M Phase: จะเกิดอะไรขึ้นในระยะนี้ของวัฏจักรเซลล์?

เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต โดยเป็นองค์ประกอบที่ลดทอนไม่ได้มากที่สุดที่รักษาคุณสมบัติพื้นฐานทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต เช่น กิจกรรมการเผาผลาญและวิธีการสืบพันธุ์ เฉกเช่นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดดำเนินไปตามวงจรชีวิตในแบบฉบับของตัวเอง – การเกิด การเจริญเต็มที่ การสืบพันธุ์ การแก่ และการตาย – เซลล์แต่ละเซลล์มีวงจรชีวิตของตนเอง ซึ่งเรียกว่า วัฏจักรเซลล์.

(ต้องสังเกตว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดประกอบด้วยเซลล์เดียว ทำให้ "วัฏจักรชีวิต" และ "วัฏจักรเซลล์" ซ้อนทับกันโดยสิ้นเชิงสำหรับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้)

เซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนไม่ได้อยู่เกือบตราบเท่าที่สิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ วัฏจักรชีวิตของเซลล์โดยทั่วไปสามารถคาดเดาได้ง่ายกว่าและแยกส่วนประกอบออกเป็นส่วนประกอบที่ค่อนข้างชัดเจนได้ง่ายกว่าวงจรชีวิตของสัตว์ที่มีความซับซ้อนปานกลาง

ขั้นตอนเหล่านี้รวมถึง อินเตอร์เฟส และ เอ็มเฟสซึ่งแต่ละขั้นประกอบด้วยขั้นตอนย่อยจำนวนหนึ่ง เฟส M ครอบคลุม ไมโทซิสซึ่งเป็นกระบวนการที่เซลล์สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเพื่อสร้างเซลล์ใหม่

แม้จะกระฉับกระเฉงที่สุด ภูเขาไฟ ใช้เวลาอยู่เฉยๆ มากกว่าการปะทุ แต่ไม่มีใครสนใจช่วงเวลาที่สงบนิ่งมากนัก ในแง่หนึ่ง เซลล์มีลักษณะดังนี้ ไมโทซิสเป็นส่วนที่ยุ่งและน่าทึ่งที่สุดของวัฏจักรเซลล์ แต่จริงๆ แล้วเซลล์ใช้เวลาส่วนใหญ่ใน

เซลล์ที่สร้างขึ้นใหม่เข้าสู่เซลล์แรก ช่องว่าง (G₁) เฟสในระหว่างที่เนื้อหาทั้งหมดของเซลล์ (เช่น ไมโทคอนเดรีย เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม เครื่องมือกอลจิ และอื่นๆ ออร์แกเนลล์) ยกเว้นโครโมโซม จะถูกทำซ้ำ

ในภายภาคหน้า การสังเคราะห์ (S) ระยะโครโมโซมทั้งหมดของเซลล์ - ในมนุษย์มี 46 โครโมโซม - ซ้ำกัน (หรือ ทำซ้ำเพื่อใช้สำนวนชีวเคมี)

ในวินาที ช่องว่าง (G₂) เฟสเซลล์จะทำการตรวจสอบการควบคุมคุณภาพด้วยตนเอง สแกนเนื้อหาที่จำลองแบบเพื่อหาข้อผิดพลาด และทำการแก้ไขที่จำเป็น จากนั้นเซลล์จะไปยัง เอ็มเฟส.

• เซลล์บางเซลล์ในเนื้อเยื่อซึ่งมีการงอกและการหมุนเวียนต่ำ เช่น ตับ เป็นเวลานานในระยะที่ติดฉลาก G₀ด้วย "ทางลาด" นี้จากวัฏจักรทั่วไปที่เกิดขึ้นทันทีหลังจากการแบ่งไมโทซิสเสร็จสิ้น

ระหว่างเฟส เซลล์จะเติบโตตามขนาดที่ต้องการเพื่อแบ่งตัว ทำสำเนาองค์ประกอบต่างๆ ในขั้นตอนที่แตกต่างกันไปตลอดทาง จุดสิ้นสุดของ G₁ เฟสถูกส่งสัญญาณโดยโปรตีน ทำเครื่องหมายสิ่งที่เรียกว่า G₁ ด่าน.

