ขั้นตอนของ Cytokinesis คืออะไร?

จากมุมมองทางชีววิทยาขั้นพื้นฐาน จุดจบที่ประสบความสำเร็จของบุคคลใดๆ ยูคาริโอต ชีวิตของเซลล์คือการแบ่งเซลล์นั้นออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว โดยแต่ละเซลล์มีสำเนาที่สมบูรณ์ของเซลล์ต้นกำเนิด ดีเอ็นเอหรือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (เช่น สารพันธุกรรม)

การแบ่งเซลล์นี้เรียกว่า ไซโตไคเนซิสและนำหน้าด้วย .ทันที ไมโทซิสซึ่งเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่แยก DNA ของเซลล์ออกเป็นนิวเคลียสลูกสาวสองตัว

ไมโทซิสและไซโตไคเนซิสรวมกันเป็นตัวแทนของระยะที่สี่และขั้นสุดท้ายของวัฏจักรเซลล์ยูคาริโอต เรียกว่า เอ็มเฟส. เฟส M นำหน้าด้วยสามขั้นตอนที่รวมกันเป็นเฟส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรเซลล์ที่ไม่มีกระบวนการแบ่งนิวเคลียร์หรือเซลล์เกิดขึ้น

กลไกของไซโตไคเนซิสยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ แต่ทราบกันดีอยู่แล้วเกี่ยวกับจังหวะเวลาที่สำคัญของเหตุการณ์และแง่มุมอื่นๆ ของขั้นตอนสุดท้ายในวัฏจักรของเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง

•  สี่ขั้นตอนของ cytokinesis คือ การเริ่มต้น การหดตัว การแทรกเมมเบรน และ เสร็จสิ้น.

สิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็น โปรคาริโอต และ ยูคาริโอตโปรคาริโอต เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มี DNA เพียงเล็กน้อย และไม่มีโครงสร้างที่ผูกกับเมมเบรนภายในเซลล์ รวมถึงนิวเคลียส

พวกมันสืบพันธุ์โดยเพียงแค่แบ่งครึ่งหลังจากทำซ้ำ DNA ของพวกมันและขยายใหญ่ขึ้นโดยรวม กระบวนการที่เรียกว่า ฟิชชันไบนารี. ผลที่ตามมาเล็กน้อยเกิดขึ้นก่อนการแบ่งส่วนถัดไป เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีเซลล์เพียงเซลล์เดียว การแยกตัวแบบไบนารีจึงเทียบเท่ากับการสืบพันธุ์

ยูคาริโอต (พืช สัตว์ และเชื้อรา) มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์อื่นๆ จำนวนหนึ่ง ทำให้การสืบพันธุ์ของเซลล์มีกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้น ในขณะที่เซลล์เหล่านี้เกิดขึ้น มันจะเข้าสู่ G₁ (ช่องว่างแรก) ขั้นตอนของเฟส ตามมาด้วย ส(สังเคราะห์), G₂ (ช่องว่างที่สอง) และในที่สุดก็ เอ็ม (ไมโทซิส). โดยทั่วไปเซลล์จะโตขึ้นในG₁, ทำซ้ำโครโมโซมใน S, ตรวจสอบการทำงานของมันใน G₂ และแบ่งเนื้อหาออกเป็นครึ่งเท่า ๆ กันใน M. อินเตอร์เฟสยาวกว่าเฟส M มาก

ในกรณีที่คุณเคยถูกถามว่า "เซลล์ลูกสาวอยู่ในระยะใดอันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส" ตอบ "เฟส M" ได้เพราะ ระหว่างเฟสไม่เริ่มต้นจนกว่า cytokinesis ซึ่งเริ่มต้นในขณะที่ไมโทซิสกำลังดำเนินอยู่และมักจะสิ้นสุดในไม่ช้าหลังจากไมโทซิสเกิดขึ้นคือ เสร็จสมบูรณ์

ไมโทซิสสามารถแบ่งออกเป็นสี่หรือ ห้าขั้นตอนโดยขั้นตอนที่สองในโครงร่างห้าขั้นตอน (prometaphase) เป็นส่วนเพิ่มเติมในภายหลังของโครงร่าง เพื่อความสมบูรณ์ มีการอธิบายทั้งห้าขั้นตอนไว้ที่นี่

