Eukaryoottisten organismien solujen ydinjako (mitoosi), joissa replikaatio tapahtuu DNA: lla, voidaan jakaa neljään pääfaasiin. Toista päävaihetta kutsutaan Metaphase jonka aikana kromosomit supistuvat spiraalissa ja asettavat päiväntasaajan tasolle suunnilleen saman etäisyyden molemmille vastakkaisille napoille. Karan kuidut on kytketty kromosomien sentromeereihin molemmista navoista.
Mikä on metafaasi?
Metafaasi on toinen kaikista neljästä pääfaasista, joihin eukaryoottisolujen ytimen jako, nimeltään mitoosi, voidaan jakaa. Metafaasin aikana on ominaista kromosomien järjestely ns. Päiväntasaajan tasossa tai metafaasilevyssä.
Jokainen kromosomi koostuu neljästä kromatiidista, joista kaksi on "identtisiä". Kromatidit pidetään alun perin yhdessä niiden yhteisen sentromeerin kanssa. Sentromeereissä muodostuu pieniä proteiinirakenteita, joihin karan napojen kuidut kiinnittyvät sisarkromatidien vetämiseksi vastakkaisille napoille. Kromatidien vetäminen erilleen on jo osa metafaasia seuraavaa anafaasia.
Metafaasin aikana tehdään kaikki valmisteet, jotka ovat välttämättömiä kromatidien irrottamiseksi sentromeereistä, jotta ne voidaan vetää napoihin. Vain kun kaikki sentromeerit on kytketty vastaaviin napakuituihin tai mikrotubuluksiin, niiden kromididien sidokset vapautuvat sentromeerissä siten, että niiden siirtyminen vastaavaan napaan alkaa.
Toiminto ja tehtävä
Ihmiskehossa tarvitaan jatkuvasti solujen lisääntymiseen perustuvaa kasvua, joka noudattaa pääosin solunjakautumisen periaatetta. Yhden ja monisoluisten organismien (eukaryootit) nukleoiduissa soluissa jakautumiset sisältävät sytoplasman ja niiden solutuumien jakautumisen.
Jakamisen aikana tuotetut kaksi tytärsolua ovat identtisiä diploidisissa kromosomisarjoissaan vastaavien "emasolujen" kanssa, joten tiettyjen kehon kudosten kasvu on teoriassa rajoittamaton ei-seksuaalisen solujakautumisen perusteella, kunhan kasvua estävät aineet eivät jaa prosessiä tai lopeta sitä.
Solujen jakautumisprosessi liittyy myös ydinjakautumiseen, jota kutsutaan mitoosiksi. Mitoosin sisällä neljästä päävaiheesta toinen tunnetaan metafaasina. Se on tärkeä linkki ydinjakoprosessissa. Metafaasi on tärkeä kromosomien kaksoisryhmän kromatidien sijoittamiseksi päiväntasaajan tasoon tai metalevyyn siten, että mikrotubul Filamentit voivat vetää ne kahden navan suuntaan seuraavassa anafaasissa.
Erityisen tärkeä metafaasin tehtävä on tarkastaa (tarkistaa piste) ja seurata napoista lähteviä karan kuituja (mikrotubuluksia). On varmistettava, että mikrotubulukset on kytketty "oikeaan" sentrometriin. Tämä varmistaa, että kaksi kromosomisarjaa, jotka on ryhmitelty napoihin seuraavan anafaasin aikana, ovat ehdottoman identtisiä. Tämä voidaan saavuttaa vain, jos kromosomissa on kromosomeja molemmissa napaissa sen jälkeen, kun ydin on jaettu.
Jos esimerkiksi kaksi identtistä sisarkromatidiä löydettäisiin yhdestä kahdesta navasta ja puuttuisi toisesta navasta, tämä johtaisi huomattaviin häiriöihin, joissa solujen lisäkasvu tai mahdollinen tarkistamaton kasvu olisi mahdotonta. Parenyymisolujen tapauksessa solujen spesifinen toiminnallisuus menettäisi.
Sairaudet ja vaivat
Mitoosi käsittää erittäin monimutkaisen prosessin, johon sisältyy virheiden riski DNA-juosteiden replikaatiossa ja kromatidien jakautumisessa molemmille napoille, joilla on joskus kauaskantoisia seurauksia. Esimerkiksi mikrotubulusten “väärä” kiinnittyminen sentromeerien kinetokooreihin voi tapahtua suhteellisen usein. Esimerkiksi tietyt kinetokoorat voivat jäädä vapaiksi, ts. Olematta kytkettyjä mikrotubuluksiin, tai molemmat kromatidit on kytketty saman navan mikrotubuluksiin niiden keskipisteissä. Yksi metafaasin tärkeimmistä toiminnoista on mikrotubulusten “oikean” ja täydellisen kiinnittymisen tarkistaminen kinetokoriin.
Kromosomien vetäminen erilleen anafaasissa vapautuu normaalisti vasta, kun karan kuitujen tarkistus onnistuu ja kaikki kinetokorit osoittavat oikean yhteyden. Mitoottinen tarkistuspiste toteutetaan ryhmällä erikoistuneita proteiineja, jotka tukahduttavat tai rahaavat siirtymässä anafaasiin, jos tarttuvuus ei vastaa tavoitearvoa. Prosessi on jonkin verran verrattavissa kaatopaikan pysäyttämiseen Formula 1-kisassa, kun kaikkien neljän asentajan on ilmoitettava loppuunsaattamisesta pyörien vaihtamisen jälkeen, ennen kuin Formula 1 -sarja voi aloittaa uudelleen.
Toinen suurempi ongelma syntyy, kun DNA-juosteiden katkaisemisessa tehdään virheitä. Tämä voi johtaa solujen toiminnan menettämiseen ja jatkuvaan, nopeaan tai hitaasti eteneviin lisäemosooseihin, jotka eivät enää reagoi kehon omiin kasvun estäjiin. Estämätön kasvu on ominaista hyvänlaatuisiin (hyvänlaatuisiin) tai pahanlaatuisiin (pahanlaatuisiin) kasvaimiin.
Muita ongelmia voi syntyä DNA-metylaatiosta. Kun DNA-juosteet hajotetaan, DNA-metyylitransferaasien aktiivisuus voi johtaa metyyliryhmien (-CH3) lisäämiseen DNA: han. Prosessi ei vastaa geenimutaatiota tavanomaisessa mielessä, mutta se vastaa epigeneettistä muutosta sairastuneessa geenissä. "Geenimetylointi" johtaa yleensä fenotyyppisesti tunnistettaviin muutoksiin sairastuneessa yksilössä ja siirtyy pääosin seuraavalle solupolvelle - samanlainen kuin perintö.
Sitä, missä määrin hyvänlaatuisten ja pahanlaatuisten kasvainten kehittyminen ja DNA-metylaatio voidaan jäljittää metafaasin sisäisiin prosesseihin, ei ole tutkittu riittävästi.
