DIAKINEZA: CHARAKTERYSTYKA I PODFAZY - BIOLOGIA - 2026

Diakinesis piąty i końcowe podfazy profazie I mejozy, w którym chromosomy nitkowate przed zamówienia mejozy na maksimum. Skurcz chromosomów sprawia, że ​​są one bardziej zwrotne podczas kolejnych ruchów podziału, które prowadzą do powstania komórek haploidalnych lub gamet.

Pod koniec diakinezy powstaje wrzeciono jądrowe, którego przyłączenie do kinetochorów chromosomów poprzez mikrotubule przyciąga je w kierunku biegunów komórki. Zjawisko to zainspirowało termin diakinesis, wywodzący się z greckich słów oznaczających ruchy w przeciwnych kierunkach.

Źródło: pixabay.com

Miejsce w mejozie

Funkcją mejozy jest wytworzenie czterech komórek haploidalnych z jednej komórki diploidalnej. Aby to zrobić, w mejozie chromosomy muszą zostać sklasyfikowane i rozmieszczone tak, aby ich liczba była zmniejszona o połowę.

Mejoza składa się z dwóch etapów, zwanych mejozą I i II, z których każdy jest podzielony na pięć faz, zwanych profazą, prometafazą, metafazą, anafazą i telofazą. Homonimiczne stadia mejozy I i II rozróżnia się poprzez dodanie „I” lub „II”.

W mejozie I pierwotna komórka dzieli się na dwie części. W mejozie II nowy oddział produkuje cztery gamety.

Na poziomie pary alleli oryginalna komórka miałaby A, a. Przed mejozą replikacja DNA powoduje, że ta komórka ma A, A; a, a. Mejoza I tworzy komórkę z A, A i inną z a, a. Meiosis II dzieli obie komórki na gamety z A, A, a, a.

Profaza mejozy I jest najdłuższą i najbardziej złożoną fazą mejozy. Składa się z pięciu podfaz: leptotenu, zygotenu, pachytenu, diplotenu i diakinezy.

Podczas tego procesu chromosomy ulegają kondensacji (kurczą się), chromosomy homologiczne rozpoznają się (synapsy) i losowo wymieniają segmenty (krzyżowanie). Błona jądrowa rozpada się. Pojawia się wrzeciono jądrowe.

Poprzednie podfazy (od leptotenu do diplotenu)

Podczas leptotenu chromosomy, które w poprzednim okresie wzrostu komórek i ekspresji genów uległy replikacji i były w stanie rozproszonym, zaczynają się kondensować i stają się widoczne pod mikroskopem świetlnym.

Podczas zygotenu homologiczne chromosomy zaczynają się zestawiać. Zachodzi synapsa, której towarzyszy tworzenie struktury białkowej, zwanej kompleksem synaptonemalnym, pomiędzy sparowanymi chromosomami

Podczas pachytenu homologiczne chromosomy ustawiają się całkowicie w jednej linii, tworząc biwalenty lub tetrady, z których każda zawiera dwie pary chromatyd siostrzanych lub monad. W tej podfazie następuje krzyżowanie pomiędzy każdą z tych par. Punkty styku skrzyżowanych chromatyd nazywane są chiasmami.

Podczas diplotenu chromosomy nadal skracają się i gęstnieją. Kompleks synaptonemalny prawie całkowicie zanika. Homologiczne chromosomy zaczynają się odpychać, dopóki nie zostaną połączone tylko przez chiasmata.

Diplotene może trwać długo, do 40 lat u kobiet. Mejoza w ludzkich zalążkach zatrzymuje się w diplotenie w siódmym miesiącu rozwoju płodu, przechodząc do diakinezy i mejozy II, której kulminacją jest zapłodnienie komórki jajowej.

cechy

W diakinezy chromosomy osiągają maksymalny skurcz. Wrzeciono jądrowe, czyli mejotyczne, zaczyna się formować. Biwalenty rozpoczynają migrację w kierunku równika komórkowego, kierując się wykorzystaniem jądra (migracja ta kończy się podczas metafazy I).

Po raz pierwszy w przebiegu mejozy można zaobserwować cztery chromatydy każdego biwalentu. Miejsca skrzyżowań zachodzą na siebie, dzięki czemu skrzyżowania są wyraźnie widoczne. Kompleks synaptonemalny znika całkowicie. Jąderka również znikają. Błona jądrowa rozpada się i zamienia w pęcherzyki.

Kondensację chromosomów podczas przejścia od diplotenu do diakinezy reguluje szczególny kompleks białek zwany kondensyną II. W diakinezie kończy się transkrypcja i zaczyna się przejście do metafazy I.

Znaczenie

Liczba skrzyżowań obserwowanych w diakinezy pozwala na cytologiczną ocenę całkowitej długości genomu organizmu.

