Nguyên phân và Phân chia tế bào chất

Nguyên phân là sự phân chia của một nhân đã nhân đôi thành hai nhân con giống hệt nhau về mặt di truyền, và phân chia tế bào chất là sự phân chia vật lý của tế bào chất để hoàn tất quá trình phân chia thành hai tế bào. Cùng với nhau, chúng tạo thành pha M của chu kỳ tế bào và đảm bảo rằng mỗi tế bào con thừa hưởng một bản sao hoàn chỉnh và bằng nhau của bộ gen.

Definition

Nguyên phân là quá trình mà các nhiễm sắc thể đã nhân đôi của một tế bào nhân chuẩn được cô đặc, sắp xếp trên một thoi phân bào lưỡng cực, và phân ly đều vào hai nhân con; phân chia tế bào chất là sự phân chia tế bào chất tiếp theo tạo ra hai tế bào con riêng biệt.

Scope

Mục này mô tả các giai đoạn có trật tự của nguyên phân (kỳ đầu, kỳ tiền giữa, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối), sự lắp ráp và chức năng của thoi phân bào, sự phân chia tế bào chất bằng vòng co thắt ở tế bào động vật, và cách các sự kiện này được kích hoạt bởi hoạt động của CDK nguyên phân. Nó coi sự phân chia nguyên phân như một chủ đề sinh học tế bào, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Key concepts

• Kỳ đầu, kỳ tiền giữa, kỳ giữa, kỳ sau, kỳ cuối
• Sự cô đặc nhiễm sắc thể
• Thoi phân bào và trung thể
• Tâm động và sự gắn kết vi ống
• Sự phân ly nhiễm sắc tử chị em (kỳ sau)
• Vòng co thắt và rãnh phân cắt
• Sự phân chia bộ gen đều đặn

Mechanisms

Sự đi vào nguyên phân được kích hoạt bởi sự hoạt hóa phức hợp cyclin-CDK1 nguyên phân (kinase nguyên phân phổ quát được Nurse đặc trưng), điều này thúc đẩy sự cô đặc nhiễm sắc thể, sự phá vỡ màng nhân, và sự lắp ráp của thoi phân bào lưỡng cực. Các vi ống từ hai cực thoi phân bào bắt giữ các nhiễm sắc tử chị em tại tâm động của chúng và sắp xếp chúng tại mặt phẳng xích đạo; ở kỳ sau, các liên kết giữ các nhiễm sắc tử chị em với nhau bị cắt đứt và các nhiễm sắc tử được kéo về các cực đối diện. Phân chia tế bào chất sau đó phân chia tế bào chất: ở tế bào động vật, một vòng co thắt actomyosin tập hợp tại xích đạo tế bào, được định vị bởi các tín hiệu từ vùng giữa thoi phân bào, và co thắt để tạo thành rãnh phân cắt. Bài đánh giá của Glotzer trình bày các yêu cầu phân tử liên kết vị trí thoi phân bào với sự hình thành rãnh phân cắt để đường cắt nằm giữa hai bộ gen đã phân ly.

Clinical relevance

Nguyên phân là nền tảng của sự tăng trưởng và đổi mới mô, và chỉ số nguyên phân cùng các hình thái nguyên phân bất thường là các đặc điểm mô tả được sử dụng trong phân tích mô. Một số tác nhân chống ung thư được hình thành để phá vỡ động lực học của thoi phân bào trong các tế bào đang phân chia. Mục này mô tả sự phân chia ở cấp độ tham chiếu và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Nguyên phân lần đầu tiên được mô tả và đặt tên vào thế kỷ XIX bởi Walther Flemming, người đã quan sát sự di chuyển của nhiễm sắc thể trong các tế bào đang phân chia đã nhuộm màu. Các yếu tố kích hoạt phân tử được làm sáng tỏ một thế kỷ sau thông qua công trình nghiên cứu về CDK nguyên phân (Nurse) và về các cyclin mà sự phá hủy của chúng cho phép thoát khỏi nguyên phân, trong khi cơ chế của phân chia tế bào chất được xác định dần dần thông qua các nghiên cứu về vòng co thắt và tín hiệu vùng giữa thoi phân bào được Glotzer tóm tắt.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa nguyên phân và phân chia tế bào chất là gì?

Nguyên phân là sự phân chia nhân để tách các nhiễm sắc thể đã nhân đôi thành hai bộ bằng nhau, trong khi phân chia tế bào chất là quá trình riêng biệt phân chia tế bào chất để tạo thành hai tế bào con riêng biệt; chúng thường xảy ra liên tiếp nhưng khác biệt về mặt cơ chế.

Một tế bào đảm bảo mỗi tế bào con nhận được một bộ gen hoàn chỉnh như thế nào?

Các nhiễm sắc tử chị em được gắn qua tâm động của chúng vào các vi ống từ các cực thoi phân bào đối diện và được sắp xếp tại mặt phẳng xích đạo trước khi các liên kết bị cắt đứt, do đó kỳ sau kéo một bộ nhiễm sắc tử hoàn chỉnh về mỗi cực; phân chia tế bào chất được định vị giữa hai bộ để hoàn tất sự phân chia đều đặn.