简析高等植物细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成

阿伊谢•木沙江

摘要：多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂伴随着细胞分化来实现的，细胞分裂根据细胞类型和参加分裂过程的工具的不同分为三种类型，即：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。其中比较特殊的是高等植物细胞进行有丝分裂的过程。高等植物细胞进行有丝分裂时虽然没有中心体形成纺锤体，但仍然能正常进行并完成有丝分裂。然而，高等植物细胞周期不同时相分别有着与动物细胞不完全相同的特点，在其分裂过程中就有个叫微管的结构起到重要的作用。本文对高等植物细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成作一简要介绍。

关键词：高等植物细胞;有丝分裂;纺锤体;微管

1引言

一般情况下，一个新的细胞必须要经过已经存在的细胞的分裂而产生。不论是简单的单细胞生物还是更加复杂的多细胞生物，其生长和发育可以部分地通过细胞体积的增加来实现，但细胞体积不可能无限地增加。因此，多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂并伴随着细胞的分化来实现的。细胞是生物生长发育的基本实体。一个多细胞生物即使已经完成了组织的分化和个体的发育，即完成长大后，仍然需要细胞分裂的过程。分裂生成的新的细胞可以用来替代不断衰老和死亡的细胞，维持细胞的新陈代谢，或用于生物组织损伤的修复。

细胞分裂就是一个细胞分裂为两个细胞的过程，分裂前的细胞称为母细胞，分解后形成的新细胞称为子细胞。按照进行分裂的细胞细胞类型和分裂过程所需“工具”的不同，可分为三种，即有丝分裂，无丝分裂和减数分裂。

2正文

有丝分裂是体细胞和原始的生殖细胞的分裂方式，是一个连续的过程，为了便于描述分裂过程中细胞形态的变化将分裂过程划分为五个时期：间期、前期、中期、后期和末期，各个时期都有各种周期特点。本文重点讲述的是有丝分裂的前期。在高中生物必修一“第六章第1节细胞的增殖”是以高等植物细胞为例讲解有丝分裂的过程，即有丝分裂各个分裂时期的周期特点。书上讲述“在前期核仁核膜消失，从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。”在必修一“第三章第2节细胞器——系统内的分工合作”这一节讲述了中心体，一般多见于动物和某些低等植物的细胞中，其功能是与细胞的有丝分裂有关。在动物和有些低等植物细胞中有丝分裂的前期，由两个互相垂直排列的中心粒组成的中心体位于细胞两极，发出星射线形成纺锤体，附着在染色体的着丝点上，牵引着丝点的分裂，染色单体的分开。从中可以看出重点，即在高等植物细胞中没有中心体，课本上讲述从细胞两极发出纺锤丝，那么细胞两极的什么结构发出纺锤丝呢？是细胞膜、细胞质或细胞壁？对于这个问题没有一个明确的选择。那么在高中阶段，这一点应该怎样进行讲解呢？

组成纺锤体的丝状结构称为纺锤丝，它有四种类型，即连续丝、染色体丝（又称牵引丝）、中间丝和星体丝（也称星射线）。其中，①连续丝是由一极与另一极相连的纺锤丝;②染色体丝又称牵引丝，是从着丝点与一极相连的纺锤丝;③中间丝不与两极相连，也不与着丝点相连，是在后期与两组染色体之间出现的纺锤丝;④星体丝也称为星射线，由两极的中心体射出，只存在于有中心体的细胞内。但它们也有一个共同点，即各种纺锤丝都有微管蛋白组成。因此，在有丝分裂过程中，纺锤体实际上是一个特殊的微管结构[3]。

除此之外，高等植物纺锤体与动物细胞中纺锤体的组装整体上很相似：动物细胞的中心体发出的微管束牵引着染色体形成纺锤体结构，而高等植物细胞中由于没有中心体，相比于动物细胞、真菌和原生动物细胞，高等植物细胞伴随着有丝分裂进入前期，在核膜崩裂前，细胞核周围的微管开始向两极移动[1]。随后出现具有两个极帽的纺锤体，这时纺锤体的两极是微管负端，而着丝粒处是微管正端[2]。这种结构和功能尤其是在真核细胞中非常保守的，其主要功能是使染色单体分离，使染色体拉向细胞的两极[2]。如图1[1]：

在分子水平上，微管是由众多名为微管蛋白的单体分子以非共价键结合在一起构成的蛋白多聚体，具有维持细胞基本形态，辅助细胞内运输，与其他蛋白共同装配成纺锤体、基粒、鞭毛、纤毛、神经管等结构的功能，因此可以称它为细胞骨架[3]。总的来说，在高中生物必修一“第六章第一节细胞的增殖”以高等植物细胞为例讲述有丝分裂的时候，简单的讲解这种没有中心体的情况下，有丝分裂过程中染色单体的分离是由微管起到重要的作用。如果就按书上的说法，即“高等植物细胞进行有丝分裂时，在前期从细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体”进行讲解，这时学生可能认为没有科学依据或纺锤体是凭空出现的，就认为这部分内容是“死知识”，情感态度上他们就没有学习兴趣，更没有了研究趋向，这种想法很大程度上影响学生的成绩。

3总结与展望

细胞分裂有关内容在高考中也是一个重点。因此，在高中阶段关于高等植物细胞有丝分裂的这部分内容，最起码简单的讲解一下有个叫微管的结构，在高等植物细胞没有中心体的情况下进行有丝分裂时，到了分裂后期在染色单体的分离过程中起到重要的作用。所以本人认为，简单的跟学生说：“没有纺锤体是，在有丝分裂后期染色单体的分裂有种“微观”结构起到重要的作用。有关微管的内容在大学生物专业进行更详细的讲解。”我们的这一句话很大程度上激发学生对科学研究方面的兴趣和创新能力的展現。

参考文献：

[1]薛秀花，任海云.细胞骨架在植物细胞周期进程中的动态变化及其调控【N】.北京师范大学学报，2016—12—52（6）.

[2]何风华，李明辉.高等植物细胞有丝分裂过程中的微管周期及其调控【J】.生物学教学，2015，40（5）：6-7.

[3]徐国恒.细胞骨架—微管.细胞学通报.2005，40（5）：21-22

[4]普通高中课程标准实验教科书生物必修1分子与细胞，人民教育出版社，2007年2月第2版.

作者简介：

阿伊谢·木沙江，出生年1994年，女，维吾尔族，新疆维吾尔自治区喀什市，疏勒县八一中学高中生物教师，本科学历，初级职称。