细胞周期与分裂

有丝分裂纺锤体(mitotic spindle)

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想象你需要把一堆东西分成两堆均等的,可你没有手——只有一套可以伸出、附着、再收回的绳索。为了公平地分开染色体,细胞用蛋白质缆索造出的正是这样一台绳索-滑轮机器。有丝分裂纺锤体就是细胞为了在分裂前抓住染色体、把两份拷贝拖向相反两端而组装出来的那套临时的、橄榄球状的纤维支架。

纺锤体由微管搭建而成——那是由微管蛋白(tubulin)构成、能够快速伸长和缩短的坚硬中空蛋白管。它们从细胞相反两极的两个组织中心(在动物细胞中是中心体)向外辐射。一些微管伸进去、在着丝点处抓住一条染色体;另一些在中央交叠、把两极推开;还有一些把两极锚定在细胞边缘。在后期,抓住染色体的纤维缩短,把两套 DNA 拉向两极,同时整个纺锤体把细胞拉长。

纺锤体之所以重要,是因为准确的染色体分配完全依赖于它:这里出错就会让子细胞得到错误数目的染色体。这也是为什么纺锤体是一个重要的药物靶点——像紫杉醇和长春碱这样的化疗药物,正是通过卡住纺锤体的微管来发挥作用,把正在分裂的癌细胞冻结,使它们无法完成分裂。一个常见的误解是认为纺锤体是一种永久结构;其实它是为每一次分裂临时新建的,任务一完成就被拆解。

抗癌药物紫杉醇把纺锤体微管抓得太紧,使它们再也无法缩短——正在分裂的肿瘤细胞被中途冻结,染色体卡在那里,无法被拉开。

像紫杉醇这样的化疗药物,靠卡住纺锤体来起效。

植物细胞在没有中心体、也没有中心粒的情况下,照样能搭建出功能完好的纺锤体,这证明那些结构有助于组织纺锤体,但并非造出纺锤体所必需。

又称
spindle apparatus纺锤体紡錘體