คำทำนาย: ไมโทซิสเริ่มต้นขึ้นเมื่อโครโมโซมซึ่งซ้ำกันในระยะ S มีการควบแน่นมากขึ้น ทำให้มองเห็นได้ง่ายขึ้นในรูปแบบของแต่ละโครโมโซมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในเวลาเดียวกัน โครงสร้างที่เรียกว่า centriole ถูกจำลองแบบและลูกสาวสองคน centrioles ย้ายไปยังขั้วหรือปลายด้านตรงข้ามของเซลล์ โดยจะเริ่มสร้างแกนไมโทติค ซึ่งส่วนใหญ่มาจาก ไมโครทูบูล โปรตีน

โพรเมทาเฟส: ในขั้นตอนนี้ ชุดโครโมโซมประกอบด้วยพี่น้องเหมือนกัน identical โครมาทิด เข้าร่วมกับโครงสร้างที่เรียกว่า centromere เริ่มแสวงบุญไปที่กึ่งกลางของเซลล์ ในขณะเดียวกัน เซนทริโอลยังคงประกอบแกนไมโทติค ซึ่งทำหน้าที่เป็นชุดของเชือกหรือโซ่เล็กๆ

เมตาเฟส: ในขั้นตอนนี้ โครโมโซมทั้งหมด (46 ในมนุษย์) จะเรียงกันเป็นเส้นเรียบร้อยบนแผ่นเมตาเฟส ซึ่งเป็นระนาบที่ผ่าน "เส้นศูนย์สูตร" ของเซลล์และตั้งฉากกับอุปกรณ์แกนหมุน เส้นนี้ผ่านเซนโทรเมียร์ หมายความว่า โครมาทิดน้องสาวหนึ่งตัวจากแต่ละชุดวางอยู่บนด้านหนึ่งของจาน ขณะที่แฝดของโครมาทิดอยู่ฝั่งตรงข้าม

แอนนาเฟส: ในระยะนี้ เส้นใยสปินเดิลจะดึงโครมาทิดออกจากกันไปทางขั้วตรงข้ามของเซลล์ ไซโตไคเนซิส จริง ๆ แล้วเริ่มต้นในขั้นตอนนี้ด้วยการปรากฏตัวของ a ร่องอก. ในตอนท้ายของแอนาเฟส โครมาทิดทั้งชุดมี 46 โครมาทิด (โครโมโซมเดี่ยว) เรียงกันเป็นกอที่แต่ละขั้ว

เทโลเฟส: ด้วยสารพันธุกรรมที่ทำซ้ำและแยกจากกัน เซลล์จึงต้องให้โครโมโซมแต่ละตัวตั้งซองจดหมายนิวเคลียร์ของตัวเอง นอกจากนี้ โครโมโซม ลดการควบแน่น โดยพื้นฐานแล้ว telophase เป็นการทำนายแบบย้อนกลับ ไซโตไคเนซิสในระยะแรกเกิดขึ้นระหว่างเทโลเฟส

ในตอนท้ายของไมโทซิส ไซโตไคเนซิสเป็นกระบวนการเดียวที่เหลืออยู่ในวัฏจักรของเซลล์ แม้ว่าแหล่งข้อมูลหลายแห่งระบุว่าไมโทซิสและไซโตไคเนซิสเป็นเหตุการณ์ต่อเนื่องกัน แต่ก็ทำให้เข้าใจผิดได้ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว cytokinesis จะเสร็จสิ้นได้ไม่นานหลังจากที่ไมโทซีสเกิดขึ้น กระบวนการทั้งสองจะทับซ้อนกันอย่างมากในเวลาและพื้นที่

ร่องแตกแยกที่แสดงการเริ่มมีไซโตไคเนซิสปรากฏขึ้นตามที่ระบุไว้ในระหว่างแอนนาเฟส. หากคุณนึกภาพสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ในระยะนี้ คุณจะเข้าใจได้ว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเป็น จุดแรกสุดซึ่งปลอดภัยสำหรับเซลล์โดยรวมในการเริ่มกระบวนการของตนเอง แผนก.

