关于细胞骨架中微管对动植物细胞核影响的探讨

第一篇：关于细胞骨架中微管对动植物细胞核影响的探讨

关于细胞骨架中微管对动植物细胞核影响的探讨

摘要

细胞骨架是指在真核细胞中的蛋白纤维网络体系，微管（Microtubule MT）是细胞骨架的重要组成成分之一。它不仅对维持细胞胞形态、保持细胞内部结构的有序性有重要作用，而且与细胞运动、物质运输、能量转化、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关[1]。

细胞内很多基质中起作用的酶都是附着在细胞骨架上的，而生命代谢的本质基本可以认为是各种酶促反应，动植物体内的微管都是由中心体发出，在细胞内形成有组织有规则的结构，很多大分子物质如蛋白质合成过程中的分泌蛋白就是在微丝的肌动蛋白牵引下沿着微管进入高尔基体或其它细胞器，由此可得，微管对细胞的组织层次至关重要，甚至构成细胞分裂分化的结构基础。

关键词

细胞骨架，细胞固定，微管，微管套，嘉庚蛸精细胞，小鼠精细胞，小麦幼苗根尖细胞，紫外辐射（UV-B）。

我们在研究观察细胞骨架时常用的细胞固定液有：戊二醛、多聚甲醛、乙醇、甲醛、丙酮等。由于不同固定液固定细胞效果不同，因此应该根据试验样本及目的选择合适的固定液[2]。以下为利用这些固定方法和免疫荧光-激光共聚焦显微技术及透射电镜技术观测头足类动物嘉庚蛸精细胞和小麦幼苗根尖细胞在不同实验条件下微管排列方式及其对细胞核和染色质的影响。

微管对嘉庚蛸精细胞核影响的研究

细胞骨架分布有一定的规则性和方向性，复杂程度高。在哺乳动物精细胞分化过程中，微管及微管依赖蛋白参与了精子顶体的形态建成，由于头足类动物精子发生过程与哺乳动物镜子发生过程具有相似性，采用嘉庚蛸研究微管在头足类动物精子发生过程中的分布特征，对探究微管依赖蛋白在精子发生过程中作用的分子机制具有重要指导意义。

头足类动物精细胞分化形成精子过程中，核从圆形演变成长圆柱形或长螺旋形，核的形态变化与核周围微管的活动，密切相关。微管是由微管蛋白装配成的长管状结构，是真核生物细胞骨架的主要组成部分；是依赖于微管的驱动蛋白的运输通道。利用免疫荧光-激光共聚焦显微技术及透射电镜技术观察了嘉庚蛸精子形成过程中微管的分布特征及其作用，结果表明：精细胞早期，核呈圆形或卵圆形，核内染色质由团块状趋向颗粒状均布，或部分凝集成絮状，核周围无微管套结构，且微管不均匀分布；精细胞中期，核呈橄榄形，核内染色质呈颗粒状或絮状，微管在核周围均匀分布，形成微管套；精细胞后期，核呈长梭形，核内染色质呈纤维状，微管套紧贴核周围；未成熟精子，核呈长柱状，核内染色质致密均布，微管套仍紧密围绕核周；成熟精子，核周微管结构消失。嘉庚蛸精子形成过程中微观结构有一个动态变化过程，由此可推测微管套可能在核的形态发生过程中发挥重要作用，由于微管套只在精细胞核形变过程中存在和起作用，因此，微管套可能通过特殊的途径参与核内染色质的浓缩[3]。具体机制还有待进一步研究。

