metaphase

การแบ่งนิวเคลียร์ (ไมโทซิส) ของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่มีการจำลองแบบของดีเอ็นเอสามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ขั้นตอนหลัก เฟสหลักที่สองเรียกว่า metaphase ในช่วงที่โครโมโซมหดตัวเป็นเกลียวและตำแหน่งในระนาบเส้นศูนย์สูตรโดยมีระยะทางเท่ากันกับขั้วตรงข้ามทั้งสอง เส้นใยสปินเดิลเชื่อมต่อกับเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมจากขั้วทั้งสอง

metaphase คืออะไร?

metaphase เป็นขั้นตอนที่สองจากทั้งหมดสี่ขั้นตอนหลักที่สามารถแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตที่เรียกว่าไมโทซิสได้ ในระหว่าง metaphase การจัดเรียงโครโมโซมในระนาบเส้นศูนย์สูตรหรือแผ่นเมทาเฟสเป็นลักษณะ

โครโมโซมเดี่ยวทุกโครโมโซมประกอบด้วยโครโมโซมสี่ตัวซึ่งสองโครโมโซม "เหมือนกัน" เริ่มแรกโครมาทิดจะถูกจับเข้าด้วยกันโดยเซนโตรเมียร์ทั่วไป โครงสร้างโปรตีนขนาดเล็กก่อตัวขึ้นบนเซนโทรเมียร์ซึ่งเส้นใยของขั้วแกนหมุนยึดติดเพื่อดึงโครมาทิดของน้องสาวไปยังขั้วตรงข้าม การดึงโครมาทิดออกจากกันเป็นส่วนหนึ่งของแอนาเฟสที่ตามหลังเมตาเฟสอยู่แล้ว

ในระหว่าง metaphase จะมีการเตรียมการทั้งหมดซึ่งจำเป็นในการแยกโครมาทิดออกจากเซนโทรเมียร์เพื่อที่จะสามารถดึงไปที่เสาได้ ต่อเมื่อเซนโทรเมียร์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับเส้นใยโพลหรือไมโครทูบูลที่สอดคล้องกันพันธะของโครมาทิดบนเซนโตรเมียร์จะถูกปล่อยออกเพื่อให้การเคลื่อนที่ของพวกมันไปยังขั้วที่เกี่ยวข้อง

ฟังก์ชันและงาน

ในร่างกายมนุษย์มีความต้องการอย่างต่อเนื่องสำหรับการเจริญเติบโตโดยอาศัยการสืบพันธุ์ของเซลล์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไปตามหลักการแบ่งเซลล์ ในเซลล์ที่มีนิวเคลียสของสิ่งมีชีวิตเดี่ยวและหลายเซลล์ (ยูคาริโอต) การแบ่งรวมถึงการแบ่งไซโทพลาสซึมและนิวเคลียสของเซลล์

เซลล์ลูกสาวทั้งสองที่สร้างขึ้นระหว่างการแบ่งตัวจะเหมือนกันในชุดโครโมโซมซ้ำกับ "เซลล์แม่" ตามลำดับดังนั้นการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อบางชนิดในร่างกายจึงไม่ จำกัด ในทางทฤษฎีบนพื้นฐานของการแบ่งเซลล์แบบไม่อาศัยเพศตราบใดที่กระบวนการแบ่งไม่หยุดชะงักหรือยุติโดยสารยับยั้งการเจริญเติบโต

กระบวนการแบ่งเซลล์ยังเชื่อมโยงกับกระบวนการแบ่งนิวเคลียร์ซึ่งเรียกว่าไมโทซิส ภายในไมโทซิสขั้นตอนที่สองจากทั้งหมดสี่ขั้นตอนหลักเรียกว่าเมตาเฟส เป็นการเชื่อมโยงที่สำคัญในกระบวนการแบ่งหลัก metaphase มีความสำคัญในการวางตำแหน่งโครมาทิดของโครโมโซมชุดคู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรหรือเมตาเพลตในลักษณะที่เส้นใยไมโครทูบูลลากไปในทิศทางของขั้วทั้งสองในแอนาเฟสที่ตามมา

หน้าที่ที่สำคัญอย่างยิ่งของ metaphase คือการตรวจสอบ (จุดตรวจ) และตรวจสอบเส้นใยสปินเดิล (microtubules) ที่เล็ดลอดออกมาจากขั้ว ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า microtubules เชื่อมต่อกับ centromere ที่ "ถูกต้อง" สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าโครโมโซมสองชุดที่จัดกลุ่มที่ขั้วในระหว่างแอนาเฟสที่ตามมาจะเหมือนกันทุกประการ สามารถทำได้โดยการมีโครโมโซมของโครโมโซมที่แต่ละขั้วหลังจากแบ่งนิวเคลียสแล้ว

