การแบ่งนิวเคลียสและการแบ่งไซโทพลาซึม

การแบ่งนิวเคลียส (mitosis) คือการแบ่งนิวเคลียสที่จำลองตัวเองแล้วออกเป็นนิวเคลียสลูกสองนิวเคลียสที่เหมือนกันทางพันธุกรรม และการแบ่งไซโทพลาซึม (cytokinesis) คือการแบ่งแยกไซโทพลาซึมทางกายภาพที่ทำให้การแบ่งเซลล์สมบูรณ์เป็นสองเซลล์ เมื่อรวมกันแล้ว ทั้งสองกระบวนการนี้ประกอบกันเป็นระยะ M ของวัฏจักรเซลล์ และทำให้มั่นใจว่าเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ได้รับสำเนาจีโนมที่สมบูรณ์และเท่าเทียมกัน

Definition

การแบ่งนิวเคลียส (mitosis) คือกระบวนการที่โครโมโซมที่จำลองตัวเองแล้วของเซลล์ยูคาริโอตถูกทำให้ขดตัว จัดเรียงบนแกนสองขั้ว และแยกตัวอย่างเท่าเทียมกันเข้าสู่นิวเคลียสลูกสองนิวเคลียส; การแบ่งไซโทพลาซึม (cytokinesis) คือการแบ่งไซโทพลาซึมที่ตามมาซึ่งทำให้เกิดเซลล์ลูกสองเซลล์ที่แยกจากกัน

Scope

บทความนี้อธิบายถึงระยะต่างๆ ของการแบ่งนิวเคลียสที่เป็นระเบียบ (ระยะโปรเฟส, ระยะโพรเมตาเฟส, ระยะเมตาเฟส, ระยะแอนาเฟส, ระยะเทโลเฟส) การประกอบและการทำงานของแกนไมโทติก การแบ่งไซโทพลาซึมโดยวงแหวนหดตัวในเซลล์สัตว์ และวิธีการที่เหตุการณ์เหล่านี้ถูกกระตุ้นโดยกิจกรรมของ CDK ในการแบ่งนิวเคลียส บทความนี้ถือว่าการแบ่งนิวเคลียสเป็นหัวข้อทางชีววิทยาของเซลล์ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Key concepts

• ระยะโปรเฟส, ระยะโพรเมตาเฟส, ระยะเมตาเฟส, ระยะแอนาเฟส, ระยะเทโลเฟส
• การขดตัวของโครโมโซม
• แกนไมโทติกและเซนโทรโซม
• ไคเนโตคอร์และการยึดเกาะของไมโครทิวบูล
• การแยกซิสเตอร์โครมาทิด (ระยะแอนาเฟส)
• วงแหวนหดตัวและร่องแบ่ง
• การแบ่งจีโนมอย่างเท่าเทียมกัน

Mechanisms

การเข้าสู่การแบ่งนิวเคลียสถูกกระตุ้นโดยการกระตุ้นของคอมเพล็กซ์ไมโทติกไซคลิน-CDK1 (ไคเนสไมโทติกสากลที่ระบุโดย Nurse) ซึ่งขับเคลื่อนการขดตัวของโครโมโซม การสลายตัวของเยื่อหุ้มนิวเคลียส และการประกอบแกนสองขั้ว ไมโครทิวบูลจากขั้วแกนทั้งสองจับซิสเตอร์โครมาทิดที่ไคเนโตคอร์ของพวกมันและจัดเรียงพวกมันที่แผ่นเมตาเฟส; ในระยะแอนาเฟส การเชื่อมโยงที่ยึดซิสเตอร์โครมาทิดเข้าด้วยกันจะถูกตัดออก และโครมาทิดจะถูกดึงไปยังขั้วตรงข้าม จากนั้นการแบ่งไซโทพลาซึมจะแบ่งไซโทพลาซึม: ในเซลล์สัตว์ วงแหวนหดตัวแอคโตไมโอซินจะประกอบขึ้นที่เส้นศูนย์สูตรของเซลล์ ซึ่งถูกจัดตำแหน่งโดยสัญญาณจากบริเวณกลางแกน และหดตัวเพื่อสร้างร่องแบ่ง การทบทวนของ Glotzer ได้กำหนดข้อกำหนดระดับโมเลกุลที่เชื่อมโยงตำแหน่งของแกนกับการสร้างร่องแบ่ง เพื่อให้การตัดเกิดขึ้นระหว่างจีโนมที่แยกจากกันทั้งสอง