精细胞分化形成精子过程中，微管系统发挥重要作用。形态学和分子生物学研究表明，微管套不仅可能参与精子顶体的生物发生，而且还可能参与精核的形态建成[4]。

郭睿等[5]利用免疫荧光FLTC/DAPI共染技术研究分析了小鼠精细胞变态成形过程中微管套结果变化及其作用，微管套在圆形精细胞核变形延伸的起始阶段形成，并随着精细胞核的浓缩和变长逐渐向精细胞尾部移位，直至精子变态成形后消失，微管套结构的形成和消失与精细胞核的浓缩及延伸同步，其形态变化和位置的改变与精细胞核形态学变化吻合，由于微管套始终与核紧密接触直至核的形变过程结束，由此认为微管套是引导精子细胞核浓缩、变形、延伸的重要结构。同时，kierszenbaum相关分子蛋白研究还表明，微管套结构还参与了鞭毛和轴丝的发生。

若能阐明微管及其相关蛋白的特性和功能，将有可能揭示精细胞核形态变化的机制。在嘉庚蛸精子顶体反应过程的研究中，发现了顶体锥的存在以及精核的囊泡化现象[6]。该现象是否与微管套相关还有待进一步研究。

紫外辐射UV-B对小麦根尖细胞骨架的影响

微管在植物细胞中参与维持细胞形态、染色体迁移、细胞有丝分裂、细胞壁构建和信号转导等生理过程[7]，能对外界作出敏感反应。

以小麦幼苗根尖为材料，采用间接免疫荧光标记技术并结合激光共聚焦扫描显微系统，研究增强紫外线B（ultraviolet-B，UV-B）辐射对小麦根尖细胞微管骨架的影响，为进一步研究微管骨架与“分束分裂”的关系打下基础。研究表明，小麦根尖分裂过程中微管骨架排列呈现一定的周期性，对照组中微管周期结构明显清晰，荧光较强。而增强UV-B辐射处理的小麦根尖细胞中，其微管结构紊乱，周质微管骨架定向发生改变，或解聚呈片段或点状分布；出现两条早期的异常结构，纺锤体微管聚集，末期成膜体弥散或缺失。

该研究表明，增强UV-B辐射使微观结构出现异常列阵，且与对照组相比达到了显著水平，使细胞周质微管的空间发生改变，由原本平行排列变为紊乱分布，同时出现断裂和解聚现象。周质微管直接或间接地维持细胞的空间结构，即决定细胞的形状，且它与质膜相连接，起着稳定质膜的作用[8]，周质微管发生断裂和解聚，更加重了UV-B对细胞屏障——质膜的损伤，而这必然会降低细胞内各种细胞器和细胞结构的稳定性，破坏细胞内外物质交换平衡及细胞内物质的代谢，使植物生理功能发生障碍，从而使植物抗逆境能力下降。

纺锤体的主要功能是牵引染色体，支配染色体的移动。增强UV-B辐射使纺锤体微管结构损伤，聚集成棒，直接影响染色体与纺锤体的结合，在染色体分配的关键时刻易使其聚集或丢失，这很可能导致细胞中形成落后染色体、染色体桥甚至可能使染色体像微管一样聚集成束而形成“分束分裂”细胞。增强UV-B辐射还使细胞在分裂末期没有成膜体微管，而不能控制细胞核物质沉积，这样在子细胞中无法构成新的细胞壁，最终导致细胞产生多核现象[9]。因此，增强UV-B辐射不仅改变了微管结构，还使其分布发生改变。在细胞分裂中微管与染色体的关系密切，微管分布发生改变直接影响染色体的分布，这些都可能导致细胞分裂发生异常而形成“分束分裂”，最终改变细胞的遗传性质。完整的细胞微管骨架是信号转导所必需的，如果微管受到干扰，依赖细胞骨架进行的信号转导反应也会受到干扰或终止发生。

