เนื้อหา
- TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
- ทำไมต้องเป็น Mitosis?
- ขั้นตอนของ Mitosis
- Kinetochore คืออะไร
- ความแตกต่างระหว่าง Kinetochores และ Microtubules Nonkinetochore
- ฟังก์ชั่นของ Kinetochore
- ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Kinetochore และ Nonkinetochore
- ตรวจสอบข้อผิดพลาด
- พรมแดนใหม่
ในยูคาริโอตเซลล์ของร่างกายแบ่งเพื่อสร้างเซลล์มากขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่า เซลล์. เซลล์อวัยวะสืบพันธุ์ผ่านการแบ่งเซลล์อีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่า ไมโอซิส. ในกระบวนการเหล่านี้เซลล์เข้าสู่หลายขั้นตอนเพื่อให้เกิดการแบ่งตัว Kinetochores มีบทบาทสำคัญในการแบ่งเซลล์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายดีเอ็นเอไปยังเซลล์ลูกสาวอย่างเหมาะสม
TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
โครงสร้างของ Kinetochores และ microtubules นั้นมีความแตกต่างกันในโครงสร้าง พวกเขาทั้งสองทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแจกจ่าย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวอย่างเหมาะสมในการแบ่งเซลล์
ทำไมต้องเป็น Mitosis?
เซลล์ยูคาริโอตได้รับไมโทซิสเพื่อสร้างเนื้อเยื่อใหม่หรือที่กำลังเติบโตและเพื่อการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เซลล์หนึ่งแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสาวใหม่สองเซลล์โดยแยกนิวเคลียสและโครโมโซมเพื่อทำสิ่งนี้ เซลล์ใหม่เหล่านี้เหมือนกัน
เพื่อให้กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้สำเร็จจำนวนเซลล์ของโครโมโซมต้องได้รับการดูแลรักษาซึ่งหมายความว่าจะต้องคัดลอกสำหรับเซลล์ลูกสาวใหม่แต่ละเซลล์ มนุษย์มี 23 คู่ โครโมโซม ในแต่ละเซลล์ โครโมโซมแต่ละอันเก็บ DNA คู่โครโมโซมถูกตั้งชื่อ น้องสาวของ chromatidsและจุดที่พวกเขาพบนั้นเรียกว่า centromere.
ขั้นตอนของ Mitosis
เป้าหมายการแบ่งเซลล์คือการคัดลอกสารพันธุกรรมลงในเซลล์ลูกสาวใหม่ด้วยวิธีที่พวกเขาสามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง สิ่งนี้จะเกิดขึ้นแต่ละหน่วยของ DNA ต้องได้รับการยอมรับดังนั้นจึงต้องมีการเชื่อมโยงระหว่างมันกับส่วนอื่น ๆ ของเซลล์เพื่อการแจกจ่ายและจะต้องมีวิธีในการย้าย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาว
ระหว่างการแบ่งเซลล์เซลล์อยู่ในระยะที่เรียกว่า ระหว่างเฟสซึ่งประกอบด้วยช่องว่างแรกหรือ G1 เฟส, เฟส S และช่องว่างที่สองหรือ G2 ระยะ
หลังจากเฟสเฟสเริ่มต้นด้วย mitosis แวะ. ณ จุดนี้ โครมาติ ในนิวเคลียสซ้ำซ้อน chromatids น้องสาวที่เกิดขึ้นจะถูกบิดงออย่างแน่นหนา นิวคลีโอ หายไปและโครงสร้างที่เรียกว่า แกนหมุน รูปแบบในพลาสซึมของเซลล์ทำจากเส้นใยแกนหมุน
Prometaphase ดังต่อไปนี้ ในขั้นตอนนี้มีชิ้นส่วนของซองจดหมายนิวเคลียร์ในพลาสซึม แกนหมุนของ microtubulesหรือโปรตีนเส้นยาว tubelike เลื่อนไปที่โครโมโซมเพื่อเริ่มต้นการทำงานของพวกเขา ที่ศูนย์กลางที่อยู่ติดกันระหว่าง chromatids น้องสาว, โปรตีนที่ซับซ้อนที่เรียกว่า kinetochore ปรากฏ Microtubules ยึดติดกับโครงสร้างใหม่นี้
ใน metaphasecentrosomes ก่อตัวขึ้นที่ขั้วของเซลล์ตรงข้าม โครโมโซมจัดเรียงตัวเป็นแถว Microtubules เหยียดตรงไปยัง centrosomes และทำสปินเดิล microtubules ดำเนินการ สไลด์ Anaphaseย้ายโครโมโซมจนกว่าจะรวมศูนย์ไว้ที่เส้นศูนย์สูตรของเซลล์
ในระหว่าง anaphasechromatids ที่จับคู่จะถูกแยกออก สร้างโครโมโซมใหม่เหล่านี้ centrosomes ของพวกเขาถูกผลักออกจากกัน microtubules ที่ไม่ใช่ตาขาว. โครโมโซมจะถูกย้ายไปที่ปลายตรงข้ามของเซลล์
