Metafase

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Definición de metafase

La metafase es una etapa de la división de células eucariotas en la que los cromosomas se alinean en la placa de metafase en el medio de la célula. Las etapas de profase y prometafase se anteponen a la metafase. En esas etapas de la división celular, los cromosomas se condensan, se forman las fibras del huso y se descompone la envoltura nuclear. Durante la metafase y la prometafase tardía, la célula actúa como una serie de puntos de control para garantizar que se haya formado el huso. Los microtúbulos que emanan de cada lado de la célula se adhieren a cada cromosoma.

A medida que los microtúbulos se retraen, se aplica una tensión igual desde cada lado de la célula y los cromosomas. Esto los mueve al centro de la celda. Después de la metafase, las cromátidas hermanas que comprenden los cromosomas se dividen y se completa el proceso de división celular.

Al comienzo de la división celular eucariota, el centríolo se divide y comienza a formar la red de microtúbulos que moverá los cromosomas y orgánulos a lo largo del proceso de división celular. Estos microtúbulos se enrollan juntos para formar fibras más grandes, que se extienden desde los centrosomas. Aunque las fibras son estables cerca de los centrosomas, a medida que se extienden hacia los cromosomas, son menos estables. A medida que las fibras crecen hacia el cromosoma, suman y restan piezas en el extremo inestable. A medida que las fibras crecen de esta manera, 3 pasos hacia adelante 2 pasos hacia atrás, deambulan por el citoplasma. Finalmente, las fibras se conectan con el centrómero de un cromosoma. Cada centrómero tiene un cinetocoro donde se pueden unir los microtúbulos.

El proceso más importante que ocurre antes y durante la metafase es el punto de control del ensamblaje del husillo. El punto de control del ensamblaje del huso es una serie compleja de mecanismos que asegura la división adecuada de los cromosomas. Aunque los cromosomas se alinean de manera diferente durante la mitosis y la meiosis, ambos pasan por un punto de control de ensamblaje del huso durante la metafase. Si se omiten estos puntos de control, o no funcionan correctamente, la célula comenzará la anafase antes de que los cromosomas se unan correctamente a los microtúbulos y se alineen en la placa de metafase. Si este es el caso, los cromosomas se clasifican en las células incorrectas. Esto puede producir demasiados o muy pocos cromosomas en las células hijas resultantes. En la meiosis, esto puede provocar defectos de nacimiento y descendencia inviable. Si ocurre durante la mitosis, esto puede hacer que las células se vuelvan cancerosas.

Metafase en la mitosis

Durante la mitosis, los cromosomas se alinean en el medio de la célula, con las cromátidas hermanas de cada cromosoma a cada lado de la placa en metafase. Antes de la mitosis, durante la interfase, la célula replica su ADN. Los cromosomas que contienen el ADN se condensan antes de la metafase, por lo que no serán dañados por los movimientos que tendrán lugar durante la metafase. Al comienzo de la metafase y durante la prometafase tardía, los cromosomas se ordenan aleatoriamente dentro del núcleo. La membrana nuclear se disuelve y los microtúbulos se conectan a cada cromosoma.

En la mitosis, los microtúbulos de cada centrosoma se conectan a cada cromosoma. Los cromosomas constan de dos cromátidas hermanas, que están conectadas por proteínas llamadas cohesinas. Antes de que las cohesinas puedan separarse, se debe cumplir el punto de control del huso mitótico, lo que significa que todos los cromosomas están unidos a los microtúbulos desde ambos lados y alineados en la placa de metafase. Cuando se pasa este punto de control, los cromosomas liberan una señal que activa el complejo promotor de la anafase. La activación de este complejo conduce al final de la metafase en la mitosis y al inicio de la anafase.

La alineación de los cromosomas, con cromátidas hermanas en cada lado de la placa en metafase, asegura que las dos nuevas células serán idénticas. Las cromátidas hermanas representan las dos nuevas hebras de ADN creadas a partir de un cromosoma durante la etapa de síntesis de la interfase. Al separar todas estas copias en nuevas celdas, las dos nuevas celdas creadas son idénticas a la celda inicial. La mitosis se utiliza de esta manera para desarrollar nuevos organismos y reparar tejidos dañados. Como se verá en la meiosis, los cromosomas se alinean de manera diferente y la célula se divide dos veces, lo que resulta en una reducción del material genético en cada célula.

Metafase en la meiosis

Metafase I

Durante la primera división de la meiosis, la meiosis I, los cromosomas homólogos se dividen en una célula. Como en la mitosis, el ADN se ha replicado antes de la meiosis y todos los cromosomas existen como cromátidas hermanas. Cada cromosoma tiene un par homólogo, que representa la misma porción de ADN pero con diferentes alelos. A diferencia de la mitosis, estos pares homólogos se unen entre sí a través de la metafase I de la meiosis. En lugar de alinear cromátidas hermanas en la placa de metafase, en la metafase I los pares homólogos se alinean en la placa de metafase.

Aún se debe pasar un punto de control del eje, este llamado punto de control del eje meiótico. Si todos los cromosomas están unidos a su par homólogo, y cada par está unido a los microtúbulos de cada lado, la célula puede proceder a la anafase I. Durante la anafase I, los pares homólogos se separarán. Por lo tanto, la ploidía de las células se reducirá a haploide de diploide porque cada nueva célula tendrá solo una copia del genoma, o solo un alelo por gen. Los contratiempos durante la metafase I pueden hacer que las células tengan un número inadecuado de cada cromosoma en cada célula. Si incluso un par homólogo no se separa correctamente, los gametos resultantes pueden producir descendencia no viable. Si la metafase I tiene éxito, la meiosis puedo continuar, creando dos células, cada una con dos copias de la mitad de un genoma completo.

Metafase II

Después de un breve descanso llamado interquinesis, las células comenzarán a dividirse nuevamente. No se produce ninguna replicación del ADN durante esta ruptura, por lo que cada célula tiene dos copias de un alelo para cada gen. Los cromosomas se condensan nuevamente en la profase II y la envoltura nuclear se rompe al comienzo de la metafase II. Esta vez, sin embargo, no hay pares homólogos presentes, solo cromátidas hermanas. Durante la metafase II, estos cromosomas se alinearán en la placa de la metafase mediante los mismos procesos descritos anteriormente. Como en la mitosis, las cromátidas hermanas se romperán una vez que se pase el punto de control del huso meiótico. Las células pueden continuar su división hasta que se produzcan 4 células en total. Cada una de estas células tendrá un solo alelo por gen y solo una copia de cada alelo.

Prometafase: etapa inmediatamente anterior a la metafase, en la que la membrana nuclear se rompe.
Anafase: etapa inmediatamente posterior a la metafase, cuando los cromosomas se separan.
Placa de metafase: línea imaginaria en el medio de la célula en la que se alinean los cromosomas durante la metafase.
Eucariota: organismo con un núcleo y orgánulos unidos a una membrana.