Μεταφάση

Η πυρηνική διαίρεση (μίτωση) κυττάρων ευκαρυωτικών οργανισμών με αντιγραφή του DNA μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κύριες φάσεις. Η δεύτερη κύρια φάση ονομάζεται Μεταφάση κατά τη διάρκεια της οποίας τα χρωμοσώματα συστέλλονται σε μια σπείρα και θέση στο ισημερινό επίπεδο με περίπου την ίδια απόσταση και στους δύο αντίθετους πόλους. Οι ίνες του άξονα συνδέονται με τα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων και από τους δύο πόλους.

Τι είναι η μεταφάση;

Η μεταφάση είναι η δεύτερη από ένα σύνολο τεσσάρων κύριων φάσεων στις οποίες μπορεί να χωριστεί ο πυρήνας της διαίρεσης των ευκαρυωτικών κυττάρων, που ονομάζεται μίτωση. Κατά τη διάρκεια της μεταφάσης, είναι χαρακτηριστική η διάταξη των χρωμοσωμάτων στο λεγόμενο επίπεδο ισημερινού ή μεταφάσης.

Κάθε μεμονωμένο χρωμόσωμα αποτελείται από τέσσερα χρωματοειδή, δύο εκ των οποίων είναι «πανομοιότυπα». Τα χρωματοειδή συγκρατούνται αρχικά από το κοινό τους κέντρο. Μικρές πρωτεϊνικές δομές σχηματίζονται στα κεντρομερή, στα οποία συνδέονται οι ίνες των πόλων του άξονα για να τραβήξουν τα αδελφή χρωματοειδή στους αντίθετους πόλους. Το διαχωρισμό των χρωματοειδών είναι ήδη μέρος της αναφάσης που ακολουθεί τη μεταφάση.

Κατά τη μετάφαση γίνονται όλα τα παρασκευάσματα τα οποία είναι απαραίτητα για την αποκόλληση των χρωματοειδών από τα κεντρομερή ώστε να μπορούν να έλκονται στους πόλους. Μόνο όταν όλα τα κεντρομερή συνδέονται με τις αντίστοιχες ίνες πόλου ή μικροσωληνίσκους, οι δεσμοί των χρωματοειδών στο κεντρομερές τους απελευθερώνονται έτσι ώστε να αρχίζει η μετατόπιση τους στον αντίστοιχο πόλο.

Λειτουργία & εργασία

Στο ανθρώπινο σώμα υπάρχει μια συνεχής ανάγκη για ανάπτυξη βασισμένη στην αναπαραγωγή των κυττάρων, η οποία ακολουθεί κυρίως την αρχή της κυτταρικής διαίρεσης. Σε πυρηνικά κύτταρα μεμονωμένων και πολυκυτταρικών οργανισμών (ευκαρυωτικά), οι διαιρέσεις περιλαμβάνουν τη διαίρεση του κυτταροπλάσματος και τους κυτταρικούς πυρήνες τους.

Τα δύο θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν από διαίρεση είναι ίδια στα διπλοειδή σύνολα χρωμοσωμάτων τους με τα αντίστοιχα «μητρικά κύτταρα», έτσι ώστε η ανάπτυξη ορισμένων ιστών στο σώμα να είναι θεωρητικά απεριόριστη με βάση τη μη σεξουαλική κυτταρική διαίρεση, υπό την προϋπόθεση ότι η διαδικασία διαίρεσης δεν διακόπτεται ή τερματίζεται από ουσίες που αναστέλλουν την ανάπτυξη.

Η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης συνδέεται επίσης με τη διαδικασία της πυρηνικής διαίρεσης, η οποία είναι γνωστή ως μίτωση. Εντός της μίτωσης, η δεύτερη από τις τέσσερις κύριες φάσεις είναι γνωστή ως μεταφάση. Είναι ένας σημαντικός κρίκος στη διαδικασία διαίρεσης του πυρήνα. Η μεταφάση είναι σημαντική προκειμένου να τοποθετηθούν τα χρωματοειδή του διπλού συνόλου χρωμοσωμάτων στο ισημερινό επίπεδο ή το μεταπλάκα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να τραβηχθούν από τα νημάτια μικροσωληνίσκου προς την κατεύθυνση των δύο πόλων στην επόμενη ανάφαση.

Μια ιδιαίτερα σημαντική λειτουργία της μεταφάσης είναι ο έλεγχος (σημείο ελέγχου) και η παρακολούθηση των ινών ατράκτου (μικροσωληνίσκοι) που προέρχονται από τους πόλους. Πρέπει να διασφαλιστεί ότι οι μικροσωληνίσκοι είναι συνδεδεμένοι στο "σωστό" κέντρο. Αυτό διασφαλίζει ότι τα δύο σύνολα χρωμοσωμάτων που ομαδοποιούνται στους πόλους κατά τη διάρκεια της επόμενης αναφάσης είναι απολύτως πανομοιότυπα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο έχοντας ένα χρωματοειδές χρωμοσώματος σε καθένα από τους δύο πόλους μετά τον διαχωρισμό του πυρήνα.

