紡錘體是如何形成的(1)

紡錘體是動植物細(xì)胞分裂期形成的與染色體正常分離直接相關(guān)的分裂器，紡錘體的裝配在有絲分裂的前期完成,。動物細(xì)胞紡錘體由星體微管,、極間微管,、動粒微管及其結(jié)合蛋白構(gòu)成，因含有星體微管故稱有星紡錘體,。無中心體的動物細(xì)胞和植物細(xì)胞也能形成紡錘體，因不含有星體微管而稱之為無星紡錘體,。微管是由α、β微管蛋白異源二聚體及少量微管結(jié)合蛋白聚合而成的亞穩(wěn)定動態(tài)結(jié)構(gòu)。動物細(xì)胞的中心體由一對相互垂直的圓筒狀中心粒及中心體基質(zhì)構(gòu)成,。它是紡錘體微管向外生長的**，又稱微管組織中心,。在有絲分裂前間期的S期初期,，中心體開始復(fù)制倍增,，在G2期結(jié)束時完成。在細(xì)胞分裂期前期,，間期復(fù)制倍增的兩個中心體分離,，每一個中心體形成放射狀排列的微管，稱為星體,，每個中心體是它自身星體的**,。在有絲分裂細(xì)胞周期的分裂期，微管通過持續(xù)增加和丟失組成微管的微管蛋白亞基來實(shí)現(xiàn)微管的聚合和解聚,，微管始終處于生長和縮短的更替中,。在分裂前期，紡錘體微管由游離的微管蛋白組裝而成,，介導(dǎo)染色體的運(yùn)動,；分裂末期，紡錘體微管解聚,，又組裝形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò),。紡錘體微管包括動粒微管、極間微管和星體微管. 紡錘體在細(xì)胞分裂完成后迅速解體,，為細(xì)胞進(jìn)入下一個周期做準(zhǔn)備,。MII期紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

選擇合適的冷凍保護(hù)劑是減少冷凍損傷的關(guān)鍵。然而，不同濃度的冷凍保護(hù)劑對MI期卵母細(xì)胞紡錘體的影響各異,，需要通過大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化,。此外，冷凍保護(hù)劑的滲透性和毒性也是需要考慮的因素,。冷凍和解凍過程中的溫度控制,、時間控制以及操作手法等都會對MI期卵母細(xì)胞的紡錘體造成影響。因此,，需要不斷優(yōu)化冷凍和解凍程序,，以減少對紡錘體的損傷,。近年來,，研究者們通過不斷嘗試和優(yōu)化冷凍保護(hù)劑的配方,，取得了進(jìn)展,。例如，一些研究表明,，使用高濃度的蔗糖作為冷凍保護(hù)劑可以提高M(jìn)I期卵母細(xì)胞的存活率和紡錘體穩(wěn)定性,。此外,，還有一些新型冷凍保護(hù)劑如乙二醇,、丙二醇等也被應(yīng)用于MI期卵母細(xì)胞的冷凍保存中。深圳無損觀察紡錘體紡錘體在細(xì)胞分裂過程中展現(xiàn)出驚人的自我組裝能力,。

紡錘體觀測儀使ICSI更加安全可靠

在進(jìn)行單精子卵胞漿內(nèi)注射（ICSI）授精時,，**初人們觀察人體內(nèi)成熟的卵母細(xì)胞時,，通常認(rèn)為，卵母細(xì)胞紡錘**于***極體附近,，故傳統(tǒng)的ICSI操作是轉(zhuǎn)動卵母細(xì)胞使其***極**于6點(diǎn)或12點(diǎn)處,，然后在3點(diǎn)處注入精子,。但是，在大量使用紡錘體觀測儀后發(fā)現(xiàn),，***極體并不能很好地預(yù)測紡錘體的位置,。一項(xiàng)研究提示,，在ICSI后，用紡錘體觀測儀觀察紡錘體與***極體的夾角,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小于30°這組卵母細(xì)胞的正常受精率更高,。極體在卵周隙中的移動,，或者紡錘體在胞質(zhì)中的易位都使兩者的位置關(guān)系發(fā)生改變,，普通光學(xué)顯微鏡下ICSI穿刺部位的選擇,，可能會損傷紡錘體和(或)造成染色體的異常。通過紡錘體觀測儀,，可以精確地對卵母細(xì)胞中紡錘體的位置進(jìn)行定位,，從而避免在ICSI過程中損傷紡錘體,，使ICSI更加安全可靠。有文獻(xiàn)報道,，在進(jìn)行ICSI時，觀察到“雙折射紡錘體”的成熟卵母細(xì)胞的受精率和質(zhì)量胚胎率***高于未觀察到雙折射紡錘體組,。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn),，有些卵母細(xì)胞在普通光學(xué)顯微鏡下看到是正常的，但在紡錘體觀測儀這個“照妖鏡”下,，就能顯出原形,，表現(xiàn)為有***極體、但缺乏雙折射的紡錘體,，這類卵母細(xì)胞ICSI后的受精率和妊娠率極低。

