Definicja anafazy
Anafaza jest etapem podczas podziału komórki eukariotycznej, w którym chromosomy są segregowane do przeciwległych biegunów komórki. Etap przed anafazą, metafaza, chromosomy są przyciągane do płytki metafazowej, w środku komórki. Chociaż chromosomy były silnie skondensowane na początku podziału komórki, nadal ulegają kondensacji podczas anafazy. Anafaza rozpoczyna się po przekroczeniu przez komórkę punktu kontrolnego formowania wrzeciona, co pozwala na rozdzielenie chromosomów lub chromatyd. Gdy skracają się mikrotubule łączące chromosomy z centrosomami, chromosomy są przyciągane w kierunku centrosomu, aż utworzą wokół niego półkole. W następnym etapie podziału komórki, telofazie, komórka reformuje jądro i przygotowuje się do podziału.
Punkt kontrolny formowania wrzeciona występuje przed rozpoczęciem anafazy. Ten mechanizm komórkowy zapewnia, że wszystkie chromosomy są połączone z mikrotubulami i są wyrównane na płytce metafazowej. Kiedy ten etap nastąpi, komórka wyzwala sygnał, który tworzy kompleks promujący anafazę lub APC, substancję, która będzie działać w celu rozpoczęcia procesu podziału chromosomów homologicznych lub chromatyd siostrzanych, w zależności od tego, który cykl komórkowy ma miejsce. APC, jak widać na poniższym rysunku, degraduje securynę, cząsteczkę hamującą, która zatrzymuje działanie separazy. Gdy separaza zostanie uwolniona, może oddziaływać na kohezyny, które utrzymują chromatydy razem. Kohezyny to makrocząsteczki, które składają się z wielu białek. Gdy białka te s± rozbijane przez separazę, chromatydy rozdzielaj± się. W pierwszym podziale mejozy chromosomy homologiczne są utrzymywane razem przez kohezyny, które ulegają rozpadowi podczas anafazy I.
Mikrotubule pozostają przyłączone do kinetochoru po rozpadnięciu się kohezyn. Mikrotubule kinetochorowe następnie kurczą się w kierunku centrosomów (nie na zdjęciu), co powoduje rozciągnięcie chromosomów. Mikrotubule nie będące kinetochorami rosną w przeciwnym kierunku, rozszerzając komórkę i dalej rozdzielając chromatydy. Zazwyczaj chromatydy siostrzane nazywane są chromosomami siostrzanymi, gdy już się rozdzielą, ponieważ zawierają tę samą informację i będą funkcjonować niezależnie w swoich nowych komórkach. Po całkowitym rozdzieleniu chromosomów powstanie otoczka jądrowa, a cytoplazma zostanie podzielona w końcowych etapach podziału komórki.
Anafaza w mitozie
Mitoza jest procesem, którego komórki używają do tworzenia dokładnych kopii samych siebie. Dzięki mitozie z jednego rodzica powstają dwie nowe komórki córki, z których każda jest identyczna jak rodzic. Przed mitozą, chromosomy zawierające DNA są replikowane, a replikowane chromatydy siostrzane pozostają połączone. Przed anafazą chromosomy są skondensowane, włókna wrzeciona tworzą się z mikrotubul, a chromosomy ustawiają się na płytce metafazowej. Chromatydy siostrzane zaczynają się rozdzielać na początku anafazy, kiedy to separaza zaczyna rozrywać łączącą je kohezynę. Anafaza kończy się wraz z rozpoczęciem telofazy i cytokinezy, kiedy otoczka jądrowa ulega reformulacji, a chromosomy zaczynają się odwijać. Po ich rozluźnieniu i podziale komórki mogą znów zacząć funkcjonować samodzielnie. Oznacza to koniec podziału komórkowego i początek interfazy.