Telophase ส่งผลให้เกิดการยืดตัวของเซลล์โดย microtubules nonkinetochore เศษนิวเคลียร์ในอดีตช่วยในการสร้างนิวเคลียสใหม่ให้กับเซลล์ลูกสาว จากนั้นโครโมโซมบิดคลาย
ในที่สุดใน cytokinesisพลาสซึมของเซลล์ที่เกิดขึ้นจริงจะแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสาวใหม่
Kinetochore คืออะไร
ในปีพ. ศ. 2423 นักกายวิภาคศาสตร์ Walther Flemming ค้นพบไซต์ที่แนบมาสำหรับแกนหมุนทิคส์บนโครโมโซม นี่คือ kinetochore เมื่อไม่นานมานี้ kinetochores มนุษย์ได้รับการอธิบายอย่างรวดเร็ว
คำจำกัดความ kinetochore ในชีววิทยาคือ โปรตีนคอมเพล็กซ์ ที่ก่อตัวขึ้นบนโครโมโซมที่ศูนย์ในพื้นที่ที่เรียกว่า centromere Kinetochores มีบทบาทสำคัญในการกระจาย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวใหม่อย่างถูกต้องในไมโทซิส
คอมเพล็กซ์โปรตีนนี้ถือเป็น โมเลกุล. ในขณะที่ DNA ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันออกไปอย่างกว้างขวางคิเนโตโชเรนั้นมีความคล้ายคลึงกันมากในสายพันธุ์และด้วยเหตุนี้ ป่าสงวน
ความแตกต่างระหว่าง Kinetochores และ Microtubules Nonkinetochore
Kinetochores แตกต่างจาก microtubules nonkinetochore ในหลายวิธี ความแตกต่างของโครงสร้างเป็นความแตกต่างแรก Kinetochores เป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำจากโปรตีนหลายชนิดที่รวมตัวกันที่ centromeres ของโครโมโซม
Kinetochores ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างดีเอ็นเอของ microtubules โครโมโซมและ nonkinetochore Microtubules แบบ nonkinetochore เป็นโพลิเมอร์ที่ทำงานร่วมกับ kinetochores เพื่อจัดเรียงและแยกโครโมโซม microtubules ที่มีขนาดเล็กและยาวสามารถยาวและหมุนได้และมีหน้าที่ต่างกัน อย่างไรก็ตามโครงสร้างที่แตกต่างกันเหล่านี้จะต้องทำงานร่วมกันอย่างไรก็ตามเพื่อให้ได้การควบคุมของโครโมโซมและการเคลื่อนไหวของพวกมันในระหว่างเซลล์
ฟังก์ชั่นของ Kinetochore
โดยทั่วไป Kinetochores ทำงานเป็นเครื่องจักรขนาดเล็กที่มีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างเซลล์เพื่อย้ายโครโมโซมระหว่างการแบ่งเซลล์ นี่เป็นความรับผิดชอบที่ยิ่งใหญ่สำหรับ kinetochore; หากเคลื่อนไหวไม่ถูกต้องข้อผิดพลาดใน DNA อาจนำไปสู่ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เป็นอันตรายหรืออาจเป็นมะเร็ง kinetochore ต้องการ centromere ที่ใช้งานได้เพื่อที่จะสามารถประกอบกับ DNA ของโครโมโซมและทำงานในบทบาทที่สำคัญ
โปรตีนฮิสโตนเซนเตอร์หรือ CENP-A ทำให้เกิดนิวคลีโอโซมกับ centromeres มันทำหน้าที่เป็นเว็บไซต์สำหรับ kinetochores ในรูปแบบ CENP-A นิวคลีโอโซมทำงานร่วมกับ CENP-C ใน kinetochore ด้านในและสิ่งนี้ช่วยให้ kinetochore รวมตัวกันเพื่อคัดลอกโครมาติน kinetochore นั้นถูกใช้เป็นวิธีการรับรู้ที่เสถียรของ DNA เพื่อให้ mitosis สามารถดำเนินต่อไปได้
ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Kinetochore และ Nonkinetochore
เมื่อ kinetochores ได้รับอนุญาตให้รวมตัวกันบนโครโมโซมโปรตีนจะรวมตัวกันและเริ่มสร้างเครื่องดังกล่าว ในสัตว์มีกระดูกสันหลังอาจมีโปรตีนมากกว่า 100 ชนิดใน kinetochore เดียว kinetochore ด้านในประกอบด้วยโปรตีนที่มีปฏิสัมพันธ์กับ centromere ของ chromatin โปรตีนของ kinetochores ด้านนอกนั้นทำหน้าที่ในการจับ microtubules nonkinetochore นี่คือความแตกต่างระหว่าง kinetochores และ nonkinetochores
การประกอบ kinetochore นั้นดำเนินการอย่างรอบคอบผ่านวัฏจักรของเซลล์เพื่อที่ว่าเมื่อเซลล์เข้าสู่ mitosis การชุมนุมแบบไดนามิกของ kinetochore สามารถเกิดขึ้นได้ในไม่กี่นาที จากนั้นคอมเพล็กซ์สามารถแยกชิ้นส่วนได้ตามต้องการ การควบคุมการประกอบ kinetochore ได้รับการช่วยเหลือจาก phosphorylation.
