簡(jiǎn)析高等植物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成

阿伊謝?木沙江

摘要：多細(xì)胞生物的生長(zhǎng)主要是通過(guò)細(xì)胞分裂伴隨著細(xì)胞分化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞分裂根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型和參加分裂過(guò)程的工具的不同分為三種類(lèi)型，即：有絲分裂、無(wú)絲分裂和減數(shù)分裂。其中比較特殊的是高等植物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂的過(guò)程。高等植物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí)雖然沒(méi)有中心體形成紡錘體，但仍然能正常進(jìn)行并完成有絲分裂。然而，高等植物細(xì)胞周期不同時(shí)相分別有著與動(dòng)物細(xì)胞不完全相同的特點(diǎn)，在其分裂過(guò)程中就有個(gè)叫微管的結(jié)構(gòu)起到重要的作用。本文對(duì)高等植物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成作一簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：高等植物細(xì)胞;有絲分裂;紡錘體;微管

1引言

一般情況下，一個(gè)新的細(xì)胞必須要經(jīng)過(guò)已經(jīng)存在的細(xì)胞的分裂而產(chǎn)生。不論是簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物還是更加復(fù)雜的多細(xì)胞生物，其生長(zhǎng)和發(fā)育可以部分地通過(guò)細(xì)胞體積的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)，但細(xì)胞體積不可能無(wú)限地增加。因此，多細(xì)胞生物的生長(zhǎng)主要是通過(guò)細(xì)胞分裂并伴隨著細(xì)胞的分化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞是生物生長(zhǎng)發(fā)育的基本實(shí)體。一個(gè)多細(xì)胞生物即使已經(jīng)完成了組織的分化和個(gè)體的發(fā)育，即完成長(zhǎng)大后，仍然需要細(xì)胞分裂的過(guò)程。分裂生成的新的細(xì)胞可以用來(lái)替代不斷衰老和死亡的細(xì)胞，維持細(xì)胞的新陳代謝，或用于生物組織損傷的修復(fù)。

細(xì)胞分裂就是一個(gè)細(xì)胞分裂為兩個(gè)細(xì)胞的過(guò)程，分裂前的細(xì)胞稱(chēng)為母細(xì)胞，分解后形成的新細(xì)胞稱(chēng)為子細(xì)胞。按照進(jìn)行分裂的細(xì)胞細(xì)胞類(lèi)型和分裂過(guò)程所需“工具”的不同，可分為三種，即有絲分裂，無(wú)絲分裂和減數(shù)分裂。

2正文

有絲分裂是體細(xì)胞和原始的生殖細(xì)胞的分裂方式，是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，為了便于描述分裂過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)的變化將分裂過(guò)程劃分為五個(gè)時(shí)期：間期、前期、中期、后期和末期，各個(gè)時(shí)期都有各種周期特點(diǎn)。本文重點(diǎn)講述的是有絲分裂的前期。在高中生物必修一“第六章第1節(jié)細(xì)胞的增殖”是以高等植物細(xì)胞為例講解有絲分裂的過(guò)程，即有絲分裂各個(gè)分裂時(shí)期的周期特點(diǎn)。書(shū)上講述“在前期核仁核膜消失，從細(xì)胞的兩極發(fā)出紡錘絲，形成一個(gè)梭形的紡錘體?！痹诒匦抟弧暗谌碌?節(jié)細(xì)胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作”這一節(jié)講述了中心體，一般多見(jiàn)于動(dòng)物和某些低等植物的細(xì)胞中，其功能是與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。在動(dòng)物和有些低等植物細(xì)胞中有絲分裂的前期，由兩個(gè)互相垂直排列的中心粒組成的中心體位于細(xì)胞兩極，發(fā)出星射線(xiàn)形成紡錘體，附著在染色體的著絲點(diǎn)上，牽引著絲點(diǎn)的分裂，染色單體的分開(kāi)。從中可以看出重點(diǎn)，即在高等植物細(xì)胞中沒(méi)有中心體，課本上講述從細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲，那么細(xì)胞兩極的什么結(jié)構(gòu)發(fā)出紡錘絲呢？是細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞壁？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有一個(gè)明確的選擇。那么在高中階段，這一點(diǎn)應(yīng)該怎樣進(jìn)行講解呢？

