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,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,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”一詞的由來是因為紡錘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。紡錘體微管的動態(tài)不穩(wěn)定性是其功能的基礎(chǔ)。美國非侵入式成像紡錘體Oosight Meta
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(NuclearEnvelopeBreakdown,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,每一個著絲點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。實驗證明,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(RanGTPase)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。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,形成紡錘極區(qū)(SpindlePolarZone)。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。美國無損觀察紡錘體胚胎植入紡錘體微管與染色體上的動粒結(jié)合,形成穩(wěn)定的連接。
哺乳動物卵母細(xì)胞的紡錘體由微管組成,這些微管結(jié)構(gòu)精細(xì)且高度動態(tài),對溫度、滲透壓和機械力等外界因素極為敏感。在冷凍過程中,紡錘體容易因冰晶形成、滲透壓變化或機械損傷而遭到破壞,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。選擇合適的冷凍保護(hù)劑是減少紡錘體損傷的關(guān)鍵。然而,不同濃度的冷凍保護(hù)劑對紡錘體的影響各異,且不同哺乳動物種類之間也存在差異。因此,需要通過大量實驗來優(yōu)化冷凍保護(hù)劑的配方,以大限度地保護(hù)紡錘體的完整性。
微管蛋白的突變會影響微管的聚合和解聚,導(dǎo)致紡錘體結(jié)構(gòu)異常。例如,某些疾病中,微管蛋白的突變會導(dǎo)致紡錘體功能障礙,增加染色體非整倍性的風(fēng)險。動粒與微管結(jié)合能力下降:動粒是染色體與紡錘體微管連接的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其功能障礙會影響染色體的正確捕捉和分離。例如,某些基因突變(如BUBR1突變)會影響動粒的功能,導(dǎo)致染色體分離錯誤。動粒通過信號傳導(dǎo)途徑與紡錘體檢查點相互作用,確保染色體的正確分離。動粒信號傳導(dǎo)異常會導(dǎo)致紡錘體檢查點失效,增加染色體非整倍性的風(fēng)險。 紡錘體形態(tài)的變化反映了細(xì)胞分裂的不同階段。
紡錘體觀測儀在補救ICSI中的應(yīng)用我們知道,成熟的卵母細(xì)胞含有1個極體,也就是***極體。IVF加入精子后,精子會穿透層層障礙**終進(jìn)入卵子,隨著時間的推移,~6小時后卵子的紡錘體會將染色單體拉向兩極,進(jìn)而排出第二極體,再往后大約加精后9~16小時,雌雄原核會出現(xiàn),而原核的出現(xiàn)才是受精的標(biāo)志。但是對于那些沒有受精的卵子,到了原核出現(xiàn)的時間窗發(fā)現(xiàn)沒有受精時再去補救ICSI,往往錯過了卵子的比較好受精時間,因為沒有受精的卵子會在體外老化,即使受精,胚胎的發(fā)育潛能也很低。所以,我們在加精后的4~6小時,通過觀察第二極體的排出來初步判斷是否受精,**的增加了那些受精障礙患者的受精率,也避免了卵子的老化。當(dāng)然,偶爾也會出現(xiàn)錯誤補救。文獻(xiàn)報道對IVF受精后的未排出第二極體的卵母細(xì)胞進(jìn)行補救,實驗組用紡錘體觀測儀觀察并統(tǒng)計紡錘體的數(shù)目,82.7%含有一個紡錘體,17.3%含有兩個紡錘體,并對含有一個紡錘體的卵母細(xì)胞進(jìn)行補救ICSI;而對照組并未用紡錘體觀測儀觀察紡錘體,只對未排出第二極體的卵母細(xì)胞進(jìn)行補救ICSI。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用紡錘體觀測儀觀察紡錘體的數(shù)目能顯著提高正常受精率,降低多原核受精比率。紡錘體的形成需要消耗大量的能量和原材料。上海偏光成像紡錘體起偏器
紡錘體的形成和功能受到多種信號分子的調(diào)控,如生長因子等。美國非侵入式成像紡錘體Oosight Meta
無需染色紡錘體觀察技術(shù)已逐步應(yīng)用于臨床輔助生殖技術(shù)中。通過該技術(shù),醫(yī)生可以在不破壞卵母細(xì)胞活性的情況下,評估其質(zhì)量并選擇合適的卵母細(xì)胞進(jìn)行受精和胚胎移植,從而提高妊娠率和胚胎質(zhì)量。無需對卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色處理,保留了細(xì)胞的活性與完整性。能夠?qū)崟r監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化,評估冷凍效果。能夠?qū)崟r監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化,評估冷凍效果。Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)的操作和維護(hù)需要較高的專業(yè)知識和技能。紡錘體的形態(tài)變化復(fù)雜多樣,需要豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀和結(jié)果分析。美國非侵入式成像紡錘體Oosight Meta