ตัวอย่างเช่นหากพบโครมาทิดน้องสาวที่เหมือนกันสองขั้วที่ขั้วใดขั้วหนึ่งและขาดไปที่ขั้วอื่นสิ่งนี้จะนำไปสู่การรบกวนอย่างมากโดยไม่สามารถเจริญเติบโตของเซลล์ต่อไปหรือการเจริญเติบโตที่ไม่ถูกตรวจสอบได้ ในกรณีของเซลล์พาเรงคิมาจะมีการสูญเสียการทำงานเฉพาะของเซลล์

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ไมโทซิสรวบรวมกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงของข้อผิดพลาดในการจำลองแบบของสายดีเอ็นเอและการกระจายของโครมาทิดบนขั้วทั้งสองซึ่งบางครั้งก็มีผลกระทบมากมาย ตัวอย่างเช่นการแนบ microtubules ที่“ ไม่ถูกต้อง” เข้ากับ kinetochores ของ centromeres อาจเกิดขึ้นได้ค่อนข้างบ่อย ตัวอย่างเช่นจลนศาสตร์บางอย่างสามารถคงอยู่ได้ฟรีเช่นไม่ได้เชื่อมต่อกับไมโครทูบูลหรือโครมาทิดทั้งสองเชื่อมต่อกับไมโครทูบูลของขั้วเดียวกันที่เซนโทรเมียร์ หน้าที่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของ metaphase คือการตรวจสอบว่า "ถูกต้อง" และการแนบ microtubules กับ kinetochore ให้สมบูรณ์

โดยปกติการดึงโครโมโซมออกจากกันในแอนาเฟสจะถูกปล่อยออกมาก็ต่อเมื่อการตรวจสอบเส้นใยสปินเดิลสำเร็จและไคเนโตชอร์ทั้งหมดส่งสัญญาณการเชื่อมต่อที่ถูกต้อง จุดตรวจ mitotic ดำเนินการโดยกลุ่มของโปรตีนเฉพาะที่ระงับหรือเงินสดในการเปลี่ยนไปใช้ anaphase หากการยึดเกาะไม่สอดคล้องกับค่าเป้าหมาย กระบวนการนี้ค่อนข้างเทียบได้กับการหยุดพักในการแข่งขันฟอร์มูล่าวันเมื่อผู้ควบคุมทั้งสี่ต้องรายงานว่าเสร็จสิ้นหลังจากเปลี่ยนล้อก่อนที่ไดรเวอร์ Formula 1 จะสามารถเริ่มได้อีกครั้ง

ปัญหาใหญ่อีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อเกิดความผิดพลาดในการทำลายสายดีเอ็นเอ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การสูญเสียการทำงานของเซลล์และการเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องรวดเร็วหรือช้าต่อไป mitoses ที่ไม่ตอบสนองต่อสารยับยั้งการเจริญเติบโตของร่างกายอีกต่อไป การเจริญเติบโตที่ไม่ถูกยับยั้งเป็นลักษณะของเนื้องอกที่อ่อนโยน (อ่อนโยน) หรือมะเร็ง (มะเร็ง)

ปัญหาอื่น ๆ อาจเกิดจาก DNA methylation เมื่อสายดีเอ็นเอแตกออกกิจกรรมของ DNA methyltransferases สามารถนำไปสู่การเพิ่มกลุ่มเมธิล (-CH3) ลงในดีเอ็นเอ กระบวนการนี้ไม่สอดคล้องกับการกลายพันธุ์ของยีนในความหมายดั้งเดิม แต่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของยีนที่ได้รับผลกระทบจาก epigenetic "เมธิเลชันของยีน" มักนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่รับรู้ได้ทางฟีโนไทป์ในบุคคลที่ได้รับผลกระทบและส่วนใหญ่จะส่งต่อไปยังเซลล์รุ่นต่อไปซึ่งคล้ายกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ขอบเขตที่การพัฒนาของเนื้องอกที่อ่อนโยนและเป็นมะเร็งและ DNA methylation สามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังกระบวนการภายใน metaphase ยังไม่ได้รับการวิจัยอย่างเพียงพอ