Anafaza w mejozie
Anafaza I
Mejoza składa się z dwóch kolejnych podziałów komórkowych, bez replikacji DNA pomiędzy nimi. Oznacza to, że organizm diploidalny, zawierający dwa allele dla każdego genu, zostanie zredukowany do organizmu haploidalnego, posiadającego tylko jeden allel dla każdego genu. Te allele są rozdzielane podczas anafazy I. Przed mejozą DNA jest powielane, ponownie tworząc siostrzane chromatydy połączone ze sobą jako pojedyncze chromosomy. Chromosomy te posiadają pary homologiczne, które zawierają inne allele dla genów znajdujących się na chromosomie. Chromosomy te są również powielane w chromatydy siostrzane. Podczas mejozy I, chromosomy homologiczne są rozdzielane.
Chromosomy homologiczne zostają związane razem podczas fazy I mejozy, przez podobne cząsteczki kohezyny, które wiążą chromatydy siostrzane. Gdy wrzeciono mejotyczne ustawia się podczas metafazy I, komórka zapewnia, że każda para homologiczna zostaje przyłączona do mikrotubul z każdej strony komórki. Mikrotubule te następnie przyciągają się wzajemnie, aby przesunąć pary homologiczne do płytki metafazowej. W czasie, gdy pary są połączone, mogą wymieniać informacje genetyczne w procesie zwanym rekombinacją. Kiedy pary homologiczne są rozdzielane podczas anafazy I, warianty DNA stają się przeznaczone dla różnych komórek, zapewniając zmienność w genetyce populacji.
Anafaza II
Mejoza jest zakończona drugim podziałem każdej nowej komórki córki. Występują te same etapy, tym razem w sposób bardziej podobny do mitozy. Chromosomy, nadal zbudowane z chromatyd siostrzanych, ustawiają się w jednej linii na płytce metafazowej i muszą pokonać punkt kontrolny, aby przejść do anafazy II. Na początku anafazy II chromatydy siostrzane ulegają rozdzieleniu, gdy uwalnia się wiążąca je kohezyna. Kopie chromosomów są następnie rozdzielane do miejsca docelowego. Te nowe komórki dadzą początek gametom, które mogą zapłodnić gametę płci przeciwnej do produkcji nowego potomstwa.
Jeśli komórkowe punkty kontrolne prowadzące do anafazy I lub anafazy II nie powiedzie się, wynik końcowy będzie zbyt wiele kopii chromosomu (lub wiele) w końcowej gamecie. Stan ten, znany jako nondysjunkcja, może powodować śmiertelne wady wrodzone i inne objawy u wielu zwierząt rozmnażających się płciowo. U ludzi schorzenia te obejmują zespół Downa, zespół Edwardsa, zespół Klinefeltera i zespół Turnera. Zespoły te mają różnorodne objawy rozwojowe, które tworzą fenotypy różniące się od przeciętnych.
- Nondysjunkcja – stan spowodowany brakiem rozdzielenia chromosomów podczas któregokolwiek z podziałów mejozy.
- Cytokineza – końcowy etap mitozy lub mejozy, w którym dochodzi do podziału błony komórkowej.
- Kompleks promujący anafazę – system białek, koenzymów i innych cząsteczek, które umożliwiają separazie degradację cząsteczek kohezyny, co prowadzi do rozdzielenia chromosomów.
- Kohezyna – cząsteczki białka, które wiążą ze sobą chromatydy siostrzane lub chromosomy homologiczne.
Pytanie
1. Komórka jest w trakcie mitozy. Chromosomy oddzieliły się i przemieszczają do swoich nowych jąder, ale otoczki jądrowe nie zreformowały się. W jakim stadium znajduje się komórka?
A. Profaza
B. Anafaza
C. Telofaza
2. Anafaza zachodzi niewiarygodnie szybko. Cały ten proces stanowi zaledwie 1% cyklu komórkowego. Dlaczego chromosomy nie są rozrywane podczas tego gwałtownego ruchu?
A. Skondensowane DNA jest bardziej chronione przed uszkodzeniem
B. Długie odcinki DNA zwane telomerami chronią końce DNA
C. Zarówno A jak i B
3. Drożdże są jednokomórkowymi organizmami eukariotycznymi. Drożdże przechodzą mitozę i obecnie znajdują się w anafazie. Ile organizmów jest obecnych teraz, a ile będzie ich po cytokinezie?
A. 2 ; 4
B. 1 ; 1
C. 1 ; 2
.