秋水仙素作用後染色體數目加倍的機理和細胞的同步化

2021-02-23 學甫無境

秋水仙素常被用作多倍體誘導劑，經處理的萌發種子或幼苗細胞染色體數會發生加倍。其誘導加倍的機理與微管、著絲粒的結構和特性有關。

1.幹擾微管裝配，破壞紡錘體形成

微管是廣泛存在於各種真核細胞中的一種重要細胞結構，細胞分裂中紡錘體就是由微管組成的。

微管管壁由13條原絲縱向平行排列構成，主要成分為微管蛋白，而微管蛋白分α微管蛋白和β微管蛋白兩種。α微管蛋白和β微管蛋白組成的異二聚體構成微管亞單位，若干個異二聚體相接連成原絲。

微管結構圖

α微管蛋白與β微管蛋白在化學結構上極為相似，兩者相對分子質量均為50 000，胺基酸數目分別為450和445個，兩者42%序列相同。其中β微管蛋白肽鏈中第201位為半胱氨酸，為秋水仙素結合部位。α微管蛋白和β微管蛋白彼此間具有很強的親和力，常呈二聚體形式存在。每一微管蛋白異二聚體上尚有秋水仙素與之結合的部位，如果結合的部位被其結合，微管不僅不能繼續聚合，而且會引起原有微管解聚。

2.不影響著絲粒複製和分裂

細胞分裂間期染色體經過複製形成了兩條姐妹染色單體，但在進入後期之前，姐妹染色單體在著絲粒區連結在一起。

著絲粒位於染色體上的主縊痕部位，為染色單體的連接結構，而動粒才是動粒纖維附著在染色體的結構。著絲粒是由一段特殊DNA序列構成，著絲粒DNA具有高度重複序列，如小鼠染色體著絲粒約有300個鹼基對重複幾千次組成，含量佔染色體DNA 的5%～10%，而在果蠅細胞中可達40%。

Clarke等學者認為，著絲粒區域DNA 可能編碼一種特殊信號，使其複製在S 期受阻遏，一直到後期這一區域DNA 複製才完成。著絲粒DNA複製完成也就啟動了後期染色單體的分離，故姐妹染色單體分離動力不是來自與兩極相連的動粒微管張力。

人們發現，用秋水仙素處理分裂的細胞，雖然紡錘體被破壞了，但是兩條姐妹染色單體照樣分開。結果到分裂後期染色體不能移向兩極，而重組成一個雙倍性的細胞核。(參考吳舉宏的文章《秋水仙素的誘導機理》)

相關焦點

  • 秋水仙素使染色體數目加倍的原因
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    疑難問題：《細胞生物學》認為，秋水仙素的作用後，讓細胞同步化停留在分裂中期。
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  • 復旦大學2000年細胞生物學(碩士)
    以磷脂醯膽鹼為例,構成質膜與內膜的磷脂類是在膜的______面,由_____,_____,_____等酶作用完成的,然後在_____作用下,一部分轉向_____.2. 具有信號肽編碼的mRNA和核糖體大小亞單位結合後能附著在ER上進行蛋白質合成,至少與胞質中_____顆粒,ER膜上的_____,_____,_____以及_____等結構成分有關3.
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    D．M蛋白發揮作用後，感染BYDV的細胞被阻滯在分裂間期2．（2020年浙江省高考生物試卷（7月選考)·8）高等動物胚胎幹細胞分裂過程中，發生在同一時期的是（    ）A．核糖體的增生和環溝的形成B．染色體的出現和紡錘體的出現C．染色單體的形成和著絲粒的分裂D．中心體的複製和染色體組數的加倍3．
  • 細胞骨架
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  • 復旦大學醫學院2000年細胞生物學(專業)(碩士)
    2、具有信號肽編碼的mRNA和核糖體大小亞單位結合後能附著在ER上進行蛋白質合成，至少與胞質中______顆粒，ER膜上的______、______、______以及______等結構成分有關。3、微管的外徑約______n，內徑______n，中間絲的直徑是______n，微絲的直徑是______n，粗絲的直徑是______n.
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