,关于动物细胞和植物细胞纺锤体形成的区别是这样描述的:植物细胞是从细胞的两极发出纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体。而动物细胞是在两极的中心粒周围发出大量的星射线,两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。而在《生物·必修2·遗传与进化》第2章以哺乳动物精子形成过程为例讲述减数分裂过程时,又用了“纺锤丝”这一表述。同一套教材,前后表述不一致,让教师的教学和学生的学习都产生了困惑。“纺锤丝”一词的由来是因为纺锤体微管在电子显微镜下呈丝状,在浙科版教材中即为这样表述,且不论动物细胞还是植物细胞都用“纺锤丝”。不管是纺锤丝还是星射线,都是教材编写者为了学生更好地理解和学习“纺锤体微管”这一名词。 香港无损观察纺锤体提高冷冻保存效率纺锤体的功能异常与某些药物的副作用有关,如化疗药物可能干扰纺锤体的形成和功能。
在修复纺锤体异常方面,基因转移方法可以通过将正常纺锤体相关基因导入到患者细胞中,从而恢复纺锤体的正常结构和功能。这种方法特别适用于那些由于基因缺失或突变导致纺锤体异常的患者。基因调控是通过调节基因表达水平来诊疗疾病的方法。在修复纺锤体异常方面,基因调控策略可以通过调节纺锤体相关基因的表达水平,从而恢复纺锤体的正常功能。例如,针对某些疾病中纺锤体异常导致的染色体不稳定性,基因调控策略可以通过抑制相关基因的表达,从而降低染色体的不稳定性,进而抑制细胞的生长和侵袭。
近年来,随着成像技术的飞速发展,特别是纺锤体成像技术的不断进步,科学家们得以在高分辨率下观测细胞分裂过程,从而揭示了纺锤体的许多未知特征和机制。纺锤体成像技术的发展可以追溯到上世纪末,当时科学家们开始利用荧光显微镜技术观测细胞分裂过程。然而,由于传统荧光显微镜的分辨率限制,纺锤体的精细结构和动态变化往往难以被清晰捕捉。为了克服这一难题,科学家们开始探索更高分辨率的成像技术,如电子显微镜、超分辨率显微镜等。然而,这些技术在实际应用中面临着诸多挑战,如样品制备复杂、成像速度慢、对细胞活性影响大等。近年来,随着成像技术的不断创新和进步,纺锤体成像技术取得了突破性进展。特别是超分辨率显微镜技术的出现,如结构光照明显微镜(SIM)、受激辐射损耗显微镜(STED)和单分子定位显微镜(SMLM)等,使得科学家们能够在纳米尺度上观测纺锤体的精细结构和动态变化。 在细胞分裂过程中,纺锤体的形成和功能受到严格的调控。
纺锤体在有丝分裂中发挥着至关重要的导航作用,其主要功能包括:排列与分裂染色体:纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。在细胞分裂中期,染色体在纺锤丝的牵引下,自动在赤道板排列整齐。当细胞进入分裂后期,纺锤体微管收缩,将染色体牵引至两极,形成两组数目相等的姐妹染色单体。这一过程确保了遗传信息的准确传递,避免了染色体分离错误导致的遗传异常。决定胞质分裂的分裂面:在染色体分裂的同时,纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两极,而是停弛在纺锤体中间形成纺锤中心体。纺锤中心体的中心区域为两组极性相反的微管交叠区,称为纺锤中心区,它决定了接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期,一般结束于分裂末期后1-2小时,此期间两个子细胞由中心颗粒体连接。纺锤体通过精确控制胞质分裂面的位置,确保了细胞分裂的对称性和稳定性。 纺锤体的微管在细胞分裂过程中起着桥梁和牵引的作用。深圳纺锤体实时成像纺锤体液晶偏光补偿器
纺锤体微管的动态变化受到细胞周期蛋白的调控。香港核移植纺锤体纺锤体结构
纺锤体观测仪在补救ICSI中的应用我们知道,成熟的卵母细胞含有1个极体,也就是***极体。IVF加入精子后,精子会穿透层层障碍**终进入卵子,随着时间的推移,~6小时后卵子的纺锤体会将染色单体拉向两极,进而排出第二极体,再往后大约加精后9~16小时,雌雄原核会出现,而原核的出现才是受精的标志。但是对于那些没有受精的卵子,到了原核出现的时间窗发现没有受精时再去补救ICSI,往往错过了卵子的比较好受精时间,因为没有受精的卵子会在体外老化,即使受精,胚胎的发育潜能也很低。所以,我们在加精后的4~6小时,通过观察第二极体的排出来初步判断是否受精,**的增加了那些受精障碍患者的受精率,也避免了卵子的老化。当然,偶尔也会出现错误补救。文献报道对IVF受精后的未排出第二极体的卵母细胞进行补救,实验组用纺锤体观测仪观察并统计纺锤体的数目,82.7%含有一个纺锤体,17.3%含有两个纺锤体,并对含有一个纺锤体的卵母细胞进行补救ICSI;而对照组并未用纺锤体观测仪观察纺锤体,只对未排出第二极体的卵母细胞进行补救ICSI。结果发现使用纺锤体观测仪观察纺锤体的数目能显著提高正常受精率,降低多原核受精比率。香港核移植纺锤体纺锤体结构
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