Diakineza jest idealnym etapem do zliczania chromosomów. Ekstremalna kondensacja i odpychanie między biwalentami pozwala na ich dobrą definicję i rozdzielenie.

Podczas diakinezy wrzeciono jądrowe nie jest w pełni przyczepione do chromosomów. Pozwala to na ich dobre oddzielenie, co pozwala na ich obserwację.

Zdarzenia rekombinacyjne (skrzyżowania) można obserwować w komórkach diakinezy konwencjonalnymi technikami cytogenetycznymi.

U mężczyzn z zespołem Downa obecność dodatkowego chromosomu 21 nie jest wykrywana w większości komórek w pachytenie ze względu na jego ukrycie w pęcherzyku płciowym.

Ta złożoność strukturalna utrudnia identyfikację poszczególnych chromosomów. W przeciwieństwie do tego chromosom ten można łatwo uwidocznić w zdecydowanej większości komórek w diakinezy.

Wykazany w ten sposób związek między chromosomem 21 a kompleksem XY podczas pachytenu może być przyczyną niepowodzenia spermatogennego w zespole Downa, co ogólnie obserwowano w przypadku zwierząt hybrydowych, w których asocjacja dodatkowego chromosomu z tym kompleksem powoduje męską bezpłodność.

Obserwacja rekombinacji

Obserwacja skrzyżowań podczas diakinezy pozwala na bezpośrednie zbadanie liczby i lokalizacji rekombinacji na poszczególnych chromosomach.

W rezultacie wiadomo, na przykład, że jedno skrzyżowanie może zahamować drugie skrzyżowanie w tym samym regionie (interferencja chiazmatyczna) lub że kobiety mają więcej skrzyżowań niż mężczyźni.

Jednak ta technika ma pewne ograniczenia:

1) Diakineza jest bardzo krótkotrwała, więc znalezienie odpowiednich komórek może być trudne. Z tego powodu, jeśli pozwala na to rodzaj badania, zaleca się użycie komórek uzyskanych podczas pachytenu, który jest podfazą o znacznie dłuższym czasie trwania.

2) Uzyskanie komórek w diakinezy wymaga ekstrakcji oocytów (kobiety) lub wykonania biopsji jąder (mężczyźni). Stanowi to poważną wadę w badaniach na ludziach.

3) Ze względu na wysoką kondensację chromosomy komórek w diakinezy nie są optymalne do zabiegów barwienia, takich jak prążki G, C lub Q. Problem ten utrudnia również obserwację innych szczegółów morfologicznych, które są bardziej widoczne na nie-chromosomach. zakontraktowany.

Bibliografia

1. Angell, RR 1995. Meiosis I in human oocytes. Cytogenet. Cell Genet. 69, 266-272.
2. Brooker, RJ 2015. Genetyka: analiza i zasady. McGraw-Hill, Nowy Jork.
3. Clemons, AM Brockway, HM, Yin, Y., Kasinathan, B., Butterfield, YS, Jones, SJM Colaiácovo, MP, Smolikove, S. 2013. akiryna jest wymagana do dwuwartościowej struktury diakinezy i demontażu kompleksu synaptonemalnego w mejotycznej profazie I. MBoC, 24, 1053-1057.
4. Crowley, PH, Gulati, DK, Hayden, TL, Lopez, P., Dyer, R. 1979. Hipoteza chiazma-hormonalna związana z zespołem Downa i wiekiem matki. Naturę, 280, 417-419.
5. Friedman, CR, Wang, H.-F. 2012. Kwantyfikacja mejozy: zastosowanie wymiaru fraktalnego D _f do opisu i przewidywania substancji Prophase I i Metaphase I. Str. 303–320, w: A. Swan, red. Mejoza - mechanizmy molekularne i różnorodność cytogenetyczna. InTech, Rijeka, Chorwacja.
6. Hartwell, LH, Goldberg, ML, Fischer, JA, Hood, L. 2015. Genetyka: od genów do genomów. McGraw-Hill, Nowy Jork.
7. Hultén, M. 1974. Rozkład chiazmy w diakinezy u normalnego mężczyzny. Hereditas 76, 55–78.
8. Johannisson, R., Gropp, A., Winking, H., Coerdt, W., Rehder, H. Schwinger, E. 1983. Zespół Downa u mężczyzn. Patologia rozrodcza i badania mejotyczne. Human Genetics, 63, 132–138.
9. Lynn, A., Ashley, T., Hassold, T. 2004. Variation in human meiotic recombination. Annual Review of Genomics and Human Genetics, 5, 317–349.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetyka - rośliny, zwierzęta, ludzie. Springer-Verlag, Nowy Jork.
11. Snustad, DP, Simmons, MJ 2012. Zasady genetyki. Wiley, Nowy Jork.