簡析高等植物細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成

阿伊謝?木沙江

摘要：多細胞生物的生長主要是通過細胞分裂伴隨著細胞分化來實現的，細胞分裂根據細胞類型和參加分裂過程的工具的不同分為三種類型，即：有絲分裂、無絲分裂和減數分裂。其中比較特殊的是高等植物細胞進行有絲分裂的過程。高等植物細胞進行有絲分裂時雖然沒有中心體形成紡錘體，但仍然能正常進行并完成有絲分裂。然而，高等植物細胞周期不同時相分別有著與動物細胞不完全相同的特點，在其分裂過程中就有個叫微管的結構起到重要的作用。本文對高等植物細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成作一簡要介紹。

關鍵詞：高等植物細胞;有絲分裂;紡錘體;微管

1引言

一般情況下，一個新的細胞必須要經過已經存在的細胞的分裂而產生。不論是簡單的單細胞生物還是更加復雜的多細胞生物，其生長和發育可以部分地通過細胞體積的增加來實現，但細胞體積不可能無限地增加。因此，多細胞生物的生長主要是通過細胞分裂并伴隨著細胞的分化來實現的。細胞是生物生長發育的基本實體。一個多細胞生物即使已經完成了組織的分化和個體的發育，即完成長大后，仍然需要細胞分裂的過程。分裂生成的新的細胞可以用來替代不斷衰老和死亡的細胞，維持細胞的新陳代謝，或用于生物組織損傷的修復。

細胞分裂就是一個細胞分裂為兩個細胞的過程，分裂前的細胞稱為母細胞，分解后形成的新細胞稱為子細胞。按照進行分裂的細胞細胞類型和分裂過程所需“工具”的不同，可分為三種，即有絲分裂，無絲分裂和減數分裂。

2正文

有絲分裂是體細胞和原始的生殖細胞的分裂方式，是一個連續的過程，為了便于描述分裂過程中細胞形態的變化將分裂過程劃分為五個時期：間期、前期、中期、后期和末期，各個時期都有各種周期特點。本文重點講述的是有絲分裂的前期。在高中生物必修一“第六章第1節細胞的增殖”是以高等植物細胞為例講解有絲分裂的過程，即有絲分裂各個分裂時期的周期特點。書上講述“在前期核仁核膜消失，從細胞的兩極發出紡錘絲，形成一個梭形的紡錘體。”在必修一“第三章第2節細胞器——系統內的分工合作”這一節講述了中心體，一般多見于動物和某些低等植物的細胞中，其功能是與細胞的有絲分裂有關。在動物和有些低等植物細胞中有絲分裂的前期，由兩個互相垂直排列的中心粒組成的中心體位于細胞兩極，發出星射線形成紡錘體，附著在染色體的著絲點上，牽引著絲點的分裂，染色單體的分開。從中可以看出重點，即在高等植物細胞中沒有中心體，課本上講述從細胞兩極發出紡錘絲，那么細胞兩極的什么結構發出紡錘絲呢？是細胞膜、細胞質或細胞壁？對于這個問題沒有一個明確的選擇。那么在高中階段，這一點應該怎樣進行講解呢？

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

除此之外，高等植物紡錘體與動物細胞中紡錘體的組裝整體上很相似：動物細胞的中心體發出的微管束牽引著染色體形成紡錘體結構，而高等植物細胞中由于沒有中心體，相比于動物細胞、真菌和原生動物細胞，高等植物細胞伴隨著有絲分裂進入前期，在核膜崩裂前，細胞核周圍的微管開始向兩極移動[1]。隨后出現具有兩個極帽的紡錘體，這時紡錘體的兩極是微管負端，而著絲粒處是微管正端[2]。這種結構和功能尤其是在真核細胞中非常保守的，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鍵結合在一起構成的蛋白多聚體，具有維持細胞基本形態，輔助細胞內運輸，與其他蛋白共同裝配成紡錘體、基粒、鞭毛、纖毛、神經管等結構的功能，因此可以稱它為細胞骨架[3]。總的來說，在高中生物必修一“第六章第一節細胞的增殖”以高等植物細胞為例講述有絲分裂的時候，簡單的講解這種沒有中心體的情況下，有絲分裂過程中染色單體的分離是由微管起到重要的作用。如果就按書上的說法，即“高等植物細胞進行有絲分裂時，在前期從細胞兩極發出紡錘絲形成紡錘體”進行講解，這時學生可能認為沒有科學依據或紡錘體是憑空出現的，就認為這部分內容是“死知識”，情感態度上他們就沒有學習興趣，更沒有了研究趨向，這種想法很大程度上影響學生的成績。

3總結與展望

細胞分裂有關內容在高考中也是一個重點。因此，在高中階段關于高等植物細胞有絲分裂的這部分內容，最起碼簡單的講解一下有個叫微管的結構，在高等植物細胞沒有中心體的情況下進行有絲分裂時，到了分裂后期在染色單體的分離過程中起到重要的作用。所以本人認為，簡單的跟學生說：“沒有紡錘體是，在有絲分裂后期染色單體的分裂有種“微觀”結構起到重要的作用。有關微管的內容在大學生物專業進行更詳細的講解。”我們的這一句話很大程度上激發學生對科學研究方面的興趣和創新能力的展現。

參考文獻：

[1]薛秀花，任海云.細胞骨架在植物細胞周期進程中的動態變化及其調控【N】.北京師范大學學報，2016—12—52（6）.

[2]何風華，李明輝.高等植物細胞有絲分裂過程中的微管周期及其調控【J】.生物學教學，2015，40（5）：6-7.

[3]徐國恒.細胞骨架—微管.細胞學通報.2005，40（5）：21-22

[4]普通高中課程標準實驗教科書生物必修1分子與細胞，人民教育出版社，2007年2月第2版.

作者簡介：

阿伊謝·木沙江，出生年1994年，女，維吾爾族，新疆維吾爾自治區喀什市，疏勒縣八一中學高中生物教師，本科學歷，初級職稱。