Metaphase: หน้าที่งานบทบาทและโรค

การแบ่งนิวเคลียส (ไมโทซิส) ของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่มีการจำลองแบบของดีเอ็นเอสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนหลัก เฟสหลักที่สองเรียกว่า metaphase ในระหว่างนั้น โครโมโซม ทำสัญญาในรูปแบบเกลียวและวางตำแหน่งตัวเองในระนาบเส้นศูนย์สูตรที่ระยะทางเท่ากันโดยประมาณจากขั้วตรงข้ามทั้งสอง เส้นใยสปินเดิลเริ่มจากขั้วทั้งสองเชื่อมต่อกับเซนโทรเมียร์ของ โครโมโซม.

เมตาเฟสคืออะไร?

Metaphase เป็นขั้นตอนที่สองในสี่ขั้นตอนสำคัญที่สามารถแบ่งส่วนนิวเคลียร์ของเซลล์ยูคาริโอตที่เรียกว่าไมโทซิสได้ ระหว่าง metaphase การจัดเรียงของ โครโมโซม ในลักษณะที่เรียกว่าระนาบเส้นศูนย์สูตรหรือแผ่นเมทาเฟส โครโมโซมแต่ละตัวประกอบด้วยโครโมโซมสี่ตัวซึ่งสองโครโมโซม "เหมือนกันในโครงสร้าง" โครมาทิดในตอนแรกยังคงจับกันโดยเซนโตรเมียร์ทั่วไป โครงสร้างโปรตีนขนาดเล็กก่อตัวขึ้นที่เซนโทรเมียร์ซึ่งเส้นใยของขั้วแกนหมุนยึดติดเพื่อดึงโครมาทิดของน้องสาวไปยังขั้วตรงข้ามตามลำดับ การดึงโครมาทิดออกจากกันเป็นของแอนาเฟสแล้วซึ่งเป็นไปตามเมตาเฟส ในระหว่างเมตาเฟสการเตรียมการทั้งหมดที่จำเป็นในการถอดโครมาทิดออกจากเซนโตรเมียร์เพื่อที่จะดึงไปที่เสากำลังดำเนินการอยู่ เฉพาะเมื่อ centromeres ทั้งหมดเชื่อมต่อกับเส้นใยเสาหรือ microtubules ที่เกี่ยวข้องเท่านั้นคือพันธะของโครมาทิดที่ centromere ปล่อยออกมาเพื่อให้การขนส่งไปยังขั้วที่เกี่ยวข้องสามารถเริ่มต้นได้

ฟังก์ชั่นและงาน

ในร่างกายมนุษย์มีความจำเป็นอย่างต่อเนื่องสำหรับการเจริญเติบโตโดยอาศัยการเพิ่มจำนวนของเซลล์ซึ่งโดยปกติจะเป็นไปตามหลักการแบ่งเซลล์ ในเซลล์ที่มีนิวเคลียสของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและหลายเซลล์ (ยูคาริโอต) การแบ่งส่วนเกี่ยวข้องกับการแบ่งไซโทพลาสซึมและนิวเคลียสของพวกมัน เซลล์ลูกสาวทั้งสองที่เกิดจากการแบ่งตัวจะเหมือนกันในชุดโครโมโซมซ้ำกับ "เซลล์แม่" ตามลำดับดังนั้นการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อบางอย่างในร่างกายบนพื้นฐานของการแบ่งเซลล์แบบไม่อาศัยเพศจึงไม่ จำกัด ในทางทฤษฎีโดยมีเงื่อนไขว่า กระบวนการแบ่งตัวจะไม่ถูกขัดจังหวะหรือยุติโดยสารยับยั้งการเจริญเติบโต สิ่งที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการแบ่งเซลล์คือกระบวนการแบ่งนิวเคลียร์ที่เรียกว่าไมโทซิส ภายในไมโทซิสขั้นที่สองจากทั้งหมดสี่ขั้นตอนหลักเรียกว่าเมตาเฟส เป็นการเชื่อมโยงห่วงโซ่ที่สำคัญในกระบวนการแบ่งนิวเคลียร์ Metaphase มีความสำคัญต่อการวางตำแหน่งโครมาทิดของโครโมโซมคู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรหรือเมตาเพลตในลักษณะที่สามารถดึงไปทางขั้วทั้งสองได้โดยเส้นใยไมโครทูบูลในแอนาเฟสที่ตามมา หน้าที่ที่สำคัญอย่างยิ่งของ metaphase คือการตรวจสอบ (จุดตรวจ) และตรวจสอบเส้นใยสปินเดิล (microtubules) ที่ยื่นออกมาจากขั้ว ต้องมั่นใจว่า microtubules เชื่อมต่อกับ centromere ที่ "ถูกต้อง" ในแต่ละกรณี เพื่อให้แน่ใจว่าโครโมโซมสองชุดที่จัดกลุ่มที่ขั้วในช่วงแอนาเฟสต่อไปนี้เหมือนกันทุกประการ สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการมีโครโมโซมหนึ่งโครโมโซมที่แต่ละขั้วหลังจากเกิดการแบ่งตัวของนิวเคลียร์แล้ว ตัวอย่างเช่นหากโครมาทิดน้องสาวที่เหมือนกัน XNUMX ตัวอยู่ที่ขั้วใดขั้วหนึ่งและขาดไปที่ขั้วอีกขั้วหนึ่งจะมีการรบกวนอย่างมากเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะมีการเติบโตของเซลล์ต่อไปหรือการเจริญเติบโตที่ไม่ถูก จำกัด ในกรณีของเซลล์เนื้อเยื่อจะมีการสูญเสียความสามารถในการทำงานเฉพาะของเซลล์