相关文献

[1] 翟中和，王喜忠，丁明存。细胞生物学，第三版。北京：高等教育出版社；2007，280-9.[2] 张维，骞爱荣，高翔。细胞骨架染色中不同固定方法的探讨。中国细胞生物学学报。2010；32(1)：149-153.[3] 俞鹤明，王伟，竺俊全。嘉庚蛸精子形成过程中微管的分布特征及作用分析。中国细胞生物学学报。2010；32(2)：251-255.[4] SabatiniDD，BenschK,BarrnettRJ,Cytochemisty and electron microscopy the preservation of cellular ultrastructure and enzymatic activity by aldelyde fixation..J Cell Biol 1963;17(1):19-58.[5] 郭睿，闫萍，李喜霞，张栋。小鼠精子细胞变态成型过程中manchette的免疫荧光染色分析。解剖学报2008；39(6)：881-5.[6] Gimenez-Bonafe’ P,RibesE,Zamora MJ,Kasinsky HE,Chiva M.Evolution of octopod Sperm I:Comparison of nuclear morphogenesis in Eledone and Octopas.Mol Reprod Dev 2002;62(3):357-62.[7] 徐是雄，朱徽。植物细胞骨架。北京：科学出版社，1996，60-83，94-104.[8] Jung G，Hellman A，Wernickcw。Change in the density of microtubular networks in mesophyII cells and mesophyII derived protoplasts of Nicotiana and Triticum during Leaf development，Planta 1993；190(1)：10-16.[9] 郭爱华，高丽美，李永锋，翟菁如。增强紫外线B辐射对小麦根尖细胞微管骨架的影响。中国细胞生物学学报。2010；32(2)：256-260.

第二篇：昼夜对动植物的影响 教案

（苏教版）五年级科学上册教案

第一单元 白天和黑夜 5.昼夜对动植物的影响

教学目标：

过程与方法：

1.能提出并识别昼夜对郁金香、合欢树等的影响以及时差对人的影响，并设法这些问题可能的答案和解决方法；

2.能用图表记录昼夜交替对动植物的影响，如用图表记录蒲公英的变化；

3.能设计一些调查活动，回答和解决哪些动物适合昼间活动，哪些动物适合夜间活动； 4.会描述生物每天在行为或特征方面的变化，如夜行性动物的行为.某种植物和花的变化。知识与技能

1.知道有的动物适合昼间生活，如蜜蜂、蜻蜓等； 2.知道有的动物适合夜间生活，如蝙蝠、猫头鹰等； 3.建立事物之间存在普遍的联系的初步认识。情感.态度与价值观；

体会到昼夜交替对生物的奇妙影响，并以一定的方式赞美，如美文等。

教学准备：

有关昼夜对动植物产生影响的图片或影像资料，明暗对比明显的纸盒。

教学过程设计

一、导入

1.生活中有些现象很奇特，比如：我们到了晚上想睡觉，早上没人叫却也会按时醒来，夜来香傍晚时花朵才会绽放，发出阵阵香气，这一切都与什么有关呢？到底是什么在影响动物和植物的生活呢？ 2.学生发表各自意见。

3.今天我们就来一起研究昼夜对动植物的影响。

二、探究昼夜对植物的影响。

1.观察郁金香、合欢树、酢桨树、牵牛花、夜来香等植物在一天中不同时段的图片（媒体出示）。思考：这些植物在一天中在什么变化？是什么在影响着它们发生变化？ 2.学生讨论并交流。

3.从这些植物的变化中可以发现什么规律吗？ 4.学生讨论并交流。

5.小结：每种植物的生活习性都是受着节律的支配，这种节律有时按24小时变化着，--1--

和钟的周期一样。这种影响植物的节律我们也称作生物钟。

6.正因为昼夜对植物的影响，有位科学家就利用不同植物开花时间的不同做了一个花钟。（多媒体展示有关花钟的详细内容）

7.我们能不能利用昼夜对植物的影响规律来改造植物，比如，让郁金香在晚上也能开花。8.学生讨论并交流。

三、探究昼夜对动物的影响。

1.既然昼夜对植物有影响，那么对动物也有影响吗？能不能举例说明。2.学生交流各自解释。

3.多媒体展示：獾、蜻蜓、壁虎、猫头鹰、刺猬、狐狸，这些动物哪些在昼间活动？哪些在夜间活动？ 4.学生交流各自见解。

5.我们可以通过什么途径了解答案？ 6.学生讨论、交流各自的研究方法。7.师生共同确定研究方法并进行调查访问。8.交流调查访问结果。

四、探究蜗牛、蚂蚁等动物哪些是在白天活动，哪些是在夜间活动。1.蜗牛、蚂蚁等动物哪些是在白天活动，哪些是在夜间活动。2.我们可以采用什么样的方法进行研究？ 3.学生讨论并交流研究方法。4.学生探究。