組成紡錘體的絲狀結(jié)構(gòu)稱(chēng)為紡錘絲，它有四種類(lèi)型，即連續(xù)絲、染色體絲（又稱(chēng)牽引絲）、中間絲和星體絲（也稱(chēng)星射線(xiàn)）。其中，①連續(xù)絲是由一極與另一極相連的紡錘絲;②染色體絲又稱(chēng)牽引絲，是從著絲點(diǎn)與一極相連的紡錘絲;③中間絲不與兩極相連，也不與著絲點(diǎn)相連，是在后期與兩組染色體之間出現(xiàn)的紡錘絲;④星體絲也稱(chēng)為星射線(xiàn)，由兩極的中心體射出，只存在于有中心體的細(xì)胞內(nèi)。但它們也有一個(gè)共同點(diǎn)，即各種紡錘絲都有微管蛋白組成。因此，在有絲分裂過(guò)程中，紡錘體實(shí)際上是一個(gè)特殊的微管結(jié)構(gòu)[3]。

除此之外，高等植物紡錘體與動(dòng)物細(xì)胞中紡錘體的組裝整體上很相似：動(dòng)物細(xì)胞的中心體發(fā)出的微管束牽引著染色體形成紡錘體結(jié)構(gòu)，而高等植物細(xì)胞中由于沒(méi)有中心體，相比于動(dòng)物細(xì)胞、真菌和原生動(dòng)物細(xì)胞，高等植物細(xì)胞伴隨著有絲分裂進(jìn)入前期，在核膜崩裂前，細(xì)胞核周?chē)奈⒐荛_(kāi)始向兩極移動(dòng)[1]。隨后出現(xiàn)具有兩個(gè)極帽的紡錘體，這時(shí)紡錘體的兩極是微管負(fù)端，而著絲粒處是微管正端[2]。這種結(jié)構(gòu)和功能尤其是在真核細(xì)胞中非常保守的，其主要功能是使染色單體分離，使染色體拉向細(xì)胞的兩極[2]。如圖1[1]：

在分子水平上，微管是由眾多名為微管蛋白的單體分子以非共價(jià)鍵結(jié)合在一起構(gòu)成的蛋白多聚體，具有維持細(xì)胞基本形態(tài)，輔助細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸，與其他蛋白共同裝配成紡錘體、基粒、鞭毛、纖毛、神經(jīng)管等結(jié)構(gòu)的功能，因此可以稱(chēng)它為細(xì)胞骨架[3]?？偟膩?lái)說(shuō)，在高中生物必修一“第六章第一節(jié)細(xì)胞的增殖”以高等植物細(xì)胞為例講述有絲分裂的時(shí)候，簡(jiǎn)單的講解這種沒(méi)有中心體的情況下，有絲分裂過(guò)程中染色單體的分離是由微管起到重要的作用。如果就按書(shū)上的說(shuō)法，即“高等植物細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂時(shí)，在前期從細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體”進(jìn)行講解，這時(shí)學(xué)生可能認(rèn)為沒(méi)有科學(xué)依據(jù)或紡錘體是憑空出現(xiàn)的，就認(rèn)為這部分內(nèi)容是“死知識(shí)”，情感態(tài)度上他們就沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣，更沒(méi)有了研究趨向，這種想法很大程度上影響學(xué)生的成績(jī)。

3總結(jié)與展望

細(xì)胞分裂有關(guān)內(nèi)容在高考中也是一個(gè)重點(diǎn)。因此，在高中階段關(guān)于高等植物細(xì)胞有絲分裂的這部分內(nèi)容，最起碼簡(jiǎn)單的講解一下有個(gè)叫微管的結(jié)構(gòu)，在高等植物細(xì)胞沒(méi)有中心體的情況下進(jìn)行有絲分裂時(shí)，到了分裂后期在染色單體的分離過(guò)程中起到重要的作用。所以本人認(rèn)為，簡(jiǎn)單的跟學(xué)生說(shuō)：“沒(méi)有紡錘體是，在有絲分裂后期染色單體的分裂有種“微觀”結(jié)構(gòu)起到重要的作用。有關(guān)微管的內(nèi)容在大學(xué)生物專(zhuān)業(yè)進(jìn)行更詳細(xì)的講解?！蔽覀兊倪@一句話(huà)很大程度上激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究方面的興趣和創(chuàng)新能力的展現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛秀花，任海云.細(xì)胞骨架在植物細(xì)胞周期進(jìn)程中的動(dòng)態(tài)變化及其調(diào)控【N】.北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2016—12—52（6）.

[2]何風(fēng)華，李明輝.高等植物細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中的微管周期及其調(diào)控【J】.生物學(xué)教學(xué)，2015，40（5）：6-7.

[3]徐國(guó)恒.細(xì)胞骨架—微管.細(xì)胞學(xué)通報(bào).2005，40（5）：21-22

[4]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)生物必修1分子與細(xì)胞，人民教育出版社，2007年2月第2版.

作者簡(jiǎn)介：

阿伊謝·木沙江，出生年1994年，女，維吾爾族，新疆維吾爾自治區(qū)喀什市，疏勒縣八一中學(xué)高中生物教師，本科學(xué)歷，初級(jí)職稱(chēng)。