Εάν, για παράδειγμα, δύο πανομοιότυπα αδελφή χρωματοειδή βρέθηκαν σε έναν από τους δύο πόλους και έλειπαν στον άλλο πόλο, αυτό θα οδηγούσε σε σημαντικές διαταραχές με την αδυναμία περαιτέρω ανάπτυξης κυττάρων ή ανεξέλεγκτης ανάπτυξης. Στην περίπτωση των κυττάρων παρεγχύματος, θα υπήρχε απώλεια της ειδικής λειτουργικότητας των κυττάρων.

Ασθένειες και παθήσεις

Η μίτωση ενσωματώνει μια πολύ περίπλοκη διαδικασία που ενέχει τον κίνδυνο σφαλμάτων στην αντιγραφή των κλώνων του DNA και την κατανομή των χρωματοειδών στους δύο πόλους, με μερικές φορές εκτεταμένες συνέπειες. Για παράδειγμα, η "λανθασμένη" σύνδεση μικροσωληνίσκων στις κινοτοπορίες των κεντρομερών μπορεί να εμφανιστεί σχετικά συχνά. Για παράδειγμα, ορισμένα κινητοχρώματα μπορούν να παραμείνουν ελεύθερα, δηλ. Δεν συνδέονται με μικροσωλήνα ή και τα δύο χρωματοειδή συνδέονται με μικροσωληνίσκους του ίδιου πόλου στα εκατομερή τους. Μία από τις πιο σημαντικές λειτουργίες της μεταφάσης έγκειται στον έλεγχο «σωστής» και πλήρους προσάρτησης των μικροσωληνίσκων στην κινετοχώρα.

Η απομάκρυνση των χρωμοσωμάτων στην ανάφαση απελευθερώνεται κανονικά μόνο όταν ο έλεγχος των ινών του άξονα είναι επιτυχής και όλα τα κινητοχρώματα σηματοδοτούν τη σωστή σύνδεση. Το μιτωτικό σημείο ελέγχου εφαρμόζεται από μια ομάδα εξειδικευμένων πρωτεϊνών που καταστέλλουν ή εξαργυρώνουν τη μετάβαση στην ανάφαση εάν η πρόσφυση δεν αντιστοιχεί στην τιμή-στόχο. Η διαδικασία είναι κάπως συγκρίσιμη με ένα pit stop σε έναν αγώνα της Φόρμουλα 1, όταν και οι τέσσερις συναρμολογητές πρέπει να αναφέρουν την ολοκλήρωσή τους μετά την αλλαγή των τροχών πριν ο οδηγός της Formula 1 μπορεί να ξεκινήσει ξανά.

Ένα άλλο μεγαλύτερο πρόβλημα προκύπτει όταν γίνονται λάθη κατά το σπάσιμο των κλώνων του DNA. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια της λειτουργίας των κυττάρων και σε συνεχή, γρήγορη ή αργή πρόοδο που μειώνει περαιτέρω που δεν αντιδρούν πλέον στους αναστολείς ανάπτυξης του ίδιου του σώματος. Η ανεμπόδιστη ανάπτυξη χαρακτηρίζει καλοήθεις (καλοήθεις) ή κακοήθεις (κακοήθεις) όγκους.

Άλλα προβλήματα μπορεί να προκύψουν από τη μεθυλίωση του DNA. Όταν οι κλώνοι DNA διαχωρίζονται, η δραστικότητα των μεθυλτρανσφερασών DNA μπορεί να οδηγήσει στην προσθήκη ομάδων μεθυλίου (-CH3) στο DNA. Η διαδικασία δεν αντιστοιχεί σε γονιδιακή μετάλλαξη με τη συμβατική έννοια, αλλά αντιστοιχεί σε επιγενετική αλλαγή στο προσβεβλημένο γονίδιο. Η «μεθυλίωση γονιδίων» συνήθως οδηγεί σε φαινοτυπικά αναγνωρίσιμες αλλαγές στο προσβεβλημένο άτομο και μεταδίδεται ως επί το πλείστον στην επόμενη γενιά κυττάρων - παρόμοια με μια κληρονομιά.

Ο βαθμός στον οποίο η ανάπτυξη καλοήθων και κακοήθων όγκων και η μεθυλίωση του DNA μπορεί να εντοπιστεί σε διαδικασίες εντός της μεταφάσης δεν έχει ερευνηθεί επαρκώς.