5.交流各自研究发现。

作业：选择一种夜间活动的动物，查资料了解它为什么喜欢在夜间活动，并用自己喜欢的方式记录下来。

--2--

第三篇：《昼夜对动植物的影响》教学设计

《昼夜对动植物的影响》的教学设计

教学过程设计

一、导入。

1、生活中有些现象很奇特，比如：我们到了晚上想睡觉，早上没人叫却也会按时醒来，夜来香傍晚时花朵才会绽放，发出阵阵香气，这一切都与什么有关呢？到底是什么在影响动物和植物的生活呢？

2、学生发表各自意见。

3、今天我们就来一起研究昼夜对动植物的影响。

4、播放视频

【评析】以学生身边常见的现象引起学生思考，通过充分讨论引发本课的研究课题，借机提醒学生生活中处处有科学。

二、探究昼夜对植物的影响。

1、观察郁金香、合欢树、酢桨树、牵牛花、夜来香等植物在一天中不同时段的图片（媒体出示）。思考：这些植物在一天中在什么变化？是什么在影响着它们发生变化？

2、学生讨论并交流。

3、从这些植物的变化中可以发现什么规律吗？

4、学生讨论并交流。

5、小结：每种植物的生活习性都是受着节律的支配，这种节律有时按24小时变化着，和钟的周期一样。这种影响植物的节律我们也称作生物钟。（多媒体介绍昼夜对植物影响的相关内容）

【评析】借助相关资料和通过教师直接介绍相关知识，这在科学教学中是一种不可缺少的方法，往往用在学生生活经验和原有知识结构中非常缺乏的情况下。

6、正因为昼夜对植物的影响，有位科学家就利用不同植物开花时间的不同做了一个花钟。（多媒体展示有关花钟的详细内容）

7、我们能不能利用昼夜对植物的影响规律来改造植物，比如，让郁金香在晚上也能开花。

8、学生讨论并交流。

9、小结。

三、探究昼夜对动物的影响。

1、既然昼夜对植物有影响，那么对动物也有影响吗？能不能举例说明。

2、学生交流各自解释。

3、多媒体展示：獾、蜻蜓、壁虎、猫头鹰、刺猬、狐狸，这些动物哪些在昼间活动？哪些在夜间活动？

4、学生交流各自见解。

5、我们可以通过什么途径了解答案？

第四篇：《昼夜对动植物的影响》教学设计

《昼夜对动植物的影响》教学设计

教材分析

本课是“白天和黑夜”单元的最后一课。本课旨在通过一系列的活动揭示昼夜现象对动物的影响，说明植物、动物和人的生命活动具有一个“自己上发条”和“自己调节”的昼夜生物钟。

本课主要教学内容有三个部分：第一，了解昼夜变化对植物的影响。第二，了解昼夜变化对动物的影响。第三，利用具体事例，让学生明白改变昼夜长短能改变动植物的生活节律和生长状况，进一步反映出生物对环境的依赖性。

学情分析

人们日出而作、日落而息，这是小学生熟悉的事。本课就是从学生的身边的事物说起，引导学生发现昼夜变化会对动植物的行为的影响。五年级的学生经过两年的科学学习，对科学探究的基本过程已有了一定的了解，他们能够自己进行简单的观察实验，并对观察到的现象进行简单的分析。只是学生在学习过程中缺乏对科学概念的了解，在教学过程中要得到加强和强化。

