北京核移植纺锤体观测仪

纺锤体是如何形成的(1)

纺锤体是动植物细胞分裂期形成的与染色体正常分离直接相关的分裂器，纺锤体的装配在有丝分裂的前期完成。动物细胞纺锤体由星体微管、极间微管、动粒微管及其结合蛋白构成，因含有星体微管故称有星纺锤体。无中心体的动物细胞和植物细胞也能形成纺锤体，因不含有星体微管而称之为无星纺锤体。微管是由α、β微管蛋白异源二聚体及少量微管结合蛋白聚合而成的亚稳定动态结构。动物细胞的中心体由一对相互垂直的圆筒状中心粒及中心体基质构成。它是纺锤体微管向外生长的**，又称微管组织中心。在有丝分裂前间期的S期初期，中心体开始复制倍增，在G2期结束时完成。在细胞分裂期前期，间期复制倍增的两个中心体分离，每一个中心体形成放射状排列的微管，称为星体，每个中心体是它自身星体的**。在有丝分裂细胞周期的分裂期，微管通过持续增加和丢失组成微管的微管蛋白亚基来实现微管的聚合和解聚，微管始终处于生长和缩短的更替中。在分裂前期，纺锤体微管由游离的微管蛋白组装而成，介导染色体的运动；分裂末期，纺锤体微管解聚，又组装形成细胞质微管网络。纺锤体微管包括动粒微管、极间微管和星体微管. 纺锤体由微管组成，其动态变化调控着细胞分裂的进程。北京核移植纺锤体观测仪

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]。 偏光成像纺锤体起偏器纺锤体在细胞分裂过程中经历明显的形态和结构变化。

近年来，研究者们通过不断优化冷冻保护剂的配方和浓度，发现某些特定成分的组合能够减轻冷冻过程中纺锤体的损伤。例如，紫杉醇等细胞骨架保护剂在稳定纺锤体微管结构方面表现出色，成为冷冻保存中的重要辅助手段。Polscope偏振光显微成像系统的应用，使得对双折射性纺锤体的动态观察成为可能。通过实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化，研究者能够更准确地评估冷冻效果，并优化冷冻保存条件。此外，偏光成像技术还能够提供纺锤体异常率的量化数据，为临床应用提供可靠依据。

纺锤体

      特殊细胞器

      纺锤体(Spindle Apparatus)，形似纺锤，是产生于细胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一种特殊细胞器。其主要元件包括微管(Microtubules)，附着微管的动力分子分子马达(Molecular motors),以及一系列复杂的超分子结构。一般来讲，在动物细胞中，中心体是纺锤体的一部分。高等植物细胞的纺锤体不含中心体。而***细胞的纺锤体含纺锤极体(Spindle Pole Body)，一般被视为中心体的同源细胞器。

       纺锤体是由大量微管纵向排列组成的中部宽阔、两级缩小的如纺锤状的结构。在细胞分裂中，纺锤体对卵母细胞染 色体的运动、平衡、分配以及极体排出都非常重要。卵母细胞纺锤体的异常会导致减数分裂异常，产生非整倍体的卵母细胞或者成熟阻滞的卵母细胞。 纺锤体的功能异常可能导致细胞分裂错误，引发遗传疾病。

随着科技的进步，冷冻与解冻技术也在不断创新。例如，玻璃化冷冻技术因其快速冷冻和解冻的特点，能够有效减少冷冻过程中的冰晶形成和渗透压变化对纺锤体的损伤。此外，一些研究者还尝试将微流控技术应用于卵母细胞的冷冻保存中，以实现更精确的温度控制和更均匀的冷冻保护剂分布。无损观察技术如偏光显微镜（Polscope）和冷冻电镜（Cryo-EM）等的应用为MI期纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。这些技术能够在不破坏卵母细胞活性的情况下实时观察纺锤体的形态和变化，从而更准确地评估冷冻保存的效果。纺锤体微管的聚合与解聚受到多种酶的调控。昆明纺锤体实时成像纺锤体

纺锤体在减数分裂中也发挥重要作用，确保生殖细胞染色体正确分离。北京核移植纺锤体观测仪

秋水仙素会使动物细胞染色体加倍吗微管蛋白按照来源可分为植物微管蛋白和动物脑蛋白。因植物微管蛋白难以制备，秋水仙碱与动物脑微管蛋白结合反应研究得要更多一些。秋水仙碱是从植物秋水仙中提纯出的一种生物碱，又名秋水仙素，构成微管的α、β微管蛋白异源二聚体是秋水仙素分子的结合靶点。当秋水仙碱与正在进行有丝分裂的细胞接触时，秋水仙碱结合到微管蛋白的特定位点，导致α微管蛋白与β微管蛋白二聚体结构变形，从而阻断微管蛋白组装成微管，但并不影响微管蛋白的解聚，所以纺锤体会迅速消失。

秋水仙碱的浓度和作用时间对动、植物细胞染色体加倍的影响是关键。有研究结果表明，在花粉母细胞减数分裂细线期与粗线期进行美洲黑杨2n花粉的诱导效果比较好，总体上在减数分裂粗线期进行诱导得到的2n花粉**多，并且诱导的比较好浓度为0.5%。刘爱生等在利用人类外周血淋巴细胞进行染色体G显带制作中，在阻断培养的4h内任意时间加入相应剂量的秋水仙素，能获得用于G显带的形态完好、大小适中、分散均匀、轮廓清楚的中期染色体标本相。陈长超等利用秋水仙碱处理MⅠ期卵母细胞，结果发现Ml期纺锤体发生解聚，染色体周围纺锤体微管全部消失或部分残留，染色体排列异常。 北京核移植纺锤体观测仪

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