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秋水仙素及在有丝分裂过程中的作用机制  

2015-10-16 15:50:30|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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0 前言
         在高中生物必修2《遗传与变异》(人民教育出版社2007第2版)87页提到“秋水仙素可以抑制纺锤体的形成,从而引起细胞内染色体数目加倍”,那么,秋水仙素是什么物质?秋水仙素是如何引起染色体数目加倍的?在高中教学中教师还遇到“秋水仙素作用于有丝分裂哪个时期?”、“秋水仙素能不能作用于动物细胞?”等问题,因此,有必要梳理一下相关知识。
1、秋水仙素
         秋水仙素(eolehieine,即指秋水仙碱)是存在于百合科秋水仙属植物秋水仙(eolehiCumaut-umnale)中的一种生物碱,在1819年发现。它可诱导植物染色体数目同源加倍,且加倍后的多倍体植物往往营养器官增大、生长速度加快、生产物品质优良、对不良环境抗性增强等。秋水仙素不仅广泛用于植物的多倍体育种,还可用来抑制动植物细胞的有丝分裂,是细胞学、遗传学研究的必备药品。
2、在有丝分裂中的作用机制
         秋水仙素在细胞分裂中所起作用是与微管形成或解聚密切相关的。当秋水仙素与正在进行有丝分裂的细胞接触时,秋水仙素就会结合到微管蛋白的特定位点导致α微管蛋白与β微管蛋白二聚体结构变形,从而阻断微管蛋白组装成微管,并引起原有微管蛋白的解聚,使细胞中与微管相关的功能受到阻碍和丧失,如抑制纺锤体的形成或引起纺锤体破坏。没有纺锤丝牵引,赤道板上的染色体不能分向两极,阻碍了中期以后的细胞分裂进程,导致细胞分裂中止。这种由秋水仙素引起的不正常分裂,称为秋水仙素有丝分裂(C-mitosis)。在这样的有丝分裂中,染色体虽然纵裂,但细胞不分裂,不能形成两个子细胞,因而使染色体加倍。
    秋水仙素之所以能够“抑制纺锤体的形成”或“破坏纺锤体”造成两个方面的应用,是在于他们在利用时,秋水仙素浓度的不同。用于中期核型分析的浓度较高而用于产生双倍体或多倍体时浓度较低,并且当秋水仙素浓度很低时,还能加快染色体运动,使染色体更快的到达两极!
3、结论
         秋水仙素能抑制纺锤体的形成或破坏纺锤体,因而使染色体停滞在有丝分裂中期。如果在有丝分裂的前期添加秋水仙素,则它会抑制纺锤体的形成,而如果在有丝分裂中期添加,则它会直接破坏纺锤体。因此,秋水仙素的作用时期是前期或中期。
         另外,需要注意秋水仙素是一种有毒物质,由于用量少,人们几乎忽略了它对环境的影响,但它对生物体的毒害作用显而易见。
参考文献
1、MalkinsonFD《秋水仙素》(郑茂荣节译)
2、郑永强等《秋水仙素在植物体细胞染色体加倍中的应用研究进展》
3、谢卓荣等《秋水仙素在生物学研究中的应用》
4、周明龙等《秋水仙素诱导染色体数目加倍的机制》
5、谭秀华等《秋水仙素对小鼠骨髓细胞有丝分裂的影响》
6、王亚茹等《秋水仙素对微管蛋白的作用机制及其细胞效应研究进展》
7、申利红等《秋水仙素的研究与应用进展》
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