K_E_N/iStock/GettyImages
DNA, den ärftliga planen för allt liv på jorden, är en dubbelsträngad polymer som består av nukleotider som kodar för instruktionerna för proteinsyntes. Varje nukleotid bär ett socker med fem kolatomer, en fosfatgrupp och en av fyra kvävehaltiga baser – adenin (A), cytosin (C), guanin (G) eller tymin (T). I RNA ersätter uracil (U) tymin, och sockret är ribos istället för deoxiribos, vilket gör RNA enkelsträngat och mer mångsidigt. Triplettkoden för tre baser översätts till en av 20 aminosyror, och en sammanhängande DNA-sträcka som innehåller alla nödvändiga kodoner för ett enda protein kallas en gen.
Inuti kärnan komprimeras DNA till kromatin, ett komplex av DNA- och histonproteiner. Histoner bildar oktameriska kärnor runt vilka DNA slingrar sig två gånger och skapar nukleosomer som visas som pärlor på ett snöre under ett mikroskop. Detta arrangemang tillåter en mänsklig cells totala DNA-längd – cirka 2 meter när den är helt utdragen – att passa in i en kärna som bara är några mikrometer bred.
Humana somatiska celler innehåller 23 par homologa kromosomer (22 numrerade plus en könskromosom X eller Y). Varje par består av en maternell och en paternal kromosom som ser likadana ut under mikroskopet men skiljer sig i sekvens. Under replikeringen förblir varje kromosoms systerkromatider sammanfogade vid en centromer, och bildar en metakromosom som senare segregeras till dotterceller.
Eukaryota celler fortskrider genom G1 (tillväxt), S (DNA-syntes), G2 (pre-mitotiska kontroller) och M-fasen (mitos eller meios). I interfas (G1‑S‑G2), duplicerar cellen sina komponenter; i S-fas skapar DNA-replikation systerkromatider. Korrekt replikering och reparation är avgörande för att undvika mutationer före delning.
Under mitos delar sig somatiska celler för att producera två genetiskt identiska dotterceller. Vid meios genomgår specialiserade könsceller två på varandra följande delningar, och producerar fyra haploida könsceller som senare kommer att smälta samman vid befruktning.
1. Prophase – Kromosomer kondenserar; kärnvapenhöljet sönderfaller; centrosomen dupliceras och migrerar till motsatta poler och bildar den mitotiska spindeln.
2. Prometafas – Kromosomer fäster vid spindelmikrotubuli via kinetokorer.
3. Metafas – Kromosomerna är i linje med metafasplattan, ett ekvatorialplan på samma avstånd från spindelpolerna. Spänning från spindelfibrer säkerställer exakt inriktning.
4. Anafas – Systerkromatider separeras vid centromeren och rör sig mot motsatta poler.
5. Telofas – Kärnhöljen reformeras runt två uppsättningar kromosomer, följt av cytokines, som delar cytoplasman.
Meios I speglar prophase I:s parning av homologa kromosomer, vilket leder till oberoende sortiment. Metafas I anpassar homologa par längs metafasplattan; kromosomer av moderns ursprung kan visas på ena sidan och faderliga på den andra.
Meios II liknar mitos:efter DNA-replikation (som endast inträffar en gång per livscykel) separeras systerkromatider under anafas II och producerar fyra haploida celler med vardera 23 enkla kromosomer.
I metafas förs de 46 kromosomerna i en diploid mänsklig cell in i ett exakt, ekvatorialt arrangemang. Spindelapparaten utövar dragkrafter som håller varje centromer i en rak linje. Denna exakta inriktning är väsentlig; varje felplacering kan leda till ojämn kromosomfördelning och aneuploidi.
Under metafas I definieras metafasplattan av inriktningen av homologa kromosompar, inte individuella kromosomer. Varje pars centromerer radas upp på motsatta sidor och förbereder sig för den första reduktionsdelningen.
Metafas II liknar den mitotiska metafasen men involverar 23 icke-identiska kromatider per cell på grund av tidigare rekombination. Exakt inriktning säkerställer att varje dotterkärna får en kopia av varje kromosom.
