metafase

Den nukleare opdeling (mitose) af celler fra eukaryote organismer med replikation af DNA'et kan opdeles i fire hovedfaser. Den anden hovedfase kaldes metafase i hvilke løbet af kromosomerne sammentrækkes i en spiral og position i ækvatorplanet med omtrent samme afstand til begge modsatte poler. Spindelfibrene er forbundet med kromosomernes centromerer fra begge poler.

Hvad er metafasen?

Metafasen er den anden af ​​i alt fire hovedfaser, i hvilke kerneinddelingen af ​​eukaryote celler, kaldet mitose, kan opdeles. Under metafasen er indretningen af ​​kromosomer i det såkaldte ækvatorplan eller metafaseplade karakteristisk.

Hvert enkelt kromosom består af fire kromatider, hvoraf to er "identiske". Kromatiderne holdes oprindeligt sammen af ​​deres fælles centromer. Små proteinstrukturer dannes på centromererne, som fibrene i spindelpolerne binder til for at trække søsterkromatiderne til de modsatte poler. Udtrækningen af ​​kromatiderne er allerede en del af anafasen, der følger metafasen.

Under metafasen foretages alle præparater, som er nødvendige for at fjerne kromatiderne fra centromererne for at kunne drages til polerne. Kun når alle centromerer er forbundet med de tilsvarende polfibre eller mikrotubuli, frigøres bindingerne af kromatiderne på deres centromere, så deres forskydning til den respektive pol begynder.

Funktion & opgave

I den menneskelige krop er der et vedvarende behov for vækst baseret på celleproduktion, som for det meste følger princippet om celledeling. I nukleare celler fra enkelte og multicellulære organismer (eukaryoter) inkluderer inddelingen delingen af ​​cytoplasmaet og deres cellekerner.

De to datterceller produceret under opdelingen er identiske i deres diploide kromosomsæt med den respektive "modercelle", så væksten af ​​visse væv i kroppen teoretisk er ubegrænset på grundlag af ikke-seksuel celledeling, så længe opdelingsprocessen ikke afbrydes eller afsluttes af vækstinhiberende stoffer.

Processen med celledeling er også knyttet til processen med nuklear opdeling, der er kendt som mitose. Inden for mitose er den anden af ​​i alt fire hovedfaser kendt som metafasen. Det er et vigtigt led i kerneafdelingsprocessen. Metafasen er vigtig for at placere kromatiderne i det dobbelte sæt kromosomer i ækvatorplanet eller metaplatet på en sådan måde, at de kan trækkes af mikrotubule filamenter i retning af de to poler i den efterfølgende anafase.

En særlig vigtig funktion af metafasen er at kontrollere (kontrolpunkt) og overvåge spindelfibrene (mikrotubulier), der stammer fra polerne. Det skal sikres, at mikrotubulerne er forbundet til den "rigtige" centromer. Dette sikrer, at de to sæt kromosomer, der er grupperet ved polerne under den efterfølgende anafase, er helt identiske. Dette kan kun opnås ved at have en chromatid af et kromosom ved hver af de to poler, efter at kernen er blevet opdelt.

Hvis for eksempel to identiske søsterchromatider blev fundet ved den ene af de to poler og mangler ved den anden pol, ville dette føre til betydelige forstyrrelser med umuligheden af ​​yderligere cellevækst eller ukontrolleret vækst. I tilfælde af parenchyma-celler ville der være et tab af cellernes specifikke funktionalitet.

Sygdomme og lidelser

Mitose udgør en meget kompleks proces, der involverer risikoen for fejl inden for replikation af DNA-strengene og fordelingen af ​​kromatiderne på de to poler, med undertiden vidtrækkende konsekvenser. For eksempel kan "forkert" tilknytning af mikrotubuli til kinetochorerne i centromererne forekomme relativt ofte. For eksempel kan visse kinetochorer forblive frie, dvs. ikke forbundet til en mikrotubule, eller begge chromatider er forbundet til mikrotubuli med den samme pol ved deres centromerer. En af metafasens vigtigste funktioner ligger i at kontrollere for “korrekt” og fuldstændig fastgørelse af mikrotubuli til kinetokoren.

Trækningen af ​​kromosomerne i anafasen frigøres normalt kun, når kontrollen af ​​spindelfibrene er vellykket, og alle kinetokorer signaliserer den rigtige forbindelse. Det mitotiske kontrolpunkt implementeres af en gruppe specialiserede proteiner, der undertrykker eller kontanterer i overgangen til anafasen, hvis vedhæftningen ikke svarer til målværdien. Processen kan noget sammenlignes med et pit-stop i et Formel 1-løb, når alle fire montører skal rapportere færdiggørelse efter skift af hjul, før Formel 1-driveren kan starte igen.

Et andet større problem opstår, når der begår fejl ved at bryde DNA-strengene. Dette kan føre til et tab af funktion af cellerne og til kontinuerlig, hurtig eller langsom fremadskridende yderligere mitoser, der ikke længere reagerer på kroppens egne vækstinhibitorer. Den uhæmmede vækst karakteriserer godartede (godartede) eller maligne (ondartede) tumorer.

Andre problemer kan opstå fra DNA-methylering. Når DNA-strengene er opdelt, kan aktiviteten af ​​DNA-methyltransferaser føre til tilsætning af methylgrupper (-CH3) til DNA'et. Processen svarer ikke til en genmutation i konventionel forstand, men den svarer til en epigenetisk ændring i det berørte gen. "Genmetyleringen" fører normalt til fænotypisk genkendelige ændringer i det berørte individ og overføres for det meste til den næste generation af celler - svarende til en arv.

I hvilket omfang udviklingen af ​​godartede og ondartede tumorer og DNA-methylering kan spores tilbage til processer inden for metafasen er ikke undersøgt tilstrækkeligt.