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. 纺锤体微管的聚合与解聚受到多种酶的调控。香港哺乳动物纺锤体Oosight Meta
哺乳动物卵母细胞的纺锤体由微管组成，这些微管结构精细且高度动态，对温度、渗透压和机械力等外界因素极为敏感。在冷冻过程中，纺锤体容易因冰晶形成、渗透压变化或机械损伤而遭到破坏，导致染色体分离异常，进而影响卵母细胞的发育潜力和受精后的胚胎质量。选择合适的冷冻保护剂是减少纺锤体损伤的关键。然而，不同浓度的冷冻保护剂对纺锤体的影响各异，且不同哺乳动物种类之间也存在差异。因此，需要通过大量实验来优化冷冻保护剂的配方，以大限度地保护纺锤体的完整性。香港哺乳动物纺锤体Oosight Meta纺锤体在减数分裂中也发挥重要作用，确保生殖细胞染色体正确分离。
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。
在生殖医学领域，卵母细胞冷冻保存技术作为辅助生殖技术的重要组成部分，近年来取得了进展。尤其是针对成熟卵母细胞纺锤体的冷冻保存研究，不仅关乎女性生育能力的保存，还涉及到遗传学的稳定性和安全性。成熟卵母细胞，即处于第二次减数分裂中期（MII期）的卵母细胞，其内部包含一个高度复杂且精细的纺锤体结构。纺锤体由微管组成，这些微管通过动态变化，将染色体紧密地联系在一起，并确保在细胞分裂过程中染色体的正确分离。成熟卵母细胞的纺锤体对温度变化和机械刺激极为敏感，这使得其冷冻保存过程充满了挑战。纺锤体微管的动态变化受到细胞周期蛋白的调控。
冷冻与解冻过程中涉及多个环节，包括温度控制、时间控制、冷冻保护剂的添加与去除等。这些环节中的任何一步操作不当都可能导致纺锤体损伤。因此，需要不断优化冷冻与解冻技术，以减少对纺锤体的不良影响。近年来，研究者们通过不断尝试和优化冷冻保护剂的配方，取得了进展。例如，甘油、二甲基亚砜（DMSO）等渗透性保护剂被用于哺乳动物卵母细胞的冷冻保存中，它们能够迅速降低细胞内水分含量，减少冰晶形成。同时，一些非渗透性保护剂如蔗糖、海藻糖等也被发现对纺锤体具有一定的保护作用。纺锤体在细胞分裂过程中经历明显的形态和结构变化。香港哺乳动物纺锤体
纺锤体的功能异常可能导致细胞分裂错误，引发遗传疾病。香港哺乳动物纺锤体Oosight Meta
纺锤体功能分解
在细胞分裂中，其主要作用有两个部分。其一为排列与分裂染色体。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件。纺锤体生成完毕后一般会有5-20分钟的延迟，以供细胞调整着丝点上微管束的极性，以及决定是否所有的着丝点都附着正确。此后细胞进入分裂后期，染色体分裂为两组数目相等的姐妹染色单体。同样，纺锤体的完整性决定这个分裂过程在时间和空间上的准确性。
纺锤体另一功能为决定胞质分裂的分裂面。染色体分裂的同时，纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两极，而停弛在纺锤体**， 形成纺锤**体(central spindle)。在纺锤中体的**为两组极性相反的微管交叠的区域，称为纺锤**区(spindle midzone).此**区就是接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期。胞质分裂一般结束于分裂末期后1-2小时，此期间两个子细胞由中心颗粒体(midbody)连接。 一般认为纺锤体的分解发生在细胞分裂末期。 香港哺乳动物纺锤体Oosight Meta
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