Metafaza w mitozie i mejozie



The metafaza to drugi etap mitozy i mejozy. Charakteryzuje się wyrównaniem chromosomów na równiku komórki. Po kluczowych wydarzeniach w profazie, które doprowadziły do ​​kondensacji chromosomów, muszą zostać zmobilizowane.

Aby osiągnąć skuteczną segregację, chromosomy muszą znajdować się na płycie równikowej. Po prawidłowym ustawieniu mogą migrować w kierunku biegunów komórki podczas anafazy.

Zapewnienie, że metafaza jest jednym z najważniejszych punktów kontrolnych mitozy i mejozy, nie jest przesadą. W obu przypadkach istotne jest, aby chromosomy znajdowały się w płytce równikowej, a kinetochory były zorientowane we właściwy sposób.

W mitozie chromosomy są zorientowane w płytce równikowej, tak że wydzielają chromatydy siostrzane. W mejozie znajdujemy dwie metafazy. W metafazie I orientacja biwalentów prowadzi do segregacji homologicznych chromosomów. W mejozie II uzyskuje się segregację chromatyd siostrzanych.

We wszystkich przypadkach skuteczną mobilizację chromosomów uzyskuje się dzięki centrom organizacyjnym mikrotubuli (COM). W komórkach zwierzęcych są zorganizowane w centrosomy, podczas gdy w roślinach działają w nieco bardziej złożony sposób, ale bez centrioli.

Ogólnie metafaza gwarantuje symetryczny podział komórek. Ale metafaza może również określić podział asymetryczny, gdy jest to potrzeba organizmu. Podział asymetryczny jest zasadniczą częścią nabywania tożsamości komórkowej u metazoanów.

Indeks

  • 1 Metafaza w mitozie
    • 1.1 Płyta równikowa i wyrównanie
  • 2 Metafaza w mejozie
    • 2.1 Metafaza I
    • 2.2 Metafaza II
  • 3 referencje

Metafaza w mitozie

Zarówno w komórce zwierzęcej, jak i roślinnej istnieją mechanizmy gwarantujące, że chromosomy znajdują się w płytce równikowej. Mimo, że został stworzony przed wyimaginowaną linią w równej odległości między biegunami komórkowymi, wydaje się, że jest „prawdziwy”.

Oznacza to, że w komórce są mechanizmy gwarantujące, że chromosomy w dzielącej się komórce osiągną taki punkt. Z wyjątkiem kontrolowanych podziałów asymetrycznych, zawsze tak jest i ten sam punkt.

Płyta równikowa i wyrównanie

Dotarcie do płyty równika i wyrównanie do podziału to dwa niezależne procesy. Oba są kontrolowane przez zestaw różnych białek.

W rzeczywistości system „kontroli wrzeciona” zapobiega wejściu do anafazy, chyba że wszystkie chromosomy są połączone z jakimś włóknem wrzeciona. W chromosomie miejscem wiązania jest kinetochor. 

W metafazie kinetochory muszą przyjmować orientację dwubiegunową. Oznacza to, że w pozornym pojedynczym centromerze będą dwa kinetochory. Każdy z nich będzie zorientowany na przeciwny biegun na drugi.

Oprócz siły separacji wywieranej przez centra organizacyjne mikrotubul, należy również wziąć pod uwagę siłę wiązania chromatydów i chromosomów..

Chromatydy pozostają połączone przez działanie kohezji mitotycznych. Dlatego metafaza zaczyna się od ściśle związanych chromatyd siostrzanych, które muszą znajdować się na równiku komórki.

Po dotarciu do całej płyty równikowej i zorientowanej dwubiegunowo przymocowanej do odpowiednich włókien wrzeciona, metafaza kończy się.

Gdy znajdą się na równiku komórki, włókna wrzeciona będą trzymać razem kinetochory z centriolami na przeciwległych biegunach komórki zwierzęcej. Siły trakcyjne będą następnie oddzielać chromatydy siostrzane każdego chromosomu, tak że kompletny zestaw tych migruje do każdego bieguna.

Można to osiągnąć tylko wtedy, gdy wszystkie chromosomy znajdują się w płytce równikowej komórki. Wykazano, że jeśli dowolny chromosom potrzebuje czasu, aby zlokalizować, włókna wrzeciona go dostrzegają i czekają, aż wszystkie zostaną zlokalizowane, aby kontynuować jego segregację.

Metafaza w mejozie

W sposób analogiczny do mitozy, mejotyczne siostrzane chromatydy są również połączone. Ale w tym przypadku dla kohezji mejotycznych. Niektóre są specyficzne dla metafazy I, a inne są metafazą II.

Ponadto, homologiczne chromosomy były częścią procesów dopasowania, synaps i sieciowania. Oznacza to, że są nierozłączne z kompleksami synaptonemicznymi, które pozwoliły na rekombinację i prawidłową segregację zaangażowanych cząsteczek DNA. Musisz także je rozdzielić.

W przeciwieństwie do mitozy w mejozie musisz oddzielić cztery łańcuchy DNA zamiast dwóch. Osiąga się to przez najpierw oddzielenie chromosomów homologicznych (metafaza I), a następnie chromatyd siostrzanych (metafaza II).

Metafaza I

Prawidłową pozycję chromosomów w płytce równikowej metafazy I osiągają chiasmy. Chiasmasy odsłaniają homologiczne chromosomy, tak że migrują one w kierunku biegunów.

Ponadto, chociaż chromosomy homologiczne muszą mieć orientację dwubiegunową, chromatydy siostrzane nie. Oznacza to, że w metafazie I, w przeciwieństwie do II, chromatydy siostrzane każdego homologicznego chromosomu muszą być monopolarne (i przeciwne do pary homologicznych).

Osiąga się to przez specyficzne białka wiążące kinetochory chromatyd siostrzanych podczas metafazy I .

Metafaza II

Podczas metafazy II chromosomy są wyrównane w płytce równikowej z kinetochorem każdej chromatydy siostrzanej naprzeciwko biegunów. To znaczy, teraz jego orientacja jest dwubiegunowa. Ten układ chromosomów jest specyficzny dla białka.

Kontrolowane metafazy mejotyczne gwarantują produkcję gamet o prawidłowej liczbie i tożsamości chromosomów. W przeciwnym razie można promować wygląd osób z ważnymi aberracjami chromosomowymi.

Referencje

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (wydanie 6). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
  3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11 wyd.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
  4. Maiato, H., Gomes, A.M., Sousa, F., Barisic, M. (2017) Mechanizmy kongresu chromosomów podczas mitozy. Biology 13, doi: 10.3390 / biology6010013
  5. Ishiguro, K. I. (2018) Kompleks kohezyn w mejozie ssaków. Geny do komórek, doi: 10.1111 / gtc.12652
  6. Tan, C. H., Gasic, I., Huber-Reggi, S. P., Dudka, D., Barisic, M., Maiato, H., Meraldi, P. (2015) Równikowa pozycja płytki metafazy zapewnia symetryczne podziały komórkowe. elife, 4: e05124. doi: 10.7554 / eLife.05124.