Clinical relevance

การแบ่งนิวเคลียสเป็นพื้นฐานของการเจริญเติบโตและการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ และดัชนีไมโทติกและรูปร่างไมโทติกที่ผิดปกติเป็นลักษณะที่ใช้ในการวิเคราะห์เนื้อเยื่อ สารต้านมะเร็งหลายชนิดถูกคิดค้นขึ้นเพื่อขัดขวางพลวัตของแกนในเซลล์ที่กำลังแบ่งตัว บทความนี้อธิบายการแบ่งเซลล์ในระดับอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษา

History

การแบ่งนิวเคลียสถูกอธิบายและตั้งชื่อครั้งแรกในศตวรรษที่สิบเก้าโดย Walther Flemming ผู้สังเกตการเคลื่อนที่ของโครโมโซมในเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวที่ย้อมสี ตัวกระตุ้นระดับโมเลกุลถูกอธิบายในอีกหนึ่งศตวรรษต่อมาจากการทำงานเกี่ยวกับไมโทติก CDK (Nurse) และเกี่ยวกับไซคลินที่การทำลายของพวกมันช่วยให้เซลล์ออกจากระยะไมโทซิสได้ ในขณะที่กลไกของการแบ่งไซโทพลาซึมถูกกำหนดอย่างต่อเนื่องผ่านการศึกษาเกี่ยวกับวงแหวนหดตัวและการส่งสัญญาณบริเวณกลางแกน ซึ่งสรุปโดย Glotzer

Key figures

• Walther Flemming
• Paul Nurse
• Michael Glotzer
• David Morgan

Seminal works

• glotzer-2005
• nurse-1990
• morgan-1997

Frequently asked questions

การแบ่งนิวเคลียสและการแบ่งไซโทพลาซึมแตกต่างกันอย่างไร?

การแบ่งนิวเคลียสคือการแบ่งนิวเคลียสที่แยกโครโมโซมที่จำลองตัวเองแล้วออกเป็นสองชุดที่เท่ากัน ในขณะที่การแบ่งไซโทพลาซึมเป็นกระบวนการแยกที่แบ่งไซโทพลาซึมเพื่อให้เกิดเซลล์ลูกสองเซลล์ที่แตกต่างกัน โดยปกติแล้วทั้งสองกระบวนการจะเกิดขึ้นต่อเนื่องกันอย่างใกล้ชิด แต่มีกลไกที่แตกต่างกัน

เซลล์ทำให้แน่ใจได้อย่างไรว่าเซลล์ลูกแต่ละเซลล์ได้รับจีโนมที่สมบูรณ์?

ซิสเตอร์โครมาทิดจะยึดติดกันผ่านไคเนโตคอร์ของพวกมันกับไมโครทิวบูลจากขั้วแกนตรงข้ามและจัดเรียงที่แผ่นเมตาเฟสก่อนที่การเชื่อมโยงจะถูกตัดออก ดังนั้นระยะแอนาเฟสจะดึงชุดโครมาทิดที่สมบูรณ์หนึ่งชุดไปยังแต่ละขั้ว; การแบ่งไซโทพลาซึมจะถูกจัดตำแหน่งระหว่างสองชุดเพื่อทำให้การแบ่งส่วนเท่าๆ กันสมบูรณ์