Diviziunea nucleară (mitoza) a celulelor organismelor eucariote cu replicarea ADN-ului poate fi împărțită în patru faze principale. A doua fază principală se numește metafază, timp în care cromozomi se contractă într-un model spiralat și se poziționează în plan ecuatorial la distanțe aproximativ egale de ambii poli opuși. Fibrele fusului, pornind de la ambii poli, sunt conectate la centromeri ai cromozomi.
Ce este metafaza?
Metafaza este a doua dintre cele patru faze majore în care diviziunea nucleară a celulelor eucariote, numită mitoză, poate fi împărțită. În timpul metafazei, aranjamentul cromozomi în așa-numitul plan ecuatorial sau placa metafazică este caracteristică. Fiecare cromozom individual este format din patru cromatide, dintre care două sunt „identice în construcție”. Cromatidele sunt inițial încă ținute împreună de centromerul lor comun. Structuri proteice mici se formează la centromeri de care se atașează fibrele polilor fusului pentru a trage cromatidele surori la polii opuși respectivi. Extragerea cromatidelor aparține deja anafazei, care urmează metafazei. În timpul metafazei, toate pregătirile necesare pentru a detașa cromatidele de centromeri pentru a fi trase la poli sunt în curs de desfășurare. Numai atunci când toți centromerii sunt conectați la fibrele polare corespunzătoare sau microtubulii, legăturile cromatidelor la centromerul lor sunt eliberate, astfel încât să poată începe transportul lor către polul respectiv.
Funcția și sarcina
În corpul uman, există o nevoie continuă de creștere bazată pe proliferarea celulară, care urmează de obicei principiul diviziunii celulare. În celulele nucleate ale organismelor unicelulare și multicelulare (eucariote), diviziunile implică divizarea citoplasmei și a nucleilor acestora. Cele două celule fiice rezultate din diviziune sunt, de asemenea, identice în seturile lor de cromozomi diploizi cu „celula mamă” respectivă, astfel încât creșterea anumitor țesuturi din corp pe baza diviziunii celulare non-sexuale este teoretic nelimitată, cu condiția ca procesul de divizare nu este întrerupt sau terminat de substanțe care inhibă creșterea. De asemenea, este asociat cu procesul de diviziune celulară și procesul de diviziune nucleară cunoscut sub numele de mitoză. În cadrul mitozei, a doua dintr-un total de patru faze principale se numește metafază. Este o verigă importantă în cadrul procesului de diviziune nucleară. Metafaza este importantă pentru poziționarea cromatidelor setului dublu de cromozomi în plan ecuatorial sau metaplată în așa fel încât să poată fi trase spre cei doi poli de către filamentele microtubulilor în anafaza ulterioară. O funcție deosebit de importantă a metafazei este verificarea (punctul de control) și monitorizarea fibrelor fusului (microtubulilor) care se extind de la poli. Trebuie să se asigure că microtubulii sunt conectați la centromerul „corect” în fiecare caz. Aceasta este pentru a se asigura că cele două seturi de cromozomi care se grupează la poli în timpul anafazei următoare sunt absolut identice. Acest lucru poate fi realizat numai având o cromatidă a unui cromozom la fiecare dintre cei doi poli după ce a avut loc diviziunea nucleară. Dacă, de exemplu, două cromatide surori identice ar fi localizate la unul dintre cei doi poli și lipsesc la celălalt pol, ar exista perturbări considerabile cu imposibilitatea unei creșteri celulare suplimentare sau a unei creșteri neîngrădite. În cazul celulelor parenchimatoase, ar exista o pierdere a capacității funcționale specifice a celulelor.
Boli și tulburări
Mitoza întruchipează un proces foarte complex care, în cadrul replicării firelor de ADN și a distribuire de cromatide către cei doi poli, prezintă riscul de erori cu consecințe uneori de anvergură. De exemplu, atașarea „incorectă” a microtubulilor la kinetocorii centromerilor poate apărea relativ frecvent. De exemplu, anumiți cinetocori pot rămâne liberi, adică nu sunt conectați la un microtubul, sau ambele cromatide pot fi conectate la centromeri la microtubuli din același pol. În verificarea atașării „corecte” și complete a microtubulilor la kinetocori se află una dintre cele mai importante funcții ale metafazei. Cromozomii din anafază nu sunt eliberați în mod normal până când verificarea fibrelor fusului nu este reușită și toți kinetocorii semnalează atașarea corectă. Punctul de control mitotic este realizat de un grup de specialiști proteine care suprimă trecerea la anafază sau încasează dacă aderența nu corespunde valorii de referință. Procesul este oarecum comparabil cu o oprire în carieră într-o cursă de Formula 1, când toți cei patru mecanici trebuie să raporteze oprirea completă după schimbarea roții înainte ca pilotul de Formula 1 să poată decola din nou. O altă problemă majoră apare atunci când apar erori în timpul divizării firelor de ADN. Acesta poate conduce la o pierdere a funcției celulelor și la mitoze continue rapide sau lente care nu mai răspund la inhibitorii de creștere endogeni. Creșterea neinhibată caracterizează tumorile benigne (benigne) sau maligne (maligne). Alte probleme pot apărea din metilarea ADN-ului. În timpul divizării catenelor de ADN, activitatea ADN metiltransferazelor poate conduce la adăugarea de grupări metil (-CH3) la ADN. Procesul nu corespunde unui genă mutație în sens convențional, dar corespunde cu o schimbare epigenetică a genei afectate. „genă metilarea ”duce de obicei la modificări fenotipice recunoscute la individul afectat și este de obicei transmisă următoarelor generații de celule - similar cu o moștenire. Măsura în care dezvoltarea tumorilor benigne și maligne și metilarea ADN pot fi atribuite proceselor din cadrul metafazei nu a fost explorată în mod adecvat.
