Metafaza

Jedrsko delitev (mitoza) celic evkariontskih organizmov z replikacijo DNK lahko razdelimo na štiri glavne faze. Pokliče se druga glavna faza Metafaza med katerim se kromosomi strdijo v spirali in v ekvatorialni ravnini s približno enako razdaljo do obeh nasprotnih polov. Vretenasta vlakna so povezana z centromerami kromosomov z obeh polov.

Kaj je metafaza?

Metafaza je druga od skupno štirih glavnih faz, v katere je mogoče razdeliti delitev jedra evkariontskih celic, imenovane mitoza. Med metafazo je značilna razporeditev kromosomov v tako imenovani ekvatorialni ravnini ali metafazni plošči.

Vsak posamezen kromosom je sestavljen iz štirih kromatid, od katerih sta dva "identična". Kromatide sprva drži njihov skupni centromere. Na centromerih se tvorijo majhne beljakovinske strukture, na katere se pritrdijo vlakna drogov vretena, da se sestrske kromatide potegnejo na nasprotne polove. Raztrganje kromatid je že del anafaze, ki sledi metafazi.

Med metafazo se naredijo vsi pripravki, ki so potrebni, da kromatide ločimo od centromer, da jih je mogoče potegniti do polov. Šele ko so vsi centromeri povezani z ustreznimi polnimi vlakni ali mikrotubuli, se vezi kromatid na njihovem centromeru sprostijo, tako da se začne njihov premik v ustrezni pol.

Funkcija in naloga

V človeškem telesu stalno narašča potreba po rasti, ki temelji na razmnoževanju celic, ki večinoma sledi načelu delitve celic. V nukleiranih celicah enojnih in večceličnih organizmov (evkarioti) delitve vključujejo delitev citoplazme in njihovih celičnih jeder.

Dve hčerinski celici, ki nastajata med delitvijo, sta v svojih nizih diploidnih kromosomov enaki z ustreznimi "matičnimi celicami", tako da je rast določenih tkiv v telesu teoretično neomejena na podlagi neseksualne delitve celic, dokler procesa delitve ne prekinejo ali ne prekinejo snovi, ki zavirajo rast.

Proces delitve celic je povezan tudi s procesom jedrske delitve, ki je znan kot mitoza. V okviru mitoze je druga od skupno štirih glavnih faz znana kot metafaza. Je pomemben člen v procesu delitve jedra. Metafaza je pomembna, da kromatide dvojnega kromosoma postavimo v ekvatorialno ravnino ali metaplozo tako, da jih lahko mikrotubulni filamenti vlečejo v smeri obeh polov v naslednji anafazi.

Še posebej pomembna funkcija metafaze je preverjanje (kontrolna točka) in nadzor vlaken vretena (mikrotubul), ki izhajajo iz polov. Zagotoviti je treba, da so mikrotubule povezane s "pravilnim" centromrerom. To zagotavlja, da sta dva niza kromosomov, ki sta združena na polih med naslednjo anafazo, popolnoma enaka. To je mogoče doseči le, če kromatid kromosoma na vsakem od obeh polov, potem ko se jedro razdeli.

Če bi na primer na enem od obeh polov našli dve enaki sestrski kromatidi in na drugem polu manjkali, bi to povzročilo znatne motnje ob nemožnosti nadaljnje rasti celic ali nenadzorovane rasti. V primeru celic parenhima bi prišlo do izgube specifične funkcionalnosti celic.

Bolezni in bolezni

Mitoza uteleša zelo zapleten postopek, ki vključuje tveganje napak v podvajanju verig DNK in porazdelitvi kromatid na obeh polov, kar ima včasih daljnosežne posledice. Na primer, "napačna" pritrditev mikrotubul na kinetohore centromerov se lahko pojavi razmeroma pogosto. Na primer, lahko nekateri kinetohori ostanejo prosti, to pomeni, da niso povezani z mikrotubulo ali pa sta oba kromatida povezana v mikrotubulah istega pola na svojih centromerih. Ena najpomembnejših funkcij metafaze je preverjanje "pravilne" in popolne pritrditve mikrotubul na kinetohoro.

Vlečenje kromosomov v anafazi se običajno sprosti šele, ko je preverjanje vlaken vretena uspešno in vsi kinetohori signalizirajo pravilno povezavo. Mitotično kontrolno točko izvaja skupina specializiranih beljakovin, ki pri prehodu na anafazo zavirajo ali unovčijo, če adhezija ne ustreza ciljni vrednosti. Postopek je nekako primerljiv s pitom stopom na dirki formule 1, ko morajo vsi štirje monterji poročati o zaključku po menjavi koles, preden se bo voznik formule 1 lahko znova zagnal.

Druga večja težava se pojavi, ko se pri razbijanju verig DNK naredijo napake. To lahko privede do izgube funkcije celic in do nenehnih, hitrih ali počasnih napredujočih nadaljnjih mitoz, ki ne reagirajo več na telesne zaviralce rasti. Nepoškodovana rast je značilna za benigne (benigne) ali maligne (maligne) tumorje.

Druge težave lahko nastanejo zaradi metilacije DNA. Ko se verige DNK cepijo, lahko aktivnost metiltransferaz DNA privede do dodajanja metilnih skupin (-CH3) v DNK. Postopek v običajnem pomenu ne ustreza mutaciji genov, vendar ustreza epigenetski spremembi prizadetega gena. "Genska metilacija" običajno vodi do fenotipsko prepoznavnih sprememb pri prizadetem posamezniku in se večinoma prenese na naslednjo generacijo celic - podobno kot pri dedovanju.

V kolikšni meri lahko razvoj benignih in malignih tumorjev ter metilacija DNA zasledimo do procesov v metafazi, nismo ustrezno raziskali.