метафазни

Ядреното разделение (митоза) на клетките на еукариотни организми с репликация на ДНК може да бъде разделено на четири основни фази. Нарича се втората основна фаза метафазни в хода на който хромозомите се свиват по спирала и се разполагат в екваториалната равнина с приблизително еднакво разстояние до двата противоположни полюса. Влакната на вретеното са свързани към центромерите на хромозомите от двата полюса.

Какво е метафазата?

Метафазата е втората от общо четири основни фази, в които може да се раздели ядреното разделение на еукариотните клетки, наречено митоза. По време на метафазата е характерно разположението на хромозомите в така наречената екваториална равнина или метафазна плоча.

Всяка една хромозома се състои от четири хроматиди, два от които са "идентични". Първоначално хроматидите се държат заедно от техния общ центромер. На центромерите се образуват малки протеинови структури, към които се прикрепват влакната на вретеновите полюси, за да се изтеглят сестринските хроматиди към противоположните полюси. Разцепването на хроматидите вече е част от анафазата, която следва метафазата.

По време на метафазата се правят всички препарати, които са необходими за отделяне на хроматидите от центромерите, за да могат да бъдат изтеглени до полюсите. Само когато всички центромери са свързани със съответните полюсни влакна или микротубули, връзките на хроматидите върху техните центромери се освобождават, така че да започне тяхното изместване към съответния полюс.

Функция и задача

В човешкото тяло има непрекъсната нужда от растеж, основан на клетъчната репродукция, която най-вече следва принципа на клетъчното делене. В нуклеирани клетки на единични и многоклетъчни организми (еукариоти), деленията включват разделянето на цитоплазмата и техните клетъчни ядра.

Двете дъщерни клетки, произведени по време на деленето, са идентични в своите диплоидни хромозомни групи със съответните "майчини клетки", така че растежът на определени тъкани в тялото е теоретично неограничен на базата на несексуално клетъчно деление, стига процесът на делене да не бъде прекъснат или прекратен от вещества, инхибиращи растежа.

Процесът на делене на клетките също е свързан с процеса на ядрено деление, което е известно като митоза. В рамките на митозата, втората от общо четири основни фази е известна като метафаза. Той е важно звено в процеса на ядрото. Метафазата е важна, за да се разположат хроматидите на двойния набор от хромозоми в екваториалната равнина или метаплана по такъв начин, че да могат да бъдат изтеглени от нишките на микротрубовете в посока на двата полюса в следващата анафаза.

Особено важна функция на метафазата е да проверява (контролна точка) и да следи влакната на шпиндела (микротрубочки), изхождащи от полюсите. Трябва да се гарантира, че микротубулите са свързани към "правилния" центромер. Това гарантира, че двата набора от хромозоми, групирани на полюсите по време на следващата анафаза, са абсолютно идентични. Това може да се постигне само ако има хроматид на хромозома на всеки от двата полюса, след като ядрото се раздели.

Ако например на един от двата полюса трябва да се намерят две еднакви сестрински хроматиди и липсват на другия полюс, това би довело до значителни смущения с невъзможността за по-нататъшен растеж на клетките или неконтролиран растеж. В случай на клетки на паренхим, би имало загуба на специфичната функционалност на клетките.

Болести и неразположения

Митозата олицетворява много сложен процес, който включва риска от грешки в рамките на репликацията на нишките на ДНК и разпределението на хроматидите върху двата полюса, с понякога далечни последици. Например, „неправилно“ прикрепване на микротрубочки към кинетохорите на центромерите може да се наблюдава сравнително често. Например, някои кинетохори могат да останат свободни, т.е. да не са свързани към микротубула или и двете хроматиди са свързани към микротубули от един и същи полюс в техните центромери. Една от най-важните функции на метафазата се състои в проверка за „правилно“ и пълно прикрепване на микротрубовете към кинетохора.

Раздърпването на хромозомите в анафазата обикновено се освобождава само когато проверката на влакната на вретеното е успешна и всички кинетохори сигнализират за правилната връзка. Митотичната контролна точка се осъществява от група специализирани протеини, които потискат или парират при прехода към анафазата, ако адхезията не съответства на целевата стойност. Процесът е донякъде сравним с пит стоп във състезание във Формула 1, когато и четиримата монтьори трябва да отчитат завършване след смяна на колелата, преди водачът на Формула 1 да започне отново.

Друг по-голям проблем възниква, когато се правят грешки при разкъсването на нишките на ДНК. Това може да доведе до загуба на функция на клетките и до непрекъснато, бързо или бавно прогресиращи допълнителни митози, които вече не реагират на собствените инхибитори на растежа на организма. Неинхибираният растеж характеризира доброкачествени (доброкачествени) или злокачествени (злокачествени) тумори.

Други проблеми могат да възникнат от метилирането на ДНК. Когато нишките на ДНК се разделят, активността на ДНК метилтрансферази може да доведе до добавяне на метилови групи (-СНз) към ДНК. Процесът не съответства на генна мутация в конвенционалния смисъл, но той съответства на епигенетична промяна в засегнатия ген. "Генното метилиране" обикновено води до фенотипно разпознаваеми промени в засегнатия индивид и се предава най-вече на следващото поколение клетки - подобно на наследяване.

Степента, в която развитието на доброкачествени и злокачествени тумори и метилиране на ДНК може да се проследи до процесите в метафазата, не е достатъчно проучено.