Prometafase Definitie
Prometafase is de fase van eukaryote celdeling die valt tussen profase en metafase. Tijdens de profase zijn de chromosomen van de cel gecondenseerd en heeft het centrosoom, of het microtubulus-organisatiecentrum, zich gedeeld en verplaatst naar de tegenoverliggende zijden van de cel. Tijdens de prometafase vinden verschillende belangrijke stappen plaats, waaronder de afbraak van het kernmembraan en de aanhechting van microtubuli aan elk van de chromosomen.
Hoewel de afbraak van het kernmembraan niet duidelijk wordt begrepen, is het wel bekend dat het membraan tijdens de prometafase uit elkaar valt. Het kernmembraan bestaat uit twee lipidenbilagen, met veel poriën die ribosomen de kans geven het membraan te passeren. Aan het begin van de prometafase komen eiwitten vrij die specifieke moleculen uit de kernmembranen verwijderen. Zonder het molecuul vallen de membranen uit elkaar. Ze worden weer in elkaar gezet tijdens de telofase voordat de cel volledig is opgedeeld in twee nieuwe cellen.
Het uiteenvallen van het kernmembraan maakt de aanhechting van microtubuli aan de chromosomen mogelijk. Chromosomen hebben speciale gebieden die zijn geassocieerd met eiwitten die het mogelijk maken dat de zusterchromatiden aan elkaar hechten. Deze gebieden staan bekend als centromeren. Het centromeer van elk chromosoom bevat andere gespecialiseerde gebieden, kinetochores genoemd, die de aanhechting van microtubuli mogelijk maken. De microtubuli, die hun oorsprong vinden in het centrosoom aan elk uiteinde van de cel, vormen een matrix door de hele cel heen die bekend staat als het spindelapparaat.
Het spindelapparaat bevat verschillende soorten microtubuli, zoals te zien is in de onderstaande afbeelding. De kinetochore-microtubuli vinden hun weg naar elk chromosoom, van elke kant. Motoreiwitten kunnen stoffen langs de microtubuli verplaatsen. Ook kan het microtubule-organisatiecentrum, of centrosoom, monomeren van de microtubule toevoegen of verwijderen, waardoor de totale lengte toeneemt of afneemt. Hierdoor kunnen de chromosomen naar de metafaseplaat worden geduwd of getrokken voor de volgende fase in de eukaryote celdeling.
Tijdens de prometafase van de mitose wordt de mitotische spindel gevormd, en worden de twee helften van elk gedupliceerd chromosoom op de metafaseplaat uitgelijnd. Deze zusterchromatiden zullen tijdens de anafase worden gesplitst, omdat de eiwitten die hen bij het centromeer bijeenhouden, zullen worden losgelaten. In de meiose wordt het stadium van de prometafase meestal opgesplitst in de late delen van de profase of de vroege delen van de metafase, maar de processen van de prometafase moeten nog plaatsvinden. In de eerste deling van de meiose ontstaat echter de meiotische spindel, die homologe chromosomen op de metafaseplaat uitlijnt.
Prometafase heeft een controlepunt, het spindelcontrolepunt, waardoor de cel niet naar het volgende stadium van de celdeling kan gaan. Dit controlepunt berust erop dat alle chromosomen aan de spindel vastzitten. Dit zorgt ervoor dat de celdeling niet doorgaat zonder dat de chromosomen goed verdeeld zijn. Dit kan gebeuren, en is de bekende oorzaak van sommige geboorteafwijkingen. Het Down-syndroom bijvoorbeeld wordt veroorzaakt doordat het controlepunt van de spil wordt gemist en een extra kopie van chromosoom 21 wordt overgebracht naar één enkele gameet. Wanneer deze gameet door een andere gameet wordt bevrucht, zijn er drie exemplaren van chromosoom 21 aanwezig, wat tot ontwikkelingsafwijkingen leidt.
Het volgende is een foto van een cel tijdens de late prometafase. De felle kleuren op de foto zijn gemaakt door fluorescerende moleculen die zich aan verschillende structuren hechten. De groene lijnen zijn de spindelvezels, of microtubuli. De rode stippen stellen individuele kinetochoren voor. Het blauw is afkomstig van fluorescerende moleculen die aan het DNA zijn bevestigd. De felgroene lijnen zijn kinetochore-microtubuli, en de prometafase gaat door totdat alle rode kinetochores aan de microtubuli vastzitten.
- Nucleaire enveloppe – De dubbele fosfolipide-bilaag (4 lagen) die de kern van eukaryoten omringt.
- Kinetochore – Speciale structuren binnen het centromeer van chromosomen die het mogelijk maken dat de spindelvezels zich vasthechten.
- Centromeer – Regio’s binnen chromosomen die zich met speciale eiwitten associëren om door microtubuli te worden verplaatst en om zusterchromatiden vast te hechten.
- Centrosoom – Het microtubule organiserende centrum in cellen, in staat om microtubules te produceren en te verwijderen.
Quiz
1. In planten zijn geen centrosomen aanwezig. In schimmels breekt de nucleaire envelop niet af. Vindt in deze organismen prometafase plaats?
A. Alleen in de Schimmels
B. Ja, in beide
C. Nee
2. Wat gebeurt er met het kernomhulsel als het uit elkaar valt?
A. Het wordt vernietigd.
B. Het wordt weer in elkaar gezet rond elke nieuwe kern.
C. We hebben geen idee.
3. In prokaryoten zijn er geen interne organellen, maar interne componenten moeten nog wel worden gescheiden. Welke onderdelen van de prometafase moeten in bacteriën plaatsvinden?
A. Geen van de onderdelen
B. Spindelvorming
C. Spindelvorming en afbraak van de nucleaire envelop