学习目标

1.通过调查身边动植物与昼夜的关系，知道昼夜对动植物会产生影响。2.知道动植物、人体都有自己的生物钟。3.能观察记录植物在一天中的变化。教学重难点

重点：知道昼夜的交替变化会对动植物产生影响。难点：调查夜间小动物的活动。评价任务

1.观察记录一种植物在一天中的变化。2.知道昼夜对动植物会产生哪些影响。教学准备

笔记本、笔、照相机，不同动植物的图片。教学过程

一、导入新课

1.谈话：生活中有些现象很奇特。比如，我们到了晚上想睡觉，早上没人叫

/ 3

却也会按时醒来；夜来香傍晚时花朵才会绽放，发出阵阵香气。这一切都与什么有关呢？到底是什么在影响动物和植物的生活呢？

2.学生发表各自意见。

3.讲述：今天我们就来一起研究昼夜对动植物的影响。

二、探究昼夜对植物的影响

1.观察郁金香、合欢树、酢浆草、牵牛花、夜来香等植物在一天中不同时段的图片（媒体出示）。思考：这些植物在一天中有什么变化？是什么在影响着它们发生变化？

2.学生讨论并交流。

3.提问：从这些植物的变化中可以发现什么规律吗？ 4.学生讨论并交流。

5.小结：每种植物的生活习性都受着节律的支配，这种节律有时按24小时变化着，和钟的周期一样。这种影响植物的生活习性的节律我们也称做生物钟。（多媒体介绍昼夜对植物影响的相关内容）

6.谈话：正因为昼夜对植物的影响，有位科学家就利用不同植物开花时间的不同做了一个花钟。（展示有关花钟的详细内容）

7.提问：我们能不能利用昼夜对植物的影响规律来改造植物。比如，让郁金香在晚上也能开花。

8.学生讨论并交流。9.教师小结。

三、探究昼夜对动物的影响

1.谈话：既然昼夜对植物有影响，那么对动物也有影响吗？能不能举例说明？

2.学生交流各自解释，3.（展示图片：蜻蜓、壁虎、猫头鹰、刺猬、狐狸等）提问：这些动物哪些在白天活动？哪些在夜间活动？

4.学生交流各自见解。

5.提问：我们可以通过什么途径来获取答案？ 6.学生讨论、交流各自的研究方法。

/ 3

7.师生共同确定研究方法并进行调查访问。8.交流调查访问结果。

四、探究哪些动物是在白天活动，哪些动物是在夜间活动

1.谈话：蜗牛、蚂蚁等动物哪些是在白天活动，哪些是在夜间活动。2.提问：我们可以采用什么样的方法进行研究？ 3.学生讨论并交流研究方法。4.学生探究。

5.交流各自研究发现。

五、作业

1.选择一种夜间活动的动物，查资料了解它为什么喜欢在夜间活动，并用自己喜欢的方式记录下来。

2.选择一种植物，记录它在一天中的变化。教学反思

本课的探究活动可以从交流、整理观察记录开始，教师可以提出活动的指向，如提出问题：“课前我们对植物的开花情况进行了观察，有什么发现？”然后导入探究活动。也可以针对教科书呈现的牵牛花向学生提出问题：“你们知道图中的牵牛花是什么时间开放的吗？”然后介绍牵牛花开花的时间和花的颜色之间的关系，激起学生对动植物观察、探究的欲望。

分析人体昼夜变化的活动旨在从事实上说明每个人的生命活动都要受到昼夜变化的影响，让学生尝试用不同的方式分析和解读数据，对现象作合理的解释，并用搜集到的资料完善自己的解释，培养学生分析、综合的能力。

