Az eukarióta organizmusok sejtjeinek nukleáris osztódása (mitózis) a DNS replikációjával négy fő szakaszra osztható. A második fő fázist metafázisnak nevezzük, amelynek során kromoszómák spirális mintázatban összehúzódnak és az egyenlítői síkban helyezkednek el, mindkét megközelítő pólustól megközelítőleg azonos távolságra. Az orsószálak mindkét pólusból kiindulva kapcsolódnak a kromoszómák.
Mi a metafázis?
A metafázis a négy fő fázis közül a második, amelybe az eukarióta sejtek magoszlása, az úgynevezett mitózis felosztható. A metafázis során a kromoszómák az úgynevezett egyenlítői síkban vagy metafázis lemez jellemző. Minden egyes kromoszóma négy kromatidból áll, amelyek közül kettő „felépítésében azonos”. A kromatidokat kezdetben még mindig közös centroméra tartja össze. Kis fehérje struktúrák alakulnak ki azoknál a centromereknél, amelyekhez az orsó pólusainak rostjai kapcsolódnak, hogy a testvérkromatidákat a megfelelő ellentétes pólusokhoz húzzák. A kromatidok széthúzása már az anafázishoz tartozik, amely a metafázist követi. A metafázis során folyamatban vannak az összes előkészítés, amely szükséges a kromatidok leválasztására a centromerekről a pólusokhoz való húzáshoz. Csak akkor, ha az összes centromér a megfelelő pólusszálakhoz vagy mikrotubulusokhoz kapcsolódik, a centroméron lévő kromatidák kötései felszabadulnak, hogy megkezdődhessen szállításuk a megfelelő pólusba.
Funkció és feladat
Az emberi testben folyamatosan szükség van a sejtek szaporodásán alapuló növekedésre, amely általában a sejtosztódás elvét követi. Az egysejtű és a többsejtű szervezetek (eukarióták) sejtmagjaiban az osztódás magában foglalja a citoplazma és azok magjainak felosztását. Az osztódás eredményeként létrejövő két leánysejt diploid kromoszóma-készleteiben is megegyezik az adott „anyasejttel”, így a testben egyes szövetek növekedése a nem nemi sejtosztódás alapján elméletileg korlátlan, feltéve, hogy az osztódási folyamatot a növekedést gátló anyagok nem szakítják meg vagy fejezik be. A sejtosztódási folyamathoz kapcsolódik a mitózis néven is ismert nukleáris osztódási folyamat is. A mitózison belül az összesen négy fő fázis második részét metafázisnak nevezzük. Fontos láncszem a nukleáris megosztási folyamaton belül. A metafázis fontos a kettős kromoszómasorozat kromatidáinak az egyenlítői síkban vagy a metaplatátumban való elhelyezéséhez oly módon, hogy a következő anafázisban lévő mikrotubulus-szálak a két pólus felé lehessen húzni. A metafázis különösen fontos feladata a pólusokról kinyúló orsószálak (mikrotubulusok) ellenőrzése és ellenőrzése. Biztosítani kell, hogy a mikrotubulusok minden esetben a „helyes” centromérához kapcsolódjanak. Ennek célja annak biztosítása, hogy a következő anafázis során a pólusokban csoportosuló két kromoszómasorozat teljesen azonos legyen. Ez csak akkor érhető el, ha a kromoszóma egy kromatidája van a két pólusban, miután a mag osztódása megtörtént. Ha például két azonos testvérkromatid található a két pólus egyikén, és hiányzik a másik pólusból, jelentős zavarokat okozna a további sejtnövekedés vagy a féktelen növekedés lehetetlensége. Parenchimasejtek esetén a sejtek specifikus funkcionális kapacitása csökken.
Betegségek és rendellenességek
A mitózis egy nagyon összetett folyamatot testesít meg, amely a DNS-szálak és a terjesztés A kromatidok két pólusba kerülése a hibák kockázatát hordozza magában, néha messzemenő következményekkel. Például viszonylag gyakran előfordulhat, hogy a mikrotubulusok „helytelenül” kapcsolódnak a centromerek kinetochorjához. Például bizonyos kinetochorok szabadon maradhatnak, azaz nem kapcsolódnak mikrotubulusokhoz, vagy mindkét kromatid centromerájukon belül azonos pólusú mikrotubulusokhoz kapcsolódhat. A metafázis egyik legfontosabb funkciója a mikrotubulusok kinetochorokhoz való „helyes” és teljes kapcsolódásának ellenőrzése. Az anafázisban lévő kromoszómák általában csak akkor szabadulnak fel, ha az orsószálak ellenőrzése sikeres és az összes kinetochor jelzi a helyes kapcsolódást. A mitotikus ellenőrzési pontot egy speciális csoport végzi fehérjék amelyek elnyomják az anafázishoz való átmenetet vagy a pénzt, ha a tapadás nem felel meg az alapértéknek. A folyamat némileg hasonlítható a Forma-1-es verseny boxkiállításához, amikor mind a négy szerelőnek teljes állást kell jelentenie a kerékcsere után, mielőtt a Forma-1-es pilóta újra felszállhat. Egy másik nagy probléma akkor merül fel, amikor hibák lépnek fel a DNS-szálak felosztásakor. Ez lehet vezet a sejtek működésének elvesztésére és folyamatos, gyors vagy lassú további mitózisokra, amelyek már nem reagálnak az endogén növekedésgátlókra. A gátlás nélküli növekedés a jóindulatú (jóindulatú) vagy rosszindulatú (rosszindulatú) daganatokat jellemzi. További problémák merülhetnek fel a DNS metilezésével. A DNS-szálak felosztása során a DNS-metil-transzferázok aktivitása képes vezet metilcsoportok (-CH3) hozzáadásához a DNS-hez. A folyamat nem felel meg a gén mutáció a hagyományos értelemben, de ez megfelel az érintett gén epigenetikai változásának. A "gén metiláció ”általában fenotípusosan felismerhető változásokhoz vezet az érintett egyénben, és rendszerint átkerül a következő sejtgenerációkra - hasonlóan az örökléshez. Azt, hogy a jóindulatú és rosszindulatú daganatok kialakulása és a DNS-metiláció milyen mértékben tulajdonítható a metafázison belüli folyamatoknak, még nem vizsgálták megfelelően.
