纺锤体实时成像纺锤体起偏器

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. 纺锤体微管的数量和分布随细胞分裂阶段而变化。纺锤体实时成像纺锤体起偏器

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。卵母细胞纺锤体卵质量评估纺锤体微管的动态变化是细胞对外界刺激响应的一部分。

构成纺锤体的是纺锤丝还是星射线

人教版《生物·必修1·分子与细胞》第6章在讲述有丝分裂时，关于动物细胞和植物细胞纺锤体形成的区别是这样描述的：植物细胞是从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。而动物细胞是在两极的中心粒周围发出大量的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。而在《生物·必修2·遗传与进化》第2章以哺乳动物精子形成过程为例讲述减数分裂过程时，又用了“纺锤丝”这一表述。同一套教材，前后表述不一致，让教师的教学和学生的学习都产生了困惑。“纺锤丝”一词的由来是因为纺锤体微管在电子显微镜下呈丝状，在浙科版教材中即为这样表述，且不论动物细胞还是植物细胞都用“纺锤丝”。不管是纺锤丝还是星射线，都是教材编写者为了学生更好地理解和学习“纺锤体微管”这一名词。

纺锤体生成

      在含中心体的细胞中，纺锤体的生成开始于细胞分裂前初期 - 即在细胞核膜分解(Nuclear Envelope Breakdown, NEB)之前。初期的结构为两个**的以中心体为核的星状体(asters)。当细胞核膜分解后，染色体和星状体发生一系列复杂的互动反应。**终结果为所有的染色体在纺锤体的**(赤道板,)排列整齐，每两条染色体有一个着丝点，每一个着丝点被一束极性相同的微管（通常称为纺锤丝）附着。此时细胞处于分裂中期，纺锤体生成完毕。实验证明，中心体在这个过程中的作用不是必需的。动物细胞在中心体被激光捣毁后仍旧能够筑构纺锤体，但其位置通常不在细胞的大致几何中心，其后的胞质分裂也会受严重影响。纺锤体 [1]

       在不含中心体的细胞中，纺锤体的生成是由染色体本身主导的。此过程由一小分子量的GTP连接蛋白（Ran GTPase）控制。细胞核分解后，纺锤丝由染色体周围生成。其后这些纺锤丝会在动力分子与为微管动力的合作影响下自动排列为极性相反大致数目相同的两组。每组的极性相对于一组着丝点。同时在微管远端的动力蛋白 dynein 会将这些微管束集中到一点，形成纺锤极区(Spindle Polar Zone)。与此同时，染色体会自动在赤道板排列整齐。纺锤体生成完毕。 纺锤体的形成与消失是细胞周期中高度动态的过程。

卵母细胞冷冻保存主要采用两种方法：慢速冷冻法和玻璃化冷冻法。相较于传统的慢速冷冻法，玻璃化冷冻法因其更高的解冻存活率和妊娠成功率而逐渐成为主流技术。玻璃化冷冻法的基本原理是将含有生物样本的溶液在极短的时间内（如几分钟内）冷却至液氮温度，使溶液在凝固点以下形成无冰晶的半固体或固体状态。这种方法避免了冰晶形成对细胞结构的破坏，从而减少了冷冻损伤。在卵母细胞冷冻保存中，玻璃化冷冻法通过优化冷冻保护剂的浓度和冷冻速率，使卵母细胞在冷冻过程中保持其结构的完整性。纺锤体微管与染色体上的动粒结合，形成稳定的连接。美国无需染色纺锤体

纺锤体在细胞分裂中的功能受到细胞内外环境的共同影响。纺锤体实时成像纺锤体起偏器

近年来，随着玻璃化冷冻技术的不断发展，成熟卵母细胞纺锤体的冷冻保存研究取得了进展。研究表明，采用玻璃化冷冻法冷冻保存的成熟卵母细胞，在解冻后其纺锤体和染色体的形态及功能均能得到较好的保持。这主要得益于玻璃化冷冻过程中避免了冰晶形成对细胞的损伤，以及冷冻保护剂对细胞的有效保护。然而，值得注意的是，尽管玻璃化冷冻法在提高解冻存活率和妊娠成功率方面取得了成效，但仍存在一些问题。例如，冷冻过程中纺锤体的微管结构可能受到低温的影响而发生解聚，导致染色体分离异常。此外，冷冻保护剂的毒性也可能对卵母细胞造成一定的损伤。为了克服这些问题，研究者们进行了大量的实验和优化工作。例如，通过改进冷冻保护剂的配方和浓度，降低其对细胞的毒性；通过优化冷冻速率和程序，减少冷冻过程中对细胞的机械损伤；以及通过筛选和评估不同冷冻载体和保存时间对卵母细胞冷冻效果的影响，寻找好的冷冻保存条件。纺锤体实时成像纺锤体起偏器

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