秋水仙素為什么會(huì)使有絲分裂的細(xì)胞停滯于中期

如果用秋水仙素處理有絲分裂的細(xì)胞，紡錘體會(huì)迅速消失，細(xì)胞停滯在有絲分裂中期，染色體無(wú)法分離成兩組。用秋水仙堿進(jìn)行誘導(dǎo)，從而將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期，也是誘導(dǎo)細(xì)胞周期同步化的重要方法之一。真核細(xì)胞周期可分為4個(gè)時(shí)期，分別是G1期、S期、G2期和M期。在細(xì)胞周期調(diào)控中主要有3個(gè)控制點(diǎn)，***個(gè)控制點(diǎn)在G1期，決定細(xì)胞能否進(jìn)入S期；第二個(gè)控制點(diǎn)在G2期，決定細(xì)胞能否進(jìn)入有絲分裂期；第三個(gè)控制點(diǎn)在M期，決定細(xì)胞是否已經(jīng)準(zhǔn)備好將復(fù)制好的染色體拉向兩極。CDK（周期蛋白依賴性蛋白激酶）對(duì)細(xì)胞周期運(yùn)行起著**性調(diào)控作用，CDK與不同時(shí)期的周期蛋白結(jié)合會(huì)在特定周期起調(diào)節(jié)作用。cyclinA、cyclinB是在M期起調(diào)節(jié)功能的兩種主要周期蛋白。細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到分裂中期后，在后期促進(jìn)復(fù)合物(APC)的作用下，M期cyclinA和cyclinB通過(guò)泛素化途徑迅速降解，Cdkl活性喪失，細(xì)胞周期便從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。APC活性變化是細(xì)胞周期由分裂中期向后期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素，其活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)，紡錘體組裝檢查點(diǎn)是其重要的調(diào)控因素。紡錘體組裝不完全，或所有動(dòng)粒不能被動(dòng)粒微管全部捕捉，則APC不能被***。 紡錘體形成缺陷是多種遺傳疾病的共同特征。上海哺乳動(dòng)物紡錘體觀測(cè)儀

在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，卵母細(xì)胞的冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)之一。尤其是針對(duì)卵母細(xì)胞內(nèi)部高度復(fù)雜且精細(xì)的紡錘體結(jié)構(gòu)，其冷凍過(guò)程中的穩(wěn)定性與完整性直接關(guān)系到解凍后卵母細(xì)胞的存活率及發(fā)育潛能。紡錘體作為卵母細(xì)胞內(nèi)部的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，由微管等高分子物質(zhì)有序排列而成，具有雙折射性。這種特性使得紡錘體在偏振光下能夠呈現(xiàn)出獨(dú)特的形態(tài)和特征，從而被Polscope等偏振光顯微鏡捕捉并觀察。雙折射性紡錘體的形態(tài)、穩(wěn)定性和完整性對(duì)于卵母細(xì)胞的正常減數(shù)分裂及胚胎發(fā)育至關(guān)重要。上海雙折射性紡錘體廠家紡錘體在細(xì)胞分裂完成后迅速解體，為細(xì)胞質(zhì)分裂提供空間。

染色體

      當(dāng)細(xì)胞從間期進(jìn)入有絲分裂期，間期細(xì)胞微管網(wǎng)絡(luò)解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體，再重組成紡錘體，介導(dǎo)染色體的運(yùn)動(dòng)；分裂末期紡錘體微管解聚，又重組形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。

      可分為：動(dòng)粒微管：連接染色體動(dòng)粒于兩極的微管。

      極間微管：從兩極發(fā)出，在紡錘體中部赤道區(qū)相互交錯(cuò)的微管。

      星體微管：中心體周圍呈輻射分布的微管。

      染色體的運(yùn)動(dòng)依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過(guò)程中動(dòng)粒微管與動(dòng)粒之間的滑動(dòng)主要是依靠結(jié)合在動(dòng)粒部位的驅(qū)動(dòng)蛋白和動(dòng)力蛋白沿微管的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。極微管在紡錘體中部交錯(cuò)，有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達(dá)蛋白，其中2個(gè)馬達(dá)蛋白沿一條微管運(yùn)動(dòng)，另2個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域沿另一條微管運(yùn)動(dòng)。由于2條微管分別來(lái)自二極，故極性相反。當(dāng)雙極驅(qū)動(dòng)蛋白四聚體沿微管向正極運(yùn)動(dòng)時(shí)，紡錘體二極間距離延長(zhǎng)。反之紡錘體距離縮短。