/ 3

第五篇：昼夜变化对动植物的影响教案

《昼夜对动植物的影响》教案教学内容：

昼夜对动植物的影响（第一单元第五课时）

教学目标：

1、学会调查身边动植物变化与昼夜交替的关系，能根据生活经验进行相应的分析和判断。

2、知道昼夜变化对动植物会产生影响，知道动植物、人体都有自己的生物钟。

3、体会到昼夜交替对生物的奇妙影响同时培养学生尊重科学、热爱科学的良好品质。

教学重难点：

重点：指导昼夜交替变化会对动植物、人的影响。难点：理解昼夜的交替变化会对动植物产生的影响，并知道改变动植物的生物钟可以改变他们的生活习性。

教学准备：

课前先布置学生先了解生活中的动植物的生活习性。教具：相关课件

教学过程：

一、谈话导入

生活中有些现象很奇特，比如：我们到了晚上想睡觉，早上没人叫却也会按时醒来，夜来香傍晚时花朵才会绽放，发出阵阵香气，这一切都与什么有关呢？到底是什么在影响动物和植物的生活呢？

根据学生回答，可适当板书。

过渡：今天我们就来一起研究昼夜对动植物的影响。

二、学习新课

1、昼夜对植物的影响

(1)观察郁金香、牵牛花、合欢树等植物在一天中不同时段的图片。思考：这些植物在一天中有什么变化？是什么在影响着它们发生变化？

（2）出示一些植物的开花时间（凌晨、上午、下午、晚上开花的）。学生思考：昼夜变化对植物的行为有什么影响？从这些植物的变化中可以发现什么规律吗？

根据学生的回答，要适当的给予表扬与鼓励

(3)小结：每种植物的生活习性都是受着节律的支配，这种节律有时按 24 小时变化着，和钟的周期一样。这种影响植物的节律我们也称作生物钟。

(4)正因为昼夜对植物的影响，有位科学家就利用不同植物开花时间的不同做了一个花钟(5)介绍林奈编排的花钟及瑞典花钟。（并出示相应的图片）、昼夜对人的影响

（1）植物有生物钟，人类有吗？那么你们的生物钟是怎样的呢？

（2）学生说说一天的作息时间安排。（要排除特殊日子或事件。）

（3）小结：我们发现大家的作息时间有着类似的规律，都是按 24 小时变化的，这就是我们的生物钟。

3、昼夜对动物的影响

（1）既然昼夜对植物有影响，那么对动物也有影响吗？能不能举例说明。（2）观看收集的图片或多媒体资料。学生讨论各自解释。

（3）看书上13页的图：你认识它们吗？这些动物哪些在白昼活动？哪些在夜间活动？ 夜间活动：蛾、猫、猫头鹰、蝙蝠。白天活动：狗、公鸡、刺猬、蜜蜂。

（4）为什么它们会这样？——昼夜影响和环境的变化。

（5）在我们的周围生活着各种各样的小动物，我们可以通过什么途径了解它们在夜间都干些什么？-----调查。

（6）（6）该怎样调查，要注意些什么呢？ 师生共同讨论确定方法。（可以举例启发学生思考，明确调查须知，课后进行。）

4、生物都有生物钟，你能不能改变它们的生物钟？

（1）出示图片：夏天能看到菊花吗？冬天能吃到西瓜吗？为什么？（2）学生发表意见，预测。（3）利用课前收集的资料进行简单交流，找结论。

（4）小结：原来，当我们改变光照条件时，就能改变动植物原来的生活节律和生长状况。它们和人类一样都能自己调节生物钟。（5）你有没有想过，如果人为地改变白天和黑夜的长短，生物的习性会发生什么变化？（学生回答）

5、课后小结：大自然真的非常神秘而又有趣，所以我要努力学习，在以后的学习和生活中去探究更多大自然的奥秘。

板书设计

昼夜对动植物的影响

昼夜对植物的影响——花钟

昼夜对人体的影响——人体生物钟

昼夜对动物的影响——昼行动物和夜行动物

昼夜长短会改变动植物的生活习性。