G. ที่คล้ายกัน₂ ด่านเป็นจุดเริ่มต้นของระยะ M ไม่มีส₁ ด่านอย่างไรก็ตาม ในบางเซลล์ เฟส S จะวิ่งเข้าสู่เฟส M

เมื่อเซลล์ไม่ใช้เวลาตรวจสอบการทำงานใน G. ที่ตั้งโปรแกรมไว้₂ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นโดยตรงก่อนเฟส M คือการจำลองดีเอ็นเอ (การจำลองแบบของโครโมโซม) ในระยะ S มิฉะนั้น G₂ เฟสของความยาวที่แตกต่างกันตรงบริเวณจุดในวัฏจักรเซลล์ก่อนที่จะเริ่มไมโทซิส

ไมโทซิสเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นใน เซลล์ยูคาริโอต (เช่น เซลล์พืช เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและของสัตว์อื่น โพรทิสต์ และเชื้อรา) และส่งผลให้เกิดการผลิต เซลล์ลูกสาวสองคน จากเซลล์แม่หนึ่งเซลล์ โดยเซลล์ลูกสาวมีพันธุกรรมเหมือนกันกับพ่อแม่และจากกันและกัน

จึงเป็นเพศตรงข้ามกับ ไมโอซิสประเภทของการแบ่งเซลล์ที่เกิดขึ้นในเซลล์บางเซลล์ในอวัยวะสืบพันธุ์และเกี่ยวข้องกับการเล่นกลและการสับเปลี่ยนสารพันธุกรรม คู่ของมันในโลกโปรคาริโอตคือ ฟิชชันไบนารี. ในเซลล์สัตว์ส่วนใหญ่ กระบวนการนี้ใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง ซึ่งเป็นส่วนเล็ก ๆ ของอายุขัยของเซลล์ทั่วไป

คำว่า "ไมโทซิส" หมายถึง "เกลียว" เนื่องจากเป็นการอธิบายลักษณะที่ปรากฏของโครโมโซมด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งกำลังเตรียมที่จะแบ่งตัวและได้รวมตัวเป็นโครงสร้างยาวและมีลักษณะเป็นเส้นตรง แม้จะอยู่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อันทรงพลัง โครโมโซมระหว่างเฟส ซึ่งกระจายอยู่ใน นิวเคลียสเป็นเรื่องยากมากที่จะเห็นภาพ

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าไมโทซิสหมายถึงการแบ่งเซลล์แม่ออกเป็นครึ่งเท่าๆ กัน นี่ไม่ใช่กรณี เนื่องจากไมโทซิสหมายถึงเหตุการณ์ภายในนิวเคลียสที่เกี่ยวข้องกับโครโมโซมเท่านั้น การแบ่งเซลล์โดยรวมเรียกว่า ไซโตไคเนซิสในขณะที่แผนกนิวเคลียร์ (รวมถึงซองจดหมายนิวเคลียร์) เรียกว่า คาริโอคิเนซิส.

คลาสสิกสี่ชื่อ the ระยะของไมโทซิส รวมถึงตามลำดับที่เกิดขึ้น คำทำนาย, metaphase, แอนนาเฟส และ telophase. หลายแหล่งรวมคำอธิบายโดยละเอียดของระยะที่ห้า โปรเมตาเฟสซึ่งแตกต่างจากทั้ง prophase และ metaphase

แต่ละขั้นตอนเหล่านี้มีความมหัศจรรย์ที่ซับซ้อนของตัวเอง ซึ่งจะมีรายละเอียดในเร็วๆ นี้ แต่มักจะเป็นประโยชน์ในการปรับจิตทุกระยะของไมโทซีสด้วยการแจ้งสั้นๆ เกี่ยวกับสิ่งที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น:

• คำทำนาย: เกิดการควบแน่นของโครโมโซม
• โพรเมทาเฟส: แกนหมุนแนบ
• เมตาเฟส: โครโมโซมจะเรียงตัวกัน
• แอนนาเฟส: โครมาทิดแยกจากกัน
• เทโลเฟส: การปฏิรูปเมมเบรน

อย่างไรก็ตาม ถ้าเพื่อนคนหนึ่งบอกคุณว่าเฟส M มีสี่ขั้นตอนย่อย และคนอื่นอ้างว่าเป็นขั้นตอนที่ 5 ให้ชอล์กขึ้น มีแนวโน้มที่จะแตกต่างกันในวัยของพวกเขา (และด้วยเหตุนี้เมื่อพวกเขาได้เรียนรู้เกี่ยวกับระยะ M ในโรงเรียน) และพิจารณาทั้งคู่ ขวา.

