Metafaz

Ökaryotik organizmaların hücrelerinin DNA replikasyonu ile çekirdek bölünmesi (mitoz) dört ana aşamaya ayrılabilir. İkinci ana aşama denir Metafaz Kromozomların bir spiral şeklinde büzüldüğü ve ekvator düzleminde her iki zıt kutba yaklaşık olarak aynı mesafede olduğu sırada. Mil lifleri, her iki kutuptan kromozomların sentromerlerine bağlanır.

Metafaz nedir?

Metafaz, mitoz adı verilen ökaryotik hücrelerin çekirdek bölünmesinin bölünebileceği toplam dört ana fazın ikincisidir. Metafaz sırasında, kromozomların sözde ekvator düzleminde veya metafaz plakasında düzenlenmesi karakteristiktir.

Her bir kromozom, ikisi "aynı" olan dört kromatitten oluşur. Kromatitler başlangıçta ortak sentromerleriyle bir arada tutulur. Kardeş kromatitleri zıt kutuplara çekmek için iğ kutuplarının liflerinin bağlandığı sentromerler üzerinde küçük protein yapıları oluşur. Kromatidlerin ayrılması zaten metafazı izleyen anafazın bir parçasıdır.

Metafaz sırasında, kromatidleri, kutuplara çekilebilmek için sentromerlerden ayırmak için gerekli olan tüm hazırlıklar yapılır. Sadece tüm santromerler karşılık gelen kutup lifleri veya mikrotübüllere bağlandığında, kromatitlerin santromerlerindeki bağları serbest bırakılır, böylece ilgili kutba yer değiştirmeleri başlar.

İşlev ve görev

İnsan vücudunda, çoğunlukla hücre bölünmesi ilkesini izleyen, hücre çoğalmasına dayalı olarak devam eden bir büyüme ihtiyacı vardır. Tek ve çok hücreli organizmaların (ökaryotlar) çekirdekli hücrelerinde, bölünmeler, sitoplazmanın bölünmesini ve bunların hücre çekirdeklerini içerir.

Bölünme sırasında üretilen iki yavru hücre, diploid kromozom setlerinde ilgili "ana hücre" ile aynıdır, böylelikle vücuttaki belirli dokuların büyümesi teorik olarak, bölünme süreci büyümeyi engelleyen maddeler tarafından kesintiye uğratılmadığı veya sona erdirilmediği sürece, cinsel olmayan hücre bölünmesi temelinde sınırsızdır.

Hücre bölünmesi süreci, mitoz olarak bilinen nükleer bölünme süreciyle de bağlantılıdır. Mitoz içinde, toplam dört ana fazın ikincisi metafaz olarak bilinir. Çekirdek bölünme sürecinde önemli bir bağlantıdır. Metafaz, çift kromozom setinin kromatitlerini ekvator düzleminde veya metaplatta, sonraki anafazdaki iki kutup yönünde mikrotübül filamentleri tarafından çizilebilecek şekilde konumlandırmak için önemlidir.

Metafazın özellikle önemli bir işlevi, kutuplardan çıkan iğ liflerini (mikrotübüller) kontrol etmek (kontrol noktası) ve izlemektir. Mikrotübüllerin "doğru" sentromere bağlandığından emin olunmalıdır. Bu, sonraki anafaz sırasında kutuplarda gruplanan iki kromozom setinin kesinlikle aynı olmasını sağlar. Bu, ancak çekirdek bölündükten sonra iki kutbun her birinde bir kromozomun bir kromatidinin olmasıyla başarılabilir.

Örneğin, iki kutuptan birinde iki özdeş kardeş kromatit bulunursa ve diğer kutupta eksik olsaydı, bu, daha fazla hücre büyümesi veya kontrolsüz büyümenin imkansızlığı ile önemli rahatsızlıklara yol açar. Parankim hücreleri söz konusu olduğunda, hücrelerin spesifik işlevselliğinde bir kayıp olacaktır.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Mitoz, DNA ipliklerinin kopyalanması ve kromatidlerin iki kutup üzerindeki dağılımındaki hata riskini içeren ve bazen geniş kapsamlı sonuçları olan çok karmaşık bir süreci içerir. Örneğin, mikrotübüllerin sentromerlerin kinetokorlarına "yanlış" bağlanması nispeten sık meydana gelebilir. Örneğin, bazı kinetokorlar serbest kalabilir, yani bir mikrotübüle bağlı olmayabilir veya her iki kromatit de santromerlerinde aynı kutbun mikrotübüllerine bağlanır. Metafazın en önemli işlevlerinden biri, mikrotübüllerin kinetochore'a “doğru” ve tam olarak bağlanıp bağlanmadığını kontrol etmektir.

Anafazdaki kromozomların birbirinden ayrılması normalde yalnızca iğ liflerinin kontrolü başarılı olduğunda ve tüm kinetokorlar doğru bağlantıya işaret ettiğinde serbest bırakılır. Mitotik kontrol noktası, yapışma hedef değere karşılık gelmezse anafaza geçişte baskılayan veya nakit paraya çeviren bir grup özel protein tarafından gerçekleştirilir. Süreç, bir Formula 1 yarışındaki pit stop ile karşılaştırılabilir. Dört sporcunun tamamının, Formula 1 sürücüsü tekrar başlayabilmesi için tekerlekleri değiştirdikten sonra tamamlandığını bildirmesi gerekir.

DNA zincirlerini kırmada hatalar yapıldığında daha büyük bir sorun daha ortaya çıkar. Bu, hücrelerin işlev kaybına ve vücudun kendi büyüme inhibitörlerine artık tepki vermeyen sürekli, hızlı veya yavaş ilerleyen mitozlara yol açabilir. Engellenmemiş büyüme, iyi huylu (iyi huylu) veya kötü huylu (kötü huylu) tümörleri karakterize eder.

DNA metilasyonundan başka problemler ortaya çıkabilir. DNA zincirleri bölündüğünde, DNA metiltransferazların aktivitesi, DNA'ya metil gruplarının (-CH3) eklenmesine yol açabilir. Süreç, geleneksel anlamda bir gen mutasyonuna karşılık gelmez, ancak etkilenen gendeki epigenetik bir değişikliğe karşılık gelir. "Gen metilasyonu" genellikle etkilenen bireyde fenotipik olarak tanınabilir değişikliklere yol açar ve çoğunlukla bir sonraki nesil hücrelere aktarılır - bir kalıtıma benzer.

İyi huylu ve kötü huylu tümörlerin gelişiminin ve DNA metilasyonunun metafaz içindeki süreçlere kadar izlenebilme derecesi yeterince araştırılmamıştır.