Metaphase

Ядерное деление (митоз) клеток эукариотических организмов с репликацией ДНК можно разделить на четыре основные фазы. Второй основной этап называется Metaphase в ходе которого хромосомы сокращаются по спирали и располагаются в экваториальной плоскости примерно на одинаковом расстоянии от обоих противоположных полюсов. Волокна веретена соединены с центромерами хромосом с обоих полюсов.

Что такое метафаза?

Метафаза - это вторая из четырех основных фаз, на которые можно разделить деление ядра эукариотических клеток, называемое митозом. Во время метафазы характерно расположение хромосом в так называемой экваториальной плоскости или метафазной пластинке.

Каждая хромосома состоит из четырех хроматид, две из которых «идентичны». Хроматиды изначально удерживаются вместе их общей центромерой. На центромерах образуются небольшие белковые структуры, к которым прикрепляются волокна полюсов веретена, чтобы тянуть сестринские хроматиды к противоположным полюсам. Разрыв хроматид - уже часть анафазы, которая следует за метафазой.

Во время метафазы производятся все приготовления, которые необходимы для отделения хроматид от центромер, чтобы их можно было привлечь к полюсам. Только когда все центромеры соединяются с соответствующими полюсными волокнами или микротрубочками, связи хроматид на их центромере освобождаются, так что начинается их смещение к соответствующему полюсу.

Функция и задача

В организме человека существует постоянная потребность в росте, основанном на воспроизводстве клеток, которое в основном следует принципу деления клеток. В ядросодержащих клетках одноклеточных и многоклеточных организмов (эукариот) деления включают деление цитоплазмы и их клеточных ядер.

Две дочерние клетки, образовавшиеся в результате деления, идентичны по своим диплоидным хромосомным наборам с соответствующей "материнской клеткой", так что рост определенных тканей в организме теоретически неограничен на основе несексуального деления клеток при условии, что процесс деления не прерывается или не прекращается веществами, ингибирующими рост.

Процесс деления клеток также связан с процессом деления ядра, который известен как митоз. В митозе вторая из четырех основных фаз известна как метафаза. Это важное звено в процессе основного подразделения. Метафаза важна для того, чтобы расположить хроматиды двойного набора хромосом в экваториальной плоскости или метаплате таким образом, чтобы они могли быть втянуты нитями микротрубочек в направлении двух полюсов в последующей анафазе.

Особенно важной функцией метафазы является проверка (контрольная точка) и мониторинг волокон веретена (микротрубочек), исходящих из полюсов. Необходимо убедиться, что микротрубочки соединены с «правильной» центромерой. Это гарантирует, что два набора хромосом, сгруппированные по полюсам во время последующей анафазы, абсолютно идентичны. Это может быть достигнуто только при наличии хроматиды хромосомы на каждом из двух полюсов после того, как ядро ​​было разделено.

Если, например, две идентичные сестринские хроматиды будут обнаружены на одном из двух полюсов и отсутствуют на другом полюсе, это приведет к значительным нарушениям с невозможностью дальнейшего роста клеток или неконтролируемого роста. В случае клеток паренхимы будет потеря специфической функциональности клеток.

Болезни и недуги

Митоз представляет собой очень сложный процесс, связанный с риском ошибок в репликации цепей ДНК и распределении хроматид на двух полюсах, иногда с далеко идущими последствиями. Например, относительно часто может происходить «неправильное» прикрепление микротрубочек к кинетохорам центромер. Например, определенные кинетохоры могут оставаться свободными, то есть не связанными с микротрубочкой, или обе хроматиды связаны с микротрубочками одного и того же полюса на своих центромерах. Одна из наиболее важных функций метафазы заключается в проверке «правильного» и полного прикрепления микротрубочек к кинетохоре.

Разрыв хромосом в анафазе обычно происходит только тогда, когда проверка волокон веретена успешна и все кинетохоры сигнализируют о правильном соединении. Контрольная точка митоза реализуется группой специализированных белков, которые подавляют или задействуют переход в анафазу, если адгезия не соответствует целевому значению. Этот процесс несколько сравним с пит-стопом в гонке Формулы 1, когда все четыре установщика должны сообщить о завершении после смены колес, прежде чем гонщик Формулы 1 сможет снова стартовать.

Другая более серьезная проблема возникает, когда при разрыве цепей ДНК совершаются ошибки. Это может привести к потере функции клеток и к непрерывному, быстрому или медленному прогрессированию дальнейших митозов, которые больше не реагируют на собственные ингибиторы роста организма. Неограниченный рост характеризует доброкачественные (доброкачественные) или злокачественные (злокачественные) опухоли.

Другие проблемы могут возникнуть из-за метилирования ДНК. Когда нити ДНК расщепляются, активность метилтрансфераз ДНК может привести к добавлению метильных групп (-CH3) к ДНК. Этот процесс не соответствует мутации гена в общепринятом смысле, но он соответствует эпигенетическому изменению пораженного гена. «Метилирование гена» обычно приводит к фенотипически распознаваемым изменениям у пораженного человека и в основном передается следующему поколению клеток - аналогично наследованию.

Степень, в которой развитие доброкачественных и злокачественных опухолей и метилирование ДНК может быть связано с процессами в метафазе, не исследована должным образом.