紡錘體功能分解在細胞分裂中,其主要作用有兩個部分。其一為排列與分裂染色體。紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。紡錘體的正常生成是染色體排列的必要條件。紡錘體生成完畢后一般會有5-20分鐘的延遲,以供細胞調整著絲點上微管束的極性,以及決定是否所有的著絲點都附著正確。此后細胞進入分裂后期,染色體分裂為兩組數目相等的姐妹染色單體。同樣,紡錘體的完整性決定這個分裂過程在時間和空間上的準確性。紡錘體另一功能為決定胞質分裂的分裂面。染色體分裂的同時,紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極,而停弛在紡錘體**,形成紡錘**體(centralspindle)。在紡錘中體的**為兩組極性相反的微管交疊的區域,稱為紡錘**區(spindlemidzone).此**區就是接下來的胞質分裂面。胞質分裂開始于分裂后期的較晚期。胞質分裂一般結束于分裂末期后1-2小時,此期間兩個子細胞由中心顆粒體(midbody)連接。一般認為紡錘體的分解發生在細胞分裂末期。紡錘體在細胞分裂完成后迅速解體,為細胞質分裂提供空間。香港輔助生殖紡錘體廠家
構成紡錘體的是紡錘絲還是星射線人教版《生物·必修1·分子與細胞》第6章在講述有絲分裂時,關于動物細胞和植物細胞紡錘體形成的區別是這樣描述的:植物細胞是從細胞的兩極發出紡錘絲,形成一個梭形的紡錘體。而動物細胞是在兩極的中心粒周圍發出大量的星射線,兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體。而在《生物·必修2·遺傳與進化》第2章以哺乳動物精子形成過程為例講述減數分裂過程時,又用了“紡錘絲”這一表述。同一套教材,前后表述不一致,讓教師的教學和學生的學習都產生了困惑。“紡錘絲”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,且不論動物細胞還是植物細胞都用“紡錘絲”。不管是紡錘絲還是星射線,都是教材編寫者為了學生更好地理解和學習“紡錘體微管”這一名詞。上海卵母細胞紡錘體卵冷凍研究紡錘體微管的動態不穩定性是其功能的基礎。
近年來,研究者們通過不斷優化冷凍保護劑的配方和濃度,發現某些特定成分的組合能夠減輕冷凍過程中紡錘體的損傷。例如,紫杉醇等細胞骨架保護劑在穩定紡錘體微管結構方面表現出色,成為冷凍保存中的重要輔助手段。Polscope偏振光顯微成像系統的應用,使得對雙折射性紡錘體的動態觀察成為可能。通過實時監測冷凍過程中紡錘體的形態變化,研究者能夠更準確地評估冷凍效果,并優化冷凍保存條件。此外,偏光成像技術還能夠提供紡錘體異常率的量化數據,為臨床應用提供可靠依據。
亨廷頓病是一種由亨廷頓基因突變引起的神經退行性疾病,其主要病理特征是亨廷頓蛋白的異常聚集。研究表明,紡錘體功能障礙在亨廷頓病的發生和發展中也起著重要作用。亨廷頓病患者中,亨廷頓蛋白的異常聚集影響微管的穩定性和紡錘體的組裝,導致染色體分離異常和細胞周期紊亂。紡錘體功能障礙會導致染色體不穩定,增加基因組的不穩定性,進而影響神經元的正常功能和存活。紡錘體功能障礙會導致細胞周期紊亂,增加細胞凋亡的風險,加速神經元的丟失。紡錘體的異常可能與人類衰老和疾病的發生有關。
近年來,隨著成像技術的飛速發展,特別是紡錘體成像技術的不斷進步,科學家們得以在高分辨率下觀測細胞分裂過程,從而揭示了紡錘體的許多未知特征和機制。紡錘體成像技術的發展可以追溯到上世紀末,當時科學家們開始利用熒光顯微鏡技術觀測細胞分裂過程。然而,由于傳統熒光顯微鏡的分辨率限制,紡錘體的精細結構和動態變化往往難以被清晰捕捉。為了克服這一難題,科學家們開始探索更高分辨率的成像技術,如電子顯微鏡、超分辨率顯微鏡等。然而,這些技術在實際應用中面臨著諸多挑戰,如樣品制備復雜、成像速度慢、對細胞活性影響大等。近年來,隨著成像技術的不斷創新和進步,紡錘體成像技術取得了突破性進展。特別是超分辨率顯微鏡技術的出現,如結構光照明顯微鏡(SIM)、受激輻射損耗顯微鏡(STED)和單分子定位顯微鏡(SMLM)等,使得科學家們能夠在納米尺度上觀測紡錘體的精細結構和動態變化。紡錘體的形成和功能與細胞的周期調控密切相關。上海卵母細胞紡錘體卵冷凍研究
研究紡錘體有助于理解細胞分裂的分子機制。香港輔助生殖紡錘體廠家
多極紡錘在有絲分裂時紡錘體一般有二個極。但是在多精入卵的卵細胞、腫瘤細胞、培養的HeLa細胞、雜種細胞等,隨著條件不同可形成有3、4個或者更多個極的紡錘體。當存在多極紡錘體時,染色體的后期分配便不規則,可形成幾個小核。用低濃度的秋水仙堿等藥物處理也能誘導出同樣的變化。木賊等特殊的植物體或胚乳細胞,往往在分裂初期形成多極紡錘體,及至分裂中期多數可恢復為二個極。長期以來,科學家認為在哺乳動物胚胎的***次細胞分裂過程中,只有一個紡錘體負責將胚胎染色體分配到兩個細胞中。但歐洲研究人員利用小鼠開展的**近實驗觀察發現,這個過程中實際上有兩個紡錘體,分別負責來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物在早期發育階段(胚胎*初的幾次細胞分裂中)會有非常高的錯誤率。如果紡錘體的兩極沒有對齊和融合,那么,受精卵的遺傳物質可能會被拉向3個或4個方向,而不是2個。而這種錯誤會導致擁有多個細胞核的細胞產生,從而終止胚胎發育。雙紡錘體理論的提出提供了一種先前未知的機制。接下來需要探討的是雙紡錘體是否在人類中也發揮相同的作用。因為,這將為研究如何改善人類不育***提供非常有價值的信息[3]。香港輔助生殖紡錘體廠家