โรคและความผิดปกติ

ไมโทซิสเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมากซึ่งภายในการจำลองแบบของสายดีเอ็นเอและ การกระจาย ของโครมาทิดไปยังขั้วทั้งสองมีความเสี่ยงที่จะเกิดข้อผิดพลาดและผลที่ตามมาในบางครั้ง ตัวอย่างเช่นการแนบ microtubules ที่“ ไม่ถูกต้อง” เข้ากับ kinetochores ของ centromeres อาจเกิดขึ้นได้ค่อนข้างบ่อย ตัวอย่างเช่นจลนศาสตร์บางชนิดอาจยังคงเป็นอิสระเช่นไม่ได้เชื่อมต่อกับไมโครทูบูลหรือโครมาทิดทั้งสองอาจเชื่อมต่อที่เซนโทรเมียร์กับไมโครทูบูลที่มีขั้วเดียวกัน ในการตรวจสอบว่า "ถูกต้อง" และการแนบ microtubules กับ kinetochores เป็นหน้าที่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของ metaphase โดยปกติโครโมโซมในแอนาเฟสจะไม่ถูกปล่อยออกมาจนกว่าการตรวจสอบเส้นใยแกนหมุนจะประสบความสำเร็จและสัญญาณไคเนโตชอร์ทั้งหมดส่งสัญญาณสิ่งที่แนบมาที่ถูกต้องจุดตรวจ mitotic ได้รับการตระหนักโดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ โปรตีน ที่ระงับการเปลี่ยนไปใช้ anaphase หรือ cash in หากการยึดเกาะไม่สอดคล้องกับ setpoint กระบวนการนี้ค่อนข้างเทียบได้กับการหยุดพักในการแข่งขัน Formula 1 เมื่อกลไกทั้งสี่ต้องรายงานการหยุดเต็มรูปแบบหลังจากเปลี่ยนล้อก่อนที่ไดรเวอร์ Formula 1 จะออกเดินทางอีกครั้ง ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการแยกสายดีเอ็นเอ นี้สามารถ นำ ไปสู่การสูญเสียการทำงานของเซลล์และการลดลงอย่างรวดเร็วหรือช้าอย่างต่อเนื่องต่อไปซึ่งไม่ตอบสนองต่อสารยับยั้งการเจริญเติบโตภายนอกอีกต่อไป การเจริญเติบโตที่ไม่ถูกยับยั้งเป็นลักษณะของเนื้องอกที่อ่อนโยน (อ่อนโยน) หรือมะเร็ง (มะเร็ง) ปัญหาอื่น ๆ อาจเกิดขึ้นจากการทำ DNA methylation ในระหว่างการแยกสาย DNA กิจกรรมของ DNA methyltransferases สามารถทำได้ นำ นอกเหนือจากการเพิ่มกลุ่มเมธิล (-CH3) ไปยังดีเอ็นเอ กระบวนการนี้ไม่สอดคล้องกับไฟล์ ยีน การกลายพันธุ์ในความหมายทั่วไป แต่มันสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของยีนที่ได้รับผลกระทบจาก epigenetic “ยีน methylation” มักจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่รับรู้ได้ทางฟีโนไทป์ในแต่ละบุคคลที่ได้รับผลกระทบและมักจะส่งต่อไปยังเซลล์รุ่นต่อ ๆ ไปซึ่งคล้ายกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ยังไม่ได้มีการสำรวจขอบเขตของการพัฒนาของเนื้องอกที่อ่อนโยนและเป็นมะเร็งและ DNA methylation ในกระบวนการภายใน metaphase อย่างเพียงพอ