หากภาพจิตของคุณมีโครมาทิดสองชุดเคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวาภายในนิวเคลียส ให้จินตนาการถึงเยื่อหุ้มเซลล์ เริ่มที่จะ "บีบเข้า" จากด้านบน ทำให้เกิดรอยแยกที่ในที่สุดก็บีบตรงกลางของเซลล์จากทั้งด้านบนและด้านล่าง ด้านล่าง.

หากความแตกแยกของเซลล์นี้เกิดขึ้นก่อนที่แอนนาเฟสจะเกิดขึ้น ก็สามารถสร้างการกระจายตัวของโครมาทิดแบบอสมมาตรภายในบริเวณนิวเคลียร์ได้ ผลที่ได้นั้นเกือบจะถึงตายได้อย่างแน่นอนต่อเซลล์ ซึ่งต้องการ DNA ของสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

ลักษณะการทำงานที่โดดเด่นของไซโตไคเนซิสคือ แหวนหดตัวซึ่งเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิด ส่วนใหญ่เป็นแอคตินและไมโอซิน และอยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ลองนึกภาพวงล้อขนาดมหึมาที่วิ่งอยู่ใต้เส้นศูนย์สูตรของโลก (เส้นจินตภาพที่ลากผ่านตรงกลางของดาวเคราะห์) แล้วคุณจะเข้าใจถึงการตั้งค่าโดยรวม

• วงแหวนหดตัวเป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์สัตว์และมียูคาริโอตเซลล์เดียวจำนวนหนึ่งเท่านั้น ในเซลล์พืชซึ่งมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์มากขึ้น ระนาบความแตกแยกจะเกิดขึ้นโดยไม่มีรอยร่อง

ระนาบของวงแหวนหดตัวถูกกำหนดโดยการวางแนวของเส้นใยแกนหมุนไมโทติค เมื่อคุณดูไดอะแกรมของเซลล์ แทบทุกครั้งที่คุณกำลังดูการแสดงสองมิติ แต่ถ้าคุณนึกภาพเซลล์เป็นทรงกลมแทนที่จะเป็นลูกโลก และนึกภาพโครโมโซมที่ห้อยอยู่บน "ขอบ" ทั้งสอง คุณก็อาจจะเข้าใจได้ ว่าระนาบรอยแยกในอุดมคติจะต้องวิ่งในแนวตั้งฉากกับทิศทางทั่วไปของเส้นใยแกนหมุนซึ่งถึงระหว่างเซลล์ทั้งสอง เสา

เมื่อวงแหวนมีขนาดเล็กลง การดึงเมมเบรนเข้าด้านในพร้อมกับวงแหวน วัสดุเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่จะโผล่ออกมาจากถุงน้ำที่ด้านใดด้านหนึ่งของระนาบรอยแยก เมื่อเซลล์ค่อยๆ แตกออก เมมเบรนชิ้นใหม่จะอุดช่องว่างที่อาจปรากฏขึ้นที่ด้านข้างของเซลล์ลูกสาวทั้งสอง และปล่อยให้เนื้อหาไซโตพลาสซึมทะลักออกมา

เซลล์บางครั้งแบ่งแบบอสมมาตร พวกมันไม่แบ่งโครมาทิดของพวกมันอย่างไม่สมมาตร เนื่องจากตามที่ระบุไว้ สิ่งนี้จะส่งผลที่ไม่พึงประสงค์ต่อเซลล์อย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม มีเหตุผลในการแบ่ง ไซโตพลาสซึม และเนื้อหาในส่วนที่ไม่เท่ากัน

โดยปกติ เซลล์จะใช้กลยุทธ์ cytokinesis เมื่อเซลล์ลูกสาวมีหน้าที่และปลายทางที่แตกต่างกัน ความไม่สมดุลสามารถแสดงออกได้จากการแจกแจงแบบไม่สม่ำเสมอของ ออร์แกเนลล์, ไซโทพลาสซึมที่มีมวลไม่เท่ากัน หรือคุณลักษณะบางอย่างรวมกัน