Definice anafáze
Anafáze je fáze během dělení eukaryotické buňky, ve které se chromozomy rozdělí na opačné póly buňky. Ve fázi před anafází, metafázi, jsou chromozomy vytaženy na metafázní destičku uprostřed buňky. Ačkoli byly chromozomy na začátku buněčného dělení silně kondenzované, pokračují v kondenzaci i během anafáze. Anafáze začíná poté, co buňka projde kontrolním bodem tvorby vřeténka, který umožňuje oddělení chromozomů neboli chromatid. Jak se zkracují mikrotubuly, které spojují chromozomy s centrozomy, jsou chromozomy přitahovány k centrozomu, až kolem něj vytvoří půlkruh. V další fázi buněčného dělení, telofázi, buňka reformuje jádro a připravuje se na dělení.
Kontrolní bod tvorby vřeténka nastává před zahájením anafáze. Tento buněčný mechanismus zajišťuje, že všechny chromozomy jsou spojeny s mikrotubuly a jsou zarovnány na metafázové destičce. Jakmile k tomuto kroku dojde, buňka uvolní signál, který vytvoří komplex podporující anafázi neboli APC, látku, která bude působit na zahájení procesu dělení homologních chromozomů nebo sesterských chromatid, podle toho, který buněčný cyklus právě probíhá. APC, jak je vidět na obrázku níže, rozloží sekurin, inhibiční molekulu, která zastaví působení separázy. Jakmile se separáza uvolní, může působit na kohezíny, které drží chromatidy pohromadě. Kohezíny jsou makromolekuly, které se skládají z více proteinů. Když jsou tyto proteiny rozrušeny separázou, chromatidy se rozpadnou. Při prvním dělení meiózy jsou homologní chromozomy drženy pohromadě kohezíny, které se rozpadají během anafáze I.
Mikrotubuly zůstávají po rozpadu kohezinů připojeny ke kinetochoru. Mikrotubuly kinetochoru se pak smršťují směrem k centrozomům (nejsou na obrázku), čímž se chromozomy od sebe oddělují. Mikrotubuly, které nejsou kinetochorem, rostou opačným směrem, rozšiřují buňku a dále oddělují chromatidy. Obvykle se sesterské chromatidy po oddělení nazývají sesterské chromozomy, protože obsahují stejnou informaci a v nových buňkách budou fungovat nezávisle. Po úplném oddělení chromozomů se vytvoří jaderný obal a cytoplazma se rozdělí v závěrečných krocích buněčného dělení.
Anafáze v mitóze
Mitóza je proces, který buňky používají k vytvoření přesných kopií sebe sama. Prostřednictvím mitózy vznikají z jedné mateřské buňky dvě nové dceřiné buňky, z nichž každá je identická s mateřskou. Před mitózou se replikují chromozomy obsahující DNA a replikované sesterské chromatidy zůstávají spojeny. Před anafází se chromozomy zkondenzují, z mikrotubulů se vytvoří vřeténková vlákna a chromozomy se vyrovnají na metafázní destičce. Sesterské chromatidy se začnou oddělovat na začátku anafáze, kdy separáza začne rozbíjet kohezin, který je spojuje. Anafáze končí, když začíná telofáze a cytokineze, kdy se reformuje jaderný obal a chromozomy se začnou odvíjet. Jakmile se uvolní a buňky se rozdělí, mohou opět začít samostatně fungovat. Tím končí buněčné dělení a začíná interfáze.
Anafáze v meióze
Anafáze I
Meióza se skládá ze dvou po sobě následujících buněčných dělení, mezi nimiž nedochází k replikaci DNA. To znamená, že diploidní organismy, obsahující dvě alely pro každý gen, se zredukují na haploidní organismy, které mají pouze jednu alelu u každého genu. Tyto alely se od sebe oddělí během anafáze I. Před meiózou se DNA duplikuje, čímž opět vzniknou sesterské chromatidy spojené dohromady jako jednotlivé chromozomy. Tyto chromozomy mají homologní páry, které obsahují další alely pro geny na chromozomu. Tyto chromozomy jsou rovněž duplikovány do sesterských chromatid. Během meiózy I se homologní chromozomy oddělují.
Homologní chromozomy se během profáze I meiózy spojují podobnými molekulami kohezinu, které vážou sesterské chromatidy. Když se meiotické vřeténko během metafáze I ustaví, buňka zajistí, aby se každý homologní pár připojil k mikrotubulům z každé strany buňky. Tyto mikrotubuly pak táhnou proti sobě, aby se homologní páry přesunuly k metafázové destičce. Během doby, kdy jsou páry spojeny, si mohou vyměňovat genetickou informaci v procesu zvaném rekombinace. Když se homologní páry během anafáze I oddělí, stanou se varianty DNA určené pro různé buňky, což zajistí variabilitu genetiky populace.
Anafáze II
Meióza je ukončena druhým dělením každé nové dceřiné buňky. Probíhají stejné fáze, tentokrát způsobem více podobným mitóze. Chromozomy, stále tvořené sesterskými chromatidami, se na metafázní destičce vyrovnají a musí projít kontrolním bodem, aby mohly pokračovat do anafáze II. Na začátku anafáze II se sesterské chromatidy oddělí, když se uvolní kohezin, který je spojuje. Kopie chromozomů se pak oddělí a vydají se na své konečné místo určení. Z těchto nových buněk vzniknou gamety, které mohou oplodnit gametu opačného pohlaví a vytvořit tak nového potomka.
Pokud selžou buněčné kontrolní body vedoucí k anafázi I nebo anafázi II, bude konečným výsledkem příliš mnoho kopií chromozomu (nebo mnoho) v konečné gametě. Tento stav, známý jako nondisjunkce, může mít u mnoha pohlavně se rozmnožujících živočichů za následek fatální vrozené vady a další příznaky. U lidí mezi tyto stavy patří Downův syndrom, Edwardsův syndrom, Klinefelterův syndrom a Turnerův syndrom. Tyto syndromy se vyznačují různými vývojovými příznaky, které vytvářejí fenotypy odlišné od průměru.
- Nondisjunkce – Stav způsobený selháním oddělení chromozomů během jednoho z dělení meiózy.
- Cytokineze – Závěrečná fáze mitózy nebo meiózy, při které se dělí buněčná membrána.
- Komplex podporující anafázi – Soustava bílkovin, koenzymů a dalších molekul, které umožňují separáze degradovat molekuly kohezinu, což vede k oddělení chromozomů.
- Kohezin – Molekuly bílkovin, které k sobě vážou sesterské chromatidy nebo homologní chromozomy.
Kvíz
1. Co je to kohezin? V buňce probíhá mitóza. Chromozomy se oddělily a přesouvají se do nových jader, ale jaderné obaly se nezformovaly. V jaké fázi se buňka nachází?
A. V profázi
B. Anafáze
C. Telofáze
2. Anafáze probíhá neuvěřitelně rychle. Celý proces představuje pouze 1 % buněčného cyklu. Proč se chromozomy během tohoto prudkého pohybu neroztrhnou?
A. Kondenzovaná DNA je více chráněna před poškozením
B. Dlouhé úseky DNA zvané telomery chrání konce DNA
C. A i B
3. Kvasinky jsou jednobuněčné eukaryotické organismy. Kvasinka prochází mitózou a v současné době se nachází v anafázi. Kolik organismů je přítomno nyní a kolik jich bude po cytokinezi?
A. 2 ; 4
B. 1 ; 1
C. 1 ; 2