การปรากฏตัวของโครโมโซมควบแน่นเป็นจุดเริ่มต้นของการเผยพระวจนะ ในลักษณะเดียวกับการก่อตัวของกลุ่มสนทนาที่แตกต่างกันอย่างชัดเจนเป็นการเริ่ม "อย่างเป็นทางการ" ของการรวมตัวทางสังคม

เมื่อการควบแน่นของโครมาตินเปลี่ยนสารพันธุกรรมให้กลายเป็นโครโมโซมที่ก่อตัวเต็มที่ โครมาทิดที่เป็นพี่น้องกันของโครโมโซมที่จำลองแบบแต่ละอันสามารถเห็นได้รวมกัน centromere ระหว่างพวกเขา. เซนโทรเมียร์เป็นจุดที่ a kinetochore ในที่สุดก็จะก่อตัวขึ้นในแต่ละโครมาทิด

ใน .ด้วย คำทำนาย, ทั้งสอง centrosomesซึ่งทำซ้ำในเฟสต่าง ๆ เริ่มเคลื่อนไปยังด้านตรงข้ามหรือขั้วของเซลล์ ในการทำเช่นนั้นพวกเขาก็เริ่มรวบรวม แกนหมุนไมโทติคซึ่งประกอบด้วย เส้นใยแกนหมุน ทำมาจาก ไมโครทูบูล ที่ยื่นจากขั้วเซลล์ไปยังจุดศูนย์กลางและเกาะติดกับไคเนโทคอร์ (ในโครงสร้างอื่นๆ)

อย่างที่คุณน่าจะคาดการณ์ได้ เส้นใยแกนหมุนจะวางแนวขนานกันและตั้งฉากกับเส้นแบ่งโครโมโซมในที่สุด

นอกจากนี้ ในยูคาริโอตที่สูงกว่าจำนวนมาก เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะเสื่อมโทรมภายใต้การกระทำของเอนไซม์โปรตีนไคเนสในระหว่างระยะนี้ และจะถูกสร้างขึ้นใหม่ตั้งแต่ต้นเมื่อสิ้นสุดไมโทซิสในเทโลเฟส

แต่ในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ซองจดหมายนิวเคลียร์จะไม่ถูกถอดประกอบอย่างเป็นทางการ แต่มันถูกยืดออกไปพร้อมกับเซลล์ในเซลล์ทั้งหมดเมื่อโครโมโซมแยกออกจากกันและถูกแบ่งอย่างเรียบร้อยทั้งหมดในคราวเดียว

ลองนึกภาพตัวเองยืนอยู่ในโถงทางเดินที่มืดสนิท คลำไปข้างหน้าไปยังธนาคารสวิตช์ไฟที่คุณรู้ว่าอยู่ที่นั่น แต่ไม่สามารถรับรู้ตำแหน่งที่แน่นอนได้ แต่คุณต้องการดื่มน้ำจากห้องครัวจริงๆ คุณจึงยืนกราน

ซึ่งใกล้เคียงกับพฤติกรรมของเส้นใยแกนหมุนเมื่อปลายของพวกมัน "ยื่นออกมา" และเติบโตไปสู่โครโมโซมจากขั้วทั้งสองของเซลล์ "หวัง" เพื่อเชื่อมต่อกับ kinetochore ที่ทำหน้าที่เป็นโลคัสเชื่อมต่อของเส้นใยสปินเดิล พวกมันสามารถเห็นได้จากการสอบสวน ไซโตพลาสซึมถอยกลับและสอบสวนเพิ่มเติมจนกว่าพวกเขาจะโจมตีเป้าหมายในที่สุด

ไม่นานนัก เส้นใยสปินเดิลในแต่ละด้านของเซลล์ก็ติดอยู่กับ kinetochore บนโครมาทิดในแต่ละคู่ที่วางอยู่บนด้านเดียวกันของเซลล์ ไม่มีนัยยะทางพันธุกรรมของการสุ่มนี้เนื่องจากโครมาทิดแต่ละตัวมี DNA เหมือนกันทุกประการกับน้องสาวของมัน

เส้นใยสปินเดิลเริ่ม "ชักเย่อ" เพื่อพยายามปรับสมดุลความพยายามในที่สุด ที่ออกจากเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมและด้วยเหตุนี้โครโมโซมเองในลักษณะเชิงเส้นของ การจัดตำแหน่ง

เมื่อเริ่มมีอาการ metaphaseการสลายตัวของซองจดหมายนิวเคลียร์จะเสร็จสมบูรณ์ ยกเว้นในเซลล์ที่ไม่สูญเสียเยื่อหุ้มนิวเคลียสเลย แต่ขั้นตอนที่กำหนดของเมตาเฟส ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะสั้นมากคือ โครโมโซมจะเรียงกันตามระนาบซึ่งจะทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานของการแบ่งโครโมโซม

พื้นผิวเล็กๆ นี้เรียกว่า is เมตาเฟสเพลทและด้วยความคิดที่ว่าเซลล์เป็นเหมือนทรงกลมเล็กๆ ในใจ ตำแหน่งของจานนี้จึงอยู่ตามแนว เส้นศูนย์สูตร ของเซลล์