紡錘體

      特殊細(xì)胞器

      紡錘體(Spindle Apparatus)，形似紡錘，是產(chǎn)生于細(xì)胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一種特殊細(xì)胞器。其主要元件包括微管(Microtubules)，附著微管的動(dòng)力分子分子馬達(dá)(Molecular motors),以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。一般來(lái)講，在動(dòng)物細(xì)胞中，中心體是紡錘體的一部分。高等植物細(xì)胞的紡錘體不含中心體。而***細(xì)胞的紡錘體含紡錘極體(Spindle Pole Body)，一般被視為中心體的同源細(xì)胞器。

       紡錘體是由大量微管縱向排列組成的中部寬闊、兩級(jí)縮小的如紡錘狀的結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞分裂中，紡錘體對(duì)卵母細(xì)胞染 色體的運(yùn)動(dòng)、平衡、分配以及極體排出都非常重要。卵母細(xì)胞紡錘體的異常會(huì)導(dǎo)致減數(shù)分裂異常，產(chǎn)生非整倍體的卵母細(xì)胞或者成熟阻滯的卵母細(xì)胞。 紡錘體微管的動(dòng)態(tài)變化受到細(xì)胞周期蛋白的調(diào)控。

秋水仙素會(huì)使動(dòng)物細(xì)胞染色體加倍嗎微管蛋白按照來(lái)源可分為植物微管蛋白和動(dòng)物腦蛋白。因植物微管蛋白難以制備，秋水仙堿與動(dòng)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(shí)，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(huì)迅速消失。

秋水仙堿的濃度和作用時(shí)間對(duì)動(dòng)、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(ài)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(shí)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(zhǎng)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。 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。北京無(wú)需染色紡錘體改善分級(jí)

紡錘體在細(xì)胞分裂中的功能受到嚴(yán)格的時(shí)間和空間控制。上海哺乳動(dòng)物紡錘體觀測(cè)儀

多極紡錘

      在有絲分裂時(shí)紡錘體一般有二個(gè)極。但是在多精入卵的卵細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞、雜種細(xì)胞等，隨著條件不同可形成有3、4個(gè)或者更多個(gè)極的紡錘體。當(dāng)存在多極紡錘體時(shí)，染色體的后期分配便不規(guī)則，可形成幾個(gè)小核。用低濃度的秋水仙堿等藥物處理也能誘導(dǎo)出同樣的變化。木賊等特殊的植物體或胚乳細(xì)胞，往往在分裂初期形成多極紡錘體，及至分裂中期多數(shù)可恢復(fù)為二個(gè)極。

      長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家認(rèn)為在哺乳動(dòng)物胚胎的***次細(xì)胞分裂過(guò)程中，只有一個(gè)紡錘體負(fù)責(zé)將胚胎染色體分配到兩個(gè)細(xì)胞中。但歐洲研究人員利用小鼠開(kāi)展的**近實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，這個(gè)過(guò)程中實(shí)際上有兩個(gè)紡錘體，分別負(fù)責(zé)來(lái)自父親和母親的染色體[2]。

      雙紡錘體的形成可能部分解釋了為什么哺乳動(dòng)物在早期發(fā)育階段（胚胎*初的幾次細(xì)胞分裂中）會(huì)有非常高的錯(cuò)誤率。如果紡錘體的兩極沒(méi)有對(duì)齊和融合，那么，受精卵的遺傳物質(zhì)可能會(huì)被拉向3個(gè)或4個(gè)方向，而不是2個(gè)。而這種錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致?lián)碛卸鄠�(gè)細(xì)胞核的細(xì)胞產(chǎn)生，從而終止胚胎發(fā)育。雙紡錘體理論的提出提供了一種先前未知的機(jī)制。接下來(lái)需要探討的是雙紡錘體是否在人類中也發(fā)揮相同的作用。因?yàn)�，這將為研究如何改善人類不育***提供非常有價(jià)值的信息[3]。 上海哺乳動(dòng)物紡錘體觀測(cè)儀

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