МЕТАФАЗА: ПРИ МИТОЗА И МЕЙОЗА - БИОЛОГИЯ - 2025

В метафазата е вторият етап от митозата и мейозата. Характеризира се с подравняването на хромозомите в екватора на клетката. След ключовите събития на профазата, които доведоха до кондензация на хромозомите, те трябва да бъдат мобилизирани.

За да се постигне ефективна сегрегация, хромозомите трябва да бъдат разположени върху екваториалната плоча. След като бъдат правилно разположени, те ще могат да мигрират към полюсите на клетката по време на анафаза.

Хромозомите, подравнени върху екваториалната плоча на клетката по време на митотична метафаза. Взета от commons.wikimedia.org

Не е преувеличение да се каже, че метафазата е една от най-важните контролни точки на митозата и мейозата. И в двата случая е важно хромозомите да са на екваториалната плоча и с правилно ориентираните кинетохори.

При митозата хромозомите се ориентират върху екваториалната плоча по такъв начин, че да секретират сестрински хроматиди. В мейозата откриваме две метафази. В метафаза I ориентацията на бивалентите води до сегрегация на хомоложни хромозоми. При мейоза II се постига сегрегация на сестрински хроматиди.

Във всички случаи ефективната мобилизация на хромозмите се постига благодарение на центровете за организация на микротубули (COM). В животинските клетки те са организирани в центрозоми, докато в растенията те действат по малко по-сложен начин, но без центриоли.

Като цяло метафазата гарантира симетрично разделение на клетките. Но метафазата може да определи и асиметрично разделение, когато това е потребността на организма. Асиметричното разделение е основна част от придобиването на клетъчна идентичност в метазоите.

Метафазата в митозата

Както в животинските, така и в растителните клетки има механизми, които гарантират, че хромозомите са разположени на екваториалната плоча. Въпреки че преди това е била замислена като въображаема линия на еднакво разстояние между полюсите на клетките, изглежда, че е "истинска".

Silvia3, от Wikimedia Commons

Тоест, в клетката има механизми, които гарантират, че хромозомите в деляща се клетка достигат тази точка. Освен в контролирани асиметрични разделяния, това винаги е така и същата точка.

Екваториална плоча и подравняване

Достигането до екваториалната плоча и облицоването до разделянето са два независими процеса. И двете се контролират от набор от различни протеини.

Всъщност системата "проверка на сглобяване на шпиндела" предотвратява навлизането в анафаза, освен ако всички хромозоми не са свързани с някои влакна на вретеното. В хромозомата мястото на свързване е кинетохора.

В метафазата кинетохорите трябва да приемат биполярна ориентация. Тоест, във видимия единичен центромер ще има две кинетохори. Всеки от тях ще бъде ориентиран към полюс, противоположен на другия.

В допълнение към силата на разделяне, упражнявана от организиращите центрове на микротубулите, трябва да се вземе предвид и силата на съединение между хроматиди и хромозоми.

Хроматидите остават свързани с действието на митотични кохезини. Следователно в метафазата човек започва с тясно обединени сестрински хроматиди, които трябва да бъдат разположени в екватора на клетката.

Докато стигнат до екваториалната плоча и се ориентират биполярно, прикрепени към съответните си вретеновидни влакна, метафазата завършва.

Веднъж на екватора на клетката, влакната на вретеното ще държат кинетохорите, прикрепени към центриолите на противоположни полюси на животинската клетка. Впоследствие тяговите сили ще разделят сестринските хроматиди на всяка хромозома, така че пълен набор от тях ще мигрира към всеки полюс.

Сестри хроматиди кохезивни и прикрепени към микротрубове. Променено от

Това може да се постигне само ако всички хромозоми са разположени на екваториалната плоча на клетката. Доказано е, че ако на някоя хромозома е необходимо време, за да бъде разположена, влакната на вретеното я възприемат и се очаква всички те да са разположени, за да продължат към тяхното отделяне.

Метафазата в мейозата

Мейотичното разделение. Взета от es.wikipedia.org

Аналогични на митозата, мейотичните сестрински хроматиди също са прикрепени. Но в случая от мейотични единици. Някои са специфични за метафаза I, а други за метафаза II.

В допълнение, хомоложните хромозоми са били част от процесите на подравняване, синапс и кръстосан процес. Тоест, те са неотделими от синаптонемичните комплекси, които са позволили рекомбинацията и правилната сегрегация на участващите ДНК молекули. Вие също трябва да ги разделите.

За разлика от митозата, при мейозата трябва да отделите четири нишки ДНК вместо две. Това се постига, като първо се отделят хомоложните хромозоми (метафаза I), а след това и сестринските хроматиди (метафаза II).

Метафаза I

Правилното положение на хромозомите в екваториалната плоча на метафаза I се постига чрез хиазмите. Хиазмите излагат хомоложни хромозоми, така че именно те мигрират към полюсите.

Освен това, въпреки че хомоложните хромозоми трябва да имат биполярна ориентация, сестринските хроматиди не трябва. Тоест, в метафаза I, противно на II, сестринските хроматиди на всяка хомоложна хромозома трябва да са монополярни (и противоположни на тази на хомоложната двойка).

Това се постига чрез специфични протеини, които се свързват с кинетохорите на сестринските хроматиди по време на метафаза I.

Метафаза II

По време на метафаза II хромозомите се редят на екваториалната плоча с кинетохора на всяка сестра хроматида, обърната срещу противоположни полюси. Тоест, сега ориентацията ви е биполярна. Тази подредба на хромозомите е специфична за протеина.

Контролираните мейотични метафази гарантират производството на гамети с правилния брой и идентичност на хромозомите. В противен случай може да се насърчи появата на индивиди със значителни хромозомни аберации.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Edition). WW Norton & Company, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
2. Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филаделфия, Пенсилвания, САЩ.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Въведение в генетичния анализ (11 изд.). Ню Йорк: WH Freeman, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
4. Maiato, H., Gomes, AM, Sousa, F., Barisic, M. (2017) Механизми на конгресия на хромозомите по време на митоза. Биология 13, дои: 10.3390 / биология6010013
5. Ishiguro, KI (2018) Кохесиновият комплекс при мейоза на бозайници. Гени до клетки, doi: 10.1111 / gtc.12652
6. Tan, CH, Gasic, I., Huber-Reggi, SP, Dudka, D., Barisic, M., Maiato, H., Meraldi, P. (2015) Екваториалното положение на метафазната плоча осигурява симетрични деления на клетките. elife, 4: e05124. doi: 10.7554 / eLife.05124.