構(gòu)成紡錘體的是紡錘絲還是星射線
人教版《生物·必修1·分子與細(xì)胞》第6章在講述有絲分裂時(shí),關(guān)于動物細(xì)胞和植物細(xì)胞紡錘體形成的區(qū)別是這樣描述的:植物細(xì)胞是從細(xì)胞的兩極發(fā)出紡錘絲,形成一個梭形的紡錘體。而動物細(xì)胞是在兩極的中心粒周圍發(fā)出大量的星射線,兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體。而在《生物·必修2·遺傳與進(jìn)化》第2章以哺乳動物精子形成過程為例講述減數(shù)分裂過程時(shí),又用了“紡錘絲”這一表述。同一套教材,前后表述不一致,讓教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都產(chǎn)生了困惑?!凹忓N絲”一詞的由來是因?yàn)榧忓N體微管在電子顯微鏡下呈絲狀,在浙科版教材中即為這樣表述,且不論動物細(xì)胞還是植物細(xì)胞都用“紡錘絲”。不管是紡錘絲還是星射線,都是教材編寫者為了學(xué)生更好地理解和學(xué)習(xí)“紡錘體微管”這一名詞。 紡錘體由微管組成,其動態(tài)變化調(diào)控著細(xì)胞分裂的進(jìn)程。上海ICSI紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。在有絲分裂前期,中心體被復(fù)制形成兩個中心體,并逐漸分離,形成兩個紡錘體。紡錘體的微管從中心體發(fā)出,與染色體上的著絲粒(kinetochore)結(jié)合。著絲粒是一組復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),可以與微管的末端結(jié)合。當(dāng)纖維束的微管末端與著絲粒結(jié)合時(shí),纖維束開始縮短,將染色體拉向兩端,實(shí)現(xiàn)染色體的精確分離。這一過程不僅確保了每個新細(xì)胞都能獲得正確數(shù)量的染色體,還保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。昆明ICSI紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)紡錘體的形成與細(xì)胞骨架的重構(gòu)密切相關(guān)。
胞質(zhì)膜
在動物細(xì)胞的細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí),母細(xì)胞在一個被稱為“胞質(zhì)分裂”的過程中分裂成兩個子細(xì)胞和分區(qū)隔離的染色體。有絲分裂紡錘體控制胞質(zhì)膜上的“胞質(zhì)分裂”事件,但連接這兩個宏觀結(jié)構(gòu)的機(jī)制一直不清楚。Mark Petronczki及其同事提供了一個結(jié)構(gòu)和功能分析結(jié)果,他們發(fā)現(xiàn)**紡錘體蛋白(紡錘體中間區(qū)域和中間體中的一個蛋白復(fù)合物)是有絲分裂紡錘體與胞質(zhì)膜間所缺失的聯(lián)系環(huán)節(jié),這個聯(lián)系環(huán)節(jié)確?!鞍|(zhì)分裂”過程的***結(jié)果。本文作者還發(fā)現(xiàn),**紡錘體蛋白的MgcRac***亞單元中的一個區(qū)域?yàn)橐粋€“系繩”,它連接到胞質(zhì)膜中的磷酸肌醇脂質(zhì)上。 [4]
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(shí),**初人們觀察人體內(nèi)成熟的卵母細(xì)胞時(shí),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(bào)道,在進(jìn)行ICSI時(shí),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。 紡錘體微管網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化揭示了細(xì)胞分裂過程中分子層面的奧秘。
為了減少冷凍過程中紡錘體的損傷,研究者們嘗試在冷凍液及解凍液中添加細(xì)胞骨架保護(hù)劑,如紫杉醇(Taxol)。紫杉醇能夠穩(wěn)定微管結(jié)構(gòu),防止其在低溫下解聚。通過偏光成像技術(shù),研究者可以實(shí)時(shí)監(jiān)測紫杉醇對紡錘體的保護(hù)效果,評估其在冷凍保存過程中的作用機(jī)制。此外,還可以進(jìn)一步觀察解凍后卵母細(xì)胞的發(fā)育潛能,為臨床應(yīng)用提供可靠依據(jù)。無需對細(xì)胞進(jìn)行固定和染色,保持細(xì)胞的活性與完整性。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測紡錘體的形態(tài)變化,評估冷凍效果。能夠捕捉到細(xì)微的紡錘體形態(tài)變化,提高評估的準(zhǔn)確性。紡錘體在細(xì)胞分裂末期逐漸解體,為細(xì)胞質(zhì)分裂做準(zhǔn)備??寺〖忓N體玻璃底培養(yǎng)皿
紡錘體微管的正極朝向細(xì)胞兩極,負(fù)極則靠近染色體。上海ICSI紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
紡錘體是卵母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中形成的一種微管結(jié)構(gòu),負(fù)責(zé)精確分離染色體。然而,紡錘體對環(huán)境溫度、滲透壓等外部條件極為敏感,在冷凍保存過程中容易發(fā)生損傷,導(dǎo)致染色體分離異常,進(jìn)而影響卵母細(xì)胞的發(fā)育潛力和受精后的胚胎質(zhì)量。因此,如何有效監(jiān)測和評估冷凍過程中紡錘體的變化,成為紡錘體卵冷凍研究的重要課題。紡錘體實(shí)時(shí)成像技術(shù)的出現(xiàn),為這一問題的解決提供了可能。紡錘體實(shí)時(shí)成像技術(shù)主要利用高分辨率顯微鏡結(jié)合熒光標(biāo)記技術(shù),對卵母細(xì)胞內(nèi)的紡錘體進(jìn)行實(shí)時(shí)、動態(tài)的觀察和記錄。常用的熒光標(biāo)記方法包括使用綠色熒光蛋白(GFP)標(biāo)記微管蛋白,以及利用特定抗體對紡錘體相關(guān)蛋白進(jìn)行染色。通過這些方法,研究者可以清晰地觀察到紡錘體的形態(tài)、位置、動態(tài)變化等信息,從而準(zhǔn)確評估冷凍過程中紡錘體的穩(wěn)定性和完整性。上海ICSI紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
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