近年來,，隨著玻璃化冷凍技術(shù)的不斷發(fā)展,，成熟卵母細(xì)胞紡錘體的冷凍保存研究取得了進(jìn)展。研究表明,，采用玻璃化冷凍法冷凍保存的成熟卵母細(xì)胞,，在解凍后其紡錘體和染色體的形態(tài)及功能均能得到較好的保持,。這主要得益于玻璃化冷凍過程中避免了冰晶形成對細(xì)胞的損傷，以及冷凍保護(hù)劑對細(xì)胞的有效保護(hù),。然而，值得注意的是,，盡管玻璃化冷凍法在提高解凍存活率和妊娠成功率方面取得了成效,，但仍存在一些問題,。例如,，冷凍過程中紡錘體的微管結(jié)構(gòu)可能受到低溫的影響而發(fā)生解聚,，導(dǎo)致染色體分離異常,。此外,，冷凍保護(hù)劑的毒性也可能對卵母細(xì)胞造成一定的損傷,。為了克服這些問題,，研究者們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化工作,。例如,，通過改進(jìn)冷凍保護(hù)劑的配方和濃度,，降低其對細(xì)胞的毒性,；通過優(yōu)化冷凍速率和程序，減少冷凍過程中對細(xì)胞的機(jī)械損傷,；以及通過篩選和評估不同冷凍載體和保存時間對卵母細(xì)胞冷凍效果的影響,，尋找好的冷凍保存條件,。紡錘體微管網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性保證了染色體分離的準(zhǔn)確性,。

紡錘體生成

      在含中心體的細(xì)胞中,，紡錘體的生成開始于細(xì)胞分裂前初期 - 即在細(xì)胞核膜分解(Nuclear Envelope Breakdown, NEB)之前。初期的結(jié)構(gòu)為兩個**的以中心體為核的星狀體(asters),。當(dāng)細(xì)胞核膜分解后，染色體和星狀體發(fā)生一系列復(fù)雜的互動反應(yīng),。**終結(jié)果為所有的染色體在紡錘體的**(赤道板,)排列整齊,，每兩條染色體有一個著絲點(diǎn),，每一個著絲點(diǎn)被一束極性相同的微管（通常稱為紡錘絲）附著,。此時細(xì)胞處于分裂中期,，紡錘體生成完畢,。實(shí)驗(yàn)證明,，中心體在這個過程中的作用不是必需的,。動物細(xì)胞在中心體被激光搗毀后仍舊能夠筑構(gòu)紡錘體,，但其位置通常不在細(xì)胞的大致幾何中心,，其后的胞質(zhì)分裂也會受嚴(yán)重影響,。紡錘體 [1]

       在不含中心體的細(xì)胞中,，紡錘體的生成是由染色體本身主導(dǎo)的,。此過程由一小分子量的GTP連接蛋白（Ran GTPase）控制,。細(xì)胞核分解后,，紡錘絲由染色體周圍生成,。其后這些紡錘絲會在動力分子與為微管動力的合作影響下自動排列為極性相反大致數(shù)目相同的兩組,。每組的極性相對于一組著絲點(diǎn),。同時在微管遠(yuǎn)端的動力蛋白 dynein 會將這些微管束集中到一點(diǎn),，形成紡錘極區(qū)(Spindle Polar Zone)。與此同時,，染色體會自動在赤道板排列整齊,。紡錘體生成完畢,。 顯微鏡下的紡錘體，如同精密的分子機(jī)器,，引導(dǎo)染色體分離,。上海核移植紡錘體Oosight Basic

紡錘體在細(xì)胞分裂中的精確調(diào)控是生物體維持遺傳穩(wěn)定性的關(guān)鍵。MII期紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

秋水仙素會使動物細(xì)胞染色體加倍嗎微管蛋白按照來源可分為植物微管蛋白和動物腦蛋白,。因植物微管蛋白難以制備,，秋水仙堿與動物腦微管蛋白結(jié)合反應(yīng)研究得要更多一些。秋水仙堿是從植物秋水仙中提純出的一種生物堿,，又名秋水仙素,，構(gòu)成微管的α、β微管蛋白異源二聚體是秋水仙素分子的結(jié)合靶點(diǎn),。當(dāng)秋水仙堿與正在進(jìn)行有絲分裂的細(xì)胞接觸時,，秋水仙堿結(jié)合到微管蛋白的特定位點(diǎn)，導(dǎo)致α微管蛋白與β微管蛋白二聚體結(jié)構(gòu)變形,，從而阻斷微管蛋白組裝成微管，但并不影響微管蛋白的解聚,，所以紡錘體會迅速消失,。

秋水仙堿的濃度和作用時間對動、植物細(xì)胞染色體加倍的影響是關(guān)鍵,。有研究結(jié)果表明,，在花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂細(xì)線期與粗線期進(jìn)行美洲黑楊2n花粉的誘導(dǎo)效果比較好，總體上在減數(shù)分裂粗線期進(jìn)行誘導(dǎo)得到的2n花粉**多,，并且誘導(dǎo)的比較好濃度為0.5%,。劉愛生等在利用人類外周血淋巴細(xì)胞進(jìn)行染色體G顯帶制作中，在阻斷培養(yǎng)的4h內(nèi)任意時間加入相應(yīng)劑量的秋水仙素,，能獲得用于G顯帶的形態(tài)完好,、大小適中、分散均勻,、輪廓清楚的中期染色體標(biāo)本相,。陳長超等利用秋水仙堿處理MⅠ期卵母細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ml期紡錘體發(fā)生解聚,，染色體周圍紡錘體微管全部消失或部分殘留,，染色體排列異常。 MII期紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

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