Kinetochores ต้องทำงานกับ microtubules nonkinetochore จำนวนมากโดยตรง ความซับซ้อนที่เรียกว่า Ndc80 อนุญาตการโต้ตอบนี้ มันเป็นบิตของการเต้นรำในขณะที่ microtubules มีการเปลี่ยนแปลงความยาวในขณะที่พวกเขาทำพอลิเมอร์และทำให้แตกต่างกัน kinetochore ต้องติดตาม "การเต้นรำ" นี้สร้างแรง
ระหว่าง anaphase, kinetochores ได้รับโดย microtubules nonkinetochore จากเสาตรงข้ามและถูกดึงโดย microtubules เหล่านั้นเพื่อให้โครโมโซมสามารถแยกออกจากกัน มอเตอร์ขนาดเล็กเช่น kinesin และ dynein ช่วยเหลือสิ่งนี้ แรงเพิ่มเติมจะถูกสร้างขึ้นเมื่อ microtubules depolymerize kinetochore ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมแรง microtubules ’เพื่อให้สามารถเรียงลำดับโครโมโซมสำหรับการแยก
ตรวจสอบข้อผิดพลาด
kinetochore แบบไดนามิกไม่ได้เป็นเพียงเครื่องจักรขนาดเล็กที่เคลื่อนโครโมโซมออกจากกัน นอกจากนี้ยังทำงานเป็นการตรวจสอบการควบคุมคุณภาพ ความผิดพลาดใด ๆ ที่เกิดขึ้นในกระบวนการอาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดทางพันธุกรรม Kinetochores ยังทำงานเพื่อหยุดสิ่งที่แนบที่ผิดพลาดด้วย microtubules สิ่งนี้ได้รับความช่วยเหลือจาก ไคเนสออโรร่า B ผ่าน phosphorylation
ใกล้กับแกนกลางของ centromeres ซึ่งเป็นโปรตีนคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า Pcs1 / Mde4 ทำงานเพื่อป้องกันสิ่งที่แนบ kinetochore ที่ไม่เหมาะสม
เพื่อให้แอนนาเฟสเกิดขึ้นอย่างถูกต้องจะต้องแก้ไขข้อผิดพลาดมิฉะนั้นจะต้องล่าช้าออกไป โปรตีนช่วยในการติดตามข้อผิดพลาดใด ๆ เหล่านี้ ข้อผิดพลาดส่งผลให้สัญญาณที่ kinetochore ที่ส่งผลในการหยุดวงจรของเซลล์ก่อนที่จะ anaphase
โดยรวมแล้ว kinetochores แตกต่างจาก microtubules nonkinetochore ทั้งในโครงสร้างและการทำงาน ทั้งสองจะต้องทำงานร่วมกันเพื่อให้บรรลุการแบ่งเซลล์ที่ประสบความสำเร็จและการอนุรักษ์ DNA ในเซลล์ลูกสาวใหม่
พรมแดนใหม่
นักวิจัยยังคงเปิดเผยว่าโครงสร้างและหน้าที่ของ kinetochores ส่งผลกระทบต่อการแยกโครโมโซมในไมโทซิสและไมโอซิส เมื่อการวิจัยเพิ่มเติมคลี่คลายลงนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะมีมุมมองที่ชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิธีการชุมนุมของ kinetochore ในระหว่างการจำลองดีเอ็นเอท่ามกลางศักยภาพอื่น ๆ เครื่องขนาดเล็ก แต่ทรงพลังช่วยให้การแบ่งเซลล์ทำงานได้อย่างราบรื่นและคุ้มค่าที่จะศึกษาต่อไป