เป็นไปได้ที่ไมโครทูบูลสปินเดิลมากกว่าหนึ่งตัวจะยึดติดกับ kinetochore ที่กำหนดจากด้านเดียวกัน แต่ อย่างน้อย ไมโครทูบูล kinetochore หนึ่งตัวติดอยู่กับ แต่ละ เสา. หลังจากที่ไมโครทูบูลมีส่วนร่วมในเกมการผลักและดึงนานพอที่จะเข้าสู่สภาวะตึงเครียดที่สมดุล โครโมโซมจะหยุดเคลื่อนที่และเมตาเฟสก็สิ้นสุดลง

ณ จุดนี้ เส้นใยสปินเดิลสามารถม้วนขึ้นในเซลล์อีกสองแห่งนอกเหนือจากไคเนโทคอร์ สิ่งเหล่านี้อาจเป็น ขั้วโลก ไมโครทูบูล (เรียกอีกอย่างว่า อินเตอร์โพลาร์ ไมโครทูบูล) ซึ่งขยายผ่านโครโมโซมที่เรียงเป็นแถวและข้ามเส้นศูนย์สูตร เกือบจะไปถึงต้นกำเนิดแกนไมโทติคที่อยู่ตรงกันข้าม หรือ แอสทรัล microtubule ซึ่งยื่นออกมาจากแกนหมุนไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ด้านเดียวกัน

อนาเฟส เป็นองค์ประกอบที่เด่นชัดที่สุดของระยะ M เพราะมันเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของโครโมโซมอย่างรวดเร็วเมื่อโครโมโซมที่จำลองแบบแยกจากกัน สิ่งนี้ทำได้โดยซิสเตอร์โครมาทิดในแต่ละชุดโครโมโซมที่เรียงต่อกันและเรียงชิดกันซึ่งถูกดึงไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์ด้วยเส้นใยแกนหมุน

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการทำงานของไมโครทูบูล แต่อำนวยความสะดวกโดยการสลายตัวของ cohesin โปรตีนที่จับ kinetochore กับเส้นใย kinetochore ในแอนนาเฟส เซลล์จะเริ่มยืดจากรูปทรงกลมคร่าวๆ (หรือวงกลม ถ้าคุณดูภาคตัดขวาง) ไปเป็นรูปทรงรีคร่าวๆ (เช่น วงรี)

Anaphase สามารถมองได้ว่าเป็นเนื้อเรื่อง แอนนาเฟส Aโดยที่เส้นใยแกนไคเนโตชอร์ดึงโครโมโซมออกจากกันตามที่อธิบายไว้ และ แอนนาเฟส Bโดยที่เส้นใยดาวดึงขั้วให้ห่างจากเส้นศูนย์สูตรมากขึ้นไปอีกจนดึงเอา เส้นใยระหว่างขั้วผ่านโครโมโซมที่อยู่ด้านเดียวกันและค่อย ๆ ลากจูงไปตามเส้นเดียวกัน ทิศทาง.

นอกจากนี้ a แหวนหดตัว เกิดขึ้นจากโปรตีนแอคตินที่อยู่ใต้พลาสมาเมมเบรนในแอนนาเฟส วงแหวนนี้มีส่วนร่วมในการ "บีบ" ระหว่างไซโตไคเนซิสซึ่งส่งผลให้เกิดความแตกแยกของเซลล์ทั้งหมด

ในช่วงเริ่มต้นของเฟส M นี้ โครโมโซมในรูปแบบของนิวเคลียสของลูกสาวได้ไปถึงปลายอีกด้านหนึ่งของเซลล์แล้ว แกนหมุนแบบไมโทติคเมื่อทำงานเสร็จแล้วถูกถอดประกอบ ลองนึกภาพว่านั่งร้านเล็กๆ ที่สร้างขึ้นข้างอาคารเล็กๆ เพื่อให้สามารถแยกส่วนการก่อสร้างออก คานต่อคาน และคุณก็ได้แนวคิด

นี่เป็นขั้นตอนการล้างข้อมูลของเฟส M ซึ่งคล้ายกับบทส่งท้ายของนวนิยาย "โครงเรื่อง" ได้รับการแก้ไขเมื่อสิ้นสุดแอนนาเฟสเนื่องจากโครมาทิดไปถึงที่ที่ควรเดินทางแล้ว แต่ก่อนที่ "ตัวละคร" จะดำเนินต่อไปได้ จำเป็นต้องมีการดูแลทำความสะอาดบางอย่าง

ใน telophaseเยื่อหุ้มนิวเคลียสถูกประกอบขึ้นใหม่ และโครโมโซมเกิดการควบแน่น นี้ไม่เหมือนกับการเรียกใช้วิดีโอของการพยากรณ์ย้อนกลับ แต่มันใกล้เคียง ใน ไซโตไคเนซิสเซลล์แบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสาวที่เหมือนกันสองเซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์เตรียมเข้าสู่ระยะ G1 และเริ่มดำเนินการในวัฏจักรเซลล์ของตัวเอง