МЕТАФАЗА: ПРИ МІТОЗІ ТА МЕЙОЗІ - БІОЛОГІЯ - 2025

Метафази є другим етапом мітозу і мейозу. Він характеризується вирівнюванням хромосом на екваторі клітини. Після ключових подій профази, що призвели до конденсації хромосом, їх необхідно мобілізувати.

Для досягнення ефективної сегрегації хромосоми повинні бути розташовані на екваторіальній пластині. Після правильного розміщення вони зможуть мігрувати до полюсів клітини під час анафази.

Хромосоми вирівнюються на екваторіальній пластинці клітини під час мітотичної метафази. Взято з commons.wikimedia.org

Не перебільшенням можна сказати, що метафаза є однією з найважливіших контрольних точок мітозу та мейозу. В обох випадках важливо, щоб хромосоми знаходилися на екваторіальній пластині та з належним чином орієнтованими кінетохорами.

При мітозі хромосоми орієнтуються на екваторіальній плиті таким чином, щоб виділяти сестринські хроматиди. У мейозі ми знаходимо дві метафази. У метафазі I орієнтація бівалентів призводить до сегрегації гомологічних хромосом. При мейозі II досягається сегрегація сестринських хроматид.

У всіх випадках ефективна мобілізація хромосом досягається завдяки центрам організації мікротрубочок (СОМ). У клітинах тварин вони організовані в центросомах, тоді як у рослин вони діють дещо складнішим чином, але без центріол.

Загалом метафаза гарантує симетричний поділ клітин. Але метафаза може також визначати асиметричний поділ, коли це потреба організму. Асиметричний поділ - це фундаментальна частина набуття клітинної ідентичності у метазоях.

Метафаза в мітозі

І в клітинах тварин, і у рослин є механізми, які гарантують, що хромосоми розташовані на екваторіальній пластині. Хоча раніше вона була задумана як уявна лінія, рівновіддалена між полюсами клітини, вона видається "реальною".

Silvia3, з Вікісховища

Тобто в клітині є механізми, які забезпечують, щоб хромосоми в клітині, що ділиться, досягали цієї точки. За винятком контрольованих асиметричних розщеплень, це завжди так і те саме.

Екваторіальна плита та вирівнювання

Досягнення екваторіальної пластини і вишикування до розколу є двома незалежними процесами. Обидва контролюються набором різних білків.

Насправді система "перевірка складання шпинделя" запобігає входженню в анафазу, якщо всі хромосоми не пов'язані з деяким волокном веретена. У хромосомі місцем зв'язування є кінетохор.

У метафазі кінетохори повинні приймати біполярну орієнтацію. Тобто у видимому єдиному центромері буде два кінетохори. Кожен з них буде орієнтований на полюс навпроти іншого.

Крім сили поділу, яку здійснюють організуючі центри мікротрубочок, слід також враховувати силу з'єднання між хроматидами та хромосомами.

Хроматиди залишаються приєднаними під дією мітотичних когезинів. Тому метафаза починається з тісно поєднаних сестринських хроматид, які повинні бути розташовані в екваторі клітини.

Коли всі вони досягають екваторіальної пластини і орієнтуються біполярно, прикріплені до відповідних веретенових волокон, метафаза закінчується.

Опинившись на екваторі клітини, веретено веретена буде утримувати кінетохори, прикріплені до центріол на протилежних полюсах клітини тварини. Згодом сили тяги будуть відокремлювати сестринські хроматиди кожної хромосоми, так що повний набір з них буде мігрувати на кожен полюс.

Сестри хроматиди згуртовані та приєднані до мікротрубочок. Змінено з https://es.wikipedia.org/wiki/File:Chromosome_cousion.png

Цього можна досягти лише в тому випадку, якщо всі хромосоми розташовані на екваторіальній пластинці клітини. Показано, що якщо будь-яка хромосома потребує часу, щоб її розташували, волокна веретена сприймають її, і очікується, що всі вони розташовані, щоб перейти до їх сегрегації.

Метафаза в мейозі

Мейотичний поділ. Взято з es.wikipedia.org

Аналогічно мітозу, приєднуються також мейотичні сестринські хроматиди. Але в цьому випадку по мейотичним когезинам. Одні властиві метафазі I, а інші - метафазі II.

Крім того, гомологічні хромосоми були частиною процесів вирівнювання, синапсу та перехрещення. Тобто вони невіддільні від синаптонемічних комплексів, які дозволили рекомбінацію та правильну сегрегацію задіяних молекул ДНК. Ви також повинні їх відокремити.

На відміну від мітозу, при мейозі вам доводиться відокремлювати чотири нитки ДНК замість двох. Це досягається спочатку поділом гомологічних хромосом (метафаза I), а потім сестринськими хроматидами (метафаза II).

Метафаза I

Правильне положення хромосом в екваторіальній пластинці метафази I досягається хіазмами. Хіазми піддають гомологічні хромосоми так, що саме вони мігрують до полюсів.

Крім того, хоча гомологічні хромосоми повинні мати біполярну орієнтацію, сестринські хроматиди не повинні. Тобто в метафазі I, всупереч II, сестринські хроматиди кожної гомологічної хромосоми повинні бути монополярними (і протилежні до гомологічної пари).

Це досягається специфічними білками, які зв’язуються з кінетохорами сестринських хроматид під час метафази I.

Метафаза II

Під час метафази II хромосоми вибудовуються на екваторіальній пластині з кінетохором кожної сестринської хроматиди, зверненою до протилежних полюсів. Тобто зараз ваша орієнтація біполярна. Таке розташування хромосом є специфічним для білка.

Контрольовані мейотичні метафази гарантують вироблення гамет з правильною кількістю та тотожністю хромосом. В іншому випадку можна сприяти появі осіб зі значними хромосомними абераціями.

Список літератури

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of Cell (6-е видання). WW Norton & Company, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.
2. Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Філадельфія, штат Пенсільванія, США.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Вступ до генетичного аналізу (11-е видання). Нью-Йорк: WH Freeman, New York, NY, США.
4. Maiato, H., Gomes, AM, Sousa, F., Barisic, M. (2017) Механізми конгресії хромосом під час мітозу. Біологія 13, дої: 10.3390 / біологія6010013
5. Ішігуро, К.І. (2018) Когезиновий комплекс при мейозі ссавців. Гени до клітин, дої: 10.1111 / gtc.12652
6. Tan, CH, Gasic, I., Huber-Reggi, SP, Dudka, D., Barisic, M., Maiato, H., Meraldi, P. (2015) Екваторіальне положення метафазної пластини забезпечує симетричний поділ клітин. elife, 4: e05124. doi: 10,7554 / eLife.05124.